0
04136674922

آموزش گام به گام تهیه دستورالعمل جوشکاری (WPS) و تایید آن (PQR) – قسمت ۶

تهیه دستورالعمل جوشکاری (WPS) و تایید آن (PQR) و تایید صلاحیت جوشکاران (WPQ) از مهم ترین فعالیت های یک پروژه جوشکاری است که بر اساس کدها و استانداردهایی چون ASME SEC IX (9) ،AWS D1.1 و API 1104 انجام می گیرد. اگر زمان زیادی از آخرین WPS ای که نوشته اید گذشته است و نیاز به مرور نحوه­ ی تدوین WPS دارید، یا اگر می خواهید راهنمای کاملی برای تهیه WPS و PQR در اختیار داشته باشید، همچنین اگر مبتدی هستید و می خواهید بدون پرداخت هزینه های زیاد، روش تهیه WPS و PQR، آزمون های ارزیابی و تایید جوش، تایید صلاحیت جوشکار را یاد بگیرید و در کنار آن، ده ها نکته و مطلب کاربردی در زمینه فرایندها، تکنیک و روش کار جوشکاری را بلد شوید، با وب سایت عصر مواد در آموزش گام به گام و نکته به نکته تهیه دستورالعمل جوشکاری (WPS) و تایید آن (PQR) همراه ما باشید. این آموزش به صورت پرسش و پاسخ تدوین شده است و در خلال مطالب نوشتاری، از عکس، اینفوگرافیک، فایل صوتی و ویدئو برای آموزش بهتر هم کمک گرفته می شود. با توجه به اینکه متن این آموزش به فاصله کوتاهی پس از تولید محتوا، عرضه می شود، برنامه ریزی ما بر این است که مثل سریال های نمایش خانگی، هر هفته یک قسمت از این مجموعه ی چند قسمتی در وب سایت عصر مواد منتشر و تقدیم صنعت گران، دانشجویان و کارشناسان رشته های فنی شود. شما می توانید عصر مواد و محتوای آن را از نسخه اندرویدی و شبکه های اجتماعی آن هم دنبال کنید. پرسش های خود را هم می توانید از پایین همین صفحه در قسمت ثبت دیدگاه ارسال کنید، در اسرع وقت پاسخ داده خواهد شد. برای اطلاع از سایر آموزش های گام به گام در وب سایت عصر مواد اینجا کلیک کنید. قسمت قبلی این مطلب را هم از اینجا بخوانید.

 

 

در قسمت های ۴ و ۵ آموزش گام به گام تهیه دستورالعمل جوشکاری (WPS) و تایید آن (PQR) توضیحات مختصری از باب آشنایی در خصوص فرایندهای جوشکاری قوس الکترود دستی (SMAW)، جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)، جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ (GTAW یا TIG)، جوشکاری قوس تو پودری (FCAW)، جوشکاری قوس زیر پودری (SAW)، جوشکاری قوس پلاسما (PAW)،  جوشکاری زائده ای یا جوشکاری گل میخ (Stud Welding)، جوشکاری مقاومتی نقطه ای (RSW)، جوشکاری مقاومتی غلطکی یا نواری (RSEW) و جوشکاری مقاومتی پیش طرحی (PW) ارائه شد. در این قسمت هم در خصوص تعداد دیگری از فرایندهای جوشکاری توضیحات مختصری داده می شود. 

 

 

سوال ۲۸ – جوشکاری با اشعه لیزر (Laser Beam Welding) چیست؟ چگونه با اشعه لیزر می توان جوشکاری کرد؟

 

لیزر یک دسته اشعه موازی شده و پیوسته از جنس نور است که تمام آن ها دارای طول موج واحدی هستند. این امواج نوری چگالی توانی بالاتری نسبت به امواج نوری خورشید دارند و می توانند در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز شوند. هر چه اشعه ها موازی تر و پیوسته تر باشند در نقطه کوچک تری می توانند متمرکز شوند و انرژی حرارتی بیشتری نیز تولید می کنند. این ویژگی اشعه لیزر باعث استفاده از آن در جوشکاری شده است. در فرایند جوشکاری با اشعه لیزر به کمک حرارت حاصل از برخورد اشعه نوری به یک سطح، یک منطقه مذاب و یک به هم آمیختگی از مواد ایجاد می شود که پس از انجماد، یک منطقه جوش بسیار کوچک و باریک با راندمان اتصال بسیار بالا بین مواد ایجاد می کند.

دستگاه های تولید کننده پرتوهای لیزری تقویت کننده هایی هستند که با تحریک کردن یک محیط فعال کار می کنند. محیط فعال مجموعه ای از اتم ها، مولکول ها و یا یون هایی است که به حالت جامد، مایع و گاز بوده و وقتی تحریک می شوند پرتوهایی از جنس نور (فوتون) منتشر می کنند. مایعات و جامدات به کمک نور یک لامپ فلاش و گازها به کمک تخلیه الکتریکی تحریک می شوند. برای تولید اشعه لیزر ضروری است که اشعه های خارج شده در اثر تحریک به کمک طراحی و تعبیه یک اتاقک تشدید کننده به صورت کاملاً موازی درآیند. محیط تحریک کننده ای که در جوشکاری و برشکاری استفاده می شوند، معمولاً به حالت جامد و گازی است. سه نوع اصلی لیزر حالت جامد عبارتند از: لیزر یاقوت، لیزر شیشه نئودایمیوم و لیزر سنگ آذرین ایتریوم آلومینیوم حاوی نئودایمیم (Nd:YAG). محیط تحریک کننده گازی نیز اغلب گاز CO2 است. برای این که گاز CO2 به عنوان ماده تولید کننده لیزر نقش خود را به درستی ایفا کند مقدار کمی از گازهای هلیوم و نیتروژن در فشار حدود ۵۰ میلی بار به آن اضافه می شود

دو نوع فرایند جوشکاری با لیزر صنعتی وجود دارد: با هدایت محدود و با نفوذ عمیق. در این دو تکنیک به فلز پر کننده نیازی نیست و از ماده اصلی به عنوان پر کننده استفاده می شود. در فرایند جوشکاری لیزر با هدایت محدود، فلز در سطح خود پرتو لیزر را جذب می کند. قسمت زیرین سطح کاملاً توسط هدایت حرارتی گرم می شود و در معرض تابش مستقیم اشعه لیزر قرار نمی گیرد. در این روش از لیزرهای با توان متوسط کمتر از یک کیلو وات استفاده می شود. روش جوشکاری لیزر با نفوذ عمیق کاربرد بیشتری دارد و به لیزر با انرژی بالا نیاز دارد. این روش یک تکنیک جوشکاری ذوبی سوراخ کلیدی است که از چگالی توان بسیار بالا استفاده می کند و در آن، با برخورد پرتو به سطح قطعه، انرژی زیاد پرتوهای لیزری باعث بخار شدن قسمتی از فلز در محل اتصال و ایجاد یک سوراخ کلید در مرکز حوضچه مذاب می شود. با حرکت لیزر در مسیر اتصال یا حرکت قطعات زیر دسته پرتو لیزری، سوراخ کلید در راستای اتصال حرکت کرده و پس از انجماد، اتصال جوشی تکمیل می شود.

 

 

 

 

ویدیویی از فرایند جوشکاری با لیزر را از عصر مواد تماشا کنید.

 

 

 

سوال ۲۹ – جوشکاری باپرتو الکترونی چیست؟ چگونه با پرتوهای الکترونی می توان جوشکاری کرد؟

 

فرایند جوشکاری با پرتو الکترونی (Electron Beam Welding) یا به اختصار EBW یک فرایند اتصال ذوبی است که در طی آن قطعه کار توسط جریانی متراکم از الکترون های دارای سرعت بالا بمباران شده و کل انرژی جنبشی الکترون ها در اثر برخورد به قطعه کار به حرارت تبدیل می شود. این حرارت موجب ذوب لبه های قطعات و اتصال دو قطعه پس از انجماد می شود. جوشکاری با پرتو الکترونی معمولاً در یک محفظه خلا با استفاده از یک سیستم تولید و تمرکز پرتو الکترونی انجام می شود. بارزترین مشخصه جوشکاری با پرتو الکترونی، توانایی آن در ایجاد جوش های بسیار باریک و کاملاً عمیق است. با این روش می توان قطعات فولادی تا ضخامت ۴ اینچ را بدون پخ سازی لبه ها و با یک پاس جوشکاری نمود.

 

تفنگ الکترونی یا منبع تولید الکترون (Emitter) قلب این فرایند جوشکاری است. زمانی که کاتد یا فیلمان در اثر عبور جریان گرم می شود و به دمای ترمویونیک می رسد، از خود الکترون ساطع می کند. در تفنگ الکترونی، الکترون های نشر داده شده از کاتد که به شکل پرتو در آورده شده اند، به سمت قطعه کار شتاب داده می شوند. شتاب دهی به الکترون ها توسط میدان الکتریکی ناشی از ولتاژ اعمال شده و به کمک یک الکترود با بار مثبت انجام می شود. پرتو حاصل شده با تمرکز بالا با سرعت ۳۰ تا ۷۰ درصد سرعت نور از سوراخ کوچک میان آند عبور کرده و به قطعه کار می رسد.

در این فرایند از فلز پر کننده استفاده نمی شود ولی در شرایطی که ایجاد خواص متالورژیکی و فیزیکی معینی در فلز جوش مدنظر باشد، ممکن است از فلز پر کننده استفاده شود.

جوشکاری با پرتو الکترونی را می توان در سه محیط خلاء بالا، خلاء متوسط و محیط بدون خلاء انجام داد. تجهیزات اصلی این فرایند شامل اتاق خلاء، برد کنترل، منبع تولید الکترون از ۳۰ تا ۱۷۵ کیلو ولت و ۵۰ تا ۱۰۰۰ میلی آمپر است.

 

 

 

 

 

 

ویدیویی از فرایند جوشکاری با پرتو الکترونی را از عصر مواد تماشا کنید.

 

 

 

سوال ۳۰ – جوشکاری سرباره الکتریکی یا الکترواسلگ چیست؟ جوشکاری سرباره الکتریکی یا الکترواسلگ چگونه انجام می شود؟

 

در جوشکاری سرباره الکتریکی یا الکترو اسلگ (Electroslag welding) که به اختصار ESW گفته می شود، دو قطعه با یک فاصله مشخص کنار هم قرار می گیرند. عملیات جوشکاری از پایین اتصال شروع می شود و به سمت بالا ادامه می یابد. در نتیجه ی ذوب الکترود و لبه‌های قطعه کار، فلز جوش تولید و درز اتصال بین دو قطعه را در یک پاس پر می‌کند. از این روش برای اتصال مقاطع ضخیم بدون نیاز به پخ سازی استفاده می شود. این فرایند، جوشکاری مقاطع غیر قابل دسترسی که با فرایندهای جوشکاری قوسی معمولی امکان جوشکاری آن غیر ممکن و یا به سختی امکان‌پذیر است را فراهم می‌نماید. در این فرایند انرژی لازم جهت ذوب از دو طریق قوس الکتریکی (در لحظه شروع) و مقاومت الکتریکی (در ادامه) تامین می شود. اصول کار به این صورت است که فرایند با برقراری قوس الکتریکی بین نوک الکترود کلافی و انتهای درز اتصال شروع می‌شود. حرارت قوس باعث ذوب شدن فلاکس (پودر) می ‌شود و به سرعت یک لایه سرباره مذاب ایجاد می‌شود. در ادامه، الکترود وارد مذاب شده و قوس الکتریکی متوقف می شود و از این پس پیشرفت جوشکاری با حرارت ایجاد شده از مقاومت الکتریکی سرباره مذاب که جریان جوشکاری از آن عبور می کند به ‌وجود می‌آید. در این روش فلز جوش توسط سرباره مذاب محافظت می‌شود و در حین جوشکاری، حوضچه مذاب توسط کفشک های مسی مجهز به سیستم آبگرد در محل اتصال حمایت می شود.
این فرایند به‌صورت ماشینی است و وقتی شروع می‌شود تا انتها ادامه می‌یابد و همواره فلز جوش مذاب روی فلز جوش جامد قرار دارد و بر روی آن هم سرباره مذاب وجود دارد. با توجه به اینکه در طول فرایند قوسی نداریم بنابراین جوشکاری با سر و صدا و پاشش مذاب کمتر انجام می شود. نرخ رسوب زیاد باعث می‌شود که بتوان اتصالات با ضخامت زیاد را تنها در یک پاس، جوشکاری و تکمیل نمود.

 

 

 

 

 

 

 

ویدیویی از فرایند جوشکاری سرباره الکتریکی را از عصر مواد تماشا کنید.

 

 

 

سوال ۳۱ – جوشکاری اصطکاکی چیست؟

 

اساس جوشکاری اصطکاکی بر اصل تبدیل انرژی مکانیکی (جنبشی) به انرژی گرمایی استوار است.  در این روش سطوح دو قطعه ای که باید به هم متصل شوند با اعمال یک فشار اولیه در تماس با هم قرار می گیرند. با حرکت دورانی سریع یکی از قطعات بر روی دیگری و ایجاد مالش و اصطکاک بین دو قطعه، گرمای زیادی تولید می شود که نتیجه آن ایجاد حالت پلاستیسیته (خمیری) در سطوح می باشد. با اعمال فشار نهایی، سطوح دو قطعه در هم فرو رفته و اتصال انجام می شود.

جوشکاری اصطکاکی فرایندی معمول جهت اتصال فلزات و ترموپلاستیک ها در صنعت است. روش های متعددی برای جوشکاری اصطکاکی وجود دارد که برای اتصال طیف گسترده ای از مواد فلزی و غیرفلزی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

 

سوال ۳۲ – به منظور جوشکاری اصطکاکی از چه فرایندهایی استفاده می شود؟ جوشکاری اصطکاکی با چه روش هایی انجام می گیرد؟

 

روش های متعددی برای جوشکاری اصطکاکی وجود دارد که برای اتصال طیف گسترده ای از مواد فلزی و غیرفلزی مورد استفاده قرار می گیرد. از آن جمله می توان به فرایندهای زیر اشاره کرد:

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی مداوم (Continuous drive friction welding):

 

در این روش یک قطعه ثابت است و قطعه دوم در تماس با آن می چرخد. در زمان مشخصی با متوقف شدن چرخش، نیرویی اضافی به نام نیروی فورج اعمال و باعث اتصال قطعات می شود.

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی دورانی یا لحظه ای (Inertia friction welding):

 

در این روش یک قطعه ثابت است و قطعه دوم توسط یک فلایویل در مقابل آن می چرخد و همزمان انرژی دورانی در فلایویل ذخیره می شود. با رسیدن نرخ دوران به مقداری مشخص، اتصال فلایویل از موتور قطع شده و دو قطعه به یکدیگر فشرده می شوند تا در اثر اصطکاک ایجاد شده هم متوقف شود و هم جوشکاری انجام بگیرد.

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی خطی (Linear friction welding):

 

در این روش دو قطعه در مقابل هم با دامنه نوسان کم حرکت رفت و برگشتی انجام می دهند یا اینکه یک قطعه ثابت است و قطعه دیگر در مقابل آن نوسان خطی دارد. در اثر این نوسان دما بالا رفته و ماده خمیری می شود. سپس نوسان متوقف و نیروی فورج اعمال می شود. بدین ترتیب اتصال جوشکاری تکمیل می شود.

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی شعاعی یا رادیال (Radial friction welding):

 

این روش بیشتر برای لوله ها به کار می رود. دو لوله ای که باید به هم متصل شوند به شکل V پخ سازی می شوند و یک قطعه دیگر به شکل حلقه در محل اتصال به دور لوله دوران می کند و همزمان در پخ V شکل فشرده می شود. به منظور جلوگیری از بیرون زدن ماده به داخل لوله، یک میله در محل اتصال دو لوله در داخل لوله ها قرار داده می شود.

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی چرخشی یا اوربیتال (Orbital friction welding):

 

از این روش بیشتر برای جوش دادن سر به سر قطعاتی با مقطع غیر دایره ای و در جایی که وجود زاویه ای دقیق بین قطعات مورد نیاز است استفاده می شود. البته برای قطعات با مقطع دایره ای هم استفاده می شود. در این روش یا یک قطعه و یا هر دو قطعه حرکت چرخشی دارند.

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی با میله مصرفی یا سطح سازی اصطکاکی (Consumable rod friction welding):

 

در این روش میله ای با پوشش مخصوص در محل اتصال دو قطعه پخ داده شده چرخانده شده و رسوب داده می شود. به این وسیله لایه ای از جوش بر روی محل اتصال قطعات ایجاد می شود.

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی غوطه وری (Friction plunge welding):

 

در این روش که برای اتصال ماده سخت و ماده نرم به همدیگر ابداع شده است، ماده سخت تر دوران می کند و در اثر آن، ماده نرم تر گرم شده و لایه ای خمیری از آن تشکیل می شود. پس از توقف حرکت هم یک قفل مکانیکی و هم یک اتصال متالورژیکی بین دو قطعه ایجاد می شود.

 

 

  • جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یا تلاطمی (Friction stir welding):

 

این روش از جدیدترین انواع فرایند جوشکاری اصطکاکی است که کاربرد گسترده ای هم در صنعت جوشکاری پیدا کرده است. دارد، فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی که به اختصار FSW گفته می شود، توانایی زیادی برای جوشکاری آلیاژهایی دارد که با روش های جوشکاری متداول ذوبی نمی توان آن ها را جوش داد، به همین دلیل برخی این فرایند را “جوش دهنده جوش ناپذیرها” نامیده اند. در این فرایند از یک ابزار استوانه ای شکل که یک پین برآمده در نوک آن قرار دارد برای جوشکاری استفاده می شود. ابزار دوار استوانه‌ای شکل غیر مصرفی متشکل از دو قسمت پین و شانه با سرعت دورانی و پیشروی مناسب وارد درز اتصال می شود. ابزار در حال دوران در امتداد خط اتصال رو به جلو حرکت کرده و در اثر حرارت تولید شده ناشی از اصطکاک بین ابزار و قطعه کار، بدون اینکه قطعات ذوب شوند، اتصال صورت می گیرد.

 

 

 

 

 

 

ویدیویی از فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را از عصر مواد تماشا کنید. در این ویدیو، جوشکاری دو لوله به هم به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یا FSW  انجام می شود.

 

 

 

سوال ۳۳ – جوشکاری ترمیت چیست؟ جوشکاری ترمیت چگونه انجام می شود؟ 

 

جوشکاری ترمیت (Thermite Welding) فرایندی است که در آن، اتصال توسط مذاب حاصل از انجام واکنش شیمیایی به شدت گرمازا بین اکسید فلزی و پودر یک فلز (معمولاً آلومینیوم) تامین می شود. در این فرایند دو قطعه ای که قرار است جوش داده شوند در یک قالب قرار می گیرند و فلز مذاب ناشی از واکنش شیمیایی به این قالب هدایت شده و پس از سرد شدن آن داخل قالب، فلز جوش شکل می گیرد. واکنش های آلومینوترمیک دسته ای از واکنش های ترمیت هستند که در این نوع جوشکاری استفاده می شوند. عمده ترین واکنش آلومینوترمیک مورد استفاده در جوشکاری ترمیت، ترکیب Fe2O4  با آلومینیوم است که انرژی گرمایی زیادی تولید و دمای جوشکاری را به حدود ۳۱۰۰ درجه سانتیگراد می رساند. محصول این واکنش مذاب آهن و اکسید آلومینیوم است که در اثر اختلاف چگالی از هم جدا و اکسید آلومینیوم به شکل سرباره در روی مذاب فلز قرار می گیرد.

 

از این فرایند به طور گسترده در ساخت و تعمیر خطوط راه آهن استفاده می شود. مراحل جوشکاری ترمیت در اتصال ریل ها عبارتند از:

 

  • آماده سازی سطحی

 

  • هم راستا کردن سطوح اتصال

 

  • قرار دادن قالب جوشکاری ترمیت در اطراف اتصال

 

  • پیش گرمایش قالب و ریل در محل اتصال

 

  • شارژ بوته بالای ناحیه اتصال از پودر و فعال کننده ترمیت

 

  • انجام واکنش آلومینوترمیک با فعال کردن آن به کمک آتش، جرقه و نظایر آن

 

  • پر شدن ناحیه اتصال از مذاب

 

  • انجماد جوش

 

  • جدا کردن سرباره و باز کردن گیره قالب

 

  • شکستن قسمت فوقانی قالب، برش فلز اضافی و گرده جوش

 

  • سنگ زنی و پرداخت کاری نهایی سطح جوش

 

کاربرد دیگر این روش ایجاد اتصالات الکتریکی مثل سیم های اتصال به زمین در ساختمان ها است. جوشکاری سیم های مسی به این روش با نام کدولد (Cadweld) نیز متداول است.

 

سایر کاربردهای جوشکاری ترمیت از این قرار است:

 

  • جوشکاری سر به سر لوله ها

 

  • جوشکاری شفت جرثقیل های آسیب دیده بزرگ

 

  • تعمیر قاب شکسته ماشین آلات

 

  • متصل کردن قطعات بزرگ ریخته گری که امکان تولید یکپارچه آن ها وجود ندارد

 

  • تعمیر چرخ دنده های بزرگ

 

  • تعمیر ناخن شکسته بیل های مکانیکی

 

 

 

 

 

ویدیوهایی از فرایند جوشکاری ترمیت را از عصر مواد تماشا کنید.

 

ویدیوی ۱ – انیمیشن جوشکاری ترمیت

 

ویدیوی ۲ – اتصال خطوط راه آهن با جوشکاری ترمیت

 

 

 

خواهشمند است نظرات، پیشنهادات و سوالات خود را در پایین همین صفحه در قسمت ثبت دیدگاه مطرح بفرمایید. ادامه این مطلب را هم اینجا از عصر مواد دنبال کنید.

 

 

 

 

قسمت های قبلی و مرتبط:

 

تعریف، محتوا و مراجع تهیه WPS

تعریف PQR، آزمون های PQR، تایید صلاحیت جوشکار، نمونه فرم ها

چگونه یک WPS بنویسم و چه اطلاعاتی را باید پر کنم؟، WPS های از پیش تایید شده

فرایندهای جوشکاری، معرفی مختصر فرایندهای الکترود دستی، آرگون یا تیگ و میگ/مگ

معرفی مختصر فرایندهای جوشکاری توپودری، زیرپودری، پلاسما، زائده ای یا گل میخ و انواع جوشکاری مقاومتی

عوامل موثر بر انتخاب روش جوشکاری، تعریف فرایندهای دستی، ماشینی، اتوماتیک و نیمه اتوماتیک

طرح اتصال و انواع آن، علائم جوشکاری و انواع جوش ها

جوش شیاری و انواع آن

عوامل موثر بر انتخاب نوع جوش شیاری

طراحی ابعاد درز، جوش نبشی یا گوشه، قسمت های مهم یک اتصال جوشی

ذکر اندازه و ابعاد قسمت های مهم یک اتصال جوشی در WPS

رسم شکل و جزئیات جوش در WPS، پاس و لایه جوش، پشت بند جوش

فلزات پایه،  .P-No و .Group No و گروه بندی فلزات طبق استاندارد ایزو

فلزات پایه،  .P-No فولادها و توضیح جدول QW-422 استاندارد ASME Sec. IX

ضخامت و قطر فلزات پایه، عدد اسکجول لوله، DN یا NPS لوله

 

 

 

ارسال دیدگاه