جوشکاری قوسی توپودری (FCAW) یا جوشکاری محافظ دوگانه چیست؟
|
0
جوشکاری قوسی توپودری / محافظ دوگانه یا جوشکاری با هسته شار (FCAW)، فرآیندی است که در آن از قوس ایجاد شده توسط محافظ‌های فلزی در بین الکترود مصرفی و حوضچه جوش، استفاده میشود. حوضچه توسط شار موجود در الکترود لوله‌ای با یک محافظ اضافی در برابر گازهای جوی محافظت میشود. چون در طول فرآیند دو لایه محافظ برای جوش ارائه می شود، به این روش محافظ دوگانه هم می‌گویند.
در جوشکاری قوسی توپودری از سیستم سرباره و گاز محافظ خارجی برای محافظت از قوس در برابر محیط استفاده میشود. سیم مورد استفاده در فرآیند اغلب به نام الکترود “دو محافظ” شناخته میشود.
سیم سطح مورد نظر عناصر آلیاژی را به حوضچه ایجاد شده توسط فلز در حال ذوب اضافه می‌کند و بر خواص ساختاری جوش تأثیر می‌گذارد. فلز هسته سیم هم سرباره‌ای شبیه سیم‌های خودْمحافظ تولید می‌کند که جوش را می‌پوشاند. حفاظت اضافی توسط یک گاز محافظ اضافه میشود که قوس را می‌پوشاند تا از آلودگی اتمسفر جلوگیری کند. در این فرآیند از دو نوع گاز محافظ استفاده میشود:
اولین مورد ۱۰۰٪ دی اکسید کربن است. دومی مخلوطی از ۸۵-۷۵٪ آرگون و ۲۵-۱۵٪ دی اکسید کربن است. استفاده از گاز محافظ تا حد زیادی جذابیت اپراتور و قابلیت استفاده این سیم‌ها را بهبود می‌بخشد. اکثر انواع سیم‌های محافظ دارای یک قوس قطره‌ای کوچک‌اند که به صورت یک قوس یکنواخت و پاششی منتقل میشود. قطبیت توصیه شده برای همه انواع سیم DC+ است.
جوشکاری قوسی توپودری به طور کلی برای داخل ساختمان ترجیح داده میشود، چون قوس ویژگی‌های یکنواخت‌تری ارائه می‌دهد. این روش جوشکاری محافظ را میشود در فضای باز هم استفاده کرد، اما برای جلوگیری از وزیدن باد به گازهای محافظ نیاز به اقدامات احتیاطی بیشتری دارد. اگر گازهای محافظ پراکنده شوند، باعث ایجاد جوش متخلخل میشود.
کاربرد جوشکاری قوسی توپودری
جوش محافظ دوگانه در کاربردهایی مشابه جوشکاری قوس فلزی دستی یا میگ استفاده میشود. فرآیندش به طور کلی با دست کنترل میشود اما بسته به ماهیت کار جوشکاری می‌تواند بصورت مکانیزه هم انجام شود.
خیلی از کارخانه‌های تولید خودرو و ماشین در خطوط مونتاژ خود از جوشکاری قوسی توپودری (محافظ دوگانه) استفاده می‌کنند.
الکترودهای لوله‌ای و هسته‌دار برای استفاده در جوشکاری قوسی توپودری در ترکیبات مختلف موجود هستند. آنها می‌توانند مفیدتر از سیم‌های جامد باشند چون براحتی میشود عناصر آلیاژی را به صورت پودر مصرف کرد.
سیم‌های شار محافظ گازی به راحتی می‌توانند الزامات خواص مکانیکی را در طیف گسترده‌ای از کاربردهای جوشکاری برآورده کنند. در مقایسه با آن، خواص مکانیکی که می‌توانید با سیم‌های هسته‌دار خودْمحافظ به دست آورید – با حداکثر استحکام فلز جوش ۷۰۰ نیوتنی – کاملاً محدود است.
جوشکاری قوسی توپودری برای فلزات ضخیمتر یا برای جوش‌های خارج از موقعیت هم مناسب‌اند. آنها یک سرباره مذاب باقی می‌گذارند که سریع‌تر از حوضچه جوش جامد میشود.
این به ایجاد یک “شلف” بیرونی برای نگه داشتن حوضچه مذاب که در داخل آن خنک میشود کمک می‌کند تا اتصال قوی‌تری ایجاد شود که برای جوشکاری سر بالا یا عمودی ایده‌آل است.
مزایای جوشکاری قوسی توپودری
این روش با مزایای زیر برای انواع خاصی از پروژه‌های جوشکاری ایده‌آل است:
۱. بهره‌وری
روش جوشکاری حفاظ دوگانه بهره‌وری و صرفه‌جویی خیلی بهتری به مشاغل ارائه می‌دهد. به طور کلی، برای مدیریت در عملیات جوشکاری نیروی کار و هزینه‌ها خیلی گران تمام می‌شوند و حدود ۸۰-۶۰٪ از کل هزینه را به خود اختصاص می‌دهند.
جوشکاری با الکترودهای محافظ دوگانه که یک ابزار فوری برای کاهش هزینه تجهیزات یا نیروی کار است، به مشاغل جوشکاری اجازه می‌دهد تا کارهای جوشکاری را سریع‌تر، با رسوبات بالاتر و نفوذهای عمیق‌تر انجام دهند.
کارشناسان بر این باورند که مشاغلی که از جوشکاری محافظ دوگانه در عملیات خود استفاده می‌کنند، می‌توانند تا ۶۰٪ از کل هزینه را صرفه‌جویی کنند.
۲. نرخ رسوب بالا
فرآیند جوشکاری محافظ دوگانه یا قوسی توپودری به شما این امکان را می‌دهد که به دلیل چگالی جریان نسبتاً بالا، رسوب بالایی روی جوش ایجاد کنید و در بیشتر موارد، رسوب بالاتر یعنی استحکام ساختاری بیشتر.
نسبت جریان (بر حسب آمپر) در سطح مقطع الکترود به عنوان چگالی جریان آن در نظر گرفته میشود. در این روش، یک غلاف فلزی خیلی نازک مسیر جریان اولیه را برای قوس فراهم می‌کند.
چون گرمایش مقاومتی مورد استفاده برای جوشکاری در یک ناحیهء خیلی کوچک متمرکز است، الکترود هسته شار خیلی سریع به نقطه ذوب خود می‌رسد.
این فلز را در عرض چند ثانیه گرم می‌کند و منجر به نرخ رسوب خیلی بالا در حوضچه میشود.
۳. نفوذ عمیق
مزیت دیگر اینکه مسیر کوچک ِجریان مقطعی ِالکترودها باعث میشود جریان قوس به جای یک سطح وسیع‌تر، ضربه ستونی بیشتری داشته باشد که باعث میشود جریان به عمق فلز نفوذ کند. نفوذ عمیق‌تر، گلوی موثر مفصل فیله را افزایش می‌دهد و این یعنی استحکام اتصال به اندازه بیرونی جوش بستگی زیادی ندارد بلکه به خود فلز ذوب شده متکی است.
با این تکنیک، میشود ابعاد پا و اندازه فیله را در حد ۱.۱۶ اینچ (۱.۶ میلیمتر) کاهش داد. این می‌تواند کل فلز جوش مورد نیاز را تا ۶۰-۵۰٪ کاهش دهد، که برای یک روکش صاف‌تر اما قوی عالی است.
در مقایسه، جوشی از نوع فیله‌ای که با الکترود استیک خودْ محافظ می‌سازید، نفوذ ریشه کم عمق دارد. در اینجا توجه داشته باشید: عمیق ترین نفوذ در جوشکاری قوسی توپودری وقتی اتفاق می‌افتد که از گاز مستقیم دی‌اکسید کربن بعنوان محافظ استفاده کنید که با وجود گرانی در محافظت از قوس خیلی موثر است.
۴. اتصال خلاقانه
محافظ دوگانه به شما امکان کنترل بهتر نفوذ و رسوب روی جوش را می‌دهد که منجر به کنترل بهتر بر روی طراحی مخلوط میشود.
شما می‌توانید زاویه‌دار یا باز شدن ریشه یک اتصال را با الکترودهای محافظ دوگانه به طور موثرتری کاهش دهید چون قطر کمتر و نفوذ عمیق‌تری دارند.
طراحی اتصال محکم‌تر همچنین می‌تواند حجم فلز جوش مورد نیاز برای پر کردن اتصال را کاهش دهد. نفوذ عمیق‌تری که در این روش دارید، احتمال اشتباه در کارهای خارج از موقعیت را هم کاهش می‌دهد که در جوشکاری استیک (الکترود) رایج است، جایی که جریان کم با انتقال اتصال کوتاه دارید.
چون الکترودهای محافظ دوگانه در کارهای خارج از موقعیت با جریان جوشکاری بالاتری کار می‌کنند، امکان همجوشی بهتر دیواره جانبی را فراهم می‌کنند، یکپارچگی جوش را افزایش می‌دهند و در عین حال کار مجدد گران قیمت را در یک پروژه به حداقل می‌رسانند.
۵. یادگیری سریع و مهارت کم
جوشکاری قوسی توپودری با الکترودهای شاردار به مهارت زیاد یا صدها ساعت آموزش نیاز ندارد. حتی آموزش دادن به جوشکاران جدید در مورد نحوه ساخت انواع جوش با الکترودهای FCAW خیلی آسان است.
در جوش‌های محافظ دوگانه، سطح بیرونی سرباره ایجاد شده در حین جوش، حوضچه مذاب را در جای خود نگه می‌دارد. این امکان کنترل بیشتر و پرداخت صاف‌تر را بدون ایجاد تخلخل فراهم می‌کند.
این روش به شما امکان می‌دهد که جوش‌های با کیفیت بالا را در یک دوره تولید کنید.
نکات مهم برای جوشکاری قوسی توپودری
- بعد از هر پاس حواس‌تان به تمیز کردن سرباره باشد.
- برای جوش‌های بک هند به جای فشار دادن به جلو، تفنگ را بکشید.
- برای جوش‌های سربالا سعی کنید سرعت حرکت سریع را حفظ کنید.
- به طور کلی، جوشکاری میگ الکترود مثبت است و جوشکارانی که به FCAW تغییر روش می‌دهند باید قبل از شروع، از منفی بودن قطبیت الکترود اطمینان حاصل کنند.
- در صورت امکان، سعی کنید بجای رول‌های درایو سیم صاف، از رول‌های درایو شکاف‌دار استفاده کنید.
- اگر هدف‌تان ایجاد جوش‌های عمودی است، می‌توانید به سمت بالا یا پایین زاویه بدهید. فلزات نازک‌تر، بهتر است به صورت سرپایین و فلزات ضخیمتر از ۱.۴ اینچ سربالا جوش داده شوند. همچنین، مطمئن شوید که پارامترها را در دستگاه ٪۱۰-۱۵ کاهش دهید.
- فقط ۳.۴-۱.۲ اینچ سیم را بیرون بگذارید.
- برای جلوگیری از زیربریدگی با تفنگ، بصورت پهلو به پهلو جوش بدهید.
- موقع ساخت جوش‌های مسطح، در ۹۰ درجه و ۱۰ درجه جوش بدهید. اتصالات T در 45 درجه جوش داده می‌شوند. برای اتصالات لبه، در ۷۰-۶۰ درجه و مستقیم جوش بدهید.
- موقع کار روی زوایای افقی، تفنگ را در حدود ۱۰ درجه به سمت بالا بگیرید و پارامترهای جوشکاری دستگاه را حدود ٪۱۰-۱۵ کاهش دهید.
- از جوشکاری قوسی توپودری بیشتر در فضاهای داخلی یا محدود استفاده میشود. در حین کار باید در کارگاه تهویه کافی وجود داشته باشد تا از خطرات سلامتی جلوگیری شود.
منبع: Welding Headquarters
