جوشکاری به روش الکترود توپودری Flux Cored Arc Welding قسمت دوم

فهرست مندرجات

گروه تحقیق و توسعه توان جم

مقدمه و خلاصه قسمت اول

در قسمت قبل خواندیم “جوشکاری بوسیله الکترود توپودری که به اختصار آن را FCAW می شناسند، یک روش جوشکاری با قوس الکتریکی اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک می باشد. این روش نیازمند تغذیه مداوم سیم الکترود حاوی فلاکس بوده که بوسیله یک منبع تامین جریان الکتریکی از نوع ولتاژ ثابت و به ندرت جریان ثابت اجرا می شود. همانگونه که مختصرا در مقالات گذشته خدمتتان شرح داده ام،  دستگاه های جوشکاری نوع ولتاژ ثابت به نحوی می باشند که با تغییرات ایجاد شده در طول قوس، منبع تغذیه  جریان و الکترود به شکلی عمل کرده تا اختلاف پتانسیل موجود میان قطعه کار و نوک الکترود و طول قوس مربوطه را با حداقل تغییرات و به نحوی ثابت نگاه دارند. این امر را اصطلاحا حالت خود تنظیم گویند، آنچنان که اگر جوشکار یا اپراتور جوشکاری سهوا طول قوس را تغییر دهد، دستگاه بلافاصله واکنش نشان داده و وضعیت را با افزایش یا کاهش سرعت تغذیه الکترود متناسب با تغییرات ایجاد شده، به حالت اول باز می گرداند”

الکترود های مورد استفاده در این فرآیند

همانگونه که آگاه هستید، الکترود استفاده شده در این روش جوشکاری از نوع تیوبی بوده که درون آن فلاکس قرار داده اند. بدنه فلزی الکترود تشکیل دهنده 75 الی 90 درصد از وزن الکترود می باشد. الکترودهای نوع خود محافظ یا همان Self-Shielded ها دارای مقدار فلاکس بیشتری بوده تا تولید گاز محافظ بیشتری جهت حفاظت از حوضچه جوش بنمایند. ترکیبات موجود در فلاکس درون الکترود بصورت کلی همان وظایف و کارکرد روکش الکترودهای روکش دار در فرآیند جوشکاری الکترود دستی را بر عهده دارند. این وظایف شامل:

ایجاد پوشش سرباره شناور شده بر روی حوضچه جوش مذاب تا موضع اتصال و حوضچه جوش را تا رسیدن به دمای انجماد از تماس با اتمسفر محافظت کرده و سرعت سرد شدن این مذاب را کاهش دهد.
فراهم کردن عناصر اکسیژن زدا تا با کاهش اکسیژن موجود در فلز جوش بر خواص مکانیکی و متالوژیکی موضع اتصال بی افزاید.
فراهم کردن عناصر پایدار کننده قوس الکتریکی تا جوشکار به قوس ملایمتری دست یافته و مقدارپاشش مذاب کاهش یافته و در نتیجه بازدهی فرآیند افزایش یابد.
افزودن عناصر آلیاژی به موضع اتصال جهت افزایش استحکام و بهبود دیگر خواص فیزیکی فلز جوش.
ایجاد گاز محافظ جهت بوجود آوردن چتر حفاظتی بر روی حوضچه مذاب جوش.

یک نمونه الکترود FCAW

تصویری از یک نمونه الکترود

تولید یک چنین الکترودی نیازمند تجهیزات خاص و بسیار دقیقی می باشد. در یک رویه ساخت الکترود توپودری، نوارهای نازکی از فلز مورد نظر برای مثال فولاد کم کربن، به درون غلتک هایی فرستاده شده، رول شده و به شکل U در می آیند. این شکل از نوار فرم گرفته به وسیله ابزاری، با فلاکس به دقت فرمول بندی شده دانه ای شکل پر می شود. سپس نوار U شکل پر شده از فلاکس به درون بخش دیگری از دستگاه ارسال شده که دهانه باز نوار را کاملا بسته و کمی فلاکس درون پوسته را فشرده می کند. پس از آن این الکترود تیوبی به درون یک قالب کشش ارسال شده تا بوسیله آن هم قطر الکترود کاهش یافته و به اندازه مورد نظر برسد و هم فلاکس درون تیوب مجددا فشرده شود. این باعث خواهد شد که ذرات درون تیوب کاملا بصورت یکپارچه درآمده و در زمان جوشکاری در تمام طول الکترود، فلاکس به مقدار یکپارچه وجود داشته باشد. بر حسب نوع الکترود و فلاکس موجود در آن ممکن است در نهایت فرآیند پخت الکترود روی آن انجام شود.

شماتیک فرایند جوشکاری توپودری

عملیاتهای کشش سیم دیگری جهت رسیدن به سایز الکترود دلخواه، ممکن است روی این سیم انجام شود تا بصورت کلی به سایز الکترود از 8/0 الی 4 میلیمتر دست یافت. این الکترودها بصورت کلاف به دور قرقره در وزنهای کلی 5/4 کیلوگرمی الی 225 کیلوگرمی به بازار مصرف ارائه می شود.

طبقه بندی الکترودها

انجمن جوشکاری ایالات متحد تقسیم بندی ای جهت الکترودهای توپودری ایجاد کرده است که بصورت استاندارد در اغلب نقاط جهان پذیرفته شده و بکار گرفته شده است. این طبقه بندی ها شامل:

A5.20 جهت الکترودهای فولاد کربنی

A5.22 جهت الکترودهای فولادهای زنگ نزن

A5.29 جهت الکترودهای فولادهای کم آلیاژ

الکترودهای توپودری فولاد کربنی و فولادهای کم آلیاژ بر اساس موارد ذیل دسته بندی شده اند:

  1. خواص مکانیکی فلز جوش
  2. وضعیت جوشکاری
  3. ترکیبات شیمیایی فلز جوش
  4. نوع جریان جوشکاری مورد استفاده
  5. استفاده یا عدم استفاده از گاز محافظ

جهت مثالی از طبقه بندی الکترودهای توپودری فولاد کربنی به نمونه زیر توجه بفرمایید:

E70T-4

  1. حرف E بیانگر الکترود می باشد.
  2. عدد دوم بیانگر استحکام کششی فلز جوش ایجاد شده بر حسب 10000 پوند بر اینچ مربع می باشد که در این مثال می شود 70000 پوند بر اینچ مربع.
  3. سومین کاراکتر از سمت چپ بیانگر وضعیت جوشکاری می باشد که اگر 0 باشد نشان دهنده مناسب بودن الکترود جهت جوشکاری در و ضعیت تخت و افقی بوده و اگر 1 باشد یعنی الکترود مناسب استفاده در تمامی وضعیتهای جوشکاری می باشد.
  4. حرف T نشان دهنده الکترود از نوع تیوبی یا همان الکترود توپودری می باشد.
  5. در نهایت رقم آخر نشان دهنده توانایی های کارکردی و بازدهی الکترود می باشد.

پاشش کاست و هم بازدهی و سرعت جوشکاری را افزایش داد.

جداولی شناسایی خواص الکترودهای توپودری

یکی از جداولی که می تواند در شناسایی خواص اینگونه الکترودها کاربرد داشته باشد نمونه بالا می باشد که از سایت شرکت لینکولن الکتریک انتخاب شده است.

هنگامی که در الکترود مورد نظر مناسب بکارگیری در رویه FCAW-G باشد، جهت الکترود های مخصوص جوشکاری روی فولادهای ساده کربنی می توانید از جدول زیر استفاده بفرمایید:

 

جدول الکترود های مخصوص جوشکاری روی فولادهای ساده کربنی

جدول مفید و پر کاربرد دیگری جهت الکترودهای توپودری که مختص به رویه FCAW-S می باشند را در زیر مشاهده می فرمایید:

 

جدول الکترودهای توپودری که مختص به رویه FCAW-S

پارامترهای دخیل در انتخاب الکترود

انتخاب الکترود توپودری مناسب، می بایست در درجه اول بر اساس جنس و خواص فلز پایه و خواص متالوژیکی، مکانیکی موضع اتصال بوده و استحکام مورد انتظار را جهت اتصال فلزات مربوطه برآورده سازد. راهنمایی جهت این امر می تواند یک کتاب کامل چندین صحفه ای را در بر بگیرد، منتها در اینجا مواردی را با شرح کوتاه خدمتتان ارائه کرده ایم که در خیلی از موارد می تواند راهگشا باشد.

  1. خواص فلز پایه از نظر استحکام: می بایستی الکترودی را انتخاب کنید که دارای حداقل استحکام کششی و تنش تسلیمی برابر با فلز پایه باشد، این یکی از مهمترین پارامترهای دخیل در انتخاب اکترود در اکثر فرآیندهای جوشکاری می باشد.
  2. ترکیب فلز پایه: برای این منظور می بایست ترکیبات شیمیایی فلز پایه را شناخته و با الکترود مورد نظر انطباق دهید. در مواردی که خواص مقاومت نسبت به خوردگی و یا مقاومت نسبت به خزش از خصوصیات مورد انتظار موضع اتصال باشند، می بایست ترکیبات شیمیایی الکترود و فلز پایه با یکدیگر سازگاری داشته باشند. برای مثال در حین انتخاب فلز پر کننده جهت جوشکاری فلزاتی مانند فولادهای زنگ نزن و فولادهای آلیاژی، این یکی از پارامترهای بسیار مهم می باشد.
  3. وضعیت جوشکاری: الکترودهای جوشکاری توپودری، هر یک جهت اتصال دهی فلزات در وضعیت بخصوصی تولید شده اند. یکی از پارامترهای محدود کننده و دخیل در متناسب بودن الکترود با وضعیت مورد نظر، ضخامت الکترود می باشد. بصورت کلی اکثر الکترودهایی تو پودری که جهت بکار گیری در تمامی وضعیتهای جوشکاری تولید می شوند دارای ضخامت پایین می باشند. الکترودهایی که جهت جوشکاری در وضعیت تخت و افقی تولید شده و مناسب این موقعیت می باشند معمولا در تمامی رنج قطر الکترودها به بازار عرضه می شوند ولی الکترودهایی که مناسب وضعیت عمودی و یا بالایی سر بوده معمولا دارای ضخامتی کمتر می باشند.
  4. جریان جوشکاری: الکترودهای توپودری جهت استفاده با حالات DCEN و DCEP به بازر مصرف ارائه می شوند. یکی از نکاتی که می بایست در جوشکاری توپودری مد نظر داشت این مطلب می باشد که با استفاده از وضعیت اتصال دهی DCEP یا همان جوشکاری جریان مستقیم، الکترود مثبت، در FCAW عموق نفوذ حوضچه جوش افزایش را نشان داده است و در وضعیت DCEN یا همان جریان مستقیم الکترود منفی، عمق نفوذ کاهش داشته است که تقریبا خلاف خیلی از روشهای جوشکاری دیگر می باشد.
  5. طراحی اتصال و فیت آپ (Fit Up) اولیه: الکترودها نیز می بایست بر اساس قدرت نفوذشان انتخاب و استفاده شوند. الکترودهای توپودری که مناسب بکار گیری به همراه گاز محافظ تولید شده اند دارای قدرت نفوذ بیشتری می باشند.
  6. ضخامت و شکل فلز پایه: شکل و ضخامت موضع اتصال ممکن است به نحوی باشد که نیازمند داشتن انعطاف پذیری و تحمل تنش و کشش های احتمالی در محیط کارکرد خود باشد، لذا می بایست جهت اتصال از فلز پرکننده ای استفاده شود که بتواند این خصوصیات را تامین کرده و دارای انعطاف پذیری لازم باشد.
  7. شرایط کاری ویژه فلز پایه: ممکن است این قطعه در محیطی کار کند که در معرض حرارت بالا و یا سرمای شدید بوده و می بایستی متحمل شوکهای حرارتی باشد، لذا فلز جوش ایجاد شده نیز بایستی با این شرایط انطباق داشته باشد.
  8. بازدهی تولید و شرایط اقتصادی کار: تا جایی که مقدور باشد جهت بالا بردن نرخ رسوب و افزایش سرعت کارکرد، از الکترودهای با قطر بالا استفاده شود.

الکترودهای توپودری جهت فلزات فولاد کربی و فولادهای کم آلیاژ، هر کدام متناسب به ترکیبات فلاکس خود جهت کارکرد ویژه ای تولید و عرضه می شوند. در کد شناسایی این الکترود ها و در بخش پسوند آن، حروف و اعدادی وجود دارد که نشان دهنده برخی خواص و ویژگی های خاص آن دسته الکترود می باشند، در اینجا به بررسی تعدادی از این پسوندها، می پردازیم:

الکترود T-1 که مناسب جوشکاری تک و یا چند پاسه هستند. جهت استفاده با جریان DCEP تولید شده و نیازمند استفاده از گاز محافظ می باشند. تولید ظاهر جوشی تخت تا کمی محدب نموده و دارای سرباره با ضخامت متوسط هستند. این الکترودها برای رویه انتقال فلز گلوله ای به حوضچه مذاب مناسب بوده و دارای پاشش مذاب کمی می باشند. فلز جوش حاصل از این الکترود دارای خواص مکانیکی خوبی می باشد.

الکترود T-2، جهت جوشکاری بوسیله جریان DCEP تولید شده و نیازمند استفاده از گاز محافظ است. خیلی از ویژگی های آن مانند نمونه الکترود قبلی بوده با این تفاوت که این الکترود مناسب استفاده روی سطوح دارای زنگار و کثیفی متوسط است. همچنین بخاطر داشتن درصد بالایی از سیلیسیم و منگنز تنها مناسب جوشکاری تک پاسه می باشند.

الکترود T-3، از نوع خود محافظ و مناسب جوشکاری تک پاسه و استفاده از جریان DCEP می باشند. نحوه انتقال فلز مذاب از الکترود به حوضچه جوش از نوع گلوله ای دانه ریز بوده و مناسب جوشکاری روی ورقها با سرعت بالا می باشد.

الکترود T-4، از نوع خود محافظ و مناسب جوشکاری تک و چند پاسه بود و جهت استفاده از جریان DCEP می باشند. دارای انتقال گلوله ای بوده و عمق نفوذ متوسطی در فیت آپهای ضعیف دارد. در فلاکس خود دارای ترکیبات گوگرد زدا بوده تا از ایجاد ترکهای گرم در حین جوشکاری، جلوگیری کند.

الکترود T-5، جهت جوشکاری فولادهای پر کربن مناسب بوده و همچنین مناسب ایجاد اتصال میان فولادهای کربنی و فولادهای کم آلیاژ می باشد چرا که تولید جوش با درصد هیدروژن پایین می نماید.

الکترود T-6، یک الکترود از نوع خود محافظ بوده، مناسب استفاده بوسیله جریان DCEP جهت جوشکاری تک و چند پاسه می باشد. انتقال ذرات مذاب به حوضچه جوش به صورت دانه های کوچک گلوله ای شکل بوده و باعث ایجاد عمق نفوذ خوبی در فلز پایه می شود. سرباره تشکیل شده بر فلز جوش حتی در شیارهای عمیق بین دو فلز پایه به راحتی قابل زدودن بوده و فلز جوش حاصل دارای خواص مقاومت به ضربه خوبی حتی در دماهای پایین می باشد.

الکترود T-7، یک الکترود از نوع خود محافظ بوده، مناسب استفاده بوسیله جریان DCEN جهت جوشکاری تک و چند پاسه می باشد. سایزهای بالای این الکترود جهت افزایش نرخ رسوب  و بالا بردن سرعت جوشکاری، تولید شده اند. سایز های کوچکتر نیز جهت جوشکاری در تمامی وضعیتها مناسب می باشند. فلاکس موجود دارای عناصر گوگرد زدا بوده که فلز جوش را نسبت به ایجاد ترک گرم مقاوم می کند.

الکترود T-8، یک الکترود از نوع خود محافظ بوده، مناسب استفاده بوسیله جریان DCEN جهت جوشکاری تک و چند پاسه می باشد. نوع سرباره ایجاد شده، اجازه کاربرد این الکترود را در تمامی وضعیتهای جوشکاری می دهد. دارای ترکیبات گوگرد زدا بوده و همچنین مقاومت به ضربه مناسبی در دماهای پایین دارد.

الکترود T-9، دقیقا دارای خواصی مشابه با الکترود  T-1 بوده با این تفاوت که نوع T-9 دارای مقاومت به ضربه بهتری در دماهای پایین می باشد.

الکترود T-10، یک الکترود از نوع خود محافظ بوده، مناسب استفاده بوسیله جریان DCEN جهت جوشکاری تک پاسه می باشد. این الکترود جهت اجرای جوشکاری در وضعیتهای تخت و افقی با سرعت بالا تولید شده است.

الکترود T-11،  یک الکترود از نوع خود محافظ بوده، مناسب استفاده بوسیله جریان DCEN جهت جوشکاری تک و چند پاسه می باشداین الکترود جهت استفاده عمومی و جوشکاری در تمامی وضعیتها با سرعت پیشروی متوسط، تولید شده است. انتقال ذرات مذاب این الکترود از نوع گلوله ای دانه ریز می باشد.

الکترود T-G، الکترودی جهت جوشکاری چند پاسه بوده که بوسیله کلاسه بندی های دیگر پوشش داده نشده است.

الکترود T-GS، الکترودی جهت جوشکاری تک پاسه بوده که بوسیله کلاسه بندی های دیگر پوشش داده نشده است. این الکترود و نمونه بالایی، الکترودهای خاصی بوده که شرحی از نحوه کارکرد آنها موجود نمی باشد.

نحوه انتقال فلز مذاب از الکترود به حوضچه جوش:

به صورت کلی، در جوشکاری FCAW، نحوه انتقال فلز مذاب به حوضچه جوش از الکترود توپودری، دارای سه حالت کلی انتقال گلوله ای و انتقال از نوع اسپری و مدار بسته، می باشد. جهت اغلب الکترودهای توپودری، عمدتا انتقال از نوع گلوله ای با دانه های ریز می باشد، تنها بوسیله استفاده از الکترودهای فولاد کم آلیاژ با مقدار کم فلاکس درون تیوب الکترود، می توان حالت انتقال مدار بسته را ایجاد کرد.

در جوشکاری بوسیله الکترود توپودری، قطرات مذاب از محیط الکترود جدا شده و به حوضچه جوش سرازیر می شوند و با جوشکاری بوسیله فرآیند میگ مگ که الکترود بصورت سیمی توپر می باشد، قطرات مذاب به شکل دیگری ایجاد می شوند. نحوه انتقال در FCAW به شکلی است که گویی فلاکس مغزی بصورت مستقل و فلز تیوبی الکترود اطراف این فلاکس نیز بصورت مستقل به حوضچه جوش افزوده می شوند.

در شدت جریانهای نسبتا پایین، قطرات مذاب تمایل به افزایش قطر بیشتری قبل از جدا شدن از الکترود، نسبت به شدت جریان های بالاتر دارند. برای مثال در صورت استفاده از الکترودی با قطر 4/2 میلیمتر و افزایش شدت جریان از 350 آمپر به 550 آمپر، خصوصیات انتقال قطرات مذاب تغییر می کند. با افزایش شدت جریان، فرکانس این انتقال افزایش یافته و ابعاد قطرات کاهش خواهند یافت. در برخی اوقات در شدت جریان 550 آمپر احتمال ایجاد انتقال از نوع اسپری بالا می رود، هر چند با این شدت جریان نیز در برخی الکترودها هنوز انتقال از نوع گلوله ای خواهد بود. هیچ نشانه قطعی از ایجاد انتقال از نوع اسپری با افزایش شدت جریان در روش جوشکاری FCAW وجود ندارد، مگر اینکه از گاز محافظ آرگون و یا ترکیب آرگون و اکسیژن استفاده شود.

قطرات مذاب بزرگتر ناشی از استفاده از شدت جریان پایین تر، در زمان انتقال به حوضچه مذاب، ایجاد حالت پاشش مذاب یا Splash کرده که می تواند بازدهی و کیفیت فرآیند را کاهش دهند. این عمل را می توان در صورت نیاز استفاده از شدت جریان نسبتا پایین، با بکارگیری الکترودی با ضخامت کمتر، بهبود داد. بوسیله استفاده شدت جریان بالاتر در رنج مناسب

جهت الکترود مربوطه؛ می توان هم از مقدار این پاشش کاست و هم بازدهی و سرعت جوشکاری را افزایش داد.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

محصولات
  • تورچ
  • تورچ آرگون (TIG)
  • تورچ میگ مگ
  • چربی گیر
  • رگلاتور
  • فلش بک
  • گرمکن
  • میکسر گاز
  • واحد مراقبت

قطعات

  • پیشنهادات ویژه
  • از کجا بخریم

پشتیبانی

  • نماینده گان سراسر ایران
  • پیگیری گارانتی محصول
  • قطعات و نقشه ها
  • ثبت گارانتی محصول
  • نظر سنجی

ارتباط با ما

  • ثبت نام در خبرنامه
  • ثبت نام در توان جم
  • انجمن جوش و برش

شرکت تولیدی صنعتی توان جم

  • استخدام در توان جم
  • ارتباط با ما
  • مدیریت
  • گواهی نامه ها و مجوز ها
  • درباره ما