تفاوت سیم جوش توپودری و معمولی در چیست؟

جوشکاری توپودری (FCAW) چیست؟ (بررسی جامع)

جوشکاری توپودری با سیم جوش زیر پودری یکی از انواع پرکاربرد جوشکاری است که در آن برای محافظت از جوش از پودر بهره می برند . در واقع جوشکاری تو پودری نوعی جوشکاری قوس الکتریکی است که از الکترود یا همان سیم جوش های مخصوص در آن استفاده می شود . جوشکاری توپودری یا FCAW که مخفف Flux Cored Arc Welding است، کاربردهای بسیاری دارد و از مزایای متعددی برخوردار است. در این مقاله قصد داریم صفر تا صد این نوع جوشکاری را به صورت جامع و کامل بررسی کنیم. اگر شما هم به دنبال کسب اطلاعات لازم درباره اینکه جوشکاری توپودری چیست هستید، تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

جوشکاری توپودری ( FCAW ) چیست؟

اولین بار از جوشکاری توپودری در دهه ۱۹۵۰ میلادی به جای جوشکاری قوسی با الکترود دستی (SMAW) استفاده شد که به آن جوشکاری قوسی با الکترود یا سیم جوش توپودری گفته شد.پودر موجود در سیم جوش جوشکاری FCAW از اتمسفر، گاز و گدازه های مایع محافظت می کند. در این نوع جوشکاری علاوه بر الکترود پودری مخصوص، ولتاژ و جریان برق ثابت نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.

جوشکاری توپودری ( FCAW ) یک نوع فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک محسوب می شود. در حالت نیمه اتوماتیک جوشکار با در دست داشتن تفنگ یا همان دستگیره مخصوص، سرعت جوشکاری را کنترل می کند. اما در حالت اتوماتیک این عملیات توسط یک ماشین کنترل می شود. این نوع جوشکاری شبیه جوشکاری تحت حفاظت گاز است و به جای الکترود روکش دار از سیم جوش تو پودری (فلاکس) نیز استفاده می شود.جوشکاری FCAW به صورت گسترده در ساخت و سازها ، صنعت خودرو ، وسایل خانگی کاربرد دارد.

روش انجام جوشکاری توپودری چگونه است؟

اگر برای شما هم این سوال پیش آمده که روش جوشکاری توپودری به چه صورت است، در این بخش به بررسی آن می پردازیم. جوشکاری FCAW دارای ۳ فاکتور اصلی الکتریسیته، محافظت در برابر جریان هوا و مواد فیلر است. منبع برق در این نوع جوشکاری مانند جوشکاری میگ بوده و ولتاژ آن ثابت است. در جوشکاری FCAW از گرمای تولید شده توسط قوس الکتریکی برای اتصال بین قطعه کار فلزی و الکترود استفاده می شود.

سپس سیم جوش و قطعه کار ذوب شده با یکدیگر ترکیب می شوند و اتصال را شکل می دهند. در این نوع جوشکاری ، حوضچه جوش توسط ذوب شدن سیم جوش و قطعه کار ایجاد می شود و در ادامه هسته توپودری ذوب می شود این عمل یک نوع محافظت در برابر جریان هوا را نیز به وجود می آورد. نکته مهم در نحوه انجام شدن جوشکاری توپودری استفاده مستمر از الکترود یا سیم جوش است.

انواع جوشکاری توپودری

این نوع فرایند جوشکاری به دو صورت با گاز محافظ و یا بدون گاز انجام می گیرد:

جوشکاری توپودری با گاز محافظ

در روش اول که به آن جوشکاری با گاز محافظ گفته می شود و به آن fcaw-G نیز گفته می شود ، برای تامین گاز محافظ آن باید از یک منبع خارجی استفاده گردد. این مدل جوشکاری از کربن دی اکسید و آرگون تشکیل شده است و وظیفه حفاظت قوس در برابر نیتروژن و اکسیژن موجود در اتمسفر را برعهده دارد. الکترودهای مورد استفاده در روش اول، حاوی موادی همچون سرباره، اکسیژن زدا، پایدار کننده قوس و عناصر آلیاژی هستند. البته از این روش استفاده کمی می شود.

جوشکاری FCAW

در روش دوم به جای استفاده از منبع خارجی برای تامین گاز محافظتی، از خود الکترودهای توپودری بهره گرفته می شود که به آن جوشکاری خود محافظ یا fcaw-s گفته می شود . پودر جوش و مواد مختلف دیگر موجود در این الکترودها در زمان بالا رفتن حرارت و ذوب شدن ،خود به خود گاز محافظ را تولید می کنند و از قوس الکتریکی  محافظت می نمایند. به خاطر قابلیت حمل آسان و نفوذ خوب در مواد پایه، این نوع FCAW محبوب می باشد. تنها ایرادی که این نوع جوشکاری توپودری دارد، تولید دودی سمی در حین عملیات است. این دود علاوه بر سمی بودن باعث بروز مشکل در دیدن حوضچه جوش یا همان حوضچه مذاب نیز می شود.

سیم جوش‌های زیر پودری و کاربرد آن ها در جوشکاری

سیم جوش‌های زیر پودری سیم جوش‌های توپر همراه با پودر جوش هستند که جنس آن‌ها اغلب از استیل یا فولاد ضدزنگ می‌باشد. جوشکاری زیر پودری که از این سیم‌ها بهره می‌برد سرعت‌بالا داشته و جوش یکدستی را تحویل شما می‌دهد. سیم جوش‌ها به‌صورت قرقره مورداستفاده قرار می‌گیرند و در صنایعی چون راه‌آهن، کشتی‌سازی، سوله سازی، سکوهایی دریایی و استراکچرها استفاده می‌شوند.

سیم جوش‌های زیر پودری را اگر در یک تعریف کلی بخواهیم شرح دهیم؛ باید بگوییم سیم‌هایی از جنس فولاد با مقدار آلیاژهای مختلفی هستند که روکشی از جنس مس دارند. پوشش مسی این سیم‌ها مانع از اکسیداسیون شده و در هدایت الکتریکی نقش دارد، همچنین سبب کاهش سایش نازل­ها می‌شود. این سیم جوش‌ها با استفاده از پودر جوش­های مختلف در صنایعی چون راه‌آهن، کشتی‌سازی، سوله سازی، سکوهایی دریایی و استراکچرها طی جوشکاری زیر پودری یا SAW استفاده می‌شوند. سیم جوش­های زیر پودری در تقسیم‌بندی کلی به سه گروه بدون آلیاژ، کم آلیاژ و استیل تقسیم می‌گردد.

مکانیسم عمل سیم جوش­های زیر پودری:

سیم جوش‌های زیر پودری در تعریف دقیق­­تر همان سیم جوش‌های توپر همراه با پودر جوش هستند که جنس آن‌ها اغلب از استیل یا فولاد ضدزنگ می‌باشد. جوشکاری زیر پودری که از این سیم‌ها بهره می‌برد؛ سرعت‌بالا داشته و جوش یکدستی را تحویل شما می‌دهد. سیم جوش‌ها به‌صورت قرقره مورداستفاده قرار می‌گیرند. به‌طورکلی در جوشکاری زیر پودری مابین فلز پایه و سیم جوش، در طول مسیر جوشکاری، قوس زیر پودر جوش ایجاد می‌شود و با استفاده از حرارت حاصله از تشکیل قوس، فلز پایه ذوب‌شده و اتصال برقرار می‌گردد.

در طی این فرایند؛ پودر جوش که در داخل مخزن نگهداری وجود دارد با استفاده از مجرایی به سطح کار می‌رسد اطراف و روی سیم جوش را می‌گیرد، قسمتی از آن ذوب‌شده با جذب اکسیژن و ناخالصی‌ها نقش حفاظت از حوضچه مذاب را در مقابل اکسیداسیون و آلودگی‌های اتمسفری بازی می‌کند و درنهایت سرباره تشکیل می‌گردد. در ادامه این جوشکاری شما به‌طور مداوم شاهد یک‌لایه جوش و یک‌لایه سرباره بر روی لایه جوش هستید که باید سرباره­ها پاک شوند.

انتخاب پودر جوش برای سیم جوش‌های زیر پودری:

این نوع از سیم جوش ها بدون استفاده از پودر جوش مناسب و باکیفیت معنی ندارند. پودر جوش‌ها دانه­بندی شده و از جنس مواد معدنی و یا فلزی هستند و به سه دسته اسیدی، قلیایی و معمولی تقسیم‌ می­شوند. عناصر شیمیایی به‌کاررفته در پودر جوش شکل ظاهری آن را تعیین می‌کنند؛ بدین ترتیب شما با انواع پودر در بازار مواجه هستید.

باید پودر مناسب را بر اساس نوع کاربرد آن و جنس فولادی که قرار است جوشکاری شود انتخاب کنید و مقدار مصرف را متناسب با آمپر مصرفی در نظر بگیرید. در هنگام تهیه پودر سیم جوش‌های زیر پودری به یاد داشته باشید؛ پودر جوش‌های پیش ذوب‌شده در برابر اکسیژن و هیدروژن و ترکیب هیدروژنی مقاوم هستند؛ درنتیجه به‌راحتی در جوشکاری‌ها در محیط‌های باز و مناطق مرطوب می‌توانید استفاده کنید. نوع آگلومره پودر جوش هم وجود دارد که برای استفاده در جوشکاری‌هایی که ضخامت فلزات بسیار متنوع می‌باشد و حدی ندارد متناسب شده است. به خاطر داشته باشید وقتی از سیم جوش­های زیر پودری استفاده می‌کنید از پودر محافظ برای صرفه‌جویی دو بار استفاده نکنید، زیرا سرباره باید بسیار تمیز باشد.

مزایا و معایب سیم جوش‌های زیر پودری:

• سیم جوش‌های زیر پودری در جوشکاری‌های صنایع مختلفی کاربرد دارند؛ اما نمی‌توان از آن‌ها برای جوش دادن همه فلزات و آلیاژها استفاده کنیم. زیر پودری برای فولادهای غیر آلیاژی کم‌کربن بهترین گزینه است. فولادهای کربن متوسط و کم آلیاژ که در صنعت ساختمان کاربرد دارند در کنار فولاد ساختمانی که استحکام بالایی دارد در رتبه دوم هستند. برای مس و آلیاژهای مس در کنار فولادهای پرکربن چندان زیر پودری مناسب نیست؛ اما برای چدن، آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم و تیتانیوم زیر پودری اصلاً مناسب نمی‌دانند، اگرچه تیتانیوم در شرایط آزمایشگاهی با این روش جوشکاری شده است؛ اما پودر جوش مناسب آن هنوز عرضه نگردیده است.
• سرباره ممکن است به‌سختی پاک شود و جوش شما همچنان دارای سرباره باشد.
• ممکن است جوش شما متخلخل شود؛ زیرا احتمال وجود مواد زائد در پودر وجود دارد.
• به علت مخفی بودن قوس امکان کنترل محل دقیق جوش برای شما وجود ندارد.

در استفاده از سیم جوش‌های زیر پودری شما با مزایای زیر روبرو هستید:

• نرخ رسوب جوشکاری با این نوع سیم جوش‌ها بالا می‌باشد، درنتیجه شما شاهد جوشکاری پرسرعتی هستید.
• نفوذ جوش بالا است؛ بنابراین جوش با کیفیت بالایی هم خواهید داشت.
• قوس در زیر پودر پنهان می‌شود؛ بنابراین نیاز به استفاده از حفاظ در برابر تابش‌های مضر کمتر می‌شود.

از مهمترین ویژگی ها و مزایای جوشکاری توپودری FCAW می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• عدم استفاده از گاز محافظ
• استفاده در فرآیند های چند جهته
• قابل استفاده در فضای باز و عدم تاثیر پذیری از وضعیت جوی نامناسب
• عملکرد بهتر در اتصال مواد ضخیم در مقایسه با جوشکاری میگ و مگ
• بهترین گزینه برای جوشکاری فولادهای آلیاژی
• دارای نرخ رسوب بیشتر نسبت به جوشکاری میگ و مگ
• سرعت بالا بدون افت کیفیت و تاثیر منفی
• ساده و راحت بودن و عدم نیاز به مهارت بالا
• عدم نیاز به تمیز کردن اولیه مواد برای جوشکاری
• استفاده برای استیل های با آلیاژ کم
• استفاده برای آلیاژهایی با درصد نیکل بالا
• ایجاد نفوذ عمیق
• حساسیت کم به آلودگی و زنگ زدن

سیم جوش معمولی:

سیم جوش معمولی در روش جوشکاری با گاز خنثی استفاده می شود. این نوع سیم جوش ها نیاز به محافظت توسط گاز بیرونی که از کپسول با فشار بالا تهیه می شود دارند. گاز بیرونی وظیفه محافظت از حوضچه جوش در برابر آلودگی های درون هوا را دارد. این سیم جوش ها عموما از فولادهای ساده کربنی ساخته می شوند که بر روی آنها یک لایه مسی جهت جلوگیری از اکسید شدن و همچنین کمک به رسانایی الکتریکی وجود دارد. همچنین این روکش مسی زمان برقراری نوک اتصال را افزایش می دهد.

سیم جوش های معمولی بهترین انتخاب برای جوشکاری مواد نازک همانند ورقهای فلزات هستند. این سیم جوشها در زمانی که بادمی وزد به خوبی کار نمیکنند، قرار دادن گاز محافظ در معرض باد می تواند به یکپارچکی فلز جوش آسیب وارد کند.

کدام سیم جوش بهترین انتخاب است؟

زمانی که سیم جوش های توپودری را با سیم جوش های معمولی مقایسه می کنیم، باید به این نکته توجه کرد که بهترین انتخاب به نوع کار و موقعیت جوشکاری بستگی دارد. هر دوی این سیم جوش ها زمانی که به خوبی اجرا شوند می توانند جوش با گرده مناسب و ظاهری خوب ایجاد کنند. برای فلزات ضخیم تر و کار در محوطه باز، سیم جوش های توپودری بهتر عمل می کنند. برای فلزات نازک تر و محیط بسته بدون باد، سیم جوش های معمولی مناسب ترند.

سیم جوش های معمولی استفاده شده در روش میگ به خوبی سیم جوش های توپودری قابلیت جابجایی ندارند. این بخاطر ضرورت حضور تجهیزات گاز محافط در این روش است. هر دوی این روش ها به راحتی قابل استفاده هستند اما مصرف سیم جوش توپودری صرفه اقتصادی بیشتری دارد.