جوشکاری با اکسی استیلن، که به عنوان یکی از روش‌های قدیمی جوشکاری شناخته می‌شود، به دلیل ویژگی‌های خاص خود همچنان در صنعت کاربردهای گسترده‌ای دارد. این روش به هر نوع احتراق گاز سوختنی با اکسیژن اطلاق می‌شود که به عنوان منبع گرما برای جوشکاری استفاده می‌شود. در جوشکاری اکسی گاز، شعله‌ای که از سوختن گاز سوختنی با اکسیژن در سر مشعل ایجاد می‌شود، برای ذوب فلز پایه و سیم جوش به کار می‌رود.در این مقاله از پروولد ایران به بررسی نکاتی خواهیم پرداخت که در جوشکاری با اکسی استیلن مهم به شمار می‌روند.
فرآیند جوشکاری با اکسی استیلن چگونه است؟
در این فرآیند، گاز سوختنی به همراه اکسیژن به نسبت مناسب وارد محفظه اختلاط مشعل می‌شود و پس از ترکیب، از نازل مشعل خارج و محترق می‌گردد. حرارت تولید شده از این احتراق در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارد که شامل جوشکاری، لحیم‌کاری نرم و سخت، برشکاری، شیارزنی، صافکاری، پیش‌گرم کردن، تمیزکاری سطوح، فلزپاشی و سخت‌کاری می‌باشد. با توجه به این کاربردها، جوشکاری اکسی استیلن به عنوان یک تکنیک مهم و موثر در فرآیندهای صنعتی به شمار می‌آید.
گازهای سوختنی فرآیند جوشکاری با اکسی استیلن
گازهای سوختنی که در فرآیند جوشکاری اکسی گاز به کار می‌روند، باید ویژگی‌های خاصی داشته باشند تا عملکرد بهینه‌ای ارائه دهند. این ویژگی‌ها شامل موارد زیر است:
۱) دمای شعله تولید شده باید بالا باشد.
۲) سرعت احتراق باید زیاد باشد.
۳) توان حرارتی بالایی تولید کند.
۴) کمترین تأثیر منفی بر روی جوش داشته باشد.
۵) تهیه آن باید آسان و مقرون به صرفه باشد.
در میان گازهای مختلف، گاز استیلن به دلیل داشتن تمامی این خصوصیات، بیشتر در جوشکاری اکسی گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. سایر گازها مانند پروپان، گاز طبیعی، متیل استیلن، پروپادین و پروپیلن نیز دماهای بالایی تولید می‌کنند، اما سرعت احتراق آنها کمتر است. برخی از این گازها نیز در نسبت‌های خاصی تنظیم شده و ممکن است خاصیت اکسیدکنندگی داشته باشند که می‌تواند بر کیفیت جوش تأثیر بگذارد. این گازها معمولاً برای برشکاری و لحیم‌کاری و همچنین در کارهایی که نیاز به انتقال حرارت بالا ندارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
طرز تهیه اکسیژن برای فرآیند جوشکاری اکسی گاز
برای تهیه اکسیژن مورد نیاز در فرآیند جوشکاری اکسی گاز، ابتدا هوا از صافی‌های ویژه عبور داده می‌شود تا گرد و غبار، چربی و بخار آن حذف گردد. مراحل این فرآیند به صورت زیر است:
۱. فشرده‌سازی هوا
در ابتدا، هوا از طریق صافی‌های ویژه‌ای عبور داده می‌شود تا ذرات معلق، چربی‌ها و بخارات موجود در آن حذف شوند. این مرحله بسیار مهم است زیرا هر گونه آلودگی می‌تواند بر کیفیت اکسیژن تولیدی تأثیر بگذارد. پس از تصفیه، هوا به وسیله کمپرسور تا فشار ۲۰۰ بار فشرده می‌شود. این فشرده‌سازی باعث افزایش دما و چگالی هوا می‌شود و به آماده‌سازی آن برای مراحل بعدی کمک می‌کند.
۲. تبدیل هوا به مایع
پس از فشرده‌سازی، هوای متراکم شده از داخل کوپل‌ها عبور می‌کند. این مرحله مشابه عملکرد سیستم‌های سرمایشی در یخچال‌ها است. در اینجا، هوای متراکم به سرعت سرد می‌شود و به حالت مایع تبدیل می‌گردد. این فرآیند به دلیل کاهش دما و فشار، باعث سرمازدگی هوا می‌شود و در نهایت منجر به تبدیل آن به مایع می‌گردد. در این مرحله، دما به حدود منفی ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد.
۳. کاهش فشار و دما
در این مرحله، فشار گاز به ۴ بار کاهش می‌یابد. این کاهش فشار به همراه دماهای پایین، باعث می‌شود که هوای مایع به حالت پایدار خود برسد. دمای هوای مایع در این مرحله به منفی ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، که این دما برای جداسازی گازها ضروری است. این فرآیند به دقت کنترل می‌شود تا از هر گونه تغییر ناخواسته در ترکیب گازها جلوگیری شود.
۴. جداسازی گازها
در مرحله نهایی، هوای مایع دوباره حرارت داده می‌شود. این حرارت‌دهی باعث می‌شود که گاز نیتروژن در دمای منفی ۱۹۶ درجه سانتی‌گراد جدا شود. در ادامه، در دمای منفی ۱۸۳ درجه سانتی‌گراد، گاز اکسیژن تبخیر و جدا می‌شود. این جداسازی به دلیل تفاوت در نقاط جوش گازها انجام می‌شود و به ما این امکان را می‌دهد که اکسیژن خالص را به دست آوریم.
اکسیژن خالص تولید شده به دو صورت فشرده یا مایع در کپسول‌های مخصوص برای استفاده در جوشکاری اکسی گاز به بازار عرضه می‌گردد. این کپسول‌ها باید از مواد مقاوم و با کیفیت ساخته شوند تا ایمنی و کارایی لازم را فراهم کنند. در نهایت، این فرآیند به تولید اکسیژن با خلوص بالا منجر می‌شود که برای جوشکاری و سایر کاربردهای صنعتی بسیار حیاتی است.
کپسول‌های ذخیره گاز برای جوشکاری اکسی گاز کدام است؟
کپسول‌های ذخیره گاز برای جوشکاری اکسی گاز ابزارهای حیاتی هستند که به تأمین اکسیژن و استیلن مورد نیاز در فرآیند جوشکاری کمک می‌کنند. این کپسول‌ها با طراحی خاص و مواد مقاوم، ایمنی و کارایی لازم را برای استفاده در محیط‌های صنعتی فراهم می‌آورند. در ادامه به معرفی دو کپسول مهم که در فرآیند جوشکار با اکسی استیلن مورد استفاده قرار می‌گیرند اشاره کرده ایم:
کپسول اکسیژن
کپسول‌های اکسیژن برای جوشکاری اکسی گاز تحت فشار بالایی ذخیره می‌شوند. به همین دلیل، برای ساخت این کپسول‌ها از فولاد با حداقل استحکام تسلیم 80 مگاپاسکال استفاده می‌شود. کپسول‌های اکسیژن به روش اکستروژن تولید شده و بدون درز هستند. ضخامت دیواره کپسول حدود ۸ تا ۹ میلیمتر و ارتفاع آن ۱۸۰۰ میلیمتر است. وزن خالی کپسول ۷۵ کیلوگرم و ظرفیت آن معادل ۴۰ لیتر آب است. همچنین، کپسول‌هایی با ظرفیت‌های بیشتر و کمتر نیز وجود دارد. در قسمت پایینی کپسول، یک حلقه تبدیل دایره به مرجع وجود دارد که از غلطیدن کپسول در حالت خوابیده جلوگیری می‌کند.
کپسول استیلن
کپسول‌های استیلن برای جوشکاری اکسی گاز از ورق فولادی و به روش جوشکاری ساخته می‌شوند. به دلیل فشار کمتر گاز استیلن، ضخامت دیواره کپسول حدود ۴ تا ۵ میلیمتر است. متراکم کردن گاز استیلن در فشار بالای ۲ بار بسیار خطرناک است و ممکن است منجر به انفجار شود. برای ذخیره‌سازی گاز استیلن در فشارهای بالاتر، آن را در مایع استون حل می‌کنند.
برای توزیع یکنواخت گاز استیلن در کپسول، از مایع استون استفاده می‌شود که می‌تواند تا ۲۵ برابر حجم خود گاز استیلن را در خود حل کند. به منظور توزیع بهتر مایع استون در داخل کپسول و انحلال بهتر گاز استیلن، داخل کپسول از مواد اسفنجی شکل پر شده است که درصد تخلخل این مواد حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد می‌باشد. کپسول گاز استیلن باید همیشه به صورت ایستاده مورد استفاده قرار گیرد تا مایع استون از داخل کپسول خارج نشود.
فواید جوشکاری با اکسی استیلن
۱) این روش به طور گسترده‌ای برای ساخت و تعمیر قطعات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۲) گرمای ورودی در این فرآیند قابل تنظیم است و بسته به سرعت جوشکاری، اندازه قطعه، سیالیت و کشش سطحی حوضچه مذاب تغییر می‌کند.
۳) نرخ گرم و سرد شدن در این روش به طور تدریجی و کنترل‌شده انجام می‌شود.
۴) از آنجا که گرمای ورودی از طریق فلز پرکننده منتقل نمی‌شود، امکان کنترل نرخ ته‌نشینی فلز پرکننده به فلز جوش وجود دارد و می‌توان گرما را به طور انتخابی به فلز پرکننده یا فلز مبنا منتقل کرد.
۵) تجهیزات مورد نیاز برای این فرآیند، هزینه پایینی دارند و به راحتی قابل حمل هستند.
۶) هزینه و نگهداری تجهیزات جوشکاری در مقایسه با سایر روش‌ها پایین‌تر است.
پروولد ایران
پروولد ایران از سال 1388 فعالیت خود را آغاز کرده و به سرعت همکاری‌های گسترده‌ای با صنایع کلیدی کشور برقرار کرده است. این شرکت با هدف ارائه خدمات و محصولات با کیفیت، ارتباط خود را با حوزه‌هایی نظیر نفت، گاز، پالایش، پتروشیمی و نیروگاه‌ها ایجاد کرده و به یک شریک تجاری معتبر در این زمینه‌ها تبدیل شده است.
تکنوجوش به عنوان نماینده انحصاری پروولد انگلستان، یکی از برندهای معتبر در تولید الکترود، فیلر و پودر جوشکاری، فعالیت می‌کند. این برند به دلیل استانداردهای بالا و تأییدیه‌های متعدد از صنایع داخلی و بین‌المللی، به عنوان گزینه‌ای مطمئن شناخته می‌شود. تکنوجوش همواره تلاش کرده تا محصولات با کیفیتی را برای صنایع نفت، گاز و پتروشیمی تأمین کند و به این ترتیب به ارتقاء کیفیت و کارایی این صنایع کمک نماید. این همکاری‌ها تکنوجوش را به عنوان یک تأمین‌کننده معتبر در بازار معرفی کرده است.
سوالات متداول
۱) جوشکاری اکسی استیلن بدون فلز پرکننده چگونه انجام می‌شود؟
در این روش، فاصله (GAP) بین دو قطعه کار باید به دقت رعایت شود تا جوش نفوذ کافی داشته باشد. در ورق‌های نازک می‌توان از لبه ورق به عنوان فلز پرکننده استفاده کرد.
۲) تکنیک‌های جوشکاری اکسی استیلن چیست؟
تکنیک‌های جوشکاری شامل جوشکاری پیش دستی و پس دستی هستند. جوشکاری پیش دستی برای ورق‌های نازک و جوشکاری پس دستی برای ورق‌های ضخیم‌تر استفاده می‌شود.
۳) چرا فاصله (GAP) در جوشکاری اکسی استیلن مهم است؟
رعایت فاصله بین دو قطعه کار برای جلوگیری از نفوذ ناقص جوش و افزایش استحکام اتصال ضروری است. عدم رعایت این فاصله می‌تواند منجر به جوش‌هایی با کیفیت پایین شود.
۴) چگونه می‌توان از ایجاد دانه‌های درشت در فلز جوش جلوگیری کرد؟
برای جلوگیری از ایجاد دانه‌های درشت، باید زمان گرما دهی را کنترل کرد و از تکنیک‌های مناسب جوشکاری استفاده نمود. این دانه‌ها می‌توانند کیفیت جوش را کاهش دهند.
۵) گرده سازی جوش در جوشکاری اکسی استیلن چگونه انجام می‌شود؟
گرده سازی جوش باید با ذوب مناسب فلز پایه و سیم جوش انجام شود. اگر فقط سیم جوش ذوب شود، اتصال ضعیفی ایجاد می‌شود که شبیه لحیم کاری است.
۶) چرا تمیز کردن لبه‌های قطعات در جوشکاری اکسی استیلن ضروری است؟
تمیز کردن لبه‌ها از آلودگی و زنگ‌زدگی برای ایجاد جوش با کیفیت بالا ضروری است. در غیر این صورت، ممکن است بریدگی (Under Cut) و نفوذ ناقص جوش ایجاد شود.
۷) تجهیزات ایمنی در جوشکاری اکسی استیلن چه هستند؟
تجهیزات ایمنی شامل چک والو و فلاش بک ارستور هستند. این تجهیزات از پس زدن شعله و معکوس شدن جریان گاز جلوگیری می‌کنند و ایمنی کار را افزایش می‌دهند.
۸) چگونه می‌توان از نفوذ ناقص جوش جلوگیری کرد؟
برای جلوگیری از نفوذ ناقص، باید سرعت حرکت دست جوشکار کنترل شود و گرمای ورودی به درستی تنظیم گردد. همچنین رعایت فاصله مناسب بین قطعات نیز مهم است.
۹)تأثیر گرمای ورودی بر کیفیت جوش چیست؟
گرمای ورودی باید به دقت تنظیم شود؛ گرمای کم می‌تواند منجر به نفوذ ناکافی و گرمای زیاد می‌تواند باعث بریدگی و پاشش مذاب شود.
۱۰) آیا جوشکاری اکسی استیلن برای فلزات ضخیم مناسب است؟
بله، اما برای فلزات ضخیم‌تر از ۳ میلیمتر، استفاده از تکنیک جوشکاری پس دستی و آماده‌سازی لبه‌ها ضروری است تا نفوذ کامل در ریشه جوش تضمین شود.