مفاهيم

كميت

خصيصه‌ي ذاتي يک پديده، جسم يا ماده که بتوان به‌طور کيفي تشخيص داد و به‌طور کمي تعيين کرد.

كميت اندازه گيري شونده (Measurand)

كميتي كه مورد اندازه‌گيري قرار مي‌گيرد، کميت اندازه‌گيري شونده ناميده مي‌شود. اندازه‌گيري شونده (Measurand)، کميتي فيزيکي يا شيمايي است که اندازه‌گيري ‌مي‌شود. معمولاً اندازه‌گيري شونده ورودي سيستم اندازه گيري است.

كميت تأثيرگذار

كميتي كه دراندازه‌گيري مستقيم، كميت اندازه‌گيري شونده نيست. اما تغييراتش بر ارتباط بين نشاندهي سيستم اندازه‌گيري و نتيجه‌ي اندازه‌گيري تاثير مي‌گذارد.

به عنوان مثال در اندازه گيري بزرگي جريان متناوب، فركانس كميت تاثيرگذار است و يا در اندازه‌گيري طول توسط کوليس، دما کميت تأثيرگذار است.

سيستم اندازه‌گيري

مجموعه‌اي از يک يا چند وسيله‌ي اندازه‌گيري و ساير وسايل، شامل هرگونه معرف ها و مواد که به منظور تعيين مقادير اندازه‌گيري شده کميت‌ها و در محدوده مشخص مورد استفاده قرار مي گيرند.

اندازه‌گيري

فرايندي كه در آن با انجام آزمايش اطلاعاتي در مورد اندازه‌ي يك كميت بدست‌ مي‌آيد. اندازه‌گيري براساس دستورالعمل و با استفاده از سيستم اندازه‌گيري كاليبره شده انجام مي‌شود.

نتيجه‌ي اندازه‌گيري

اطلاعاتي در مورد اندازه يك كميت كه از طريق آزمايش به‌دست آمده باشد. اين اطلاعات شامل مجموعه مقاديري است كه به‌طور منطقي به كميت اندازه‌گيري شونده نسبت داده مي‌شود. نتيجه‌ي اندازه‌گيري معمولاً به‌صورت يك مقدار براي كميت و يك مقدار براي عدم قطعيت اندازه‌گيري بيان مي‌شود.

تعريف خطا:

خطا، نتيجه‌ي اندازه‌گيري منهاي مقدار واقعي اندازه‌ده مي‌باشد.

يادآوري: چون مقدار واقعي را نمي‌توان تعيين کرد در عمل از مقدار واقعي قراردادي استفاده مي‌شود.

مقدار واقعي: مقدار واقعي كميت اندازه‌گيري شونده را مي‌توان ميانگين بي‌نهايت مقدار اندازه‌گيري شده تعريف كرد، وقتي انحراف ميانگين ناشي از عوامل مختلف دست‌اندركار به سمت صفر ميل كند. مقدار واقعي كميت را مي‌توان توسط يكي سيستم اندازه‌گيري ايده‌آل و كامل به‌دست آورد.

خطاي تصادفي

خطاي تصادفي اندازه‌گيري از تغييرات غيرقابل پيش‌بيني يک يا بيشتر از يک کميت تأثير گذار ناشي مي‌شود. اثرات اين تغييرات، اثرات تصادفي ناميده مي‌شوند.

براي مثال، در تعيين طول يک ميله يا بلوک سنجه، تغييرات دماي محيط موجب افزايش مقدار اندازه‌گيري شده مي‌شود. اين خطا از يک اثر تصادفي ناشي مي‌شود؛ يعني تغيير غير قابل پيش‌بيني دماي محيط، امکان جبران خطاهاي تصادفي وجود ندارد.

خطاي تصادفي:

خطاي تصادفي عبارتست از نتيجه اندازه‌گيري منهاي ميانگين نتايجي که از انجام تعداد نامحدودي اندازه‌گيري يک اندازه‌ده در شرايط تکرارپذير بدست مي‌آيد.

يادآوري: از آنجا‌که تعداد اندازه‌گيري‌هايي که مي‌توان انجام داد محدود است خطاي تصادفي را فقط با تخمين مي‌توان تعيين کرد.

خطاي تصادفي را نمي‌توان از بين برد، فقط مي‌توان آن را کاهش داد.

خطاي سيستماتيک

خطايي که تقريباً از يک اثر ثابت ناشي شود، خطاي سيستماتيک ناميده مي‌شود.

به‌عنوان مثالاگر صفر يک وسيله اندازه‌گيري با يک مقدار ثابت تغيير کند، اين مسئله باعث افزايش خطاي سيستماتيک مي‌شود.

خطاي سيستماتيک:

خطاي سيستماتيک ميانگين نتايج حاصل از انجام تعداد نامحدودي اندازه‌گيري يک اندازه‌ده در شرايط تکرارپذير، منهاي مقدار واقعي آن اندازه‌ده مي‌باشد.

خطاي سيستماتيک را مي‌توان کمي نمود و اگر اندازه‌ي آن در مقايسه با صحت مورد نياز چشمگير باشد، مي‌توان براي آن ضريب تصحيح در نظر گرفت.

مي‌توان نتيجه گرفت خطاي سيستماتيک برابر است با خطا منهاي خطاي تصادفي

ضريب تصحيح:

عددي كه براي جبران خطاي سيستماتيك در نتيجه تصحيح نشده‌ي يك اندازه‌گيري ضرب مي‌شود.

درستی اندازه گيری (Accuracy):

نزديكي بين مقدار كميت بدست آمده از اندازه‌گيري و مقدار واقعي كميت اندازه‌گيري شونده را درستي (Accuracy)اندازه‌گيري مي‌گويند.

صحت اندازه گيری (Treuness) :

نزديكي بينمقدار ميانگين تعداد نامحدودي از مقادير كميتي كه تحت شرايط مشخص اندازه‌گيري بدست آمده و مقدار واقعي كميت اندازه‌گيري شونده را صحت اندازه‌گيري (Trueness)مي‌گويند.

دقت اندازه گيری (Precision):

نزديكي، بين مقادير بدست آمده از اندازه‌گيري‌هاي مكرر يك كميت،تحت شرايط مشخص، دقت اندازه‌گيري ناميده مي‌شود. اندازه‌ي دقت معمولاً با استفاده از انحراف از ميانگين محاسبه مي‌شود.

انحراف استاندارد (s):

کميت s که با فرمول زير پراکندگي نتايج حاصل از n بار اندازه‌گيري يک اندازه‌ده را مشخص مي‌کند.

دقت اندازه‌گيري تحت شرايط تكرارپذيري، تكرارپذيري اندازه‌گيري ناميده مي‌شود. اگر اندازه‌گيري تحت شرايط تکرارپذيري انجام شود و مقادير بدست‌ آمده براي يک کميت معين داراي نزديکي قراردادي مشخصي باشند، آن اندازه‌گيري تکرار پذير است.

شرايط تكرار پذيري اندازه‌گيري:

* روش‌ها و دستورالعمل‌هاي اندازه‌گيري

* آزمايش كننده

* سيستم اندازه‌گيري (دستگاه‌هاي اندازه‌گيري)

* شرايط عملياتي (انجام آزمايش در فواصل زماني كوتاه)

* محل انجام آزمايش (تثبيت شرايط محيطي)

تجديد پذيري، دقت تحت شرايط تجديدپذيري است.

انجام اندازه‌گيري تحت شرايطي كه در آن مجموعه‌اي از عوامل شامل محل اندازه‌گيري، آزمايش‌كننده، استاندارد مرجع، شرايط‌محيطي، زمان وسيستم اندازه‌گيريتغيير مي‌کند. با تغيير سيستم اندازه‌گيري ممکن است دستورالعمل اندازه‌گيري نيز تغيير کند.

عدم قطعيت اندازه‌گيري

عدم قطعيت به‌معناي نداشتن قطعيت است يا شرايطي است که به دليل دانش ناکافي، امکان اظهار‌نظر قطعي در مورد شرايط موجود يا آينده وجود نداشته است.

عدم قطعيت ممکن است نتيجه عدم دانش در مورد وقايعي باشد که با مطالعات بيشتر مي‌توان دانش کافي در مورد آن وقايع را کسب نمود. به عنوان مثال در طراحي يک موشک، شما در مورد اينکه آيا اين موشک کار مي‌کند يا نه مطمئن نيستيد، اما اين عدم قطعيت با انجام آزمايش‌ها و تحقيقات بيشتر از بين مي‌رود.

اگر چه در زمان اندازه گيري سعي مي شود که همه پارامترهاي تأثير گذار و شرايط, تحت کنترل و مناسب باشند ولي همواره پارامترهاي وجود دارند که توسط ما قابل کنترل کامل نبوده و يا تعيين مقدار دقيق و تحقق کامل آنها ميسر نمي باشد. به همين علت انحرافاتي در قرائتهاي متوالي از يک اندازه ده در شرايط تکرار پذير بوجود خواهد آمد. هر چقدر ميزان انحرافها کمتر باشد نشاندهنده تسلط بهتر بر پارامترهاي تأثير گدار بوده و نشاندهنده کيفيت بالاتر سيستم اندازه گيري مي باشد.

به عنوان مثال اگر شما در مورد وضعيت هواي فردا مطمئن نباشيد (باران مي‌ايد يا نه)، در اين حالت عدم قطعيت وجود دارد. وقتي شما در مورد وضعيت هواي فردا به‌صورت احتمالي صحبت مي‌کنيد، عدم قطعيت خود را کمي کرده‌ايد. فرض کنيد پيش‌بيني شما در مورد وضعيت هواي فردا اينگونه باشد: ” به احتمال 90٪ هوا آفتابي است“ . اگر شما براي فردا برنامه مهمي داشته باشيد، در اين حالت 10٪ احتمال دارد که باران ببارد و برنامه شما انجام نشود. اگر اين برنامه، برنامه کاري باشد و به دليل بارش باران، 10 ميليون تومان از دست بدهيد، در اين صورت عدم قطعيت خود را اينگونه کمي مي‌کنيد:

” 10٪ احتمال از دست دادن 10 ميليون تومان وجود دارد“ حتي مي‌توان اين پيش‌بيني را به‌صورت واقعي‌تر و از طريق کمي کردن عدم قطعيت در مورد باران کم و باران شديد، هزينه تأخير و يا هزينه لغو برنامه و ... بيان کرد.

پارامتري مربوط به نتيجه اندازه‌گيري که پراکندگي مقاديري را مشخص مي‌کند که مي‌توان به‌طور منطقي به اندازه‌ده نسبت داد.

عدم قطعيت اندازه‌گيري تشريح اين واقعيت است که براي يک اندازه‌ده و نتيجه يک اندازه‌گيري يک مقدار واحد وجود ندارد، بلکه تعداد نامحدودي مقادير وجود دارد که در اطراف نتيجه به‌دست آمده گسترده شده‌اند.

وجود کميت‌هاي تأثيرگذار بر روي نتيجه اندازه‌گيري باعث بوجود آمدن عدم قطعيت مي‌گردد.

روش های محاسبه عدم قطعیت در قسمت محصولات فایلی و به شکل پی دی اف ارایه می گردد.

مترولوژي دانش انداز ه گيري است. تمام مسائل مربوط به انداز ه گيري در حوزه مترولوژي قرار مي گيرد. با توجه به نوع كميتي كه انداز ه گيري می شود، مترولوژي به دو شاخه ي مترولوژي فيزيكي و شيميايي و براساس كاربرد نتايج اندازه گيري، مترولوژي به سه شاخه ي مترولوژي قانوني، صنعتي و تخصصي دسته بندي مي شود.

اندازه گيري با استفاده از دستگاه انداز ه گيري انجام مي شود. براي اطمينان از درستي نتيجه انداز ه گيري بايد دستگاه اندازه گيري را با استفاده از استاندارد انداز ه گيري مناسب كاليبره كرد. در حوز ه ي انداز ه گيري، دستگا ه هاي اندازه گيري، مشخصات دستگاه هاي اندازه گيري و استانداردهاي اندازه گيري، واژه ها و اصطلاحات متداولي وجود دارد كه آشنايي با آنها ضروري است.

گستره اي از اطلاعات كه مسائل مربوط به اندازه گيري در آن مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد، مترولوژي ناميده مي شود. مترولوژي تمام جنبه هاي تئوري و عملي اندازه گيري، عدم قطعيت اندازه گيري و گستره كاربرد آن را شامل مي شود. مترولوژي دانش اندازه گيري است. مترولوژي شامل واحدهاي اندازه گيري و استانداردهاي آنها، دستگاه هاي اندازه گيري و حوزه ي كاربرد آنها و تمام مسائل نظري و عملي مرتبط با اندازه گيري است.

هر روز در سرتاسر دنيا تعداد نامحدودي اندازه گيري در صنعت، تجارت و آزمايشگاه ها انجام مي شود. اما رشته ي انداز ه گيري را مي توان به دو روش دست ه بندي كرد. اولين نوع دسته بندي براساس پارامتر مورد انداز ه گيري (يك پارامتر تحت اندازه گيري مي تواند فيزيكي يا شيميايي باشد) و دومي براساس كاربرد
نتيجه انداز ه گيري انجام مي شود.

در دسته بندي براساس پارامتر مورد اندازه گيري، مترولوژي به دو شاخه ي مترولوژي فيزيكي و مترولوژي شيميايي تقسيم مي شود. در دست ه بندي براساس كاربرد نتيجه اندازه گيري، مترولوژي به سه شاخه ي مترولوژي قانوني (LegalMetrology) ، مترولوژي صنعتي (IndustrialMetrology) و مترولوژي تخصصي
(ScientificMetrology) تقسيم مي شود.

مترولوژي فيزيكي و شيميايي دانش انداز ه گيري فيزيكي، مترولوژي فيزيكي و دانش انداز ه گيري تحليلي و شيمايي، مترولوژي شيمايي ناميده مي شود. در مترولوژي فيزيكي، انداز ه گيري پارامترهاي فيزيكي مانند جرم، طول، جريان الكتريكي، سرعت و ... مورد بحث و بررسي قرار م يگيريد.در مترولوژي شيمايي، تحليل كمي و كيفي مواد استفاده شده در حوزه ي شيمي، بيولوژي، دارويي و محيط زيست مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد. اندازه گير ي هاي انجام شده در آزمايشگاه هاي متالوژي، داروسازي و پاتولوژي در حوزه مترولوژي شيميايي قرار مي گيرد. سه حوزه وسيع تجزيه و تحليل قانوني، تجزيه و تحليل محيطي و تجزيه و تحليل محصولات غذايي و كشاورزي نيز بخشي از مترولوژي شيمايي است.

مترولوژي قانوني، صنعتي و تخصصي صر فنظر از ماهيت فيزيكي و شيمايي انداز هگيري ها، مترولوژي براساس كاربرد نتايج انداز هگيري به سه شاخ هي مترولوژي قانوني، مترولوژي صنعتي و مترولوژي تخصصي دست هبندي مي شود.

مترولوژي قانوني: در هر جامعه اي وجود يك سيستم اندازه گيري معتبر براي تجارت حياتي است. هم هي اندازه گيري هاي مربوط به تجارت و حمايت از مصرف كننده در حوزه مترولوژي قانوني قرار دارد. اين نوع مترولوژي با موضوعات و وظايف قانوني از قبيل ارزيابي و تأييد دستگا ههاي اندازه گيري براي تضمين درستي ، همساني و اعتبار اندازه گير يها سروكار دارد.

مترولوژي صنعتي: در صنايع و سازمان هاي خدماتي در مراحل مختلف گسترش محصول، ساخت و خدمات براي بررسي انطباق محصولات و خدمات با مشخصات معين، انداز هگير يهايي انجام مي شود كه در حوزه مترولوژي صنعتي قرار مي گيرد.مترولوژي صنعتي با اندازه گيري هاي كنترل كيفيت و توليد سروكار دارد. مترولوژي صنعتي شامل دستورالعمل هاي كاليبراسيون، تعيين فواصل زماني كاليبراسيون، كنترل فرايندهاي انداز هگيري و مديريت تجهيزات انداز هگيري در صنايع بوده تا پيروي تجهيزات از الزامات مورد نظر، تضمين شود.

مترولوژي تخصصي: انداز هگيري هاي انجام شده در آزمايشگاه هاي تخصصي در حوزه مترولوژي تخصصي قرار دارد. صرف نظر از كميت انداز هگيري شده، مترولوژي تخصصي به عنوان بخشي از مترولوژي با مسائل رايج در تمام موضوعات مترولوژيكي سروكار دارد. مسائل نظري و عملي واحدهاي اندازه گيري،تحقق و انتشار واحدهاي اندازه گيري از طريق روش هاي علمي، مسائل خطا و عدم قطعيت انداز هگيري و مسائل مترولوژيكي دستگاه هاي اندازه گيري در حوزه مترولوژي تخصصي قرار دارد. مترولوژي تخصصي از نظر درستي و دقت نسبت به مترولوژي قانوني و صنعتي در بالاترين سطح قرار دارد.

سازمان بين المللي اوزان و مقياس ها، مترولوژي تخصصي را به 9 رشته تخصصي ذيل تقسيم م يكند: 1 . جرم 2 . برق 3 . طول 4 . زمان و فركانس 5 . دما سنجي 6 . تابش يونيزه كننده و راديواكتيويته (IonizingRadiation&Radioactivity) 7 . نورسنجي و پرتو سنجي (PhotometryandRadiometry) 8 . صوت سنجي (Acoustics) 9 . مقدار ماده

سيستم متريك مدرن: سيستم بين المللي واحدها (SI) پايه و اساس مترولوژي مدرن است. سيستم بي نالمللي واحدها، سيستم متريك مدرن نيز ناميده مي شود، زيرا نام بسياري از واحدهاي آن از سيستم متريك فرانسوي گرفته شده است. مخفف سيستم بين المللي واحدها SI از عبارت فرانسوي SystemInternationald’Unites گرفته شده است.

واحدهاي مبنا: هفت كميت در SI ،واحدهاي مبنا را تشكيل مي دهند. واحدهايي كه ساير پارامترهاي اندازه گيري از طريق آنها رديابي مي شوند و عبارتند از: 1 . متر )طول( 2 . كيلوگرم )جرم( 3 . ثانيه )زمان( 4 . آمپر )جريان الكتريكي( 5 . كلوين )دماي ترموديناميكي( 6 . كاندلا )شدت روشنايي( 7 . مول )مقدار ماده(

کميت خاصيتي از يك پديده، جسم يا ماده كه مي توان به آن اندازه نسبت داد.

کميت هاي هم نوع كميت هاي هم نوع در سيستم كميت ها داراي بعدي يكسان هستند. دسته بندي كميت ها به كميت هاي هم نوع تا حدودي اختياري است. براي مثال گشتاور و انرژي داراي بعد يكسان هستند، اما براساس قرارداد كميت هايي هم نوع نيستند. بطو ركلي، هم هي طول ها مانند قطرها، محيط دايره ها و طو لموجها و همه انرژي ها مانند كار، گرما، انرژي جنبشي و پتانسيل كميت هايي هم نوع هستند.

سيستم بين المللي کميت ها سيستم كميت ها به اضاف هي معادلاتي كه كميت ها را به يكديگر مرتبط كرده و SI براساس آن پايه گذاري مي شود.

مقدار يك کميت انداز هي يك كميت كه به وسيل هي يك عدد و مرجع بيان مي شود. كميت داراي بعد واحد فقط به صورت عدد بيان مي شود.

واحد مبنا واحدي قراردادي و يكتا كه براي كميت مبنا در سيستم كميت ها پذيرفته شده است.

واحد اشتقاقي واحد متناظر با كميت اشتقاقي. به عنوان مثال طول و زمان جزء كميت هاي مبنا هستند، بنابراين متر بر ثانيه (m/s) و كيلومتر بر ساعت (km/h) واحدهاي اشتقاقي سرعت هستند.

اندازه گيري فرايندي كه در آن با انجام آزمايش اطلاعاتي در مورد انداز ه ي يك كميت بدست مي آيد. انداز هگيري براساس دستورالعمل و با استفاده از سيستم اندازه گيري كاليبره شده انجام مي شود.

کميت اندازه گيري شونده ( Measurand ) كميتي كه مورد اندازه گيري قرار مي گيرد، كميت انداز ه گيري شونده ناميده مي شود. انداز ه گيري شونده (Measurand) ،كميتي فيزيكي و يا شيميايي است كه اندازه گيري مي شود. انداز هگيري شونده ورودي سيستم اندازه گيري است.

دستورالعمل اندازه گيري تشريح كامل انداز ه گيري براساس يك يا چند اصل اندازه گيري و برحسب يك روش انداز ه گيري معين، دستورالعمل انداز ه گيري ناميده مي شود. معمولاً دستورالعمل انداز ه گيري با جزئيات كافي مستند مي شود تا آزمايش كننده توانايي انجام انداز هگيري را داشته باشد.

نتيجه ي اندازه گيري اطلاعاتي در مورد اندازه يك كميت كه از طريق آزمايش به دست آمده باشد. اين اطلاعات شامل مجموعه مقاديري است كه به طور منطقي به كميت اندازه گيري شونده نسبت داده مي شود. نتيج هي اندازه گيري معمولاً به صورت يك مقدار براي كميت و يك مقدار براي عدم قطعيت اندازه گيري بيان مي شود.

عدم قطعيت اندازه گيري پارامتري مربوط به نتيجه ي انداز هگيري كه پراكندگي مقاديري را شرح مي دهد كه م يتوان به طور منطقي به كميت اندازه گيري شونده نسبت داد. به طور كلي عدم قطعيت اندازه گيري شامل مؤلفه هاي زيادي است. برخي از اين مؤلفه ها با استفاده از عدم قطعيت نوع A و برخي با استفاده از عدم قطعيت نوع B ارزيابي مي شوند.

کاليبراسيون سيستم اندازه گيري عمليات برقراري ارتباط، بين مقادير تأمين شده توسط استانداردهاي اندازه گيري و نشاندهي متناظر سيستم انداز هگيري كه تحت شرايط مشخص انجام شده و شامل تخمين عدم قطعيت اندازه گيري است.

سلسله مراتب کاليبراسيون مراحل كاليبراسيون سيستمهاي اندازه گيري، بين يك مرجع مترولوژيكي معين و سيستم اندازهگيري نهايي را سلسله مراتب كاليبراسيون مينامند. يك يا چند استاندارد اندازه گيري )كاليبراتور( و سيستمهاي اندازهگيري بهرهبرداري شده بر اساس دستورالعملهاي اندازهگيري، عناصر سلسله مراتب كاليبراسيون را تشكيل ميدهند.

قابليت رديابي مترولوژيكي ويژگي نتيجه انداز ه گيري، كه آنرا به يك مرجع مترولوژيكي معين از طريق زنجير هاي پيوسته از كاليبراسيون سيستم هاي انداز ه گيري يا مقايسه ها كه هر كدام عدم قطعيت معيني دارند، مرتبط مي كند.

دقت اندازه گيري (Precision) نزديكي قراردادي، بين مقادير بدست آمده از انداز هگيري هاي مكرر يك كميت، تحت شرايط مشخص، دقت اندازه گيري ناميده مي شود. دقت اندازه گيري معمولا به صورت عددي با مقياسهاي عدم دقت مانند انحراف معيار استاندارد، واريانس يا ضريبي از انحراف معيار، تحت شرايط مشخصانداز هگيري بيان م يگردد.

شرايط تكرار پذيري اندازه گيري

 * روش ها و دستورالعمل هاي انداز ه گيري

* آزمايش كننده

* سيستم انداز هگيري (دستگاه هاي انداز هگيري)

* شرايط عملياتي (انجام آزمايش در فواصل زماني كوتاه)

* محل انجام آزمايش (تثبيت شرايط محيطي)

تكرار پذيري اندازه گيري دقت انداز هگيري تحت شرايط تكرارپذيري، تكرارپذيري اندازه گيري ناميده م يشود. اگر انداز هگيري تحت شرايط تكرارپذيري انجام شود و مقادير بدست آمده براي يك كميت معين داراي نزديكي قراردادي مشخصي باشند، آن اندازه گيري تكرار پذير است.

تجديدپذيري اندازه گيري دقت اندازه گيري تحت شرايط تجديد پذيري، تجديد پذيري اندازه گيري ناميده مي شود. انجام اندازهگيري تحت شرايطي كه در آن مجموعهاي از عوامل شامل محل اندازهگيري، آزمايشكننده، استاندارد مرجع، شرايط محيطي، زمان و سيستم اندازهگيري تغيير مي كند. با تغيير سيستم اندازه گيري ممكن است دستورالعمل اندازه گيري نيز تغيير كند.

ريزنگري سيستم اندازه گيري (Resolution) كوچكترين تغيير در مقدار كميت انداز هگيري شونده كه باعث تغيير محسوسي در نشاندهي متناظر آن م يشود. ريزنگري سيستم اندازه گيري ممكن است به نويز ) داخلي يا خارجي ( يا اصطكاك و همچنين به مقدار كميتي كه اندازه گيري مي شود نيز وابسته باشد.

حساسيت سيستم اندازه گيري (Sensitivity) نسبت تغيير نشاندهي سيستم انداز هگيري به تغيير متناظر با مقدار كميتي كه انداز هگيري مي شود، حساسيت سيستم انداز هگيري نام دارد. حساسيت مي تواند به مقدار كميتي كه انداز هگيري م يشود، وابسته باشد. تغيير در نظر گرفته شده براي مقدار كميتي كه انداز هگيري مي شود، م يبايستي در مقايسه با ريزنگري سيستم انداز هگيري بزرگ باشد.

پايداري سيستم اندازه گيري (Stability) توانايي سيستم اندازه گيري در ثابت نگه داشتن مشخصات مترولوژيك ياش با تغيير زمان، پايداري سيستم اندازه گيري ناميده مي شود.

رانش سيستم اندازه گيري (Drift) تغييرات آهسته و پيوست هي مشخصات انداز هشناختي يك دستگاه در گذر زمان را گويند. معمولاً رانش يك سيستم انداز هگيري را م يتوان از اطلاعات به دست آمده از كاليبراسيون هاي قبلي آن بدست آورد.

عدم قطعيت دستگاهي مؤلف هي عدم قطعيت انداز هگيري كه به دستگاه اندازه گيري نسبت داده مي شود و از طريق كاليبراسيون آن تعيين مي شود. از عدم قطعيت دستگاهي ب هعنوان مؤلف هي عدم قطعيت انداز هگيري در تخمين نوع B استفاده مي شود.

مقدار واقعي مقداري براي كميت كه با تعريف آن كميت سازگار است. در رويكرد سنتي، يك مقدار يكتا كميت اندازه گيري شونده را توصيف م يكند.مقدار واقعي با يك اندازه گيري كامل كه يك انداز هگيري بدون خطاست، بدست خواهد آمد. طبعاً مقدار واقعي دست نيافتني است.

درستي انداز هگيري نزديكي قراردادي بين مقدار كميت بدست آمده از اندازه گيري و مقدار واقعي كميت اندازه گيري شونده را درستي (Accuracy) اندازه گيري مي گويند. درستي نمي تواند بصورت عددي بيان شود. درستي با خطا رابطة معكوس دارد. اصطلاح درستي اندازه گيري به جاي صحت اندازه گيري (Trueness) و اصطلاح دقت اندازه گيري به جاي درستي اندازه گيري نبايد استفاده شود.

صحت انداز هگيري نزديكي قراردادي بين مقدار ميانگين تعداد نامحدودي از مقادير كميتي كه تحت شرايط مشخص اندازه گيري بدست آمده و مقدار واقعي كميت اندازه گيري شونده را صحت اندازه گيري (Trueness) مي گويند. صحت را نمي توان به صورت عددي بيان كرد . صحت فقط به صورت معكوس با خطاي سيستماتيك رابطه دارد. اصطلاح صحت اندازه گيري نبايد به جاي درستي اندازه گيري استفاده شود.

دقت اندازه گيري (Precision) نزديكي قراردادي، بين مقادير بدست آمده از انداز هگيري هاي مكرر يك كميت، تحت شرايط مشخص، دقت اندازه گيري ناميده مي شود. دقت انداز هگيري معمولا به صورت عددي با مقياسهاي عدم دقت مانند انحراف معيار استاندارد، واريانس يا ضريبي از انحراف معيار، تحت شرايط مشخصاندازه گيري بيان م يگردد.

خطاي اندازه گيري اختلاف بين مقدار به دست آمده از اندازه گيري و مقدار واقعي كميت انداز هگيري شونده را خطاي انداز هگيري مي گويند.

خطاي تصادفي تفاضل مقدار به دست آمده از انداز هگيري و ميانگين تعداد نامحدودي از انداز هگيري هاي مكرر يك كميت كه تحت شرايط تكرار پذيري انجام شده، خطاي تصادفي ناميده مي شود. خطاي تصادفي برابر با تفاضل خطاي اندازه گيري و خطاي سيستماتيك انداز هگيري است. تعداد دفعات انداز هگيري محدود است، بنابراين خطاي تصادفي را فقط مي توان تخمين زد.

باياس خطاي سيستماتيك نشان دهي يك سيستم اندازه گيري، باياس ناميده مي شود. ميانگين خطاهاي نشا ندهي تعداد نامحدودي از انداز هگيري هاي يك كميت كه تحت شرايط تكرارپذيري انجام شده باياس سيستم انداز هگيري ناميده مي شود.

خطاي سيستماتيك تفاضل ميانگين تعداد نامحدودي از اندازه گيري هاي مكرر يك كميت كه تحت شرايط تكرارپذيري انجام شده و مقدار واقعي كميت اندازه گيري شونده را خطاي سيستماتيك مي نامند. خطاي سيستماتيك و علل آن مي تواند شناخته يا ناشناخته شده باشد. بايد تا حد امكان اثر ناشي از خطاي سيستماتيك را تصحيح كرد. خطاي سيستماتيك برابر تفاضل خطاي اندازه گيري و خطاي تصادفي اندازه گيري است.

كاليبراسيون تجهيزات انداز ه گيري ابزاري اساسي است كه با آن قابليت رديابي انداز هگيري تأمين مي شود. كاليبراسيون، مشخصات عملكرد دستگاه را تعيين م يكند. در فرايند كاليبراسيون، دستگا هها مستقيماً با استانداردهاي اندازه گيري مقايسه مي شوند. در بسياري از حالت ها، پس از فرايند كاليبراسيون گواهينامه كاليبراسيون صادر و برچسبي تحت عنوان برچسب كاليبراسيون برروي دستگاه چسبانده مي شود.

هدف از کاليبراسيون دوره اي - بهبود تخمين انحراف بين مقدار مرجع و مقدار بدست آمده - اطمينان دوباره به مشخصات درستي يا عدم قطعيت دستگاه هاي انداز هگيري - اطمينان از عدم به وجود آمدن تغيير در مشخصات مترولوژيكي دستگاه

برخي از عوامل مؤثر بر تعيين دوره ي کاليبراسيون )براساس OIML-D10 ) 1 . نوع تجهيز 2 . تمايل به سايش يا رانش 3 . توصيه هاي سازنده 4 . اندازه و نحوه ي استفاده 5 . شرايط محيطي 6 . اطلاعات بدست آمده از كاليبراسيون هاي قبلي 7 . سوابق ثبت شد هي تعميرات و سرويس ها 8 . تعداد تكرار و بررسي هاي ميان دور هاي 9 . محل آزمايشگاه مرجع كاليبره كننده

روش هاي بازنگري فواصل بين کاليبراسيون روش 1 : تنظيم خودكار يا پلكاني روش 2 : نمودار كنترلي روش 3 : مدت استفاده )يا روش تقويمي( روش 4 : آزمون جعبه سياه روش 5 : ساير رويكرد هاي آماري

گواهينام هي كاليبراسيون محصول نهايي فرايند كاليبراسيون است و تنها مدرك ملموسي است كه مشتري را از انجام فرايند كاليبراسيون مطمئن مي كند. گواهينامه كاليبراسيون فقط نتايج ب هدست آمده را نشان نمي دهد بلكه ابزاري كليدي است كه با آن درباره ي كيفيت خدمات آزمايشگاه قضاوت مي شود.

هرگواهينامه کاليبراسيون يا آزمون بايد حداقل شامل اطلاعات ذيل باشد:

- عنوان (مثلاً گزارش آزمون يا گواهينام هي كاليبراسيون)

- نام و نشاني آزمايشگاه

- شناسايي انحصاري گزارش آزمون يا گواهينامه كاليبراسيون (مانند شماره سريال)

- نام و نشاني مشتري

- مشخص كردن روش استفاده شده

- تاريخ دريافت اقلام و تاريخ انجام آزمون يا كاليبراسيون

شرح اقلام آزمون يا كاليبراسيون شده، وضعيت آنها وشناسايي بدون ابهام آنها

- ارجاع به طرح يا روش اجرايي بكارگرفته شده جهت نمون هبرداري

- نتايج آزمون يا كاليبراسيون در صورت اقتضاء همراه با واحدهاي انداز هگيري

- نام، سمت و امضاء اشخاصي كه گزارش آزمون يا كاليبراسيون را تصويت م يكنند

- درصورت لزوم، ذكر اين نكته كه نتايج فقط به تجهيزاتي كه تحت آزمون يا كاليبراسيون قرار گرفته اند، مربوط مي شود

علاوه بر الزامات ذکر شده، موارد ذيل نيز مي توانند در گواهينامه نامه درج گردند: - شرايط محيطي - عدم قطعيت انداز هگيري - شواهدي حاكي از اينكه انداز هگيري ها قابل رديابي هستند

برچسب هاي کاليبراسيون پس از اتمام فرايند كاليبراسيون، گواهينامه كاليبراسيون صادر مي شود و در بسياري از حالت ها برچسبي با عنوان برچسب كاليبراسيون به دستگاه كاليبره شده چسبانده م يشود. هنگامي كه بخش كوچكي از مشخصات مترولوژيكي مورد كاليبراسيون قرار مي گيرد، بايد از عبارت كاليبراسيون محدود استفاده شود.

موارد اصلي که در آزمايشگاه بايستي تحت کنترل باشند:

1 . دما 2 . رطوبت 3 . فشار 4 . اغتشاش الكترومغناطيسي/ فركانس راديويي

عریف جوشکاری

جوشکاری به انگلیسی با اصطلاح welding شناخته شده و از روش‌های اتصال دهی بسیار پرکاربرد محسوب می‌شود.
در تعریف جوشکاری ایده‌آل باید گفت به محل اتصالی اطلاق می‌شود که به هیچ طریقی نتوانیم آن را از قسمت‌های دیگر قطعه تشخیص دهیم. چه به لحاظ شیمیایی، چه مکانیکی و چه از لحاظ نظم اتمی! رسیدن به چنین جوش ایده‌آلی نیازمند تکنیک‌هایی است که در کاربردهای ویژه، ضروری به نظر می‌رسد. در صنعت، این مسئله اصلاً عمومیت ندارد چراکه همیشه بحث هزینه و مقرون‌به‌صرفه بودن مطرح است.

فرایندهای جوشکاری

به‌طورکلی عمل اتصال جوشکاری با دو مکانیزم اصلی انجام می‌شود:

فرایندهای جوشکاری ذوبی

در این روش جوش دادن، به وسیله یک منبع حرارتی مثل شعله، قوس الکتریکی، اشعه، لیزر و غیره عمل ذوب روی بخشی از سطح اتفاق انجام می‌شود. زمانی که منبع حرارتی را برمی‌داریم بخش مذاب در آن عمل انجماد رخ می‌دهد. انجماد یعنی دوباره منظم شدن اتم‌ها و مولکول‌ها در کنار هم و در اثر این اتفاق یک نیروی چسبندگی یا کشش بین اتم‌ها به وجود می‌آید.
جهت‌گیری اتم‌ها می‌تواند یکسان یا متفاوت باشد که تعیین‌کننده‌ خواص مکانیکی جوش است. درنهایت این فرآیندها موجب اتصال دو تکه به هم می‌شود. هرچقدر بتوان فرایند پیشرفته‌تری را در این روش ابداع کرد، منطقه کوچک‌تری ذوب ‌شده، اتصال سریع‌تر برقرار می‌شود و وضعیت مطلوب‌تری از جوش، حاصل می‌شود.
جوشکاری ترمیت یکی از انواع جوشکاری ذوبی است که اغلب در اتصال ریل‌های راه آهن کاربرد دارد. پیشنهاد می‌کنیم که فیلم جوشکاری ترمیت خطوط راه آهن را ببینید تا این فرایند را بهتر بشناسید.

فرایندهای جوشکاری غیر ذوبی

در فرایند های جوشکاری حالت ‌جامد یا غیرذوبی از طریق اعمال فشار و تغییر شکل، عمل اتصال انجام می‌‎‌شود. این روش، مخصوص فلزات نرم از جمله نقره، مس و آلومینیوم است و در دمای محیط هم این اتصال می‌تواند برقرار شود. اما در مورد بعضی فلزات مثل فولاد شاید در دمای محیط خیلی راحت نتوان به این هدف رسید و باید قطعه را تا ۴۰۰ یا ۵۰۰ درجه‌ سانتی‌گراد گرم کرد و بعد این عمل را روی آن انجام داد. قدیمی‌ترین روش جوش‌کاری مربوط به فرآیند جوشکاری فورجی، جوش‌کاری پتکه‌ای یا جوش‌کاری آهنگری است.

تتکنیک سومی نیز وجود دارد که دیگر نام جوش‌کاری به آن اطلاق نمی‌شود. در اینجا لایه هوا و ناهمواری‌های سطح به کمک ماده ثالثی پر می‌شود. یعنی این تکنیک اصراری بر ذوب شدن یا تحت‌فشار قرار دادن دو تکه ندارد، بلکه توسط پل واسطه‌ای اتصال انجام می‌شود. اگر پل واسطه فلزی باشد، همان لحیم‌کاری است و بسته به نقطه ذوب آلیاژ، به دو دسته‌ لحیم‌کاری نرم یا زود ذوب و لحیم‌کاری سخت یا دیرذوب تقسیم می‌شود. در مقابل، پل واسطه‌ی غیر‌فلزی شامل انواع چسب‌هاست.

فرآیندهای جوش کاری قوسی

وجه اشتراک فرآیندهای قوسی، استفاده از انرژی الکتریکی است، بنابراین به توضیح مقدماتی در این رابطه می‌پردازیم.
تعریف قوس: قوس الکتریکی پدیده‌ای است که ما در اطراف خود آن را با اسم دیگری می‌شناسیم و می‌بینیم. مثلا پدیده رعد و برق نوعی قوس الکتریکی است که بین دو لایه ابر به وجود می‌آید. همینطور جرقه ای که روی شمع اتومبیل زده می شود که به صورت موقتی است. به بیان دیگر که ممکن است چندان دقیق هم نباشد تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نورانی و حرارتی را قوس می‌نامند.
از قوس الکتریکی علاوه بر فرایند جوشکاری، در برش دادن هم استفاده می‌کند.

انواع قوس

چند نوع قوس در جوش کاری مطرح است. اکثر قوس‌ها بین دو فلز ایجاد می‌شود که یکی از آن‌ها الکترود و دیگری، قطعه کار نامیده می‌شود. هر کدام دارای قطب مثبت و منفی شده و بین آنها قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. به این حالت قوس مستقیم می‌گویند.
اما فرایند جوشکاری روی سرامیک‌ها و ایجاد قوس به طریق بالا امکان پذیر نیست چرا که سرامیک‌ها هادی جریان الکتریکی نیستند. بنابراین قوس بین دو الکترود ایجاد شده و به صورت غیر‌مستقیم قطعه سرامیکی را ذوب یا خمیر کرده و یا برش داده می‌شود.
قوس بین الکترود و قطعه کار را می‌توان به دو دسته‌ی الکترود مصرفی و الکترود غیرمصرفی تقسیم‌بندی کرد. در الکترود مصرفی حرارت قوس، هم قطعه‌ کار و هم الکترود جوشکاری را ذوب می کند و منطقه‌ی جوش، آمیزه از هر دو فلز است.
در الکترود غیر‌مصرفی، مثل الکترود تنگستن یا کربن، خود الکترود ذوب نمی‌شود و حرارت قوس صرفاً قطعه کار را ذوب می‌کند.

دمای قوس

دمای قوس الکتریکی بسیار بالاست و تمام فلزات زیر قوس الکتریکی ذوب شده، حتی ممکن است بخار شوند. اما این که دمای قوس چقدر باشد به عواملی از جمله محل ایجاد قوس، شدت جریان عبوری، جنس الکترود، جنس قطعه کار و جنس گاز محافظ بستگی دارد و معمولا مقداری متغیر بین ۴۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ درجه کلوین دارد.

فرآیند جوشکاری قوسی با الکترود دستی (Shielded Metal Arc Welding)

در اصطلاح عامیانه به آن جوش برق یا جوشکاری SMAW هم می‌گویند. (در صنعت، نام عامیانه‌ی جوش برق به جوشکاری الکترود دستی و جوش گاز به جوشکاری اکسی استیلن اطلاق می‌شود).
فرایند جوشکاری برق، زیر مجموعه‌ای از جوش‌کاری با انرژی الکتریکی و جوش ‌کاری قوسی با محافظت سرباره است.
بیشترین کاربرد جوشکاری در صنعت کشور ما از کارگاه‌های کوچک تا کاربردهای آن در واحدهای بزرگ صنعتی مربوط به این روش است. در گذشته جوش‌کاری با سیم فلزی لخت انجام می‌شد. اما پس از مدتی، ساخت الکترودهای پوشش دار جهت سهولت در جوش‌کاری با کیفیت بهتر مطرح شد.
صنعتگری سوئدی بنام اسکار جلبرگ، با فرو بردن سیم آهنی در ترکیب غلیظی از کربنات و سیلیکات و سپس خنک کردن آن، الکترود فلزی پوشش دار را اختراع نمود. به همین دلیل بحث پوشش الکترود مطرح شد و ترکیبات پوشش اهمیت یافت.

تجهیزات

دستگاه جوش (power source) : در این فرایند از هر چهار نوع مولد نیرو (دستگاه جوشکاری) یعنی ترانسفورماتور، رکتیفایر، دینام و موتور جوش استفاده می‌شود. محدوده جریان این فرآیند بین ۵۰ تا ۳۰۰ آمپر است و در موارد خیلی خاص و برای الکترود‌های خیلی باریک نیاز به دستگاهی با جریان زیر ۵۰ آمپر داریم. نکته دیگری که در اینجا مطرح است سیکل تناوب است که در کاتالوگ دستگاه درج می‌شود.

وسایل کمکی: وسایلی از قبیل کابل، گیره، انبر، برس، پیشبند، ماسک و غیره نیز اهمیت دارد. به عنوان مثال ماسک، یک شیشه تار بوده و جلوی بخشی از امواج مضر برای چشم و پوست را می‌گیرد و بر اساس نوع الکترود، میزان آمپر و نوع فرآیند درجه تاری آن تغییر کرده و معمولاً به صورت نمره بیان می‌شود.

الکترود: الکترودها به طور کلی از دو بخش هسته و پوشش تشکیل شده که هسته معمولاً فلزی و پوشش از مواد سرامیکی ساخته شده و بر اساس نوع پوشش به چند دسته تقسیم می‌شوند که می توان به الکترودهای سلولزی، روتیلی، روتیل قلیایی، اکسیدی، اسیدی و قلیایی اشاره کرد.

استانداردهای الکترود جوشکاری

استاندارد الکترودهای جوشکاری در کلاس های استاندارد آلمان (DIN)، ژاپن (JIS)، اروپا (EN)، امریکا (AWS) و استاندارد بین المللی (ISO) تقسیم بندی می‌شوند. استاندارد زیر مثالی از نحوه خوانش اینگونه استانداردها است.

درباره انتخاب نوع الکترود نیز باید به عوامل مختلفی از جمله جنس قطعه که می‌تواند مربوط به ترکیب شیمیایی یا ریزساختاری قطعه شود، شرایط جوشکاری که شامل نوع تنش، میزان تنش، دما و خورندگی محیط، نوع جریان الکتریکی، وضعیت جوش‌کاری و غیره و همچنین سهولت کار و قیمت توجه داشت.

مزایا

• محدودیت انواع حالات جوشکاری و محدودیت فضا و مکان در این روش وجود ندارد.
• می‌توانیم در کارگاه یا در محل دور افتاده بیابانی حتی این فرایند را انجام دهیم فقط کافیست دستگاه جوشکاری را عوض کنیم.
• از قدرت مانور زیاد برای جوشکار حتی در طراحی قطعات با زوایای تنگ و بسته و جاهایی که دسترسی به محل جوش مشکل است، وجود دارد.
• جوشکاری الکترود دستی نسبتا ارزان است.

محدودیت‌ها

• کیفیت جوش به مهارت جوشکار بستگی دارد.
• مسئله تعویض الکترود علاوه بر تاخیر زیادی که در حین کار بوجود می‌آورد، کیفیت جوش را از نظر یکنواختی زیر سوال می‌برد. – بحث تمیز کردن سرباره و محبوس شدن آن در بخش‌های داخلی جوش وجود دارد.
• برای تمام فلزات و آلیاژها، الکترود مناسب آن‌ها را نداریم. به عنوان مثال برای جوش‌کاری تیتانیوم و منیزیم و آلیاژهای آن، الکترود متناسب وجود ندارد.
• در برابر وزش باد حساس است.
• محدودیت ضخامت قطعه نیز وجود دارد.

برای از بین بردن این گونه محدودیت‌ها به‌خصوص در بحث تعویض الکترود، ابداعاتی صورت گرفته که می‌توان به انواع روش های جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار مداوم، الکترود توپودری و یا جوش‌کاری زیرپودری اشاره کرد.

جوشکاری زیر پودری (Submerged Arc Welding)

در جوشکاری زیرپودری یا جوشکاری SAW، فلز الکترود و مواد روان‍ساز از یکدیگر جدا هستند. از یک کلاف سیم توپر استفاده شده و توسط قرقره‌هایی به سمت پایین و به طرف محل جوش حرکت داده می‌شود. کل مجموعه از داخل نازلی که به جریان الکتریکی متصل است عبور می‌کند.
در این نوع جوشکاری، به منظور حذف فرایند تعویض الکترود، الکترود، بدون پوشش بوده و جایی که نیاز به پوشش است، از فلاکس داخل یک مخزن استفاده می‌شود.
در اثر حرارت قوس، بخشی از پودر فلاکس که روی کار ریخته شده است ذوب می‌شود. سپس سیم و قطعه کار هم ذوب شده و به این ترتیب عملیات جوشکاری انجام می‌شود. پوشیده شدن حوضچه‌ی مذاب با این دانه‌های ریز و پودرها، موجب حفاظت حوضچه از طریق ایجاد یک سرباره می‌شود. این فرایند، جوشکاری قوس مخفی نیز نام دارد.

تجهیزات

ماشین جوش (مولد نیرو از نوع ترانس و یا رکتیفایر) و سیستم‌های کنترل‌کننده، تجهیزات اصلی این فرایند هستند.
سیستم‌های کنترل‌کننده شامل:

• سیستم‌های الکترونیکی: از جمله سیستم‌های تنظیم کننده‌ آمپر، ولتاژ، سرعت راندن سیم و سرعت جوش‌کاری است.
• سیستم‌های مکانیکی: از جمله تنظیم کننده‌ی مسیر جوش‌کاری و مقدار اضافه شدن پودر محافظ می‌باشد.

مزایا

• فرایند، به‌طور کلی ماشینی و اتوماتیک است. این مسئله چندین مزیت دارد :
• عوامل وابسته به جوشکار از جمله مهارت و کاهش کیفیت کار ناشی از خستگی فردی از بین می‌رود.
• بحث تعویض الکترود همانطور که قبلا گفتیم در این روش حذف شده است و این خود باعث ایجاد یکنواختی جوش، هم از نظر ظاهری و هم از نظر کیفیت شده و سرعت کار نیز به‌طور محسوسی بالا می‌رود.
• با توجه به اینکه قوس مخفی است، مضرات ناشی از عوارض نور قوس برای چشم و پوست حذف می‌شود. علاوه بر این حساسیت جوش کاری در برابر وزش باد نیز ناچیز است.

محدودیت‌ها

• مخفی بودن قوس که باعث عدم بررسی و مشاهده‌ لحظه‌ای جوش کار از مسیر و روند جوش‌کاری می‌شود.
• محدودیت در وضعیت جوش‌کاری با توجه به ماهیت فرایند و عدم استفاده از این روش برای جوش‌کاری‌های قائم و بالای سر
• بالا بودن هزینه‌ تمام‌شده‌ تجهیزات و دستگاه‌ها که البته بعضا می‌تواند مزیت و گاها محدودیت محسوب شود.

عمده کاربردها

از فرآيند جوش كاري قوس زيرپودري بيشتر براي جوشكاري صنعتی قطعات ضخيم، خط جوش‌هاي طويل مثل صنايع لوله‌سازي، کشتی‌سازی، جوش‌کاری اسکلت‌های فلزی و ساخت مخازن استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای متداول جوشکاری زیرپودری در ساخت لوله اسپیرال است.
کیفیت انجام فرایند جوشکاری، از عوامل موثر بر کیفیت نهایی و قیمت لوله اسپیرال خواهد بود.

جوش کاری قوس با گاز محافظ (Gas Metal Arc Welding)

در فرآيند جوش کاری قوسي با الکترود مصرفی تحت پوشش گاز محافظ، از الکترود بدون پوشش استفاده شده و براي محافظت از حوضچه‌ی مذاب جوش‌کاری، از یک گاز كم اثر يا بی اثر در فضاي قوس و اطراف حوضچه مذاب استفاده می‌شود. گاز محافظ از طريق كپسول و لوله‌هاي انتقال به آرامي به اطراف قوس هدايت شده و حفاظت مناسب را ايجاد مي‌كند.
در اين فرآيند که با نام جوشکاری GMAW نیز شناخته می‌شود، چنانچه از گاز محافظ خنثي يا بی اثر از جمله گاز آرگون یا هليوم استفاده شود (به‌خصوص برای فلزاتی که در مقابل اتمسفر حساسیت بالایی دارند از جمله آلومینیوم و فولاد زنگ نزن) به آن جوشکاری MIG (میگ) می‌گویند و جوشکاری MAG (مگ) نام همین فرایند است اگر از گاز نيمه فعال مانند CO2 استفاده شود. بنابراین جوشکاری co2 زیرمجموعه جوشکاری MAG محسوب می‌شود.

تجهیزات

تجهیزات کلی و جانبی این فرایند نیز مانند فرایندهای قبلی جوشکاری قوسی است با این تفاوت که نیاز به یک سیستم تامین گاز محافظ نیز داریم. گاز محافظ از کپسول به كمك رگلاتور و شیلنگ به مشعل جوش‌کاری منتقل می شود.
دبی سنج، شلنگ هدایت‌کننده و یک هیتر به منظور تبدیل CO2 مایع درون کپسول به گاز، از سایر تجهیزات سیستم تامین‌کننده گاز محسوب می‌شود. علاوه بر این موارد نیز به یک سیستم خنک‌کننده (مبرد) که می‌تواند هوا باشد یا سیستمی شبیه به رادیاتور ماشین و استفاده از آب به منظور خنک کردن محل جوش‌کاری، نیاز است. مجموعه‌ی نگهدارنده‌ی الکترود، سیستم خنک‌کننده، نازل ترموستات و گاز محافظ در مشعل تفنگی(Gun torch) قرار دارد.

مزایا

• محدودیت مربوط به حالت های جوشکاری، تعویض الکترود و تمیز کردن سرباره وجود ندارد.
• دامنه‌ی کاربرد وسیع است و برای انواع فلزات و آلیاژها را می توان از این روش بهره برد. برای مثال برای جوش‌کاری آلومینیوم، تیتانیوم و منیزیم باید از روش جوشکاری MIG استفاده کرد.

محدودیت‌ها

از عیوب این روش می توان به گران بودن تجهیزات آن، حساسیت بالا به وزش باد و همچنین سریع سرد شدن منطقه‌ حوضچه‌ مذاب اشاره کرد.

عمده کاربردها

اين نوع جوشكاري به‌دليل تداوم جوش‌كاري و عدم توقف ناشي از تعويض الكترود به صورت اتومات و با استفاده از ربات‌ها در صنايع مختلف مثل: اتومبيل‌سازي، واگن‌سازي، كشتی‌سازي و ساير سازه‌هاي فلزي كاربرد وسيعي دارد.

فرآیند جوش کاری قوس با الکترود تنگستن و گاز خنثی (Tungsten Inert Gas)

این فرایند با عنوان جوشکاری آرگون یا جوشکاری تیگ نیز معروف است. باید گفت که این یک غلط رایج است. چون در آن می‌توان از گاز هلیم یا مخلوطی از هلیم و آرگون نیز استفاده کرد. این فرایند معمولا برای جوشکاری‌های حساس که کیفیت بالایی مدنظر است مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جوشکاری TIG یکی ديگر از فرایندهای جوشکاری قوسی است كه در آن قوس بين الكترود غيرمصرفي ديرذوب تنگستن و قطعه كار برقرار می‌گردد و باعث ذوب فلز پايه و ايجاد حوضچه مذاب روي قطعه كار می‌شود
مشاهده فیلم آموزش جوشکاری تیگ می‌تواند به شما در درک بهتر این فرایند کمک کند.

تجهیزات

دقیقا مشابه روش جوشکاری میگ بوده با این تفاوت که الکترود مورد استفاده، الکترود غیر‌مصرفی دیرذوب تنگستن می‌باشد.

مزایا

• جوشکاری ارگون بصورت هر سه نوع دستی، نیمه اتوماتیک و اتوماتیک قابل انجام است.
• فرایندی نسبتا تمیز است؛ به این معنا که هم دود و سرباره‌ای وجود ندارد، و همچنین فلز جوش عاری از هرگونه ناخالصی و آخال است چرا که در اینجا هیچ ترکیبی بین گاز و مذاب وجود ندارد و محافظت به‌خوبی انجام شده و ترکیب آلیاژی نهایی جوش کاملا کنترل شده است.
• از دیگر مزایای این فرایند، تمرکز حرارت بالا و دمای بالای قوس است که باعث افزایش کاربرد برای فلزات با هدایت حرارتی بالا می‌شود.
• استقلال منبع حرارتی از فلز پرکننده و بالعکس نیز موجب تغییر میزان رسوب در نقاط مختلف جوش می‌شود.

محدودیت‌ها

گران بودن تجهیزات و دستگاه‌ها، بحث مسائل ایمنی بصورت شدیدتر و حساسیت بالا در برابر جریان باد از محدودیت‌های این روش جوشکاری است.

عمده کاربرها

صنایع موشکی و کاربردهای نظامی و تعمیرات برخی نیروگاه‌ها، جوشکاری آلومینیوم، مس، تیتانیوم، منیزیم و فولادهای زنگ نزن، کاربردهای مربوط به صنایع غذا و دارو که کیفیت و حساسیت بالا مد نظر است.

جوشكاري اكسي استيلن(Oxy-Fuel Gas Welding)

جوشکاری اکسی استیلن یکی از متداول‌ترین انواع فرایندهای جوش کاری در صنعت ایران محسوب می‌شود و در بین جوشکارهای سنتی به نام جوش کاربید یا جوشکاری کاربیت نیز شناخته می‌شود. این فرایند، از نظر تعداد واحدهایی که از آن استفاده می‌کنند در رتبه دوم و از نظر حجم و تناژ تولید محصولات با این روش در رتبه چهارم یا پنجم قرار دارد، چون این روش بیشتر مورد استفاده برای کاربرد‌های ظریف است.
جوش‌كاري اكسی استيلن فرآیندی است که از انرژی حرارتی ناشی از سوختن یک گاز سوختنی مثل استیلن
برای ذوب کردن درز اتصال و سیم جوش فلزی بدون روپوش استفاده می‌شود. در كپسول‌ها، گاز اکسیژن و استیلن به صورت فشرده وجود دارد. فشار گازها توسط رگلاتورها کاهش یافته و تنظیم می‌شود و از طریق دو شیلنگ لاستیکی به طرف مشعل هدایت می‌شوند.
علاوه بر سه راهی و رگلاتور، شیر یک طرفه نیز در مسير گازها نصب می‌شود تا مانع از برگشت گاز و شعله به طرف کپسول شود.

تجهیزات

• سیستم تامین گاز اکسیژن شامل سیلندر گاز اکسیژن، رگلاتور، و شیلنگی که گاز را به سمت مشعل هدایت می‌کند.
• سیستم تامین گاز استیلن که به دو حالت استفاده از از کپسول (سیلندر) گاز و یا استفاده از مولد گاز استیلن در دسترس است.

مزایا

• این فرایند نیاز به جریان برق ندارد و جاهایی که دسترسی به برق نداریم، بهترین گزینه محسوب می‌شود.
• تجهیرات این فرایند را می‌توان برای لحیم‌کاری و نیز سخت‌کاری نیز مورد استفاده قرار داد. از طرفی این تجهیزات ارزان و قابل حمل است و علی‌رغم دقت کم در حین انجام این فرایند، به دلیل توجیه اقتصادی، بیش‌ترین استفاده را در بین انواع روش های جوشکاری دارد.
• محدودیتی به لحاظ وضعیت جوش‌کاری وجود ندارد.

محدودیت‌ها

• تمرکز حرارت بسیار پایین، غیر یکنواخت و پراکنده.
• محدودیت بیشینه ضخامت قطعات تا محدوده‌ی ۳-۵ میلی‌متر. البته جوشکاری قطعات ضخیم با صرف انرژی و زمان زیاد امکان‌پذیر است.
• محدودیت جنس قطعه‌ی فلزی و آلیاژی در این روش وجود دارد. به همین دلیل برای فلزاتی که بسیار حساس و فعال بوده و قابل اشتعال و یا بخار شدن باشند، مثل منیزیم یا تیتانیوم اصلا مناسب نیست.
• جزو خطرناک‌ترین فرایندها محسوب شده و امکان انفجار و آتش‌سوزی وجود دارد.

عمده کاربردها

در طیف وسیعی از کاربردهای خرد از جمله صاف‌کاری خودرو تا کاربردهای کلان واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استفاده‌ فراوان در صنعت لوله‌کشی و نیز تعمیرات سایر فرایندهای جوش کاری دارد.

فرآیندهای جوشکاری مقاومتی (Electric Resistance Welding)

ااین دسته از فرایند‌ها که با نام جوشکاری ERW نیز شناخته می‌شوند، از انرژی الکتریکی (البته بدون وجود قوس الکتریکی) استفاده می‌کنند. در این فرایند، جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور می‌کند و بر اساس قوانین الکتریکی، حرارت ایجاد شده موضع مورد نظر را گرم و خمیری و حتی ذوب کرده و عمل جوش‌کاری انجام می‌شود. در واقع اتصال دو سطح در اثر حرارت ناشي از اعمال جریان الکتریکي و فشار مکانیکي به‌صورت همزمان ایجاد مي‌شود.
بالا بودن مقاومت الکتریکي و عبور جریان الکتریسیته در محل تماس دو سطح، بر اساس قوانین الکتریکی، حرارت ایجاد می‌کند. با این کار، موضع مورد نظر را گرم، خمیری و حتی ذوب شده و عمل جوشکاری انجام می‌شود. سپس فشار لازم نیز از طریق الکترودها به محل اتصال وارد می‌شود و فصل مشترك که در اثر عبور جریان برق با آمپر زیاد خمیری شده را در هم ادغام می‌کند.
اجراي جوشکاري مقاومتی از سرعت بالایي برخوردار است و در این فرآیند از ماده مصرفي مثل سیم جوش
یا الکترود مصرفي استفاده نمي‌شود. همچنین فرآیند جوشکاري مقاومتی از قابلیت اتوماسیون بالایي برخوردار است.

تجهیزات

ترانس و الکترود دو بخش اصلی این فرایند محسوب می‌شود و همچون فرایندهای پیشین، مواد مصرفی نداریم.

مزایا

• راندمان بالا به دلیل تمرکز حرارتی بالا علی‌رغم وجود شعله و گرمای خارجی
• عدم وجود مواد مصرفی
• ایمنی بالا و نبود مشکلاتی در رابطه با اشعه، برق گرفتگی و مشکلات تنفسی

محدودیت‌ها

• در این فرآیند جوشکاری، محدودیت بیشینه ضخامت مطرح است و تنها مناسب قطعات با ضخامت کمتر از ۵ میلی‌متر است.
• جنس فلز قطعه کار نیز اهمیت دارد و برای فلزاتی که ویژگی‌های زیر را دارند این روش مناسب نیست:

1. مقاومت الکتریکی پایینی دارند، از جمله آلومینیوم.
2. خاصیت سختی‌پذیری بالایی دارند مثل فولاد پر کربن و فولاد آلیاژی.
3. دارای پوشش است.

عمده کاربردها

براي جوشکاري ورق‌هاي بسیار نازك و متوسط عملکرد خوبي دارد.
فرآیند جوش کاري مقاومتي در صنایع خودروسازي، کابینت‌سازي و لوازم خانگي کاربرد وسیعي دارد.

• پوشش ها

  آبکاری مس : مس و آلیاژهای آن در مقابل اتمسفر مقاومت به خوردگی خوبی دارند ، زیرا روی سطح آنها لایه تیره رنگ مقاومی ایجاد می شود که از اکسید مس و نمک های بازی حاصل از عناصر آلیاژی تشکیل شده است . مس و آلیاژهای آن بسیار قابل انعطاف اند و هدایت آلکتریکی و گرمایی خوبی دارند و لذا برای پوشش دادن روی سایر مواد بسیار مناسب می باشند . وقتی مس به عنوان پوشش الکترولیز ی بکار می رود ، خاصیت تسطیع زیاد آن سبب می شود تا عملیات صیقل کاری اولیه لازم برای پوشش های تزئینی کاهش یابد . اگرچه سرعت خوردگی مس در اتمسفر معمولی کم است لیکن رنگ آن به سرعت تیره می شود . اگر گوگرد موجود باشد آنگاه سطح به سرعت سیاه می شود . لذا باید پوشش های تزئینی را با لاک محافظی پوشاند که شامل بازدارنده ای نظیر بنزوتریازول باشد تا از کدر شدن آن جلوگیری شود.

  در آلیاژ های مس نیز جدایش روی – جدایش آلومینیم رخ می دهد.اگر فولاد را با مس پوشش دهیم ، مس نسبت به فولاد کاتدی است و اگر محلی از پوشش ناپیوسته باشد سبب خوردگی می شود ، لذا مس اغلب به عنوان پوشش اولیه به کار می رود و روی آن را پوشش های نجیب تر اعمال می کنند . مس به عنوان پوشش تنها توصیه نمی شود و به ندرت به کار می رود ، ولی به عنوان پوشش زیرین برای نیکل و کرم به کار می رود. پوشش مسی ظاهر و حالت صیقلی پوشش نیکل را ندارد . پوشش مس در هوا تیره رنگ می شود . مس را با روش های الکترولیز ، پاشیدن فلز و روش های مکانیکی و روش الکترولس می توان پوشش داد. پوشش های الکترولیزی غالبا به عنوان زیرلایه برای نیکل و کرم کاربرد دارند

  انواع پوشش های مس و کاربرد آن

  روش پوشش	کاربرد	ماده زمینه
  الکترولس الکترولیز غلاف اندود	پوشش تزئینی و محافظ مقاوم در برابر تمسفر و غوطه وری در آب برای سطوحی که قابلیت لحیم کاری خوبی دارند برای سطوحی که باید قابلیت هدایت الکتریکی خوبی داشته باشند	فولاد
  اکترولس الکترولیز	پوشش اولیه برای پوشش های نیکل – کرم ، پوشش مهندسی برای چاپ (گراور سازی) یا مقاصد الکترونیکی	فولاد یا آلیاژ روی آلومینیم
  الکترولس	پوشش اولیه برای آبکاری بعدی روی پلاستیک ها	پلاستیک ها

   

   

   

   

  آبکاری نیکل :

  نیکل فلزی است سفید که سختی آن در حدود سختی فولاد است و مقاومت آن در مقابل خوردگی در آب بالاست . اکثر پوشش های نیکلی ، خصوصا پوشش های براق با مواد آلی ، تردند و تنش های داخلی و زیادی دارند ، همچنین پوشش های نیکلی حاصل از روش های شیمیایی سختی بیشتری دارند وتردی ، مقاومت در برابر خوردگی و خواص دیگر آنها کاملا با پوشش های الکترولیزی فرق دارد و پوشش های حاصل از محلول های کمپلکس غیر چسبنده است . اگر نیکل به طور آزاد در محلول خورنده قرار گیرد سطحش کدر می شود وقتی پوشش نیکلی را برای تزیین به کار می برندروی آنرا با کرم براق می کنند تا کدری نیکل دیده نشود .

  برخی از کاربرد های پوشش نیکل

  روش پوشش	کاربرد	ماده زمینه
  الکترولیز پاشیدن فلز غلاف کردن اکترولس	پوشش های مقاوم در برابر خوردگی- برای اجزای واقع در اتمسفر یا واقع در آ یا آب دریا پوشش محافظ برای ماشین آلات شیمیایی – پوشش های سخت و مقاوم در برابر سایش برای مقاصد مهندسی	فولاد یا آلیاژهای روی = مس و آلیاژهای آن آلومینیم
  الکترولس و الکترولیز	پوشش اولیه برای آبکاری بعدی روی پلاستیک ها	پلاستیک ها

  پوشش های ضخیم نیکل در درجه اول برای مصارف مهندسی و به منظور تعمیر قطعات ، آستر دادن ماشین آلات شیمیایی و برای قطعاتی که در دماهای بالا اکسید شدن مقاومت کنند بکار می رود . پوشش نیکل به اضافه کرم برای صنایع غذایی به کار می رود . از پوشش نیکل برای تعمیر قطعات خراب شده و نیز در شکل دادن الکتریکی استفاده می شود . پوشش نیکل همراه با مس و کروم مقاومت به خوردگی آلیاژ های روی ، آلومینیم و منیزیم ریختگری شده تحت فشار را افزایش می دهد.

   

   

   

   

   

  آبکاری کرم : متداول ترین مصرف کروم به عنوان پوشش در پوشش های الکترولیزی است . این پوشش در اتمسفر و در آب مقاوم است . به علت مقاومت به خوردگی ، مقاومت در برابر کدر شدن رنگ روشن و شفافیت زیاد ، کرم برای پوشش های تزئینی به کار می رود و چون سختی آن 800 تا 900 ویکرز است می توان آنرا برای ایجاد مقاومت در برابر سایش نیز بکار رود . پوشش های تزئینی و نازک کروم تقریبا همواره ، دارای خلل و فرج اند ، علت این امر تنش های داخلی و ترد بودن پوشش های الکترولیزی است ، با افزایش ضخامت پوشش نمی توان تخلل را از بین برد زیرا ترک های آنی بوجود می آورد . این ناپیوستگی ها باعث می شورد تا ماده خورنده فلز پایه را بخورد ، کرم ناحیه کاتدی با افزایش سطح زیاد شده و فلز پایه آند با افزایش سطح کم می شود . به همین دلیل کرم را به همراه فلزات دیگر مانند کرم به کار می گیرند . البته کرم در دو مورد به تنهایی بکار می رود ، یکی برای مواقعی که در محیط هایی با خورندگی اندک بکار می روند ، دوم در مورد اجزایی که برای مقاومت در برابر سایش با کروم سخت پوشانده می شوند .

  به علت سختی ، کروم برای ایجاد مقاومت در برابر سایش بر روی فلزاتی که سختی کمی دارند به کار می رود . ایجاد پوشش کروم بر روی فولاد هایی که استحکام زیادی دارند استحکام خستگی آنها را کاهش می دهد ولی عمل ساچمه زنی قبل ار آبکاری کروم ، استحکام خستگی قطعه را در مقایسه با قطعات پوشش نشده افزایش می دهد همچنین استحکام خستگی فولادهایی با استحکام بالا را در حین آبکاری کروم می توان با افزایش کلسیم و فلزات قلیایی برای کنترل سولفات و میزان اسید حمام بهبود بخشید .

  پوشش های کرم برای محافظت قطعه در مقابل اسید های قوی مناسب نیستند . اسید های قوی نظیر اسیدکلریدریک به فلز به شدت حمله می کنند و پوشش را از بین می برند . کروم به عنوان پوشش نفوذی برای فولاد بکار می رود تا مقاومت در باربر اکسید شدن افزایش دهد و سختی و مقاومت سایشی را بالا ببرد

  نمونه ای از کاربرد های پوشش کرم

  روش پوشش	کاربرد	ماده زمینه
  الکترولیز	پوشش تزئینی بر روی نیکل برای قطعات واقع در اتمسفر ، پوشش های مقاوم در برابر سایش برای مقاصد مهندسی نظیر : غلطک های سنبه های هیدرولیک و سیلندر های چاپ	فولاد
  نفوذی	پوشش های سخت و مقاوم در برابر سایش روی اجزای مهندسی پوشش های مقاوم در برابر اکسید شدن در دمای زیاد .	فولاد
  الکترولیز	پوشش های تزئینی مستقیم یا روی پوشش نیکل برای قطعات واقع در اتمسفر	آلومینیم ، مس و آلیاژهای آن ، روی

   

  آبکاری روی گالوانیزه سرد :

  روی فلزی است نرم با استحکام کم . این فلز با سرعتی نسبتا کم ولی ثابت در اتمسفر خورده می شود . سرعت خوردگی روی در اتمسفر صنعتی حدود 15 میکرون در سال است که به کمتر از یک پنجم در محیط های دریایی و کشاورزی تقلیل می یابد . علت کم بودن سرعت خوردگی روی تمایل آن به تشکیل محصولات کلرور روی بازی و کربنات می باشد که از حمله محیط خورنده جلوگیری می نماید . در محیط هایی که خوردگی زیاد است محصول خوردگی روی سفید رنگ می باشد و به سطح می چسبدو باعث کدری سطح می گردد این پدیده به عنوان شوری سفید رنگ شناخته می شود و با کروماته کردن روی می توان از آن جلوگیری کرد .

  از آنجا که سرعت خوردگی روی ثابت است ، عمر پوشش متناسب با ضخامت آن می باشد . پوشش های گالوانیزه سرد ، گرم و پاشیده شده دارای سرعت خوردگی یکسانی هستند . روی به هنگام جفت شدن با فولاد به عنوان آند مناسبی عمل می کند و فولاد را به صورت فداشونده محافظت می کند که اینکار اساس حفاظت کاتدی با آند های فدا شونده روی است . واکنش آندی روی به هنگام جفت شدن آن به فولاد موجب می شود این فلز پوشش مناسبی باشد ، برای کاربرد در محیط های دریایی و آب های آشامیدنی و یا حتی تاسیساتی زیرزمینی . روی به می زان زیادی به ابکاری به کار می رود و برای حفاظت از فلزات آهنی از قبیل پیچ و مهره ، به صورت آبکاری گردان ، تا قطعات بزرگ از قیبل دکل های برق ، سیم ، تسمه و ورق ، که به طور پیوسته پابکاری می شوند ، به کار می رود . با استفاده از آبکاری روی می توان سطوحی با ظاهر مات ، خاکستری ، نقره اطلسی یا سطوحی شبیه به نیکل براق را ایجاد می کند

  روش پوشش	کاربرد	ماده زمینه
  گالوانیزه سرد ، گالوانیزه گرم ، روش پاشیدن و رسوب در خلاء	پوشش های محافظ برای سازه ها ، پیچ و مهره ها و اجزای مستقر در اتمسفر ، غوطه ور در آب یا مدفون در خاک	فولاد یا آلیاژهای آلومینیم

   

   

   

   

   

  4-روش های رسوب شیمیایی فلزات :

  ساده ترین مثال ، رسوب شمیایی مس بر روی آهن است کخه برای فروبردن آهن در محلول سولفات مس یا نمک دیگری از مس ایجاد می شود . در این روش به وسیله سمانته کردن مس به جای اهن را می گیرد و برای دو مورد کاربرد دارد

  1- پوشش تزئینی قطعات فولادی

  2- پوشش ورقه ها و سیم های فولادی به منظور حفاظت موقت و بهبود خاصیت روغنکاری در حین فرآیند های پرسکاری و کشش عمیق

  مثال دیگر آلیاژهای مس را با غوطه ور کردن در محلول نمک های قلع دو ظرفیتی با قلع پوشش می دهند که به منظور کاربرد در عملیات لحیم کاری است .

  همچنین روی را بر روی آلومینیم با فرو بردن آلومینیم در محلول های گرم و قلیایی زینکات پوشش می دهند تا بتوانند فلزات دیگری از قبیل مس ، نیکل و کروم را بر روی آن پوشش بدهند .

  قلع و نقره را می توان با روش های شیمیایی بر روی فلزات دیگر پوشش داد و پوششی تزئینی بدست آورد .

  نوع دیگر رسوب شیمیایی روشی است که به طور خود به خود روی سطح فلزات اعمال می شود و ضخامت پوشش به طور خطی ، مادام که ترکیب شیمیایی محلول تغییر نکرده است ، اضافه می شود . این روش آبکاری الکترولس می باشد . فلزاتی که آنها را می توان به طور خود به خود پوشش دتد عبارت اند از : مس ، نیکل کبالت ، نقره ، طلا ، پلاتین و پالادیم . از بین این فلزات مس و نیکل کاربرد زیادی دارند و در صنایع الکترونیک و یا برای فلزینه کاری پلاستیک ها ، در آماده سازی آنها برای آبکاری الکتریکی ، به کار می روند . نقره و طلا نیز به میزان محدودی در صنایع الکترونیک به کار می روند.

   

   

   

   

   

  پوشش به روش پاشیدن :

  پوشش با روش پاشیدن را می توان با ذوب کردن فلز پوشش و تبدیل آن به ذرات اتمیزه در محفظه پوشش انجام داد . فلز مذاب با سرعت 100 الی 270 متر بر ثانیه به سطح فلز پایه می خورد و در حین تصادم روی آن پخش می شود و به آن می چسبد . ذرات پهن شده منجمد پوشش به سطح فلز پایه تنها بر اثر نیرو های مکانیکی می چسبد و عمل آلیاژشدن بین دو فلز اتفاق نمی افتد لذا باید سطح فلز پایه تمیز و به اندازه کافی زبر باشد .

  —پوشش تبدیلی

  —پوشش تبدیلی: پوششی که از طریق واکنش لایه های اتمی سطح فلزات با آنیونهایی که از واسطه مناسبی انتخاب شده اند، روی سطح فلزات ایجاد میشود.

  — بنابراین فرآیند پوشش تبدیلی یک فرآیند خوردگی کنترل شده است که بطریق مصنوعی ایجاد میشود. در اینجا پوشش از طریق مشارکت مستقیم فلز پایه تشکیل میشود.

  — کرماته کردن

  — فسفاته کردن

  — آنودایزینگ

  — کرماته کردن

  — به عملیات شیمیایی و الکتروشیمیایی فلزات و پوششهای فلزی در محلولهایی اطلاق می شود که در آنها اسید کرمیک، کرمات و دی کرمات جزء اصلی آن بوده و نتیجه آن ایجاد پوشش تبدیلی که شامل ترکیبات کرم سه و شش ظرفیتی بر سطح فلز است.

  — طبقه بندی رسوب های نامحلول بر روی سطح فلز در هنگام کرماته کردن:

  — تشکیل نمکهای نامحلول و یا افزایش ضخامت لایه اکسیدی خنثی در اثر اکسایش کرمات ها

  — محصولات ناشی از احیای اسید کرمیک (Cr2O3).

  — کرمات های فلزی نامحلول (مثل کرمات روی)

  — رسوب های پیچیده که حاوی یون های فلزی که کرمات در مجاورت برخی افزودنی های تولید می کند.

  — هدف از کرماته کردن

  — افزایش مقاومت به خوردگی فلز پایه و پوشش

  — کاهش خسارات ناشی از اثر انگشت (خراشهای سطحی)

  — افزایش چسبندگی رنگ و پوشش آلی

  — رنگ پذیری بهتر و پذیرش بهتر پوشش تزیینی

   

   

   

  ضخامت با توجه به رنگ پوشش متفاوت است: کرمات براق> سبز زیتونی > شفاف و زرد

  حلالیت:

  اگر پوشش به روش صحیح ایجاد شود دارای حلالیت کمی است.

  در اثر اکسید شدن و از دست دادن آب حلالیت کم می شود

  در اثر پیرسازی در شرایط خشک و گرم حلالیت را بهبود می دهد ولی پیر کردن در دماهای خیلی زیاد و مدت طولانی سسب نامحلولی کامل و ترک خوردن پوشش می شود.

  رنگ پوشش:

  عوامل موثر: ماهیت فلز پایه، ترکیب حمام (نسبت کرم 3 به 6)، زبری سطح فلز، دما و pH حمام، فعال کردن سطح فلز پایه، عوامل عملی (مدت عملیات، روش شستشو و خشک کردن) و عملیات تکمیلی (بی رنگ کردن آبندی با روغن).

  در کل رنگ شفاف مقاومت به خوردگی کم و رنگ تیره مقاومت به خوردگی بالاتری دارد.

  براقیت پوشش های کرماته وابسته به:

  1) براقیت سطح زیر لایه 2) صیقل کاری ناشی از حمامهای کرماته (مصارف تزیینی، پوشش رنگی) 3) دما و زمان نگهداری در حمام

  در کل زمان کوتاه تر معادل با براقیت بیشتر است.

  فسفاته کردن

  یک واکنش توپوشیمیایی و طبیعتاً الکتروشیمیایی است که انحلال آهن در محل میکرو آندها صورت میگیرد. تخلیه یون های هیدروژن و رسوب و هیدرولیز فسفات ها در مناطق میکرو کاتدی صورت می گیرد.

  واکنش توپوشیمیایی: یک واکنش غیر همگن است که در فصل مشترک جامد و مایع رخ می دهد و خواص محصولات جامد را حالت سطح جامد تعیین می کند.

  غوطه وری آهن در اسید فسفریک رقیق و ایجاد لایه فسفاته نازک بر سطح فولاد.

  فولاد در محیط آبی حاوی فسفات اولیه + اسید فسفریک غوطه ور می شود.

  فسفات اولیه محلول ولی فسفات ثانویه نامحلول و فسفات ثالث کلوییدی است.

  خواص پوشش های فسفاته

  ضخامت پوشش: تابع نوع محلول فسفاته، دما و زمان غوطه وری در حمام، نوع فلز و شرایط آماده سازی سطح

  وابستگی ضخامت پوشش به ترکیب حمام بدین قرار میباشد:

  تسریع کننده کلرات در فسفاته سرد> تسریع کننده کلرات در فسفاته داغ> الکتروفسفاته> فسفاته آرام

  فسفات روی: عمدتاً از هوپیت و فسفو فیلیت تشکیل می شود.

  تخلخل پوشش: تابعی از ضخامت پوشش و ترکیب شیمیایی پوشش میباشد.

  خواص حفاظتی

  —پوشش فسفاته بدون حفاظت (روغن، رنگ و لاک) دارای مقاومت به خوردگی پایین است.

  —مقاومت به خوردگی پوشش فسفاته به شرایط و فرآیندهایی که در تخلخل لایه فسفاته (مناطق آندی) رخ می دهد بستگی ندارد و به مقدار و دوام مناطق کاتدی (لایه فسفاته) و به سهولت غیر قطبی شدن اکسیژن یا تخلیه یون هیدروژن در چنین مناطقی بستگی دارد.

  — بیشترین مقاومت به خوردگی مربوط به فسفات منگنز به روش داغ میباشد.

  —کمترین مقاومت به خوردگی مربوط به فسفات فرو میباشد زیرا با اکسیژن جو به فسفات فریک که چسبندگی کم و تخلخل زیادی دارد اکسید می شود.

  — مقاومت به خوردگی پوشش فسفاته تابع ضخامت پوشش است.

• در این روش پوشش دهی با بهره بردن از برخی اکسید فلزات که در برابر خوردگی مقاوم هستند، و استفاده از کرومات و فسفات که خاصیت ضد خوردگی دارند به عنوان پوشش مقاوم در برابر خوردگی استفاده میکنیم.
• این روش محدودیت هایی دارد مثلا در پوشش دهی تبدیلی به روش anodizing نمیتوان از برخی فلزات استفاده کرد مثلا از اکسید آهن نمی توان برای جلوگیری از خوردگی استفاده کرد چون این خاصیت را ندارد از این در این روش عمدتا از آلومینیوم استفاده میکنند.
• پوشش های تبدیلی فقط به منظور لایه ی برای حفاظت از خوردگی استفاده نمیشوند بلکه به عنوان لایه ای که خاصیت رنگ پذیری و چسبندگی دارد بر روی فلزات عاری از این خاصیت مثل آلومینیوم انجام میشود. ساختار متخلخل پوشش های تبدیلی سبب بروز چنین خاصیتی میشود.
• پوشش های تبدیلی به سه روش انجام میشود که عبارتند از: اکسیداسیون آندی، فسفاته کردن، کروماته کردن
• اکسیداسیون آندی
• در این روش فلز را به صورت آندی اکسید میکنیم. البته سطح فلزات را به روش های مختلفی میتوان اکسید کرد مثلا یا با حرارت دادن درون کوره یا با اشعه یا اینکه با ایجاد اصطکاک عمل اکسیداسیون را انجام دهیم. سطح را به روش های شیمیایی هم میتوان اکسید کرد، مثلا فلز را درون یک محلول اکسید کننده قرار دهیم و یا به صورت الکترولیتی که همان روش اکسیداسیون آندی است.
• در این روش با ایجاد یک پیل و قرار دادن فلزی که میخواهیم پوشش دهیم به عنوان آند، این کار را انجام میدهیم. الکترولیتی که استفاده میکنیم باید یک الکترولیت اکسید کننده باشد، این روش را برای همه فلزات همان طور که ذکر شد نمیتوانیم استفاده کنیم، بیشترین فلزی که برای اکسیداسیون آندی استفاده میشود آلومینیوم است. تمام قطعاتی که از آلومینیوم ساخته میشوند چه صنعتی و چه غیر صنعتی همگی anodizing شده میباشند. در واقع هدف این است که یک لایه آلومینیوم اکسید بر آلومینیوم ایجاد کنیم تا هم خاصیت رنگ پذیری و چسبندگی سطحی مناسب پیدا کند و هم در برابر خوردگی مقاوم گردد.
• چهل و پنج درصد از الکترولیت هایی که در دنیا برای برای anodizing آلومینیوم به کار میرود، اسید سولفوریک میباشد. یک اسید اکسید کننده و ارزان قیمت که میتواند از غلظت پنج درصد باشد تا بیست درصد.
• الکترولیت های استفاده شده در اکسیداسیون آندی
• الکترولیت ها در این روش را به سه نوع تقسیم بندی میکنند که به شرح زیر میباشند:
• نوع اول
• الکترولیت هایی که در آن ها مطلقا عمل anodizing صورت نمیگیرد، چون لایه ای که تشکیل میشود به مرور در الکترولیت حل میشود یعنی از یک طرف تشکیل میشود و از یک طرف تخریب میشود. این الکترولیت ها قدرت حل کنندگی خیلی بالایی دارند یعنی نه تنها لایه را در خود حل میکنند بلکه خود فلز را هم حل میکنند مثل اسید نیتریک و HCl.
• نوع دوم
• برخی الکترولیت ها قابلیت حل کنندگی کمی دارند. یعنی لایه تشکیل میشود ولی زیاد حل نمیشوند. این لایه ها متراکم هستند یعنی تخلخل ندارند چون انحلال ثانویه است که باعث ایجاد تخلخل میشود. مثل اسید بوریک یا ترکیبات بورات که لایه های عایق متراکم نازک ایجاد میکنند و چون عایق هستند در ساخت خازن ها بکار میروند.
• نوع سوم
• اسید سولفوریک قابلیت انحلال متوسطی دارد بنابراین لایه هایی که ایجاد میکند دارای تخلخل هستند و تخلخل ایجاد شده استاندارد و قابل قبول است. چسبندگی رنگی که اشاره شد به دلیل وجود همین تخلخل است. چون رنگ این تخلخل ها را پر میکند و یک پیوند مکانیکی برای ما ایجاد میکند.
• مشکلی که در استفاده از روش anodizing وجود دارد این است که واکنش anodizing یک واکنش گرماده است یعنی حرارت تولید میکند. بنابراین دمای الکترولیت افزایش پیدا میکند و زمانی که دما افزایش یابد، لایه ای که ایجاد میشود بیشتر درون الکترولیت حل میشود. برای جلوگیری از انحلال لایه، محلول را باید خنک کنیم به همین دلیل در اطراف cell سیستم های خنک کننده قرار میدهند تا دما را کنترل کند. گاهی اوقات در دماهای زیر صفر هم میتوان عمل anodizing را انجام داد. در این دماها لایه های اکسیدی که ایجاد میشود سخت است که این نوع اکسیداسیون آندی را برای پیستون های موتور خودرو چون در معرض اصطکاک زیادی هستند، انجام میدهند.
• کروماته کردن
• این پوشش ها کاربرد هایی شبیه کاربردهای anodizing دارند یعنی برای دکوراسیون هم مصرف میشوند. پوشش های کروماته عمدتا برای آلومینیوم، روی، نقره و کادمیم استفاده میشود. روش آن هم پیچیده نیست، این آلیاژهای فلزی را معمولا در محلول اسید کرومیک غوطه ور میکنند البته برای کنترل Phافزودنی های دیگری هم مثل اسید بوریک به آن اضافه میکنند.
• زمان این پوشش دهی هم بسیار کوتاه میباشد یعنی در حد ثانیه بخصوص در مورد پوشش های روی مثل آهن گالوانیزه. چون ضخامت لایه روی بسیار کم است ( حدود دو میکرومتر) اگر زمان زیاد باشد تمام پوشش روی در اسید حل میشود و سطح فلز خراب میشود.
• از پوشش های کروماته رنگ های بسیاری را میتوان ایجاد کرد مثل زرد، خرمایی، قهوه ای، سیاه و… یعنی با تغییر غلطت الکترولیت، زمان و دما میتوانیم طیف وسیعی از رنگ ها را ایجاد کنیم. معمولا هر چه رنگ تیره تر باشد مقاومت به خوردگی آن هم بیشتر است. بهترین مقاومت در پوشش های کروماته زیتونی وجود دارد.
• فسفاته کردن
• پوشش های فسفاته بیشتر برای فولاد مورد استفاده قرار میگیرند و همچنین چدن ها.تمامی شاسی و بدنه ی خودرو ها قبل از رنگ شدن فسفاته میشوند.
• معمولا از سه نوع فسفاته برای پوشش دهی استفاده میکنند که عبارتند از: فسفاته روی، فسفاته منگنز و فسفاته آهن.
• روش ایجاد پوشش فسفاته هم همانند پوشش کروماته ساده می باشد که محلول پایه ای که در آن استفاده میشود اسید فسفریک میباشد که به آن ترکیبات فسفاته یا فسفاته منگنز یا فسفاته آهن اضافه میشود. در حالت عادی در مدت زمان پوشش دهی بسته به ضخامت پوشش ممکن است حدود یک ساعت باشد یعنی واکنش نسبتا کند است. برای اینکه از نظر اقتصادی زمان بسیار مهم است یک سری ترکیبات شیمیایی تحت عنوان ((تسریع کننده)) استفاده میکنند که معمولا اکسیده کننده هستند. ترکیباتی مثل نیترات، نیتریت یا پرمنگنات که زمان پوشش دهی را به چند دقیقه کاهش میدهند.
• نکته
• پوشش هایی که از روش فسفاته بدست می آید متخلخل است، میزان تخلخل بستگی به شرایط دارد. البته بطور کلی همه پوشش تبدیلی متخلخل هستند. پوشش های فسفاته که ایجاد میشوند خاکستری مایل به سیاه هستند یعنی رنگ آنها با خود فولاد معمولی قابل تشخیص نیست.
• ضخامت این پوشش ها در حد میکرومتر است، ضخامت های زیاد در اینجا مفید نیست چون تاثیری در کیفیت پوشش ندارند. معمولا فقط یک زیر سازی است برای رنگ کردن.
• برای ایجاد پوشش های فسفاته روش های الکترولیتی هم وجود دارد یعنی میتوانیم از جریان الکتریکی هم استفاده کنیم که تحت عنوان electro phosphating است، کاربرد محدودی دارد.
• فسفاته روی عمدتا برای فولادهایی مورد استفاده قرار میگیرد که بخواهیم در آنها تغییر فرم ایجاد کنیم مثلا بخواهیم extrude کنیم، چون پوشش قابلیت روغن کاری دارد.فسفاته منگنز، در افزایش مقاومت به خوردگی فلزات استفاده میشود یعنی جاهایی که میخواهیم مقاومت به خوردگی را افزایش دهیم. و فسفاته آهن را در زیرسازی برای رنگ کردن استفاده میکنیم.

• تنوع رنگ

  - کروماته زرد 6 ظرفیتی ( مایع )METAPAS F YELLOW CA

  این فرآیند برای ایجاد کـروماته زرد بر روی پوششهای گالوانیزه و برای هر دو سیستم آویز و بارل مورد استفاده قرار می گیرد .Metapas F Yellow بصورت مایع غلیظ ( کنسانتره ) مورد استفاده قرار می گیرد

   

  - کروماته زیتونی6 ظرفیتیMetapas Olive CA

  این فرآیند برای ایجاد لایه کروماته زیتونی بر روی پو شش­های گالوانیزه و کادمیم بدست آمده از محلول ­های اسیدی مناسب است. Metapas Olive باعث ایجاد پوشش سبز زیتونی می­شود که برای هر دو سیستم آویز و بارل قابل استفاده است.

   

  - کروماته مشکی6 ظرفیتیMETAPAS – B- BLACK

  افرآیند پسیواسیون مشکی برای کروماته کردن پوششهای روی (گالوانیزه) بکار برده می شود . این فرآیند قابلیت کروماته کردن قطعات آبکاری شده در محلولهای اسیدی و قلیایی را دارا می باشد.

  -پسیواسیونزرد 3 ظرفیتیSLOTOPAS PC 1210

  فرآیند برای پسیواسیون قطعات گالوانیزه بدون کرم شش ظرفیتی مورد استفاده قرار می گیرد و به رنگ زرد می باشد .فرآیند کروماته زرد SLOTOPAS G 10 بصورت غوطه وری بوده و لایه محافظ زرد-سبز روی قطعات آبکاری شده گالوانیزه بوجود می آورد .

   

  -پسیواسیون الوان 3 ظرفیتی SLOTOPAS HK 10

  فرآیند SLOTOPAS HK 10 برای پسیواسیون قطعات گالوانیزه بدون کروم شش ظرفیتی می باشد. پوشش پسیواسیون صله سطح قوس قزحی از رنگهای آبی – زرد -سبز برروی پوشش روی (گالوانیزه) و سطحی سبز - زرد بر روی آلیاژی روی – آهن ایجاد می کند که مقاومت به خوردگی آن معادل پوشش پسیواسیون زرد حاصل از محلول حاوی کرم شش ظرفیتی می باشد.

   

  -پسیواسیون آبی3 ظرفیتیSLOTOPAS Z 20 Blue

  فرآیند پسیواسیون آبی شامل یونهای کرم سه ظرفیتی و فلوئورید و ممانعت کننده آهن بوده و عاری از یون کرم شش ظرفیتی می باشد . محلول کروماته آبیSLOTOPAS Z 20 یک لایه پوشش یکنواخت به رنگ آبی – بنفش بر روی پوشش گالوانیزه بوجود می آورد که باعث بالارفتن مقاومت به خوردگی قطعه می گردد.

   

  -پسیواسیونمشکی 3 ظرفیتیSLOTOPAS Z 60

  این فرآیند بدون کرم شش ظرفیتی بوده و جهت ایجاد پوشش پسیو کروماته مشکی روی قطعات حاصل از حمام روی قلیایی مورد استفاده قرار می گیرد.مقاومت به خوردگی آن بسیار عالی است و با محلولهای کروماته بر پایه کرم شش ظرفیتی برابری می کند.

  - عملیا ت تکمیلی سیل کردن پس از کروماته کاریSLOTOFIN 10

  فرآیند سیل کردن SLOTOFIN 10 پس ازمرحله کروماته کاری برروی سطح قطعات گالوانیزه یا گالوانیزه آلیاژی مورد استفاده قرارمی گیرد . اگر محلول Slotofin 10 فقط شامل افزودنی Slotofin 11 باشد بر روی سطح کروماته پس از خشک کردن یک لایه محافظ شفاف بدست می آید که باعث افزایش مقاومت به خوردگی شده و مقاومت در برابر اثرانگشت را نیز بهبود می بخشد.

  - عملیا ت تکمیلی سیل کردن پس از کروماته کاریSLOTOFIN 20

  یک محلول قلیایی بدون کرم شش ظرفیتی شامل سیلیکات می باشد که به عنوان عملیا ت نهایی بر روی پوشش گالوانیزه یا آلیاژ روی ، بعد از کروماته شامل کرم شش یا بدون کرم شش ظرفیتی به منظور بهبود مقاومت بــه خوردگی مـــــورد استفاده قرار می گیرد .

  - سایر فرآیندهای موجود :

  METAPAS CC

  جهت افزایش چسبندگی و مقاومت خوردگی بیشتر می توان از عملیات تکمیلی METAPAS CC قبل از خشک کردن و بعد از کروماته کاری استفاده نمود.

  METAPAS CF

  فرآیند غوطه وری نهایی محلول CF به عنوان یک عملیات تکمیلی پس از اعمال پوشش های کروماته مشکی و زیتونی بر روی قطعاتی که آبکاری روی و یا آلیاژ روی شده اند ، مورد استفاده قرار می گیرد.

   

  انواع فرآیندهای پسیواسیون و کروماته برای آلیاژهای روی- نیکل و روی- آهن

   

   

  -کروماته مشکی برای پوشش گالوانیزهآلیاژیروی –آهنSLOTOPASZE 160

  پسیواسیون مشکی یک فرآیند بدون نقره بوده که یک لایه کروماته مشکی یکنواخت برروی پوشش آلیاژی روی – آهن با %6/0- 3/0 آهن و روی – کبالت با2 /1- 6/0 % کبالت بوجود می آورد. کروماته مشکی اشلوتوپس ZE 10 یک فرآیند دو مرحله ای است ( کروماته کردن و به دنبال آن استفاده از عملیات غوطه وری نهایی ) که هم برای سیستم بارل و هم برای سیستم آویز کاملاً مناسب می باشد .

  پسیواسیون شفافZN T 80

  فرآیند کروماته SLOTOPAS ZN T 80 جهت ایجاد لایه کروماته شفاف روی پوششهای گالوانیزه آلیاژی روی – نیکل مورد استفاده قرار می گیرد .

  این فرآیند بر پایه کرم سه ظرفیتی بوده و لایه ای یکنواخت و شفاف با مقاومت به خوردگی بالا ایجاد می نماید .

  - پسیواسیون مشکیZN 300

  محلول کروماته SLOTOPAS ZN 300 ایجاد لایه مشکی و رنگین کمانی ضعیف بعد از عملیات لاک و پوشش تکمیلی، بر روی پوششهای روی-نیکل می نماید.

  فرآیند کروماته SLOTOPAS ZN 300 به همراه عملیاتلاک از سری SLOTOFIN ایجاد پوشش مشکی یکنواخت بر روی سطح، با مقاومت خوردگی بالا می نماید.

  - پسیواسیون زرد روی - نیکلSLOTOPAS ZNC 50

  این فرایند جهت ایجاد پوشش پسیواسیون زرد بروی پوشش گالوانیزه آلیاژی روی - نیکل با مقاومت به خوردگی بسیار عالی بکار می رود .

  - پسیواسیون آبی روی- نیکلSLOTOPAS ZNB 60

  این فرایند جهت ایجاد پوشش پسیواسیون آبی بروی پوشش گالوانیزه آلیاژی روی - نیکل با مقاومت به خوردگی بسیار عالی بکار می رود .

   

   

مواد مهندسی

در زمینه شناسایی و انتخاب مواد مهندسی، دامنه وسیعی از مواد در دسترس هستند که هر کدام خواص، امتیازات، محدودیت ها، و کاربردهای خودشان را دارند. این مواد را به پنج دسته کلی زیر می توان تقسیم کرد:
۱٫ مواد فلزی
۲٫ مواد پلیمری
۳٫ سرامیک ها
۴٫ کامپوزیت ها
۵٫ غیره (نظیر شیشه، چوب، نیمه هادی ها، و …)

از طرف دیگر هنگام انتخاب یک ماده برای یک کاربرد خاص، خواص ماده باید تامین کننده کاربرد و شرایط کارکرد جزء یا ساختاری باشند که در حال طراحی است. خواص، که مستقیما بر انتخاب ماده اثر می گذارند می توانند به دسته های زیر تقسیم شوند:

• خواص مکانیکی نظیر سفتی، استحکام، داکتیلیته، سختی، چقرمگی و غیره
• خواص فیزیکی نظیر چگالی، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی، و غیره
• خواص شیمیایی نظیر مقاومت خوردگی در محیط های مختلف
• خواص تولید نظیر شکل پذیری، قابلیت ماشین کاری، سهولت اتصال، و غیره

ملزومات یک محصول به طور مستقیم توسط خواص مکانیکی، فیزیکی، و شیمیایی آن بدست می آیند. با این حال برای اینکه محصول از نظر فنی قابل تولید باشد، ماده باید خواص مناسب تولید داشته باشد. به عنوان مثال یک قطعه فورج نیاز به ماده ای با قابلیت جریان یابی کافی بدون ترک خوردن حین فورجنیگ دارد، یک نمونه ریختگی نیاز به ماده ای دارد که به سهولت در حالت مذاب جریان یابد و قالب را پر کند و هنگام انجماد تخلخل ها و ترک های نامطلوب ایجاد نکند.

انتخاب مواد مهندسی

یکی از قسمت های بسیار مهم گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی، انتخاب مواد است. مسلما یکی از اولین قدم ها در طراحی هر گونه قطعه مهندسی انتخاب مواد آن است. انتخاب مواد به گونه ای که هم در حین ساخت هم در حین کاربرد مناسب باشند و حتی بعد از دور ریز گزینه مناسبی برای چرخه طبیعت باشند از مهم ترین قسمت های طراحی است .
مهندسین طراح یک سری آزمایشات و آنالیزهای مواد هم به صورت فیزیکی هم به صورت مجازی با مدل سازی و شبیه سازی برای یافتن بهترین ماده جایگزین انجام می دهند. سوال این است: عواملی که قبل از انتخاب یک ماده برای مهندسی باید لحاظ شوند کدامند. پاسخ این است:

۱- هزینه ماده
۲- قابلیت تولید آن
۳- مسائل محیط زیستی
۴- خواص شیمیایی
۵- خواص فیزیکی
۶- خواص مکانیکی

برخی خواص مکانیکی حائز اهمیت عبارتند از 

۱٫ استحکام کششی
۲٫ استحکام تسلیم
۳٫ حد خستگی
۴٫ استحکام ضربه
۵٫ استحکام و مدول خمش
۶٫ استحکام فشار
۷٫ داکتیلیته
۸٫ چقرمگی و ضریب اصطکاک
۹٫ پلاستیسیته
۱۰٫ چقرمگی شکست
۱۱٫ استحکام برشی
۱۲٫ غیره

روش های شناسایی مواد مهندسی:

شناسایی مواد و مشخصه گذاری فیزیکی آن کلید فهم کاربردهای مهندسی، کنترل کیفیت، و علل تخریب هستند. از جمله مهم ترین روش های شناسایی مواد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• متالوگرافی
• آزمایشگاه خواص مکانیکی (کشش، خمش، ضربه،…)
• میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM
• میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM
• آزمایشگاه اسپکترومتری نشری آزمایشگاه خوردگی
• آزمایشات غیر مخرب NDT
• تفرق اشعه ایکس (XRD)
• اسپکتروسکوپی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)
• اسپکتروسکوپی انرژی اشعه ایکس (EDS)
• فلورسانس اشعه ایکس (XRF)
• (ICP-OES)
• و غیره.

1- آهن و آلیاژهای آهنی :

آهن به عنوان یک عنصر خالص ، فلزی مناسب برای استفاده های صنعتی به شمار نمی رود . برای تولید فولاد و چدن مقدار کمی عنصر کربن و عناصر فلزی دیگر به آهن خالص اضافه می شود .

فرق اساسی بین فولاد و چدن در میزان کربن آنهاست. کربن موجود در فولاد بین صفر تا 2% و کربن موجود در چدن از 2% تا 67/6% می باشد . دیگر عناصر آلیاژی مثل منگنز و کرم به فولاد خصوصیات دیگری مانند مقاومت در برابر سایش ، مقاومت در برابر خوردگی و... را می دهد . مثال هایی از طبقه بندی فولاد و چدن آورده شده است . شمش آهن ، آهن کارشده ، چدن خاکستری ، فولادهای کربنی ، فولادهای کربن متوسط و کربن بالا ، فولاد های زنگ نزن ، فولاد های ابزار و....

فولادها :

فولادها گروهی از آلیاژ های Fe-C همراه با عناصر دیگر هستند که بیشترین کاربرد را در صنعت و تکنولوژی دارند . یکی از علل اصلی کاربرد وسیع فولادها ، خواص متنوعی است که به کمک روش های مختلف عملیات حرارتی و فرایند های تولید در آنها ایجاد می شود . در جدول زیر نمونه هایی از ترکیب شیمیایی فولاد های تجاری آورده شده است .

از انواع فولادهای تجاری می توان به فولادهای زیر اشاره نمود :

فولادهای نرم – ورق باضخامت کم ، فولاد های ساختمانی – ورق باضخامت کم ، فولادهای سمنتاسیون و فولادهای عملیات حرارتی نام برد که هریک دارای ترکیب شیمیایی متفاوت و بالطبع خواص مکانیکی متفاوت می باشد .

فولاد های ساده کربنی :

فولاد های کم کربن با 1/0 تا 25/0 درصد کربن :

برای افزایش استحکام و سختی این فولادها را کربوره می کنند بدلیل اینکه آبدهی و بازپخت آنها پر هزینه می باشد .گرید های این فولادها 1016 ، 1018 ، 1019 در مقاطع نازک به کار می روند و برای مقاطع بزرگ از فولاد های 1024 ، 1022 استفاده می شود .

فولادهای دارای کربن متوسط 25/0 تا55/0 درصد کربن :

معمولا این فولاد ها با آبدهی و بازپخت مستحکم می شوند . گرید های 1030و 1040 پرکاربرد هستند . بیشتر قطعات خودرو ها( نظیر قسمت های موتور ، انتقال دهنده ها ، معلق ها و...) از این فولاد ساخته می شوند .

فولاد های پرکربن با 55/0- 1 درصد :

گرید های 1060، 1080و 1095 در این رده هستند . به دلیل کربن بالا دارای کاربرد کمتری هستند و دارای شکل پذیری کمتری هستند .

فولادهای میکروآلیاژی :

میکرو آلیاژهای فولادهای ساده کربنی با درصد کمی از (کمتر از 1/0 درصد) از عناصر تشکیل دهنده کاربید ونیترید نظیر کلمبیم ، تیتانیم و وانادیم می باشد که دارای استحکام و چقرمگی خوبی می باشد .

فولاد های آلیاژی :

این فولادها خواص ویژه ای دارند که ناشی از عناصر آلیاژی افزوده شده به فولاد است .

فولادهای منگنزدار : برای احیای فولاد و ترکیب با گوگرد به منظور تشکیل سولفید منگنز کروی در حدود 25/0 تا 1 درصد منگنز به تمام فولادهای تجاری اضافه می شود . منگنز وقتی موثرتر است که افزایش استحکام مدنظر باشد . فولادهای سری 13XXاز فولاد های کم آلیاژ منگنزداریست که دارای کربن اسمی 3/0 تا 45/0 و 75/1 درصد منگنز است . این نوع فولاد در میله ها ، محور ها ، چرخدنده ها ، میله های قید و بست خودرو و ابزار کشاورزی به کار می رود .

فولادهای کم آلیاژ کرم دار :کرم برای بهبود سختی پذیری ، استحکام و مقاومت سایشی به فولاد افزوده می شود . فولاد های سری 51XX که دارای کربن بیشتری هستند به عنوان فولاد فنر به کار می روند مانند سری 52100 بسیار مقاوم در برابر سایش می باشد.

فولاد های مولیبدن دار : جهت بهبود استحکام و سختی پذیری فولاد های ساده کربنی مقدار کمی به آنهامولیبدن اضافه می شود . سری 40XX مقدار اضافه شده در این فولاد ها 25/0% محدود می شود . این فولاد به شکل وسیعی در چرخدنده های محور عقب و قطعات انتقال خودرو به کار می روند.

فولاد های کرم – مولیبدن دار : سری فولادهای 41XX دارای کرم و مولیبدن می باشد که در این حالت سختی پذیری ، استحکام و مقاومت به سایش را نسبت به فولاد ساده کربنی افزایش می دهد.

فولاد های نیکل – کرم – مولیبدن : فولادهای سری 43XX را تشکیل می دهند . در فولاد های 86XX مقدار نیکل به 55/0% کاهش می یابد . نیکل به همراه کرم ، فولادهای کم آلیاژی با حد کشسان بالا ، سختی پذیری زیاد و مقاومت زیاد به خستگی و ضربه به وجود می آورند . این نوع فولادها برای ساخت قطعاتی با وظایف سنگین که نیاز به مقاومت بیشتری دارند مانند چرخ دنده ها و لوله های هواپیما به کار می روند .

فولاد های دارای نیکل – سیلیسیم – کرم – مولیبدن : افزایش تقریبا 2% سیلیسیم به فولاد 4340 به طور محسوسی استحکام و چقرمگی آنرا افزایش می دهد . در حال حاضر به عنوان فولادی با استحکام بالا در چرخ های هواپیما کاربرد دارد .

چدن ها :

برای استفاده در بسیاری از قطعات سنگین ماشین ها از چدن استفاده می شود . چدن 2 تا 67/6 % کربن دارد . انواع آن شامل چدن خاکستری ، چدن داکتیل ، چدن مالیبل ، چدن سفید ، چدن با گرافیت فشرده ، چدن های آلیاژی و... می باشد .

برخی از خواص ویژه چدن ها که آنها را ممتاز می کند عبارتند از : نقطه ذوب پایین ، قابلیت سیالیت زیاد ، کم بودن میزان انقباض در زمان انجماد ، مقاومت کم در برابر ضربه ، انعطاف پذیری کم ، فابلیت جذب ارتعاش مناسب ، مقاومت سایشی خوب و عدم حساسیت در برابر شیارهای سطحی و...

چدن های خاکستری : معمولا چدن های خاکستری را بر مبنای حداقل استحکام کششی که در یک اندازه معین بدست می آید دسته بندی می کنند . بیشتر چدن های خاکستری طبق ASTM A 48 طبقه بندی می شوند که شامل گروه هایی با استحکام 20000 تا psi60000 می باشند . استحکام چدن های خاکستری بیشتر به ساختار زمینه ، اندازه ، توزیع و نوع رشته های گرافیت بستگی دارد .

چدن نشکن (داکتایل) :

چدن نشکن دارای زمینه فریتی و یا هر دو همراه با گرافیت های کروی است . به هنگام انجماد چدن نشکن ، بیشتر کربن به صورت گروی شکل تشکیل می شود . ریزساختار چدن نشکن در حالت ریختگی شامل کره های گرافیتی است که با فریت آزاد (ساختارچشم گاوی) در زمینه پرلیتی احاطه شده است . این چدن دارای خواص چدن خاکستری از قبیل نقطه ذوب پایین ، سیالیت و قابلیت رختگری خوب ، ماشینکاری عالی و مقامت سایشی خوب می باشد . چدن داکتایل دارای استحکام ، شکل پذیری ، چقرمگی و توانایی کارگرم مطلوب است .

چدن چکش خوار (مالیبل) :

با انجام عملیات حرارتی بر روی چدن سفید ، چدن چکش خوار بدست می آید . یعنی با عملیات حرارتی مناسب ، ساختار چدن سفید که کاربید آهن دارد به ساختار چدن چکش خوار تبدیل می شود .

چدن آلیاژی مقاوم به سایش :

چدن تبریدی : معمولا دارای لایه ای سخت از چدن سفید با ریختگری چدن مذاب در قالب فلزی یا گرافیتی با سرد کردن سریع و با سرد کردن آرام با استفاده از مبرد ها باعث گرافیت زایی و تشکیل چدن خاکستری می گردد .از آنجا که در این چدن ها با استفاده از مبرد ساختاری دوتایی ایجاد می شود ، به آنها چدن های ریختگری تبریدی گفته می شود .

چدن سفید : چدنی است که در اثر کربن اضافی به جای گرافیت رشته ای یا کروی به صورت کاربید در می آید که منجر به ساختاری مارتنزیتی ، بینایتی و یا آستنیته می شود .

انواع فولادهای زنگ نزن :

1- فولاد های زنگ نزن فریتی : این آلیاژها معمولا 12 تا 30% کرم دارند و مقدار کربن آنها کمتر از 12/0% می باشد . از آنجا که ساختار این آلیاژها در شرایط معمول عملیات حرارتی به صورت فریت ( آهن آلفا در ساختار BCC ) باقی می ماند فریتی نامیده می شود . فولاد های زنگ نزن فریتی از این جهت مورد توجه قرار می گیرند که مقاومت به خوردگی آنها ماندد فولادهای زنگ نزن نیکل دار است اما ارزانتر است .سایر عناصز آلیاژی به مقدار کم و برای بهبود مقاومت خوردگی و یا خواصی از قبیل قابلیت میاشینکاری به آن اضافه می شوند . این نوع فولاد ها عملیات حرارتی پذیر نیستند . همچنین شکل پذیر نیستند و به ترک حساس اند و قابلیت جوشکاری ضعیفی دارند .

فولاد های ابزار :

امروزه فولادهای ابزار در ساخت مته ها ، قالب های کشش عمیق ، سنبه ها ، قالب های اکستروژن ، تیغه های برش و ابزار برش به کار می روند . روشش دسته بندی فولادهای ابزار را موسسه آهن و فولاد امریکا عرضه کرده است . انجمن AISI برای دسته بندی فولاد های ابزار بر مبنای روش آبدهی ، روش کاربرد ، ویژگی های خاص و ترکیب شیمیایی استوار شده است

1- فلزات و آلیاژهای غیر آهنی :

مس و آلیاژهای آن :

مس یکی از مهمترین عناصر مورد استفاده در صنایع غیر آهنی است که پیشینه آن به دوره های قبل از آهن می رسد و بیش از پنج هزار سال است که در صنایع مختلف جنگی ، هنری و خانگی مورد استفاده قرار می گیرد . مس و آلیاژهای آن بر حسب سیستم های مجازی که جامعه توسعه مس (C.D.A) طراحی کرده است طبقه بندی می شوند . در این سیستم اعدادی از C100 تا C799 مشخص کننده آلیاژهای کارشده و اعدادی از C800 تا C799 مشخص کننده آلیاژهای ریخته شده می باشند . این دو طبقه اساسی به گروه ها و زیرگروه های مختلف تقسیم بندی می شوند .

آلومینیم و آلیاژهای آن :

طبقه بندی و مشخصات حالت آلیتژهای آلومینیم :

طبقه بندی :

1- آلیاژهای کارپذیر آلومینیم : یک سیستم چهار رقمی برای شناسایی آلیاژهای آلومینیم به کار می رود . عدد اول گروه آلیاژرا نشان می دهد و دو عدد آخر مشخص کننده آلیاژ یا خلوص آلومینیم است . عدد دوم مشخص کننده اصلاح آلیاژ اصلی یا حدود ناخالصی هاست .

2- آلیاژهای ریختگی : برای شناسایی آلومینیم و آلیاژهای ریختگی آن و نیز شمش های ریختگری یک سیستم چهار رقمی به کار می رود . اولین رقم مشخص کننده گروه آلیاژ است . دو رقم بعدی مشخص کننده آلیاژ آلومینیم یا تعیین کننده خلوص آن است . آخرین رقم که با یک نقطه ممیز از سه عدد اول جدا می شود ، مشخص کننده شکل محصول است .یعنی به شکل ریختگی یا شمش .

تغییر آلیاژ اصلی و یا حد ناخالصی ها با یک سری حروف قبل از مشخصه های عددی بیان می شود . حرف X برای آلیاژهای تجربی به کار می رود . با این وجود ، آلیاژهای ریختگی آلومینیم معمولا با سه عدد مشخص می شوند .

مشخصات حالت : مشخصات حالت پس از مشخصات آلیاژ و بعد از خط تیره ذکر می شود (مثلا3003-O) زیر تقسیمات حالت اصلی به نوبت با یک چند عدد اضافی مشخص می شود (مثلا 3003-H14)

سختی سنجی راکول

سختی سنجی راکول یکی از چهار روش متداول برای انجام آزمايش سختی فرورفتگی يا سختی نفوذی است. در این روش سختی سنجی ابزاری وجود دارد که با استفاده از آن می توان سختی را مستقیماً خواند. اساس کار این روش اندازه گیری اختلاف عمق نفوذ در ماده است.

بازرسی جوش چیست؟

از آنجایی که هر روش تولیدی در صنعت نیاز به بازرسی یا کنترل کیفیت دارد، جوشکاری نیز از این قاعده پیروی می کند با این تفاوت که کنترل کیفیت جوش معمولا نیاز به دقت بیشتر داشته و در آن از تست های مختلفی استفاده خواهد شد. زیرا در جوشکاری (به علت حساس بودن این روش) احتمال بوجود آمدن عیوب بسیار بیشتر از سایر روش ها است و نیاز به مراقبت و کنترل ویژه ای خواهد داشت.

البته با روش های جدید و اتوماتیک جوشکاری این ضعف کمتر شده و احتمال بوجود آمدن عیوب بسیار کاهش یافته است ولی به هر حال جوشکاری سنتی (مانند جوش دستی با الکترود روپوش دار) که هنوز در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد، نیاز فراوانی به مراقبت و کنترل کیفی خواهد داشت.

با پیشرفته شدن و گسترش صنایع جوشکاری، صنعت بازرسی جوش نیز دچار تحول و رشد فراوان شده است و در زمینه های مختلف گسترش بسیار زیادی پیدا نموده است.

این عامل باعث بوجود آمدن رشته های مختلف تخصصی جوش در دانشگاه ها و آموزشگاه های فنی و مهندسی شده که در حال حاضر بیش از هزار دوره آموزشی در زمینه بازرسی جوش و کنترل کیفیت جوش وجود دارد و همچنین بیش از صدها رشته تخصصی دانشگاهی در زمینه بازرسی جوش در دنیا بوجود آمده است.

بازرسی جوش برای هر محصول بر مبنای دستورالعمل بازرسی یا برنامه بازرسی جوش یا ITP که معمولا توسط واحد تضمین کیفیت یا QA تهیه می گردد انجام می شود.

این ITP بعنوان یکی از دستورالعمل های ساخت یا اجرا مورد استفاده قرار می گیرد، که شامل کلیه مراحل و آزمایشات بازرسی جوش مورد نیاز برای کنترل کیفی محصول می باشد بنابراین کلیه بازرسی های جوش بایستی طبق این دستورالعمل انجام شود.

بازرسی جوش

مراحل بازرسی جوش چیست؟

معمولا کنترل کیفیت و بازرسی جوشکاری در سه مرحله بازرسی قبل از جوشکاری – بازرسی حین جوشکاری و بازرسی پس از جوشکاری انجام می گردد.

بازرسی قبل از جوشکاری شامل کنترل آماده سازی لبه متریال برای جوش و به طور کلی کنترل مونتاژ یا FIT-UP می باشد که معمولا پس از این بازرسی و تایید گزارش FIT UP مجوز جوشکاری صادر می گردد و پس از آن مجاز به جوشکاری هستیم.

بازرسی حین جوشکاری به کنترل الزامات حین جوش (مانند دمای جوش، جریان جوش و …) که در دستورالعمل جوشکاری یا WPS ذکر شده می پردازد. استفاده از جوشکار تایید صلاحیت شده نیز در این مرحله کنترل می شود.

بازرسی پس از جوشکاری که حجم اصلی فعالیت بازرس جوش را تشکیل می دهد شامل کنترل کمی و کیفی جوش شده و انجام انواع آزمایشات مخرب و غیرمخرب جوش در این مرحله صورت می پذیرد.

تست های بازرسی جوش چیست؟

تست های مورد استفاده در کنترل کیفیت (QC) جوشکاری معمولا به دو نوع تست مخرب یا DT و تست غیرمخرب NDT دسته بندی می گردد. در ادامه توضیح مختصری در مورد آنها داده خواهد شد، توضیحات کامل تر در مقالات بعدی به زودی منتشر خواهد شد.

تست های مخرب جوش کدام است؟

تست های مخرب جوش یا DT آزمایشاتی هستند که معمولا برای اندازه گیری خواص فیزیکی جوش مانند به دست آورن میزان نقطه تسلیم و شکست، میزان تافنس یا انعطاف پذیری جوش و … استفاده می شوند.

همانگونه که از اسم این نوع آزمایشات مشخص است، قطعه مورد تست دیگر پس از آزمایش قابل استفاده نخواهد بود و این نوع آزمایشات باعث تخریب نمونه آزمایش شده می گردد.

در عملیات جوشکاری معمولا حداقل یکبار هر فرآیند جوش (طبق دستورالعمل جوشکاری یا WPS) با این نوع تست ها مورد آزمایش قرار می گیرد و نتیجه آن طبق گزارش PQR ثبت می شود.

از جمله تست های مخرب که برای کنترل کیفیت جوش استفاده می گردد می توان به تست کشش – تست خمش – تست ضربه اشاره نمود.

تست کشش جوش

آزمایش های غیرمخرب جوش چیست؟

تست غیر مخرب یا NDT معمولا برای پیدا کردن ناپیوستگی های داخلی و سطحی جوش مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجایی که وجود ناپیوستگی در جوش باعث کاهش استحکام آن خواهد شد، لذا شناسایی و برطرف نمودن این نوع ناپیوستگی ها از جمله اهداف اصلی بازرسی و کنترل کیفیت جوش است.

هرچند تمام ناپیوستگی ها در جوش نیاز به رفع شدن نخواهند داشت. معیار پذیر عیوب (ناپیوستگی) در جوشکاری طبق استانداردهای مختلف تعیین کننده نیاز یا عدم نیاز به رفع یک ناپیوستگی در جوش است. استانداردهای مختلف با توجه به کاربرد جوش و بررسی خطرات مختلف آن اقدام به تدوین دستورالعمل معیار پذیرش جوش نموده اند.

همانگونه که از اسم این نوع روش تست ها مشخص است، این نوع آزمایشات هیچ اثر مخربی بر نمونه قطعه آزمایش شده، نخواهد داشت و در نتیجه این تست ها در مرحله بهره برداری نیز قابل اجرا خواهد بود.

انواع پرکاربرد این روش ها در صنعت شامل آزمایشات زیر می گردد:

• تست و بازرسی چشمی جوش – VT
• تست مایع نافذ – PT
• تست ذرات مغناطیسی – MT
• تست التراسنیک یا فراصوتی – UT
• تست رادیوگرافی یا پرتونگاری – RT

که از تست های فوق VT عمومی بوده و تست های MT , PT برای شناسایی عیوب خارجی (سطحی) و UT , RT برای شناسایی عیوب داخلی (ریشه) مورد استفاده قرار می گیرند.

کارگاه بازرسی جوش

وظایف بازرس جوش چیست؟

بازرس جوش (WELDING INSPECTION) یا کنترل کیفیت (QC) جوش یا ناظر جوش ممکن است وظایف مختلفی جهت کنترل کیفیت جوشکاری داشته باشد ولی معمولا حداقل وظایف ایشان به شرح زیر خواهد بود:

• مطالعه دستورالعمل پروژه

• بررسی کامل و دقیق دستورالعمل بازرسی – ITP

• بررسی کامل و دقیق دستورالعمل جوشکاری – WPS

• اطمینان از مناسب بودن دستورالعمل جوشکاری – PQR

• تست گرفتن از جوشکار و صدور مجوز تایید صلاحیت آن برای جوشکاری – WQT

• بازرسی کلیه متریال های مصرفی و غیرمصرفی در جوشکاری – MIR

• بازرسی قبل از جوشکاری – FIT UP

• بازرسی حین جوشکاری – WELDING

• بازرسی پس از جوشکاری

• نظارت بر روند اجرای تست های مخرب یا غیر مخرب جوش

• گزارش نویسی در هر مرحله از کار – REPORT

  بازرسی جوش

  

  پایه واساس تمام برنامه های کنترل کیفیت سازه ها و اجزای ساخته شده فلزی با روش های جوشکاری ، بازرسی جوش می باشد .کدها واستانداردها به منظور کسب اطمینان از عملکرد مناسب اتصالات جوشی در شرایط سرویس ، غالباً اشاراتی نسبت به انجام بازرسی چشمی جوش و محدوده پذیرش عیوب در بازرس چشمی دارند. این اطمینان زمانی حاصل می شود که بازرسی توسط یک بازرس آموزش دیده و دارای صلاحیت در 3 مرحله قبل ، حین و بعد از جوشکاری انجام شود . شرکت آریا آزمون صنعت از خدمات بازرسین جوش مجرب و تأیید صلاحیت شده بر اساس استانداردهای AWS-QC1 و CSWIP-3.1 در پروژه های بازرسی خود استفاده می نماید.

  باتوجه به گسترده بودن دامنه وظایف بازرس جوش و نیز به منظور اطمینان از بررسی تمامی جوانب ، بازرسین جوش این شرکت از چک لیست های بازرسی استفاده می نمایند. یک نمونه از این چک لیستها به شرح ذیل آمده است :

  بازرسی قبل از جوشکاری:

  • مطالعه مدارک پروژه شامل نقشه ها و مشخصات فنی پروژه
  • مطالعه وکنترل دستورالعمل های جوشکاری ( WPS )
  • کنترل و تائید صلاحیت جوشکاران
  • کنترل و بررسی برنامه تست و بازرسی (QCP or ITP)
  • تعیین نقاط توقف پروژه (Hold point )
  • تعیین برنامه گزارش نویسی و چگونگی ثبت گزارشات
  • تعیین چگونگی علامت گذاری موارد معیوب
  • کنترل شرایط تجهیزات جوشکاری و برشکاری
  • کنترل کیفیت و شرایط مواد اولیه و مصرفی پروژه
  • کنترل لبه سازی و آماده سازی اتصالات
  • کنترل مونتاژ اتصالات
  • کنترل دقت و کالیبراسیون تجهیزات
  • کنترل تمیزکاری سطوح اتصالات
  • کنترل دمای پیشگرم (در صورت نیاز )

  بازرسی حین جوشکاری:

  • کنترل متغیرهای جوشکاری و تطابق آن با WPS
  • کنترل کیفیت هر یک از پاسهای جوشکاری مخصوصاً پاس ریشه
  • کنترل تمیز کاری بین پاسی
  • کنترل دمای بین پاسی (در صورت نیاز)
  • کنترل رعایت توالی و ترتیب هر یک از پاسهای جوشکاری
  • کنترل کیفیت سطوح گوجینگ شده
  • نظارت بر فرآیندهای NDT مورد نیاز در بین پاسهای جوشکاری (در صورت لزوم )

  بازرسی بعد از جوشکاری:

  • کنترل شکل ظاهری جوش تکمیل شده
  • کنترل سایز جوش
  • کنترل طول جوش
  • کنترل دقت ابعادی قطعه جوشکاری شده بر اساس نقشه ها
  • نظارت بر فرآیند های NDT تکمیلی ( در صورت لزوم )
  • نظارت بر اجرای عملیات حرارتی پس از جوشکاری ( در صورت لزوم )
  • تهیه گزارشات و مستندات بازرسی

  اصول بازرسي چشمی جوش Visual Inspection of Weld

  وظايف بازرس جوش در هر سازمان با توجه به دستورالعمل‌هاي كنترل كيفيت مربوطه متفاوت مي‌باشد. ولي مي‌توان به صورت كلي وظايف و اختيارات بازرس جوش را مطرح نمود. با توجه به گسترده بودن دامنه وظايف بازرس جوش و نيز به منظور اطمينان از بررسي تمام جوانب، مي‌توان از يك چك ليست مانند شكل زیر استفاده نمود.

  

  

  

  همچنين بازرس بايد تجهيزات مورد نياز در عمليات بازرسي چشمي را نيز كنترل نمايد. اين تجهيزات به سهولت و دقت عمليات بازرسي كمك مي‌كنند. شكل ذیل، بعضي از تجهيزات مورد نياز جهت ارزيابي چشمي جوش را نمايش مي‌‌دهد. ناگفته نماند كه به منظور افزايش بازدهي كيفيت جوش، تنها راه ممكن، انجام بازرسي در مراحل مختلف عمليات ساخت مي‌باشد.

  

  

  اين مراحل قبل، در حين و پس از جوشكاري مي‌باشند. در بعضي موارد، مسئوليتها و وظايف بازرس جوش قبل از جوشكاري از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد. يكي از وظايف بازرس در شروع هر پروژه، بررسي تمام اسناد و مدارك مرتبط با جوش مي‌باشد.

  اين اسناد و مدارك شامل نقشه‌ها، كدها، استانداردها و دستورالعمل‌ها مي‌باشند. اين اسناد اطلاعات مفيدي از قبيل

  نحوه، زمان و مكان انجام بازرسي و ساير اطلاعات ديگر را در اختيار بازرس قرار مي‌دهند. يكي از اين موارد، كسب اطلاعات در مورد مشخصات فلز پايه مي‌باشد. بسته به جنس فلز پايه مشخص شده، ملزومات خاصي در ساخت آن مطرح خواهد شد. به عنوان مثال در صورتيكه جنس فلز پايه، فولاد كوئنچ و تمپر باشد، كنترل حرارت ورودي در حين جوشكاري از اهميت خاصي برخوردار خواهد بود. بنابراين بازرس بايد حساسيت بيشتري در اين مقوله به خرج دهد.

  يكي ديگر از وظايف بازرس جوش، كنترل دستورالعمل‌هاي جوشكاري از چند ديدگاه مي‌باشد. اول اينكه كليه دستورالعمل‌ها تأييد شده باشند، ديگر اينكه دستورالعمل‌ها كليه ملزومات از قبيل فرآيند جوشكاري، جنس فلز پايه و فلز پركننده، تكنيك جوشكاري، وضعيت جوشكاري و ساير موارد را پوشش كافي دهند.

  در صورتيكه قسمتي از توليد توسط دستورالعمل‌هاي جوشكاري موجود پوشش داده نشود، بايد ابتدا دستورالعمل جديد توسط فرد ذيصلاح تهيه شده و سپس مطابق با كدهاي مربوطه تأييد گردد.

  بازرس جوش ممكن است بر مراحل تهيه تست كوپن، انجام آزمايشات و ثبت گزارشات مربوط به تأييد دستورالعمل جوشكاري نظارت داشته باشد. پس از اينكه تمام دستورالعملها تهيه و تأييد شدند، بازرس بايد گواهينامه تك‌تك جوشكاران را به منظور اطمينان از صلاحيت آنها جهت انجام جوشكاري مطابق با دستورالعمل‌هاي تأييد شده بررسي و كنترل نمايد.

  برخي محدوديتهايي كه به عنوان متغير اساسي در زمينه تأييد صلاحيت جوشكاران مطرح مي‌باشند عبارتند از: فرآيند جوشكاري، جنس و ضخامت فلز پايه، جنس فلز پركننده، وضعيت جوشكاري، طرح اتصال و قطر لوله. جوشكاراني كه مطابق با دستورالعمل‌هاي جوشكاري، تأييد صلاحيت شده نيستند بايد پس از اخذ آزمون، تاييد صلاحيت شوند. به منظور سهولت كار، بازرس مي‌تواند يك ليست كاملي از كليه جوشكاران سايت به همراه شماره دستورالعمل‌هايي كه براي اجراي آنها ذيصلاح هستند، تهيه نمايد.

  اين ليست شامل كد شناسايي هر جوشكار مي‌باشد. جوشكاران موظف هستند پس از اتمام هر جوش، شماره شناسايي خود را كنار جوش درج نمايند. پس از بررسي اسناد و مدارك، دستورالعمل‌ها و گواهينامه جوشكاران، بازرس بايد نقاط توقف ”hold points“ پروژه را مورد بررسي قرار دهد. نقاط توقف، مراحلي از پيش تعيين شده در روند ساخت مي‌باشند كه بايد كار به منظور انجام بازرسي متوقف گردد و تا تأييد كار انجام شده تا آن مرحله توسط بازرس، روند ساخت ادامه نيابد.

  اين موضوع امكان تأييد مرحله به مرحله كار را امكان‌پذير مي‌سازد. از اين طريق تشخيص و حل مشكلات ساده‌تر بوده و تأثير كمتري بر روند ساخت خواهد گذاشت، در حالي كه انجام بازرسي پس از تكميل نهايي قطعه يا سازه با مشكلات عديده‌اي همراه خواهد بود.

  يكي ديگر از وظايف مهم بازرس جوش تهيه برنامه انجام بازرسي و ثبت و نگهداري نتايج مي‌باشد. بازرس جوش

  بايد نسبت به زمان انجام هر بازرسي و نحوه انجام آن آگاهي كافي داشته باشد. با وجود يك برنامه بازرسي مناسب مي‌توان اطمينان حاصل نمود كه هيچ بخشي از فرآيند ساخت بدون نظارت و بازرسي انجام نشده است.

  پس از انجام بازرسي بايد يك سيستم مناسب به منظور ثبت نتايج بازرسي همچنين نگهداري گزارشات وجود داشته

  باشد. بطور كلي گزارشات و سيستم نگهداري آنها بايد حتي‌الامكان ساده باشند تا اطلاعات كافي و قابل فهم در اختيار افراد ديگر به منظور بررسي‌هاي بعدي، قرار گيرد.

  موضوع بعدي تهيه يك سيستم جهت مشخص نمودن جوشهاي غيرقابل قبول مي‌باشد. در شروع هركار، بازرس بايد يك سيستم مدون به منظور نحوه گزارش دهي و مشخص نمودن جوشهاي مردود تهيه نمايد.

  در اين سيستم، بايد نحوه علامت‌گذاري جوشهاي مردود مشخص شده باشد بطوريكه پرسنل توليد، به راحتي بتوانند نوع و محل عيب را مشخص نموده و نسبت به تعمير آن اقدام نمايند. علامت‌گذاري جوشهاي معيوب بايد با يك روش معين مثلاً استفاده از يك رنگ مناسب صورت پذيرد تا محل عيب براي كليه پرسنل، اعم از توليد يا كنترل كيفيت قابل تشخيص باشد. همچنين در اين سيستم بايد چگونگي انجام بازرسي مجدد پس از عمليات تعمير مشخص شده باشد.

  شرايط تجهيزات جوشكاري مورد استفاده، تأثير بسزايي در كيفيت محصول جوشكاري شده دارد. بنابراين بايد عملكرد و شرايط تجهيزات، توسط بازرس مورد ارزيابي قرار گيرد. اين تجهيزات شامل منبع قدرت، سيستم تغذيه الكترود، كابل و انبر اتصال بدنه، تجهيزات نگهداري پودر و الكترود، شلنگها، رگولاتور، مانومتر گاز محافظ، تورچ و غيره مي‌باشند.

  

  هنگام ارزيابي منابع قدرت جوشكاري، بايد دقت عملكرد تجهيزات اندازه‌گيري، با استفاده از ولت‌متر و آمپرمتر كاليبره شده، كنترل شوند تا در حين جوشكاري، پارامترهاي جوشكاري با دقت كافي قابل تنظيم باشند.

  

  مرحله بعدي، كنترل وضعيت فلز پايه و فلز پر كننده مي‌باشد. در صورتيكه مشكلاتي در هر يك از اين دو مورد وجود داشته باشد، قطعاً مشكلات عديده‌اي در كيفيت محصول نهايي ايجاد خواهد شد. اگر كيفيت فلز پايه در مراحل ابتدايي ساخت، توسط بازرس كنترل نگردد، در صورت كشف مشكل پس از پيشرفت كار، هزينه‌هاي زيادي بر پروژه تحميل خواهد شد. بنابراين كنترل مواد در مراحل ابتدايي و قبل از اجراي ساير مراحل ساخت، از قبيل برشكاري، سوراخ‌كاري، جوشكاري و غيره، از اتلاف هزينه و زمان جلوگيري مي‌نمايد. كنترل فلز پايه مي‌تواند از يك بازرسي چشمي سطح، تا انجام آزمايشات غيرمخرب مختلف به منظور كنترل كيفيت لايه‌هاي زير سطحي و عمقي صورت پذيرد. نوع و مقدار بازرسي‌هاي مورد نياز به حساسيت سازه و شرايط سرويس آن بستگي دارد. بازرسي مواد مصرفي جوشكاري نيز از اهميت خاصي برخوردار است بطوريكه حضور آلودگي‌ها يا رطوبت در فلاكس يا سطوح الكترود، مشكلات جدي در كيفيت فلز جوش ايجاد خواهد نمود. به عنوان مثال در صورتيكه نياز به استفاده از الكترودهاي كم هيدروژن باشد، سهل انگاري در نگهداري آنها سبب جذب رطوبت از محيط اطراف شده و مشكلاتي از قبيل ترك زير مهره جوش و حفرات گازي را به همراه خواهد داشت. بنابراين بازرس جوش بايد شرايط نگهداري و حمل و نقل مواد مصرفي جوش را كنترل و بررسي نمايد

  

  پس از بازرسي كليه مواد اوليه و مواد مصرفي جوش، مرحله بعدي، ارزيابي كيفيت و دقت آماده‌سازي لبه‌هاي اتصال مي‌باشد. براي يك جوش شياري، مواردي از قبيل زاويه پخ، پاشنه و شعاع كمان در پخهاي U و J شكل، بايد به صورت چشمي مورد بررسي قرار گيرند.

  

  پس از كنترل و تأييد آماده سازي لبه‌ها، بايد مونتاژ قطعات مورد ارزيابي قرار گيرد. در اين مرحله مواردي از قبيل فاصله ريشه، عدم همترازي زاويه‌اي، عدم همترازي خطي (high-low) و زاويه شيار، مورد ارزيابي قرار مي‌گيرند.

  

  

  

  گاهي اوقات به منظور جلوگيري از پيچيدگي، مطابق شكل ذیل مي‌توان از تكنيك پيش تنظيم (Presetting) استفاده نمود. در اين تكنيك ابتدا قطعات تحت زاويه‌اي معين نسبت به يكديگر قرار مي‌گيرند، سپس با تغيير فرم ناشي از جوشكاري به حالت استاندارد بر مي‌گردند. دقت مونتاژ قطعات، بر ابعاد نهايي سازه و كيفيت جوش، اثر مستقيم دارد. به عنوان مثال، اگر زاويه شيار يا فاصله ريشه كم باشند، احتمال بروز عدم ذوب روي سطوح شيار وجود دارد و در صورتيكه زاويه شيار و يا فاصله ريشه زياد باشند حجم فلز جوش رسوب داده شده افزايش يافته در نتيجه پيچيدگي افزايش مي‌يابد.

  

  در صورتيكه از جيگ وفيكسچر (قيد و بست) به منظور هم تراز نگه داشتن قطعات استفاده شود، بازرس بايد از دقت و صحت عملكرد آنها اطمينان كسب نمايد. همينطور در صورتيكه از خال جوش‌ها بدين منظور استفاده مي‌شود، بايد كنترل‌هاي لازم توسط بازرس صورت پذيرد. خال جوش‌هاي ترك‌دار بايد با عمليات سنگ‌زني برداشته و مجدداً اجراء شوند. در صورت عدم برداشتن ترك، احتمال گسترش آن و ايجاد يك شرايط بحراني وجود خواهد داشت. در طي بازرسي مونتاژ قطعات، كنترل تميز بودن سطوح اتصال از اهميت خاصي برخوردار است. زيرا حضور آلودگي‌ها از قبيل روغن، گريس، رنگ و رطوبت، تأثير قابل توجهي بر كيفيت جوش خواهد داشت.

  آخرين موضوعي كه بايد قبل از جوشكاري چك شود، پيشگرم قطعات (در صورت نياز) مي‌باشد. ملزومات پيشگرم در دستورالعمل جوشكاري مشخص مي‌گردد. دماي پيشگرم ممكن است بر حسب حداقل، حداكثر و يا هر دو معين شده باشد. درجه حرارت پيشگرم بايد اندكي دورتر از درز اتصال كنترل شود. در حقيقت فلز پايه بايد تا فاصله‌اي به اندازه ضخامت قطعات، از طرفين درز اتصال، به درجه حرارت پيشگرم برسد. ضمناً اين فاصله نبايد از 3 اينچ كمتر باشد .

  

  درجه حرارت پيشگرم با روشهاي مختلفي قابل كنترل مي‌باشد، از جملهگچهاي حرارتي و ترموكوپل. نمونه‌اي از گچهاي حرارتي در شكل ذیل نمايش داده شده است.

  هنگام انجام بازرسي در حين عمليات جوشكاري نيز بازرس بايد از دستورالعمل‌هاي جوشكاري به عنوان مبناي فعاليت بازرسي استفاده نمايد. نظارت بر اجراي كار مطابق با دستورالعمل‌هاي جوشكاري تأييد شده، از بسياري از مشكلات بعدي جلوگيري خواهد كرد. بنابراين بازرس بايد از اجراي صحيح كليه بندهاي دستورالعمل از جمله فرآيند جوشكاري، فلز پايه و فلز پركننده، تكنيك جوشكاري، درجه حرارت پيشگرم و بين پاسي و غيره اطمينان حاصل نمايد

  

  يكي ديگر از مراحل انجام بازرسي در حين جوشكاري، بازرسي چشمي تك‌تك پاس‌هاي رسوب داده شده مي‌باشد. در اين شرايط، امكان رويت و تعمير ظاهري ميسر خواهد بود.

  

  همچنين ناگفته نماند هر بي نظمي در شكل ظاهري جوش ممكن است بر كيفيت پاسهاي بعدي اثر گذار باشد. به عنوان مثال در يك جوش شياري چند پاسه، در صورتيكه يكي از پاس‌هاي مياني، سطحي محدب داشته باشد، يك شيار نسبتاً عميق در طرفين آن و در نواحي پنجه جوش ايجاد مي‌گردد. شكل ظاهري به وجود آمده سبب مي‌شود پاس بعدي نتواند اين مناطق را به خوبي ذوب نمايد. حال در صورتيكه بازرس در حين جوشكاري حضور داشته باشد مي‌تواند با درخواست اندكي سنگ‌زني در آن نواحي، مشكل را حل نمايد. در بازرسي‌هاي حين جوشكاري، كنترل پاس اول از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد. زيرا معمولاً جوشكاري پاس ريشه مشكل‌تر از پاس‌هاي ديگر بوده و احتمال بروز عيب در اين ناحيه بيشتر است. مخصوصاً زمانيكه فاصله ريشه، بيش از حد مجاز باشد. در مواردي كه درجه مهار قطعات زياد است، در صورتيكه پاس ريشه نازك و ظريف اجرا شود، تحمل كافي در برابر تنشهاي انقباضي را نداشته و ترك مي‌خورد. بنابراين حضور بازرس به منظور كنترل پاس ريشه قبل از پر نمودن شيار از اهميت شاياني برخوردار است.

  موضوع ديگري كه بايد در حين جوشكاري كنترل شود، تميزكاري بين پاسي مي‌باشد. در صورتيكه جوشكار تميزكاري بين پاس‌ها را به نحو مناسب انجام ندهد، احتمال حبس سرباره يا بروز ذوب ناقص مخصوصاً در فرآيندهايي كه از فلاكس به منظور محافظت استفاده مي‌شود، بسيار زياد است. به هر حال در فرآيندهايي كه از گاز جهت محافظت استفاده مي‌شود نيز، تميزكاري دقيق بين پاسي ضروري مي‌باشد.

  در صورتيكه پروفيل جوش، شكلي محدب داشته باشد، ممكن است سرباره در كناره‌ها و در مناطق پنجه جوش تجمع نموده و دسترسي و تميز نمودن آن با مشكلاتي مواجه باشد. در اين موارد مي‌توان با استفاده از سنگ‌زني پروفيل جوش را بهبود و تميزكاري را امكان‌پذير نمود. تجهيزات مناسب تميزكاري بين پاسي عبارتند از چكش گل زن دستي، چكش گل زن پنوماتيك، سنگ جت، برس دستي، واير برس برقي و غيره.

  

  هنگام استفاده از بعضي تجهيزات مذكور جهت فلزات نرم، بايد دقت نمود كه آسيبهاي مكانيكي به سطوح قطعه وارد نگردد. استفاده نامناسب از تجهيزات مذكور، ممكن است سبب بسته شدن دهانه عيب و عدم تشخيص آن در روشهاي NDT بعدي گردد.

  

  در دستورالعمل‌هايي كه درجه حرارت بين پاسي معين شده است، اين موضوع بايد توسط بازرس كنترل گردد. مشابه پيشگرم، درجه حرارت بين پاسي ممكن است بر مبناي حداقل، حداكثر يا هر دو مشخص شده باشد. درجه حرارت بين پاسي بايد روي سطح فلز پايه نزديك به محل جوش اندازه‌گيري در جوشهاي چند پاسه، بازرس بايد بر محل صحيح اجراي پاسهاي مختلف جوش نظارت داشته باشد. چيدمان نامناسب هر پاس جوش، اجراي پاسهاي بعدي را با مشكلاتي همراه مي‌سازدپس از تكميل جوش، بازرس بايد از نظر ظاهري، جوش را مورد ارزيابي قرار دهد. در صورتيكه تمام مراحل كنترل قبل و در حين جوشكاري به درستي انجام شده باشند، كيفيت جوش تكميل شده نيز در وضعيت مناسبي خواهد بود.

  بطوركلي، بازرسي چشمي پس جوشكاري، شامل كنترل ظاهري جوش تكميل شده، به منظور رديابي ناپيوستگي‌هاي سطحي جوش و فلز پايه مي‌باشد. همچنين ارزيابي پروفيل جوش در اين مرحله از بازرسي، از اهميت ويژه‌اي برخوردار است زيرا حضور بي نظمي‌ها و گوشه‌هاي تيز سبب شكست زود هنگام قطعه در حين سرويس خواهند شد.

  توأم با اين بازرسي‌ها، سايز جوش به منظور تطبيق با ابعاد معين شده در نقشه اندازه‌گيري مي‌شود. در جوشهاي شياري ضخامت جوش بايد برابر با ضخامت فلز پايه بوده و همچنين ميزان ارتفاع گرده جوش از حد مجاز مشخص شده در استاندارد تجاوز نكند. در جوشهاي نبشي (Fillet) اندازه‌گيري سايز جوش معمولاً با استفاده از يك گيج مخصوص صورت مي‌گيرد. مدلهاي متنوعي از گيج‌هاي شابلون يا انواع ديگر، جهت اندازه‌گيري سايز جوشهاي نبشي موجود مي‌باشد. گيج‌هاي شابلون براي جوشهاي نبشي با سايزها وشكل‌هاي مختلف در دسترس مي‌باشند. بازرس جوش با توجه به محدب يا مقعر بودن جوش نبشي و سايز حدودي جوش، گيج مناسب را انتخاب نموده و پس از تطبيق با جوش، سايز را از روي آن مي‌خواند. شكل ذیل، اندازه‌گيري سايز جوش نبشي را با استفاده از يك گيج شابلون نشان مي‌دهد. در هنگام اندازه‌گيري سايز جوش‌هاي نبشي، مبناي كار، اندازه بزرگترين مثلث متساوي‌الساقين محاط شده در داخل مقطع جوش مي‌باشد.

  

  بنابراين در جوشهاي محدب منظور از سايز جوش همان ساق جوش اندازه‌گيري شده مي‌باشد، ولي در جوشهاي مقعر معمولاً سايز جوش بر مبناي ضخامت گلويي آن لحاظ مي‌گردد.

  در مواقعي كه ساق جوشها برابر نباشند، منظور از سايز جوش، اندازه ساق كوچكتر مي‌باشد. همانطور كه قبلاً اشاره شد، هنگام استفاده از گيجهاي شابلون، با توجه به محدب يا مقعر بودن پروفيل جوش، از گيج مناسب جهت اندازه‌گيري سايز استفاده مي‌گردد. اگر پروفيل جوش محدب باشد با اين نوع گيج، ساق جوش قابل اندازه‌گيري مي‌باشد و در صورتيكه پروفيل جوش مقعر باشد با اين گيج، ضخامت گلويي جوش اندازه‌گيري مي‌گردد.

  پس از چك نمودن سايز جوش، بازرس بايد طول آن را به منظور اطمينان از كافي بودن فلز جوش، مطابق با نقشه، مورد بررسي قرار دهد. مخصوصاً زمانيكه در نقشه، جوش نبشي به صورت منقطع معين شده باشد. در اين مواقع بايد علاوه بر چك نمودن طول هر جوش، فاصله مركز به مركز آنها نيز كنترل شود. علاوه بر كنترل‌ سايز و طول جوش، بازرسي ابعادي قطعات توليدي نيز از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد، زيرا تنشهاي انقباضي ناشي از جوشكاري ممكن است سبب تغييرات ابعادي شوند. غير يكنواخت بودن اعمال حرارت و سرد شدن در جوشكاري، سبب پيچيدگي و از شكل افتادگي قطعات مي‌شود. بنابراين بخش عمده‌اي از بازرسي‌هاي ابعادي به منظور ارزيابي پيچيدگي قطعات در اثر جوشكاري خواهد بود.

  

  بعضي از جوشها علاوه بر بازرسي چشمي بايد با آزمايشات غير مخرب نيز مورد بررسي قرار گيرند. انجام اين آزمايشات به عهده اشخاص تأييد صلاحيت شده مي‌باشد. در صورتيكه بازرس جوش، در زمينه تست‌هاي غيرمخرب نيز تأييد صلاحيت شده باشد، امكان انجام تست توسط وي نيز وجود خواهد داشت. در صورتيكه تستهاي غير مخرب توسط افراد ديگر انجام مي‌شود، بايد گواهينامه تأييد صلاحيت آنان، همچنين گزارشات تست توسط بازرس كنترل گردد.

  گاهي اوقات به منظور بهبود خواص اتصال جوشكاري شده، بايد آنرا تحت عمليات حرارتي پس از جوشكاري قرارداد. يكي از مهمترين فرآيندهاي عمليات حرارتي پس از جوشكاري تنش زدايي مي‌باشد. در اين شرايط، نظارت بر صحت اجراي عمليات حرارتي به عهده بازرس مي‌باشد. اجراي عمليات حرارتي بايد مطابق با يك دستورالعمل نوشته شده يا مطابق با ملزومات كد صورت پذيرد.

  

  زمانيكه كليه مراحل بازرسي به پايان رسيد، بايد تمام گزارشات تهيه شده جمع‌آوري و دسته‌بندي گردد. اين گزارشات بايد حاوي اطلاعات كافي از جمله نام و شماره قطعه بازرسي شده، تاريخ بازرسي، نام بازرس، استاندارد محدوده پذيرش و نتايج بازرسي باشند.

  همانطور كه قبلاً نيز اشاره شد، بازرسي چشمي، پايه و اساس كليه برنامه‌هاي كنترل كيفيت مي‌باشد. اگرچه اين روش به ظاهر ساده مي‌باشد وليكن با اين روش امكان تشخيصبسياري از مشكلات و بر طرف نمودن به موقع آنها در همان مراحل ابتدايي ميسر مي‌باشد.

  از آنجايي كه بازرسي چشمي، فقط به تشخيص ناپيوستگي‌هاي سطحي محدود مي‌شود، به منظور بازدهي بيشتر بايد از آن در مراحل مختلف ساخت به صورت پيوسته استفاده نمود.

  در صورت انجام صحيح عمليات بازرسي در مراحل قبل، حين و پس از جوشكاري مي‌توان به محض ايجاد مشكل، آنرا رديابي و همچنين از به وجود آمدن بسياري از ناپيوستگي‌ها جلوگيري نمود. بدين ترتيب مي‌توان هزينه‌هاي مربوط به تعمير و اصلاح قطعات را به حداقل رسانيد.

تست راديو گرافي

تعريف RT :بازرسي راديوگرافي روشي از آزمايشات غير مخرب مي باشد که توسط تشعشعات رادیواکتیو يا پرتو ايکس ساختار داخلي قطعات مورد آزمايش را نمایان می سازد .در اين روش اشعه از يک سمت وارد قطعه مي شود و ازسمت ديگر از آن خارج مي شود و اين انرژي روي وسيله اي ( مثل فيلم) ثبت می شود .

اساس بازرسی رادیوگرافی :

1- نفوذ

2- جذب

در این روش باید برای هر قطعه انرژی مخصوصی انتخاب شود که علاوه بر اینکه قابلیت نفوذ و عبور از قطعه را دارا است ، مقداری از آن انرژی به ذرات داخل قطعه برخورد کرده و جذب آن می شوند .

سه قسمت اصلي راديوگرافي :

1- منبع تشعشع

2- قطعه كار

3- فیلم رادیو گرافی

ناخالصي هاي غيرفلزي، حفرات،ترک های جهت دار، انواع عیوب و دیگر ناپیوستگی ها موجب تغییر در مقدار اشعه عبوری می شوند.

مقدار اشعه عبوری از جوش بستگی دارد به :

1-چگالی فلز

2-ضخامت قطعه

3-خواص اشعه

ناصر اصلي در آزمون راديوگرافي عبارتند از:

1- منبع توليد اشعه نافذ، مثل دستگاه اشعه Xيا Υ

2- جسم راديوگراف شونده، مثل قطعه جوش

3- يك وسيله مشاهده يا ثبت، معمولا فيلم (اشعه Υ, X) عكاسي متصل به يك نگهدارنده

4- يك راديوگراف با صلاحيت و آموزش ديده براي توليد اشعه به شكل مطلوب

5- فرد ماهر در تفسیر فیلم رادیوگرافی

6- وسيله اي براي خواندن فيلم يا ديگر ثبات ها

مزيت هاي اين روش:

عدم محدودیت در جنس قطعه جهت رادیوگرافی.

تصوير دائمي.

دقت بالا در آشکار سازی عیوب.

امکان انجام تست بعد از تعمیرات وتکرار تست.

محدوديت هاي اين روش:

دسترسي به دو طرف قطعه مورد نياز است.

عمق دقیق ناپیوستگی ها قابل تشخیص نمی باشد .

خطرناک بودن اشعه های X و Υ

در مقایسه با دیگر روش های بازرسی غیر مخرب گران قیمت تر است

منابع اشعه X

اشعه X مناسب براي بازرسي جوش توسط دستگاه هاي اشعه X ولتاژ بالا توليد مي شوند. ولتاژهاي بالاتر اشعه با طول موج كوتاه تر و شدت بيشتر نیز ايجاد مي كند كه موجب توانايي بيشتر نفوذ مي شود .در لامپ های پرتو X پارامترهایی مانند جریان رشته، ولتاژ و جریان لامپ از متغیرهای مهم به شمار می‎روند.

منابع اشعه Υ :

اشعه هایي از هسته مواد راديواكتيو كه به آن راديوايزوتوپ گفته مي شود، ساطع مي شود.

سه راديو ايزوتوپ متداول مورد استفاده به ترتیب انرژی عبارتند از كبالت 60، سزيم 137 و ايريديوم 192 .

اصول پرتو نگاري :

در پرتونگاري اصل بر قرار گرفتن منبع توليد پرتو X يا Υ در بالاي نمونه و تابش اين اشعه به آن مي باشد .

فيلم نيز در فاصله كمي از نمونه و در طرف ديگر آن در جهت مخالف تابش پرتو قرار مي گيرد . بعد از تابش اشعه به جسم مقداري از اشعه توسط آن جذب شده و مقداري ديگر از آن گذشته و به فيلم مي رسد

بر اساس دانسيته هاي متفاوت نقاط مختلف نمونه كه ناشي از وجود نقص ها ، ناخالصي ها ، ناهمگني ها و … مي باشد ميزان اشعه هاي متفاوتي از آن عبور كرده و به سطح فيلم مي رسد .

بدين صورت اين ناپيوستگي ها بصورت سايه هايي تيره تر و يا روشن تر از نقاط مجاور بر روي فيلم قابل تشخيص مي باشد .

قسمت هايي از نمونه كه داراي ضخامت كمتر و يا داراي دانسيته پايين تري باشند به دليل آنكه پرتوهاي كمتري را جذب مي كنند در نتيجه پرتوهاي بيشتري به سطح فيلم رسيده و اين نقاط تيره تراز نقاط مجاور ديده مي شوند .

تجهيزات راديوگرافي صنعتي :

تجهيزات حفاظت ضروری : در برابر پرتوهاي يونساز نظير آشكار ساز محيطي برای پرتو هاي X , Υ ,انبر سرس گير کیسه سربی و کانتیر حمل اضطراری

تجهیزات حفاظتی سربی : دستکش سربی,روپوش سربی ,عینک سربی و کیسه سربی

چراغ های گردان : برای مشخص کردن محدوده رادیو گرافی

دانسیتو متر : این دستگاه مقدار دانسیته نور را اندازه گیری کرده و نمایش می دهد .

داروی ثبوت و ظهور :محلولی که در آن فیلم رادیوگرافی را ظاهر می کنند

هنگرها :

1. حلقوی : در هنگرهای حلقوی فیلم به صورت قرقره وار دور هنگر می پیچد
2. تخت : در هنگرهای تخت فیلم را به صورت عمودی وارد شیارهای هنگرها می کنند تا در محلول ظهور و ثبوت ظاهر شود.

IQI:به عنوان شاخص در رادیو گرافی استفاده می شود

1- سیمی

3- سوراخ دار

در نوع سیمی ، هر چه سیم نازک تر و در نوع سوراخ دار ، سوراخ کوچکتر روی فیلم نمایان شود, قابلیت تشخیص جزئیات کوچکتر خواهد بود

دزیمتر و رادیومترها : این تجهیزات نوعی نمایشگر می باشند که بصورت دیجیتال و آنالوگ در دسترس هستند و مقدار اشعه موجود در محیط و یا اطراف شخص را نشان می دهند.

ویوور تفسیر فیلمهای رادیوگرافی صنعتی :

در انواع متفاوت لامپ های LED و مهتابی با قابلیت تنظیم شدت نور

- ابعاد صفحه نمایش: 25 x 7,10 cm

- شدت روشنایی: بیش از 9500 Lux

- وزن: 1.8 kg

انواع روش های پرتونگاری :

سه روش اصلي بازرسي مقاطع توخالي :

تكنيك یک ديواره یک تصوير

تكنيك دو ديواره دو تصوير

تكنيك دو ديواره يك تصوير

روش یک دیواره و یک تصویر :فیلم درون لوله و منبع اشعه خارج از لولهدر پرتونگاري عملي اين روش چندان قابل اجرا نمي‌باشد. در اغلب موارد لوله‌ها از داخل قابل دسترسي نيستند. اين روش اغلب جهت پرتونگاري لوله‌هاي بسيار ضخيم با قطر زياد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.فيلم خارج از لوله و منبع اشعه داخل لولهدر هر موردي كه امكان‌پذير باشد، اين روش پرتونگاري مورد استفاده قرار مي‌گيرد.مدت زمان تابش اشعه در اثر كوتاه بودن فاصله منبع اشعه تا فيلم و همچنين نياز به نفوذ اشعه فقط از يك جداره لوله بسيار كاهش مي‌يابد.در اين روش آزمايش منبع اشعه در مركز لوله قرار گرفته، و فيلم پرتونگاري در سرتاسر پيرامون لوله نصب مي‌گردد، درنتيجه با يكبار تابش اشعه، جوش محيطي لوله پرتونگاري مي‌گردد.

فیلم خارج از لوله و منبع اشعه خارج از لوله :معمولاً اين روش پرتونگاري بيشتر از ساير روش ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد.از اشكالات عمده اين روش پرتونگاري، كاهش حساسيت تصوير پرتونگاري و طولاني‌تر شدن مدت زمان تابش اشعه. جهت نفوذ، از دو جداره لوله مي‌باشد.

اجراي اين روش پرتونگاري به دو بخش تقسيم مي‌گردد :

دو دیواره و دو تصوير

اين روش در مورد لوله‌هاي با قطر خارجي ½ 2اينچ به كار گرفته مي‌شود، در اين روش، فيلم پرتونگاري بصورت صاف و مستقيم قرار گرفته و تصوير جوش لوله بصورت بيضوي شكل بر روي فيلم ظاهر مي‌گردد.

دودیواره و يك تصوير

اين روش در مورد لوله‌هاي با قطر خارجي 4 اينچ و بالاتر به كار برده مي‌شود و فيلم پرتونگاري بر روي انحناي پيرامون لوله قرار مي‌گيرد و فقط تصوير يك جداره از لوله بر روي فيلم ثبت مي‌گردد.

منبع اشعه بر روي جدار لوله قرار گرفته، درنتيجه فاصله آن تا فيلم كوتاهتر مي‌گردد و از مدت زمان تابش اشعه كاسته مي‌شود.

بررسی عیوب به کمک تصاویر رادیوگرافی

نفوذ بيش از حد در پاس ريشه (Excessive Penetration – Icicles Drop Thru )

تقعرپاس ريشه ( Suck Back - Internal Concavity- Root Concavity)

تقعرپاس پركننده ( External Concavity - Cap Concavity )

بريدگي در پاس پركننده ( Cap Undercut – External Undercut) )

بريدگي در پاس ريشه ( Root Undercut – Internal Undercut )

حفره هاي پراكنده ( Scattered Porosity )

حفره هاي كرمي شكل (Wormhole Porosity )

حفره هاي خوشه اي ( Cluster Porosity )

حفره هاي رديفي در پاس ريشه (Root Pass Aligned Porosity )

ترك هاي طولي ( Longitudinal Crack )

ترك هاي عرضي ( Transverse Crack)

عدم مطابقت – بالا و پايين بودن ( Hi Lo - Offset or Mismatch)

ناخالصي سرباره اي (Slag Inclusion )

نفوذ ناكافي Incomplete Penetration (IP) Or Lack Of Penetration (LOP)

ناخالصي هاي تنگستن (Tungsten Inclusion)

ناخالصي اكسيدي(Oxide Inclusions)

سوختگي( Burn-Through)

برآمدگي در پاس پركننده Excess Weld Reinforcement ) )

عدم مطابقت به همراه نفوذ ناكافي (Offset With Lack Of Penetration )