یک سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک از شش جزء اصلی تشکیل شده است: یک منبع تغذیه، یک سیم تغذیه، یک تفنگ جوشکاری (مشعل)، یک منبع تغذیه سیم الکترود، یک منبع گاز محافظ با رگولاتور، و یک کابل کار با گیره برای تکمیل مدار الکتریکی - این اجزا با هم، به طور خودکار سیم جوش را تغذیه می کنند در حالی که جوشکار به طور دستی به جای تفنگ دستی، فرآیند کامل یا خودکار را هدایت می کند. کاملا خودکار درک اینکه هر جزء چه کار می‌کند و چگونه با هم کار می‌کند، پایه‌ای برای راه‌اندازی، عیب‌یابی، و گرفتن نتایج ثابت از هر فرآیند جوشکاری نیمه خودکار است، که معمولاً جوشکاری با قوس فلزی گازی (GMAW، همچنین به عنوان جوشکاری MIG شناخته می‌شود) یا جوشکاری با هسته شار (FCAW) است.
چرا "نیمه اتوماتیک" این تنظیم جوشکاری خاص را توصیف می کند
اصطلاح "نیمه اتوماتیک" به طور خاص به این واقعیت اشاره دارد که الکترود سیم به طور خودکار با سرعت از پیش تعیین شده تغذیه می شود در حالی که جوشکار به صورت دستی سرعت حرکت تفنگ، زاویه و موقعیت را کنترل می کند - و آن را از فرآیندهای دستی مانند جوشکاری قوس فلزی محافظت شده (SMAW یا جوشکاری چوبی) متمایز می کند، جایی که جوشکار به صورت دستی الکترود را تغذیه می کند، و از جایی که ربات و ربات ماشین جوشکاری کاملا خودکار یا حرکت ماشین جوشکاری را کنترل می کند.
با توجه به طبقه بندی فرآیند جوشکاری که توسط انجمن جوش آمریکا (AWS) انجام می شود، این تغذیه سیم اتوماتیک دقیقاً همان چیزی است که فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی نیمه اتوماتیک را از روش های دستی جدا می کند، و دلیل اصلی این است که جوشکاری نیمه اتوماتیک معمولاً به بهره وری بالاتر و کیفیت مهره های ثابت تری نسبت به جوشکاری چوب دستی برای بسیاری از کاربردهای رایج دست می یابد.
شش جزء اصلی یک سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک پایه
هر راه اندازی اولیه جوشکاری نیمه اتوماتیک به منبع تغذیه، سیم تغذیه، تفنگ جوشکاری، سیم الکترود، منبع گاز محافظ و کابل کار نیاز دارد – حذف یا جایگزینی هر یک از این اجزا، نحوه عملکرد سیستم یا عملکرد آن را به عنوان یک فرآیند نیمه اتوماتیک تغییر می دهد.
1. منبع تغذیه ( دستگاه جوش )
منبع تغذیه جریان الکتریکی و ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد و حفظ قوس جوشکاری را تامین می‌کند، و برای فرآیندهای GMAW و FCAW تقریبا همیشه یک منبع برق با ولتاژ ثابت (CV) است نه از نوع جریان ثابت (CC) که در جوشکاری چوبی استفاده می‌شود. طراحی ولتاژ ثابت به طور خودکار خروجی جریان را تنظیم می کند زیرا سرعت تغذیه سیم و طول قوس در طول جوشکاری اندکی تغییر می کند، که به فرآیند اجازه می دهد تا خود تنظیم شود و قوس پایداری را بدون نیاز به جوشکار به تنظیم دستی تنظیمات در وسط جوش حفظ کند.
2. فیدر سیم
فیدر سیم به طور خودکار سیم الکترود را از یک قرقره می کشد و آن را با سرعت کنترل شده و قابل تنظیم از میان آستر و نوک تماس تفنگ عبور می دهد، که معمولاً بر حسب اینچ در دقیقه (IPM) اندازه گیری می شود، با اکثر سیستم های پایه که محدوده سرعت تغذیه تقریباً 50 تا 700 IPM بسته به توانایی دستگاه ارائه می شود. سرعت تغذیه یکی از دو متغیر اصلی قابل تنظیم (در کنار ولتاژ) است که میزان نفوذ جوش، شکل مهره و کیفیت کلی جوش را تعیین می‌کند و کالیبراسیون و نگهداری فیدر سیم را برای نتایج ثابت ضروری می‌سازد.
3. تفنگ جوشکاری (مشعل)
تفنگ جوش ابزار دستی است که جوشکار از آن برای هدایت سیم الکترود و گاز محافظ به محل اتصال استفاده می کند، شامل یک ماشه است که تغذیه سیم و جریان گاز را به طور همزمان فعال می کند، یک نوک تماسی که جریان جوش را به سیم منتقل می کند و یک نازل که گاز محافظ را به اطراف حوضچه جوش هدایت می کند. تفنگ ها در پیکربندی های هوا خنک و آب خنک موجود هستند، با تفنگ های آب خنک معمولاً برای کاربردهای با آمپر بالاتر استفاده می شود که در غیر این صورت تجمع گرمای پایدار در تفنگ مشکل ساز می شود.
4. سیم الکترود
سیم الکترود نقش دوگانه رسانش جریان جوشکاری و تامین فلز پرکننده به محل اتصال را ایفا می کند و باید به طور خاص با نوع فلز پایه، ضخامت و گاز محافظ مورد استفاده مطابقت داشته باشد، زیرا یک ترکیب سیم و گاز ناسازگار می تواند پاشش بیش از حد، همجوشی ضعیف یا تخلخل در جوش تمام شده ایجاد کند. قطر سیم های جامد معمول برای سیستم های پایه از 0.023 اینچ تا 0.045 اینچ متغیر است، با سیم نازک تر معمولاً برای مواد پایه نازک تر و تنظیمات آمپر کمتر مناسب است.
5. تامین گاز محافظ و تنظیم کننده
منبع گاز محافظ حوضچه جوش مذاب را از آلودگی جوی توسط اکسیژن و نیتروژن محافظت می کند، که در غیر این صورت باعث ایجاد تخلخل و جوش های ضعیف و شکننده می شود و تنظیم کننده/دومتر میزان جریان گاز به تفنگ را کنترل می کند که معمولاً بین 20 تا 30 فوت مکعب در ساعت (GMAW) برای اکثر کاربردهای اصلی تنظیم می شود. گازهای محافظ متداول شامل دی اکسید کربن خالص، آرگون خالص و مخلوط های مختلف آرگون-CO2 است که هر کدام بسته به فلز پایه و نتیجه دلخواه، ویژگی های قوس و ظاهر مهره های جوش متفاوتی را تولید می کنند.
6. کابل کار و گیره
کابل کار منبع تغذیه را از طریق یک گیره به قطعه کار متصل می کند و مدار الکتریکی لازم برای تشکیل قوس را تکمیل می کند و اتصال ضعیف یا شل در این گیره یکی از شایع ترین علل رفتار قوس نامنظم و کیفیت جوش ناسازگار در سیستمی است که در غیر این صورت به درستی تنظیم شده است. اطمینان از تماس تمیز و لخت فلز در محل گیره - عاری از رنگ، زنگ زدگی یا اکسیداسیون شدید - یک مرحله ساده اما اغلب نادیده گرفته می شود که به طور قابل توجهی بر قوام جوش تأثیر می گذارد.
اجزای سیستم نیمه اتوماتیک در یک نگاه
هر یک از اجزای یک سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک عملکرد مشخصی را ایفا می کند، و شناخت نحوه تعامل آنها به توضیح اینکه چرا مشکل در یک قسمت از سیستم - مانند جریان گاز یا تغذیه سیم - می تواند علائمی را ایجاد کند که در ابتدا مانند یک مسئله کاملاً متفاوت به نظر می رسند، کمک می کند.
| جزء | عملکرد اولیه | نقطه شکست مشترک |
| منبع برق | جریان و ولتاژ جوش را تامین می کند | تنظیم نادرست ولتاژ برای ضخامت مواد |
| فیدر سیمی | سیم را با سرعت کنترل شده می کشد و فشار می دهد | رول های درایو فرسوده باعث تغذیه ناسازگار می شود |
| تفنگ جوش | سیم، جریان و گاز را به محل اتصال هدایت می کند | نوک تماس فرسوده یا گرفتگی |
| سیم الکترود | جریان را هدایت می کند و فلز پرکننده را تامین می کند | زنگ زدگی، پیچ خوردگی یا جذب رطوبت در انبار |
| گاز محافظ / رگولاتور | حوضچه جوش را از آلودگی محافظت می کند | نرخ جریان نادرست یا نشت گاز در اتصالات |
| کابل کار / گیره | مدار الکتریکی را کامل می کند | تماس ضعیف از رنگ، زنگ زدگی یا گیره شل |
عنوان: اجزای اصلی یک سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک پایه، عملکرد اصلی آنها و رایج ترین نقطه شکست برای هر یک.
کدام تغییرات فرآیند از همین تنظیمات اولیه استفاده می کنند؟
GMAW (MIG) و FCAW هر دو اساساً از همان شش مؤلفه هسته ای استفاده می کنند که در بالا توضیح داده شد، با تفاوت اصلی در نوع سیم الکترود و در برخی تغییرات FCAW، عدم وجود گاز محافظ خارجی اختیاری است، زیرا سیم با هسته شار می تواند جو محافظ خود را از طریق خود هسته شار ایجاد کند.
| فرآیند | نوع الکترود | گاز محافظ خارجی مورد نیاز است؟ | مورد استفاده معمولی |
| GMAW (MIG) | سیم جامد | بله | ساخت مغازه، خودرو، تولید عمومی |
| FCAW-G (محافظ گاز) | سیم فلاکس | بله | مواد ضخیم تر، نرخ رسوب بالاتر |
| FCAW-S (خود محافظ) | سیم فلاکس | خیر | سایت های کار در فضای باز یا بادخیز، فولاد سازه ای |
عنوان: مقایسه تغییرات رایج فرآیند جوشکاری نیمه اتوماتیک بر اساس نوع الکترود، نیاز گاز محافظ و مورد استفاده معمولی.
چگونه لوازم جانبی اختیاری یک راه اندازی نیمه اتوماتیک اولیه را بهبود می بخشد
فراتر از شش جزء اصلی، چندین لوازم جانبی اختیاری - در حالی که برای برخورد قوس الزامی نیست - به طور قابل توجهی ایمنی، کیفیت جوش و راحتی اپراتور را در استفاده روزمره بهبود می بخشد.
- کلاه ایمنی جوشکاری تاریک کننده خودکار - از چشم‌های جوشکار در برابر نور شدید قوس و اشعه ماوراء بنفش محافظت می‌کند، به‌جای نیاز به چرخاندن دستی لنز با سایه ثابت قبل از هر جوش، به‌طور خودکار در لحظه برخورد قوس، تیره می‌کند.
- دستکش جوشکاری و لباس محافظ - دستکش ها، ژاکت ها و پیش بند های مقاوم در برابر شعله از پاشش، گرمای تابشی و تماس اتفاقی با فلز داغ در حین و بعد از جوشکاری محافظت می کنند.
- اسپری ضد لک - روی سطح قطعه کار در اطراف محل اتصال جوش اعمال می شود، چسبندگی پاشش را کاهش می دهد و تمیز کردن پس از جوش را به طور قابل توجهی سریعتر و آسان تر می کند.
- نکات تماس و آستر یدکی - قطعات مصرفی که با استفاده منظم فرسوده می شوند. در دسترس نگه داشتن لوازم یدکی، زمان از کار افتادن نوک یا ساییدگی یا آسیب دیدن آستر را به حداقل می رساند.
- تفنگ سیمی یا ضمیمه تفنگ قرقره - برای تغذیه انواع سیم‌های نرم‌تر، مانند آلومینیوم، که می‌توانند هنگام عبور از کابل تفنگ بلند استاندارد از یک فیدر سیم جداگانه، لانه پرنده یا گیر کنند، مفید است.
چرا تنظیم مناسب هر جزء برای کیفیت جوش مهم است؟
کیفیت جوش بستگی به تطبیق صحیح تنظیمات در تمام شش جزء به طور همزمان دارد، زیرا تنظیم یک متغیر - مانند ولتاژ - بدون تنظیم متناظر سرعت تغذیه سیم، جریان گاز یا تکنیک می‌تواند باعث ایجاد نقص‌های رایج حتی زمانی که هر جزء به تنهایی به درستی کار می‌کند.
دستورالعمل ایمنی شغلی منتشر شده توسط اداره ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (OSHA) در مورد عملیات جوشکاری و برش تاکید می کند که تهویه مناسب، عملکرد صحیح انتقال گاز محافظ و تجهیزات حفاظت فردی مناسب نگرانی های جدا از کیفیت جوش نیستند – به عنوان مثال، جریان گاز محافظ ناکافی، می تواند هم زمان باعث ایجاد تخلخل و هم در نوردهی ناقص شود. این وضعیت برای جوشکار است، زیرا هر دو مشکل اغلب از یک علت ریشه ای ناشی از پوشش ناکافی یا متلاطم گاز در قوس ناشی می شوند.
سوالات متداول در مورد سیستم های جوشکاری نیمه اتوماتیک پایه
آیا سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک همان جوشکار MIG است؟
جوشکار MIG یک نوع خاص از سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک است که از فرآیند GMAW با سیم الکترود جامد و گاز محافظ خارجی استفاده می‌کند، اما "نیمه اتوماتیک" اصطلاح گسترده‌تری است که شامل تنظیم‌های جوشکاری با هسته شار (FCAW) نیز می‌شود. تمام جوشکارهای MIG نیمه اتوماتیک هستند، اما همه جوشکاران نیمه اتوماتیک از نظر فنی جوشکار MIG به معنای دقیق آن نیستند.
آیا می توانم بدون گاز محافظ با استفاده از سیستم نیمه اتوماتیک جوشکاری کنم؟
بله، اما فقط زمانی که از سیم شار خود محافظ (FCAW-S) استفاده می‌شود، که از طریق واکنش‌های شیمیایی در هسته شار هنگام سوختن، جو محافظ خود را ایجاد می‌کند و نیاز به مخزن گاز و تنظیم‌کننده خارجی را از بین می‌برد. سیم جامد GMAW و سیم شاردار محافظ گاز (FCAW-G) هر دو به گاز محافظ خارجی برای تولید جوش‌های سالم و بدون آلودگی نیاز دارند.
فیدر سیمی چه اندازه ای برای راه اندازی فروشگاه خانگی اصلی نیاز دارم؟
اکثر راه‌اندازی‌های اصلی فروشگاه‌های خانگی با یک فیدر سیمی سطح ورودی که محدوده سرعت تغذیه تقریباً 50 تا 500 IPM و سازگاری با قطر سیم‌های معمولی بین 0.023 تا 0.035 اینچ را ارائه می‌دهد، به خوبی کار می‌کنند، که اکثریت قریب به اتفاق کارهای جوشکاری فولاد و آلومینیوم با گیج سبک تا متوسط را پوشش می‌دهد.
چرا جوش من پاشش بیش از حد دارد، حتی اگر به نظر می رسد همه اجزای آن کار می کنند؟
پاشش بیش از حد معمولاً ناشی از تنظیمات ولتاژ یا سرعت تغذیه سیم است که برای ضخامت مواد در حال جوش مطابقت ندارد، انتخاب نادرست گاز محافظ، یا فاصله زیاد بین نوک تماس و قطعه کار. از آنجایی که پاشش می تواند ناشی از چندین علت ریشه ای مختلف باشد، بررسی سیستماتیک تنظیمات ولتاژ و سرعت تغذیه در برابر نمودار توصیه شده سازنده برای ترکیب سیم و مواد خاص شما معمولاً سریعترین راه برای جداسازی مشکل است.
هر چند وقت یکبار باید نوک تماسی و آستر را تعویض کنم؟
هنگام ساییدگی یا گرفتگی دهانه با پاشیدگی که ممکن است از چند ساعت تا چند روز زمان تجمعی جوشکاری بسته به آمپراژ، سیکل کاری و نوع سیم متفاوت باشد، نوک های تماس معمولاً نیاز به تعویض دارند. آسترها عموماً عمر طولانی تری دارند، اما باید به طور دوره ای از نظر پیچ خوردگی، تجمع زباله یا سایش که می تواند باعث تغذیه سیم ناهماهنگ شود، بازرسی شود، با فواصل تعویض به شدت به فرکانس استفاده و میزان نگهداری و نگهداری از قرقره سیم بستگی دارد.
آیا برای جوشکاری آلومینیوم در مقابل فولاد به تجهیزات مختلفی نیاز دارم؟
در حالی که همان شش جزء هسته ای برای هر دو ماده اعمال می شود، جوشکاری آلومینیوم معمولاً به یک آستر اختصاصی سازگار با آلومینیوم (اغلب با روکش تفلون به جای فولاد)، رول های محرک خاص طراحی شده برای سیم نرم تر، گاز محافظ آرگون خالص به جای مخلوط CO2، و اغلب یک تفنگ قرقره برای جلوگیری از مشکلات تغذیه سیم استاندارد که می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در تغذیه سیم استاندارد شود، نیاز دارد. تلاش برای جوشکاری آلومینیوم با تجهیزات پیکربندی شده فولادی یک منبع رایج مشکلات تغذیه و کیفیت پایین جوش برای مبتدیان است.
نتیجه گیری
یک سیستم جوشکاری نیمه اتوماتیک اولیه به شش جزء وابسته به هم بستگی دارد که با هم کار می کنند - منبع تغذیه، سیم تغذیه، تفنگ، سیم الکترود، گاز محافظ، و کابل کار - هر کدام عملکرد خاصی را انجام می دهند که با هم، تغذیه خودکار سیم و کنترل دستی تفنگ را که فرآیند نیمه خودکار را تعریف می کند، امکان پذیر می کند. درک آنچه که هر جزء انجام می دهد، نحوه تعامل آنها، و محل وقوع نقاط خرابی مشترک، به جوشکاران جدید و باتجربه پایه بسیار قوی تری برای عیب یابی مشکلات و به دست آوردن نتایج ثابت و با کیفیت می دهد.
چه در حال راه‌اندازی یک سیستم خانه اولی باشید یا از تجهیزات تولید در یک محیط صنعتی نگهداری کنید، در نظر گرفتن هر یک از این شش جزء به عنوان بخشی از یک سیستم یکپارچه - به جای قطعات جدا شده - کلید تشخیص سریع مشکلات و ثابت نگه داشتن کیفیت جوش در هر کار است.
