برای اتصال قطعات فلزی مختلف از فرآیندی به نام جوشکاری استفاده می‌شود. این عملیات یکی از حیاتی‌ترین عملیات‌های فلزکاری بوده و نبودن آن می‌تواند تولید محصولات فلزی را با مشکلی جدی روبرو کند. جوشکاری با روش‌های مختلفی انجام شده و قطعات فلزی با جنس‌های گوناگون را به هم متصل می‌کند. برای انجام جوشکاری روش‌ها و ابزارهای مختلفی در دسترس است. یکی از این ابزارها، تورچ جوشکاری نام دارد. تورچ جوشکاری یکی از مهمترین ابزارهایی است که در جریان جوشکاری به روش ذوبی استفاده می‌شود. در این مقاله با صباپروفیل همراه باشید تا به بررسی تورچ جوشکاری پرداخته و به سوالات شما در این زمینه پاسخ دهیم.
تورچ جوشکاری چیست؟
تورچ جوشکاری (welding torch) که با نام مشعل جوشکاری نیز شناخته می‌شود، ابزاری برای هدایت شعله و گاز به محل جوش است. این ابزار در فرآیندهای جوشکاری ذوبی که از گاز برای محافظت از فلز در برابر اکسیداسیون استفاده می‌شود، کاربرد دارد.
به عبارت بهتر مشعل جوشکاری ابزاری است که با استفاده از حرارت شدید، مواد را به هم جوش می دهد. از ساخت خودروها گرفته تا آسمان خراش ها، این ابزار نقش اساسی دارد و با قدرت شعله، فلزات را به اتصالات محکم و یکپارچه تبدیل می کند. مشعل جوشکاری ابزاری مکانیکی است که از ترکیب شعله باز با سوخت گازی و اکسیژن برای ذوب کردن دو قطعه فلز در کنار هم و ایجاد یک درز محکم استفاده می کند. این مشعل در بسیاری از صنایع و برای مقاصد مختلف به کار گرفته می شود. دو نوع از رایج ترین مشعل ها، مشعل های گاز بی اثر فلز (MIG) و گاز بی اثر تنگستن (TIG) هستند.
مشعل جوشکاری از یک میله فلزی بلند تشکیل شده است که معمولاً در انتها با زاویه ای خم شده است تا به جوشکار امکان دهد آن را به درستی نشانه گیری کند. انتهای تمام مشعل های جوشکاری دارای یک شعله کوچک و کنترل شده است. میله فلزی از دو لوله تشکیل شده که گاز سوخت و اکسیژن را حمل می کنند. مشعل جوشکاری با شیلنگ به منبع سوخت متصل می شود و جوشکار می تواند مخلوط سوخت و اکسیژن را تنظیم کند. هنگامی که سوخت و اکسیژن مشعل روشن می شوند، شعله آبی کوچکی ایجاد می کنند.
این شعله به دمایی می رسد که به اندازه کافی داغ است تا فلزات مختلفی مانند قلع، آلومینیوم و فولاد را ذوب کند. مشعل جوشکاری بین دو قطعه فلز قرار می گیرد و با گرم کردن فلزات تا نقطه ذوب آنها جرقه ایجاد می کند. مشعل جوشکاری تنها چند ثانیه طول می کشد تا اتصال دو فلز را آغاز کند. شعله در امتداد سطح هر دو فلز حرکت می کند و در واقع آنها را ذوب کرده و یک پیوند محکم ایجاد می کند.
مشعل جوشکاری MIG نوع رایج‌تری است و برای اتصال دو قطعه فلز از اکسیژن، گاز و شعله استفاده می‌کند. از طرف دیگر، مشعل TIG با استفاده از همان فرآیند حرارت دادن فلزات را به هم متصل می‌کند، اما بر استفاده از الکترودهای تنگستن برای ایجاد جوش تمرکز دارد. این امر به نفع جوشکار است زیرا مشعل محافظ گازی مخصوص به خود را ایجاد می کند که پاشش فلزات داغ را کاهش می دهد.
بدون توجه به نوع مشعل جوشکاری مورد استفاده، نتایج حاصل از آن در بسیاری از صنایع بسیار مهم است. فلزکاری مکان اصلی استفاده از مشعل ها است و از تولیدکنندگان خودرو، کشتی سازی و صنایع مختلف فلزات سنگین را در بر می گیرد. علاوه بر تولید، از جوشکارها در ظرفیت‌های تعمیر زیادی از جمله لوله‌کشی، تعمیر شاسی خودرو و تعمیر ماشین‌آلات استفاده می‌شود. همچنین، مشعل‌های جوشکاری در هنر، به‌ویژه در مجسمه‌سازی با فلزکاری کاربرد دارند. این ابزارها کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند.
اهمیت تورچ جوشکاری در فرآیند جوشکاری
مشعل جوشکاری ابزاری حیاتی در حوزه جوشکاری است و نقش مهمی در فرآیند جوشکاری ایفا می‌کند. در اینجا به برخی از دلایل کلیدی که اهمیت مشعل جوشکاری را برجسته می‌کند اشاره شده است:
منبع گرما:
عملکرد اصلی مشعل جوشکاری، تأمین یک منبع گرما کنترل شده برای فرآیند جوشکاری است. مشعل، شعله یا قوس الکتریکی ایجاد می‌کند که فلز پایه و فلز پرکننده را ذوب می‌کند و امکان اتصال آنها به هم را فراهم می‌کند. گرمای تولید شده توسط مشعل برای دستیابی به دمای لازم برای ایجاد اتصالات جوشکاری محکم و بادوام، ضروری است.
دقت و کنترل:
مشعل‌های جوشکاری، کنترل دقیقی روی ورودی گرما در طول فرآیند جوشکاری ارائه می‌دهند. با تنظیم جریان گاز و تنظیمات شعله، جوشکاران می‌توانند اندازه، شدت و جهت شعله یا قوس را کنترل کنند. این کنترل به آنها امکان می‌دهد تا گرما را دقیقاً در جایی که مورد نیاز است متمرکز کنند و ذوب بهینه فلزات پایه و رسوب دقیق فلز پرکننده را تضمین کنند.
قابلیت تطبیق پذیری
مشعل‌های جوشکاری ابزارهای چند منظوره هستند که می‌توانند برای فرآیندهای مختلف جوشکاری از جمله جوشکاری گازی، جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری TIG (گاز بی اثر تنگستن) و جوشکاری MIG (گاز بی اثر فلز) مورد استفاده قرار گیرند. پیکربندی‌های مشعل و لوازم جانبی مختلفی برای تطبیق با تکنیک‌ها و کاربردهای مختلف جوشکاری در دسترس هستند. این قابلیت تطبیق پذیری، مشعل‌های جوشکاری را برای طیف وسیعی از پروژه‌ها و مواد جوشکاری انعطاف‌پذیر می‌سازد.
بازده و بهره‌وری
مشعل‌های جوشکاری به کارایی و بهره وری فرآیند جوشکاری کمک می‌کنند. توانایی کنترل منبع گرما به جوشکاران اجازه می‌دهد تا در دمای بهینه برای کاربرد جوشکاری خاص کار کنند و زمان لازم برای سفت شدن جوش را به حداقل برسانند. این کارایی به افزایش بهره‌وری منجر می‌شود، زیرا جوشکاران می‌توانند وظایف جوشکاری را سریع‌تر انجام دهند و به سراغ کار بعدی بروند.
قابلیت حمل و دسترسی
مشعل‌های جوشکاری ابزارهای قابل حمل هستند که به جوشکاران امکان دسترسی و جوشکاری در موقعیت‌ها و مکان‌های مختلف را می‌دهند. انعطاف‌پذیری مشعل، همراه با استفاده از شیلنگ و کابل، به جوشکاران این امکان را می‌دهد تا به فضاهای محدود، مناطق مرتفع و سایر موقعیت‌های چالش‌برانگیز دسترسی پیدا کنند. این قابلیت حمل و دسترسی، مشعل‌های جوشکاری را برای طیف وسیعی از سناریوهای جوشکاری، از کارگاه‌های ساخت و ساز بزرگ تا پروژه‌های پیچیده‌ی ساخت و ساز، مناسب می‌سازد.
کیفیت و استحکام جوش
استفاده‌ی صحیح از مشعل جوشکاری به کیفیت و استحکام اتصالات جوش کمک می‌کند. کنترل دقیق بر ورودی گرما تضمین می‌کند که جوش نه کم‌گرم شود و نه بیش از حد گرم شود، و خطر نقص‌هایی مانند ذوب ناقص یا تغییر شکل بیش از حد را کاهش می‌دهد. این کنترل همچنین به نفوذ و اتصال بهتر بین فلزهای پایه و فلز پرکننده منجر می‌شود که در نتیجه جوش‌های محکم‌تر و قابل اعتمادتری به دست می‌آید.
ایمنی
مشعل‌های جوشکاری دارای ویژگی‌ها و روش‌های ایمنی برای محافظت از جوشکار و محیط اطراف هستند. این ویژگی‌ها ممکن است شامل شیلنگ‌های ضد شعله، مکانیزم‌های ضد برگشت شعله و دسته‌های مقاوم به حرارت باشد. مشعل‌های جوشکاری همچنین با اجازه دادن به جوشکار برای حفظ فاصله ایمن از قوس یا شعله‌ی جوشکاری، شرایط کاری ایمن را ترویج می‌کنند و خطر سوختگی یا سایر آسیب‌ها را به حداقل می‌رسانند.
توسعه‌ی مهارت
برای کارآمدیِ استفاده از مشعل‌های جوشکاری به مهارت و تخصص نیاز است. استفاده از مشعل شامل درک ویژگی‌های فرآیندهای مختلف جوشکاری، تنظیمات صحیح شعله یا قوس و کنترل دقیق منبع گرما می‌شود. استفاده از مشعل جوشکاری به جوشکاران کمک می‌کند تا مهارت‌های خود را توسعه دهند و در هنر جوشکاری مهارت پیدا کنند که منجر به بهبود کاردستی و کیفیت جوش‌های تولیدی می‌شود.
اجزای اصلی تورچ جوشکاری
- ساقه: بدنه اصلی تورچ که شلنگ‌های گاز و کابل‌های برق از داخل آن عبور می‌کنند.
- دسته: قسمتی که توسط جوشکار برای هدایت تورچ استفاده می‌شود.
- سرپیک: محل خروج شعله و گاز که دارای نازل و گپ (فاصله بین نازل و قطعه کار) است.
- شیرهای تنظیم: برای تنظیم میزان گاز و اکسیژن و همچنین نوع شعله (جوشکاری یا برشکاری)
انواع مشعل های جوشکاری
صنعت ساخت و ساز از تجهیزات و ابزارهای تخصصی برای فرآیندهای خاص استفاده می کند. یک نمونه از این موارد جوشکاری است که فرآیندی برای اتصال دو قطعه فلز به هم با استفاده از حرارت شدید است. به طور طبیعی، فرآیندهای جوشکاری خطرناک هستند و به تجهیزات تخصصی مانند مشعل جوشکاری یا همان تورچ نیاز دارند.
همانطور که از نامش پیداست، مشعل جوشکاری ابزاری است که شعله ای با دمای بالا برای ذوب کردن و اتصال دو قطعه فلز به هم ایجاد می کند. این ابزار معمولا توسط مخلوط سوخت اکسیژن-استیلن تامین انرژی می شود و از دسته و نازل متصل به سیلندر سوخت و اکسیژن تشکیل شده است. جوشکار با دستکاری دکمه های روی دسته، شعله را کنترل می کند تا مخلوط سوخت و اکسیژن را تنظیم کند و همچنین برای برش فلز به اشکال دلخواه استفاده می شود.
با این حال، همه مشعل های جوشکاری یکسان نیستند، در حالی که همه آنها برای ذوب و اتصال فلزات استفاده می شوند، اما عملکرد متفاوتی دارند. تعداد کمی از افراد نحوه عملکرد آنها را می دانند، بنابراین در این مقاله به جزئیات آن می پردازیم.
مشعل های جوشکاری با برق یا گاز کار می کنند. جوشکاری الکتریکی نیاز به مشعل خاصی دارد که جریان الکتریکی را از الکترود عبور داده و به ناحیه جوشکاری هدایت کند. مشعل های جوشکاری گازی برای هدایت شعله و مدیریت جریان مخلوط های مختلف گاز طراحی شده اند. انواع مختلف مشعل برای پاسخگویی به نیازهای خاص کارهای جوشکاری یا برش ساخته شده اند.
با در نظر گرفتن این موضوع، مشعل های جوشکاری در دسته بندی های زیر قرار می گیرند:
- مشعل های جوشکاری نوع فشار مثبت
- مشعل های جوشکاری تزریقی
نحوه عملکرد مشعل های جوشکاری نوع فشار مثبت
مشعل های جوشکاری نوع فشار مثبت (Positive Pressure-Type Welding Torches) که به عنوان مشعل های فشار مساوی یا فشار متوسط نیز شناخته می شوند، نوعی مشعل جوشکاری هستند که به اکسیژن و سوخت گاز نیاز دارند. گازها در محفظه ای مخلوط شده و با فشار از نوک مشعل خارج می شوند. بدنه مشعل از بدنه فلزی، شیر دستی، محفظه مخلوط کردن و نوک تشکیل شده است. شیر دستی گاز را روشن یا خاموش می کند، در حالی که دسته مقدار گاز مصرفی را کنترل می کند. سپس گاز در انتهای نوک مشعل مشتعل می شود و شعله ای ایجاد می کند که می تواند برای جوشکاری استفاده شود.
مشعل های جوشکاری تزریقی
مشعل های جوشکاری تزریقی (Injector-Type Welding Torches) از نظر ظاهری شبیه مشعل های مثبت هستند، اما مکانیزم داخلی آنها متفاوت است. قابل توجه ترین تفاوت این است که مشعل های تزریقی می توانند فشار گاز استیلن را تنظیم کنند، در حالی که مشعل های مثبت نمی توانند.
مشعل تزریقی از فشار اکسیژن بالاتری نسبت به مشعل جوشکاری سنتی مثبت استفاده می کند. این امر به بیرون کشیدن باقیمانده از سیلندر کمک می کند که منجر به ضایعات کمتر و خروجی بهتر می شود. مشعل همچنین الکترود جوشکاری را به داخل قوس هدایت می کند و محافظت از ناحیه قوس را برای هدایت توان جوشکاری به الکترود فراهم می کند.
همچنین لازم به ذکر است که مشعل های جوشکاری تزریقی مختلفی وجود دارند از جمله مشعل های لحیم کاری، مشعل های گاز MAPP، مشعل های جوشکاری اکسیژن-استیلن و مشعل های پروپان.
مشعل های لحیم کاری
لحیم کاری فرآیندی است که در آن دو یا چند قطعه فلز با ذوب کردن و جاری شدن فلز پرکننده در محل اتصال، به هم وصل می شوند. فلز پرکننده دارای نقطه ذوب پایین تری نسبت به فلزهای اتصال است که به آن اجازه می دهد تا بین آنها جریان یابد و شکاف را پر کند. از حرارت مشعل برای ذوب کردن فلز پرکننده، سفت شدن و اتصال دو قطعه به هم استفاده می شود.
لحیم کاری روشی دقیق برای اتصال فلزات یا غیر فلزات مختلف به هم ارائه می دهد. این کار با استفاده از مشعل خاصی انجام می شود که اتصال پایه را ذوب نمی کند و در نتیجه حساسیت کمتری به آسیب حرارتی دارد. نتیجه لحیم کاری، یک اتصال محکم و تمیز است که نیازی به کار نهایی اضافی ندارد. با این حال، کاربر باید نسبت به گرمای تولید شده در طول فرآیند آگاه باشد تا از آسیب به محل اتصال جلوگیری کند.
مشعل های گاز MAPP
این مشعل جایگزینی آسان برای شعله رایج تر استیلن است. مشعل گاز MAPP از ترکیب متیل استیلن پروپادین پروپان تشکیل شده است. این مشعل برای کسانی که به شعله ای قابل اعتماد و آسان برای استفاده نیاز دارند، گزینه‌ای عالی است.
این مشعل از نوع خاصی از گاز استفاده می کند که در حالت مایع و گاز بی رنگ است. این گاز، شعله ای نامناسب برای جوشکاری ایجاد می کند، اما به دلیل نیاز به فشار بالای گاز، اغلب برای برش زیر آب استفاده می شود. با این حال، فرآیند برش با این گاز سریع، ایمن است و در صورت ترکیب با هوا برای لحیم کاری و لحیم کاری نرم استفاده می شود. این مشعل عمدتاً برای کارهای لوله کشی و ساخت یخچال استفاده می شود.
مشعل های جوشکاری اکسیژن-استیلن
مشعل های اکسیژن-سوخت نوعی ابزار برای جوشکاری و برش فلزات هستند. آنها از مخلوطی از اکسیژن و گازهای سوخت برای ایجاد شعله ای با دمای تا 3480 درجه سانتیگراد استفاده می کنند. این شعله برای جوشکاری و برش فلزات استفاده می شود و تنها مشعلی است که می تواند فولاد را برش دهد.
مشعل اکسیژن-استیلن در بسیاری از صنایع برای تصفیه یا شکل دادن مواد مختلف استفاده می شود. این مشعل اغلب در ساخت جواهرات، تعمیر خودرو و جوشکاری فلزات به کار می رود. همچنین از این مشعل برای براق کردن شیشه و شل کردن پیچ های زنگ زده استفاده می شود. علاوه بر این، مشعل اکسیژن-استیلن ابزاری ارزشمند برای جوشکاری انواع فلزات به هم است.
مشعل های پروپان
مشعل های پروپان که به مشعل های هوا-سوخت نیز معروف هستند، به دلیل استفاده از مخلوطی از پروپان و اکسیژن سوخته برای ایجاد شعله داغ و قابل اشتعال مورد نیاز برای جوشکاری، ابزار عالی برای جوشکاری محسوب می شوند.
مشعل های پروپان ابزارهای کاملی برای هر کاری هستند که نیاز به ذوب کردن، یخ زدایی یا گرم کردن داشته باشد. به طور خاص، از مشعل های پروپان برای کارهایی مانند ذوب کردن برف و یخ، پاک کردن خطوط پارکینگ و رنگ، یخ زدایی لوله های یخ زده، پیش گرم کردن فلزات برای جوشکاری یا داغ کردن، یا ذوب کردن قیر و آسفالت استفاده می شود.
کاربردهای تورچ جوشکاری
تورچ جوشکاری ابزاری پرکاربرد در صنعت ساخت و ساز و سایر زمینه‌ها است که برای ذوب و اتصال فلزات به یکدیگر به کار می‌رود. این ابزار از طریق ایجاد شعله‌ای با دمای بالا، فلزات را ذوب می‌کند و به شما امکان می‌دهد تا آنها را به اشکال و ساختارهای مختلف درآورید. کاربردهای اصلی تورچ جوشکاری عبارتند از:
- جوشکاری:
- جوشکاری گازی: این نوع جوشکاری از گازهای قابل اشتعال مانند استیلن، پروپان یا MAPP در ترکیب با اکسیژن برای ایجاد شعله استفاده می‌کند. از این روش برای اتصال انواع فلزات از جمله فولاد، آلومینیوم، مس و چدن استفاده می‌شود.
- جوشکاری قوس الکتریکی: این نوع جوشکاری از قوس الکتریکی برای ایجاد گرما و ذوب فلزات استفاده می‌کند.
- برش فلزات:
- برش اکسی استیلن: از این روش برای برش فلزات ضخیم، به خصوص فولاد، استفاده می‌شود.
- برش پلاسما: از این روش برای برش فلزات نازک و انواع مختلف فلزات استفاده می‌شود.
- لحیم کاری:
- لحیم کاری فرآیندی مشابه جوشکاری است، اما از فلز پرکننده با نقطه ذوب پایین‌تر برای اتصال فلزات استفاده می‌شود.
- گرم کردن:
- از تورچ جوشکاری می‌توان برای گرم کردن فلزات قبل از خم کردن، شکل دادن یا عملیات حرارتی استفاده کرد.
- ذوب کردن:
- از تورچ جوشکاری می‌توان برای ذوب کردن موادی مانند قیر و پلاستیک استفاده کرد.
علاوه بر کاربردهای ذکر شده، تورچ جوشکاری در موارد زیر نیز کاربرد دارد:
- تعمیرات: از تورچ جوشکاری می‌توان برای تعمیر قطعات فلزی شکسته یا فرسوده استفاده کرد.
- ساخت و ساز: از تورچ جوشکاری برای ساخت سازه‌های فلزی مانند پل‌ها، ساختمان‌ها و اسکلت‌ها استفاده می‌شود.
- مجسمه‌سازی: از تورچ جوشکاری می‌توان برای ساخت مجسمه‌های فلزی استفاده کرد.
- هنر و صنعت: از تورچ جوشکاری می‌توان برای خلق آثار هنری و تزئینی از جنس فلز استفاده کرد.
جمع‌بندی
مشعل‌های جوشکاری ابزارهای ضروری در صنعت جوشکاری هستند و منبع گرما، دقت، تطبیق پذیری و قابلیت حمل کنترل‌شده را ارائه می‌دهند. آنها به فرآیندهای جوشکاری کارآمد و پربار کمک می‌کنند، کیفیت و استحکام جوش را تضمین می‌کنند، ایمنی را در اولویت قرار می‌دهند و توسعه‌ی مهارت را در میان جوشکاران تقویت می‌کنند. چه جوشکاری گازی، جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری TIG و یا جوشکاری MIG باشد، مشعل جوشکاری نقشی اساسی در دستیابی به جوش‌های موفق ایفا می‌کند.
فلزات, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 9 اسفند 1402
