برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

مقدمه:
امروزه در تکنولوژی اتصال فلزات نقش ماشین های جوشکاری الکتریکی بسیار
برجسته است. با آنکه روش های متنوعی برای اتصالی اتصال فلزات هم جنس و غیر همجنس وجود دارد، دستگاه های جوشکاری الکتریکی گوناگونی متناسب با روش های
اتصال نیز ساخته شده است.
دستگاه های جوشکاری مانند سایر ادوات الکتریکی از زمان اختراع تا کنون سیر
تکاملی داشته است.
به طور مثال این دستگاه ها از حیث کیفیت جوش، بازده الکتریکی، کاهش حجم
و وزن و آلودگی صوتی بهبود چشمگیری داشته است.
خوشبختانه اکثر دستگاه های جوشکاری مدرن در کشورمان بومی سازی شده و به
وفور در اختیار کاربران قرار دارد.
از آنجا که چند سالی است که جوشکاری اسکلت فلزی ساختمان ها اکثرا توسط
دستگاه های موسوم به رکتیفایر و اخیراً دستگاه های اینورتوری انجام می شود،
نویسنده مقاله بر آن شد که تجربیات بیست و پنج ساله خود در تعمیر این دستگاه
ها را در اختیار فصلنامه وزین رازینه قرار دهد. باشد که مورد قبول خوانندگان محترم
قرار گیرد.
-1 تعاریف:
-1-1 مدار الکتریکی:
مدار الکتریکی مسیری است که جریان الکتریسیته )الکترون ها(در آن جاری می شود.
-1-2 شدت جریان:
شدت جریان تعداد الکترون هایی است که در یک ثانیه از یک نقطه مدار می گذرد
و واحد آن آمپر است.
-1-3 ولتاژ:
نیرویی که باعث می شود الکترون ها در مدار جریان یابند و واحد آن ولت است.
-1-4 افت ولتاژ:
در یک مدار الکتریکی هر چه فاصله مصرف کننده نسبت به مولد زیادتر باشد ولتاژ
دو سر مصرف کننده کمتر می گردد که به آن « افت ولتاژ » می گویند.
-1-5 جریان مستقیم ) )DC
وقتی مقدار وجهت جریان تغییر نکند به آن جریان مستقیم یا جریان DC می گویند.
-1-6 جریان متناوب) )AC
وقتی مقدار وجهت جریان در یک بازه زمانی به صورت تکراری تغییر کند به آن
جریان متناوب ) AC ( می گویند.
-1-7 فرکانس :
فرکانس عبات است از تعداد سیکل های کامل در زمان یک ثانیه و واحد آن
هرتز ) HZ ( است.
)فرکانس برق در ایران 50 هرتز است.(
-1-8 ولتاژ مدار باز :
ولتاژ مدار باز ولتاژی است که موقع کار کردن دستگاه جوشکاری وجود دارد بدون
این که عمل جوشکاری صورت گیرد.
بازه این ولتاژ در دستگاه های مختلف حدود 50 تا 80 ولت است.
-1-9 ولتاژ قوس :
بعد از این که قوس الکتریکی ایجاد شد ، مقدار ولتاژ افت کرده و اندازه آن به حدود
18 تا 35 ولت می رسد و این ولتاژ را «ولتاژ قوس » یا « ولتاژ کاری » می گویند.
-2 ایجاد قوس الکتریکی با الکترود دستی
اگر بتوانیم جریان الکتریکی را از دو الکترود که نسبت به هم فاصله کوتاهی دارند
عبور دهیم ، قوس الکتریکی ایجاد خواهد
شد.ولی چنانچه می دانیم هوا رسانا نیست. حال اگر بخواهیم الکترون ها را ا ز
فضای بین دو الکترود که عایق است عبور دهیم، بایستی ولتاژ را زیاد کنیم اما ولتاژ
زیاد می تواند برای جوشکار خطرناک باشد بنابراین نمی توان در روش های متداول
جوشکاری از ولتاژ بالا استفاده نمود.
برای آنکه هوا را که مخلوطی از اکسیژن و ازت ) نیتروژن( می باشد را رسانا
کنیم باید آنها را یونیزه کرد. در اینصورت الکترون می تواند از فاصله بین الکترودها
)فضای رسانا شده( عبور کند و چون مقاومت الکتریکی هوای رسانا شده زیاد است،
به ناچار الکترون انرژی خود را تبدیل به انرژی حرارتی می کند.
برای انجام این عمل لازم است که نوک الکترود را برای مدت کوتاهی به قطعه
کار تماس داده و سپس آن را به اندازه 3 تا 4 میلیمتر از سطح قطعه کار دور کرد.
هنگامی که الکترود تماس پیدا می کند، الکترون ها جریان پیدا می کنند و وقتی
که نوک الکترود نسبت به سطح فلز فاصله پیدا می کند، شدت جریان به طور مداوم
از این فاصله کم به صورت جرقه می گذرد و باعث یونیزه شدن یا به اصطلاح رسانا
شدن فضا می شود.
قوس به وسیله الکترون ها تولید می شود و جهت جریان الکتریکی از سمت قطب
منفی به سمت قطب مثبت است و انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی و نور تبدیل
می شود.
تقریبا 3/ 2 دوسوم از حرارت در نزدیکی قطب مثبت به وجود می آید که به شکل دهانه
آتشفشان می سوزد و درجه حرارت در مجاورت این دهانه در حدود 000 C 6 تا
7000 C است و 3/ 1 یک سوم از کل حرارت در نزدیک قطب منفی ایجاد می شود ، در
نتیجه اگر الکترود به قطب مثبت وصل شود، سرعت ذوب آن 50 درصد بیش از این
است که الکترود به قطب منفی وصل شود.
بر اساس مقدار حرارت تولید شده در قطب ها، می توان نتیجه گرفت که اگر
ضخامت پوشش الکترودی در حد متوسط باشد، باید آن رابه قطب منفی وصل نمود
تا به سرعت ذوب نشود.
الکترود هایی که دارای پوسته ضخیم هستند، چون نیاز به حرارت بیشتری



دارند، می توان آن ها را به قطب مثبت وصل کرد.
البته هنگامی که از جریان متناوب استفاده می شود، مقدار حرارتی که در قطعه
کار و الکترود ایجاد می شود، مساوی است.
زیرا قطعه کار و الکترود قطب های خود را متناسب با فرکانس برق تغییر
می دهند.
ناگفته نماند که استفاده از جریان متناوب برای جوشکاری اسکلت ساختمان
توصیه نمی شود.
زیرا قوس الکتریکی با هر بار عوض شدن جهت جریان هنگام عبور از نقطه
صفر خاموش شده و مجددا برقرار می شود و به همین دلیل حوضچه مذاب
یکنواختی خود را از دست داده و از استحکام جوش کاسته می شود.
اگر از یک مفتول بدون روکش به جای الکترود استفاده کنیم، مشاهده می شود
که کنترل قوس مشکل می شود و هاله قوس ملتهب شده، بر روی حوضچه
مذاب به این سو و آن سو کشیده می شود.
در هنگامیکه ذرات مذاب از مفتول جدا شده و به طرف قطعه کار می روند، در
تماس با آتمسفر می باشند.
از این رو اکسیژن و ازت موجود در هوا را جذب کرده، تولید اکسید آهن و
نیتریت آهن می کنند، در نتیجه جوشی که از مفتول بدون پوشش ایجاد می
شود، ترد و شکننده و متخلخل خواهد بود.
-3 ماشین های جوشکاری
دستگاه های جوشکاری اساساً در دو گروه AC و DC قرار دارند و هرکدام
می توانند از نوع ولتاژ ثابت و یا جریان ثابت باشند.
دستگاه های AC ممکن است به یکی از صورت های زیر باشد :
- ترانسفورماتور کاهنده
- موتور ژنراتور جریان متناوب )آلترناتور( که موتور محرک آن می تواند
دیزلی یا بنزینی باشد.
- اینورتور
دستگاه های DC ممکن است به یکی از صورت های زیر باشد :
- ترانسفورماتورکاهنده همراه با یکسوکننده
- موتور ژنراتور جریان مستقیم )دینامو( که موتور محرک آن می تواند دیزلی
یا بنزینی باشد.
- اینورتور
-3-1 مشخصات ماشین های جوشکاری
یک ماشین جوشکاری بر اساس مشخصات زیر تعریف می شود :
- حداکثر شدت جریان بر حسب آمپر
- حداکثر توان خروجی بر حسب وات
- سیکل کاری ماشین درصد Duty Cycle
حداکثر شدت جریان
حداکثر شدت جریان مقدار جریانی است که دستگاه می تواند تولید کند بدون
اینکه درجه حرارت درون ماشین از حد طراحی شده تجاوز کند.
حد اکثر توان خروجی
حاصل ضرب حداکثر شدت جریان در ولتاز کار می باشد. برای مثال اگر
حداکثر جریان دستگاهی 300 آمپر و ولتاژ حین کار 28 ولت باشد توان خروجی
دستگاه 4800= w = 28 * 300 می باشد.

سیکل کاری ) )Duty Cycle
همه ماشین های جوشکاری با یک مقدار ماکزیمم شدت جریان و یک سیکل
کاری مشخص می توانند بدون هیچ عارضه ای کار کنند. کارخانه های تولید
کننده، این نوع ماشین را برای مشخصات فوق تضمین و گارانتی می نمایند.
سیکل کاری بر این اساس است که ماشین بتواند در پریودهای 10 دقیقه ای،
زمانی را بر حسب دقیقه با حداکثر بار کار کند و بقیه دقایق از این پریود را
بدون بار باشد و یا این که خاموش باشد.
برای مثال اگر ظرفیت ماکزیمم یک دستگاه A 300 با سیکل کاری 60 درصد
باشد، ماشین می تواند 6 دقیقه را با ظرفیت کامل 300A کار کند و 4 دقیقه
را بدون بار کار کند.
بنابراین ماشین می تواند برای یک زمان طولانی به همین نحو کار کند بدون
این که دمای درون ماشین از حد معین تجاوز نماید.
بدیهی است که ماشین هایی با سیکل کاری 100 درصد، 60 درصد، 40
درصد، 20 درصد از لحاظ طراحی، جنس قطعات الکتریکی و الکترونیکی، وزن،
حجم و قیمت با یکدیگر متفاوت می باشند.
گاهی کاربران بدون توجه به سیکل کاری ) Duty Cycle ( از دستگاهی که
مثلاً 20 درصد سیکل کاری دارد بطور مداوم کار می کشند.
البته این کار به سرعت دمای دستگاه را بالا می برد و در نهایت سبب سوختن
آن می شود.
مثال 1:
می خواهیم از یک ماشین جوشکاری 300A و سیکل کاری 60 درصد در
برشکاری لوله برای یک زمان تقریباً طولانی، به طور مداوم استفاده کنیم.
بنابراین شدت جریانی که می توان از دستگاه گرفت این طور محاسبه
می شود:


tr/tn=(Ir/In)^2
یعنی 60 تقسیم بر 100 مساوی In به توان دو  تقسیم بر 300 به توان دو که جریان مورد استفاده 232 آمپر می شود
بنابراین دستگاه فوق به طور
مداوم 232 آمپر در اختیار ما می گذارد.
مثال 2:
در شرایط خاص، لازم است از یک دستگاه جوشکاری با ظرفیت ماکزیمم
200A و سیکل کاری 60 درصد، شدت جریان زیادتری معادل 275A دریافت
کنیم. بنابراین سیکل کاری در این شرایط این طور حساب می شود :

60 تقسیم بر Tn مساوی 275 به توان دو تقسیم بر 200 به توان دو
که Tn بدست می آید 31 درصد(از 10 دقیقه سیکل کاری استاندارد همه دستگاه های جوش)

مقدار فوق نشان می دهد که دستگاه می تواند برای مدت زمان تقریباً 3 دقیقه
با جریان 275A کار کند و 7 دقیقه را بدون بار طی کند.
انشاا... در شماره های آتی جزئیات بیشتری از دستگاه های رکتیفایر و
اینورتوری مطرح خواهد شد.

جوش قوس الکتریکی

جوش قوس الکتریکی یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.

در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.
در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.

طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ

انتخاب صحیح الکترود برای کار

انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.

انتخاب صحیح الکترود( از نظر قطر(

بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.
همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.

1.       ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی

2.       ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار

3.       آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری

4.       عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری


imansariri.com

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :