جوشکاری با گاز يا شعله،اعوجاج،پیچیدگی

جوشکاري با گاز يا شعله يکي ازاولين روشهي جوشکاري معمول در قطعات آلومينيومي  بوده و هنوز هم در کارگاههي  کوچک در صنيع ظروف آشپزخانه و دکوراسيون و تعميرات بکارميرود. در ين روش فلاکس يا روانساز يا تنه کار بري برطرف کردن ليه اکسيدي بکار ميرود.
مزيا:سادگي فريند و ارزاني و قابل حمل و نقل بودن وسيل  
محدوده کاربرد:ورقهي نازک 0.8تا 1.5ميليمتر

محدوديتها:باقي ماندن روانساز لابلي درزها و تسريع  خوردگي -  سرعت کم – منطقه   H.A.Zوسيع است .
قطعات بالاتر از 2.5ميليمتر را به دليل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بين روش جوش نميدهند.
حرارت لازم در ين  روش از واکنش شيمييي گاز با اکسيژن بوجود مي يد.
حرارت توسط جابجيي و تشعشع به كار منتقل مي شود. قدرت جابجيي به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگي دارد. لذا تغيير اندکي در درجه حرارت شعله مي تواند ميزان حرارت تشعشعي و شدت آنرا بمقدار زيادي تغيير دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشي از احتراق و حجم اکسيژن لازم بري احتراق و گرمي ويژه و حجم محصول احتراق(گازهي توليد شده) بستگي دارد. اگر از هوا بري احتراق استفاده شود مقدار ازتي که وارد واکنش سوختن  نمي شود قسمتي از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله مي شود.بنابرين تنظيم کامل گاز سوختني و اکسيژن لازمه يجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهي سوختني نظير استيلن يا پروپان يا هيدروژن و گاز طبيعي نيز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و  در نتيجه درجه حرارت شعله نيز متفاوت خواهد بود. در عين حال معمولترين گاز سوختني گاز استيلن است.
تجهيزات و وسيل اوليه ين روش شامل سيلندر گاز اکسيژن و سيلندر گاز استيلن يا مولد گاز استيلن و رگولاتور تنظيم فشار بري گاز و لوله لاستيکي انتقال دهنده  گاز به مشعل و  مشعل جوشکاري است.
استيلن با فرمول C2H2 و بوي بد در فشار بالا ناپيدار و قابل انفجار است و نگهداري و حمل و نقل آن نيازبه رعيت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سيلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها ين فشار را تا زير psi 15 پيين مي آورند.و به سمت مشعل هديت  مي شود.(در فشارهي بالا يمني کافي وجود ندارد).توجه به ين نکته نيز ضروري است که اگر بيش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستيلن استفاده شود از سيلندر استن بيرون خواند زد که خطرناک است.
بعضي اوقات از مولدهي استيلن بري توليد گاز استفاده مي شود. بر اساس ترکيب سنگ کاربيد با آب گاز استيلن توليد ميشود.

                    CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2

روش توليد گاز با سنگ کاربيد به دو نوع کلي تفسيم ميشود.
1-روشي که آب بر روي کاربيد ريخته ميشود.
2-روشي که کاربيد  با سطح آب تماس حاصل ميکند و باکم و زياد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغييرمي کند.
رگولاتورها(تنظيم کننده هي فشار) هم داري انواع گوناگوني هستند و بري فشارهي مختلف ورودي و خروجي مختلف طراحي شده اند.رگولاتورها داري دو فشارسنج هستند که يکي فشار داخل مخزن و ديگري فشار گاز خروجي را نشان ميدهند. رگولاتورها در دو نوع کلي يک مرحله ي و دو مرحله ي تقسيم ميشوند که ين  تقسيم بندي همان  مکانيزم تقليل فشار است. ذکر جزييات دقيق رگولاتورها در ينجا ميسر نيست اما اطلاع از فريند تنظيم فشار بري  هر مهندسي لازم است(حتما پيگير باشيد).
کار مشعل آوردن حجم مناسبي از گاز سوختني و اکسيژن سپس مخلوط کردن آنها و هديتشان به سوي نازل است تا شعله مورد نظر را يجاد کند.

اجزا مشعل
الف-شيرهي تنظيم گاز  سوختني و اکسيژن
ب-دسته مشعل
ج-لوله اختلاط
د-نازل

قابل ذکر اينکه طرحهي مختلفي درقسمت ورودي گاز به  لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزيمم حرکت اغتشاشي به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسير در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ي آرام  بوجود يد.

پيچيدگي Distortion
پيچيدگي و تغيير ابعاد يکي ازمشکلاتي است که در اثر اشتباه طراحي و تکنيک عمليات  جوشکاري ناشي ميشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوريک تنها به ين مورد اشاره ميکنيم که حين عمليات جوشکاري به دليل عدم فرصت کافي بري توزيع يکنواخت بار حرارتي داده شده به موضع جوش و سرد شدن سريع محل جوش انقباضي  که ميبيست در تمام قطعه پخش ميشد به ناچار در همان محدوده خلاصه ميشود و ين انقباض اگر در محلي باشد که از نظر هندسي قطعه زاويه دار باشد منجر به اعوجاج زاويه ي(Angular distortion) ميشود.در نظر بگيريد تغيير زاويه ي هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طويل چه يراد اساسي در قطعه نهيي يجاد مي کند.
حال اگر خط جوش در راستي طولي و يا عرضي قطعه باشد اعوجاج طولي و عرضي(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نميان ميشود. اعوجاج طولي و عرضي همان کاهش طول قطعه نهيي ميباشد. ين موارد هم بسيار حساس و مهم هستند.
نوع ديگري از اعوجاج تاول زدن يا طبله کردن و يا قپه Bowing ميباشد.
ذکر يکي از تجربيات در ين زمينه شيد مفيد باشد. قطعه ي به طول 20 متر آماده ارسال بري نصب بود که بنا به خواسته ناظرميبيست چند پاس ديگر در تمام طول قطعه جوش داده ميشد.تا ساق  جوش 2-3ميليمتر بيشتر شود.بعد از انجام ينکارکاهش 27ميليمتري در قطعه بوجود آمد. وين يعني فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا  امکان پذير نيست و اگر هم با روشهي کارگاهي کلکي سوار کنيم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده يم و چه بسا حين استفاده از قطعه آن وصله کاري توان تحمل بارهي وارده را نداشته باشد ويرادات بعدي نميان شود.
بهترين راه بري رفع ين يراد جلوگيري ازبروز Distortion است. و(طراح يا سرپرست جوشکاري خوب) کسي که بتواند پيچيدگي قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگيري از آن راهم پيشنهاد بدهد.

بعضي راهکارهي مقابله با اعوجاج
1- اندازه ابعاد را کمي بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاريم هر چقدر که ميخواهد در ضمن عمليات تغيير ابعاد  و پيچيدگي در آن يجاد شود.پس از خاتمه جوشکاري عمليات خاص نظير ماشين کاري...حرارت دادن موضعي و يا پرسکاري بري برطرف کردن تاب برداشتن و تصحيح ابعاد انجام ميگيرد.
2- حين طراحي و ساخت قطعه با تدابير خاصي اعوجاج را خنثي کنيم.
3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر بري بدست آوردن استحکام مورد  نياز استفاده شود.
4-تشديد حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در ينصورت نفوذ بهتري داريم و نيازي به جوش اضافه نيست.
5- ازدياد سرعت جوشکاري که باعث کمتر حرارت ديدن قطعه ميشود.
6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم  اعوجاج بيشتر نمود دارد.
7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثي
8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحيح طراحي شده باشد ميتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثي پخش کند و تاحد زيادي از ميزان اعوجاج بکاهد.
9- بکار بردن گيره و بست و نگهدارنده باري مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه  

عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج
1- حرارت داده شده موضعي , طبيعت و شدت منبع حرارتي و روشي که ين حرارت به کار رفته و همچنين نحوه سرد شدن.
2- درجه آزادي يا ممانعت بکار رفته بري جلوگيري از تغييرات انبساطي و انقباظي. ين  ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و يا از طريق مکانيکي (گيره يا بست يا نگهدارنده و  خالجوش)اعمال شود.
3- تنش هي پسماند قبلي در قطعات و اجزا مورد جوش گاهي اوقات موجب تشديد تنش هي ناشي از جوشکاري شده و در مواردي  مقداري از ين تنش ها را خنثي ميکند.
4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شريط مساوي طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاري مواردي مانند ميزان حرارت جذب شده در  منطقه جوش و چگونگي نرخ انتقال حرارت و ضريب انبساط حرارتي و قابليت تغيير فرم پذيري و استحکام و بعضي خواص ديگر فلز مورد جوش تاثير قابل توجهي در ميزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنيتي زنگ نزن مشکل پيچيدگي به مراتب بيشتر از فولاد کم کربن معمولي  ميباشد.