جوش بریزینگ (بریزکاری) – لحیم کاری سخت چیست؟
جوش بریزینگ یا بریزکاری (Brazing) یک فرآیند. جوشکاری سخت و مستحکم بوده که. به منظور اتصال فلزات به. یکدیگر صورت میگیرد. اتصال توسط یک فلز که نقش. پُرکننده – سیم جوش داشته انجام میشود. دمای انجام این فرآیند از دمای ذوب. فلزهای پایه کمتر و از دمای. ذوب فلز پُرکننده بیشتر میباشد. فلز پُرکننده (Filler) باید. دارای خاصیت موئینگی (Capillarity) باشد و. معمولا ترکیبی از مس، قلع ،نقره ،سرب ،نیکل. یا آلیاژهای آنها است.
بریزینگ با روشهای گوناگونی از. قبیل شعله ای، القایی، مقاومتی، تحت. خلاء و کوره ای قابل اجرا میباشد. همچنین از مزیتهای بریزینگ نسبت. به جوشکاری‌های دیگر میتوان به قابلیت اتصال. فلزات غیر هم جنسی مانند مس به. فولاد اشاره نمود چون در جوشکاری، این عمل مقدور نمی‌باشد. علاوه بر این، مقدار حرارت. اعمال شده در دیگر روش های جوشکاری. خیلی بیشتر از روش. بریزکاری است که این عامل میتواند. سبب تغییرات خواص فیزیکی فلزات شود.
آلیاژهای مورد استفاده لحیم کاری. سخت و بریزینگ بر اساس استانداردهای DIN .8512 ، DIN .8513 ، AWS A5.8 و ISO 3677 طبقه بندی میشوند. معیارهای طبقه بندی در این. استانداردها برابر با ترکیبات شیمیایی، نوع. فلز پرکننده و محدوده دمای ذوب میباشد.
جوشكاری اكسی گاز
جوشكاري اكسي گاز Oxygen Fuel Welding. يكي از روش‌هاي جوشكاري قديمي بوده. كه به دليل خصوصيات منحصر به فرد. خود هنوز در. صنعت داراي كاربرد وسيعی میباشد و به. هر نوع احتراق گاز سوختني با. اكسيژن كه به عنوان يك منبع. گرمايي براي انجام فرآیند. مورد نظر باشد، گفته میشود.
در اين روش با استفاده از. شعله حاصل از سوختن گاز. سوختني با اكسيژن كه در سر. مشعل ايجاد میشود، جهت ذوب. فلزات پايه و سيم جوش استفاده میشود. در اين روش گاز سوختنی با .اكسيژن به نسبت مناسب وارد محفظه اختلاط. سرپیک شده و پس از مخلوط شدن از. سر نازل خارج شده و محترق میگردد.حرارت حاصل از سوختن گازها در صنعت. دارای كاربرد گوناگوني میباشد كه عبارتند از:
در این تورچ هوای خشک/استیلن هنگام لحیم کاری سخت یا بریز کاری خاصیت مویینگی (کاپیلاری) باعث کشیدن آلیاژ ذوب شده به فضای بین قطعات در حال اتصال میشود.
اصول جوش بریزینگ (لحیم کاری سخت)
بریزینگ قابلیت پخش و. چسبندگی فلز پرکننده به. فلز پایه و نیز قابلیت نفوذ به. فضاهای تنگ بین قطعات میباشد. اغلب قطعات در بریزینگ به صورت. لوله، زانو و بطور کلی نر و. مادگی هستند. خاصیت مویینگی (Capillary Action). نقش نیروی پخش شوندگی در محل. جوش را ایفا نموده و باعث. بهبود کیفیت و عملکرد جوشکاری میشود, نقش اصلی در استحکام و. مقاومت اتصالات جوشکاری شده را دارد.
همچنین فاصله بین دو قطعه. مورد جوشکاری نیز نقش. بسزایی در عملکرد خاصیت. مویینگی سیم جوش دارد. حد فاصل ایده آل قطعات در. بریزینگ بستگی به فاکتورهای متعددی از. جمله فلز پایه، نوع. سیم لحیم مورد استفاده و. پروسه جوشکاری دارد اما به طور کلی. در اکثر موارد ، حد فاصل. قطعات یا همان خلاصی در. حدود (۰.۰۲۵-۱.۲۷) میلیمتر پیشنهاد میشود. معمولا خلاصی بین دو نقطه اتصال. مشکلی شایع در خطوط مونتاژ میباشد که. اغلب باعث اختلال در عملکرد. سیم جوش و در نهایت باعث. کاهش بازدهی خط تولید میشود .
بریزینگ شعله ای Torch brazing) – (TB))
همانگونه که از نام این. روش مشخص است، حرارت لازم. جهت لحیم کاری سخت، از شعله. یک گاز سوختنی تامین می گردد. گاز مورد استفاده با. هوا و استیلن ترکیب شده و. به وسیله مشعل‌هایی که. سرپیک نام دارند، به محل. اتصال دمیده میشود. به این ترتیب،شعله حاصل، حرارت مورد. نیاز برای بریزینگ را فراهم مینماید. در این هنگام، فلز پُرکننده. که برای اتصال فلزهای پایه در نظر. گرفته شده، به صورت دستی. وارد شده و ذوب میگردد.
روش شعله ای را هم میتوان به صورت. دستی و هم به شکل اتوماتیک اجرا نمود. مشعل مورد استفاده یا به. صورت دستی حرکت داده شده یا. بسته به میزان خودکار سازی فرآیند. میتواند توسط تجهیزات حرکت داده شود. بطور کلی بریزکاری به وسیله. حرارت سرپیک برای قطعات با حجم کم یا. هندسه خاص به نحوی که دیگر. فرآیندهای بریزینگ غیرممکن باشد مورد استفاده قرار میگیرد.
در این روش، لحیم کاری به وسیله. یک سرپیک انجام شده و سوخت آن. از نوع استیلن، هیدروژن یا. پروپان است که با اکسیژن موجود ترکیب میشود. در واقع ماده پرکننده. توسط سرپیک ذوب شده و. دو قطعه مورد نظر را بهم متصل مینماید.
مزایای بریزینگ شعله ای
جوش بریزینگ با روش بریزکاری. شعله ای برای قطعات با. اندازه های مختلفی استفاده شده. و این روش مزایای. زیادی دارد که عبارتند از:
- هزینه مناسب تجهیزات اصلی (هزینه تجهیزات اصلی آن پایین است).
- امکان اجرا به صورت اتوماتیک.
- عدم نیاز به گرم کردن تمام قطعه و. فقط آن قسمتی که نیاز به اتصال. توسط فرآیند بریزینگ دارد، گرم میشود .
- قابل انعطاف بودن یک مشعل با. چندین سر نازل (سر پیک) و. بریزینگ قطعات مختلف با استفاده از آن
محدودیتهای بریزینگ شعله ای:
- بدلیل اینکه این فرآیند در. مجاورت هوا انجام میشود، زمانی که. سطح قطعه با فلاکس – پودر تنه کار مناسب. پوشیده نمیشود، باعث اکسیداسیون و. تغییر رنگ قطعه مورد نظر در محل اتصال میشود.
- بعد ازبریزینگ ضایعات فلاکس – پودر تنه کار. نیاز به تمیز کاری دارد.
- فلزات با اکتیواسیون. بالا مانند تیتانیوم و زیرکونیوم نمیتوانند با. تکنیک بریزینگ شعله ای به یکدیگر متصل شوند. زیرا فلاکس – پودر تنه کار. مناسبی برای این فلزات وجود ندارد.
تورچهای بریزینگ:
وظيفه تورچ اين است كه. گاز اكسيژن و گاز سوختنی. مانند استیلن – پروپان را به. ميزان معينی با هم مخلوط. نموده و آن را با سرعت بيشتری از. سرعت احتراق گاز، از سر. مشعل خارج سازد. بنابراین انتخاب تورچ مناسب. برای کاری که میخواهیم انجام دهیم بسیار مهم می باشد.
انجام بریز کاری با روش شعله ای، با. استفاده از یک تورچ مخصوص انجام شده. که اتصال پایه را ذوب نمی‌کند و آن را کمتر در معرض آسیب. حرارتی قرار میدهد. همچنین نتیجه این فرآیند، یک اتصال. قوی و تمیز است که به هیچ کار. تکمیلی و اضافی نیاز ندارد. با این حال، جوشکار باید از. گرمای تولید شده در طول فرآیند آگاه باشد تا. اطمینان حاصل شود که هیچ آسیبی به. قطعه مورد نظر وارد وارد نشده است.
تورچ از قسمتهای زیر تشكيل شده است:
١. شيرهای اكسيژن و استيلن
٢. دسته مشعل ( سرپیک )
٣. لوله اختلاط
۴. نازل
ترتیب روشن کردن تورچ:
در شروع کار و قبل از انجام. فرآیند لازم است که ابتدا. سر مشعل (سرپیک) مناسبی را با. توجه به ضخامت قطعه کار انتخاب کرده و. آن را به دسته مشعل متصل نمود. اکنون بایستی فشار گازهای. مصرفی را مشخص کرده و یا با در نظر‌گرفتن. این فشارها و رعایت مراتب زیر. اقدام به روشن کردن و تنظیم مشعل نمود.
- شیر کپسول ها را به آرامی باز کنید تا. از ایجاد صدمه به دستگاههای تنظیم. فشار جلوگیری شود.
- شیرهای روی دسته مشعل را به. نوبت و به مقدار کمی باز کرده و. در همان حال به سرعت دستگاه تنظیم فشار. مربوطه را با توجه به فشار کار مورد. لزوم که قبلاً تعیین کرده اید، تنظیم نمایید.
- ابتدا شیر اکسیژن مشعل را حدود. 4/1 تا 3/1 دور باز کرده و. سپس شیر استیلن را در حدود 2/1 دور. باز و مشعل را به فندک نزدیک. نموده در این حال شعله در. سر مشعل بدون آنکه. دوده در فضای. کارگاه منتشر گردد، بوجود می آید. حال میتوان شعله مورد نیاز را تنظیم کرد.
ترتیب خاموش کردن مشعل/تورچ در خاتمه کار:
برای آنکه خاموش کردن مشعل. توأم با ایجاد دود و انتشار آن. در فضای کارگاه نبوده و. دستگاههای تنظیم فشار و. شلنگ گازها نیز در زمانی که از دستگاه. استفاده نمیشود تحت فشار. قرار نگیرند، لازم است موارد زیرا رعایت نمود:
- ابتدا شیر استیلن مشعل و پس از. خاموش شدن شعله، شیر اکسیژن آن را ببندیم.
- ابتدا شیرهای کپسولها را بسته و. سپس برای خروج گازها از داخل. دستگاه تنظیم فشار و. شلنگها، شیرهای روی دسته مشعل. را باز نموده تا گازها خارج شود .
- پس از خروج گازها شیرهای روی. دسته را بسته و. پیچ تنظیم فشار دستگاههای تنظیم را. کاملاً باز نموده تا فشار از روی آنها بر داشته شود.
افزایش شدت حرارت بریزینگ با روش شعله ای – Turn up the Brazing Heat
تکنسین‌های HVACR Heating, Ventilation, Air .Conditioning, Refrigeration. و صنعتگران معمولاً هنگام انجام پروژه های. لحیم کاری سخت و بریزینگ به. تورچهای. دستی به عنوان منبع گرمای خود. متکی هستند. هنگامی که صحبت از بریزینگ میشود، آنها. معمولاً دو گزینه تجهیزات (Equipment) را. در نظر دارند: اکسیژن / استیلن یا هوای خشک / استیلن. با وجود در دسترس بودن. گازهای سوخت جایگزین، اکثر جوشکاران. همچنان استیلن را به عنوان یک. گزینه مناسب برای انجام فرآیند انتخاب می‌کنند. در ادامه به بررسی ویژگیها و مزایای. خاص هر نوع تجهیزات می‌پردازیم.
تفاوت عمده بین این دو، تنظیم نحوه. احتراق استیلن میباشد. یک سیستم اکسیژن/استیلن به یک. سیلندر از گاز استیلن فشرده و. همچنین یک سیلندر اکسیژن فشرده با. خلوص بالا نیاز دارد. این تجهیزات با ترکیب این گازها قادر است. به دمای فوق العاده بالایی برای. شعله دست یابد. یک سیستم هوای خشک/استیلن. فقط به استفاده از یک مخزن استیلن نیاز دارد و. اکسیژن را از جو دریافت میکند. از آنجاییکه هوا فقط حدود 21. درصد اکسیژن دارد، برای تورچهای. هوای خشک/استیلن قدیمی. رسیدن به دمای شعله بالاتر لازم. برای انجام فرایند بریزینگ دشوار بود. این محدودیت باعث شد که. این تورچ‌ها بیشتر جهت. بریزکاری در دماهای پایین مناسب باشند. برای به دست آوردن دمای شعله. بالاتر با هوا، باید نسبت هوا به. استیلن را افزایش داد. به لطف پیشرفت در طراحی. احتراق چرخشی – Swirl Combustion ، سیستمهای. هوای خشک/استیلن برای بریزینگ در دمای. بالا قابل استفاده شدند.
در این تورچ‌ها، هنگامی که گاز استیلن از. داخل محفظه انبساط عبور میکند، یک اثر. ونتوری ایجاد مینماید و. باعث میشود که هوای بیشتری به داخل کشیده شود. اثر ونتوری – Effect Venturi اثر. کاهش فشار در سیال است، وقتی که. سیال از قسمت باریک لوله عبور میکند. این حجم هوای بیشتر با سرعت افزایش. یافته با استیلن مخلوط شده و یک. میکسر، گازها را همگن میسازد. این امر، ترکیبی غنی‌تر ایجاد نموده که. کارآمدتر میسوزد. این طراحی سری یا. نوک (Tip) منحصر به فرد ، الگوی چرخشی. متمایز خود را به شعله میبخشد.
سهولت استفاده و قابل حمل بودن تجهیزات
تجهیزات مورد نیاز بریزینگ به. استفاده از رگولاتورها، شلنگها، دسته های. تورچ و نوک/سری (Torch handles & Tips) نیاز دارد، اما اجزای. آن برای هر نوع سیستم منحصر به. فرد هستند. بطور کلی تجهیزات مورد. نیاز فرآیندهای اکسی گاز.– Oxygen Fuel Welding که کاربرد. گسترده ای در صنایع گوناگون داشته و. جهت انجام پروژه های مختلف جهت جوشکاری، بریزینگ، برشکاری و… استفاده میشوند، عبارتند از :
- کپسول گاز اکسیژن
- کپسول گاز استیلن
- شلنگ
- رگلاتور استیلن
- رگلاتور اکسیژن
- سرپیک جوش ( تورچ )
- نازل جوش
- فلاکس یا پودر تنه کار (در برخی موارد)
- فلز پرکننده یا فیلر (در برخی موارد)
تورچ اکسیژن/استیلن:
از آنجاییکه بریزینگ از دمای بالاتری. نسبت به لحیم کاری برخوردار است، استفاده از یک مشعل اکسیژن/استیلن مطمئن‌ترین راه میباشد؛ چرا که این مشعل از گاز MAPP یا مشعل پروپان داغتر میشود. برای اتصال خطوط مس معمولا از میله‌های بریزینگ استفاده میشود که از ترکیب مس و فسفر ساخته میشوند. زمانی که در حال بریزکاری هستیم، باید خطوط خود را تا زمانی که به رنگ قرمز درخشنده درآیند، گرم کنیم. در این هنگام باید تورچ خود را دائما در حال حرکت نگه داشته و آن را در نقطه ثابتی نگرفت؛ در غیر اینصورت یک نقطه سوراخ شده بر روی لوله های مسی خواهیم داشت.اکثر تنظیمات مورد استفاده در صنعت از سبک تورچهای قابل حمل فشرده هستند.
اپراتور باید دو سیلندر را حمل و دوباره پر نماید، بنابراین هزینه اضافی سیلندر اکسیژن باید در نظر گرفته شود.از آنجایی که حجم سیلندرهای موجود در بازار متفاوت است، بهتر است جوشکاران به جای رفت وآمد به محل پروژه سیلندرهای پشتیبان را همراه داشته باشند. در اکثر نقاط دنیا، تجهیزات اکسیژن/استیلن بسیار محبوب بوده و در صنعت کاربردهای بیشماری دارند. با این حال، جهت بسیاری از کاربردهای لحیم کاری تهویه مطبوع، مشعل های هوا/استیلن جایگزین منطقی هستند. پیمانکارانی که مشعل‌های هوا/استیلن را امتحان می‌کنند، اغلب قابلیت حمل و هزینه عملیاتی پایین‌تر آنها را به‌راحتی پتانسیل زمان گرمایش کمی طولانی‌تر را جبران می‌کنند.
تورچ هوای خشک/استیلن:
این سیستمها فقط به استفاده از یک سیلندر استیلن با اندازه “MC” یا “B” (40 فوت مکعب) نیاز دارند. تک سیلندر و اجزای تورچ/رگلاتور ساده تر، حمل سیستم را آسان می کند. یکی دیگر از مزایای نصب هوا/استیلن، توانایی اجرای اندازه های مختلف نوک ( نازل جوش ) در تنظیم فشارهای متفاوت است.
همه کاره بودن – Versatility
سیستمهای اکسیژن/استیلن به دلیل توانایی آنها در کار بر روی طیف گسترده ای از کاربردها، یک انتخاب محبوب هستند. برای بریزینگ، سیستمهای هوای خشک/استیلن ترجیح داده میشود. ویژگیهای شعله اجازه گرمای ورودی کمتری را داده و خطر گرم شدن بیش از حد لحیم و شار را نیز کاهش میدهد.
بریزینگ و مشخصات شعله:
این واقعیت که تورچ اکسیژن/استیلن دارای دمای بالاتری است قبلاً ذکر شده است. نکته مهم، دما به خودی خود نیست، بلکه نحوه توزیع گرما میباشد.در جوشکاری یا برشکاری، شعله متمرکز بر اکسیژن/استیلن ضروری است زیرا حرارت باید در نقطه کوچکی متمرکز شود. برای بریزینگ، مکانیزم متفاوتی به نام “خاصیت مویینگی” مورد نیاز است تا آلیاژ لحیم کاری ذوب شده را به فضای بین قطعات بکشد. برای دستیابی به عملکرد مویرگی یکنواخت، هر دو قسمت باید قبل از افزودن میله به طور یکنواخت گرم شوند. این پیش گرمای وسیع باعث هدایت گرما از طریق اتصال شده و هر دو قطعه را به دمای بریزینگ اصلاح می کند.از آنجایی که بالاترین دما در انتهای مخروط داخلی متمرکز است، اگر از اکسیژن/استیلن برای بریزینگ استفاده شود، تورچ باید در حرکت نگه داشته شود تا گرما به طور یکنواخت توزیع شود. همچنین تورچ باید دورتر قرار گیرد، در غیر این صورت شدت شعله باعث گرم شدن بیش از حد قطعه میشود – به خصوص در مورد برنج یا آلومینیوم مشکل ساز است.
مراحل ۶ گانه بریزینگ:
فرآیند لحیم کاری سخت از هر نوع اعم از اتصال فلز به فلز،سرامیک به فلز یا سرامیک به سرامیک،طی شش مرحله پیوسته انجام میشود.برای این که اتصال بین فلزات یا فلزات و سرامیکها به بهترین شکل ممکن صورت پذیرد،تمامی مراحل زیر باید دقیق و صحیح اجرا شوند:
1-تعیین اندازه مناسب فاصله
2-تمیز کردن سطح فلزات
3-آغشته نمودن سطح اتصال به بریزینگ فلاکس یا پودر تنه کار مناسب
4-مونتاژ و آماده سازی قطعات جهت بریزکاری
5-اجرا و انجام فرآیند بریزینگ (لحیم کاری سخت)
6-تمیزکاری سطح اتصال پس از بریزینگ
