جوش لیزر بهتر است یا پلاسما؟ چه تفاوتی میان این دو جوشکاری وجود دارد؟ جوشکاری پلاسما (PAW) یکی از با کیفیت ترین و دقیق ترین روش های جوشکاری است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع جوشکاری یک نوع جوشکاری حاصل از ایجاد قوس الکتریکی است که از حرارت حاصل از جریان قوس الکتریکی برای اتصال قطعات فلزی یا ذوب و برش فلزات استفاده می شود. در جوشکاری پلاسما (Plasma Welding) یا به اختصار PAW، قوس پلاسما بین الکترود و قطعه کاری شکل می گیرد.
در این روش، درجه حرارت به بالای 20.000 درجه سانتیگراد می رسد و انرژی قوس بسیار متمرکزتر و پایدارتر از روش جوشکاری با الکترود تنگستنی (TIG) است. در نتیجه حرارت ایجاد شده در قوس الکتریکی، به برش عمیق با پهنای کم منجرب می شود. جنس الکترود استفاده شده در این روش، معمولا تنگستن مصنوعی است.
برای دریافت خدمات انواع روش های جوشکاری با شماره 09125123172 تماس بگیرید.
مفهوم کلی پلاسما چیست؟
شاید بهتر باشد ابتدا تعریفی کلی از پلاسما را داشته باشیم. پلاسما به معنی گاز یونیزه شده است که حاوی تعداد یکسانی ذرات باردار مثبت و منفی است. گازها در این درجه حرارت از قانون گازها تبعیت نمی کنند و به همین دلیل پلاسما را حالت چهارم ماده می گویند. گاز یونیزه شده، خاصیت رسانایی به شدت بالایی دارد که این خاصیت به علت افزایش حرارت گاز است. از ماده پلاسما در صنایع مختلفی بخصوص برش و جوشکاری؛ از برش پلاسما و جوشکاری پلاسما استفاده می شود.
در جوشکاری از پلاسما برای عبور جریان قوس الکتریکی استفاده می شود.
فرایند جوشکاری پلاسما
بعد از روشن کردن دستگاه و برقراری جریان الکتریکی، جریان قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کاری و همچنین الکترود و نازل خروجی ایجاد می شود و این امر باعث یونیزه شدن گاز آرگون اطراف الکترود می شود. گاز آرگون در حالت یونیزه شده، دارای یون های مثبت و منفی است و در نتیجه پلاسما تشکیل می شود. استفاده از گاز آرگون به معنای استفاده از جوشکاری آرگون نیست! تنها در این روش از این گاز نجیب استفاده می شود.
در جوشکاری پلاسما، حرارت ایجاد شده به بالای 50 هزار درجه سانتیگراد نیز ممکن است برسد و همین امر باعث سرعت بالاتر جوشکاری به نسبت روش تنگستنی با درجه حرارت 5 هزار درجه سانتیگراد می شود. پس از این روش راحت تر می توان در صنایع مختلف استفاده کرد. همین موضوع باعث می شود که در جوشکاری پلاسما حتما از آب برای خنک کردن نازل استفاده شود. گازهای حفاظتی که ترکیبی از آرگون و هیدروژن است، از ورودی ای جداگانه برای حفاظت چشمه جوش همزمان با تشکیل جریان پلاسما تزریق می شود و از آب هم برای خنک کردن نواحی درون سرپیک استفاده می شود.
دلیل اینکه در جوشکاری پلاسما درجه حرارت تا این اندازه زیاد می شود، استفاده از منبع حرارتی دو گانه است. به طوری که حرارت ایجاد شده برای جوش یا ذوب فلزات از دو منبع تامین می شود: یکی از منابع قوس الکتریکی شکل گرفته میان الکترود و قطعه کاری است و دیگری جریان قوس الکتریکی بین الکترود و نازل خروجی است. همین امر باعث افزایش دقت جوشکاری در این روش می شود.
گازهای مورد استفاده در جوشکاری قوس پلاسما
در جوشکاری قوس پلاسما، از دو نوع گاز بی اثر استفاده می شود. همچنین می توان از ترکیبی از این دو گاز برای برای حفاظت استفاده شود. اوریفیس یکی از این گازها است که در شرایط فشار و درجه حرارت پایین باعث شکل گیری پلاسما می شود. برای این که در جوشکاری فلز تلاطمی رخ ندهد فشار این نوع گاز، پایین در نظر گرفته می شود با این وجود فشار پایین آن برای حوضچه جوشکاری، محافظ مناسبی بوجود نخواهد آورد.
برای این که محافظت مناسبی برای حوضچه جوشکاری ایجاد شود، باید از یک نوع گاز بی اثر دیگر نیز استفاده شود تا با جریانی بالاتر از مشعل به سمت بیرون خارج شود. بسیاری از مواد توسط هلیوم، آرگون یا ترکیب آرگون – هیدروژن یا آرگون – هلیوم، قابلیت به جوش رسیدن را دارند. جوشکاری CO2 هم یکی از دیگر روش های متداول جوشکاری می باشد که می توانید از این روش در کنار جوشکاری Plasma Welding بهره ببرید.
آرگون متداول ترین گازی است که مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که نیاز به گرمای زیاد از هلیوم استفاده می شود. در صورت ترکیب آرگون و هیدروژن گرمای تولید شده بیشتر از کاربرد آرگون است. از این ترکیب در جوشکاری های آلیاژهای مختلف از جمله نیکل، مس و استیل استفاده می شود.
برای جوشکاری با قوس پلاسما به چه تجهیزاتی نیاز داریم؟
تجهیزاتی که برای جوشکاری با قوس پلاسما، مورد نیاز است، عبارتند از:
- کنترل کننده گاز و جریان
- فیکسچر
- مواد مختلفی مثل استیل، آلومینیوم و…
- ژنراتور با فرکانس بالا و مقاومت محدود کننده جریان
- مشعل پلاسما: دارای دو نوع مشعل دستی یا مکانیزه است.
- گاز پوشاننده
- منبع برق
- کنترل کننده ولتاژ: از آن برای جوشکاری های نوع کانتور استفاده می شود.
تفاوت جوشکاری با قوس پلاسما و جوشکاری با قوس تنگستن
همان طور که بیان شد، جوشکاری با قوس پلاسما بسیار شبیه جوشکاری با قوس تنگستن است. تفاوت اصلی بین این دو روش، در نوع دستگاه های قوس الکتریکی اولیه در سرپیک نازل گاز بی اثر است. در جوشکاری تنگستن، نوک الکترود بیرون از دهانه سرپیک قرار دارد؛ در حالی که در جوشکاری پلاسما، سرپیک درون بدنه تعبیه شده است. این کار باعث تماس بیشتر گازهای ورودی با قوس الکتریکی می شود. در نتیجه گاز ها یونیزه می شوند و جریان پلاسما از بین همین گازها ایجاد می شود. همچنین برای جوشکاری پلاسما نیاز به یک نازل بر روی دهانه خروجی سرپیک جوش است تا بتواند جریان پلاسما را پایدار نگه دارد و آن را جهت دهد.
کاربرد جوشکاری برش پلاسما (PAW)
از این نوع جوشکاری برای کارهای کم عمق و مواد نازک نیز می توان استفاده کرد. این امر به علت کنترل مقدار جریان گاز، شدت جریان برق و سایز نازل بر اساس کاربرد مورد نظر است. سرپیک به گونه است که این کنترل به راحتی امکان پذیر است.
جوشکاری پلاسمایی در ساخت لوله های لکه ناپذیر فولادی و آلیاژ تیتانیوم بسیار استفاده می شود. این لوله ها در صنایع مختلف مانند نفت، شیمی و هوا- فضا استفاده می شود. جوشکاری پره های توربین نیز می تواند با این روش انجام شود.
همان طور که گفته شد با توجه به ویژگی های جوشکاری پلاسمایی، می توان از آن برای جوشکاری قطعات کوچک مانند اتصالات لب به لب که ظرافت بالایی دارد استفاده کرد.
بیشتر با بازار کار برش لیزری آشنا شوید، از شروع تا محبوبیت!
چه موادی قابلیت جوشکاری با روش پلاسما را دارند؟
با توجه به اینکه این روش کاربردهای فراوانی دارد، بهتر است بدانیم چه موادی قابلیت این را دارند که بتوان روی آنها جوشکاری پلاسما انجام داد:
- فولادی که زنگ نمی زند
- آلیاژهای فولاد
- آلومینیوم
- نیکل
- تیتانیوم
- فلزات گرانبها
منبع برق جوشکاری با قوس پلاسما چیست؟
برای تامین منبع برق جهت جوشکاری با قوس پلاسما، باید از منبع توان با جریان مستقیم استفاده شود. به همین دلیل ژنراتور و رکتیفایر بهترین گزینه ها هستند که منبع رکتیفایر نسبت به ژنراتور دی سی عملکرد بهتری را دارد. ولتاژ مورد نیاز برای این عمل، 70 ولت است؛ در صورتی که از هلیوم به عنوان گاز بی اثر استفاده می شود، ولتاژ مورد نیاز بیش از 70 است.
مزیت های جوشکاری پلاسما
- ساده بودن روش جوشکاری
- نفوذ بالا در مسیر جوش (تا 6 میلیمتر امکان نفوذ وجود دارد.)
- تمیزی نتیجه کار؛ چون محیط جوش کوچیک تر است.
- جوش متمرکز
- توانایی جوش بسیاری از فلزات مورد استفاده در صنعت. پایداری قوس پلاسما این قابلیت را برای این روش ایجاد کرده است که بتوان برای فلزات زیادی کاربرد داشته باشد.
- مصرف کمتر پرکننده
معایب جوش قوس پلاسما
جوشکاری پلاسما نیز دارای معایب و محدودیت هایی است که در ادامه به آنها اشاره می شود:
- استفاده از تجهیزات ایمنی فردی به علت وجود تشعشعات زیر قرمز و فرابنفش مضر
- هزینه بالا برای تجهیزات در این روش
- تعویض نازل محیط الکترود
- ایجاد آلودگی صوتی به علت صدای ناخوشایند در حین انجام کار
- امکان خطر برق گرفتگی
- محدودیت ضخامت ۲۵ میلی متری در جوش سر به سر
نتیجه گیری
همان طور که بیان شد جوشکاری پلاسما یا Plasma Welding (PAW)، یکی از روش های متداول در جوشکاری است که به علت مزایای زیاد همچون قابلیت استفاده برای مواد مختلف، با ضخامت متفاوت برای صنایع مختلف همچون هوا – فضا و … مورد استفاده قرار می گیرد. این روش بسیار شبیه روش جوشکاری تنگستنی است که البته مزایایی را نسبت به آن دارد.
در روش جوشکاری پلاسمایی می توان با نفوذ بیشتر، پهنای خط جوش نازکی را روی فلزات به کار گرفته ایجاد کنیم. در نتیجه نتیجه کار بسیار تمیزتر خواهد بود. خیام لیزر یکی از معتبر ترین شرکت های ارائه دهنده خدمات و فروش برش، حکاکی و جوش لیزر و سایر گازها می باشد که می توانید از خدمات این شرکت نهایت بهره را ببرید.