جوشکاری CO2 چیست و عوارض آن

جوشکاری CO2 که به عنوان جوشکاری گاز دی‌اکسید کربن نیز شناخته می‌شود، یکی از روش‌های رایج و پرکاربرد در صنعت جوشکاری است. این فرآیند به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، از جمله سرعت بالا، هزینه‌های مناسب و کیفیت مطلوب جوش، در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، ساخت و ساز و صنایع سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، با استفاده از گاز CO2 به عنوان گاز محافظ، از اکسید شدن الکترود و جوش جلوگیری می‌شود و کیفیت جوش‌های تولیدی بهبود می‌یابد. با این حال، دارای عوارض و مخاطرات خاصی است که توجه به آن‌ها برای حفظ سلامت جوشکاران و محیط زیست ضروری است. تولید دود و گازهای خطرناک، آسیب به سیستم تنفسی و سایر عوارض جسمی از جمله مشکلاتی هستند که ممکن است در اثر استفاده نادرست از این روش به وجود آیند. بنابراین، در این مقاله به بررسی جوانب مختلف این نوع جوشکاری، از جمله اصول کار، مزایا و معایب، عوارض و اقدامات ایمنی خواهیم پرداخت تا بتوانیم درک بهتری از این فرآیند و چالش‌های آن به دست آوریم.

جوشکاری CO2چیست؟

جوشکاری CO2، که به نام جوشکاری گاز دی‌اکسید کربن نیز شناخته می‌شود، یک روش جوشکاری قوسی است که در آن از گاز دی‌اکسید کربن به عنوان گاز محافظ استفاده می‌شود. این روش معمولاً برای جوشکاری فولاد و آلیاژهای آن مورد استفاده قرار می‌گیرد و به دلیل مزایای متعددی که دارد، به یکی از پرکاربردترین روش‌های جوشکاری در صنایع مختلف تبدیل شده است.

تاریخچه و توسعه جوشکاری CO2

تاریخچه جوشکاری CO2 به دهه ۱۹۴۰ میلادی برمی‌گردد، زمانی که این روش به عنوان یکی از تکنیک‌های نوآورانه در این صنعت معرفی شد. در این زمان، جوشکاری با استفاده از گاز محافظ به‌طور گسترده‌ای مورد توجه قرار گرفت و تلاش‌هایی برای بهبود کیفیت و کارایی جوش‌ها آغاز شد.

مراحل توسعه جوشکاری CO2

مراحل توسعه جوشکاری co2 به شرح زیر است.

دهه 1940 و 1950:

1. • در این دهه، پژوهشگران و مهندسان به توسعه روش‌های جدید جوشکاری با استفاده از گازهای محافظ پرداختند. گاز دی‌اکسید کربن به‌عنوان یک گاز ارزان و مؤثر برای جلوگیری از اکسید شدن در فرآیند جوشکاری مورد استفاده قرار گرفت.
   • این روش به‌سرعت در صنایع مختلف مانند خودروسازی و تولید تجهیزات سنگین به‌کار گرفته شد و توجه زیادی را به خود جلب کرد.

دهه 1960:

1. • با پیشرفت تکنولوژی و تجهیزات جوشکاری، کیفیت جوش‌های تولیدی با استفاده از روش CO2 به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت. در این دهه، به‌کارگیری اتوماسیون در فرآیند جوشکاری CO2 رایج شد و باعث افزایش سرعت و دقت در عملیات جوشکاری گردید.
   • همچنین، انواع مختلف الکترودها و تجهیزات مورد نیاز برای این نوع به بازار معرفی شدند که موجب تنوع بیشتری در این روش شد.

 1970 و 1980:

1. • در این دوره، تحقیقات بیشتری در زمینه بهبود کیفیت جوش و کاهش عوارض ناشی از گازهای تولیدی در این روش انجام شد. همچنین، استفاده از این نوع جوشکاری در صنایع سبک و سنگین گسترش یافت.
   • در این زمان، تکنیک‌های جدیدی برای بهینه‌سازی جوشکاری CO2 به‌کار گرفته شد که به بهبود شرایط کاری و ایمنی جوشکاران کمک کرد.

 1990 تا کنون:

1. • با پیشرفت تکنولوژی‌های جدید، جوشکاری CO2 به یکی از روش‌های اصلی در صنایع خودروسازی، ساخت و ساز و سایر صنایع تبدیل شده است. تجهیزات جوشکاری CO2 به‌طور مداوم به‌روزرسانی می‌شوند و بهبودهایی در زمینه کنترل کیفیت و ایمنی ارائه می‌دهند.
   • در سال‌های اخیر، تحقیقات بیشتری در زمینه کاهش عوارض ناشی از جوشکاری CO2 و بهینه‌سازی روش‌های حفاظتی انجام شده است تا جوشکاران با خطرات کمتری مواجه شوند.

اصول کار جوشکاری CO2

جوشکاری CO2 یا جوشکاری با گاز دی‌اکسید کربن، یک روش جوشکاری قوسی است که در آن از گاز CO2 به عنوان گاز محافظ استفاده می‌شود. این روش به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه، به توضیح اصول کار این روش می‌پردازیم:

1. تولید قوس الکتریکی

در جوشکاری CO2، ابتدا یک قوس الکتریکی بین الکترود (معمولاً یک سیم جوش فلزی) و قطعه کار (فلز مورد جوش) ایجاد می‌شود. این قوس الکتریکی به وسیله یک دستگاه جوشکاری ایجاد می‌شود و حرارت بسیار بالایی تولید می‌کند که باعث ذوب شدن فلزات می‌شود.

2. ذوب فلزات

حرارت تولید شده در قوس الکتریکی، سطح فلز پایه و الکترود را ذوب کرده و به تشکیل یک حوضچه ذوب در ناحیه جوش کمک می‌کند. این حوضچه ذوب به تدریج شکل می‌گیرد و مواد فلزی را به یکدیگر متصل می‌کند.

3. استفاده از گاز CO2

گاز دی‌اکسید کربن به عنوان گاز محافظ در این روش استفاده می‌شود. در حین جوشکاری، گاز CO2 به‌طور مداوم از نازل دستگاه جوشکاری به ناحیه جوش ارسال می‌شود. این گاز از اکسید شدن و آلودگی فلزات در ناحیه جوش جلوگیری کرده و کیفیت جوش را افزایش می‌دهد. گاز CO2 باعث ایجاد یک اتمسفر محافظ در اطراف حوضچه ذوب می‌شود.

4. جوشکاری مداوم

جوشکار به‌صورت مداوم سیم الکترود را به داخل حوضچه ذوب اضافه می‌کند. این عمل موجب ایجاد جوش پیوسته و یکنواخت می‌شود. همچنین، جوشکار باید دقت کند تا زاویه و سرعت حرکت الکترود به‌طور مناسب تنظیم شود تا از ایجاد عیوب در جوش جلوگیری شود.

5. سرد شدن و شکل‌گیری جوش

پس از اتمام فرآیند جوشکاری، حوضچه ذوب به تدریج سرد می‌شود و جوش سخت و مقاومی را تشکیل می‌دهد. این جوش باید از نظر کیفیت و استحکام مورد بررسی قرار گیرد تا از مطابقت آن با استانداردهای مورد نظر اطمینان حاصل شود.

ویژگی‌های جوشکاری CO2

جوشکاری CO2 به دلیل مزایا و ویژگی‌های منحصربه‌فردش، یکی از روش‌های پرکاربرد در صنعت جوشکاری است. این روش به‌ویژه در جوشکاری فولاد و آلیاژهای آهنی کاربرد دارد. در ادامه به مهم‌ترین ویژگی‌های این روش می‌پردازیم:

1. سرعت بالا

جوشکاری CO2 به دلیل فرآیند خودکار تغذیه سیم جوش و تولید قوس الکتریکی پیوسته، سرعت بالایی در انجام جوشکاری دارد. این سرعت بالا به‌ویژه در پروژه‌های صنعتی که نیاز به تولید سریع و با حجم زیاد دارند، بسیار کارآمد است.

2. کاهش هزینه‌ها

یکی از مهم‌ترین مزایای جوشکاری CO2، هزینه‌های پایین آن است. گاز CO2 نسبت به سایر گازهای محافظ (مانند آرگون) ارزان‌تر است. همچنین، نیاز به تعویض کمتر تجهیزات و سرعت بالای جوشکاری باعث کاهش هزینه‌های کلی می‌شود.

3. کیفیت مناسب جوش

اگرچه جوشکاری CO2 ممکن است در برخی موارد کیفیتی کمتر از جوشکاری TIG داشته باشد، اما همچنان جوش‌های تولید شده با این روش دارای استحکام و کیفیت مناسبی هستند. این ویژگی جوشکاری CO2 را برای استفاده در بسیاری از پروژه‌های صنعتی و ساختمانی مناسب می‌سازد.

4. قابلیت استفاده برای جوشکاری فولادهای نازک و ضخیم

این روش برای جوشکاری فولادهای با ضخامت‌های مختلف، از ورق‌های نازک تا مقاطع ضخیم، مناسب است. جوشکاری CO2 انعطاف‌پذیری بالایی در تنظیم پارامترهای مختلف دارد که آن را برای انواع قطعات فلزی کارآمد می‌سازد.

5. ایجاد جرقه و ترشح

یکی از معایب این روش، تولید ترشح و جرقه‌های زیاد در طول فرآیند جوشکاری است. این جرقه‌ها می‌توانند برای جوشکار خطرناک باشند و نیاز به استفاده از تجهیزات حفاظتی مناسب را افزایش می‌دهد.

6. نیاز به مهارت متوسط

کار با دستگاه جوشکاری CO2 نسبتاً آسان است و نیاز به مهارت بالایی مانند برخی از روش‌های پیشرفته جوشکاری ندارد. این ویژگی باعث می‌شود که کارگران و اپراتورها بتوانند سریعاً در این روش مهارت پیدا کنند و کارایی خود را افزایش دهند.

7. قابلیت استفاده در محیط‌های داخلی و خارجی

یکی از ویژگی‌های مثبت جوشکاری CO2 این است که می‌توان از آن در محیط‌های باز و بسته استفاده کرد. با این حال، در محیط‌های بیرونی که وزش باد وجود دارد، ممکن است عملکرد گاز محافظ کاهش یابد و کیفیت جوش تحت تأثیر قرار گیرد.

8. مصرف بالای گاز محافظ

به دلیل نیاز مداوم به جریان گاز CO2 برای ایجاد محافظت در برابر اکسیداسیون، این روش معمولاً مصرف گاز بالاتری نسبت به سایر روش‌های جوشکاری دارد. با این حال، هزینه پایین گاز CO2 این ویژگی را قابل مدیریت می‌سازد.

کاربردهای جوشکاری CO2

جوشکاری CO2 به دلیل ویژگی‌ها و مزایای متعدد خود، در صنایع مختلفی به کار گرفته می‌شود. این روش به‌ویژه در پروژه‌هایی که نیاز به جوش‌های مقاوم و سریع دارند، بسیار محبوب است. در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای جوشکاری CO2 در صنایع مختلف می‌پردازیم:

1.  صنعت خودروسازی

یکی از اصلی‌ترین حوزه‌های کاربرد جوشکاری CO2، صنعت خودروسازی است. در تولید قطعات خودرو، نیاز به جوش‌های مقاوم و سریع وجود دارد و جوشکاری CO2 به دلیل سرعت و کارایی بالا در اتصال قطعات فولادی، به‌طور گسترده در این صنعت به کار گرفته می‌شود. بخش‌هایی مانند شاسی، بدنه و قطعات داخلی خودروها اغلب با این روش جوشکاری می‌شوند.

2. صنایع ساختمانی

در صنعت ساختمان‌سازی، از جوشکاری CO2 برای اتصال سازه‌های فلزی مانند ستون‌ها، تیرها و دیگر بخش‌های اسکلت فلزی ساختمان استفاده می‌شود. این روش به‌ویژه در ساخت سازه‌های فولادی و مقاوم در برابر فشار، بسیار موثر است. همچنین در پروژه‌های ساخت پل‌ها و تونل‌ها نیز از جوشکاری CO2 برای اتصال قطعات فلزی بزرگ استفاده می‌شود.

3. صنعت نفت و گاز

جوشکاری CO2 در صنایع نفت و گاز برای اتصال و تعمیر خطوط لوله، مخازن و تجهیزات حفاری استفاده می‌شود. در این صنعت، جوش‌هایی با استحکام و دوام بالا نیاز است که بتوانند در شرایط سخت کاری مانند فشار و دمای بالا عملکرد خوبی داشته باشند. جوشکاری CO2 به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و فشار، در این زمینه کاربرد وسیعی دارد.

4. صنعت کشتی‌سازی

در کشتی‌سازی و صنایع دریایی، از جوشکاری CO2 برای اتصال قطعات فلزی بزرگ مانند بدنه کشتی‌ها و سکوهای نفتی استفاده می‌شود. این روش به دلیل سرعت بالا و توانایی ایجاد جوش‌های مقاوم در برابر آب و شرایط جوی سخت، یکی از بهترین انتخاب‌ها در این صنعت محسوب می‌شود.

5. صنعت تجهیزات سنگین

در ساخت تجهیزات سنگین مانند ماشین‌آلات صنعتی، جرثقیل‌ها، بیل‌های مکانیکی و دیگر دستگاه‌های صنعتی بزرگ، نیاز به جوش‌هایی با مقاومت بالا وجود دارد. جوشکاری CO2 در این صنعت به دلیل کیفیت جوش و استحکام بالای آن، به‌طور گسترده‌ای به کار گرفته می‌شود.

6. صنایع لوازم خانگی

در تولید لوازم خانگی فلزی مانند یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی و اجاق‌گازها، از جوشکاری CO2 برای اتصال قطعات فلزی و اجزای داخلی استفاده می‌شود. این روش به دلیل کارایی بالا و کاهش هزینه‌ها، در تولید انبوه این محصولات کاربرد دارد.

7. تعمیر و نگهداری

به دلیل کاربری ساده و موثر، در پروژه‌های تعمیر و نگهداری قطعات فلزی نیز استفاده می‌شود. این روش به ویژه در تعمیر تجهیزات صنعتی، خودروها، خطوط لوله و سازه‌های فلزی کاربرد دارد.

خطرات جوشکاری co2

با وجود مزایای فراوان این نوع جوشکاری، این روش دارای خطرات و عوارضی است که جوشکاران باید از آن‌ها آگاه باشند و اقدامات ایمنی لازم را برای جلوگیری از بروز آسیب‌ها انجام دهند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین خطرات جوشکاری CO2 اشاره می‌کنیم:

1. انتشار دود و گازهای سمی

در حین فرآیند جوشکاری CO2، دودها و گازهای سمی تولید می‌شوند که می‌توانند برای سیستم تنفسی جوشکار مضر باشند. این گازها حاوی موادی مانند اکسیدهای نیتروژن، منگنز، کروم و فلزات سنگین هستند که استنشاق طولانی‌مدت آن‌ها می‌تواند به بروز بیماری‌های ریوی و مشکلات تنفسی منجر شود. به همین دلیل استفاده از ماسک‌های تنفسی مناسب و تهویه مناسب محیط کار بسیار ضروری است.

2. اشعه‌های مضر

این فرآیند همراه با انتشار اشعه ماوراء بنفش (UV) و اشعه مادون قرمز (IR) است. این اشعه‌ها می‌توانند به چشم و پوست جوشکار آسیب برسانند. اشعه UV می‌تواند باعث بروز مشکلاتی مانند التهاب چشم، به نام “چشم جوشکار” شود. همچنین، اشعه‌های مادون قرمز باعث سوختگی‌های پوستی می‌شوند. برای جلوگیری از این خطرات، استفاده از ماسک‌ها و عینک‌های محافظ استاندارد ضروری است.

3. خطر برق‌گرفتگی

در جوشکاری CO2 که از جریان‌های الکتریکی قوی استفاده می‌شود، خطر برق‌گرفتگی وجود دارد. تماس تصادفی با قطعات الکتریکی یا تجهیزات جوشکاری می‌تواند منجر به شوک الکتریکی و آسیب جدی شود. استفاده از تجهیزات ایمنی مناسب و رعایت اصول ایمنی در حین کار می‌تواند از وقوع این خطر جلوگیری کند.

4. ترشح و جرقه

در طول این فرآیند، ترشح‌های فلزی و جرقه‌های فراوان تولید می‌شود که ممکن است به جوشکار یا افرادی که در نزدیکی او هستند آسیب وارد کند. این جرقه‌ها ممکن است باعث سوختگی لباس، پوست یا حتی آتش‌سوزی شوند. برای پیشگیری از این خطر، جوشکاران باید از لباس‌های محافظ نسوز و دستکش‌های ایمنی استفاده کنند و محیط کار خود را از مواد قابل اشتعال خالی نگه دارند.

5. گرما و سوختگی

دمای بسیار بالای تولید شده در ناحیه جوش می‌تواند منجر به سوختگی‌های شدید شود. تماس تصادفی با قطعات داغ یا فلزات مذاب در حین جوشکاری یکی از خطرات رایج است. برای جلوگیری از سوختگی، استفاده از دستکش‌ها و لباس‌های محافظ با مقاومت حرارتی بالا بسیار ضروری است.

6. خطر انفجار و آتش‌سوزی

در محیط‌های بسته یا در نزدیکی مواد قابل اشتعال، گازهای تولیدی در حین جوشکاری CO2 ممکن است باعث انفجار یا آتش‌سوزی شوند. به همین دلیل، باید تهویه مناسب در محل جوشکاری وجود داشته باشد و مواد اشتعال‌زا از محیط کار دور نگه داشته شوند.

7. نویز و آسیب شنوایی

جوشکاری CO2 می‌تواند با تولید صداهای بلند و نویزهای ناشی از فرآیند جوش همراه باشد. این صداها ممکن است به تدریج به شنوایی جوشکار آسیب وارد کنند. استفاده از گوشی‌های محافظ صدا می‌تواند به کاهش اثرات مخرب نویز کمک کند.