اختصاصی از
فی لوو دانلود مقاله جوشکاری ماوراء صوت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
بخش اول
جوشکاری ماوراء صوت
فنون جوشکاری لوله ها:
اگر چه در بعضی از کاربردهای خاص برای جوشکاری خود کار استفاده میشود ، اما در حال حاضر بخش عمده عملیات جوشکاری لوله با استفاده از یکی از فرایند های جوشکاری دستی انجام میشود .
لوله هایی که در کاربرد های صنعتی در وضعیتهای افقی نصب میشوند معمولاً در وضعیت عمودی ، بالا تر از وضعیت ساعت 6 به طرف ساعت 12 جو شکاری میشوند .
لبه لو له ها معمولاً با زا ویه پخ 60 تا 70 درجه ودرز اتصال تا 3 میلی متر آماده میکنند تا نفوذ جوش تضمین شود . روش مورد استفاده برای جوشکاری لوله در وضعیت عمودی بالا رو همان است که در مورد جوشکاری عمودی ورق دیدیم و در آن یک سوراخ کلید در ریشه جوش حفظ میشود . در
کاربرد هایی که به خط جوش بسیار دقیق مرغوب نیاز است میتوان پاس ریشه را با فرایند تیک (آرگون) جوش داد و برای پاسهای بعدی از فرایند جوشکاری قوس دستی استفاده کرد.
روش دیگری که غالباً برای جوشکاری خط لوله های سراسری به کار می رود روش جوشکاری سرازیر است . در هنگام کار با فرایند جوشکاری قوس دستی برای جوشکاری سرازیر باید از الکترود روپوش سلولزی یا سلولزی با پودر آهن استفاده کرد و وجوشکاری را در وضعیت پایین رو از وضعیت ساعت 2 به طرف وضعیت ساعت 6 و در چند پاس انجام داد .
برای جوشکاری سرازیر از فرایند میگ (co2) نیز میتوان استفاده کرد . از این فرایند در یک روش تلفیقی نیز استفاده میشود . در این روش پاس ریشه را عمودی به طرف پایین و پاس های بعدی و پاس آخر را عمودی از پایین به بالا جوش میدهند .
در جوشکاری سرازیر نیازی نیست که پهنای پاس ریشه به همان اندازه ای باشد که در جوشکاری عمودی بالا رو هست . معمولاً پیشانی پخ و درز اتصال معادل 5/1 میلیمتر کافی است .
پاس ریشه وقتی در وضعیت عمودی یا سرازیر جوش داده شود ، بدون چپ و راست بردن الکترود انجام میشود . اما برای یکنواخت شدن نفوذ باید سوراخ کلیدی کوچکی را در لبه جلوی خط جوش حفظ کرد . سپس پاسهای بعدی و آخر را در وضعیت عمودی سر بالا جوش می دهند .
در هنگام جوشکاری پاس ریشه در وضعیت عمودی سر بالا که در فرایند های جوشکاری قوسی دستی ، تیک و اکسی استیلن متداولتر است . سوراخ کلیدی را باید حفظ کرد تا نفوذ لازم حاصل شود . برای کسب مهارت در این کار باید خیلی تمرین کرد .
باید توجه داشت وقتی به خط جوشها یی با کیفت بسیار بالا نیاز باشد میتوان تلفیقی از فرایند های مختلف را بکار گرفت . مثلاً پاس ریشه را می توان با استفاده از فرایند تیک جوش داد و برای پاسهای بعدی از فرایند جوشکاری قوس دستی استفاده کرد . همچنین برای انتقال صفحه به لوله نیز میتوان از روش فوق استفاده کرد .
تذکر : استفاده از فرایند اکسی استیلن برای جوشکاری لوله هنوز بسیار متداول است در حالیکه دسترسی به برق وجود نداشته باشد میتوان از آن استفاده کرد .
انتخاب روشی مناسب برای اتصال لوله ها
________________________________________
پیشینه سامانه لوله کشی و اتصالات لوله به پیدایش تمدن برمی گردد.اولین سامانه لوله کشی شاید در نتیجه تلاش انسانهای نخستین برای تغییر مسیر نهر به منظور رساندن آب به اردوگاه خود ، یا هدایت آن از اردوگاه به بیرون به وجود آمده باشد.مصالحی که برای این کار مصرف می شد شامل صخره ها ، خاک رس و خود بستر رود بود.روشهای اتصال نیز شامل حفر گودالها و ایجاد سدها و خاکریزهایی بود که اتصال داخلی بین نهرها را ایجاد می نمودند.رومیهای باستان برای هدایت جریان آب به شهرهای خود به یک سامانه گسترده لوله کشی تکیه داشتند.در حقیقت برخی از مورخان استفاده از لوله های سربی را نقل کرده اند و یکی از عوامل سقوط امپراتوری روم را عقب ماندگی هوشی در اثر مسمومیت ناشی از سرب می دانند.اگرچه راهی برای اثباط قطعی این نظریه وجود ندارد،ولی به ما هشدار می دهد که انتخاب نادرست مصالح می تواند پیامدهای ژرف و پیش بینی نشده ای داشته باشد.این مقاله در مورد روشهای اتصال امروزی برای انواع مختلف سامانه های لوله کشی بحث خواهد کرد.در این بحث به روشهای اتصال خاص مانند روشهایی که در فرایندها و صنایع نفت استفاده می شود ، کاربردهای خاص و تبدیل بین سامانه های مختلف پرداخته نشده است.
روشهای اتصال لوله
اتصالات رزوه ای
اتصالات رزوه ای برای لوله های کوچک (قطر بین یک هشتم تا 2 اینچ)استفاده می شود.رزوه لوله و اتصالات طبق استانداردASMEB1.20.1-1983 با عنوان "رزوه لوله ، کاربرد عام ،اینچ"ساخته می شود.ماشینهای رزوه تراشی برای ایجاد رزوه روی لوله تا قطر اسمی 2 اینچ موجود است.ابزار رزوه تراشی بزرگتر نیز وجود دارد،ولی با استفاده از تبدیل دنده Gear reducer کار می کند و به نیروی انسانی زیادی نیاز دارد.از آنجایی که اتصالات رزوه ای با ماشین یا با دست ایجاد می شوند ، باید توصیه های تولید کننده با دقت دنبال شود.شکل رزوه های لوله باید به گونه ای باشد که با شکل اتصالات تطبیق داشته باشد.
اگر رزوه لوله بیش از اندازه بلند باشد،قبل از اینکه شیب رزوه ها اتصال را آب بندی کند ، از پیش روی درون اتصال باز می ماند.اگر رزوه ها بیش از اندازه کوتاه باشند ، به طور کامل اتصال را جفت نکرده و موجب نشت اتصال می شوند.لوله ای که به درستی متصل شده باشد،محکم بوده و یک رزوه بالای اتصال دیده خواهد شد .هر چیزی بیشتر یا کمتر ، نشان دهنده این است که رزوه ها به طور مناسبی تراشیده نشده اند.
یکی دیگر از اجزای مهم اتصال رزوه ای ، خمیر لوله کشی Pipedope است که رزوه ها را قبل از اتصال با آن می پوشانند.خمیر لوله کشی دو وظیفه را انجام می دهد.نخست آنکه در زمان پیوند خوردن اتصال ،سطوح جفت شونده را روانکاوی می کند.دوم اینکه موجب آب بندی اتصال می شود. خمیر لوله کشی باید با ویژگیهای کاربرد سازگاری داشته باشد.ابزارهایی که به سامانه های لوله کشی رزوه ای متصل می شوند،باید برای تعمیر و سرویس در دسترس قرار داشته باشند .
برای دسترسی به اتصالات رزوه ای که در نقاط میانی سامانه لوله کشی نصب می شوند و امکان باز کردن آنها جهت تعویض یا تعمیر، باید به صورت راهبردی از مهره ماسوره ها و یا فلنج ها استفاده نمود.مهندس،محل قرار گرفتن ابزار (به طور معمول یک کنترل کننده یا شیر قطع یا یک صافی)را انتخاب کرده و برای صهولت باز کردن یا تعمیر این ابزار یک مهره ماسوره یا فلنج به آن اضافه می کند.اتصالات رزوه ای اغلب در سامانه های لوله کشی آهنی یا فولادی به کار می روند.ولی لوله های برنجی،برنزی،ABS،CPVC و PVC نیز با اتصالات رزوه ای عرضه می شوند.جنس بر اساس استحکام اتصال نهایی،سیال درون لوله و ملاحظات نگهداری انتخاب می شود.
جنس اتصالات رزوه ای فولادی به سه دسته تقسیم می شود:چدنی،آهن چکش خوار و فولاد ریخته گری.اتصالات چدنی در دو کلاس عرضه می شوند:کلاس125 و کلاس 250 اتصالات کلاس 125 به طور عمده در لوله کشی بخار ، گاز ، مایع و نفت با دمای کمتر از 450 درجه فارنهایت استفاده می شوند.اتصالات کلاس 250 با دماها و فشارهای بالاتری سازگاری دارند.
استانداردASMEB16.4._1998 با عنوان "اتصالات رزوه ای چدن خاکستری"،حاوی رده های فشار و دما می باشد که بر حسب اندازه اتصال برای اتصالات چدنی متفاوت می باشد.اتصالات آهنی چکش خوار نیز به صورت ریخته گری ساخته می شوند ولی برای ایجاد رده فشاری بالاتر تحت عملیات حرارتی تابکاری Annealed قرار می گیرند.این نوع اتصالات در دو کلاس 150 و 300 عرضه می شوند.کلاس 150 این اتصالات برای لوله کشیهای مایع ، هوا و گاز در دمای کمتر از 500 درجه فانهایت به کار می رود.اتصالات کلاس 300 با دماها و فشارهای بالاتری سازگاری دارند.
استانداردASMEB16.3-1998 با عنوان "اتصالات رزوه ای آهن چکش خوار "حاوی رده بندی فشار و دما برای این اتصالات می باشد.اتصالات چدن چکش خوار همچنین در سامانه های لوله کشی که در معرض بارهای تکانه ای شدید باشند،ترجیح داده می شوند.از نظر ابعادی ، اتصالات چدنی و آهن چکش خوار مشابه هستند.(کلاس 125 چدنی در برابر کلاس 150 آهن چکش خوار و کلاس 250 چدنی در برابر کلاس 300 آهن چکش خوار).اتصالات چدنی را می توان با علامت کلاسی که روی بدنه آنها حک شده است از اتصالات آهن چکش خوار تشخیص داد.اتصالات رزوه ای فولادهای کربنی ریخته گری شده را بسته به رده بندی تنظیم شده در استانداردASMEB16.3-1998،می توان در خطوط لوله بخار،آب،قدرت،پالایشگاه و گاز با دمای 750 درجه فارنهایت و بیشتر به کار گرقت.
اتصالات جوشی فولادی
اتصالات جوشی،با لوله های فولادی قطر اسمی (NPT) 2 اینچ یا در نقاطی که فشارهای کاری بیش از psi450 مورد نیاز باشد،استفاده می شوند.جوشکاری از در هم آمیزی دو یا چند قطعه فلزی در حالت مذاب یا مذاب و بخار ، بدون اعمال فشار مکانیکی تشکیل شده است.جوشکاری ذوبی fusion welding می تواند به صورت جوشکاری با گاز و یا با برق باشد.هنگامی که جوشکاری کامل شده،اتصال به وجود آمده اغلب قوی تر از اجزای فلزی متصل شده به هم می باشد.بعضی از آیین نامه ها ملزم می کنند که نصاب دارای گواهینامه تایید شده باشد و کار نهایی نیز آزمایش شده و تایید شود. مشخصات فنی برای لوله های جوش شده باید طبق سری آیین نامه های B31 "انجمن مهندسان مکانیک آمریکا"(ASME) باشد.آیین نامه های محلی ممکن است قوانین ایمنی بیشتری برای سامان دهی نصب لوله های جوش خورده داشته باشند.
اتصالات جوشی پلی اتیلن
جوشکاری ذوبی در لوله های گاز با چگالی بالا و لوله کشی مدار زمینی سامانه های زمین گرمایی به کار می رود.در جوشکاری ذوبی،انتهای لوله های پلی اتیلن بعد از تمیز شدن،تا تشکیل حالت پلاستیکی گرم شده و به هم فشرده میشوند و تا زمانی که پیوند شکل بگیرد،در همان وضعیت نگاه داشته می شوند.
اتصالات فلنجی
اتصالات فلنجی را تقریبا در تمام سامانه های اتصال می توان به کار گرفت.این اتصالات اغلب به جای مهره ماسوره ها به کار می روند.وقتی از این نوع اتصالات برای به هم بستن سامانه های لوله کشی متفاوت استفاده می شود،سامانه های رده بندی فلنج ها ، قطر پیچ ها ،دایره پیچ ها ،و واشرها باید با هم تطبیق داشته باشند.سامانه های پیچ و مهره ای و انبساطی می توانند در مواقعی که روشهای مختلف با هم ترکیب می شوند،مشکلات احتمالی مربوط به تنش بیش از حد مفاصل را کاهش دهند.
اتصالات مکانیکی
بعضی از سامانه های لوله کشی-معمولا آنهایی که برای کاربرد های خاص مانند تخلیه فاضلاب بهداشتی و مسیرهای هواکش (ونت ها)به کار می روند-را میتوان با اتصالات مکانیکی به هم پیوند داد.این اتصالات معمولا دارای بست و واشر یا مواد آب بندی می باشند که برای آب بندی از سمت بیرون لوله تحت فشار قرار گرفته اند.معمولا این اتصالات تنها برای یک سامانه مشخص مناسب می باشند،زیرا واشرها و مواد آب بندی آنها برای یک سیال عامل خاص طراحی می شوند.
اتصالات پرسی مسی
اتصالات پرسی مسی ،یک نوع اتصال مکانیکی هستند که در یک بخش از لوله و یک اورینگ آب بندی تشکیل می شوند.این پیوند با قرار گرفتن اتصال،اورینگ و لوله در جای خود به صورت خشک ساخته می شود.سپس یک ابزار کنگره زن (crimping)در اطراف مفصل قرار گرفته و آن را تحت فشار قرار میدهد و اتصال را در جای خود چین دار می نماید.اورینگ باید از یک ماده EPDM ساخته شده باشد.این روش یکی از سریع ترین روشهای اتصال می باشد،ولی تنها در کاربردهای کم فشار مانند خطوط لوله آب خانگی یا سامانه های سرمایش و گرمایش آبی (هیدرونیک)کم فشار می توان آن را به کار گرفت.
اتصالات لحیم کاری
برای ایجاد یک اتصال لحیم کاری ، یک سر لوله درون یک مادگی جفت کننده قرار داده می شود و بین سطوح لحیم اعمال می شود.لوله و مادگی قبل از پیوند داده شدن،توسط یک روغن لحیم سایشی تمیز می شوند.روغن لحیم اکسیدها را برداشته و سطوح را از اکسید شدن در طول گرمایش محافظت می کند سپس لوله درون مادگی قرار داده شده و گرم می شود.هنگامی که لحیم به نقطه ذوب خود می رسد،در اثر خاصیت مویینگی به درون اتصال کشیده می شود.سپس گرما دور شده و برای حذف لحیم اضافی ،سطح خارجی اتصال تمیز می شود.برای اتصالات کوچکتر منبع گرما می تواند یک مشعل پروپان باشد.ولی اتصالات بزرگتر به خروجی گرمای بیشتری مانند یک مشعل استیلن نیاز دارند.تصمیم گیری در مورد اینکه اتصال جزو بزرگتر یا کوچکتر محسوب شود،به مهارت جوشکار بستگی دارد.به طور کلی اتصالات بزرگتر از قطر اسمی 3 اینچ ، به جوشکار ماهرتری نیاز دارند.
برای جلوگیری از تخلخل ، سرتاسر اتصال قبل از اعمال لحیم باید به طور یکسان گرم شود.انتخاب لحیم به نوع سیال و کاربرد،حداکثر دما و حداکثر فشار سیال بستگی دارد.از گذشته Sn50 به دلیل محدوده وسیع شکل پذیری و کاربرد آسان به عنوان اولین انتخاب برای لحیم کاری مطرح بوده است.این ماده از 50 درصد قلع و 50 درصد سرب تشکیل شده است.این ماده را می توان برای سامانه های آب و بخار کم فشار(psi15 و دمای 250 درجه فارنهایت) به کار گرفت.ولی درصد سرب بالای آن موجب می شود برای کاربردهای آب خانگی و سامانه های آب آزمایشگاهی مناسب نباشد زیرا آیین نامه های لوله کشی ، استفاده از لحیم هایی که حاوی بیش از 2 درصد سرب هستند را در سامانه های آب آشامیدنی ممنوع کرده است.قبل از انتخاب یک لحیم برای سامانه های آب آشامیدنی،ابتدا آیین نامه های لوله کشی محلی و اطلاعات تولید کننده را بررسی کنید.
اتصالات برنجی
اتصالات برنجی شبیه به اتصالات لحیم کاری هستند با این تفاوت که برای فشارها و دماهای بالاتر قابل استفاده می باشند.پرکننده های برنجی در دماهای بین 1100 تا 1500 درجه فارنهایت ذوب می شوند.استحکام این اتصالات به اندازه استحکام خود لوله های متصل شده می باشد.برای اتصالات و لوله های مسی باید از پرکننده های مس فسفردار استفاده نمود،در حالی که برای لوله های مسی و اتصالات برنزی یا فولادی باید از آلیاژهای حاوی نقره استفاده شود.برای اتصال خطوط لوله مسی در سامانه های تبرید ، آلیاژ35 تا 40 درصد نقره توصیه می شود.
اتصالات لب بر گشته(flared joints)
اتصالات لب برگشته با مس نرم و سایر مواد لوله چکش خوار نرم و پلاستیکی به کار می رود.اتصالات لب برگشته در نقاطی به کار می روند که ابزارها برای تعمیر،آزمایش و یا کالیبره کردن از هم جدا می شوند.باید دقت کنید که لوله های نرم را بیش از اندازه خم نکنید ، زیرا میتواند موجب بروز پدیده خستگی و شکنندگی قطعه شود.
اتصالات شیاردار(grooved joints)
اتصالات شیاردار با نورد کردن یا برش دادن یک شیار در انتهای لوله ها و اتصال دو انتها با استفاده از کوپلینگ خاردار ایجاد می شوند.این کوپلینگ که از یک بست،و یک ماده آب بندی تشکیل شده است،روی اتصال پیچ می شود.بست، ماده آب بندی را فشرده کرده و لوله را قفل می کند.کوپلینگ ها با آرایشهای انعطاف ناپذیر و انعطاف پذیری محدود ساخته می شوند.
هنگام مشخص کردن کوپلینگهای انعطاف پذیر و انعطاف ناپذیر ، تحلیل تنش و خمش باید مورد توجه قرار گیرد.کوپلینگ با انعطاف پذیری محدود را می توان به جای اتصالات انبساطی استفاده نمود،ولی این کار باید در طراحی مهندسی لوله کشی مورد بررسی قرار گیرد.نصب اتصالات شیار دار سریع تر از سایر روشها انجام می گیرد.این اتصالات برای لوله های فولادی،لوله های فولاد ضد زنگ،لوله های پلاستیکی و لوله های مسی وجود دارند.کوپلینگهای شیار دار را میتوان به جای مهره ماسوره ها ،اتصالات جوشی،فلنجی،رزوه دار و لحیم کاری به کار گرفت.باید از سازگاری مواد آب بندی و مواد کوپلینگ با لوله و سیالی که در حال انتقال است مطمئن شوید.
اتصالات حلالی
اتصالات حلالی برای لوله ها و اتصالات ABS,CPVC و PVC مناسب هستند.لوله های پلاستیکی باید به طور مناسبی نگه داشته شوند زیرا در غیر این صورت احتمال شکم دادن(Sagging) وجود خواهد داشت.مشخصات فنی باید حداکثر فاصله بین پایه ها را نشان دهد.باید از توصیه های تولید کننده در مورد بریدن ، تمیز کردن و متصل کردن پیروی نمود.
جمع بندی
انتخاب روش مناسب اتصال لوله معمولا می تواند در کاهش هزینه ها تاثیر داشته باشد.بدون به کار گیری مشخصات فنی قدرتمند و کاملا تحلیل شده،ممکن است سامانه ای با کمترین هزینه های اولیه نصب کرد،ولی این احتمال وجود دارد که تعمیر و نگهداری و اتکا پذیری سامانه مورد توجه کامل قرار نگیرد.
بخش دوم :
فنون جوشکاری لوله ها
جوشکاری ماورای صوت چیست؟
جوشکاری ماورای صوت یک تکنیک صنعتی است که از طریق آن دو قطعه پلاستیک یا فلز بدون درز از طریق ارتعاشات صوتی فرکانس بالا به هم متصل می شوند. یکی از اجزای جوشکاری بر روی یک سندان ثابت قرار می گیرد و جزء دیگر روی آن قرار
می گیرد. اتصال(شاخک) متصل شده به ترانسفورماتور پائین بر روی جزء بالایی آورده می شود، و یک ارتعاش صوتی نوسان پائین(20,000khz) برای یک قسمت کوچک جوشکاری بکار می رود. انرژی صوتی توسط اصطکاک به انرژی گرمایی تبدیل
می شود، و این قسمت ها در ظرف کمتر از یک ثانیه به همدیگر جوش داده می شوند.
جوشکاری ماورای صوتی بی همتا است یعنی اینکه هیچ مهره، میخ، مواد لحیم کننده یا چسب برای چسباندن دو قسمت به یکدیگر لازم نیستند. این تا حد زیادی در هزینه های تولید صرفه جویی می کند و در جاهایی که ظاهر کار مهم می باشد در جاهایی که ظاهر کار مهم می باشد در قسمتهای محصول درزهای چشم نوازی(یعنی غیرقابل تشخیص) را از خود به جا می گذارد. چون جوشکاری ماورای صوتی یک فرآیند بسیار اتوماتیک می باشد، تمامی آنچه یک تکنسین لازم است انجام دهد کشیدن یک اهرم است و جوشکاری کامل می شود. جنبه منفی جوشکاری ماورای صوتی این است که فقط برای اجزای کوچک بکار می رود- ساعت، نور کاست، فرآورده های پلاستیکی، اسباب بازی، ابزار پزشکی و بسته بندی. بعنوان مثال شاسی اتومبیل را نمی توان با جوشکاری ماورای صوتی ساخت چونکه انرژی های شرکت کننده در جوشکاری اجزای بزرگتر سرسام آور هستند.
فن آوری جوشکاری ماورای صوتی در اوایل دهه 90 آغاز شد و از آن زمان به بعد پیشرفت سریعی داشته است. با پیشرفت این فن آوری، دامنه موادی که می توانند با استفاده از این تکنیک به همدیگر جوش داده شوند افزایش می یابد. در ابتدا تنها پلاستیک های انعطاف ناپذیر می توانستند چوش داده شوند چونکه خصوصیات موادشان امکان انتقال کافی انرژی صوتی از یک قسمت دیگر را ممکن می ساختند. امروزه پلاستیک های نرم تر مانند پلاستیک های نیمه متبلور می توانند جوش داده شوند چونکه مقادیر زیادی انرژی صوتی را می توان در محل جوشکاری بکار برد. با تکامل یافتن چند کاره شدن این فن آوری، احتمال دارد دسته های بزرگی از تکنیکهای تاریخی جوش دادن مواد به همدیگر منسوخ شوند.
جوشکاری ماورای صوتی
هنگام پیوند دادن مواد از طریق جوشکاری ماورای صوتی، انرژی لازم به شکل ارتعاشات مکانیکی ظاهر می شود. ابزار جوشکاری(سونوترود) به قسمت جوشکاری متصل می شود و آن را در یک مسیر طولی حرکت می دهد. قسمتی که باید جوش داده شود ثابت می ماند. اکنون قسمتهایی که می خواهند جوش داده شوند بطور همزمان با هم عبور داده می شوند. عمل همزمان نیروهای ثابت و حرکتی باعث هم جوشی قسمتها می شود بدون اینکه نیازی به مواد اضافی باشد. این طرز کار در یک مقیاس صنعتی برای جوش دادن هم پلاستیک و هم فلزات بکار می رود(شکل 5).
جوشکاری ماورای صوتی پلاستیک، نوسانات بطور عمودی ارائه می شوند.
جوشکاری ماورای صوتی پلاستیک یک فن آوری هنری می باشد که سالهای زیادی مورد استفاده قرار گرفته است. هنگام جوش دادن ترموپلاستیک ها افزایش دما در قسمت جوشکاری توسط جذب ارتعاشات مکانیکی انعکاس ارتعاشات در قسمت جوشکاری، و اصطکاک سطوح قسمت ها تولید می شود. ارتعاشات بصورت عمودی می باشند. در قسمت جوشکاری گرمای اصطکاکی تولید می شود بطوری که ماده موضعی بصورت پلاستیک در می آید، یک اتصال حل نشدنی بین دو قسمت در طی یک مدت زمان خیلی کوتاهی درست می کند.
شرط لازم این است که هر دو قطعه کار نقطه ذوب تقریبا یکسانی داشته باشند. کیفیت اتصال خیلی یکدست می باشد چونکه انتقال انرژی گرمای داخلی آزاد شده ثابت می باشد و به حمل جوشکاری محدود می شود. برای بدست آوردن حداکثر نتیجه، قسمتهای جوشکاری آماده می شوند تا برای جوشکاری ماورای صوتی مناسب باشند. علاوه بر جوشکاری پلاستیک، جوشکاری ماورای صوتی نیز می تواند برای قسمتهای کار پرچ یا قسمتهای فلزی کار گذاشتنی به درون پلاستیک بکار رود.
جوشکاری ماورای صوتی فلز: مسیر ارتعاش افقی
در حالی که در جوشکاری پلاستیک، ارتعاشات عمودی با فرکانس بالا(20 تا 70 کیلو هرتز) برای افزایش دما و نرم کردن ماده بکار می روند، پیوند فلزات یک فرآیند کاملا متفاوت می باشد. برخلاف فرآیندهای دیگر، قسمتهایی که می خواهند جوش داده شوند تا نقطه ذوب حرارت داده نمی شوند، بلکه با استفاده از فشار و ارتعاشات مکانیکی فرکانس بالا به هم متصل می شوند.
برعکس جوشکاری پلاستیک، ارتعاشات مکانیکی بکار رفته در طول جوشکاری ماورای صوتی فلزات بصورت افقی بکار می روند.
مکانیسم ها در طول جوشکاری مافوق صوتی فلزات
شکل 6 اصل جوشکاری ماوراها صوتی فلزات
1- سونر ترود
2و3- قسمتهای اتصالی
4- سندان
5- محل جوشکاری
در طول جوشکاری ماورای صوتی فلز، یک فرآیند پیچیده شروع می شود از قبیل نیروهای ثابت، نیروهای کوتاه کننده نوسانی و یک افزایش دمای ملایم در محل جوشکاری. مقدار این عوامل به ضخامت قطعات، ساختار سطح آنها، و خصوصیات مکانیکی آنها بستگی دارد.
قطعات بین یک قسمت ثابت، یعنی سندان، و سونوترود، که در طی فرآیند جوشکاری در فرکانس بالا(معمولا 20 تا 35 یا 40 کیلوهرتز)(شکل 6) بطور افقی ارتعاش دارد، قرار می گیرند.
معمول ترین فرکانس ارتعاش(فرکانس کار) 20 کیلوهرتزی می باشد. این فرکانس بالاتر از آنچه برای گوش انسان قابل شنیدن باشد است و همچنین امکان بهترین بهره از انرژی را فراهم می آورد. برای فرآیندهای جوشکاری که تنها مقدار کمی انرژی لازم دارند، فرکانس کار 35 تا 40 کیلوهرتز ممکن است استفاده شود.
سطوح زبر مانع لغزندگی می شوند
سونوترود و سندان(ابزارجوشکاری) معمولا در سطوح ناهموار کیفیت خوبی دارند یا یک ساختار آسیا شده یا کوبیده دارند(ساختار ضربدری- قوسی یا شیاری و غیره) تا قسمتهای جوشکاری را بگیرند و مانع لغزش ناخواسته شود.
تغییر شکلهای فلزی موضعی محدود
فشار ثابت به محل اتصال جوشکاری از زوایای راست داده می شود. اینجا نیروی فشار توسط نیروی تقسیم کننده ارتعاشی فرکانس بالا اضافه می شود. ما دامی که نیروهای درون قطعات زیر محدوده انعطاف پذیری طولی باشد، این قطعات تغییر شکل نخواهند داد. اگر نیروها از مقدار آغازین فرض شدن بیشتر باشند، انحراف ماده موضعی زود رخ خواهد داد.
این نیروهای تقسیم کننده، در فرکانس بالا، رادیو اکتیو را می شکنند، آن را کنار می زنند و پیوندی بین محل اتصال فلز خالص را ایجاد می کنند. ارتعاش بیشتر باعث می شود انحراف محل اتصال بیشتر شود تا اینکه یک قسمت جوشکاری بزرگی بوجود آید. بطور همزمان، یک انتشار اتمی در قسمت اتصال وجود دارد و فلز دوباره بصورت یک ساختار دانه ریز متبلور می شود که ویژگیهای یک فلز سرد کاری را دارد.
افزایش دما در محل جوشکاری: بدون هم جوشی
جوشکاری ماورای صوتی فلز موضعی و محدود به نیروهای تقسیم کننده و جابجایی لایه های میانی می شود. بهرحال هم جوشی صورت نخواهد گرفت اگر نیروی فشار، میدان نوسان و زمان جوشکاری بدرستی تنظیم شده باشند. آنالیزهای میکروسکوپی که از میکروسکوپ های اپتیکال و الکترونیکی استفاده می کنند، تبلور دوباره، انتشار و دیگر پدیده های فلز کاری را آشکار می کنند. بهرحال، آنها هیچ نشانی از هم جوشی(محل اتصال ذوب شده) را نشان نمی دهند. استفاده از وسایل دمایی بسیار حساس در لایه های میانی افزایش سریع اولیه در دما با افت دمای یکنواخت بعد از آن را نشان می دهد.
نمودار دما را می توان کنترل کرد
حداکثر دمای بدست آمده تابع درجه های فرآیند در تجهیزات جوشکاری می باشد. افزایش در انرژی جوشکاری نیز منجر به افزایش حداکثر دمای ممکن می شود. افزایش در نیروی ثابت نیز منجر به افزایش دمای اولیه می شود، اما بطور همزمان حداکثر دمای ممکن می شود. افزایش در نیروی ثابت نیز منجر به افزایش دمای اولیه می شود، اما بطور همزمان حداکثر دمای ممکن را محدود می کند. در نتیجه در محدودیت های خاصی نمودار دما می تواند توسط تنظیم های ماشینی صحیح تحت تاثیر قرار گیرد.
دمای لایه میانی البته تابع ویژگیهای ماده می باشد. قاعده اصلی این است که دمای بدست آْمده برای موادی با هدایت گرمایی پائین مانند آهن بالاتر است و برای فلزاتی با هدایت گرمایی بالاتر مانند مس و آلومینیوم پائین تر است. اندازه گیری های انجام شده دما برای مواد مختلف با نقطه ذوب های بسیار متفاوت نشان داده اند که حداکثر دمای محل جوشکاری از 35% تا 50% دمای ذوب آن فلز بالاتر نخواهد رفت به شرطی که پارامترهای جوشکاری صحیح انتخاب شوند.
اتصال های هم جنس و پایدار: انتشار صورت می گیرد
جوشکاری ماورای صوتی فلز توسط چسبندگی ظاهری یا پیوندهای چسبی توصیف نمی شود. ثابت شده است که این اتصالات محکم هستند، اتصالات هم جنس و پایدار. بعنوان مثال اگر ورقه آلومینیومی نازک از طریق جوشکاری ماورای صوتی به یک ورقه مسی نازک جوش داده شود براحتی می توان دریافت که پس از یک دوره مشخصی از زمان جوشکاری ذرات مس روی پشت ورقه آلومینوم ظاهر می شوند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 52 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود با لینک مستقیم
دانلود مقاله جوشکاری ماوراء صوت 
