دانلود پروژه رشته جوشکاری درباره قابلیت جوش پذیری و جوشكاری مس و آلیاژهای آن- قسمت دوم

دانلود پایان نامه

بیسموت

این فلز مقاومت الكتریكی را بالا بردن و باعث شكنندگی آن نیز می شود. مقدار حلالیت بیسموت در مس، بسیار كم است ولی همان مقادیر كم نیز، بر خواص مكانیكی و هدایت الكتریكی اثرات مهمی باقی می گذارد. اگر بیسموت به صورت اكسید باشد، اثر مضر آن كمتر خواهد بود. مقدار مجاز این عنصر در فلز مس در حدود 007/0 درصد است و در هر صورت، خواص جوشكاری آلیاژ را كاهش داده و نیاز به عملیات پیشگرمایی و پسگرمایی را افزایش می دهد.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

ارسنیك

ارسنیك خالص، خاصیت چكشخواری مس در سرما را زیاد می كند. همچنین خواص مكانیكی و سختی فلز را افزیش و هدایت الكتریكی آن را به شدت كاهش می دهد. اگر ارسینك و بیسموت تواماً وجود داشته باشند، چون با یكدیگر وارد تركیب می شوند اثر مضر كمتری بر خواص الكتریكی مس خواهند داشت. حد مجاز وجود ارسنیك در مس، حدود 001/0 درصد است.

طلا و پلاتین

این عناصر روی مقاومت الكتریكی و همچنین خواص مكانیكی، اثر چندانی ندارند بنابراین بر خواص جوش پذیری مس نیز تأثیر به خصوصی ندارند.

عوامل مؤثر بر جوش پذیری مس و آلیاژهای آن

هدایت حرارتی (Thermal Conductivity)

جوش پذیری مس و آلیاژهای آن، به شدت تحت تأثیر خواص هدایت حرارتی آنها قرار دارد. جدول خواص جوش پذیری آلیاژهای گوناگون مس را توسط فرآیندهای مختلف جوشكاری و براساس خواص هدایت حرارتی هر یك، بررسی و با یكدیگر مقایسه می كنند. تقسیم بندی آلیاژهای گوناگون مس در این جدول، براساس استاندارد UNS انجام شده است.

بررسی بعضی خواص شیمیایی و جوش مس و آلیاژهای گوناگون آن

ادامه جدول

همانگونه كه از جدول مشخص شد، تقریباً كلیه آلیاژهای اصلی مس (به غیر از آلیاژهای برنج با روی زیاد)، برنج های دریایی و ورشو را می توان با تماس روش های جوشكاری به هم متصل كرد. در این بین، بهترین روش جوشكاری برای آلیاژهای مس، روش های TIG و MIG است.

آلیاژهای مس- نیكل، برنز سیلیسیم دار، برنز آلومینیوم دار، فسفر- برنز و مس اكسیژن زدایی شده، از قابلیت های جوش پذیری بهتری نسبت به سایر انواع آلیاژهای مس برخوردارند.

آنچه در ستون هدایت حرارتی مشاهده گردید، اعدادی است كه براساس یك استاندارد، به هر یك از آلیاژهای منسوب شده است.

در این استاندارد، هدایت حرارتی مس بدون اكسیژن (Oxygen – Free copper = OFC) كه در مقیاس معادل 133 و در مقیاس معادل 226 است، با عدد 100 نشان داده می شود. بنابراین سایر آلیاژهای موجود در جدول نیز، با همین مقیاس و به نسبت، با یك عدد مشخص شده اند.

در جوشكاری مس های تجاری و آلیاژهای مس كه محتوی مواد آلیاژی كمتری هستند و در نتیجه از هدایت حرارتی بالاتری برخوردارند، نوع جریان و گاز محافظ باید به گونه ای انتخاب شود كه با حداكثر حرارت ورودی، توزیع حرارت و پراكندگی آن در سطح قطعه خنثی و جبران شود. علاوه بر آن، حتی آلیاژهایی كه از هدایت حرارتی خیلی بالایی نیز برخوردار نیستند، به پیشگرمایی نیاز دارند و میزان پیشگرم كردن آنها، علاوه بر عدد هدایت حرارتی به ضخامت فلز نیز بستگی دارد. حرارت بین پاسی نیز، باید همواره به اندازه دمای پیشگرمایی نگه داشته شود.

آلیاژهای مس جوشكاری شده ، نیازی به پسگرمایی ندارند اما برای جلوگیری از بروز عیوبی مثل ترك های طولی و سرخ شكنندگی، باید سرعت سرد شدن را كنترل نمود.

گاز محافظ (Shielding gas)

در فرآیند جوشكاری قوس الكتریكی با گاز محافظ در جوشكاری مس و آلیاژهای آن، استفاده از گاز آرگون خالص یا مخلوطی از آرگون و 25 تا 75 درصد هلیوم توصیه شده است.

به دلیل گرانتر بودن هلیوم، نسبت به آرگون، به كارگیری آرگون یا مخلوط پرآرگون همواره اقتصادی تر است. البته نباید فراموش كرد كه گاز هلیوم قوس پایداری در جوشكاری آلیاژهای مس پدید آورده و از ایجاد جرقه جوش نیز جلوگیری می كند. همچنین در فرآیندهایی كه به حرارت ورودی بالاتری نیاز باشد، استفاده از گاز هلیوم یا مخلوط پر هلیوم همواره ترجیح داده می شود؛ به طور مثال، در جوشكاری مس خالص و آلیاژهای مس با هدایت حرارتی بالا مثل آلومینیوم- برنز، این امر توصیه شده است، زیرا در جریان جوشكاری با شرایط و پارامترهای مساوی، گاز هلیوم حدوداً بیشتر از آرگون، حرارت ورودی را از دست می دهد.

طرح اتصال (Joint design)

طراحی اتصال برای جوشكاری قوس الكتریكی مس و آلیاژهای آن با طراحی اتصال برای فولادهای تفاوت های زیادی نمی كند. برای قطعات مختلف و براساس ضخامت آنها، طرح اتصال مناسب را می توان انتخاب نمود :

– برای قطعات تا ضخامت mm3 طرح اتصال I شكل استفاده می شود.

– برای قطعات ضخیم تر از mm3 طرح اتصال V شكل یا X استفاده می شود. اما در هر حال، پاشنه پخ (Root face) نباید بزرگتر از mm3 باشد.

چون ضریب انبساط حرارتی مس تقریباً 5/1 برابر آهن است، پس احتمال پیچیدگی و تاب برداشتن آن در اثر جوشكاری به مراتب بیشتر از آهن است. بنابراین در هنگام جوشكاری مس و آلیاژهای آن، استفاده از نگه دارنده و فیكسچرها توصیه شده است. در این خصوص، توجه به نكات زیر ضروری است :

– در قطعاتی كه قرار است در یك طول زیاد از جوشكاری استفاده شود، به كارگیری فرآیند MIG و ترجیحاً به صورت اتوماتیك یا نیمه اتوماتیك توصیه شده است.

– در جوش های طویل، استفاده از خال جوش با فواصل مساوی و معین لازم است.

– استفاده از پشت بندهای مسی، گرافیتی یا سرامیكی و یا میله های پشت بند از همین جنس مرسوم است.

– برای دستیابی به عمق نفوذ كامل، استفاده از دو جوشكار كه به طور همزمان از دو طرف در وضعیت عمودی روی قطعه، كار می كنند توصیه شده است.

– در صورتی كه از روش TIG برای پاس اول استفاه می شود، به كار بردن تكنیك سوراخ كلیدی (Keyhile) با فاصله ریشه (Root gap) به اندازه mm3 توصیه شده است.

نمونه هایی از طراحی اتصال برای فرآیند TIG در جوشكاری مس و آلیاژهای آن

پیشگرم كردن

انتخاب درجه حرارت برای پیشگرم كردن قطعات مسی و آلیاژهای آن، بستگی زیادی به ضخامت، اندازه هدایت حرارتی و خواص مكانیكی مورد انتظار دارد. شكل زیر ارتباط بین ضخامت قطعه كار و دمای پیشگرمایی انتخابی را نشان می دهد.

ارتباط درجه حرارت پیشگرم و ضخامت ورق مسی در مجاورت گازهای محافظ

افزایش دمای پیشگرم تا حدود 500 درجه سانتیگراد، همواره سبب افزایش عمق نفوذ جوش در هنگام استفاده از گار آرگون به عنوان گاز محافظ می شود. در حالی كه در زمان استفاده از گاز هلیوم، اصولاً نیازی به پیشگرمایی نیست.

وضعیت جوشكاری

به دلیل سیالیت بالای مذاب مس و اغلب آلیاژهای آن، استفاده از وضعیت تخت برای جوشکاری این مواد در اكثر موارد توصیه شده است. در جوشكاری های گوشه و اتصالات T نیز، استفاده از وضعیت افقی (Horizontal) پیشنهاد می شود.

وضعیت عمودی (Vertical) ، سقفی (Over head) و افقی در جوشكاری اتصالات لب به لب، و در صورت لزوم قابل استفاده است اما باید سعی نمود تا جای ممكن تمهیداتی به كار رود كه از این وضعیت ها پرهیز شود. وضعیت های خاص، بیشتر برای جوشكاری TIG و MIG آلیاژهای آلومینیوم- برنز، فسفر- برنز و نیز آلیاژهای مس و نیكل در شرایط غیر ممكن استفاده می شوند. در این وضعیت ها استفاده از الكترود تنگستن و مفتول جوشكاری با حداقل قطر، جریان جوشكاری حداقل و به صورت پالسی، برای كنترل حوضچه مذاب توصیه شده است.

ضخامت قطعه كار (Thikness)

ضخامت قطعه كار، علاوه بر تأثیرگذاری روی انتخاب دمای پیشگرم ، قطر الكترود تنگستن، قطر مفتول جوشكاری و سایر پاارامترهای دیگر، تأثیر به سزایی در گزینش طرح اتصال به جا می گذارد كه در بخش مربوطه توضیح داده شد.

ضخامت قطعه كار همچنین در انتخاب فرآیند جوشكاری نقش مهمی ایفا می كند. ضخامت های بسیار نازك تا mm6 را می توان به راحتی با روش TIG و ضخامت بیش از آن را با روش MIG جوشكاری نمود.

آلیاژهای سخت و رسوب ناخالصی ها یا عناثر آلیاژی سخت كننده

(Precipition – Handenable Alloys)

برلیم، كرم، بور، نیكل، كبالت، سیلیسیم و زیركونیم با رسوب در ساختار مس و پدیده رسوب سختی، سختی آلیاژ را تا حد قابل ملاحظه های افزایش می دهند. به همین دلیل، در هنگام جوشكاری این آلیاژها باید تا جای ممكن از تشكیل اكسیدهای فلزی و غیرفلزی جلوگیری نمود. همچنین انجام عملیات حرارتی پسگرمایی مثل آنیل یا نرمال كردن پس از جوشكاری در این شرایط بی فایده نخواهد بود.

ترك های داغ

وسعت محدوده خمیری رد استحاله مایع به جامد حرارتی مذكور به ویژه آلیاژهای مس- قلع و مس- نیكل را در هنگام انجماد نسبت به ترك های گرم حساس نموده است. مقدار مذاب بین دندریتی در این آلیاژها در هنگام انجماد، سبب می شود تا فضاهای خالی مستعدی برای بروز ترك در بین دندریت ها پدید آید. تنش های انقباضی نیز در جریان انجماد نیز در جریان انجماد فضاهای خالی بین دندریتی را تشدید می كند. برای كاهش ترك های گرم در جوشكاری و آلیاژهای آن، توجه به تذكرات زیر و رعایت آنها ضرورت است :

1- پیشگرم كردن

2- كنترل سرعت سرد شدن

3- كاهش اندازه درز اتصال (Root opening)، و

4- افزایش اندازه و بزرگی پاس ریشه.

خلل و فرج (Porosity)

ناخالصی هایی مثل روی، كادمیم و فسفر كه نقطه جوش های پایین دارند، در طی جوشكاری بخار شده و تولید خلل و فرج می نمایند. برای كاهش دادن احتمال برزو خلل و فرج ها در محل جوش مس و آلیاژهای آن، باید سرعت جوشكاری را تا حد امكان بالا برده و از فلز پر كننده های استفاده شود كه مقدار روی، كادمیم و فسفر آن تا حداقل ممكن باشد.

شرایط و وضعیت سطحی قطعه كار (Surface Condition)

وجود گریس، چربی، روغن، اكسیدها و سایر كثافات در سطح قطعه كار، مانند سایر فلزات، موجب آلودگی و افت كیفی جوش می شود. بنابراین باید قبل از شروع جوشكاری، عملیات كاملی برای چربی و اكسید زدایی سطح قطعه صورت پذیرد.

در آلیاژهای آلومینیوم- برنز و سیلیسیم- برنز، علاوه بر اعمال روش های شیمیایی و مكانیكی معمول باید در فاصله حدود mm150-10 در اطراف منطقه مورد جوشكاری با ماشینكاری، اقدام به تمیزكاری سطح نمود.

علاوه بر مواردی كه در بالا شرح داده شد، در پروژه های گوناگون و بسته به نیازهای فنی از اتصالات طراحی شده، مباحث خوردگی و خواص فیزیكی، عوامل دیگری نیز در هنگام جوشكاری مس و آلیاژهای آن مد نظر قرار خواهند گرفت.

جوشكاری قوسی دستی

به طور كلی در جوشكاری قوسی دستی مس معمولاً از الكترودهایی از جنس برنز سیلیسیم یا برنز قلع استفاده می شود. زیرا در صورت استفاده از الكترود مسی، جوش متخلخل (كرمو) خواهد شد. بنابراین اگر می خواهید مشخصه های فلز جوش، مثلاً از لحاظ رسانندگی الكتریكی، همانند مشخصه های فلز پایه باشد، باید از فرآیندهای تیگ یا میگ استفاده كنید.

اگر از فرآیند جوشكاری قوسی دستی استفاده می كنید، الكترود را به قطب مثبت منبع برق dc متصل كنید. پس از پیشگرم كردن قطعه، جوشكاری را با قوس كوتاه انجام دهید و الكترود را تقریباً به حالت عمودی نگه دارید و آن را طبق الگویی هلالی به چپ و راست ببرید و در هر رویه ذوب اندكی مكث كنید.

جوشكاری تیگ

به طور كلی برای جوشكاری تیگ مس از جریان مستقیم با الكترود منفی و گاز محافظ آرگون استفاده كنید (در مورد مقاطع خیلی ضخیم می توانید از هلیم استفاده كنید). در هنگام جوشكاری می توانید پشت بندی از جنس فولاد زنگ نزن یا فولاد كم كربن به كار ببرید، اما این پشت بندها را باید با تركیبات ضد پاشش پوششكاری كنید تا به خط جوش نچسبند.

جوشكاری میگ

به طور كلی در جوشكاری میگ می توان از گازهای محافظ مختلف استفاده كرد. استفاده از گازهای زیر امكانپذیر است: آرگون، نتیروژن، هلیم، مخلوطهای آرگون- نیتروژن و آرگون- هلیم. نیتروژن و هلیم سبب ایجاد مقدار زیادی ترشح می شوند، اما آهنگ گرمادهی بالایی دارند؛ در صورت استفاده از این گازها، دمای پیشگرم را می توان پایینتر گرفت. با استفاده از مخلوطهای آرگون- هلیم درزهایی با بهترین جلوه ظاهری جوش داده می شود.

پیشگرم كردن سبب اكسایش نواحی اطراف درز می شود. برای جلوگیری از این پدیده می توان بیش از پیشگرم كردن قطعات، درزها را با مخلوط براكس و الكل پوشش داد. پس از جوشكاری باید پسمانده تنكار را پاك كرد تا سبب خوردگی نشود.

جوش پذیری و جوشكاری مس بدون اكسیژن و مس خالص چقرمه الكترولیتی

(Oxygen – Free and Tough pitch Coppers weldability , OFC & ETP)

مس بدون اكسیژن با 95/99 درصد مس و مس چقرمه الكترولیتی با 90/99 درصد مس و 04/0 اكسیژن به عنوان مس خالص محسوب می گردند (برخی مشخصات آنها را می توانید در جدول ملاحظه نمایید).

برای جوشكاری این خانواده از فلزات توجه به نكات زیر ضروری است :

1- به طور كلی ، جوشكاری این فلزات با روش فرآیند MMA و الكترود دستی مرسوم نیست، زیرا امكان نفوذ اكسیژن در حوضچه افزایش یافته و در عین حال، امكان تمركز حرارت را به اندازه كافی فراهم نمی آورد. از این فرآیند، فقط در مواردی كه تعمیر یك قطعه شكسته یا خورده شده ضخیم مورد نظر است، استفاده خواهد شد. فرآیند MMA، برای جوشكاری مس با ضخامت حداقل mm6 توصیه شده و در ضخامت های كمتر از آن به هیچ وجه توصیه نمی گردد.

2- در فرآیند MMA، پیشگرم كردن قطعه كار به ضخامت mm6 تا 250 درجه سانتیگراد و بالاتر از آن به ازای افزایش هر میلی متر ضخامت، 15 درجه سانتیگراد بیشتر تا حداكثر 350 درجه سانتیگراد توصیه می شود.

3- در فرآیند MMA، استفاده از چهار نوع الكترود جوشكاری امكان پذیر است (الكترودهای قلیایی) :

الف) الكترود ECU : AWS SFA – 5.6 با عدد استاندارد UNS : W60189 با استحكام كشش ksi 25 و انعطاف پذیری 20 درصد و سختی 20 تا 40 برینل، با جریان 250-50 آمپر برای قطرهای 5/2 تا 5 میلی متر به صورت DC مثبت در كلیه وضعیت ها به غیر از سقفی و عمودی سرازیر.

ب) الكترود ECuSi : AWS SFA – 5.6 با عدد استاندارد UNS : W60656 با استحكام كششی ksi 50 و انعطاف پذیری 20 درصد، سختی 100-80 برینل، با جریان 200-55 آمپر و ولتاژ 28-25 ولت DC مثبت برای قطرهای 5/2 تا 5 میلیمتر در كلیه وضعیت ها به غیر از سقفی و عمودی سرازیر.

پ) الكترود ECuSnA : AWS SFA – 5.6 با عدد استاندارد UNS : W60518 و یا الكترود EcuSnA : AWS SFA – 5.6 با عدد استاندارد UNS : W60521 كه هر دو از خانواده فسفر- برنز هستند (تفاوت A و C در میزان قلع موجود در آلیاژ است، به این ترتیب كه مقدار قلع در نوع A ، 4 تا 6 درصد و در نوع C ، 7 تا 9 درصد است) با استحكام كششی 35 تا 45 در مقیاس ksi ، انعطاف پذیری حدود 20 درصد، سختی 70 تا 50 برینل برای نوع A و 85 تا 100 برینل برای نوع C ، با جریان 60 تا 230 آمپر و ولتاژ 22 تا 25 ولت به صورت DC مثبت برای قطرهای 5/2 تا 5 میلیمتر در كلیه وضعیت ها به غیر از سقفی و عمودی سرازیر.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment