ایمنی در صنایع جوشکاری: صدمات الکتریکی


شوک الکتریکی ناشی از جوشکاری و برشکاری می تواند سبب مرگ ، سوختگی شدید و صدمات ناشی از پرتاب ناشی از اثر شوک الکتریکی شود. هنگامی که سیستم روشن است ، الکترود و مدار کار دارای انرژی الکتریکی هستند. هم چنین هنگامی که سیستم روشن است ، مدار توان ورودی و مدارهای داخلی دستگاه دارای انرژی الکتریکی هستند. هنگامی که جوشکاری با سیستم جوش انجام میشود ، کلیه چیزهایی که با سیم در ارتباط هستند(مانند:غلطک ها و ... ) دارای انرژی الکتریکی هستند.


چگونه از شوک الکتریکی جلوگیری کنیم؟


  1. از تجهیزات ایمنی اندازه گیری استفاده کنید.
  2. تمرین های ایمنی توصیه شده را انجام دهید.
  3. پرسنلی که با تجهیزات جوشکاری و برشکاری کار می کنند را مطابق نکات ذیل آموزش دهید:
  • قبل از نصب و بکار گیری تجهیزات ، راهنمای سیستم را بخوانید.
  • کلیه عملیات نصب ، استفاده ، سرویس دهی و تعمیرات باید توسط افراد آزموده انجام شود.
  • برای نصب تجهیزات ، راهنمای ساخت، کد ملی و محلی و ...را مورد استفاده قرار دهید.
  • به قطعاتی که در آن جریان برق وجود دارد دست نزنید.
  • لباس و دستکش خشک و عایق در شرایط مناسب استفاده کنید و خود را در برابر قطعه مورد استفاده ایزوله کنید.
  • خود را در برابر قطعه مورد استفاده و زمین با پوشیدن کفش پلاستیکی ایزوله کنید یا روی سکوی خشک بایستید.
  • از ابزار انبر الکترود ایزوله استفاده کنید. هرگز انبر را درون آب برای خنک کردن فرونبرید.روی سطوح هادی الکتریسیته یا قطعه مورد استفاده هرگز انبرهایی را که به دو ماشین جوشکاری وصل هستندتماس ندهید.افرادی که انبر را در دست دارند نیز نباید این سطوح و قطعات را لمس کنند.
  • از تمیز ، خنک و بسته بودن اتصالات اطمینان حاصل کنید.
  • از پیچیدن کابل حامل جریان جوشکاری به دور بدن خود پرهیز کنید.


جوشکاری نفوذی


با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی و استفاده از مواد پیشرفته در صنایع مختلف،  نیاز انسان به استفاده از روش های اتصال مطمئن ،  افزایش یافته است . جوشکاری نفوذی ، روش بسیار خوبی برای این منظور می باشد.این روش یکی از حالات جوشکاری در حالت جامد است ،  که با بکارگیری آن می توان در شرایط مطلوب مواد مختلف را به یکدیگر متصل نمود. دما ، فشار ، زمان، سطح قطعات و اتمسفری که جوشکاری درآن صورت میپذیرد، عواملی هستند که روی کیفیت جوش تاثیر میگذارند .

ابتدا دستگاهی طراحی و ساخته شد تا دریک محیط حفاظت شده با گاز آرگن ، دما و فشار را بطور همزمان در زمانهای مختلف به نمونه بتوان اعمال کرد. برای انجام آزمایشات جوشکاری نفوذی مس مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور دو سری نمونه تهیه شد. نمونه های سری اول برای بررسی متالو گرافی منطقه جوش بکار برده شدند و روی نمونه های سری دوم تست کشش صورت گرفت. بهترین اتصال دو قطعه مسی در محیط گاز آرگون و سطح الکترو پولیش شده ، در دمای 850 درجه سـانـتیگراد و  فشار Mpa  24 در مدت 30 دقیقه حاصل گردید. نمونه هایی که تحت این شرایط تهیه شده بودند و تحت تست کشش قرار گرفتند از منطقه جوشکاری شده شکسته نشدند. مشاهدات میکروسکوپی نمونه، و شرایط مختلف آزمایشی مورد بحث قرار گرفته است.

جوشکاری نفوذی ، علم یا مهارتی است که قدمت بسیاری دارد . کاربردهای متعدد این فرآیند ، به آن اهمیت بخشیده اند. همین کاربردها باعث رشد این فرآیند در صنایع الکترونیک، هوافضا و تجهیزات هسته ای گردیده است.


در صنایع ، به علت گستردگی به کارگیری مواد پیشرفته و بکارگیری آنها در ساختارهای پیچیده ، برای اتصال قطعات به یکدیگر با استفاده از روش جوشکاری نفوذی در مقایسه با دیگر روش های جوشکاری کاربرد بیشتری دارد.


جوشکاری نفوذی چیست؟


جوشکاری نفوذی یکی از فرایند های اتصال در حالت جامد می باشد در این فرایند مهم ، آمیختگی سطوح مورد نظر با اعمال فشار در دماهای لازم انجام میگیرد. در طی جوشکاری هیچ ذوبی مشاهده نمی شود و فقط تغییر شکل های ماکروسکوپی بسیار محدودی به چشم می آیند. در بعضی مواقع از یک فلز پر کننده (Filler Metal ) ، برای کمک کردن به عمل نفوذ در بین سطوح مورد نظر استفاده میشود. این فرایند را با نامهای دیگری مانند پیوند نفوذی، پیوند در حالت جامد، پیوند فشاری و پیوند پرس گرم، نیز می شناسند. در این روش، از پیوند نفوذی برای اتصال مواد غیر مشابه نظیر فلزات غیر مشابه، فلز-شیشه، فلز- سرامیک و سرامیک-شیشه ، بطور مستقیم و یا با استفاده از یک لایه میانی استفاده می گردد.

جوشکاری نفوذی در مقایسه با جوشکاری ذوبی دارای مزایایی است که بعضی از آنها عبارتند از :

  • مقاومت پیوند بوجود آمده ، شبیه مقاومت فلز پایه است.
  • ابعاد قطعات با دقت قابل کنترل هستند و حداقل اعوجاج و تغییر شکل را داراست.
  • قطعات نازک و ضخیم را می توان به هم متصل نمود و همچنین سطوح بزرگ را بطور موثرتری می توان به یکدیگر متصل نمود.
  • قطعات ریخته شده و محصولاتی که از روش متالورژی پودر تهیه شده اند را می توان به هم جوش داد .ضمن اینکه این روش ، بهینه ترین روش برای اتصال مواد مرکب با زمینه فلزی می باشد.
  • با توجه به اینکه در این فرایند از هیچ ماده روان سازی استفاده نگردیده ، لذا در مقابل خوردگی قسمت جوشکاری شده ، مقاومت بسیار عالی از خود نشان می دهد.
  • مخارجی که جهت ماشینکاری بعد از جوشکاری ذوبـی وجـود دارد ،  بطور محسـوسی کاهـش می یابد.
  • در ساختار میکروسکوپی ، نسبت به فلز پایه، تغییرات کمی مشاهده می شود و در قطعات پس از جوشکاری تنش های باقیمانده بسیار کمی بجا می ماند.
  • از طرفی ، در پیوند نفوذی ذاتاٌ زمان بیشتری برای تشکیل پیوند صرف می گردد. به علاوه ، برای اعمال دمای بالا و فشار در محیط خلاء و یا اتمسفر کنترل شده از تجهیزاتی با قیمت بالا استفاده می شود. بطوریکه ممکن است از نقطه نظر اقتصادی مقرون به صرفه نباشد.
  • علیرغم سادگی ظاهری این فرایند ، جوشکاری نفوذی شامل رشته ای از مراحل پیوسته است. سطوحی که باید متصل شوند ابتدا با هم تماس پیدا می کنند. سپس لایه اکسید سطحی و لایه های جذب سطحی شکسته می شوند، فر ایند نفوذ مرز دانه ای و نفوذ حجمی اتفاق می افتد،تبلور مجدد،خزش، تشکیل نابجایی ها و حذف حفره ها از مراحل تکمیلی محسوب میشوند. بدون شک در عمل این مراحل به صورت هم پوشان اتفاق می افتند که تصدیق کننده پیچیدگی جوشکاری نفوذی است و به همین دلیل مکانیزم این فرایند را نمی توان از یک دیدگاه منفرد توضیح داد. اغلب محققین توافق دارند که جوشکاری نفوذی در اثر پیوندهای فلزی که میان فلزات مورد جوشکاری بوجود می آیند شکل میگیرد. در حال حاضر این مسئله که  مکانیزم های اعمالی در پیوند نفوذی شبیه حالتی هستند که در سینترینگ فشاری به کار میروند، پذیرفته شده است.

این مکانیزم ها عبارتند از :

  1. رسیدن ناهمواری های موجود در سطح به نقطه تسلیم و تغییر شکل پلاستیک آنها نسبت به حالت اولیه
  2. نفوذ سطحی از یک منبع سطحی به یک گلوگاه(neck)
  3. نفوذ حجمی از یک منبع سطحی یک گلوگاه
  4. نفوذ مرزدانه ای از یک منبع بین سطحی به یک گلوگاه
  5. نفوذ حجمی از یک منبع سطحی به یک گلوگاه
  6. خزش نمایی (Power Law Creep)

نیروی محرکه مکانیزمهای 2 و 3 ، اختلاف انحناء سطوح می باشد. ماده از منطقه ای که انحناء کمتری دارد (در محل تشکیل پیوند، جایی که حفره ها گلوگاه تیزی هستند) به سمت نقاطی که دارای انحناء بیشتری هستند، حرکت می کند.

مدلی که برای انجام اتصال نفوذی در نظر گرفته اند را به سه مرحله تقسیم می نمایند که شامل :

  •  تغییر شکل ناهمواری های سطح
  • نفوذ مرزدانه ای
  • نفوذ حجمی

 می باشند هر قسمـت وابـسته به زمانـی اسـت که یک مکانیزم متالورژیکی جزئی، در رابطه با تشکیل پیوند به وقوع می پیوندد. در دمای اتاق و در شرایطی که فشار تشکیل پیوند نیز روی قطعات موجود است، سطح تماس واقعی بین سطوح  بسیار کم است  و در این حالت فقط به پستی و بلندی های روی سطح محدود می گردد. سطح برخورد اولیه در دمای اتاق حدوداٌ 1% مساحت اتصال در فشارهای مناسب می باشد. در طی مرحله اول سطح تماس در اثر  تغییر فرمهای موضعی افزایش می یابد که در نتیجه رشد سریعی در سطح تماس خواهیم داشت. با گذشت زمان ، تغییر شکل خزشی ناهمواریها ، سطوح برخورد را افزایش می دهد. در سطوح تماس واقعی ، اتصال بین دانه های هر سطح به صورت مرزدانه عمل می کند. این مرزدانه ضرورتاٌ بصورت صفحه ای می باشد. در مرز دانه های بین سطحی حفره هائی موجودند که در آن نقاط سطوح با هم برخوردی ندارند و علت وجود آنها به خاطر نا همواری های سطح اولیه می باشد.