جوش الکتروفیوژن
جوشکاری یکی از حرفه هایی است که در عصر جدید با کمک دستگاه های مختلف انجام می شود که این دستگاه ها می توانند انواع متریال ها را به یکدیگر متصل کنند. الکتروفیوژن یکی از انواع دستگاه های جوش است که از آن برای جوشکاری لوله های پلی اتیلن استفاده می شود و دارای کاربرد های متنوعی نیز می باشد. جوش الکتروفیوژن به ما کمک می کند تا با بهترین کیفیت و دقت بالای جوش، لوله ها را در صنایع مختلف به یکدیگر متصل کنیم.
در این مطلب می خواهیم به صورت کامل دستگاه جوشکاری الکتروفیوژن و روش جوش با آن را بررسی کرده و به تمام مواردی که در این زمینه نیازمند به کسب اطلاعات هستید پاسخ دهیم. ب
تاریخچه جوش الکتروفیوژن
جوش الکتروفیوژن برای اولین بار در سال ۱۹۶۰ و برای جوش دادن لوله های گاز مورد استفاده قرار گرفت و چون کیفیت و مقاومت جوش به وسیله این روش، بالا بود به مرور در دیگر صنایع نیز از جوشکاری الکترفیوژن استفاده شد و امروزه از این روش در اتصالات مختلف لوله های گاز و نفت و آب و موارد مشابه به آن استفاده می شود.
الکتروفیوژن چیست؟ (electrofusion)
جوش الکتروفیوژن (electrofusion) یکی از انواع روش های جوش است که با کمک آن می توان فرآیند اتصال لوله های پلی اتلین را انجام داد. با توجه به اینکه جوشکاری الکتروفیوژن در دسته جوش حالت جامد قرار دارد در آن هیچ گونه ذوبی برای تکمیل عملیات اتصال رخ نمی دهد، بلکه با کمک جریان الکتریکی فرایند جوش و اتصال را به وجود می آوریم. نکته مهم این است که با کمک این دستگاه فقط لوله های پلی اتیلن را می توان جوش داد و هنگام کار با دستگاه جوش الکتروفیوژن رعایت الزامات و روش کار بسیار مهم است.
دستگاه الکترو فیوژن (electrofusion) نیز از انواع دستگاه های جوش است که به ما در انجام عملیات های جوشکاری کمک می کند. با کمک این دستگاه و تجهیزاتی که همراه آن وجود دارد ما می توانیم لوله های پلی اتیلن را در ضخامت های مختلف و در سریع ترین زمان و بالاترین کیفیت جوش دهیم. دستگاه الکتروفیوژن به روش القایی الکتریکی جریان برق، زمینه اتصال را فراهم می کند، یعنی اینکه گرما و حرارت ناشی از مقاومت ایجاد شده با کمک عبور جریان برق با آمپر بالا سبب می شود که لوله ها نرم شوند و به حالتی درآیند که با اعمال فشار به یکدیگر متصل شوند. در اصل الکتروفیوژن یک روش ساده جوشکاری است که با کمک آن لوله ها را به صورت لب به لب جوش می دهیم.
جوش الکتروفیوژن یک روش است که در آن لوله های پلی اتیلن با چگالی متوسط و بالا متصل می شوند و در این روش از عملیات جوشکاری حرارت به وسیله صفحه داغ و یا کوپلر به لوله انتقال می یابد.
انرژی حرارتی یکی از عوامل تعیین کننده در نوع جوش است و هنگام کار با الکتروفیوژن باید دقت کرد که جریان مناسب جوش روی دستگاه تنظیم شود که این جریان خروجی الکتریکی متناسب با ضخامت لوله تنظیم می شود. اگر تنظیم جریان برق به درستی صورت نگیرد ممکن است فرایند جوش را دچار اختلال کند.
نصب الکتروفیژن کار حساس و دقیقی است و باید توسط افراد خبره و آموزش دیده انجام شود.
کاربرد جوش الکتروفیژن
از آنجاییکه جوش الکتروفیژن در اتصال لوله های پلی اتیلن کاربرد دارد پس در صنایعی که در آنها انتقال انرژی توسط لوله های پلی اتیلن صورت می گیرد کاربرد دارند و از این نوع جوش استفاده می شود. در زیر به این صنایع اشاره می کنیم:
- انواع اتصالات لوله های پلی اتیلن آب
- اتصال لوله های پلی اتیلن فاضلاب
- اتصال لوله های پلی اتیلن نفت و گاز
عوامل موثر بر فرایند جوش الکتروفیوژن
برخی از عوامل هستند که در فرایند جوش الکتروفیوژن تاثیرگذار هستند. این عوامل در واقع مشخص کننده این هستند که جوش چگونه باید انجام شود و چه پارمتر هایی را باید در نظر گرفت. در زیر به مهم ترین عوامل موثر بر فرایند جوش الکتروفیوژن اشاره می کنیم.
- زمان ذوب: مدت زمانی که طی آن فرایند جوش انجام می شود که بر روی استحکام موثر است.
- تاثیر زمان ذوب بر نوع شکست: زمان هایی که آزمایش های کشش و چسبندگی را روی اتصالات الکتروفیوژن انجام می دهیم اگر زمان ذوب کم باشد توع شکست ترد خواهد بود و در امتداد سطح مشترک جوش شاهد ترک خواهیم بود.
- تاثیر فضای خالی بر استحکام اتصال: در واقع فضای خالی بر روی استحکام جوش موثر است و اگر این فضا کم باشد استکام نیز کم خواهد بود و با زیاد کردن و افزایش دادن گپ می توانیم استحکام بیشتری را شاهد باشیم.
نکته مهم عوامل موثر بر فرایند جوش الکتروفیوژن این است که جنس لوله ها در فرآیند جوش تاثیر گذار هستند.
نکاتی که باید در جوش الکتروفیوژن رعایت شود
برای انجام دادن یک جوش مناسب و با کیفیت نیاز به این داریم که نکات مهم در این زمینه را در نظر بگیریم و رعایت کنیم. نکاتی که باید در زمان جوش الکتروفیوژن رعایت شود موجب می شود تا یک اتصال ایده آل و مناسب در اختیار داشته باشیم و برای این موضوع باید نکاتی که در ادامه مطرح می شود را به صورت دقیق رعایت کنیم. این عوامل به شرح زیر می باشد.
- سطح جوشکاری تمیز باشد
- سر لوله ها و اتصال عمود باشند
- اجزاء جوش جابجا نشوند
- از گیره های مخصوص نگهدارنده استفاده شود
- کنترل لازم در زمینه ولتاژ انجام شود
- در سطح لوله ها خراش نباشد
- درجه حرارت با دقت بررسی شود
- به سیم کوپلر آسیبی وارد نشود
انواع اتصالات الکتروفیوژن
اتصالات الکتروفیوژن در انواع مختلف و متناسب با شکل لوله هایی که تولید می شوند، انجام می شود:
- لوله به لوله
- لوله به زانویی
- لوله به بوبلین
روش و مراحل جوش الکتروفیوژن
روش جوشکاری الکتروفیوژن به گونه ای است که هنگام کار باید یک سری نکات و مراحل را در نظر داشت. در جوش الکتروفیوژن، لوله ها به صورت لب به لب و با کمک گرم کردن صفحه های داغ ناشی از جریان الکتریکی متصل می شوند و پیش از شروع کار ابتدا باید قسمت هایی از لوله را که قرار است به یکدیگر متصل شوند خراش دهیم و سطح آنها را کاملا تمیز کنیم. سپس لوله ها را علامت گذاری می کنیم و آنها را هم راستای هم قرار داده و محل مناسب جوش را تراز می کنیم و همچنین باید مراقب باشیم فاصله ای بین آنها نباشد.
در ادامه باید توجه کنیم که قطر و ضخامت لوله ها یکسان باشند تا مقاومت و استحکام جوش برقرار شود. پس از خراش دادن و تمیز کردن لوله ها، آنها را با کمک گیره ها محکم نگه می داریم و به سمت صفحه داغ هدایت می کنیم در این قسمت با کمک درجه آمپر، میزان جریان برق را تنظیم می کنیم که موجب نرم شدن یا اصطلاحا ذوب شدن لوله ها می شود و در ادامه صفحه داغ را جدا کرده و با اعمال فشار موجب اتصال می شویم و در پایان پس از خنک شدن جوش اتفاق می افتد.
همیشه داغ کردن با کمک صفحه ها انجام نمی شود و در برخی از دستگاه های جوش این کار با کمک کوپلر صورت میگیرد.
دستگاه جوش الکتروفیوژن
الکتروفیوژن دستگاهی است که در داخل آن مجموعه ای از سیم پیچیها قرار دارد که هر کدام دارای قطر های مشخصی هستند و مقاومت خاصی نیز دارند. گرما و حرارت بر اثر عبور جریان برق از داخل سم پیچی های داخل دستگاه به وجود می آیند که با هدایت آن به نقطه مدنظر مقدمات جوشکاری و اتصال را به وجود می آورد. دستگاه جوش الکتروفیوژن ولتاژ ثابت و مداوم ایجاد می کند و با کمک این ولتاژ ثابت می توانیم گرما و حرارت را بدون نوسان به قسمت جوش منتقل کنیم.
مزایای اتصالات الکتروفیوژن
مهمترین انتظاری که از الکتروفیوژن می رود کیفیت اتصالات لوله های پلی اتلین است. از این روش در زمینه های مختلف استقاده می شود و دلیل آن هم مزیت ها و ویژگی هایی است که جوش الکتروفیوژن دارد و به ما کمک می کند تا اتصال مستحکم و مقاومی داشته باشیم. در ادامه به صورت تیتروار به مزایای اتصالات الکتروفیوژن اشاره می کنیم.
- بالا بودن ضریب اطمینان و ایمنی
- اتصالات مرغوب
- اتصال آسان و سریع
- عایق بندی ۱۰۰ درصد و جلوگیری از نفوذ و نشتی
- استحکام بالا در برابر زلزله و رانش زمین
- مقاومت در برابر فشار و خوردگی
- سهولت در نصب و اتصال
- سرعت بالای جوش
- قابلیت کنترل دما در هنگام جوش
معایب اتصالات الکتروفیوژن
زمان کار با جوش الکتروفیوژن ممکن است با محدودیت هایی مواجه شویم که این امر یک پدیده طبیعی است و همانطور که الکتروفیوژن دارای مزیت های بیشماری است از معایت و محدودیت هایی نیز برخوردار است. از جمله معایب اتصالات الکتروفیوژن می توان به هزینه بالا برای انجام دادن اتصالات لوله های ضخیم و عدم بازیافت قطعات لوله ها به دلیل وجود سیم پیچی اشاره کرد به همین خاطر باید هنگام جوش با دقت بالایی عمل کنیم.
تجهیزات الکتروفیوژن
برای اینکه بتوانیم جوشکاری الکتروفیوژن را انجام دهیم به برخی تجهیزات نیاز داریم. تجهیزات الکتروفیوژن باید قبل از شروع عملیات جوش آماده باشند تا در طی فرایند کار به خوبی پیش رود. تجهیزات موردنیاز برای جوش الکتروفیوژن به شرح زیر است که وظیفه هر کدام را نیز شرح می دهیم:
- دستگاه جوش الکتروفیوژن: اصلی ترین وسیله برای جوش است که با کمک آن میزان ولتاژ و حرات الکتریکی را تنظیم می کنیم.
- ابزار خراش: با کمک ابزار های برش قسمت هایی از لوله که قرار است به یکدیگر متصل شوند را خراش می دهیم و شرایط نرم شدن را فراهم می کنیم. هنگام خراش دادن کار تمیزکاری هم انجام می شود.
- ابزار برش: اگر محل اتصال لوله ها با هم تراز نباشند و دچار عیوبی مانند کج بودن باشند با کمک ابزار برش این عیوب را بر طرف می کنیم تا لوله ها کاملا صاف و یکدست شوند.
- کوپلر: جنس کوپلر از پلی اتیلن است و برای اتصال، لوله ها را در داخل آن قرار می دهیم و با هدایت جریان الکتریکی به قسمت داخلی کوپلر و ایجاد حرارت توسط آن ،شاهد نرم شدن لوله ها هستیم.
- صفحه: در برخی از دستگاه ها برای نرم کردن لوله ها و عملیات اتصال از صفحه های داغ استفاده می شود.
- گیره: با کمک گیره های موجود، در هنگام جوش لوله ها را ثابت نگه می داریم تا فاصله ای میان نقاط اتصال به وجود نیاید.
نقایص جوش الکتروفیوژن
برای انجام یک جوشکاری الکتروفیوژن مناسب نیاز است که مهارت و دقت در اجرای آن داشته باشیم و در صورتی که در این زمینه از مهارت برخوردار نباشیم و یا کار را درست انجام ندهیم جوش دچار ایراد و نقایص می شود. در ادامه به مهم ترین مواملی که موجب نقایص جوش الکتروفیوژن می شوند اشاره می کنیم.
- گداخت ناقص یا همان مدت زمان کم جوش
- وجود گرد و خاک روی سطوح
- عدم قرار گیری صحیح لوله
- گیره نامناسب و یا عدم استفاده از گیره
- لایه براداری نا مناسب
- فاصله زیاد میان قطر داخلی اتصال و قطر خارجی اتصال
تفاوت الکتروفیوژن با جوش معمولی (ذوبی)
اصلی ترین و مهم ترین تفاوت در این دو روش نحوه ایجاد حرارت است به شکلی که در جوش الکتروفیوژن از جریان الکتریکی بدون جرقه استفاده می شود که بر خلاف جوش معمولی یا همان ذوبی است. در جوشکاری الکتروفیوژن از کوپلر و صفحه های داغ برای اتصال استفاده می شود اما در جوش ذوبی از ابزار های گرم کننده مانند الکترود ها استفاده می شود که ذوب به صورت کامل اتفاق می افتد. اتصال پلی اتیلن در الکتروفیوژن دارای استحکام بیشتری نسب به ذوبی است.
طول عمر اتصالات الکتروفیوژن چقدر است؟
در فرایند جوشکاری الکتروفیوژن پارامتر های تاثیرگذار و استانداردها اگر به خوبی و درستی رعایت و اجرا شوند و همچنین اتصالات توسط یک کاربر خبره و با مهارت انجام شود میتوان گفت طول عمر اتصالات لوله های پلی اتلین ۵۰ سال خواهد بود.
آزمون های کنترل کیفیت جوش اتصالات الکتروفیوژن
از آزمون های جوش الکتروفیوژن برای کنترل کیفیت اتصالات استفاده می شود و این آزمون ها و آزمایشات به ما کمک می کند تا استحکام و مقاومت را بررسی کنیم. در ادامه برخی از مهم ترین و تاثیرگذار ترین آزمون های کنترل جوش اتصالات الکتروفیوژمن را بیان می کنیم.
- آزمون فشار: در این آزمون به لوله های جوش خورده فشار وارد می شود تا مقاومت و استحکام آن ارزیابی شود.
- آزمون جدا کردن یا کشش: در این آزمون با کمک انبر دست عمل جدایش در منطقه جوش پلی اتیلن انجام می شود. در این آزمایش منطقه جوش باید کشش بیاید.
- آزمون خم کاری نوار جوش: این آزمایش به خاطر این انجام می شود تا امتزاج اتصالات ارزیابی شود.
- آزمایش لایه برداری: در این آزمون لایه ای از ناحیه جوش برداشته می شود و هدف برای انجام آزمایش کیفیت جوش است.