جوشکاری هیدروژن اتمی

اطلاعات کلی

جوشکاری اتمی هیدروژن نوعی از جوشکاری است که از دو الکترود غیر همسان فلزی استفاده می کند، این الکترودها در فضایی که  هیدروژن وجود دارد ذوب می شود و قطعات به هم اتصال پیدا می کنند. در واقع جوشکاری اتمی هیدروژن یک فرایند جوشکاری قوس الکتریکی است که از یک قوس بین دو الکترود فلزی تنگستن در جو متشکل از اتم هیدروژن استفاده می کند. قوس الکتریکی تولید شده در این فرایند به طور مؤثر مولکول های هیدروژن را که بعداً با انتشار شدید گرما از نو ترکیب می شوند، تجزیه می کند. برای تبدیل و حفظ قوس، ترانسفورماتور با ولتاژ مدار باز 300 ولت لازم است. هزینه جوشکاری با این دستگاه جوش کمی بیشتر از فرآیند جوشکاری دیگر است. به دلیل گرمای زیاد تولید شده در جوشکاری اتمی هیدروژن، جوشکارها حتما باید از خطرات این نوع جوشکاری اطلاع داشته باشند.

جهت کسب اطلاعات بیشتربه سایتTaksaan.irمراجعه کنید.

جوشکاری هیدروژن اتمی (AHW) یک فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی است که از قوس بین دو الکترود تنگستن فلزی در اتمسفر محافظ هیدروژن استفاده می‌کند. این فرآیند توسط ایروینگ لانگمویر در جریان مطالعات خود در مورد هیدروژن اتمی ابداع شد. قوس الکتریکی به طور موثر مولکول های هیدروژن را می شکند که بعداً با آزاد شدن شدید گرما دوباره ترکیب می شوند و به دمای 3400 تا 4000 درجه می رسند. بدون قوس، یک مشعل اکسیژن هیدروژن تنها می تواند به 2800 درجه برسد.[1] این سومین شعله داغ پس از دی سیانو استیلن در 4987 درجه و سیانوژن در 4525 درجه است. یک مشعل استیلن فقط به 3300 درجه می رسد. این دستگاه را می توان مشعل هیدروژنی آناتومیک، مشعل هیدروژنی نوپا یا مشعل لانگمویر نامید. این فرآیند به عنوان جوشکاری اتمی قوس الکتریکی نیز شناخته می شد.

گرمای تولید شده توسط این مشعل برای جوش دادن تنگستن (3422 درجه) نسوزترین فلز کافی است. وجود هیدروژن همچنین به عنوان یک گاز محافظ عمل می کند و از اکسید شدن و آلودگی توسط کربن، نیتروژن یا اکسیژن که می تواند به خواص بسیاری از فلزات آسیب جدی وارد کند، جلوگیری می کند. نیاز به شار برای این منظور را از بین می برد.

قوس مستقل از قطعه کار یا قطعات جوش داده شده نگهداری می شود. گاز هیدروژن به طور معمول دو اتمی (H2) است، اما در جایی که دماها در نزدیکی قوس بیش از 600 درجه (1100 درجه فارنهایت) است، هیدروژن به شکل اتمی خود تجزیه می شود و همزمان مقدار زیادی گرما را از قوس جذب می کند. هنگامی که هیدروژن به یک سطح نسبتا سرد (یعنی منطقه جوش) برخورد می کند، دوباره به شکل دو اتمی خود ترکیب می شود و انرژی مربوط به تشکیل آن پیوند را آزاد می کند. انرژی موجود در AHW را می توان به راحتی با تغییر فاصله بین جریان قوس و سطح قطعه کار تغییر داد. این فرآیند با جوشکاری قوس فلزی گاز جایگزین می شود، عمدتاً به دلیل در دسترس بودن گازهای بی اثر ارزان قیمت.

در جوشکاری هیدروژن اتمی، ممکن است از فلز پرکننده استفاده شود یا نباشد. در این فرآیند، قوس به طور کامل مستقل از کار یا قطعات در حال جوش نگهداری می شود. کار فقط تا حدی بخشی از مدار الکتریکی است که قسمتی از قوس با کار تماس پیدا کند و در آن زمان ولتاژی بین کار و هر الکترود وجود دارد.

مزایای هیدروژن درجوشکاری

جوشکاری هیدروژن اتمی: در برخی روش‌های خاص جوشکاری، هیدروژن به عنوان گاز محافظ استفاده می‌شود. در این روش، هیدروژن به دلیل خاصیت احیاکنندگی قوی، از اکسید شدن فلز جوش و سوختن سریع الکترودها جلوگیری می‌کند.

ایجاد اتمسفر خنثی و محافظ: در برخی موارد، هیدروژن برای ایجاد اتمسفر خنثی در اطراف حوضچه جوش استفاده می‌شود تا از تماس فلز مذاب با هوا و آلودگی جوش توسط گازهای اتمسفر جلوگیری کند و کیفیت جوش را بهبود بخشد.

بهبود نفوذ: در برخی موارد، هیدروژن می‌تواند به نفوذ بهتر فلز پرکننده در درز جوش کمک کند.

چالش های ناشی ازحضورهیدروژن درجوشکاری

ترک هیدروژنی: یکی از مهم‌ترین مشکلات ناشی از حضور هیدروژن در جوشکاری، ایجاد ترک‌های هیدروژنی است. این ترک‌ها معمولاً در دمای اتاق یا نزدیک به آن پس از سرد شدن جوش اتفاق می‌افتند و می‌توانند باعث کاهش استحکام و شکست ناگهانی قطعه شوند.

نفوذ هیدروژن به فلز پایه و ایجاد تخلخل: هیدروژن می‌تواند به داخل فلز پایه نفوذ کند و باعث ایجاد حفره‌ها و تخلخل در جوش شود که این امر نیز بر کیفیت و استحکام جوش تأثیر منفی می‌گذارد.

ترد شدن فلز جوش: هیدروژن می‌تواند باعث کاهش شکل‌پذیری و افزایش تردی فلز جوش شود که در نتیجه آن، مقاومت جوش در برابر تنش‌های مختلف کاهش می‌یابد. این موضوع به ویژه در فولادها اهمیت دارد.

تجهیزات موردنیازجوشکاری هیدروژنی

۲ الکترود تنگستن

نگهدارنده الکترود یا مشعل

سیلندر گاز هیدروژن

میله پرکننده / فلز

یک کنترل کننده با منبع تغذیه ۳۰۰ ولت. منبع تغذیه AC در جوشکاری هیدروژن اتمی استفاده می شود.

تجهیزات درگیر در جوشکاری هیدروژن اتمی (AHW) شامل یک مشعل جوشکاری با دو الکترود تنگستن است. این دو الکترود به یکدیگر متمایل هستند. همچنین، آنها به گونه ای تنظیم می شوند که قوس پایداری را حفظ کنند.

در اطراف دو الکترود تنگستن، یک نازل زاویه دار وجود دارد که گاز هیدروژن را حمل می کند، از سیلندرهای گاز برای ذخیره گاز هیدروژن مورد نیاز استفاده می شود.

کاربردها

۱. این فرآیندهای جوشکاری در جوشکاری فولادهای ابزاری که حاوی تنگستن، نیکل و مولیبدن ،  استفاده می شود. .

۲. از آنها در اتصال قطعات، روکش سخت و تعمیر قالبها و ابزارها استفاده می شود.

۳. جوشکاری هیدروژن اتمی در مواردی استفاده می شود که جوشکاری سریع در فولادهای ضد زنگ و سایر آلیاژهای خاص لازم باشد.

۴. جوشکاری هیدروژن اتمی در کاربردهایی که به جوشکاری سریع نیاز داریم استفاده می شود. این فرآیند جوشکاری عمدتا برای فولاد ضد زنگ و برخی از آلیاژهای خاص استفاده می شود.

۵. همچنین می توان از آن تقریباً برای همه فلزات آهنی و همچنین غیر آهنی استفاده کرد.

۶. این یک فرآیند ایده آل برای جوشکاری ورقهای نازک و همچنین ضخیم فلزات با قطر در محدوده ۲ تا ۱۰ میلی متر است.

در دنیای امروز ، این فرآیند گاهی با جوشکاری قوس فلز گاز جایگزین می شود. از آنجا که گازهای بی اثر ارزان در مقدار بیشتری وجود دارند ، از جوشکاری قوس فلز گاز به جای جوشکاری هیدروژن اتمی استفاده می شود.

منابع:

https://avrin-electric.com