چه عواملی در انتخاب دستگاه جوش موثر است؟

دستگاه جوش از جمله ضروری ترین ابزار برای جوشکاری حرفه ای است. این ماشین های جوشکاری با تولید گرما قطعات فلزی و یا حتی غیر فلزی را ذوب می کنند و آن ها را به یکدیگر اتصال می دهند.

با این حال هیچ دستگاه جوشی وجود ندارد که برای تمام پروژه های جوشکاری مناسب باشد. در ادامه این متن از ساختمانچی با ما همراه باشید تا با انواع دستگاه های جوش مناسب مصارف مختلف و همچنین انواع جوشکاری آشنا شوید.

اختراع دستگاه جوشکاری

جوشکاری روشی قدیمی است که اولین بار همفری دیوی در حدود سال 1836 اولین قوس الکتریکی را با دو الکترود تولید کرد، اما این دستگاه جوش چند دهه بعد در سال 1881 بهبود یافت.

در این سال اگوست دی مریتنز با استفاده از قوس الکتریکی دو صفحه سرب را به هم متصل کرد و بعدها دانش اموز وی، نیکولای برنادوس جوشکاری قوس الکتریکی را ثبت کرد. در طی زمان انواع مختلفی از دستگاه های جوشکاری ایجاد شد اما تفاوت آن با دستگاه های جوشکاری امروزی دقیق تر بودن و کارآمدتر بودن آن است. 

انواع مختلف دستگاه های جوشکاری

دستگاه جوش ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها یکی از انواع دستگاه های جوش و تولید انرژی برای جوشکاری های قوسی است. همان طور که می دانید، در جوشکاری به ولتاژ پایین و شدت جریان بالا نیاز است و دقیقا به همین علت از این دستگاه ها برای افزایش و یا کاهش ولتاژ استفاده می شود.

میزان ولتاژ مورد نیاز برای جوشکاری حدود 10 تا 50 ولت و میزان شدت جریان الکتریکی مورد نیاز آن حدود 50 تا 400 آمپر است. با استفاده از این دستگاه جریان متناوب یا همان AC با شدت کم و ولتاژ بالا به جریان الکتریکی معکوس یعنی شدت بالا و ولتاژ پایین تبدیل می شود.

این دستگاه با ولتاژ پایینی که دارد، خطر برق گرفتگی را کم می کند. این وسیله از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل می شود که با وصل‌کردن فیش به جریان متناوب برق شهری، برق به سیم اولیه وارد می شود و یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که این میدان بر سیم پیچ ثانویه تاثیر می گذارد و به این ترتیب شدت و ولتاژ ورودی را تغییر می دهد.

ترانسفورماتورهای موجود در این دستگاه به صورت ساده و پیچیده طراحی می شوند که در نمونه پیچیده آن از کنترل کننده های کامپیوتری CNC و یا فناوری هایی نظیر IGBT استفاده می شود.

از مزیت این دستگاه می توان به صدای کم آن به هنگام جوشکاری اشاره کرد، اما باید در نظر داشت که از هر نوع الکترودی برای جوشکاری به وسیله این دستگاه نمی توان استفاده کرد. 

دستگاه جوش رکتیفایر

رکتیفایر یا یکسوکننده نیز یکی دیگر از انواع پر کاربرد دستگاه های جوش برای تولید جریان الکتریکی موردنیاز برای ایجاد قوس الکتریکی است. این دستگاه جریان متناوب یا AC را به جریان مستقیم یا DC تبدیل می کند.

جریان DC از مزایای زیادی مثل نفوذپذیری و پایداری قوس بیشتری برخوردار است، علاوه بر این برخی از روش های جوشکاری فقط با جریان مستقیم انجام می گیرد.

رکتیفایرها معمولا با جریان برق سه فاز کار می کنند و به وسیله فیش مخصوص برق سه فاز را دریافت می کنند. رکتیفایرها در حقیقت همان دستگاه های ترانسفورماتور هستند که سیستم یکسوکنندگی به آن اضافه می شود.

در این دستگاه تغییر آمپر به وسیله یک پتانسیومتر با کلید گردشی صورت می گیرد و میزان آمپر خروجی آن، به وسیله یک صفحه کوچک نمایش داده می شود. این کلید گردشی ممکن است دارای دو درجه، یکی برای جوشکاری SMAW و دیگری برای GTAW باشد که جوشکار می تواند یکی از آن ها را انتخاب کند.

مزایای دستگاه رکتیفایر

1. نویز پایین
2. جوش فلزات ضد زنگ و موارد غیر آهنی
3. قوس الکتریکی پایدار
4. ایمنی بالا
5. پاشیدگی کم در حین جوشکاری
6. کیفیت شکاف خوب

معایب دستگاه جوش رکتیفایر

1. وزن زیاد و سایز بزرگ
2. قیمت بالا نسبت به ترانسفورماتورها
3. افت ولتاژ در شبکه های برق
4. داشتن حساسیت به افت ولتاژ

دستگه جوش اینورتر

این دستگاه ها از تکنولوژی بالایی برخوردار اند و از جدیدترین نسل دستگاه های جوشکاری هستند. اینورترها دارای دو نوع متفاوت هستند، یکی دستگاه هایی با دو جریان متناوب و جریان مستقیم و دیگری دستگاه هایی که فقط با جریان مستقیم برق کار می کنند.

این دستگاه ها به وسیله یک نرم افزار کامپیوتری، جریان های بالای خروجی و ولتاژ را تنظیم و کنترل می کند و بیشتر در صنایع خودرو، کشتی، شیمیایی، ساخت مترو، هواپیما، قطار های ریلی و همچنین اتصالات پروژه های ساختمانی کاربرد دارد.

مزایای دستگاه جوش اینورتر

1. کنترل اندازه دقیق جریان در محدوده میکرو ثانیه
2. ابتلا به نوسان ولتاژ و تغییر دمای پایین
3. قابل حمل بودن آن به دلیل اندازه کوچک و وزن کم
4. صرفه جویی در مصرف انرژی
5. کیفیت بالای خروجی
6. افزایش سرعت کار به دلیل فناوری پیشرفته موجود در آن
7. جوشکاری بدون قطع و وصل

معایب دستگاه جوش اینورتر

1. هزینه بالا برای دریافت یا تعمیر محصول
2. از بین رفتن برد در دماهای پایین
3. حساسیت به گرد و غبار
4. کاهش انتقال حرارت با قرار گرفتن بر روی رادیاتور های ترانزیستور

موتور جوش

این دستگاه های جوش خود تولید کننده جریان برق به صورت AC و DC هستند و به دو دسته موتور جوش و دینام جوش تقسیم می شوند. دستگاه موتور جوش با استفاده از احتراق و انرژی شیمیایی و تبدیل آن به انرژی مکانیکی و در ادامه با به گردش در آوردن یک سیم پیچ درون سیم پیچ دیگر باعث تولید جریان برق می شود.

دینام جوش

در دینام جوش اعمال نیروی الکتریکی نه تنها از طریق انجام واکنش های شیمیایی صورت می گیرد، بلکه به طرق مختلف نیز امکان وارد کردن نیروی مکانیکی به آن وجود دارد. از مزایای این نوع دستگاه می توان به قابل حمل بودن آن و عدم نیاز آن به برق شهری و یا منابع برق دیگر اشاره کرد.

نکات ایمنی و مهم در هنگام استفاده از دستگاه جوش

از آن جایی که جوشکاری قوس الکتریکی توسط یک مدار برقی با شدت جریان بالا ایجاد می شود، در صورت لمس این مدار شوک الکتریکی به فرد وارد می شود و حتی می تواند موجب مرگ وی گردد.

از طرف دیگر اشعه حاصل از ذوب شدن الکترود می تواند باعث آسیب به چشم و سوختگی پوست شود، بنابراین در حین جوشکاری باید از ماسک، دستکش و لباس مناسب استفاده گردد.

در هنگام ذوب الکترود به دلیل سوختن لایه محافظ، میزان زیاد و قابل توجهی دود و گاز ایجاد می شود که در محیط های خفه، باعث ایجاد مشکلات تنفسی در فرد می گردد.

انواع روش های جوشکاری

1. جوشکاری قوسی

جوشکاری قوسی یک فرآیند جوشکاری همجوشی است که در آن گرمای مورد نیاز برای جوشکاری فلز از یک قوس الکتریکی بین فلز پایه و الکترود به دست می آید.

قوس الکتریکی هنگامی تولید می شود که دو رسانا با یکدیگر برخورد کرده و شکاف کوچک 2 تا 4 میلی متری ایجاد کند، به گونه ای که این جریان در هوا ادامه پیدا کند. درجه حرارت تولیدی توسط قوس الکتریکی حدود ۴۰۰۰ ° C تا ۶۰۰۰ ° C است.

از الکترود فلزی برای تامین فلز پرکننده استفاده می شود، الکترود ممکن است با روکش شار یا بدون روکش باشد، در صورتی که از الکترود بدون روکش استفاده شود، مواد شار اضافی تامین می شود. برای جوشکاری قوس از هر دو جریان مستقیم و جریان متناوب می توان استفاده کرد.

جریان متناوب برای قوس از یک ترانسفورمر کاهنده به دست می آید. این ترانسفورمر جریان را از منبع اصلی 220 تا 440 ولت دریافت کرده و تا ولتاژ موردنیاز که از 80 تا 100 ولت است کاهش می دهد.

جریان مستقیم این قوس نیز معمولا از ژنراتوری توسط موتور الکتریکی یا موتور گشت و یا دیزل به دست می آید. ولتاژ مدار باز برای ضربه زدن به قوس در صورت جوشکاری DC از 60 تا 80 ولت است در حالی که ولتاژ مداربسته برای حفظ قوس از 15 تا 25 ولت است.

نحوه عملکرد دستگاه جوش قوسی

اول از همه، قطعات فلزی برای جوشکاری باید از هرگونه گرد و غبار، آلودگی، چربی، روغن و… پاک شود، سپس قطعه کار باید در دستگاه نگه دارنده (fixture یا دستگاه نگه‌دارنده، ابزاری قابل حمل و ثابت است که به صورت موقت قطعاتی را به شکل مناسب ترازبندی و نگه داری می کند تا کارهای جوشکاری، لحیم کاری و… به صورت همگون و منطبق با طراحی ها و مشخصات انجام شوند) نگه‌داشته شود.

در ادامه یک الکترود مناسب را با قطعه کار در زاویه 60 تا 80 درجه در نگهدارنده قرار دهید، جریان و قطب مناسب را انتخاب کرده و در محلی که می خواهید جوشکاری انجام دهید، نقطه مورد نظر را مشخص کنید.

برای تولید قوس ابتدا الکترود را با سطح کار تماس دهید. سپس با جدا کردن الکترود و قرار دادن آن در فاصله مناسب قوس را ایجاد کنید. با به دست آمدن قوس مناسب، گرمای زیادی نیز تولید می شود که این گرما استخری از فلز مذاب را در زیر آن تشکیل می دهد. فرورفتگی کوچکی در کار ایجاد می شود و فلز مذاب در آن رسوب می کند.

سرباره نیز به راحتی پس از سرد شدن جدا می شود. پس از اتمام جوشکاری، نگهدارنده الکترود باید به سرعت خارج شود تا قوس شکسته و منبع جریان خاموش شود.

انواع جوشکاری قوسی

جوشکاری فلز قوسی با الکترود روکش دار

جوشکاری فلز قوسی با الکترود روکش دار که با نام SMAW نیز شناخته میشود، نوعی از جوشکاری قوسی است. در این جوشکاری قوس الکتریکی بین یک الکترود پوشش دار و قطعه کار ایجاد می شود و در نتیجه حرارت لازم برای ذوب کردن فلز پایه و الکترود تامین می شود.

پوشش الکترود نیز در هنگام جوشکاری تجزیه می شود و به صورت سرباره و گاز از فلز جوش محافظت می کند. علاوه بر این در این فرآیند از هیچگونه فشاری استفاده نمی شود. این نمونه از جوشکاری در انواع مختلف پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد و یکی از محبوب ترین انواع جوشکاری هاست.

مزایای جوشکاری فلز قوسی با الکترود روکش دار

1. انجام جوشکاری در طیف گسترده ای از جمله جوش های منقطع، جوش های پیوسته و …
2. برخورداری از تجهیزات ساده، قابل حمل و مقرون به صرفه
3. حساسیت کمتر به وزش باد
4. امکان استفاده از آن در نواحی نامناسب برای دسترسی
5.  کیفیت بالا

معایب جوشکاری فلز قوسی با الکترود روکش دار

1. کم بودن نرخ رسوب در مقایسه با دیگر جوش کاری ها
2. تمیز کردن لایه ی پوشیده‌شده از سرباره بعد از هربار پاس
3. دشوار بودن کنترل فرآیند در این جوشکاری
4. ناپیوسته بودن فرآیند به دلیل طول محدود الکترودها، دور ریز ته الکترود و …

جوشکاری تو پودری

در این جوشکاری، قوس الکتریکی با سیم تو پودری قوس بین فلز و پایه و ماده مصرفی که سیم جوشی حاوی پودری است ایجاد می شود که حرارت حاصل از آن باعث ذوب‌شدن و ایجاد اتصال می شود. در این فرآیند دود حاصل از پودر جوش و یا گاز با منبع خارجی از حوضچه مذاب محافظت می کنند.

مزایای جوشکاری تو پودری

1. بیشتر بودن نرخ رسوب و سرعت جوشکاری نسبت به فرآیند الکترودستی
2. عدم نیاز به توقف جوشکاری جهت تعویض الکترود در مقایسه با فرایند الکترودستی
3. حساسیت کمتر محافظ این روش به وزش باد

معایب جوشکاری تو پودری

1. تجهیزات پیچیده و گران در مقایسه با فرآیند الکترودستی
2. نیاز به تهویه مناسب به خاطر گاز محافظ
3. برداشتن سرباره در صورت جوشکاری مجدد و در انتهای کار

جوشکاری با الکترود تنگستن گاز

اخرین زیرگروه جوشکاری قوسی، جوشکاری قوس تنگستن گاز است که در آن از جوشکاری الکترود ها استفاده نمی شود و فرآیند اتصال به صورت آهسته و کند پیش می رود، این روش از دقت بالایی برخوردار بوده و بیشترین کاربرد آن در صنایع هوا و فضاست.

این جوشکاری همانطور که گفته شد نوعی از جوشکاری قوسی است که قوس بین الکترود تنگستن یا مصرف نشدنی را با حوضچه مذاب پدید می آورد.

این فرآیند جوشکاری همان طور که از اسمش پیداست با گاز محافظ و بدون هیچ فشاری صورت می گیرد و از معدود جوشکاری هایی است که بدون فلز پرکننده انجام می گیرد، اما در صورت تمایل نیز می توان از آن با اعمال دست استفاده کرد.

الکترود در این فرآیند تنها نقش تامین‌کننده جریان الکتریکی و رساندن آن به منطقه قوس را بر عهده دارد. در ابتدا از گاز هلیوم و سپس از گاز آرگون به عنوان گاز محافظ در این نوع از جوشکاری استفاده می شده است. امروزه نیز می توان از ترکیب این دو به عنوان گاز محافظ استفاده کرد.

مزایای جوشکاری با الکترود تنگستن گاز

1. عدم نیاز به تمیزکاری
2. امکان کنترل جوش
3. امکان جوشکاری با استفاده یا بدون استفاده از ماده مصرفی
4. کیفیت بالای و ظاهر ممتاز فلز جوش

معایب با الکترود تنگستن گاز

1. هزینه بالا نسبت به دیگر فرآیندها
2. نرخ رسوب و جوشکاری کمتر
3. حساسیت نسبت به آلودگی فلز پایه و مصرفی
4. تجهیزات پیچیده و گران قیمت نسبت به فرایند های الکترودستی

2. جوشکاری مشعلی

جوشکاری مشعلی کمی ساده تر است، فقط به این دلیل که از انواع مختلفی برخوردار نیست. برای جوشکاری مشعلی، از یک مشعل برای ذوب کردن مواد کار و میله جوش استفاده می شود. جوشکار در این مرحله باید کنترل زیادی داشته باشد، چرا که باید هم زمان میله و مشعل را کنترل کند.

مشعل جوشکاری از یک ساقه فلزی بلند که در انتهای آن با زاویه کمی خم می شود تشکیل می شود تا جوشکار بتواند به درستی آن را در دست بگیرد. انتهای مشعل های جوش، شعله کنترل شده کوچکی وجود دارد.

ساقه فلزی از دو لوله حامل سوخت بنزین و اکسیژن تشکیل می شود. مشعل جوش توسط شلنگ ها به یک منبع سوخت وصل می شود و جوشکار می تواند مخلوط سوخت و اکسیژن را تنظیم کند. هنگامی که سوخت و اکسیژن مشتعل می شوند، شعله آبی کوچک ایجاد می کنند.

این شعله به حدی گرم می شود که فلزات را به تنهایی ذوب می کند. تورچ جوش بین دو قطعه فلز قرار می گیرد و در اثر گرم شدن فلزات تا نقطه ذوب آن ها جرقه ایجاد می کند. این نوع جوشکاری اگر چه به دلیل عملی بودن آن از محبوبیت کمی برخوردار است، اما هنوز هم در بسیاری از صنایع کاربرد دارد.

عوامل مهم در انتخاب و خرید دستگاه جوش

شدت جریان تولیدی دستگاه جوش

مهم ترین و اصلی ترین وجه تمایز دستگاه ها جوش در میزان شدت جریان تولیدی دستگاه هاست. میزان شدت جریان مورد نیاز، با شدت جوشکاری و ضخامت قطعه کار رابطه مستقیم دارد.

لوازم جانبی دستگاه جوش

برای افزایش کیفیت جوش نیاز به انتقال کامل شدت جریان تولیدی توسط دستگاه است که این وظیفه را کابل رابط انجام می دهد. دستگاه های جوش اینورتر معمولا به همراه کابل رابط و انبر الکترودگیر عرضه می شوند، این انبر وظیفه نگه‌داشتن الکترودها در سایزها و شماره های مختلف را داشته و کابل رابط جریان را به انبر و در نهایت به الکترود انتقال می دهد.

چرخه عملکرد دستگاه جوش

چرخه عملکرد دستگاه به مدت زمانی که دستگاه بی وقفه می تواند جوشکاری کند و یا بعد از آن به زمان برای خنک‌شدن دارد اطلاق می شود. این پارامتر در این دستگاه ها بر حسب در صد اعلام می گردد.

برای مثال در یک بازه ده دقیقه ای کار، اگر چرخه عملکرد دستگاه 50% باشد، دستگاه برای خنک‌شدن به پنج دقیقه زمان احتیاج دارد و این میزان با افزایش شدت جریان تولیدی، بیشتر هم می شود.

برندهای دستگاه جوش

این دستگاه های جوش در ایران با برند های ایرانی مختلفی مثل هلوی، ادون، ایران ترانس، آلفا، انکور، صبا الکتریک و… در کیفیت های متفاوتی به فروش می رسد از برندهای خارجی نیز می توان به برندهای هیوندای، اروا، رونیکس، وینر و… اشاره کرد که کاربر می تواند متناسب با بودجه و نیاز خود یکی از آن ها را خریداری کند.

قیمت دستگاه های جوش

قیمت این دستگاه با توجه به جنس قطعات و نوع اتصالات و همچنین برند آن متفاوت است. بعضی از این دستگاه ها که قابلیت انجام جوش تیگ را بدون استفاده از تجهیزات اضافه دارند و یا می توان به وسیله یک دکمه پروسه و یا شیوه جوشکاری را عوض کرد از قیمت بالاتری برخوردارند.

کلام آخر

همان طور که در این نوشته به آن پرداختیم، دستگاه های جوش انواع و روش های مختلفی دارند که دستگاه های جوش ترانسفورماتور، رکتیفایر و اینورتر از انواع مهم و پر کاربرد آن هستند. امروزه از این دستگاه ها و به خصوص دستگاه های اینورتر در صنایع مختلف استفاده می شود.

جوشکاری نیز از روش های مختلفی برخوردار است که هر فرد مطابق با نیاز خود باید این دستگاه ها را انتخاب و خریداری کند. نظرات خود را در ارتباط با این مقاله با ما به اشتراک بگذارید.

سوالات متداول