جوش و برش هواگاز،فرایندی بدون نیاز به برق
فرایند جوشکاری و برشکاری هواگاز بر پایه ترکیب یک گاز سوختی (Fuel Gas) و اکسیژن خالص استوار است.
انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) این خانواده از فرایندها را با عنوان کلی OFC (Oxy-Fuel Cutting) نامگذاری کرده و رایجترین عضو آن را فرایند برشکاری با استیلن OAC(oxy-acetylen cutting) می باشد. در مورد جوش هم جوشکاری اکسی استیلن OAW(oxy-acetylen welding) متداول تر است.
اساس کار این فرایند به صورت زیر می باشد:
جوشکاری اکسی سوخت (OAW)
جوشکاری گازی یا جوشکاری با سوخت اکسیژن یکی از قدیمی ترین انواع جوشکاری حرارتی است که از اکسیژن و گازهای سوخت برای اتصال سطوح فلزی استفاده می کند.
شعله حاصل از احتراق گاز سوختی و اکسیژن بهعنوان منبع حرارتی برای ذوب فلز پایه و فلز پرکننده عمل میکند. حرارت شعله صرفاً از احتراق گاز تأمین میشود و اکسیژن اضافی وارد فرایند نمیشود
یکی از ویژگی های منحصر به فرد جوشکاری گازی این است که با برق کار نمی کند و در صورت در دسترس نبودن آن را به گزینه ای مناسب تبدیل می کند.
این روش امکان جوشکاری بین فلزات آهنی و غیرآهنی نیز هست و همچنین امکان جوشکاری صفحه فلزی نازک و صفحات فولادی با ضحامت بالا نیز قابل انجام است. یادگیری این نوع جوش نیز نسبتاً آسان است و کم هزینه است.
برشکاری هواگاز(OFC)
این نوع برش، از ترکیب یک گاز سوختنی و اکسیژن برای برش فلز مورد نظر استفاده می کند. ابتدا شعله پیشگرم حاصل از گاز سوختنی فلز را تا دمای اشتعال، که برای فولاد حدود ۹۸۰ درجه سانتیگراد است، گرم میکند. سپس جریان متمرکزی از اکسیژن خالص با سرعت بالا بر ناحیه داغ دمیده میشود. این عمل باعث سوختن و اکسید شدن فلز شده(فرآیند اکسیداسیون سریع) شده و عملیات برش انجام می شود.
در این عملیات، اکسیژن با آهن واکنش شیمیایی گرمازا داده و اکسید آهن مذاب تولید میشود که با فشار گاز از شکاف برش به بیرون رانده میشود و فلز جدا می شود
گرمای شعله اکسیژن باعث می شود عناصر موجود در فلز زیر شعله در اثر واکنش شیمیایی اکسید شوند. به این روش برشکاری که اساس آن حرارت و گاز اکسیژن است، هوا برش نیز گفته می شود.
این نوع برش فقط روی فلزاتی کار می کند که به سرعت اکسید می شوند
اجزاء تشکیل دهنده برش و جوش هواگاز
یک دستگاه جوش و برش اکسی گاز از قطعات زیر تشکیل گردیده:
مشعل
مشعل جوشکاری شامل بدنه، لوله اختلاط ، مهره اتصال و محفظه اختلاط و درآخر سرپیک جوشکاری می شود.مشعل برشکاری مانند جوش شامل بدنه و سرپیک بوده و دارای سه مسیر گاز (اکسیژن پیشگرم، گاز سوختی، و اکسیژن برش) است و طول آن بهدلیل نیاز به فاصله ایمنی از ناحیه برش، بیشتر از مشعل جوشکاری است. سرپیکهای برشکاری در دو نوع اصلی یکتکه و دو تکه تولید میشوند
گازهای مورد استفاده
گازها به دو بخش گاز اکسید کننده و گاز سوختنی تقسیم می شود. تقریباً در تمام فرآیندها از اکسیژن خالص بعنوان گاز اکسید کننده استفاده میشود. از گازهای استیلن / (C₂H₂) پروپان (C₃H₈)/ گاز طبیعی / متان (CH₄)/ پروپیلن (C₃H₆) نیز به عنوان گاز سوختنی استفاده می شود. برای هر گاز نازل اختصاصی یاید در نظر گرفته شود چراکه مهمترین عامل ایمنی و کارایی، تطبیق نازل با نوع گاز است. دلیل این امر، تفاوت ذاتی در سرعت شعله درگازهای مختلف است.
سیلندرهای گاز و رگولاتورها (Gas Cylinders & Regulators)
اکسیژن: در سیلندرهای با فشار بالا (تا حدود ۳۰۰ بار) ذخیره میشود. رگولاتور اکسیژن باید حداقل برای فشار معادل سیلندر درجه بندی شده باشد. اتصالات رگولاتور و سیلندر اکسیژن راسترزوه هستند
استیلن :(C₂H₂) به دلیل ناپایداری در فشار بالا، در سیلندرهایی با جرم متخلخل آغشته به استون حل شده و حداکثر فشار آن حدود ۱۵ بار است. فشار کاری مشعل برای استیلن معمولاً تا ۲ بار محدود میشود و تحت هیچ شرایطی نباید از1 بار (15psi) فراتر رود. اتصالات استیلن چپرزوه است
گازهای جایگزین : پروپان (C₃H₈)، پروپیلن (C₃H₆)، گاز طبیعی (CH₄) . این گازها دمای شعله پایینتر اما هزینه کمتری دارند. برای مثال، دمای شعله استیلن با اکسیژن حدود ۳۱۶۰°C و پروپان حدود ۲۸۲۸°C است
شیلنگها (Hoses)
شلنگ های دو قلو برای انتقال اکسیژن و گاز سوختنی به سرپیک استفاده میگردد. شیلنگها بهصورت استاندارد رنگبندی میشوند: قرمز برای گاز سوختی (Fuel Gas) و آبی یا سبز برای اکسیژن
ضخامت آن نسبت به شلنگ معمولی بیشتر و استحکام بالاتری دارند. اتصالات شیلنگ نیز متناسب با گاز، راسترزوه (اکسیژن) یا چپرزوه (سوخت) هستند
شیرهای اطمینان و فلشبک گیرها
تجهیزات ایمنی حیاتی که از بازگشت شعله به داخل شیلنگ و رگولاتور جلوگیری میکنند. فلشبک (Flashback) زمانی رخ میدهد که سرعت سوختن شعله از سرعت جریان گاز فراتر رود و شعله به سمت عقب (داخل مشعل و شیلنگ) حرکت کند.
بر اساس استاندارد AWS C4.۲، پیکربندی ایمن به این صورت است که یک شیر یکطرفه در خروجی هر رگولاتور و یک مجموعه فلشبکگیردر ورودی مشعل نصب شود. این مجموعه فلشبکگیر یک قطعه چندبخشی است که قطعه اصلی آن یک فیلتر متخلخل فلزی برای خاموشکردن شعله است، اما این کار را در کنار یک شیر یکطرفه و یک شیر قطعکن حرارتی انجام میدهد تا حداکثر ایمنی تأمین شود.