فرآیند جوشکاری قوس – زیر پودری Submerged – arc welding

پودر جوش در پیشاپیش قوس ریخته شده و پس از جوشکاری و انجماد جوش، قسمتی  از آن که ذوب شده است توسط دستگاه یا دستی جمع می شود و بخشی از آن که ذوب شده، به صورت قشر شیشه ای شلاکه بر روی جوش باقی  می ماند که توسط چکش به صورت لایه ای از روی جوش جدا می شود. مذاب فلاکس یا سربازه اثرهای الکتریکی، فیزیکی و متالوژیکی بر روی خصوصیات روش دارد که به طور خلاصه

در زیر به آن اشاره می گردد:

الف: پوشاندن و محافظت نوک الکترود و حوضچۀ جوش از اتمسفر هوا.

ب: پایدار کردن خصوصیات قوس با حضور بعضی ترکیبات مناسب در پودر.

ج: واکنش های سربازه – گاز – مذاب فلز که باعث تصفیه و تصحیح ترکیب شیمیائی فلز جوش می شود. ( پودر جوش برای فولادهای آلیاژی حتی ممکن است حاوی عناصر آلیاژی و یا اکسیژن زدا باشد تا ترکیب شیمیائی جوش را تنظیم کند ).

د: کنترل شکل باند یا گردۀ جوش با داشتن نقطۀ ذوب، و یسکوزیته و خواص فیزیکی مناسب دیگر. ( توضیح بیشتر در مورد انواع و ترکیبات و طریقۀ تهیه پودر جوش در ادامۀ بحث خواهد آمد ).

طول قوس به طور خودکار از طریق " خود تنظیمی " و یا تغییر سرعت غذا دادن سیم الکترود، تنظیم و کنترل می شود. روش جوشکاری قوس زیر پودری به طور نیمه خودکار یا خودکار، در صنعت پذیرفته و به کار برده می شود در روش نیمه خودکار قسمت سر دستگاه که شامل تغذیه دهندۀ سیم و پودر جوش است توسط جوشکار به محل اتصال هدایت می شود، سرعت پیشرفت به جوشکار بستگی دارد. در نوع خودکار کلیۀ اعمال به جز روشن و خاموش کردن قوس با ماشین انجام می گیرد.

سیم الکترود به صورت کلاف های 100 – 25 کیلوئی با پوشش نازک مسی و معمولاً از فولادهای کربنی تهیه می شود. در مواقع خاص کلاف های فولادهای آلیاژی و آلیاژهای دیگر هم تولید می شوند. پوشش نازک مسی به منظور بهبود هدایت الکتریکی در لوله اتصالی ( افت پتانسیل اتصالی کمتر ) و بالا بردن مقاومت در برابر زنگ زدگی در انبار، بر روی سیم قرار داده می شود.

 بعضی از انواع باریک سیم الکترود با لایۀ نازکی از روغن های مخصوص ( بدون ترکیبات هیدروژن دار ) پوشانده می شود. قطر سیم الکترود 9/7 – 2/3 میلیمتر است که با شدت جریانی، حدود A 2000، 300 آمپر قابل استفاده هستند. در حالت های خاص ممکن است سیم هائی با قطر کمتر و یا بیشتر نیز مورد استفاده قرار گیرد. معمولاً الکترودهای باریک برای روش های نیمه اتوماتیک و یا کنترل دقیق حوضچۀ جوش به کار برده می شوند، در حالی که الکترودهای کلفت برای جریان های بالا و اتصال فلزات با ضخامت زیاد مناسب می باشند. ترکیب شیمیائی سیم الکترودها فاکتور مهمی بر روی کنترل ترکیب شیمیائی و خواص فلز جوش است و انتخاب نوع الکترود با ترکیب خاص به جنس فلز قطعه کار و همچنین نوع فلاکس بستگی دارد.

در مواردی که به نرخ رسوبی بالاتر از میزان معمولی نیاز باشد، به کار بردن الکترودهای دو یا چند تایی با قطر باریک تر به جای استفاده از الکترودهای ضخیم تر مؤثرترند. با این تدبیر ترخ رسوب تا 50 درصد افزایش می یابد. دو یا چند الکترود " پهلوی " یکدیگر قرار گرفته و یک حوضچۀ جوش را تغذیه کنند ( سری ) و یا این که الکترودها با فاصله متناسب و به طور متوالی از هم قرار گرفته و به صورت غیر وابسته چند پاس در یک عبور جوش داده می شود ( متوالی ). شکل ( 3701 ) چند حالت از جوشکاری زیر پودری با الکترود چندتایی را نشان می دهد.

نحوۀ استفادۀ جریان الکتریکی از یک یا چند مولد قدرت، برای الکترودها موضوع دیگری است که برای کوتاهی کلام فقط به نشان دادن دو نمونه در شکل ( 3701 ) اکتفاء شده است.

استفاده از الکترودهای ورقی  یا نواری نازک با جوش پهن و کم عمق بیشتر بر ای پوشش دادن لایۀ سخت یا زنگ نزن بر روی کار معمول شده است که جوشی با نفوذ کم پهنای زیاد رسوب داده خواهد شد شکل ( 3801 ).

در موارد مشابه می توان از الکترودهای سری بسته شده که قوس در حقیقت بین دو الکترود نگهداشته شده است استفاده کرد و حتی عناصر آلیاژی و پودر آهن از کانال جداگانه ای پیشاپیش قوس اضافه کرد تا نرخ رسوب افزایش یافته و عمق نفوذ کاهش یابد.

همانطور که قبلاً اشاره شد  در این فرآیند شروع قوس الکتریکی با چند روش می تواند انجام شود. که شروع  تماسی شروع پشم فولادی، شروع با فرکانس بالا و یا شروع از طریق جمع شدن الکترود از آن جمله اند. در روش آخر که در بعضی دستگاهها به کار می رود قسمتی از مدار طوری طرح شده است که با اتصال سوئیچ و آغاز کار به طور لحظه ای و منظم جهت تغذیه سیم عوض می شود و با شروع قوس سیم به طور مداوم به طرف جلو رانده شده و به جوش غذا می دهد و قوس نیز پایدار خواهد ماند.

2) انواع پودر جوش Flux : چند نوع پودر جوش برای این فرآیند جوشکاری تولید و در شرایط مختلف مصرف می شوند که عبارتند از:

الف: فلاکس پیش ذوب شده Prefused flux که از طریق ذوب مخلوط مواد اولیۀ و ریختن آن در قالب یا ورقه های فولادی و سپس خرد کردن و دانه بندی تهیه شده و دارای مزایای زیر است:

ترکیب شیمائی بسیار هموژن و یکنواخت.

ذوب ذرات ریز پسماند در جریان تولید و یا مصرف بدون تغییر در ترکیب شیمیائی پودر

جذب رطوبت  کمتر و در نتیجه سهولت انبار داری

شکل:

شکل ( 3801 ) عملیات رسوب دادن سطحی با روش قوس زیرپودری بکمک الکترود نواری.

پودر ذوب نشده در حین جوشکاری را می توان چندین دفعه جمع آوری کرده و استفاده نمود بدون آن که اندازۀ ذرات آن تغییر کند.

امکان احراز بالاترین سرعت جوشکاری مناسب

محدودیت پودر جوش فوق عدم امکان افزودن مواد اکسیژن زدا و بعضی فرو آلیاژها به آن می باشد زیرا علاوه بر آن که در حین ذوب این مواد اکسید می شوند، سگرگاسیون " جدایش " ایجاد کرده و بازده را کم می کند.

ب: فلاکس به هم چسبیده شده Bonded flux مواد اولیه این نوع پودر پس از خرد کردن و مخلوط کردن به وسیله ترکیباتی نظیر پتاسیم  یا سدیم سیلیکات ( آب شیشه ) به هم چسبیده و به صورت تیکه هائی درآمده و پس از خشک کردن در درجه حرارت نسبتاً پائین خرد و دانه بندی می شوند. مزیت های فلاکس های به هم چسبیده عبارتند از:

امکان افزایش عناصر آلیاژی و اکسیژن زدا به مواد آن

چگالی پودر کمتر از نوع اول است و ایجاد لایه ضخیم تر بر روی جوش را ممکن می سازد.

سربازۀ منجمد شده راحت تر جدا می شود.

از محدودیت های پودر جوش به هم چسبیده شده عدم امکان استفادۀ مجدد از ذرات ریز آن است چون لازم است که چسب به آنها اضافه شود و در نتیجه ترکیب شیمیائی پودر جوش کمی تغییر خواهد کرد. همچنین خاصیت جذب رطوبت این نوع پودر بیشتر از نوع  اول می باشد.

ج: پودر جوش آگلوموریت یا زینتر شده: فرق این فلاکس با پودر جوش به هم چسبیده شده استفاده از مواد چسبندۀ سرامیکی با درجه حرارت بالا است و طرز تهیۀ آن تقریباً شبیه زینتر کردن می باشد، یعنی ذوب سطح دانه های بعضی ترکیبات، موجب به هم پیوستن ذرات مواد تشکیل دهنده می شود.

3)- ترکیب شیمیائی پودرهای جوش: در ابتدا از ترکیباتی نظیر آلومینا سیلیکات منگنز، کلسیم و منیزیم استفاده می شد که نسبت  Sio² به Mno  مشخصۀ پودر بوده است، اما به تدریج انواع دیگر پودر که دارای مواد قلیائی بیشتری نظیر Cao  و Caf² می باشند تولید و مورد مصرف قرار گرفت. پایداری قوس توسط اضافه کردن اندکی اکسید تیتانیم بهبود می یابد و برای اکسیژن زدائی بیشتر یا ویسکوزیته مناسب تر، عناصر و ترکیبات خاصی را می توان به فلاکس اضافه نمود. اکسیدها و کربنات های منیزیم و زیرکونیم نیز از ترکیبات متفاوت بعضی از انواع پودرها می باشد.

اندازۀ ذرات و دانه بندی پودر به روش جوش، نوع اتصال، نوع فلزکار و شدت جریان الکتریکی بستگی دارد. ( فلاکس های ریز معمولاً برای شدت جریان های بالا و فلاکس های درشت برای سطوحی که احیاناً روغنی یا زنگ زده هستند به دلیل سهولت خروج گازها مناسب تر می باشند، سایر خواص فیزیکی فلاکس ها از جمله تنش سطحی، هدایت الکتریکی، ویسکوزیته " گران روی "، نقطه ذوب، انبساط حرارتی، ظرفیت انتقال جریان الکتریکی، اندازه و بخش دانه ها، بازیسیته و میزان رطوبت نیز به طور مؤثر بر روی ظاهر و خواص مهندسی فلز جوش تأثیر می گذارند. به عنوان مثال فلاکس باید دارای ویسکوزیته مناسبی در درجه حرارت بالا باشد تا یک پوشش و لایۀ مخافظی بر روی فلز جوش در مقابل اکسید شدن ( اکسیایش ) ایجاد کند، همچنین در درجه حرارت محیط بسیار ترد و شکننده باشد تا سرباره به راحتی پس از انجماد از کار جدا شود. نقطۀ ذوب و چگالی آن نیز باید پائین تر از فلز جوش باشد تا گازهای تولید شده بین فلاکس و فلز بتوانند از منطقه خارج شوند علاوه بر آن فلاکس باید بعد از انجماد مذاب جامد شود.

مقدار پودر ذوب شده در دقیقه و یا مصرف پودر برای واحد طول جوش علاوه بر نوع پودر، به شدت جریان الکتریکی، و ولتاژ آن بستگی دارد و از نظر اقتصادی قابل توجه است.

در جریان جوشکاری قوس زیر پودری، واکنش هائی بین مذاب فلز و سرباره همانند فولاد سازی به وقوع می پیوندد که انتقال عناصر ناخالصی  بر سرباره و انتقال منگنز و سیلیسیم بین سرباره و مذاب از آن جمله است. بر اساس این واکنش ها گاهی عناصر فرو آلیاژی با اکسید بعضی عناصر نظیر Cr²o³ به پودر جوش اضافه می کنند. هر فاکتوری که زمان واکنش های بین سرباره و مذاب را تحت تأثیر قرار دهد یا درجه حرارت مؤثر واکنش را تغییر دهد، می تواند عامل مؤثری بر روی توزیع عناصر سرباره و مذاب باشد ( برای توضیح بیشتر به فصل دوم رجوع نمائید ).

 4) متغیر های روش جوشکاری زیر پودری: در میان متغیرهایی که برای ایجاد جوش یا کیفیت عالی باید دقیقاً کنترل شوند، شدت جریان، نوع و قطب جریان الکتریکی، ولتاژ جوشکاری و سرعت اهمیت بیشتری دارند. اثر ترکیب شیمیائی فلز قطعه کار، الکترود و پودر جوش بر روی کیفیت نهایی جوش نیز نباید نادیده گرفت. فاکتورهای دیگر نظیر عمق لایۀ پودر، طول مؤثر الکترود Electrode Stick Out

( فاصلۀ بین ریشۀ قوس و نوک لوله اتصالی )، اندازۀ قطر الکترود و زاویۀ آن با کار به طور غیرمستقیم و جزیی بر روی کیفیت جوش تأثیر می گذارند. لازم به تذکر است که عوامل دیگری نظیر ضخامت قطعه کار، طرح اتصال، درجه حرارت پیش گرم قطعه و عملیات حرارتی پس از جوشکاری نیز بر روی کیفیت موضع اتصال تأثیر دارند که در بحث های متالورژی جوشکاری تشریح خواهند شد.

افزایش شدت جریان رابطه مستقیم با عمق نقوذ جوش دارد و هر چه شدن جریان کم باشد جوشی کم عمق و کم نفوذ ایجاد می شود. شکل ( 3901 ). جریان یکنواخت ( d.c ) در حالت الکترود منفی عمق نفوذ بیشتر از حالت الکترود مثبت حاصل می نماید و میزان فلز رسوب داده شده یا نرخ رسوب نسبت مستقیم با مقدار شدت جریان دارد شکل ( 1. 40 ) ولتاژ جوشکاری به طور کلی تعیین کنندۀ شکل جوش و مقدار حرارت داده شده است.

با افزایش ولتاژ پهنای گردۀ یا باند جوش وسیع تر و پخ تر می شود شکل ( 1. 41 )، همچنین مصرف پودر جوش افزایش می یابد. ولتاژ زیاد که در نتیجۀ طول قدس بلند است باعث شکسته شدن قوس در زیر سرباره شده و منجر به تماس هوا با مذاب و افزایش میزان ناخالصی های اکسیژن و نیتروژن ( ازت ) و حتی خلل و فرج در جوش می شود. اگر شدت جریان ثابت و ولتاژ نسبت به آن کاهش یابد، فلز اصلی باندازۀ کافی ذوب نشده و جوش ناقص ایجاد می گردد.

شکل:

شکل ( 3901 )اثر شدت جریان بر روی عمق نفوذ در دو حالت طرح لبۀ جوش.

ولتاژ خیلی کم همچنین سبب بزرگ شدن قطرات ذوب در نوک الکترود گشته و احتمال ایجاد مدار بستۀ متناوب وجود دارد.

سرعت پیشرفت جوش فاکتوری است که تأثیر مهمی بر روی نرخ تولید و کیفیت متالورژیکی جوش دارد. افزایش سرعت پیشرفت، زمان تولید واحد معین گردۀ جوش را کاهش می دهد، اما اثر کمی بر روی زمان تولید واحد طول جوش های شیاردار ( یخ سازی شده ) برای جریان الکتریکی و اندازۀ الکترود خاص دارد. سرعت بر روی نرخ حرارت داده شده نیز تأثیر دارد. افزایش سرعت یا کاهش شدت جریان یکی از راههای تقلیل حرارت داده شده به قطعه کار و افزایش سرد شدن جوش می باشد.

 ( ولتاژ نیز تأثیر دارد ). سرعت خیلی زیاد عمل خیس کردن ( آغشتگی )action

 Wetting را تقلیل داده و احتمال ایجاد " زیر – برش " یا " بریدگی کناره " را افزایش می دهد سرعت خیلی زیاد همچنین اتصال " ورزش قوس " ( بویژه در جریان یکنواحت )، خلل و فرج و شکل ناموزون گردۀ جوش را زیاد می کند. سرعت کم باعث به وجود آمدن حوضچۀ جوش حجیم و گاهی جاری شدن مذاب جوش به اطراف می گردد، که سبب تولید جرقه و یا محبوس شدن ذرات سرباره در جوش می شود شکل ( 4201 )

کاهش قطر الکترود موجب بالا رفتن چگالی جریان و فشار پلاسما جت و بالاخره افزایش عمق نفوذ و باریک شدن باند جوش می شود.

عمق لایۀ فلاکس یا پودر نیز حدود مشخصی و معینی دارد و تا حدودی بر روی شکل و کیفیت جوش اثر می گذارد. اگر ضخامت آن کن باشد قوی لایۀ سربارۀ مذاب را شکسته و بدون پوشش در مقابل هوا قرار می گیرد و نواقصی در جوش پدید می آید. اما اگر لایۀ پودر خیلی عمیق باشد گازهای حاصل از واکنش سرباره و فلز و گاز نمی توانند به راحتی منطقۀ جوش را ترک کرده و بالنتیجه ایجاد معایبی در جوش می کند.

" نرخ ذوب " Melting rate  با واحد طول در دقیقه یا وزن در دقیقه ( در سیستم های مختلف ) مشخص می شود و به شدت جریان یا در حقیقت چگالی شدت جریان و طول مؤثر الکترود بستگی دارد، حرارت ایجاد شده در منطقۀ ذوب شامل حرارت قوس الکتریکی و حرارت مقاومتی در طول مؤثر الکترود است که حرارت اخیر با IR متناسب بوده و هر چه قطر الکترود کمتر یا شدت جریان زیادتر و طول مؤثر الکترود ( فاصله بین نوک سیم یا ریشۀ قوس تا محلی که جریان الکتریکی به سیم الکترود وصل می شود ) بیشتر شود، مقدار آن افزایش یافته و نرخ ذوب الکترود ازدیاد می یابد.

" عمق نفوذ " Penetration  با فاصلۀ زیر سطح اولیۀ کار تا سطح ذوب فلز تعریف شده است. که در درجۀ اول به چگالی شدت جریان و به مقیاس کمتر به ولتاژ، سرعت، نوع پودر جوش و پارامترهای دیگر بستگی دارد شکل ( 4301 ).

شکل:

شکل ( 4201 ) اثر سرعت جوشکاری بر روی مقطع جوش در دو حالت.

" درجه رقت " Ditution عبارتست از نسبت فلز ذوب شده از قطعۀ کار به کل فلز جوش ( فلز ذوب شدۀ قطعه کار + فلز رسوب داده شده از الکترود ) که به طور کلی ترکیب شیمیائی و خواص مکانیکی جوش را کنترل می کند. درجۀ رقت را می توان به درصد حجم یا سطح فلز اصلی ذوب شده در مقطع به کل حجم یا سطح جوش در مقطع نیز ارتباط داد که با اندازه گیری سطح A و B در شکل ( 4401 ) و کمک رابطۀ زیر محاسبه و به پارامترهای جوشکاری ارتباط داده می شود.

روابط تجربی زیر ارتباط متغیرهای تعریف شدۀ بالا را مشخص می کند.

شکل عمق نفوذ P در چند حالت از جوش.

M:R = نرخ ذوب الکترود ( پوند در دقیقه )       I = شدت جریان الکتریکی ( آمپر)

L = طول مؤثر الکترود ( اینچ )                     d = قطر الکترود ( اینچ )

A= سطح مقطع ( در اصل A+B در شکل ( 4401 ) ( اینچ مربع )

P= عمق نفوذ ( اینچ )

K= ثابت عمق نفوذ ( برای پودر کلسیم سیلیکات 0012 /0 است )

E= ولتاژ جوشکاری ( ولت )        S= سرعت پیشرفت جوشکاری ( اینچ در دقیقه)

5- منبع قدرت یا مولد Power Supply : منبع قدرت می تواند ترانسفورماتور برای جریان متناوب، ژنراتور و یا ترانسفورماتور – یکسو کننده برای جریان یکنواخت باشد که هر کدام از جریانها در شرایط خاصی ترجیج داده می شوند. در روش نیمه خودکار با سیم الکترود 4/2 – 2 میلیمتر (   -       اینچ ) و شدت جریانی حدود 350 – 300 آمپر، با اتوماتیک با شدت جریانی یکنواخت بهتر است. در حالی که در روش خودکار و شدت جریان های بالا حدود 2500 – 1200 آمپر و سرعت 38 – 13 سانتیمتر در دقیقه، به ویژه هنگام استفاده از چند الکترود استفاده از جریان متناوب ترجیج دارد. برای شدت جریان های بین 900 – 600 آمپر و سرعت 80 – 38 سانتیمتر  در دقیقه می توان از هر دو جریان a.c و d.c استفاده کرد.

6- مزایا و محدودیت های روش جوشکاری قوس زیر پودری: هر فرآیند جوشکاری دارای مزایا و محدودیت هایی است که با توجه به آنها و شرایط کار مورد استفاده قرار می گیرند. این فرآیند دارای مزایای زیر است:

الف: ورق هایی با ضخامت کمتر از 32 میلیمتر (       اینچ ) را می توان بدون پخ سازی لبه ها جوش داد. در صورت نیاز نیز از زاویۀ پخ کوچکتری که فلز جوش کمتری لازم دارد می توان استفاده کرد.

ب: به علت قوس مخفی محافظت ویژه برای جلوگیری از اشعه های مضر لزومی نداشته و ضمناً جرقۀ کمتری تولید می شود.

ج: سرعت پیشرفت و نرخ رسوب نسبتاً بالا است، در نتیجه برای جوشکاری ورق های تخت، استوانه ها و یا نظیر آنها با هر ضخامت قابل استفاده است.

د: با تغییرات جزیی برای عملیات سخت کردن سطحی ( رویه سختی ) قابل کاربرد است.

ه: خواص اکسیژن زدایی و تمیز کاری پودر موجب تولید جوش با ظاهر تمیز و خواص مکانیکی خوب می شود. در صورت لزوم عناصر آلیاژی برای تنظیم و کنترل فلز جوش توسط  فلاکس به حوضچۀ جوش اضافه می شود.

و: برای فولادهای غیر آلیاژی می توان از الکترودهای کم کربن ارزان استفاده کرد و به طور کلی هزینۀ جوشکاری پائین است.

ز: به دلایل حفاظت سطحی توسط فلاکس، امکان استفاده در محیط های بادخیز وجود دارد.

از محدودیت های این فرآیند عبارتند از:

الف: احتیاج به نگهداری پودر بر روی موضع جوش است. در بعضی اتصالات نیاز به ورق های پشتی یا رینگ های خاصی ندارد.

ب: ایجاد خلل و فرج در جوش به دلیل حضور مواد ناخالصی در پودر

ج: فاصلۀ درز اتصال باید هموژن و همگن بوده و زنگ زده، پوسته پوسته و یا حاوی ناخالصی های دیگر نباشد تا کیفیت جوش خوب و مطلوب گردد.

د: عدم جدا شدن سریع سرباره و به خصوص در جوش چند پاسه منجر به ایجاد ذرات حبس شدۀ Slag inclusion  در جوش می شود.

ه: این روش معمولاً برای جوشکاری صفحاتی با ضخامت کمتر از 5/4 میلیمتر (                 اینچ ) چندان مناسب نیست.

و: به طور کلی برای وضعیت های تخت و افقی مناسب است.

ز: مخفی بودن قوس، کنترل محل دقیق جوش را مشکل می کند که معمولاً برای تنظیم حرکت سر دستگاه جوش از راهنما استفاده می شود. این راهنما می تواند یک ریل ساده و یا چشم الکتریکی باشد.

مبانی متالورژیکی در جوش در بخش دیگری مورد بحث قرار می گیرند ولی سه نکته متالورژیکی که در این روش باید مورد توجه واقع شود عبارتند از:

الف: " درجۀ رقت " نسبتاً بالا و حضور نسبت زیاد از فلز کار در جوش ( به ویژه جریان یکنواخت الکترود منفی ) موجب می شود تا در انتخاب نوع فلز قطعه کار دقت و توجه خاص مبذول شود به خصوص از نظر ناخالصی هایی نظیر گوگرد، فسفر و گاه منگنز که نباید از حد معینی بیشتر باشند.

ب: حجم زیاد سرباره بر روی مذاب فلز جوش و واکنش های سرباره – مذاب نشانگر اهمیت ترکیب شیمیایی پودر و اثر آن بر روی ترکیب شیمیائی فلز جوش می باشد.

ج: تأثیر شرایط کار از نظر حرارت زیاد ( سرعت پیشرفت کم و شدت جریان بالا ) و سرعت سرد شدن آهسته بر روی ساختار میکروسکپی زیاد بوده و عموماً به درشت ساختاری و ایجاد منطقۀ وسیع حرارتی مؤثر از جوشکاری منجر می شود.

7) نکات فنی و تکنیکی : همان طور که در جوشکاری قوس – الکترود دستی گفته شد، اجزاء اسکلت باید قبل از شروع عملیات جوشکاری آماده سازی شوند. این آماده سازی شامل تمیز کردن سطوح لبه های جوش، پخ کردن لبه ها ( در صورت لزوم ) و قرار دادن اجزاء به طور صحیح در کنار یکدیگر می باشد. برای اجتناب از طول کلام و تکرار مطالب فقط طرح ها نحوۀ قرار دادن اجزا توضیح داده می شوند.

شدت جریان بالا و عمق نفوذ زیاد، لزوم یخ سازی را برای ورق های با ضخامت کم تر از 8 میلیمتر با جوش یکطرفه و کمتر از 16 میلیمتر با جوش دو طرفه منتفی می سازد.

ورق های ضخیم تر تا ضخامت های 600 میلیمتری مستلزم پخ سازی جناقی و لاله ای یکطرفه و دو طرفه می باشند که می توان با چند پاس به کمک یک یا چند الکترود جوش داد. جداول ( 301 ) تا ( 601 ) شرایط کاری برای روش قوس زیر پودری را در ضخامت های متفاوت مشخص می نماید.

در این فرآیند حوضچۀ جوش حجیم و فلز مذاب روان است. در بعضی موارد که عمق نفوذ کامل لازم است برای جلوگیری از جریان یافتن فلز جوش مذاب به پشت درز جوش باید از جوش پشتی Weld Backing استفاده کرد. پشتی ها به صورت های متفاوتی به کار می روند که در زیر به مهمترین آن ها اشاره می شود:

الف: تسمۀ پشتی Backing Strip : تشکیل شده است از ورقۀ باریکه ای که در پشت مسیر اتصال قرار می گیرد و از نظر جنس و ترکیب شیمیائی باید با جنس قطعه کار مطابقت داشته باشد. همان طور که از شکل ( 5401 ) مشاهده می شود، جوش در آن نفوذ می کند و بنا بر شرایط طرح می تواند پس از جوشکاری، جزئی از اسکلت و یا توسط سنگ تراش، و وسایل دیگر از کار جدا شود.

ب: جوش پشتی Backing weld : در این حالت ابتداء در پشت مسیر اتصال توسط روش الکترود دستی یا روشهای دیگر ( که حوضچۀ جوش کوچکتر و کنترل دقیق تر امکان پذیراست ) یک  ردیف جوش مطابق شکل  ( 4601 ( رسوب داده می شود، سپس عملیات جوش اصلی بر روی طرف دیگر کار انجام می گیرد.

جدول ( 601 ) دستور کار جوشکاری زیر پودری  جوش نبشی ورق فولادی در وضعیت تخت

جریان DC قطب معکوس ( الکترود منبت )

جریان DC مستقیم ( الکترود منفی )

ج: پشتی مسی  Copper backing : به علت هدایت حرارتی بسیار خوب مس می توان از قطعات مسی نسبتاً حجیم و در صورت لزوم توأم با سیستم آبگرد ( مبرد )، به عنوان نگهدارندۀ فلز جوش مذاب استفاده کرد. در این حالت جوش به داخل مس نفوذ نکرده و حتی  برای تقویت هر چه بیشتر برای اتصال می توان فرم های خاصی در قطعۀ می پیش بینی کرد و یا در مسیر اتصال آن را حرکت داد شکل ( 4701 ).

د: پشتی غیر فلزی یا پودری. Flux backing : در این حالت جعبه یا منبع فلاکس در پشت مسیر اتصال مطابق شکل ( 4801 )  به کمک یک سیستم فشار دهنده قرار گرفته در صورت لزوم همزمان با جوشکاری حرکت می کند. اغلب این جعبه یا منبع حاوی پودری از جنس فلاکس بوده و لبۀ آن از جنس لاستیک های نسوز است تا اگر ناهمواری هائی در پشت مسیر اتصال وجود دارد باز هم پودر بتواند به طور کامل پشت جوش را نگهدارد.

ه: پشتی لبه ای: گاهی اوقات به جای استفاده از پشتی جداگانه، طرح اتصال را چنان پیش بینی می کنند تا مطابق شکل ( 4901 ) قسمتی از لبۀ جوش نقش پشت نگهدارنده را ایفا کند.

همان طور که اشاره شد یکی از محدودیت های روش جوشکاری قوس زیر پودری اختصاص عملیات جوشکاری در وضعیت افقی یا مسطح می باشد. بنابراین نقش اصلی وضعیت دهنده قرار دادن موضع جوشکاری در این دو وضعیت است.

نگهدارنده علاوه براین که اجزاء اسکلت را کنار یکدیگر نگه می دارد، نیاز به خال جوش زدن را کاهش داده و از طرف دیگر میزان تاب برداشتن و پیچیدگی در اسکلت را تقلیل می دهد.

در اتصالات محیطی  لوله ها نگهدارنده و وضعیت دهنده تواماً کار کرده و در تمام لحضات منطقه جوشکاری را در وضعیت افقی  یا مسطح و کمی سر به بالا قرار می دهد شکل ( 50.1 ) .  در این حالت حرکت دورانی وضعیت دهنده باید اولاً حول محور لوله بوده و ثانیاً کنترل دقیق ممکن باشد، زیرا سرعت پیشرفت جوشکاری با سرعت دوران لوله تعیین و محاسبه می شود.

در مسیرهای خطی و جوش های حساس سعی می شود نقطه شروع و خاتمه جوشکاری بر روی قطعه قراضه ای که در ابتدا و انتهای قطعه کار خال جوش شده است انجام می شود و در پایان این دو قطعه که احتمالاً دارای عیوبی هسصتند جدا می شوند، بالنتیجه مسیر جوش در روی قطعه کار کاملاً سالم خواهد بود ( از نظر بعضی عیوب که غالباً در ابتدا و انتهای شروع و خاموش شدن قوس به وجود می آیند).

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: