مقاله ایمنی و بهداشت در جوشکاری
مقاله ایمنی و بهداشت در جوشکاری
مقاله ای که در زیر مطالعه میکنید با عنوان ایمنی در جوشکاری از مرکز آموزش مجازی پارس گردآوری و ارائه شده است.
جوشکاری
عمل ایجاد پیوند بین اتم‌های دو جسم را جوشکاری گویند این پیوند می‌تواند بین دو فلز هم جنس ویا غیر هم جنس، بین فلز یا غیر فلز و یا بین دو ماده غیر فلزی (پلاستیک) انجام شود.
عمل جوشکاری می‌تواند با حرارت و یا بدون حرارت، با فشار یا بدون فشار، با ماده کمکی یا بدون آن انجام شود.
جوشکاری از نظر ذوب به دو دسته کلی تقسیم بندی می‌گردد.
جوشکاری غیر ذوبی
جوشکاری ذوبی
1- جوشکاری غیر ذوبی
در این روش‌ها بدون ذوب لبه‌های اتصال، عمل جوشکاری انجام می‌گیرد.
جوشکاری غیر ذوبی به دو دسته زیر تقسیم می‌گردد:
الف- بدون استفاده از حرارت: در این روش قطعات در دمای محیط توسط ضربه یا فشار به یکدیگر جوشکاری می‌شوند مانند: جوشکاری انفجاری، جوشکاری التراسونیک، جوشکاری با ضربات چکش، جوشکاری توسط غلتک کاری.
ب- با استفاده از حرارت: در این روش قطعات تا دمای خمیری شدن حرارت داده می‌شود سپس توسط فشار با ضربه عمل جوشکاری انجام می‌گیرد. مانند: جوش آهنگری، جوش غلتک کاری گرم.
2- جوشکاری ذوبی:
در این روش با استفاده از حرارت لبه‌های اتصال ذوب شده و سپس با استفاده از ماده کمکی و یا بدون آن عمل جوشکاری انجام می‌شود مانند جوشکاری اکسی گاز که از حرارت حاصل از سوختن یک گاز سوختنی مانند استیلن با اکسیژن لبه‌های کار به دمای ذوب رسیده و در هم ادغام می‌گردند و پس از منجمد شدن عامل جوشکاری انجام می‌شود و یا مثل جوشکاری با قوس الکتریکی نظیر جوشکاری برق، تیگ، میگ مگ، زیر پودری، پلاسما.
منابع حرارتی مورد استفاده در جوشکاری عبارتند از:
شیمیایی: از فعل و انفعالات شیمیایی می توان برای تولید حرارت استفاده نمود مانند عمل سوختن گازهای سوختنی با اکسیژن با جوشکاری ترمیت که از واکنش بین پودر آلومینیوم و اکسید آهن حرارت زیادی ایجاد شده و باعث ذوب و احیا اکسید آهن می‌گردد و آهن مذاب حاصل برای جوشکاری به کار می رود.
الکتریکی: از انرژی الکتریکی می‌توان برای جوشکاری مقاومتی، جوشکاری با قوس الکتریکی و جوشکاری الکترون بیم استفاده نمود.
3- نوری: انرژی نوری در جوشکاری با لیزر از یک شعاع نوری متمرکز با انرژی زیاد استفاده می‌گردد.
منابع نیرو در جوشکاری
دستگاههای جوش:
جریان الکتریکی مورد نیاز برای تشکیل قوس الکتریکی را تامین می‌نمایند. دستگاههای جوشکاری به دو دسته تقسیم می‌شوند
الف- مولدها
ب- مبدلها
الف- مولدها:
دستگاهی جوشکاری از نوع مولد جریان مورد نیاز را خود تولید نموده و معمولاً در مکان‌هایی که دسترسی به برق شهری نباشد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای مثال برای جوشکاری خطوط لوله بین شهری و انجام جوشکاری در سایت‌ها از دستگاه مولد استفاده می‌گردد. دستگاههای مولد عبارتند از موتور ژنراتور دیزلی و بنزینی البته یک دستگه مولد دیگر که به دینام معروف است نیز وجود دارد که توسط یک موتور الکتریکی سه فاز که با یک دینام کوپل شده است جریان مورد نیاز جوشکاری از تولید می نماید این دینام‌ها با پیدایش دستگاههای رکتیفایر تقریباً از رده خارج شده‌اند پس مولدها عبارتند از :
موتور ژنراتوری احتراقی (بنزینی و گازوییلی)
موتور ژنراتور الکتریکی (دینام)
ب) مبدلها
دستگاههای مبدل جریان الکتریکی برق شهر را به جریان مورد نیاز جوشکاری تبدیل می‌نماید این دستگاه‌ها عبارتد از دستگاه ترانسفورماتور، دستگاه ترانس رکتیفایردار و دستگاه اینونتر در دسته بندی دیگری می‌توان دستگاههای جوشکاری را به صورت ذیل نشان داد.
دستگاه ترانسفور ماتور:
ترانس بعنوان یکی از اصلی ترین قسمت‌های در دستگاههای مبدل می‌باشد ترانس از یک هسته آهنی و دو سیم پیچ به نام‌های سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده است. هر دو سیم پیچ بر روی هسته پیچیده شده‌اند و سیم پیچ اولیه با تعداد دور زیاد سیم و قطر نازک تر به برق شهر وصل شده و سیم پیچ ثاویه با تعداد دور کمتر قطر ضخیم تر به خروجی دستگاه متصل می‌باشد.ترانس‌های جوشکاری از نوع کاهنده ولتاژ و افزاینده آمپر می‌باشند.
مقدار ولتاژ در سیم پیچ ثانویه به نسبت به تعداد سیم پیچ‌ها بستگی دارد و از رابطه زیر به دست می‌آید.
ولتاژ اولیه = تعداد دور سیم پیچ اولیه
ولتاژ ثانویه = تعداد دور سیم پیچ ثانویه
برای کنترل تنظیم جریان خروجی از تجهیزات مکانیکی با الکتریکی استفاده می‌گردد. کنترل کننده‌های مکانیکی عبارتند از:
الف- اتصال یک سری مقاومت قابل تغییر به مدار خروجی
ب- استفاده از هسته اصلی دو تکه که با یک پیچ فاصله آن قابل تنظیم باشد
ج- استفاده از یک هسته فرعی در وسط هسته اصلی که با یک پیچ حرکت آن تنظیم می‌گردد.
د- استفاده از یک هسته پیچ کمکی که بر روی یک هسته آهنی دیگر پیچیده شده و دارای انشعابات مختلفی است
و- استفاده از سیم پیچی‌های متحرک
دستگاه ترانس رکتیفایردار:
این دستگاه از ترانس ویکسو کننده تشکیل شده است جریان خروجی متناوب ترانس وارد یکسو کننده و به جریان مستقیم تبدیل می‌شود برای حصول جریان مستقیم صافتر از ترانس‌های سه فاز استفاده می‌شود.
دستگاه اینورتور:
نسل جدید دستگاههای جوشکاری دارای سیستم‌های اینورتوری می‌باشند که موجب سبکی وزن و قابلیت‌های الکترونیکی زیاد می‌باشند در این دستگاه‌ها بر ورودی ابتدایک سو شده سپس ترانزیستور به جریان متناوبی با فرکانس بالا تبدیل می‌گردد سپس جریان متناوب فرکانس بالا وارد ترانس شده و سپس به جریان مستقیم یکسو تبدیل می‌گردد و مورد استفاده قرار می‌گیرد با افزایش فرکانس برق ورودی ترانس‌ها ابعاد ترانس کم می‌شود و همین امر باعث سبکی وزن دستگاههای اینورتوردار می‌شود.
موتور ژنراتورها:
در مورتور ژنراتورها یک موتور احتراقی یا الکتریکی ژنراتور را به حرکت در آورده و جریان مورد نیاز برای جوشکاری تولید می‌شود. بسته به طراحی ژنراتور خروجی جریان می‌تواند DC یا AC و یا با قابلیت خروجی هر دو جریان باشد.
علامت شناسایی دستگاه‌ها
بر روی دستگاه‌ها یک پلاک آلومینیومی وجود دارد که اطلاعات مختلفی روی آن حک شده است یکی از موارد شناسایی نوع دستگاه مورد استفاده می‌باشد.دستگاه ترانس با علامت زیر نشان داده می‌شود.
در دستگاههای جوشکاری تیگ که نیاز به هر دو جریان متناوب و مستقیم می‌باشد و همچنین برای جوشکاری به روش قوس الکتریکی دستی که در آمپرهای بالا امکان ایجاد وزش قوس وجود دارد از این نوع دستگاه استفاده می‌گردد.
دستگاه موتور ژنراتور
این نوع دستگاه به صورت زیر مشخص می‌گردد
در صورتیکه خروجی ژنراتور جریان مستقیم باشد علامت آن
و در صورتی که خروجی ژنراتور جریان متناوب باشد علامت
موتور ژنراتور دارای رکتیفایر با علامت شکل سمت چپ و موتور ژنراتور با خروجی مستقیم و متناوب به صورت شکل سمت راست است .
دستگاه اینورتور
علامت مشخصه آن(دو دایره در داخل هم به معنی سیم پیچ اولیه و ثانویه می‌باشد)
جریان ورودی ترانس برق متناوب و خروجی آن نیز برق متناوب می‌باشد دستگاه ترانس با جریان تک فاز و یا دو فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد تعداد فاز ورودی بصورت عددی یا خط کج در سمت چپ مشخص می‌گردد.
دستگاه رکتیفایر
دستگاه ترانس رکتیفایر دار در اصل همان دستگاه ترانس بوده که مجهز به سیستم یکسو کننده جریان در مسیر خروجی ترانس می‌باشد و با علامت زیر مشخص می‌گردد.
دستگاه ترانس رکتیفایردار به بر سه فاز متناوب متصل شده و خروجی آن جریان مستقیم می‌باشد البته دستگاه ترانیس رکتیفایرداری هم وجود دارد که دارای خروجی هر دو جریان DC و AC باشد که با این علامت مشخص می‌گردد.
سیکل کاری
سیکل کاری مدت زمانی است که در یک آمپر مشخص می توان با دستگاه جوشکاری نمود، بدون آنکه آسیب ببینند.
این مدت زمان معمولا بر مبنای ده دقیقه می‌باشد در توضیح این مطلب باید یادآور شد وقتی دستگاه جوشکاری دارای خروجی 500 آمپر می‌باشد شما نمی توانید به صورت معلوم با 500 آمپر جوشکاری کنید زیرا باعث داغ شدن و سوختن سیم پیچ‌ها و مدارات داخلی دستگاه می‌گردد.
بنابراین برای دستگاه‌ها سیکل کاری مشخص می‌گردد و سیکل کاری در 30% و 60% و 100% در پلاک مشخصه دستگاه قید شده است برای مثال وقتی گفته می‌شود سیکل کاری دستگاه در 500آمپر 30% است یعنی شما باید به مدت 3 دقیقه با 500 آمپر جوشکاری نموده و به مدت 7 دقیقه دستگاه روشن بوده ولی جوشکاری انجام نگیرد تا دستگاه خنک شود.
مثال دوم: سیکل کاری دستگاه در 300 آمپر 60% است یعنی شما باید با 300 آمپر به مدت 6 دقیقه جوشکاری نموده و 4 دقیقه به دستگاه برای خنک شدن استراحت دهید.
مثال سوم: سیکل کاری دستگاهی در 200 آمپر 100% یعنی شما می‌توانید تا 200 آمپر بطور مداوم با دستگاه جوشکاری نمایید بدون آنکه دستگاه صدمه ببیند.
سیکل کاری برای دستگاههای نظیر جوشکاری زیر پودری، جوشکاری میگ، مکو فلاکس کورد در خط تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید مورد توجه قرار گیرد.در جوشکاری با قوس الکتریکی دستی باید زمان وقف‌هایی که برای تعویض الکترود و تمیز کردن گل جوش ایجاد می‌شود مد نظر قرار گیرد.
چنانچه در آمپر خاصی سیکل کاری آن را بخواهد محاسبه نمایید از فرمول زیر استفاده نمایید:
سیکل کاری مشخص × 〖(است مشخص آن سیکل که آمپری)〗^2 = سیکل کاری مورد نظر
(〖نظر مورد آمپری)〗^2
برای مثال سیکل کاری دستگاهی در 300 آمپر 60% است 370 آمپر سیکل کاری چند درصد است؟
40% = 60 × 〖350〗^2/〖370〗^2 = سیکل کاری مورد نظر
منحنی ولتاژ و آمپر در قوس الکتریکی
قوس یک مقاومت غیر عادی است یعنی تا 80-70 آمپر از قانون اهم پیروی نمی‌کند و با افزایش آمپر مقاومت قوس کم می‌شود ولی در آمپرهای بالاتر از قانون اهم پیروی نموده و مقاومت قوس ثابت بوده و با افزایش آمپر ، ولتاژ افزایش می یابد.
منحنی ولت آمپر دستگاههای جوشکاری
دو نوع نمودار ولت – آمپر در دستگاههای جوشکاری بکار می رود دو نوع نمودار ولت – آمپر در دستگاههای جوشکاری بکار می رود
الف) نمودار ولت – آمپر نزولی (شدت جریان ثابت)
ب) نمودار ولت – آمپر از نوع ولتاژ ثابت
نمودار ولت آمپر نزولی
نمودار ولت آمپر در دستگاههای قوس الکتریکی دستی و جوشکاری تیگ و پلاسما از نوع نزولی می‌باشد در این دستگاه با تغییرات طول قوس توسط جوشکاری مقاومت قوس تغییر نموده و باعث نواسانات در ولتاژ آمپر می‌گردد.
در نمودار فوق تغییرات آمپر با نوسانات کم طول قوس بسیار شدید است و باعث می‌گردد با تغییرات طول قوس قدرت قوس کم و زیاد شود برای رفع این مشکل دستگاههای جدید مجهز به سیستم حسگر آمپر می‌باشند وقتی آمپر را روی مقداری خاص تنظیم می نمایید در هنگام جوشکاری با تغییرات طول قوس حسگر نوسانات آمپر را گرفته و مقدار آمپر تقریبا ثابت می‌ماند.
نمودار ولت – آمپر این دستگاه‌ها از نوع نزولی با شیب نزولی تند می‌باشد و به آنها دستگاههای شدت جریان ثابت گفته می‌شود (C.C)
همانطور که در نمودار مشاهده می نمایید با تغییرات طول قوس، میزان نوسانات آمپر بسیار کم می‌باشد و در حدود 8-5 آمپر می‌باشد دستگاههای قوس الکتریکی دستی و جوشکاری تیک از نوع دستگاههای شدت جریان ثابت می‌باشد.
با ادغام منحنی ولت – آمپر قوس و منحنی ولت – آمپر دستگاه محدوده کاری قوس مشخص می‌گردد.
نمودار ولت – آمپر از نوع ولتاژ ثابت
دستگاههای جوشکاری زیر پودری، جوشکاری، میک مگ و فلاکس کورد از نوع ولتاژ ثابت می‌باشند.
در این دستگاه‌ها تغییرات طول قوس سریعا جبران شده و قوس اثر خود تنظیمی دارد در این دستگاه‌ها ولتاژ از روی دستگاه تنظیم شده و آمپر در ارتباط با سرعت تغذیه سیم می‌باشد با افزایش سرعت سیم آمپر زیاد شده و با کاهش آن آمپر کم می‌شود.
با ادغام منحنی ولت – آمپر قوس با نمودار ولت – آمپر محدوده کاری قوس در جوشکاری میگ، مگ و زیر پودری مشخص می‌گردد.
نحوه برقراری قوس در فرآیندهای مختلف
برای برقراری قوس در فرآیند قوس الکتریکی دستی از طریق تماس الکترود با سطح کار استفاده می‌گردد در بعضی از دستگاه‌ها از سیستم (Hot.start) استفاده می‌گردد.
در این روش در لحظه برخورد نوک الکترود با سطح کارآمپری 5/1 برابر حالت تنظیم شده، اعمال شده و به محض برقراری قوس آمپر کاهش یافته و به حد تنظیم شده می‌رسد در بعضی از دستگاه‌ها با افزایش ولتاژ مدار باز برقراری قوس راحت تر انجام می‌گیرد.
در فرآیند میگ، مگ و فلاکس کورد چون قطر سیم جوش مصرفی نازک بوه و آمپر بسیار می‌باشد و به محض برخورد نوک سیم با سطح کار سیم ذوب شده و قوس تشکیل می‌شود.
در فرآیند زیرپودری در سیم‌های نازک از طریق برخورد سیم با سطح کار قوس برقرار می‌شود در سیم‌های قطور تر نوک سیم تحت زاویه بریده می‌شود تا در لحظه برخورد قوس براحتی برقرار شود یا از سیم ظرفشویی بصورت گلوله شده در نوک سیم و سطح کار و یا از سیستم نیز استفاده می‌گردد.
درجوشکاری تیگ از سیستم (های فرکانس) (HF) و قوس تماس برنامه ریزی شده (Life Are) استفاده می‌گردد.
سیستم (های فرکانس) (HF) در جوشکاری تیگ در اثر برخورد نوک الکترود تنگستنی با سطح امکان آلودگی فلز جوش به تنگستن وجود دارد که یکی از عیوب جوشکاری می‌باشد برای رفع این مشکل از سیستم ولتاژ بالا در فاصله بین نوک الکترود با سطح کار جرقه زده و محیط گازی را یونیزه نموده و امکان برقراری قوس را فراهم می نماید.
ولتاژ بالا خطر برق گرفتگی برای جوشکاری در پی دارد برای رفع این مشکل فرکانس جریان متناوب ولتاژ بالا را افزایش می دهد در فرکانس‌های بالا جریان الکتریکی از سطح جانبی بدن (پوست) عبور نموده و بر روی سیستم عصبی، مغز و قلب تاثیر نمی گذارد در جوشکاری تیگ با جریان مستقیم فقط در لحظه شروع از سیستم (HF) استفاده شده و پس از برقراری قوس سیستم (HF) از مار خارج می‌شود در جوشکاری با جریان سیستم در زمان جوشکاری بطور مداوم در مدار می‌باشد چون جریان AC در هر ثانیه چندین مرتبه به صفر می‌رسد که امکان قطع شدن قوس وجود دارد.
یکی از اشکالات سیستم (HF) تولیدنویز می‌باشدو عملکرد دستگاههای کامپیوتر ؛ CNC و رباتیک را مختل می نماید بنابراین در محل‌هایی که دستگاههای فوق در حال کار می‌باشند نباید سیستم (HF) را بکار برد.
سیستم برقراری قوس به روش تماس برنامه ریزی شده (Left Are)
برای رفع مشکل سیستم (HF) و روش تماس معمولی که امکان آلودگی تنگستنی وجود دارد از روش برقررای قوس روش تماسی برنامه ریزی شده استفاده می‌گردد نحوه برقراری قوس مانند روش تماسی در الکترود دستی بوده ولی با این تفاوت که در لحظه تماس نوک الکترود تنگستنی با سطح کار دستگاه آمپر بسیار کمی درحدود 15-10 آمپر اعمال نموده و پس از برقراری قوس و افزایش فاصله نوک الکترود با سطح کار آمپر افزایش یافته و به حد تنظیم شده می‌رسد این روش باعث نویز و آلودگی تنگستنی نمی‌گردد. بعضی از دستگاههای رکتیفایر که برای قوس الکتریکی دستی بکار می روند مجهز به سیستم برقراری قوس تماس برنامه ریزی شده می‌باشند که می توان از این امکان برای جوشکاری تیگ استفاده نمود.
برای ثبت نام در دوره آموزشی ایمنی در جوشکاری می توانید بر روی نام دوره با عنوان ایمنی و بهداشت در جوشکاری کلیک کنید.
