در جوشکاری قوسی ، گرمای شدید مورد نیاز برای ذوب فلز توسط قوس الکتریکی تولید می شود. قوس بین کار واقعی و الکترود (چوب یا سیم) تشکیل می شود که به صورت دستی یا مکانیکی در امتداد اتصال هدایت می شود. الکترود یا می تواند یک میله باشد با هدف حمل ساده جریان بین نوک و کار. یا ممکن است یک میله یا سیم مخصوص تهیه شده باشد که نه تنها جریان را هدایت می کند بلکه ذوب شده و فلز پرکننده را به مفصل می رساند. بیشتر جوشکاری ها در ساخت محصولات فولادی از نوع دوم الکترود استفاده می کنند.
اساسی مدار اصلی جوشکاری قوسی در شکل 1 نشان داده شده است. منبع تغذیه AC یا DC ، با هر کنترل ممکن است لازم باشد ، توسط یک کابل کار به قطعه کار و توسط یک کابل "گرم" به یک الکترود متصل می شود نگهدارنده ای از نوعی که با الکترود جوشکاری تماس الکتریکی برقرار می کند.
وقتی مدار انرژی دار و نوک الکترود قطعه کار را لمس می کند و از آن خارج می شود ، قوس در عرض شکاف ایجاد می شود ، اما هنوز در تماس نزدیک است.
قوس در نوک دما حدود 6500ºF تولید می کند. این گرما هم فلز پایه و هم الکترود را ذوب می کند و استخر فلز مذاب را تولید می کند که گاهی اوقات "دهانه" نامیده می شود. این دهانه هنگام حرکت در امتداد اتصال ، در پشت الکترود جامد می شود. نتیجه یک پیوند همجوشی است.
با این حال ، اتصال فلزات به چیزی بیشتر از جابجایی الکترود در طول اتصال نیاز دارد. فلزات در دمای بالا تمایل دارند با عناصر موجود در هوا - اکسیژن و نیتروژن واکنش شیمیایی نشان دهند. وقتی فلز در استخر مذاب با هوا تماس پیدا می کند ، اکسیدها و نیتریدهایی تشکیل می شوند که مقاومت و استحکام اتصال جوش را از بین می برند.
بنابراین ، بسیاری از فرایندهای جوشکاری قوسی برخی از وسایل پوشاندن قوس و استخر مذاب را با محافظ محافظ گاز ، بخار یا سرباره فراهم می کنند. به این محافظ قوس گفته می شود. این محافظ از تماس فلز مذاب با هوا جلوگیری یا به حداقل می رساند. محافظ همچنین ممکن است جوش را بهبود بخشد. به عنوان مثال شار دانه ای است که در واقع اکسیدکننده هایی را به جوش اضافه می کند.
شکل 2 محافظ قوس جوش و استخر مذاب را با الکترود استیک نشان می دهد. پوشش اکسترود شده روی میله فلزی پرکننده ، یک گاز محافظ در نقطه تماس ایجاد می کند در حالی که سرباره از جوشکاری تازه در برابر هوا محافظت می کند.
خود قوس یک پدیده بسیار پیچیده است. درک عمیق فیزیک قوس برای جوشکار ارزش کمی دارد ، اما برخی از مشخصات عمومی آن می تواند مفید باشد.
قوس یک جریان الکتریکی است که از طریق یک ستون گاز یونیزه بین دو الکترود جریان دارد. یک کاتد با بار منفی و یک آند با بار مثبت باعث ایجاد گرمای شدید قوس جوش می شود. یونهای منفی و مثبت با سرعت تسریع شده در ستون پلاسما از یکدیگر خارج می شوند.
در جوشکاری ، قوس نه تنها گرمای لازم برای ذوب شدن الکترود و فلز پایه را تأمین می کند ، بلکه در شرایط خاص باید وسیله انتقال فلز مذاب از نوک الکترود به محل کار را نیز تأمین کند. چندین مکانیزم برای انتقال فلز وجود دارد. دو نمونه (از بسیاری) شامل موارد زیر است:
اگر الکترود قابل مصرف باشد ، نوک آن در زیر گرمای قوس ذوب می شود و قطرات مذاب جدا شده و از طریق ستون قوس به کار منتقل می شوند. هر سیستم جوشکاری قوسی که در آن الکترود ذوب شده و به بخشی از جوش تبدیل می شود ، به عنوان قوس فلزی توصیف می شود. در جوشکاری کربن یا تنگستن (TIG) هیچ قطره مذاب وجود ندارد که بتواند از طریق شکاف و وارد کار شود. فلز پرکننده از یک میله یا سیم جداگانه در مفصل ذوب می شود.
گرمای بیشتر تولید شده توسط قوس با الکترودهای مصرفی به استخر جوش منتقل می شود. این بازده حرارتی بالاتر و مناطق تحت تأثیر گرما را باریک تر تولید می کند.
از آنجا که باید یک مسیر یونیزه شود تا بتواند الکتریسیته را از طریق یک شکاف هدایت کند ، فقط روشن شدن جریان جوشکاری با الکترود سرد برقی که روی آن قرار گرفته قوس را شروع نمی کند. قوس باید مشتعل شود. این امر به دلیل تأمین ولتاژ اولیه به اندازه کافی بالا برای تخلیه یا لمس الکترود به محل کار و سپس برداشتن آن با گرم شدن ناحیه تماس ایجاد می شود.
جوشکاری قوسی ممکن است با جریان مستقیم (DC) با الکترود مثبت یا منفی یا جریان متناوب (AC) انجام شود. انتخاب جریان و قطبیت بستگی به روند ، نوع الکترود ، جو قوس و فلز در حال جوشکاری دارد.
منبع : فیدساکو
