0
04136674922

معرفی جوشکاری زیر پودری و مواد مصرفی در آن

نویسنده: خانم سیمین حاتمی – عصر مواد


 

جوشکاری زیرپودری (Submerged Arc Welding) با نام اختصاری SAW از فرایندهای جوشکاری قوس الکتریکی است که موضع مورد اتصال توسط حرارت ناشی از قوسی که زیر پودر محافظ قرار دارد و مابین قطعه کار و الکترود برقرار شده است، تامین می گردد. در این روش از فشار استفاده نشده و موضع جوش توسط الکترود یا سیم جوش پر می شود.

 

 

جوشکاری زیرپودری یکی از گسترده ترین روش های جوشکاری است که عمدتاً در حالت های اتوماتیک یا مکانیزه انجام می شود. ولی تجهیزات برای روش های نیمه اتوماتیک نیز وجود دارد.

این روش معمولاً برای جوشکاری در وضعیت های تخت و افقی استفاده می شود و نرخ پر کردن بسیار بالایی دارد. در حالی که حداکثر نرخ پر کردن در جوشکاری برق حالت دستی، ۵ کیلوگرم بر ساعت است، نرخ پر کردن ۴۵ کیلوگرم بر ساعت توسط این فرایند گزارش شده است. هر دو جریان متناوب AC و مستقیم DC در این فرایند قابلیت کاربرد دارند. شدت جریان مصرفی در این روش عمدتاً در بازه ۲۰۰۰-۳۰۰ آمپر است.

 

از مزایای جوشکاری زیرپودری می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • جوشکاری بدون دود و تشعشع
  • جوشکاری با سطح صاف و بدون پاشش مذاب
  • نرخ پر کردن بالا
  • سرعت بالای جوشکاری

 

از حوزه های کاربری جوشکاری زیرپودری می توان به جوشکاری مخازن تحت فشار، مخازن ذخیره، جوشکاری سازه های سنگین و کشتی سازی، اشاره کرد.

 

شرح فرایند:

در جوشکاری زیرپودری، قوسی که بین الکترود و قطعه کار بوجود می آید، توسط منبع برق که می تواند، رکتیفایر جریان مستقیم یا ترانسفورماتور جریان متناوب باشد، ایجاد می شود. سیم جوش یا الکترود توسط یک تغذیه کننده سیم شارژ می شود. نوک الکترود در تماس مستقیم با قطعه کار نیست. حرارت قوس منجر به ذوب پودر محافظ شده و خاصیت رسانایی الکتریکی پودر، مسیری برای جریان بین الکترود و قطعه کار ایجاد می کند. قوس در طول جوشکاری قابل مشاهده نیست و زیر لایه پودر محافظ پنهان است. لایه ضخیم پودر، موضع جوشکاری را به صورت کامل می پوشاند و از پاشش قطرات مذاب، جرقه ها و انتشار اشعه خطرناک مافوق بنفش نیز جلوگیری می کند.

 

مشخصات پودر و الکترودها:

استانداردهای AWS A5.17 و AWS A5.23 ویژگی های پودر و الکترود مورد استفاده در جوشکاری زیرپودری را به ترتیب برای فولادهای کربنی و فولادهای کم آلیاژ بیان می کند. الکترودها عمدتاً روکش مسی دارند تا علاوه بر افزایش هدایت الکتریکی و ممانعت از خوردگی، از صدمه و آسیب هنگامی که دور قرقره پیچیده شده اند، جلوگیری شود. پوشش مسی برای الکترودهایی از جنس فولاد زنگ نزن استفاده نمی شود. الکترودها اغلب در قطرهای ۷-۱٫۶ میلی متر تهیه می شوند و دور قرقره هایی تا وزن ۱۰۰ کیلوگرم پیچیده می شوند. با کاهش قطر سیم جوش شدت جریان کمتری نیز مورد نیاز بوده و کنترل حوضچه جوش نیز دقیق تر است. شدت جریان با عمق نفوذ نیز رابطه مستقیم دارد و با کاهش آن، عمق نفوذ نیز کاهش می یابد. در جوشکاری زیرپودری دانسیته جریان در الکترود، چندین برابر روش قوس الکترود دستی است لذا نرخ مصرف الکترود نیز بسیار بالاتر است.

 

جدول ذیل مقادیر جریان موردنیاز را برای قطرهای مختلف سیم جوش نشان می دهد.

قطر سیم جوش (میلی متر) شدت جریان (آمپر)
۱٫۶ ۱۱۵-۵۰۰
۲ ۱۲۵-۶۰۰
۲٫۴ ۱۵۰-۷۰۰
۳ ۲۲۰-۱۰۰۰
۴ ۳۴۰-۱۱۰۰
۵ ۴۰۰-۱۳۰۰
۶ ۵۰۰-۱۴۰۰
۷ ۶۰۰-۱۶۰۰

در استاندارد AWS A5.17، الکترود یا سیم جوش بر اساس درصد منگنز به سه دسته مطابق جدول ذیل تقسیم می شوند:

کلاس الکترود یا سیم جوش نام تجاری
الکترود کم منگنز EL8, EL8K, EL12
الکترود منگنز متوسط EM11K, EM12, EM12K, EM13K, EM15K
الکترود منگنز بالا EH10K, EH11K, EH12K, EH14

 

پودرهای جوشکاری زیرپودری:

این پودرها در حقیقت نقش روکش را در الکترود دستی دارند و وظیفه اصلی آن ها محافظت از حوضچه جوش و تزریق عناصر آلیاژی مورد نیاز و کنترل ترکیب شیمیایی موضع اتصال است.

این پودرها بر اساس روش تولید به سه گروه تقسیم می شوند:

  • پودرهای از پیش ذوب شده: برای تهیه این پودرها ابتدا مواد معدنی در کوره با محدوده دمایی ۱۷۰۰-۱۵۰۰ درجه سانتیگراد ذوب شده و سپس با انجماد سریع به صورت آمورف منجمد می شوند. بعد انجماد تا دانه بندی مورد نظر خرد می شوند. طی واکنش های شیمیایی که در حین پروسه ذوب مواد معدنی در دمای بالا صورت می گیرد، ترکیب شیمیایی یکنواخت و همگنی ایجاد می شود. استحکام دانه های این پودرها بسیار بالا بوده و امکان خردایش و تغییر دانه بندی در پروسه های حمل و نقل وجود ندارد. از معایب این پودرها می توان به عدم امکان افزودن عناصری مانند نیکل و کروم به علت اکسایش حین ذوب و کمک به پدیده جدایش، اشاره کرد.

  • پودرهای پیوندی: در تولید این پودرها ابتدا مواد اولیه با اندازه دانه حدود ۱۰۰ مش، خشک شده و سپس خرد می شوند. از ترکیباتی مانند سیلیکات سدیم (آب شیشه) یا سیلیکات پتاسیم در انتها برای چسباندن ذرات پودر به یکدیگر استفاده می شود. ذرات درشت تری که با این مکانیزم حاصل می شوند با حرارت دهی در کوره با محدوده دمایی ۹۰۰-۶۰۰ درجه سانتیگراد مجدداً استحکام می یابند. برای بهبود خواص استحکامی، فروآلیاژهای نیکل و کروم همراه با مواد اکسیدزدای قوی اضافه شده و مجددا در دماهای زیر ۶۰۰°C حرارت داده می شوند. از مزایای این پودرها می توان امکان استفاده با انواع جریان DC و AC را نام برد. از معایب آن نیز مصرف زیاده از حد به علت سبکی پودر و اتلاف آن در پروسه جوشکاری است.

  • پودرهای مکانیکی: در تهیه این پودرها از دو یا چند نوع از پودرهای از پیش ذوب شده و پیوندی استفاده می شود که به طریقه مکانیکی با نسبت لازم، مخلوط می شوند. از مزایای این پودرها افزایش کیفیت است و یکی از معایب آن، پدیده جدایش در پروسه های حمل و نقل و انبارش است.

 

برخی دیگر از روش های دسته بندی پودرها، بر اساس درجه قلیایی بودن یا بازیسیته پودر است که به دسته های اسیدی، خنثی، قلیایی و فوق قلیایی تقسیم می شوند. همچنین برخی استانداردها نیز پودرها را بر اساس ترکیب شیمیایی تقسیم بندی می کنند.

 

این نوشته در حال تکمیل است …

 

ارسال دیدگاه