جوشکاری هوا گاز چیست؟

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. یکی از انواع جوشکاری، جوشکاری هوا گاز است که بسیار نیز پرطرفدار می‌باشد. در ادامه مطلب با ما همراه باشید تا به بررسی بیشتر این نوع جوشکاری بپردازیم و شما را با زوایای مختلف آن آشنا نماییم.

جوشکاری هواگاز چیست؟

جوشکاری هواگاز یا اکسی استیلن (oxyacetylene welding) یک فرآیند جوشکاری است که در آن از گرمای حاصل از احتراق اکسیژن با سوختی مانند استیلن برای ذوب فلزات استفاده می شود. این فرآیند یکی از قدیمی ترین و ساده ترین فرآیندهای جوشکاری است و هنوز هم برای جوشکاری طیف گسترده ای از فلزات استفاده می شود.

در جوشکاری هواگاز، دو منبع گازی به یک مشعل جوشکاری متصل می شوند. یکی از این منابع گاز اکسیژن است که برای ایجاد شعله جوشکاری استفاده می شود. منبع گاز دیگر سوختی مانند استیلن است که با اکسیژن مخلوط می شود و می سوزد. شعله جوشکاری که ایجاد می شود، دمای بسیار بالایی دارد و می تواند فلزات را به راحتی ذوب کند.

شعله حاصل شده به طور مستقیم با نقطه جوش تماس پیدا کرده و باعث ذوب آن می‌شود. در بخش ذوب شده هر یک از فلزات، یک ناحیه کوچک به نام حوضچه مذاب به وجود می‌آید. در ناحیه حوضچه مذاب، فلزات مذاب با هم ترکیب می‌شوند و پس از آنکه سرد شوند، یک اتصال قوی را به وجود می‌آورند. زمانی که جوشکاری به اتمام برسد، جوشکار باید شعله را به شکل خیلی آهسته از محل اتصال جدا کرده و کمی صبر کند تا بدون اکسیداسیون شروع به سفت شدن و مستحکم شدن نماید.

برای جوشکاری با هواگاز، یک الکترود فلزی نیز استفاده می شود. این الکترود در شعله جوشکاری ذوب می شود و به عنوان یک پرکننده برای جوش استفاده می شود.

استیلن چیست؟

استیلن یا اتین یک هیدروکربن آلکینی است که از دو اتم کربن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است. فرمول شیمیایی آن C2H2 است. استیلن یک گاز بی رنگ با بوی تند است. استیلن یک ماده قابل اشتعال و انفجاری است. نقطه اشتعال آن -84 درجه سانتی‌گراد و نقطه انفجار آن -28 درجه سانتیگراد است. استیلن در هوا بسیار قابل اشتعال است و می تواند با اکسیژن هوا ترکیب شود و یک مخلوط انفجاری ایجاد کند.

استیلن به روش های مختلفی تولید می شود. یکی از روش های تولید آن، واکنش بین کاربید کلسیم و آب است. در این واکنش، کاربید کلسیم با آب واکنش داده و استیلن و هیدروکسید کلسیم تولید می کند. استیلن کاربردهای مختلفی دارد. از جمله کاربردهای استیلن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جوشکاری هواگاز: استیلن یکی از سوخت های اصلی در جوشکاری هواگاز است.
• تولید پلاستیک: استیلن برای تولید پلیمرهایی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن استفاده می شود.
• تولید نایلون: استیلن برای تولید نایلون نیز استفاده می شود.
• تولید لاستیک مصنوعی: استیلن برای تولید لاستیک مصنوعی نیز استفاده می شود.

استیلن یک ماده خطرناک است و باید با احتیاط استفاده شود. افرادی که با استیلن کار می کنند باید از تجهیزات ایمنی مناسب مانند ماسک تنفسی و دستکش استفاده کنند.

مزایای جوشکاری هوا گاز

جوشکاری هواگاز یا اکسی استیلن یکی از قدیمی ترین و ساده ترین فرآیندهای جوشکاری است که هنوز هم برای جوشکاری طیف گسترده ای از فلزات استفاده می شود. این فرآیند دارای مزایای زیر است:

• هزینه کم: جوشکاری هواگاز نسبت به سایر فرآیندهای جوشکاری هزینه کمتری دارد. این امر به دلیل استفاده از گازهای استیلن و اکسیژن است که نسبتاً ارزان هستند.
• قابلیت استفاده در محیط های مختلف: جوشکاری هواگاز می تواند در محیط های مختلف، از جمله فضای باز و فضای بسته، استفاده شود. این امر به دلیل انعطاف پذیری بالای مشعل جوشکاری است که می تواند در زوایای مختلف تنظیم شود.
• قابلیت جوشکاری طیف گسترده ای از فلزات: جوشکاری هواگاز می تواند برای جوشکاری طیف گسترده ای از فلزات، از جمله فولاد، آلومینیوم، مس و برنج، استفاده شود. این امر به دلیل دمای بالای شعله جوشکاری است که می تواند فلزات مختلف را ذوب کند.
• قابلیت جوشکاری ضخامت های مختلف: جوشکاری هواگاز می تواند برای جوشکاری ضخامت های مختلف فلزات استفاده شود. این امر به دلیل کنترل بالایی است که جوشکار بر روی شعله جوشکاری دارد.

معایب جوشکاری هوا گاز

این فرآیند دارای مزایای زیادی است، اما برخی معایب نیز دارد که عبارتند از:

• خطرناک بودن: جوشکاری هواگاز می تواند خطرناک باشد، زیرا گازهای اکسیژن و استیلن قابل اشتعال هستند. در صورت نشت یا ترکیب نامناسب این گازها، می تواند منجر به آتش سوزی یا انفجار شود. جوشکاران باید از تجهیزات ایمنی مناسب مانند ماسک تنفسی و دستکش استفاده کنند تا از خود در برابر خطرات احتمالی محافظت کنند.
• آلودگی محیط زیست: جوشکاری هواگاز می تواند باعث آلودگی محیط زیست شود، زیرا گازهای اکسیژن و استیلن می توانند باعث ایجاد آلودگی هوا شوند. جوشکاران باید از تجهیزات کنترل آلودگی مناسب مانند هود جذبی استفاده کنند تا از انتشار گازهای مضر به محیط جلوگیری کنند.
• سرعت جوشکاری کم: جوشکاری هواگاز نسبت به سایر فرآیندهای جوشکاری مانند جوشکاری قوس الکتریکی سرعت کمتری دارد. این امر به دلیل نیاز به کنترل دستی شعله جوشکاری است.
• ظرافت جوش: جوشکاری هواگاز می تواند جوش های با کیفیتی ایجاد کند، اما این جوش ها به مهارت و تجربه بالای جوشکار بستگی دارد. جوشکاران تازه کار ممکن است در ایجاد جوش های با کیفیت مشکل داشته باشند.
• جوشکاری مقاطع ضخیم، به جز کار تعمیر، در مقایسه با بسیاری از فرآیندهای جوش قوس الکتریکی موجود مقرون به صرفه نیست.
• خواص جوش معمولاً به خوبی رسوبات جوش قوس الکتریکی نیست.

در مجموع، جوشکاری هواگاز یک فرآیند جوشکاری قابل اعتماد و مقرون به صرفه است که برای طیف گسترده ای از فلزات استفاده می شود. با این حال، این فرآیند می تواند خطرناک و آلاینده باشد و سرعت جوشکاری آن نیز نسبتاً کم است.

کاربردهای جوشکاری هواگاز

جوشکاری هواگاز دارای کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف است. از جمله کاربردهای جوشکاری هواگاز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساخت و ساز: جوشکاری هواگاز برای ساخت و ساز سازه‌های فلزی مانند ساختمان‌ها، پل‌ها، مخازن و غیره استفاده می‌شود.
• لوله‌کشی: جوشکاری هواگاز برای جوشکاری لوله‌های فلزی استفاده می‌شود.
• ماشین‌سازی: جوشکاری هواگاز برای ساخت و تعمیر قطعات ماشین‌آلات استفاده می‌شود.
• صنایع خودروسازی: جوشکاری هواگاز برای جوشکاری قطعات خودرو استفاده می‌شود.
• صنایع نفت و گاز: جوشکاری هواگاز برای جوشکاری لوله‌های نفت و گاز استفاده می‌شود.

جوشکاری هواگاز می‌تواند برای جوشکاری طیف گسترده‌ای از فلزات استفاده شود. از جمله فلزاتی که می‌توان با جوشکاری هواگاز جوشکاری کرد، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• فولاد: جوشکاری هواگاز یکی از روش‌های متداول برای جوشکاری انواع ورق، لوله و پروفیلی که از فولاد ساخته می‌شوند، است. مانند ورق سیاه، پروفیل آهن و لوله مبلی.
• آلومینیوم: جوشکاری هواگاز می‌تواند برای جوشکاری آلومینیوم نیز استفاده شود.
• مس: جوشکاری هواگاز می‌تواند برای جوشکاری مس نیز استفاده شود.
• برنج: جوشکاری هواگاز می‌تواند برای جوشکاری برنج نیز استفاده شود.

انواع جوشکاری هواگاز

جوشکاری هواگاز یا اکسی استیلن که یکی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین فرآیندهای جوشکاری است، دارای سه نوع اصلی است که عبارتند از:

جوشکاری با شعله خنثی

در این نوع جوشکاری، نسبت گاز استیلن و اکسیژن به گونه ای تنظیم می شود که شعله حاصل، خنثی باشد. در این حالت، فلز پایه و فلز پرکننده به طور مساوی با یکدیگر ترکیب می شوند و یک جوش با کیفیت بالا ایجاد می شود. جوشکاری با شعله خنثی برای جوشکاری اکثر فلزات، از جمله فولاد، آلومینیوم، مس و برنج، استفاده می شود.

جوشکاری با شعله اکسید کننده

در این نوع جوشکاری، نسبت گاز استیلن و اکسیژن به گونه ای تنظیم می شود که شعله حاصل، اکسید کننده باشد. در این حالت، فلز پایه با اکسیژن واکنش می دهد و اکسید فلز تشکیل می شود. این اکسید فلز می تواند به عنوان یک پرکننده برای جوش استفاده شود. جوشکاری با شعله اکسید کننده برای جوشکاری فلزاتی که به راحتی اکسید می شوند، مانند آلومینیوم، استفاده می شود.

جوشکاری با شعله سوزاننده

در این نوع جوشکاری، نسبت گاز استیلن و اکسیژن به گونه ای تنظیم می شود که شعله حاصل، سوزاننده باشد. در این حالت، فلز پایه به سرعت ذوب می شود و جوش با سرعت بالایی ایجاد می شود. جوشکاری با شعله سوزاننده برای جوشکاری فلزات با ضخامت زیاد استفاده می شود.

در جدول زیر، مزایا و معایب هر یک از این سه نوع جوشکاری هواگاز آورده شده است:

انتخاب نوع جوشکاری هواگاز مناسب به عوامل مختلفی از جمله نوع فلز، ضخامت فلز، کیفیت جوش مورد نیاز و سرعت جوشکاری مورد نظر بستگی دارد.

ایمنی در جوشکاری هوا گاز

جوشکاری هواگاز یک فرآیند جوشکاری نسبتاً ساده است، اما می تواند خطرناک نیز باشد. شعله جوشکاری هواگاز دمای بسیار بالایی دارد و می تواند در یک چشم به هم زدن هر چیزی را بسوزاند. در صورت عدم رعایت نکات ایمنی، می تواند منجر به آتش سوزی، انفجار یا سوختگی شود.

هنگام حمل و نقل سیلندرهای سوخت نیز باید احتیاط کرد. سیلندرهای سوخت تحت فشار هستند و در صورت نشت یا خرد شدن می توانند خطرناک باشند. در صورت نشت گاز، می تواند منجر به آتش سوزی یا انفجار شود. در صورت خرد شدن سیلندر، ممکن است گاز به سرعت آزاد شود و منجر به آتش سوزی یا انفجار شود.

برای کاهش خطرات جوشکاری هواگاز و حمل و نقل سیلندرهای سوخت، باید نکات ایمنی زیر را رعایت کرد:

1. قبل از شروع جوشکاری، مطمئن شوید که تجهیزات ایمنی مناسب را دارید. این تجهیزات شامل ماسک جوشکاری، عینک ایمنی، دستکش، لباس ایمنی و کفش ایمنی است.
2. قبل از شروع جوشکاری، محل کار را از هرگونه مواد قابل اشتعال پاک کنید.
3. هنگام جوشکاری، از شعله جوشکاری دور بمانید و آن را مستقیماً به سمت افراد یا اشیاً قابل اشتعال نگیرید.
4. هنگام حمل و نقل سیلندرهای سوخت، از یک وسیله نقلیه مناسب استفاده کنید و سیلندرها را به درستی بسته بندی کنید.
5. سیلندرهای سوخت را در مکانی خنک و خشک نگهداری کنید.

با رعایت نکات ایمنی، می توان خطرات جوشکاری هواگاز و حمل و نقل سیلندرهای سوخت را به حداقل رساند. در زیر چند نکته اضافی برای کاهش خطرات جوشکاری هواگاز آورده شده است:

• قبل از شروع جوشکاری، دستورالعمل های سازنده تجهیزات جوشکاری را به دقت بخوانید و دنبال کنید.
• اگر مبتدی هستید، از یک جوشکار با تجربه کمک بگیرید.
• در صورت احساس خستگی یا خواب آلودگی، از جوشکاری خودداری کنید.
• اگر احساس سرگیجه یا حالت تهوع کردید، جوشکاری را متوقف کنید و استراحت کنید.

گاز استیلن یک گاز قابل اشتعال است، اما نسبت به سایر گازهای قابل اشتعال خطر بیشتری دارد. این امر به دلیل واکنش پذیری بالای استیلن است. استیلن یک هیدروکربن است که از دو اتم کربن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است. این پیوندهای دوگانه بین اتم های کربن را می توان به راحتی شکست، که باعث تشکیل کربن و هیدروژن می شود.

این واکنش می تواند به صورت انفجاری رخ دهد، حتی در غیاب هوا یا اکسیژن. این امر به این دلیل است که استیلن می تواند به خودی خود مشتعل شود. در صورت نشت گاز استیلن، می تواند در مجاورت سطوح گرم یا جرقه ها مشتعل شود. همچنین می تواند در اثر ضربه یا شوک فیزیکی منفجر شود.

برای کاهش خطرات گاز استیلن، باید نکات ایمنی زیر را رعایت کرد:

• سیلندرهای گاز استیلن را در مکانی خنک و خشک نگهداری کنید.
• سیلندرهای گاز استیلن را دور از سطوح گرم یا جرقه ها نگهداری کنید.
• قبل از استفاده از گاز استیلن، مطمئن شوید که سیلندرها در شرایط خوبی هستند.
• هنگام استفاده از گاز استیلن، از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده کنید.

با رعایت نکات ایمنی، می توان از بروز حوادث و آسیب های ناشی از جوشکاری هواگاز جلوگیری کرد.

جمع‌بندی

فلزات قابل جوش با هوا گاز شامل آهن، فولاد، چدن، مس، برنج، آلومینیوم، برنز و همچنین بسیاری از آلیاژها هستند. هوا گاز یا شعله اکسی استیلن همچنین برای برشکاری فلزات، سخت‌کاری (hardening) و آنیلینگ یا بازپخت نیز استفاده می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با برشکاری فلزات با هوا گاز، مقاله “برشکاری هوا گاز چیست؟” را مطالعه نمایید.

فرآیند, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 2 بهمن 1402