آشنایی با جوشکاری توپودری

آنچه در ادامه می خوانید:

   جوشکاری توپودری چیست؟

   تاریخچه جوشکاری توپودری

   کاربرد جوشکاری توپودری

   نحوه انجام جوشکاری توپودری

   مزایای جوشکاری توپودری

   معایب جوشکاری توپودری

   انواع جوشکاری توپودری

جوشکاری توپودری چیست؟

جوشکاری توپودری یا جوشکاری قوسی با مفتول توپودری (FCAW) (مخفف Flux cored arc welding ) ، روشی برای جوشکاری ذوبی است که از ایجاد قوس بین سیم الکترود مداوم و حوضچه جوش برای عمل اتصال استفاده میکند. محافظت از حوضچه جوش در این فرایند، معمولا به وسیله فلاکسی درون الکترود استوانه ای شکل تامین میشود. امکان دارد که در موارد خاص، محافظت توسط اعمال گاز محافظ نیز انجام شود. سیم با تغذیه مداوم که با پودر پر شده است، موجب تمایز این روش جوشکاری با بسیاری از روش های مشابه می شود. این سیم از یک روکش فلزی و هسته ای ساخته شده از مواد پودری متنوع تشکیل میشود. حین جوشکاری، یک لایه سرباره محافظ روی گرده جوش تشکیل می شود.

جوشکاری توپودری، شبیه جوشکاری تحت حفاظت گاز است اما به جای الکترود روکش‌دار از الکترود ممتد فلزی لوله‌ای شکل که مواد حفاظتی را در داخل خود جای می‌دهد، استفاده می‌شود.

مواد حفاظتی همان نقش روکش در روش جوش قوس الکتریکی با الکترود روکش‌دار یا پودر در روش جوش زیر پودری را ایفا می‌کنند.این فرآیند جوشکاری به صورت نیمه اتوماتیک انجام می شود و بسیار شبیه به جوشکاری قوسی در پناه گاز محافظ فعال MAG است بطوریکه از تجهیزات مشابه با این فرآیند مانند منبع تغذیه جوشکاری با ولتاژ ثابت و تجهیزات مشابه با جوشکاری MAG استفاده می کند.

چون برای مفتول‌های قرقره پیچ حفظ روکش بر روی سیم امکان ندارد از این سپر گازی که به وسیله پودر مغزی تأمین می‌شود استفاده و حفاظت بیشتر اغلب توسط گاز CO2 انجام می‌شود.

در جوشکاری قوسی با الکترودهای توپودری حرارت جوش‌کاری توسط ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود پر کننده پیوسته و قطعه کار تأمین می‌شود.

فرآیند جوشکاری توپودری را هم می توان به همراه تغذیه گاز محافظ و هم بدون آن انجام داد اما توصیه می شود برای ایجاد یک جوش با کیفیت بیشتر آن را در پناه گاز محافظ انجام بدهند.

در جوشکاری قوسی با الکترودهای توپودری حرارت جوش‌کاری توسط ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود پر کننده پیوسته و قطعه کار تأمین می‌شود.

تاریخچه جوشکاری توپودری:

فرآیند جوشکاری توپودری برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ میلادی به عنوان جایگزینی برای جوشکاری قوسی با الکترود دستی (SMAW) معرفی شد. تغذیه یکنواخت سیم جوش در این فرآیند جوشکاری یکی مهمترین مزیت های آن در برابر جوشکاری قوسی با الکترود دستی می باشد.

کاربرد جوشکاری توپودری:

جوشکاری FCAW ، فرآیندی مقرون‌به‌صرفه، پراستفاده و کارآمد در ساخت‌وساز است. به دلیل اینکه جوشکاری توپودری یک مکانیسم جوشکاری بسیار انعطاف‌پذیر جهت جوشکاری مواد آلیاژی می‌باشد، در فرآیند ساخت‌وساز استراکچرهای نفت و گاز و استراکچرهای نظامی بسیار کاربردی است. از کاربردهای این روش جوشکاری نیز می‌توان به ساخت مخازن تحت‌فشار اشاره نمود. به‌ طور کلی جوشکاری توپودری جهت جوشکاری اغلب فولادهای کربنی، چدن ، فولاد زنگ نزن و فولاد آلیاژی بسیار مناسب و کارآمد است. البته این فرآیند جوشکاری جهت جوشکاری فلزات فعال و نیز جوشکاری آلومینیوم گزینه مناسبی نخواهد بود.

در مورد جوشکاری آلومینیوم بیشتر بخوانید.

از فرایند جوشکاری توپودری میتوان برای اتصال دهی فولادهای کربنی و کم آلیاژ، فولاد زنگ نزن، چدن ها و آلیاژهای نیکل و کبالت استفاده کرد. فولادهای کم آلیاژ سری A36 و A515 معمول ترین فولادهایی هستند که به روش جوشکاری توپودری اتصال داده میشوند. این فولادها اتصال بسیار آسانی دارند اما با این وجود، در مورد کاربردهای حساس باید دقت زیادی در خصوص پارامترهای اتصال به خرج داد. فولادهای HSLA نیز به روش جوشکاری توپودری اتصال داده میشوند ولی باید دقت زیادی در تنظیمات پارامترهای عملیات حرارتی قبل و بعد از اتصال لحاظ شود. بزرگترین مشکلات این فولادها در منطقه متاثر از حرارت است و تغییرات خواص احتمالی در این بخش رخ خواهد داد. فولادهای ضد زنگ ، فولادهای کربن، و آلیاژهایی با نیکل زیاد نیز با این روش قابل اتصال هستند.

اغلب گریدهای زنگ نزن های فریتی و آستنیتی و حتی رسوب سخت شونده به روش جوشکاری توپودری قابل اتصال هستند. همانطور که پیشتر گفته شد، میتوان برخی آلیاژهای پایه نیکل را نیز به این روش اتصال داد.

جوشکاری توپودری چطوری انجام می شود؟

جوشکاری توپودری (FCAW) از گرمای تولید شده توسط قوس الکتریکی برای جوشکاری فلز پایه در ناحیه اتصال جوش استفاده می کند. این قوس بین قطعه کار فلزی و سیم جوش مصرف شونده که به طور مداوم تغذیه می شود، زده می شود. سیم جوش و قطعه کار فلزی با هم ذوب می شوند و یک اتصال جوش را تشکیل می دهند. تا اینجا مکانیزم انجام جوشکاری توپودری شبیه به جوشکاری میگ و مَگ است با این تفاوت که در جوشکاری میگ و مَگ از سیم جوش توپر استفاده می شود اما در جوشکاری توپودری از سیم جوش توخالی که داخل آن پودر محافظ گرده جوش (مشابه روپوش الکترود) است استفاده می شود.

احتمال ایجاد عیوب جوش در جوشکاری توپودری به همراه گاز محافظ کمتر از جوشکاری بدون گاز محافظ است لذا در برخی از محافل به جوشکاری توپودری به همراه گاز، جوشکاری دو سپر گفته می شود. معمولاً توصیه شده است که گاز محافظ با ترکیب مخلوط ۷۵٪ آرگون و ۲۵٪ دی اکسید کربن برای جوشکاری استفاده شود اما می توان درصد ترکیب و نوع گاز محافظ را تغییر داد .

مزایای جوشکاری توپودری Flux-cored

در ادامه، نگاهی به برخی از مهم‌ترین مزایای استفاده از جوشکاری توپودری می‌اندازیم:

🟥 این روش جوشکاری در مقایسه با سایر تکنیک‌ها دارای نرخ رسوب بالاتری است.

🟥 فرایند جوشکاری با هسته شار برای جوشکاری فلزات کثیف، زنگ زده و آلوده عالی است.

🟥   جوشکاری توپودری برای تمام فعالیت‌های جوشکاری در فضای باز به دلیل محافظ شار ایده آل است.

🟥 یادگیری و تسلط بر فرایند Flux-core بسیار آسان است.

🟥  این روش نیازی به سطح بالایی از مهارت دستی (مانند استفاده از دستگاه جوش آرگون TIG) را ندارد.

🟥  جوشکاری توپودری باعث ایجاد اتصالات جوشی قوی و سطح صاف‌تری خواهد شد.

🟥    تمامی انواع فلزات مانند فولاد ضدزنگ، فولاد کربن، آلیاژهای با نیکل بالا را می‌توان به کمک FCAW جوش زد.

🟥 در شرایط نامساعد محیطی و بادهای شدید، فرایند جوشکاری توپودری به راحتی انجام می‌شود.

🟥 از FCAW در فرایند های جوشکاری همه جهته استفاده می شود.

🟥 برای پروژه هایی که سرعت انجام کار در آن ها مهم است مناسب است.

🟥 تجهیزات زیادی در آن وجود ندارد در نتیجه حمل و نقل آن آسان است.

🟥 جهت انجام فرآیند جوشکاری در فضای باز و نیز برای ایجاد اتصال مواد ضخیم‌تر، در مقابل جوشکاری میگ و مَگ برتری داشته و دارای عملکرد بسیار مطلوبی است.

🟥 همان‌طور که گفته شد جوشکاری توپودری جهت جوشکاری فولادهای آلیاژی گزینه‌ای بسیار مناسب و کارآمد می‌باشد.

🟥 نرخ رسوب جوشکاری توپودری نسبت به جوشکاری میگ و مَگ بیشتر است، ازاین‌رو این فرآیند جوشکاری، سرعت‌بالای جوشکاری بدون گذاشتن اثر منفی بر کیفیت جوشکاری را تضمین خواهد کرد.

محدودیت‌ جوشکاری توپودری

در بخش قبلی به مزایای جوشکاری توپودری اشاره شد اما این فرآیند جوشکاری با وجود مزایا و جذابیت‌هایی که دارد، دارای محدودیت‌هایی نیز می‌باشد که محدودیت‌های اساسی آن در ادامه آورده شده است:

🧧 ایجاد دود بیشتر نسبت به جوشکاری با روش میگ و مَگ که می‌تواند امکان مشاهده حوضچه جوش را دشوار نماید.

🧧 سیم‌جوش‌های توخالی و توپودری که برای جوشکاری توپودری مورد استفاده قرار می‌گیرند، نسبت به سیم‌جوش‌های توپر استفاده‌شده در جوشکاری میگ و مَگ دارای قیمت بالاتری هستند.

🧧 در فرآیند جوشکاری توپودری نیاز است تا پس از هر پاس جوشکاری، گل جوش برداشته شود.

انواع جوشکاری توپودری

فرایند جوشکاری توپودری به دو نوع مختلف انجام شده، که در یک حالت، محافظت توسط پودر و در حالت دیگر محافظت با کمک پودر و گاز انجام میشود. در روش محافظت با گاز، گاز محافظ ( از جنس دی اکسید کربن یا ترکیب آن و آرگون) از فلز جوش در برابر اکسیژن و نیتروژن محافظت میکند. این محافظت بوسیله ایجاد لایه ای از گاز حول قوس و روی حوضچه انجام میشود. در مواردی که درصد دی اکسید کربن گاز محافظ بیشتر است، به دلیل امکان تجزیه دی اکسید کربن و ورود آن به حوضچه مذاب از سرباره ضد اکسایش استفاده میشود.

روش بدون گاز معمولا برای کاربردهای میدانی موثر تر است چون تحت تاثیر جریانات هوا قرار نمیگیرد. در این حالت از ترکیباتی استفاده میشود که با تجزیه در دمای بالا و ایجاد لایه ای از بخار روی سطح جوش مانع از تاثیر هوا روی حوضچه جوش میشوند. در برخی از موارد هم با استفاده از عناصر اکسیژن زدا و نیتروژن زدا از آلوده شدن حوضچه جوش توسط این دو گاز جلوگیری می شود.

کلام احسان:

جوشکاری توپودری یکی از پرطرفدارترین روش های جوش کاری است و یکی از اساسی ترین مزیت های این نوع جوشکاری ایجاد تغذیه یکنواخت سیم جوش در طی فرآیند جوشکاری می باشد و دارای مزیت انحصاری نسبت به جوشکاری قوسی است. گروه صنعتی احسان مفتخر است با تولید دستگاه جوشکاری توپودری گامی استوار درعرصه تولید ملی برداشته است.

  درصورت وجود هرگونه نظر یا سؤال، با مشاورین با در مجموعه احسان تماس حاصل فرمایید.

از اینکه با ما در این مقاله همراه بودید از شما متشکریم. با ارائه نظرات خود ما را در پیشبرد این مسیر یاری بفرمایید.