یکی از روش‌های دقیق و پیشرفته در دنیای جوشکاری، جوشکاری قوسی پلاسما است. این تکنولوژی با کنترل بالا بر قوس و نفوذ، امکان اجرای جوش‌هایی ظریف و قوی را روی انواع فلزات فراهم می‌کند. در این مطلب به پاسخ این سؤال میپردازیم که جوشکاری پلاسما (PAW) چیست؟ و چه مزایا و معایبی دارد.
جوشکاری پلاسما (PAW) چیست؟
در روش جوشکاری قوسی پلاسما، قوس الکتریکی بین الکترود تنگستنی و قطعه‌کار ایجاد می‌شود. جریان گاز یونیزه شده (پلاسما) در یک نازل متمرکز شده و حرارت لازم برای ذوب فلز را تأمین می‌کند. گاز محافظ نیز هم‌زمان از نازل عبور کرده تا از ناحیه جوش در برابر آلودگی محافظت کند.
آموزش جوشکاری قوسی پلاسما
در ادامه به صورت گام به گام و در ۷ مرحله آموزش جوشکاری پلاسما میپردازیم:
درک پایه ای از پلاسما و قوس الکتریکی
۱. قبل از هر چیز، باید بدانید پلاسما چیست. پلاسما حالت چهارم ماده است که زمانی ایجاد می‌شود که گاز، انرژی زیادی دریافت کند و یونیزه شود. در جوشکاری پلاسما، این گاز یونیزه‌شده بین نوک الکترود (معمولاً از جنس تنگستن) و قطعه‌کار، قوس الکتریکی بسیار متمرکز و داغی ایجاد می‌کند که دمای آن به ۲۵۰۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد.
یادگیری نحوه ایجاد، کنترل و هدایت این قوس، پایه‌ای‌ترین بخش آموزش است.
۲. آشنایی با تجهیزات جوش پلاسما
برای شروع کار، باید با اجزای سیستم جوشکاری آشنا شوید:
- تورچ پلاسما: دارای نازل و محفظه هدایت گاز است. وظیفه آن متمرکز کردن جریان پلاسما است.
- الکترود تنگستن: درون تورچ قرار دارد و قوس از آن آغاز می‌شود.
- منبع تغذیه: جریان DC با ولتاژ قابل تنظیم فراهم می‌کند.
- گاز محافظ: اغلب آرگون یا هلیوم است و از منطقه جوش در برابر اکسید شدن محافظت می‌کند.
- گاز پلاسما: گازی که برای ایجاد قوس یونیزه می‌شود، معمولاً همان آرگون یا مخلوطی از آن با هیدروژن.
نصب صحیح تجهیزات، بررسی اتصالات گاز و برق، و تست نشتی از مراحل اولیه قبل از آغاز جوش است.
۳. آماده سازی قطعه و سطح جوش
سطحی که قرار است جوش داده شود، باید کاملاً تمیز، بدون زنگ‌زدگی، چربی یا رطوبت باشد. استفاده از برس استیل، تمیزکننده‌های صنعتی یا سمباده برای آماده‌سازی توصیه می‌شود. لبه‌کاری و فیلت‌گذاری صحیح نیز در کیفیت نهایی جوش تأثیر زیادی دارد، به‌خصوص زمانی که قصد دارید از پلاسما برای جوشکاری قطعات ظریف استفاده کنید.
۴. تنظیم پارامترهای جوشکاری
یکی از مهم‌ترین بخش‌های آموزش، تنظیم صحیح پارامترهاست:
- شدت جریان (آمپر): بسته به ضخامت قطعه انتخاب می‌شود. قطعات نازک، آمپر کمتر می‌خواهند.
- فشار و نوع گاز: آرگون معمولاً با فشار ۲ تا ۵ بار استفاده می‌شود.
- فاصله نازل تا قطعه: معمولاً ۲ تا ۵ میلی‌متر است. فاصله زیاد باعث پخش شدن قوس و افت دما می‌شود.
- سرعت حرکت تورچ: اگر سرعت کم باشد، قطعه می‌سوزد. اگر زیاد باشد، نفوذ ناقص خواهد بود.
این تنظیمات باید با آزمون‌وخطا روی قطعات نمونه انجام شود تا به تعادل مناسب برسید.
۵. اجرای جوش اولیه
حالا وقت آن است که قوس را روشن کنید. در جوش پلاسما معمولاً از یک قوس پایلوت اولیه استفاده می‌شود که بین الکترود و نازل ایجاد شده و سپس به قطعه منتقل می‌شود. این باعث می‌شود شروع جوش آسان‌تر و مطمئن‌تر باشد.
هنگام حرکت تورچ:
- زاویه حرکت باید بین ۵ تا ۱۵ درجه نسبت به قطعه باشد.
- تورچ را یکنواخت و با سرعت ثابت حرکت دهید.
- به رنگ ناحیه جوش دقت کنید؛ تغییر رنگ شدید یعنی دما بیش از حد بوده است.
۶. بررسی و کنترل کیفیت جوش
بعد از اجرای جوش، باید کیفیت آن را ارزیابی کنید:
- جوش یکنواخت و بدون حفره نشانه عملکرد درست است.
- در صورت بروز ترک، پاشش یا نفوذ کم، باید پارامترها را بازبینی کنید.
- استفاده از روش‌های تست غیرمخرب مانند آزمون نفوذ مایع (PT) یا آزمون رادیوگرافی (RT) برای جوش‌های حساس توصیه می‌شود.
۷. نگهداری و ایمنی در جوش پلاسما
آموزش فقط به اجرا محدود نمی‌شود. باید با مسائل ایمنی نیز آشنا باشید:
- استفاده از ماسک مخصوص با فیلتر UV/IR الزامی است.
- به‌خاطر فشار گاز، درزهای اتصالات گاز را مرتبا چک کنید.
- خنک‌کاری صحیح نازل و الکترود باعث افزایش عمر آنها و کاهش خطا می‌شود.
- همیشه از لباس ضد شعله و کفش ایمنی استفاده کنید.
تمرین و مهارت آموزی
یادگیری واقعی زمانی شروع می‌شود که در شرایط مختلف جوشکاری قوسی پلاسما را تمرین کنید:
- شروع با ورق‌های فولادی نازک
- سپس تمرین روی آلیاژهای مختلف مانند آلومینیوم یا تیتانیوم
- اجرای جوش‌های گوشه‌ای، لب‌به‌لب و روی اتصالات گرد
اگر در کنار جوشکاری قوسی پلاسما، به خدمات برش نیز نیاز دارید، استفاده از برش لیزر آلومینیوم در تهران می‌تواند دقت لازم در تهیه قطعه اولیه را فراهم کند.
همچنین در مواردی که برش دستی در محل مورد نیاز است، می‌توانید از دستگاه برش آهن دستی برای آماده‌سازی قطعات قبل از جوشکاری استفاده کنید.
شرکت لیزر تکنیک یکی از مجموعه‌های معتبر در زمینه خدمات صنعتی است. این شرکت علاوه بر خدمات برش لیزر، در حوزه مشاوره و اجرای پروژه‌های جوشکاری نیز فعالیت دارد و می‌تواند در پروژه‌هایی که نیاز به ترکیب جوشکاری و برش دارند، راه‌حل‌های دقیقی ارائه دهد.
تقسیم بندی جریان های جوشکاری قوسی پلاسما
| نوع جریان | محدوده جریان (آمپر) | ویژگی‌ها و کاربردها |
| میکروپلاسما | 0.1 تا 15 | قوس پایدار حتی در طول قوس تا ۲۰ میلی‌متر؛ مناسب جوشکاری با جریان‌های بسیار کم |
| جریان متوسط | 15 تا 200 | قوس مشابه TIG ولی متمرکزتر؛ امکان افزایش نرخ جریان گاز برای نفوذ بهتر؛ با ریسک از دست رفتن حفاظت گاز |
| پلاسمای کی هول | بالای 100 | باریکه پلاسمای قدرتمند با نفوذ کامل؛ مناسب جوش مواد ضخیم (تا ۱۰ میلی‌متر فولاد ضدزنگ) در یک پاس |
روش های جوشکاری قوسی پلاسما بر اساس نوع قوس
| نوع قوس | توضیحات | کاربردها |
| جوشکاری قوس پلاسمای مستقل (Non-Transferred Arc) | قوس بین الکترود منفی و نازل مثبت؛ پلاسما خارج از نازل به صورت شعله؛ قوس مستقل از قطعه جوش است. | اسپری پلاسما، جوش غیر فلزی، جوش قطعات سرامیکی و صفحات فلزی |
| فرایند قوس پلاسمای انتقالی (Transferred Arc) | جریان از الکترود منفی به فلز پایه منتقل می‌شود و به منبع بازمی‌گردد؛ انرژی و سرعت بالا؛ محبوب‌تر در صنعت | برش و ذوب فلزات، جوشکاری صنعتی |
کاربردهای جوشکاری قوسی پلاسما در صنعت
- جوشکاری قطعات ریز و حساس: قوس متمرکز در جوشکاری پلاسما، امکان اتصال دقیق قطعاتی مثل سیم‌های نازک، سوزن‌ها، فیلامان‌ها و تجهیزات پزشکی را فراهم می‌کند.
- تعمیر و برش قطعات صنعتی: این روش برای ترمیم ترک‌های ریز یا خوردگی قطعات صنعتی بسیار مناسب است و در قالب‌سازی نیز برای برش یا اصلاح نقاط آسیب‌دیده کاربرد دارد.
- تولید لوله‌های نوردی: جوشکاری پلاسما در ساخت لوله‌های نوردی با ذوب یکنواخت و سرعت بالا، جوش‌هایی با کیفیت و استحکام بالا ارائه می‌دهد و برای تولید انبوه بسیار به‌صرفه است.
مقایسه جوشکاری پلاسما با TIG
| ویژگی | جوشکاری قوسی پلاسما (PAW) | جوشکاری TIG |
| دقت | بسیار بالا | بالا |
| سرعت | متوسط تا بالا | متوسط |
| ضخامت قابل جوش | نازک تا متوسط | نازک |
| تجهیزات | پیچیده‌تر | ساده‌تر |
| هزینه تجهیزات | بالاتر | پایین‌تر |
مزایا و معایب جوشکاری قوسی پلاسما
مزایا:
- دقت بسیار بالا، مخصوصاً در قطعات ظریف
- کنترل خوب روی نفوذ جوش و کیفیت
- امکان خودکارسازی آسان در خطوط تولید
معایب:
- نیاز به تجهیزات پیشرفته‌تر
- هزینه اولیه بالاتر
- نیاز به اپراتور متخصص برای تنظیم پارامترها
تفاوت جوشکاری قوسی پلاسما با روش های سنتی
- کنترل دقیق‌تر حرارت و کاهش اعوجاج: در جوشکاری پلاسما، قوس الکتریکی از طریق نازل باریکی متمرکز می‌شود که باعث افزایش چگالی انرژی و تمرکز حرارت در نقطه جوش می‌گردد. این تمرکز حرارتی منجر به کاهش منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) و در نتیجه کاهش اعوجاج قطعه می‌شود. بر اساس اطلاعات ارائه‌شده توسط شرکت Fronius، قوس متمرکز در جوشکاری پلاسما باعث می‌شود که حرارت ورودی به‌طور دقیق‌تری کنترل شود و اعوجاج قطعه به‌مراتب کمتر از روش TIG باشد.
fronius.com - نفوذ عمیق‌تر و سرعت بالاتر: جوشکاری پلاسما به دلیل دمای بالاتر قوس (تا حدود 28,000 درجه سانتی‌گراد) نسبت به TIG، امکان نفوذ عمیق‌تر در فلزات ضخیم را فراهم می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که جوشکاری با سرعت بیشتری انجام شود و در پروژه‌های صنعتی با حجم بالا کارایی بالاتری داشته باشد.
- کیفیت جوش بالاتر و یکنواختی بیشتر: به دلیل قوس پایدار و متمرکز در جوشکاری پلاسما، کیفیت جوش حاصل شده بالاتر و یکنواخت‌تر است. این ویژگی به‌وی مقایسه با جوشکاری TIG: ژه در صنایع حساس مانند هوافضا و تجهیزات پزشکی که نیاز به جوش‌های دقیق و بدون نقص دارند، اهمیت دارد.
- مقایسه با جوشکاری TIG: در حالی که جوشکاری TIG برای قطعات نازک و کارهای دقیق مناسب است، جوشکاری پلاسما به دلیل توانایی در نفوذ عمیق‌تر و سرعت بالاتر، برای قطعات ضخیم‌تر و تولیدات صنعتی با حجم بالا ترجیح داده می‌شود.
