یکی از قدیمی ترین روش های جوشکاری در فلزات گوناگون، روش جوشکاری اکسی گاز (OFW) می باشد که با پیدایش روش جوشکاری قوس الکتریکی، کاربرد جوشکاری OFW کمتر شده است. در این روش از ترکیب و احتراق دو ماده اکسیژن خالص و استیلن برای جوش انواع فلزات از جمله چدن، آلومینیوم، فولاد کربنی و آلیاژی و منیزیم استفاده می شود.
جوشکاری اکسی استیلن (OFW) چگونه انجام می شود؟
همانطور که گفتیم از ترکیب اکسیژن و گاز استیلن برای اینکار انجام می شود. این دو ماده در یک مشعل دستی و به نسبت صحیح با هم ترکیب شده و به صورت شعله ای با دمای 3200 درجه سانتی گراد از لوله دمنده خارج می شوند. به این ترتیب دو قطعه فلزی که برای جوشکاری مد نظر هستند و با کمک گیره جوشکاری به هم متصل هستند در این دما گرم شده و یک حوضچه مذاب تولید می کنند.
شاید جالب باشد بدانید از این روش برای برشکاری فلزات نیز می توان استفاده کرد. روش آن هم به این صورت است که با استفاده از اکسیژن و مخلوطی از اکسیژن و سوخت درون مشعل، فلز را به اکسید فلزی تبدیل کرده و کار برشکاری را انجام میدهند.
از دیگر کاربردهای روش جوشکاری اکسی استیلن می توان به لحیم کاری، شیارزنی ، صافکاری ، فلزپاشی، سخت کاری و … اشاره کرد.
انواع شعله و گاز در جوشکاری گازی
نسبت ترکیب استیلن یا هر گاز دیگر و اکسیژن در این فرآیند می تواند به مقادیر متفاوتی باشد که هر حالت مخصوص جوشکاری فلز خاصی است (چرا که در ترکیب نوع گاز و میزان آنها در دمای نهایی تاثیر گذار است). این ترکیب شامل سه زیر مجموعه :
- شعله خنثی : میزان برابری از گاز و اکسیژن در مشعل ترکیب می شود و از دمنده خارج می شود. در این فرآیند ذوب با سرعت کمتری اتفاق می افتد و از ویژگی های آن می توان به پاشش کمتری از جوش در حین کار و جوش های قوی تر اشاره کرد.
- شعله اکسید کننده : در این حالت میزان اکسیژن بیشتر از گاز است. این نوع شعله را عموما برای جوشکاری استفاده نمی کنند چرا که جوش های این روش ضعیف بوده و حالت شکنندگی دارند.
- شعله کربور (کربنات) کننده : طبعا در این حالت میزان گاز در ترکیب بیشتر از میزان اکسیژن است و برای انجام لحیم کاری های گوناگون این ترکیب مناسب است.
در مورد انواع گازهای مورد استفاده در جوشکاری اکسی گاز می توان گفت به صورت کلی از گازهای استیلن، کاربید کلسیم، پروپان، هیدروژن و گاز زغال سنگ برای این ترکیبات می توان استفاده کرد. به عنوان مثال برای جوشکاری یا برشکاری فولاد با توجه به اینکه نقطه ذوب این ماده 1500 درجه سانتی گراد است تنها گاز استیلن جوابگوی اینکار است. از بقیه گازها برای اتصال فلزات غیر آهنی که نقطه ذوب پایین تری دارند می توان استفاده کرد.
چه تجهیزاتی در جوشکاری OFW استفاده می شوند؟
در فرآیند جوشکاری اکسی گاز به تجهیزات گوناگونی از جمله مشعل ، رگولاتور ، شیر ، شیلنگ و … نیاز است که شرایط تولید و نگهداری هر کدام را به اختصار توضیح می دهیم.
محصولات مشابه : سرپیک جوشکاری هواگاز
سرپیک جوشکاری اکسی گاز
انواع مختلف مشعل در این فرآیند شامل : مشعل جوشکاری، مشعل برشکاری، مشعل گل رز، مشعل فشار قوی و مشعل انژکتوری می شوند.
- با کمک مشعل جوشکاری که در انواع یک یا دو لوله ای هستند و با استفاده از دستگیره سوپاپ می توان میزان ترکیب اکسیژن و گاز را با هم تعیین کرد و در نهایت با استفاده از سر مشعلی این ترکیب را با سرعت بیشتری از سرعت احتراقشان به بیرون فرستاد.
- از مشعل انژکتوری برای فرآیند جوشکاری اکسی استیلن و همچنین برشکاری اکسی گاز استفاده می شود. این مشعل در وسط خود سوراخ ریزی دارد که از آن گاز اکسیژن خارج می شود. در کنار سوراخ خروج اکسیژن، سوراخ های ریزی برای ورود گاز استیلن قرار گرفته است. به این ترتیب با خروج گاز اکسیژن از سوراخ وسط خلا ایجاد شده که این خلا، گاز استیلن را به درون محفظه اختلاط کشانده و در نهایت ترکیب این دو از سر نازب برای احتراق خارج می شود.
- مشعل غنچه رز برای گرم کردن فلزات و خم و صاف کردن آنها در ابعاد وسیع به کار می رود. دلیل نام گذاری این مشعل هم شکل انتهای شعله خروجی است که شبیه گل رز است.
محصولات مشابه : نازل جوشکاری هوا گاز
رگلاتور یا مانومتر فشار شکن در جوشکاری OFW
با استفاده از رگلاتورهای فشارشکن مخصوص باید فشار گاز خرجی از داخل کپسول های اکسیژن و گاز را کاهش داد؛ چرا که فشار گاز در این مخازن بسیار بالا بوده و نمی توان به همین حالت از آنها استفاده کرد. وظیفه رگلاتور فشارشکن علاوه بر کاهش میزان گاز خروجی، ثابت نگه داشتن آن در طول کار نیز هست.
این فشار را با استفاده از پیچ تنظیم درون رگلاتور تنظیم می کنند. درون رگلاتور از دو نوع فشارسنج مختلف استفاده می شود که یکی از آنها فشار گاز درون مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان می دهد.
مقالات مرتبط : آشنایی با رگلاتور فشار گلور
کپسول های گاز و اکسیژن در جوشکاری هواگاز
- برای ساخت کپسول اکسیژن از فولاد با استحکام تسلیم 80 mpa استفاده می شود. به دلیل فشار بالای اکسیژن ذخیره شده باید مخزن را از نوع بدون درز و از طریق فرآیند اکستروژن بسازند.
- کپسول های گاز که در اینجا منظور ما گاز استیلن است، از ورق فولادی با ضخامت حدود 4-5 میلیمتر استفاده می شود. فشار گاز درون کپسول در مقایسه با فشار گاز اکسیزن کمتر است. برای ذخیره سازی این گاز در فشار بالاتر آن را داخل مایع استون حل میکنند و آن را به صورت کپسول مایع استفاده می کنند. زیرا در غیر این صورت خطر انفجار گاز وجود دارد. با استفاده از مایع استون می توان حدود 25 برابر حجم اولیه گاز استیلن را درون مخزن نگهداری کرد.
مقالات مرتبط : انواع مانومتر جوشکاری
فلاکس در جوشکاری اکسی گاز
هنگام انجام فرآیند به دلیل ترکیب اتمسفر موجود در محیط با حوضچه مذاب جوش، شاهد کاهش استحکام جوش هستیم که برای رفع این مشکل باید از ماده ای به عنوان محافظ استفاده کرد که در اینجا این ماده محافظ را فلاکس می نامیم. فلاکس ها ماده ای سوختنی و غیر فلز هستند که با اکسیدها واکنش نشان داده و باعث تشکیل پوست هایی بر روی ناحیه جوش می شوند و به این ترتیب در برابر اتمسفر محافظت می کنند.
فلاکس ها در اشکال مختلف و به صورت پودر، مایع و خمیر می باشند که به دو روش قابلیت استفاده دارند. در روش اول آن را مستقیما روی فلز مبنا می زنند و در روش دوم انتهای سیم جوش را که نقش فلز پر کننده دارد وارد فلاکس میکنند. در انتهای کار نیز برای از بین بردن این پوسته ها می توان از انواع سنباده برای تمیز کاری ناحیه استفاده کرد.
نحوه کار با سرپیک جوشکاری هواگاز
قبل از اینکه شروع به جوشکاری OFW کنیم، لازم است که نخست سر مشعل را با توجه به ضخامت قطعه کار انتخاب کرده و آن را به دسته مشعل وصل کنید. در ادامه این مراحل را انجام می دهیم:
- شیر کپسول‌ها به آرامی باز شود.
- شیرهای روی دسته مشعل را به نوبت و به میزان محدودی باز کنید.
- نخست شیر اکسیژن مشعل را سپس شیر استیلن را باز می‌کنیم.
برای خاموش کردن آن نیز به این ترتیب جلو می‌رویم:
- نخست شیر استیلن مشعل را می‌بندیم، سپس شیر اکسیژن را می‌بندیم.
- نخست شیرهای کپسول‌ها را بسته، سپس برای خروج گازها از دستگاه شیرهای روی دسته مشعل را می‌کنیم تا گازها خارج شوند.
- وقتی از خروج گازها مطمئن شدیم، شیرهای روی دسته را بسته و پیج تنظیم فشار را باز می‌کنیم.
مقالات مرتبط : 12 راهکار موثر برای کاهش هزینه های جوشکاری
انواع روش های جوشکاری OFW
این فرآیند را می توان به دو حالت مختلف انجام داد: روش پیش دستی و روش پس دستی.
- در روش پیش دستی، مشعل در دست راست جوشکار بین سیم جوش و حوضچه مذاب و سیم جوش نیز در دست چپ او قرار دارد. از این روش برای جوشکاری ورق هایی که ضخامت کمتر از 3 میلیمتر دارند استفاده می شود. امتداد شعله به سمت درز اتصال جوشکاری نشده می باشد.
- در روش پس دستی نیز مشعل در دست راست و سیم جوش نیز در دست چپ جوشکار قرار دارد. تفاوت آن در این است که این بار سیم جوش بین حوضچه مذاب و مشعل قرار می گیرد. از این روش برای جوشکاری ورق هایی با ضخامت بیشتر از 3 میلی متر استفاده می شود. برخلاف روش قبلی امتداد شعله به سمت درز اتصال جوشکاری شده است.
چرا از جوشکاری گازی استفاده می‌کنیم؟
در نکات فوق به این نکته اشاره کردیم که با پیدایش فناوری قوس الکتریکی جوشکاری به روش گازی کمتر استفاده می شود، اما همچنان از این روش در صنایع سنگین و کارهای صنعتی سبک و تعمیراتی استفاده فراوانی می شود. دلیل آن هم توانایی کاهش ضخامت فلزات، ارزان بودن تجهیزات، امکان استفاده به دو صورت دستی و مکانیزه و امکان افزایش سرعت برش در برخی موارد است. از این جوشکاری در مغازه های کوچک، جوشکاری لوله ها، صنعت خودروسازی، آثار هنری فلزی، انواع فلزات آهنی و غیر آهنی و آلیاژهای آنها و مکان هایی که به برق دسترسی نداریم استفاده می شود.
از دیگر ویژگی های این روش که موجب کاربرد آن می شود می توان به مناسب بودن آن برای اتصالات نازک، اتصال موادی که تغییرات دمایی سریع در آن موجب تغییر متالوژی می شود اشاره کرد.
مزایا و معایب جوشکاری OFW
- گرمای ورودی با در نظر گرفتن سرعت جوشکاری، اندازه، سیالیت و کشش سطحی حوضچه مذاب قابل کنترل است.
- نرخ گرم و سرد شدن به طور آهسته است.
- ارزان بودن تجهیزات و قابلیت حمل و نقل آسان آنها
- هزینه نگهداری تجهیزات جوشکاری به این روش نسبت به بقیه روش های جوشکاری پایین می آید.
محصولات مرتبط : ست جوش و برش هواگاز
- برای پروژه های بزرگ استفاده از این روش جوشکاری مقرون به صرفه نیست.
- گرمای شعله جوشکاری ofw در مقایسه با جوشکاری قوس الکتریکی کمتر است.
- فلاکس هایی که در طی فرآیند استفاده می شوند باعث تولید دود و گاز می شوند و برای چشم و گوش و ریه ضرر دارند.
- جوشکاری اکسی استیلن برای جوشکاری فلزات دیر گذار مثل تنگستن و تانتالیم و … و فلزات واکنش دار مثل تیتانیوم و زیرکونیوم مناسب نیست.
- منطقه تحت تاثیر حرارت زیاد می باشد که همین امر موجب درشت شدن دانه ها و اعوجاج بیشتر و مقاومت کمتر در برابر خوردگی می شود.
- میزان محافظتی که با کمک فلاکس ها در این روش صورت می گیرد در مقایسه با میزان محافظتی که توسط گازهای خنثی در جوشکاری تیگ و جوشکاری میگ صورت می گیرد کمتر است.
نکات ایمنی در جوشکاری اکسی استیلن
- تمامی کپسول‌های اکسیژن و استیلن می‌بایست از منبع حرارتی و اشتعال‌زا و نیز محل جوشکاری حداقل 3متر فاصله داشته باشند.
- تهویه محل کار به ویژه حین کار زمانی که، محیط کار ما سرپوشیده است، خوب کار کند.
- تمامی اتصالات مربوط به گازهای مصرفی بایستی بررسی شوند. البته می‌توان آنها را با کف و صابون کنترل کرد.
- نکته مهم این است که کپسول اکسیژن و اتصالات باید به دور از نور خورشید و روغن و چربی نگهداری شوند. زیرا حرارت باعث فشار کپسول و در نهایت خطر انفجار می‌شود.
- در صورتی که شیلنگ استیلن آتش گرفت، بلافاصله شیر اصلی را بسته و آتش را خاموش کنید.
- موارد قابل اشتعال مانند چوب، کاغذ و پارچه را از محل جوشکاری دور نگه دارید.
- شخص جوشکار باید از لباس یقه دار، عینک‌های محافظ شیشه‌های تیره، کلاه محافظ و دستکش چرمی استفاده کنید.
- از ضربه خوردن، افتادن و حرارت دیدن و نیز یخ زدن محافظت کنیم. اگر کپسول یخ زد، برای آن از آب گرمی استفاده کنید که سبب گرمای بیش از اندازه کپسول نشود.
- در آخر باید گفت نوک مشعل ما باید تیز باشد. اگر مشعل ما تیز نباشد از تجهیزات ویژه برای تمیز کردن آن استفاده کنید.
مقالات مرتبط : انواع دستکش کار
جمع بندی
دریافتیم که ارکان شعله در جوشکاری اکسی گاز(OFW) چهار چیز باید موجود باشد:
⇐ اول اکسیژن : برای آن است که واکنش سوختن اتفاق بیفتد و شعله تشکیل شود.
⇐ ماده سوختنی : همان گاز است که با ترکیب آن با اکسیژن، شعله تشکیل می‌شود. همانطور که گفته شد در جوشکاری اکسی استیلن ماده سوختنی، همان گاز اکسی استیلن است.
⇐ انرژی فعال سازی : در مواقعی که اکسیژن و مواد سوختنی کنار هم قرار گیرند، خود به خود باعث احتراق نمی‌شوند. کافی است فقط یک فندک به مخلوط گازی بزنیم.
⇐ نسبت اکسیژن به استیلن : می‌تواند یک حد بالا و یک حد پایین داشته باشد یا یک نسبت تعریف شود. در صورتی که نسبت اکسیژن به استیلن از حد مشخصی بالاتر رود یا از یک حدی پایین‌تر رود، شعله خاموش می‌شود.
برای جوشکاری اکسی گاز باید به نکات ایمنی و تخصصی که در این مقاله ذکر شد، توجه کنید و آنها را در کار اعمال کنید، تا علاوه ایمنی تمام روال کاری‌تان بدون نقص انجام شود.
عرض ادب و وقت بخیر
انواع شعله در جوشکاری اکسی استیلن رو میخواستم بدونم
سلام دوست عزیز
سه نوع شعله داریم:
شعله خنثی
شعله اکسید کننده
شعله کربور (کربنات) کننده.