جوشکاری با قوس الکتریکی که در بین مردم با عنوان کلی جوشکاری شناخته می‌شود از تشکیل یک قوس الکتریکی برای جوش دادن و برقراری اتصال بین قطعات فلز و سطوح مختلف کمک می‌گیرد. این شیوه به‌ویژه برای اتصال مقاطع در پروفیل مبلی و قوطی آهن مورد استفاده قرار می‌گیرد. الکترود
قوس الکتریکی چیست؟
منظور از قوس الکترونیکی حالتی است که دراثر تخلیه الکتریکی در هوا یا محیط‌های نارسا به وجود می‌آید. در واقع هوای موجود در محیط، جریان الکتریسیته را بین دو ماده رسانا منتقل می‌کند که به‌شکل قوس در می‌آید که از آن با عنوان قوس الکتریکی یاد می‌شود.
اولین‌بار در سال 1802 میلادی یک دانشمند روسی به‌نام ئاسیلی ولادییمیروویچ پتروف این قوص را کشف کرد. او با برقراری اتصال بین دو قطعه زغال چوب و قطب‌های یک باتری بزرگ مشاهده کرد که یک شعله سفیدرنگ به وجود آمد که مشابه آن در جوشکاری با قوس الکتریکی هم شکل می‌گیرد.
پس از گذشت سال‌های زیاد در سال 1895 میلادی هرتا مارکس آرتون با ایجاد تماسی بین اکسیژن و میله‌های کربن شاهد شکل‌گیری این پدیده بود. او با مشاهده این شعله سفید آن را حرارت قوس الکتریکی نامید. رویان جوش در ادامه این مطلب به بررسی نکاتی در اینباره میپردازد.
چرا در جوشکاری قوس الکتریکی به وجود می‌آید؟
جوشکاران برای انجام جوشکاری از الکترود‌هایی استفاده می‌کنند که به یک منبع تغذیه نیروی الکترونیکی متصل هستند و با دریافت انرژی از آن، توانایی ایجاد دمایی تا 4000 درجه سانتی‌گراد را به دست می‌آورند. این حرارت بالا به شکل‌گیری قوس الکتریکی بین الکترودها مثل الکترود کیسول و فلز مورد نظر و ذوب شدن فلزات منجر می‌شود. پس از سرد شدن این مواد ذوب شده طرفین قطعات به یکدیگر جوش می‌خورند.
کوره قوس الکتریکی
قوس الکتریکی به‌جز جوشکاری و برش‌کاریبرای ذوب کردن هم مفید واقع می‌شود که به آن کوره قوس الکتریکی می‌گویند. منظور از این اصطلاح کوره‌هایی است که برای تولید فولاد ذوب‌شده استفاده می‌شوند و با EAF قابل نمایش هستند. این کوره‌ها انرژی الکتریسیته را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند تا گرمای مورد نیاز را برای ذوب کردن فلزات به وجود بیاورند.
نحوه کار کوره قوس الکتریکی
ازآن‌جاکه در بسیاری از مواقع، انجام جوشکاری با قوس الکتریکی به کوره قوس الکتریکی هم نیاز پیدا می‌شود، در ادامه نحوه کار آن را توضیح می‌دهیم.
همان‌طور که گفتیک از این کوره‌ها برای تهیه فولاد ذوب‌شده استفاده می‌شود، به این منظور حوضچه‌ای از قراضه‌های آهن پر می‌شود؛ سپس سنگ آهن و کک را برای کمک به جریان سرباره به آن اضافه می‌کنند. بعد از آن نوبت به افزودن آهک و فلوئورین می‌رسد، سپس نصب الکترودها در بالای کوره عملیات صورت می‌گیرد و فرایند تولید فولاد آغاز می شود.
در طول این فرایند، ابتدا جریان الکتریسیته از الکترودها عبور می‌کند و به بار کوره وارد می‌شود که به ایجاد حرارتی بسیار بالا می‌انجامد. این حرارت مواد را ذوب می‌کند. مقدار و اندازه طول قوس الکتریکی به طول الکترود مورد استفاده بستگی دارد؛ بنابراین اگر به طول کمتر یا بیشتری نیاز باشد، می‌توان آن را متناسب با اندازه الکترودها تنظیم کرد و حرارت متناسب را به آن داد.
بیشتر بدانید: محکم ترین نوع جوشکاری کدام است؟
جوشکاری با قوس الکتریکی چگونه انجام می‌شود؟
جوشکاری با قوس الکتریکی چگونه انجام می‌شود؟برای تحقق جوشکاری به شیوه فوق از یک سیم اتصال کمک گرفته می‌شود که از ترانس به بدنه کار وصل شده است. با برقراری اتصال و جدا کردن الکترودها از فلزات یک قوس الکتریکی به وجود می‌آید. تنظیم میزان شدت این قوس با کمک ترانس صورت می‌گیرد؛ بنابراین با کم یا زیاد کردن آمپر می‌توان قوس مورد نظر را تنظیم کرد. اگر قوس شکل‌گرفته بیش از اندازه شدت پیدا کند، امکان انجام عملیات برش به وجود می‌آید.
از این فرایند در مواقعی استفاده می‌شود که جوش‌ها به صورت اشتباه شکل گرفته شده باشند؛ بنابراین برش‌کاری هم در بسیاری از موقعیت‌ها به‌اندازه جوشکاری اهمیت پیدا می‌کند.
انواع جوشکاری با قوس الکتریکی
این روش جوشکاری براساس روش و الکترود مصرفی به دو نوع قابل تقسیم است که عبارت‌اند از:
- جوشکاری- TIG جوش قوس پلاسما
در این شیوه الکترود غیرمصرفی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به‌عنوان الکترود غیرقابل ذوب نیز شناخته می‌شود.
- جوشکاری SMAW- جوش MAG- جوشکاری MIG
الکترودی که در این روش به کار می‌رود از نوع الکترود مصرفی یا گدازپذیر است.
اینک انواع جوش‌های قوس الکتریکی را تبیین می‌کنیم:
جوش قوی اکلتریکی با الکترود روکش‌دار: جوشکاری SMAW
SMAW از پرکاربردترین روش‌های جوشکاری به‌حساب می‌آید که به‌طور معمول با کمک دست انجام می‌شود و برای ایجاد جوش در قطعات و قسمت‌هایی در سازه مناسب است که در دسترس قرار دارند. به همین علت به آن «جوشکاری قوس الکتریکی دستی» هم می‌گویند. این فرایند برای قطعاتی با ضخامت بیش از 2 میلی‌متر به کار می‌رود و با هزینه کمتری انجام می‌شود. در این شیوه بین الکترود و سطح کار حرارت زیادی ایجاد می‌کنند تا فلز را ذوب کند؛ طی سرد شدن فلزات ذوب‌شده قطعات به هم جوش می‌خورند.
جوش قوس الکتریکی با پودر مغزی: جوشکاری SAW
یکی دیگر از انواع جوشکاری با قوس الکتریکی را شیوه SAW تشکیل می‌دهد که به سه روش خودکار، نیمه خودکار و ماشینی انجام می‌شود و برای این کار از قوس الکتریکی کمک می‌گیرد که بین الکترود یا سیم مصرفی و قطعه کار تشکیل می‌شود. این سیم به منبع تغذیه وصل است. حاصل این فرایند پوششی شکل‌گیری شار قابل ذوب خواهد بود که به تولید یک گاز محافط منجر می‌شود. این گاز برای محافظت از سطح کار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پوشش مورد نظر درطی ذوب شدن، قابلیت رسانایی پیدا می‌کند و جریان الکتریسیته را بین الکترود و قطعه مورد نظر برقرار می‌سازد. شار الکترویکی مورد اشاره از پاشیده شدن قوس الکتریکی و جرقه‌های حاصل از آن پیشگیری می‌کند و عامل خاموش شدن بخارات و اشعه ماوراء بنفش به‌شمار می‌رود.
جوش قوس الکتریکی با گاز محافظ: جوشکاری MIG یا MAG
روش فوق با کمک قوس الکتریکی ایجادشده بین الکترود مصرفی بدون پوشش و قطعه کار صورت می‌گیرد که هر دو را با هم ذوب می‌کند تا پس از سرد شدن جوش بخورند. در این شیوه، گاز محافظ به حفاظت از قوس میپردازد و برای انجام این کار از مشعل جوش تغذیه می‌کند. گاز مورد استفاد در جوشکاری MIG را عناصر هلیوم یا آرگون تشکیل می‌دهد؛ ولی جوشکاری MAG از گاز فعال فلزی استفاده می‌کند.
جوش قوسی با هسته شار
جوش قوسی با هسته شارجوش قوسی مانند روش MIG است با این تفاوت که در آن به‌جای گاز محافظ از الکترود توخالی پر از شار استفاده می‌شود؛ البته این احتمال وجود دارد که شارهای غیرقابل انتشار به گاز محافظ نیاز پیدا کنند.
جوشکاری با الکترود تنگستن: جوشکاری TIG
از این شیوه با عنوان جوشکاری قوسی تنگستن گازی یا GTAW هم یاد می‌شود که در آن الکترود تنگستن غیرمصرفی برای تولید قوس الکتریکی به کار می‌رود. این قوس به‌عنوان محافظ گاز وظایف خود را انجام می‌دهد تا مانع اکسید شدن جوش شود.
شاید برایتان جالب باشد: نکات طلائی جوشکاری روی ماشین
جوشکاری قوس پلاسما
به‌عنوان یکی دیگر از روش‌های جوشکاری با قوس الکتریکی می‌توان به قوس پلاسما اشاره کرد که در آن، گازها و الکترودهای یونیزه‌شده پلاسمای داغ را به وجود می‌آورند. تفاوت این روش با جوشکاری TIG در آن است که با توجه به قرار گرفتن الکترود در بدنه مشعل جوش از پوشش گاز محافظ جدا می‌شود.
جوشکاری قوس کربن
در شیوه فوق بین الکترود کربن غیرمصرفی و قطعه کار یک قوس الکتریکی تشکیل می‌شود که قطعات فلزی را به یکدیگر وصل می‌کند.
جوشکاری هیدروژن اتمی
در روش هیدروژن اتمی قوس الکتریکی بین دو الکترود تنگستن تولید می‌شود که گاز محافظ آن را هیدروژن تشکیل می‌دهد. قوس مورد نظر از بین گاز رد می‌شود و آن را به هیدروژن اتمی تبدیل می‌کند.
جمع‌بندی
قوس الکتریکی حالتی است که دراثر تخلیه الکتریکی در هوا یا محیط‌هایی به وجود می‌آید که نارسانا هستند. این قوس شرایط و حرارت لازم را برای انجام فرایند جوشکاری با قوس الکتریکی فراهم می‌سازد و قطعات فلزی را به یکدیگر متصل می‌کند. این نوع جوشکاری با روش‌های متفاوتی انجام می‌شود.
