جوشکاری با پرتو الکترونی

فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني يك فرآيند اتصال ذوبي است كه در طي آن قطعه كار توسط جرياني متراكم از الكترون هاي داراي سرعت بالا بمباران شده و كل انرژي جنبشي الكترون ها،در اثر برخورد با قطعه كار به حرارت تبديل ميشود. اين حرارت موجب ذوب لبه هاي قطعات واتصال دو قطعه پس از انجماد مي شود.
اين جوشكاري معمولا در يك محفظه خلا با استفاده از يك سيستم توليد و تمركز پرتو الكتروني انجام ميشود (الکتروفيوژن)

مهمترين صنايعي كه از اين فرآيند استفاده ميكنند صنايع هوا فضا، صنايع هسته اي ، صنايع الكترونيك و پزشكي ، صنايع خودروسازي ، جوشکاري پلاسما هستند که به تناسب کاربرد دستي واتوماتيک، پلاسماپيشنهادات سودمند زيادي در،توليد درمقياس کوچک ودقت جوش، حجم زياد فلز و درمجموع تجهيزات دارد. از سال 1964 که مقدمه اي براي صنعت جوشکاري بود، جوشکاري پلاسما براساس مزاياي اصلي، کنترل ودقت باتوليد جوشهايي با کيفيت بالا با استفاده از الکترودهاي بادوام در کارهايي با حجم زياد توسعه يافت. اکنون از پلاسما براي جوشکاري هر چيزي استفاده مي شود : ازوسايل جراحي وآشپزخانه ازطريق صنايع غذايي گرفته تا تعمير پره هاي موتور جت. درواقع پلاسما گازي است که در دماي خيلي زياد، گرم و يونيزه شده بطوريکه هادي جريان الکتريکي مي شود . فرايند جوشکاري قوسي پلاسما شبيه GTAW (جوشکاري باالکترود تنگستني به همراه گازمحافظ ) است که ازپلاسما براي انتقال جريان الکتريکي لازم براي ايجاد قوس به قطعه کار استفاده مي شود . قطعه کار براثر گرماي شديد قوس ،گداخته و ذوب مي شود. انواع فلزاتي که مي توانند توسط پلاسما جوش داده شوند عبارتند از : فولاد ضدزنگ فلزات ديرگداز وديگرفولاها: تيتانيم، تانتاليم ،مس، برنج ،طلا، نقره، الياژي از آهن ونيکل وکبالت (kovar )و Inconel, وzircallقوس جوشکاري TIG / GTAW ( چپ) و پلاسما ( راست )در مشعل جوشکاري پلاسما الکترود تنگستني دريک نازل مسي که در نوک آن دريچه ي کوچکي وجود دارد قرار مي گيرد . شعله قوس ابتدا ميان مشعل الکترود و نوک نازل بوجود مي آيد وسپس قوس ايجاد شده به قطعه کار منتقل مي شود. گاز پلاسما و قوس دريک مسير با يک منفذ محدود شده باهم برخورد مي کنند و مشعل يک گرماي فشرده ومتمرکز با دماي بالا به قسمت کوچکي اعمال مي کند . با اين فرايند تجهيزات جوش پلاسما کارايي بالايي دارد که قادر است جوشهايي باکيفيت خيلي خوبي توليد کند . در جوشکاري موادي که درزماني که گرم مي شوند تمايل به خروج گاز دارند، الکترودهايي که محافظت مي شوند کمتر در معرض آلودگي و فساد قرار مي گيرند . اين امر باعث طولاني تر شدن عمر الکترود و افزايش زمان نگهداري الکترود مي گردد. (معمولاً 1/8 ساعت ) گاز پلاسما معمولا از گاز آرگون است و مشعل نيز از گاز دومي ( آرگون، آرگون/ هيدروژن ويا هليم ) براي کمک در محافظت حوضچه جوش استفاده مي کند تا اکسيداسيون را کاهش دهد . سوراخ نازل با در نظر گرفتن اندازه مهره جوش انتخاب مي شود تا قطر و ضخامت قوس بر اساس آن کنترل شود . تجهيزات اضافي لازم براي جوشکاري پلاسما شامل : 1- منبع قدرت 2 – consol پلاسما ( دروني يا بيروني) 3- دستگاه گردش آب ( دروني يا بيروني) -4 مجموعه مشعل فرعي جوش پلاسما ( نوک ها، سراميک ها، گيره ودستگاه اندازه گيري نصب الکترود ) شروع و انتقال قوس پلاسما آرام و پيوسته ويکنواخت است که اين امر در جوش صفحات نازک وسيم هاي باريک و اجزاي کوچک مناسب است . شکل وطول قوس وتوزيع حرارت پلاسما، فاصله بحراني گريز جوش را نسبت به حالت GTAW کمتر مي کند . تقريباً در تمام کاربردها به کنترل اتوماتيک ولتاژ ( AVC ) نيازي نيست . پايداري بالاي قوس در طي جوشکاري از وزش و انحراف قوس مي کاهد واپراتور را قادر مي سازد از وسايل شروع کننده قوس در نزديکي ومجاورت محل اتصال جوش براي نفوذ بهتر حرارت استفاده نمايد . چگالي انرژي قوس در پلاسما در حدود 3 برابر انرژي قوس GTAW است که از شکستگي و تغيير شکل جوش واز H .A .Z) ) مي کاهد که اين امر باعث ريزدانه شدن جوش وافزايش سرعت جوشکاري مي شود. (اين جوش در کمتراز 0.005 ثانيه کامل مي شود) جريان اوليه کمتر از 1 آمپر مي تواند دقت جوشکاري اجزاي کوچک وکنترل بهتر جوش را در جوشکاري لبه اي شيب دار را در بر داشته باشد . در هنگام شروع قوس منبع قدرت پلاسما، کمترين صدا را توليد مي کند و پلاسما مي تواند از تجهيزات کنترل عددي (NC ) بدون دخالت الکتريکي استفاده کند .اين امر همچنين در درز گيري با جوش اجزاي الکترونيکي بر خلاف فرايند GTAW که با دخالت الکتريکي ممکن است آسيب هايي به اجزاي حساس الکترونيکي دروني وارد کند، استفاده مي شود . منبع پلاسما دامنه وسيعي از فرکانس براي کاربردهاي پالسي در اختيار ما قرار مي دهد که گاهي اوقات اين فرکانسها به بالاتر از 10 Khz مي رسد. جوشکاري پلاسما کاربردهاي فراوان و گوناگوني دارد. بطور کلي برش و تعمير قالب ها در صنعت با استفاده از پلاسما در حال رشد است . منبع قدرت ميکروقوس اين توانايي را دارد که قوسي با جريان پايين ايجاد کند و راهي موثر براي تعمير و شکافهاي کم و جزيي و گودي هاي ناشي از استفاده نادرست و فرسودگي و تعمير اصولي و عمليات حرارتي داشته باشد. براي جوش لبه هاي بيروني فرايند پلاسما به استفاده از طول قوسي بلندتر و پايدار که به مهارت زيادي در کنترل حوضچه ندارد نياز توصيه مي کند. در مواجه با گوشه هاي دروني شکاف ها، الکترود تنگستني GTAW/TIG مي تواند انجام فرايند جوش را بهتر کند. در جوشکاري تسمه ها توسط پلاسما انتقال قوس به قطعه کار با کار کردن بر روي لبه هاي اتصال بطور پيوسته صورت مي گيرد . در کاربرد هاي اتوماتيک در جوشهاي طويل و بلند نيازي به کنترل فاصله نيست و اين فرآيند نيازکمتري به تعمير اجزاي مشعل دارد . تيوب و لوله از نورد تيوب و بوسيله رولهاي فرم دهنده مواد و جوشکاري لبه اي در محل جوش توليد مي شوند . کارايي و بازده نورد تيوب به سرعت جوشکاري و مجموع زمان هاي صرف شده در جوشکاري بستگي دارد. جوشکاري پلاسما ويژگي هاي مهم و سودمندي دارد براي مثال : افزايش سرعت جوشکاري تيوب ، جوشهايي با کيفيت مناسب بخاطر پايداري و ثبات قوس و افزايش عمر نوک الکترود را مي توان نام برد.