جوشکاری تعمیری
جوشکاری تعمیری
جوشکاری تعمیری از زمانی آغاز شد که انسان اولیه ابزار شکستهاش را در آتش زغال چوب گداخته کرد و تکهها را به وسیله چکش خواری به یک شکل واحد در آورد. جوشکاری آهنگری با این فرایند ابتدایی متولد شد. برخی از تعمیرات با استفاده از روشهای ذوبی یا گداختن انجام شدند. جوشکاری تعمیری، نوعی از اطلاعات لازم را به دست میدهد تا لزوم یا امکان انجام جوشکاری تعیین شود. سپس فرایند منطقی یا مدل تصمیم گیری برای ارزیابی تعمیر، توصیف خواهد شد. در حالی که مدل تصمیم گیری، پیشنهادی ساده به نظر میرسد. متغیرهایی که در مدل تصمیم گیری وجود دارند در خلال تحقیق و تجربه در موقعیتهای مختلف تعمیر، به دست آمده است.
جوشکاری تعمیری اغلب برای بازگرداندن تجهیزات به خط تولید در زمان مشخص مورد نیاز است. زیرا زمانهای طولانی صرف خریداری قطعه ریخته گری یا آهنگری شده، عملیات حرارتی و ماشین کاری نهایی قطعات جایگزین میشود. حتی قطعات قدیمی و خارج از رده ممکن است به فرایند وقت گیر مهندسی معکوس جهت تعویض یک قطعه نیاز داشته باشند.
شرایط نگهداری و تعمیر
نگهداری و تعمیر دو عملیات کاملاً مجزا هستند اما با این وجود هر دو خصوصیات و ویژگیهای مشترک زیادی دارند. به عنوان مثال هر دو به داشتن دانش گسترده در زمینه جوشکاری و مواد احتیاج دارند. این دو فرایند به وسیله تعدادی از عوامل موقعیتی از یکدیگر مجزا میشوند. نگهداری در زمانهای برنامه ریزی شده برای تعمیرات یا توقف انجام میشود. انجام عملیات نگهداری پیش گیرانه خوب به توانایی مگهداری تجهیزات بدون توقفهای طولانی مدت یا تغییر شرایط کاری در بازههای زمانی خاص احتیاج دارد. از سوی دیگر، تعیمر یا نگهداری اصلاحی شامل بازیافت و نجات قطعاتی است که شکسته یا ساییده شدهاند و امکان ادامه استفاده از آنها وجود ندارد.
گاهی اوقات بدون پیاده سازی ماشین آلات، جوشکاری روی آنها انجام میشود. با این وجود معمولاً اجزا آسیب دیده برای اتجام جوشکاری بعدی از محل خود خارج میشوند. البته این در صورتی است که تعویض فوری اجزا امکان پذیر نبوده یا این که تعمیر آنها برای ادامه کار کافی باشد. پس از ارزیابی قطعات آسیب دیده، آنها را در همان محل یا در مرکز تعمیرات دارای صلاحیت تعمیر میکنند. هزینه و زمان، اولین عوامل موثر در تصمیم گیری تعمیر و نگهداری هستند.
اغلب نقشهها در عملیات نگهداری پیشگیرانه بر اساس جزییات آنالیز جوش تهیه میشوند. از سوی دیگر عملیات نگهداری تصحیح کننده شامل تعمیر به موقع و نسبتاً ساده است. ممکن است جوشکاری حتی بدون آنالیز جزییات جوش انجام شود. مثالهای نمونه از این تعمیرات شامل سخت کاری سطحی ابزار آلات کشاورزی و جوشکاری تعمیری درب و سپرهای حفاظتی خودرو که در کارگاههای بدنه ماشین انجام میشود. به طور کلی ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی ماده اولیه مشخص است و علم به این مطلب، انتخاب فرایند اتصال یا پاشش حرارتی مورد استفاده را آسان خواهد کرد.
تعیین فرایند جوشکاری
انتخاب فرایند جوشکاری جهت تعمیر به چندین نکته از جمله وسعت و میزان تعمیر مورد نیاز بستگی دارد. هنگام انتخاب فرایند برای کاربرد مشخص باید فاکتورهای متعددی که بر بازدهی تولید و کیفیت جوش تاثیر میگذارند، متعادل شوند. انتخاب میتواند مشکل و پیچیده باشد. بین مزایا و محدودیتهای هر فرایند در شرایط معین تضادهایی وجود دارد. بازدهی تولید، معمولاً در موارد جوشکاری تعمیری پارامتر قابل توجهی نیست. هر فرایندی میتواند بر اساس نرخ رسوب بر حسب کیلوگرم فلز جوش رسوب داده شده در واحد زمان طبقه بندی شود. با این وجود پارمترهای دیگری نیز وجود دارند که باید قبل از انتخاب فرایند مورد توجه قرار گیرند. این پارامترها شامل موارد زیر است.
- نوع فلز پایه
- طرح اتصال و ضخامت
- موقعیت جوشکاری
- شرایط محیطی
- در دسترس بودن تجیهزات
بسته به نوع کاربرد، امکان استفاده از تمامی فرایندهای معمول شامل جوشکاری با قوس الکترود دستی، جوشکاری با قوس الکتورد فلزی، جوشکاری با قوس تنگستن تحت گاز محافظ، جوشکاری با قوس زیر پودری، و جوشکاری با قوس پلاسما امکان پذیر است.
تعیین فلز پر کننده مناسب
تعیین خواص شیمیایی و مکانیکی فلز الکترود، قدم بعدی در طرح ریزی دستورالعمل جوشکاری تعمیری است. نوع شکست یکی از عوامل موثر در انتخاب نوع الکترود مناسب برای تعمیر است. به عنوان یک قاعده سودمند، هنگامی که یک اتصال جوشکاری با استحکام بالا مورد نیاز است، میباید از الکترودی با خواص مقاومت به خوردگی و استحکام کششی مشابه فلز پایه استفاده شود. شکستها معمولاً در قسمتهایی که به دلیل کاربرد و نوع ترکیب بندی، تحت تنشهای بالایی هستند، رخ میدهد. بنابراین الکترود باید داکتیل بوده تا انقباض فلز جوش را جبران کند. افزایش مساحت سطح مقطع در محل عیب، باعث کمتر شدن تنش بر واحد سطح میشود.
جوشکاری تعمیری فلز چدن به مواد پر کننده خاص احتیاج دارد. برای تعمیر معمولاً روش الکترود دستی به کار گرفته میشود. برای این کار الکترودهای گوناگونی جهت شرایط مختلف طراحی شده است. برخی برای قطعاتی مناسب هستند که قبل از استفاده ماشین کاری میشوند. برخی دیگر جهت تعمیر قطعات ریخته گری نازک مناسب هستند. بعضی از الکترودها، جوشهای عاری از تخلخل ایجاد میکنند. در حالی که برخی دیگر در پوشش خود دارای عوامل تصفیه کننده هستند.
انقباض و اعوجاج در جوشکاری تعمیری
انقباض و اعوجاح بیش از حد، آنالیز شده و برای ادامه فرایند جوشکاری تعمیری در مدل تصمیم گیری تصحیح میشود. اندازههای پیش گیرانه، تجزیه و تحلیل شده و ممکن است در فرایند جوشکاری به کار بسته شوند.
انقباض جوشکاری معمولاً در هنگام انجماد فلز جوش مذاب و به دلیل کاهش حجم رخ میدهد. سایر انواع انقباض به عنوان یک پدیده حالت جامد توصیف میشود. اگر چه مواجه شدن با چنین شرایطی اجتناب ناپذیر است. اما میتوان آنها را به حداقل مقدار ممکن کاهش داد. فهم کلی از رفتار فلزات در هنگام گرم و شرد شدن در شرایط مهار شده همراه با به کار بستن مهارتهای مهندسی میتواند از وقوع انقباض و اعوجاج جلوگیری کرده و به جوشکاری موفقیت آمیز منتهی شود.
مهار کردن یک قسمت با فیکسچر و خال جوش زدن به کاهش اثر انقباض کمک میکند. با وجود برخی محدودیتها، افزایش تعداد لایهها در جوشکاری تعمیری در روش الکترود دستی باعث اتصال و کاهش انقباض خواهد شد. اولین خط جوشی که در اتصال ایجاد میشود، میتواند قطعات را در محل خود نگه داشته و از تاثیرات انقباض بکاهد. البته توجه به این نکته نیز ضروری است که در مقابل ممکن است اعوجاج ناشی از پاسهای متعدد مشکل ساز شود.
جوشکاری در وضعیت تخت یا افقی باعث انقباض میشود. پیش گرم، شیب حرارتی سرد یا گرم شدن را کاهش داده و میزان انقباض را به حداقل میرساند. میزان پیش گرم یه ضخامت قطعه و کربن معادل بستگی دارد.
اعوجاج، انحراف دائم یا موقتی از شکل دلخواه است. جوشکاری سبب تغییر شکل میشود. زیرا مقدار تنش در داخل ماده به دلیل گسترش حرارت و انبساط و انقباض افزایش مییابد. میزان اعوجاج در قطعه به مقدار تنشهای جوشکاری، توزیع تنشها در قطعه و استحکام اجزایی که در مقابل تنش قرار دارند، بستگی دارد. سه نوع پیچیدگی وجود دارد که شامل اعوجاج زاویهای، خمیدگی طولی و کمانش میشود.
اعوجاج زاویهای، تغییر وضعیت نسبی اجزا است که از خط جوش به اطراف ادامه مییابد. پنج عامل برای کاهش اعوجاح زاویهای مشخص شده است.
- استفاده از حداقل میزان فلز جوش برای دست یابی به استحکام اتصال مورد نظر
- رسوب فلز جوش با کمترین تعداد لایهها
- اجتناب از ایجاد پروفیل جوش با ریشه باریک و سطح پهن
- موازنه مقدار فلز جوش نسبت به تار خنثی اتصال
- قرار دادن اجزای جوشکاری شونده در زاویهای مخالف
اعوجاج طولی یا خمیدگی نتیجه تنشهای انقباضی است که در فاصلهای از محور خنثی اجزا ایجاد میشود. هنگامی که اندازه جوشها و فاصله آنها با تار خنثی یکسان نباشد. برای کاهش اعوجاج میبایست با افزایش گرده در طرفی که فاصله کمتری با تار خنثی دارد، این فاصله را یکسان کرد. خم کردن اجزا در خلاف جهتی که پس از جوشکاری خم میشود نیز روش عملی برای کاهش اعوجاج است. تکنیک یک گام به عقب نیز به کاهش اعوجاج کمک میکند.
ورقههای نازک در هنگام جوشکاری دچار کمانش میشوند. در حالی که این مشکل در ورقهای ضخیم به وجود نمیآید. کمانش ورق فلزی از عدم توانایی در مقابل تنشهای فشاری ناشی میشود. رعایت ترتیب جوشکاری، میزان تنشها را در ناخیه مجاور جوش به حداقل رسانده و از کمانش فلز جلوگیری میکند.
دیدگاه سیستماتیک به جوشکاری تعمیری
به طور کلی جوشکاری تعمیری بر سازهای که بر طبق مشخصات ذکر شده در یک کد ساخته شده یا بر سازهای که بر این اساس ساخته نشده، اعمال شود. بسیاری از کدها و استانداردها تهیه دستورالعمل کتبی قبل از انجام جوشکاری تعمیری را لازم میدانند. قبل از انجام هر گونه عملیات، نگهداری یا جوشکاری تعمیری و کشیدن نقشه یا طرح ریزی لازم است. در اغلب جوشکاریهای تعمیری مناسب، باید عوامل و پارامترهای متعددی در تصمیم گیری و طرح ریزی مورد توجه قرار گیرند. داشتن یک روش سیستماتیک برای اطمینان از در نظر گرفتن تمام عوامل موثر میتواند سودمند واقع شود.