جوشکاری توپودری (FCAW) چیست؟

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 پایه نیکل 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 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 ) است استفاده می شود.

احتمال ایجاد 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 که برای اطلاع بیشتر مقاله مطالعه شود.

کدام فلزات را می توان با جوشکاری توپودری (FCAW) جوش داد؟

جوشکاری توپودری (FCAW) برای جوشکاری اکثر فولادهای کربنی گزینه مناسبی است.
جوشکاری توپودری (FCAW) برای جوشکاری فلزات فعال و همچنین مناسب نیست.

مزایای جوشکاری توپودری (FCAW)

مزایای اصلی جوشکاری توپودری (FCAW) به شرح زیر می باشند.
۱) برای استفاده در فضای باز و همچنین اتصال مواد ضخیم تر نسبت به جوشکاری میگ و مَگ عملکرد بهتری دارد.
۲) برای جوشکاری فولادهای آلیاژی یک گزینه بسیار مناسب است.
۳) نرخ رسوب بیشتری نسبت به جوشکاری میگ و مَگ دارد لذا یک جوشکاری با سرعت بالا بدون تأثیر منفی بر جوشکاری را تضمین می کند.

محدودیت های جوشکاری توپودری (FCAW)

محدودیت های اصلی جوشکاری توپودری (FCAW) به شرح زیر می باشند.
۱) جوشکاری توپودری (FCAW) نسبت به جوشکاری میگ و مَگ تولید دود بیشتری می کند که ممکن است دیدن حوضچه جوش را کمی دشوار کند.
۲) سیم جوش های توپودری نسبت به سیم جوش های توپر که در جوشکاری میگ و مَگ استفاده می شوند گرانتر هستند.
۳) نیاز به برداشتن گل جوش پس از هر پاس جوشکاری

کاربرد جوشکاری توپودری (FCAW)

جوشکاری توپودری (FCAW) ، یک فرآیند جوشکاری مقرون به صرفه و متداول در ساخت و ساز می باشد. همانطور که اشاره شد از آنجایی که این فرآیند جوشکاری یک فرآیند انعطاف پذیر برای جوشکاری مواد آلیاژی است در ساخت ساز های استراکچر های نفت گاز و نظامی و همچنین از آن زیاد استفاده می شود.

شماره فنی سیم جوش جوشکاری توپودری (FCAW)

از آنجایی که نحوه نامگذاری سیم جوش جوشکاری توپودری (FCAW) مشابه سیم جوش است آنها را به طور مفصل در مقاله توضیح داده ایم، برای اطلاعات بیشتر به این مقاله مراجعه کنید و سر تیتر سیم جوش را مطالعه کنید.

بررسی تفاوت های جوشکاری FCAW-S و FCAW-G

ممکن است گاهی اوقات در به نام جوشکاری توپودری FCAW-S و FCAW-G برخورد کنید و برای شما کمی گیج کننده باشد !!! در اینجا به صورت دقیق به بررسی تفاوت های جوشکاری FCAW-S و FCAW-G خواهیم پرداخت. در جوشکاری FCAW-S، حرف S از ابتدای عبارت انگلیسی Self-shielded می آید. در این نوع جوشکاری توپودری از گاز محافظ استفاده نمی شود و وظیفه محافظت از فلز جوش، مشابه که توسط روپوش الکترود انجام می شود این مهم توسط پودر داخل سیم جوش انجام می شود.

در FCAW-G، حرف G از ابتدای عبارت انگلیسی Gas-shielded می آید. محافظت از فلز جوش علاوه بر پودر داخل سیم جوش با دَمِش گاز محافظ تکمیل خواهد شد. این نوع فرآیند جوشکاری توپودری، به علت محافظت مضاعف از فلز جوش به نام جوش دو سپر نیز شناخته می شود که قبلاً به آن اشاره شد

انواع جوشکاری قوس الکتریکی توپودری

جوشکاری قوس الکتریکی توپودری (FCAW) یا با گاز محافظ یا بدون آن انجام خواهد شد. در صورتی که از گاز محافظ استفاده نشود، در مواد پایه به راحتی نفوذ می کند و قابلیت حمل آسانی خواهد داشت. پودر جوشی که درون الکترودهای مصرفی وجود دارد، سبب می شود به گاز محافظ نیازی نباشد. به غیر از پودر جوش در این الکترودها مواد دیگری نیز وجود دارد. زمانی که حرارت جوشکاری بالا می رود، گاز محافظی تولید می شود که از قوس الکتریکی محافظت خواهد کرد. تولید دود سمی ایرادی است که این روش دارد و تماشای حوضچه مذاب را مشکل خواهد کرد.

الکترودیکه در این جوشکاری استفاده می شود باید به درستی انتخاب شود تا از نظر حرکتی و مکانیکی مناسب باشد. نوع دوم جوشکاری با گاز محافظ می باشد که یک منبع خارجی آن را تامین می کند. جوشکاری دو محافظ نامی است که به شکل غیر رسمی به آن داده شده است و اولین باری که استفاده شده برای جوشکاری استیل بوده است. در این روش استفاده از الکترود توپودری و گاز محافظ با هم سبب می شود برخی آن را ترکیبی از جوشکاری قوسی با گاز محافظ و جوشکاری قوس الکتریکی توپودری بدانند. از آرگون و کربن دی اکسید در این روش استفاده می شود که معمولا درصد آرگون بیشتر خواهد بود.

مزایای جوشکاری قوس الکتریکی توپودری

مزایایی که جوشکاری قوس الکتریکی توپودری دارد این است که در انواع جوشکاری های همه جهت استفاده خواهد شد و نیازی به استفاده از گاز محافظ در آن نخواهد بود. مهارت خاصی برای انجام آن لازم نیست  و تعویض الکترود در آن ضرورتی ندارد. نسبت به جوشکاری الکترود دستی نرخ رسوب بالاتری دارد. در صورتی که شرایط جوی نامساعد باشد نیز می توان آن را انجام داد  و اگر سرعت کار اهمیت داشته باشد، این روش مناسب خواهد بود. در جوشکاری قوس الکتریکی توپودری نیازی نیست که مواد اولیه را تمیز کنید و از آنجا که تجهیزات آن زیاد نیست جابجایی آسانی خواهد داشت. در استیل هایی که آلیاژ کمی دارند می توان آن را انجام داد و اگر آلیاژی نیکل بالایی داشت، این جوشکاری در آن امکان پذیر خواهد بود.

محدودیت های FCAW

در جوشکاری قوس الکتریکی توپودری ممکن است با مشکلاتی نظیر شکستگی جوش و اتصال ناقص روبه رو شوید اما احتمال رخ دادن آنها کم است. از جمله محدودیت هایی که این جوشکاری دارد به گران بودن تجهیزات نسبت به جوشکاری الکترود دستی، گران بودن مواد فیلر نسبت به جوشکاری الکترود تنگستن، تعویض سخت تر مواد فیلر، احتمال به وجود آمدن سرباره جوش و نیاز داشتن به تهویه مناسب می توان اشاره کرد، البته این تهویه زمانی که از گاز محافظ استفاده شود، لازم خواهد بود.

مقایسه با جوشکاری میگ

جوشکاری قوس الکتریکی توپودری شباهت های زیادی با جوشکاری میگ دارد اما تفاوت هایی نیز دارد از جمله اینکه جوشکاری قوس الکتریکی توپودری با آلیاژهایی منعطف تر سر و کار دارد و نرخ رسوب آن نسبت به جوشکاری میگ بیشتر است. از نظر پایدار بودن قوس الکتریکی نیز جوشکاری تو پودری پایدار تر می باشد، هر چند که کارایی جوشکاری میگ بیشتر خواهد بود. در الکترود های جوشکاری قوس الکتریکی توپودری حفراتی توخالی وجود دارد که محل قرار گرفتن پودر می باشند که در نوع میگ این حالت وجود ندارد.

گاز محافظ جوشکاری قوس الکتریکی توپودری نیز از همین پودر تامین می شود و موجب می شود جوشکاری خارج از ساختمان حتی در شرایط بد آب و هوایی قابل انجام باشد. در نوع جوشکاری میگ  یک بطری گاز وظیفه محافظت اطراف جوش را بر عهده دارد، از این رو برای خارج از ساختمان نمی توان آن را استفاده نمود.

سرعت جوشکاری قوس الکتریکی تو پودری

در بین جوشکاری های دستی، جوشکاری FCAW سریع ترین روش است. در مقایسه با جوشکاری میگ، در هر یک ساعت بیست و پنج پوند جوشکاری  FCAW خواهیم داشت که در جوشکاری میگ در همین بازه زمانی تعداد آن ۵ تا ۸ پوند خواهد بود. به دلیل سرعت بالای جوشکاری تو پودری از آن در صنعت کشتی سازی استفاده می شود زیرا صفحات کشتی خیلی سنگین هستند و به مقدار جوشکاری زیادی نیاز دارند. جوشکاری قوس الکتریکی تو پودری سبب ایجاد جوش هایی می شود که ضمن سرعت بالا از کیفیت برخوردار هستند. از آنجا که شرایط جوی این جوشکاری را تحت تاثیر قرار نمی دهد، استفاده از آن در این صنعت بسیار مناسب می باشد.

کاربردهای جوشکاری FCAW

اگر بخواهیم قطعات چدن،  استیل های ضد زنگ، قطعات کربن استیل، آلیاژهای نیکل و… را به هم جوش دهیم جوشکاری FCAW کاربرد زیادی خواهد داشت. برای برخی از فلزاتی که غیر آهنی هستند مثل آلومینیوم این روش کاربرد ندارد. در صورت نیاز به راهنمایی در زمینه قطعات و تجهیزات جوشکاری FCAW با شماره تماس های موجود در سایت تماس حاصل فرمایید و راهنمایی های لازم را از کارشناسان مجموعه دریافت کنید.

نحوه انجام جوشکاری FCAW

به ۳ مولفه در جوشکاری قوس الکتریکی تو‌ پودری نیاز داریم که شامل مواد فیلر، الکتریسیته و محافظت در برابر جریان هوا خواهد بود. استفاده از الکترود در این روش همچون جوشکاری میگ به صورت مستمر می باشد  و زمانی که با ذوب شدن آن مواجه شدیم، ذوب شدن قطعه کار نیز رخ می دهد. حوضچه جوش در نتیجه این دو فرآیند تشکیل می شود و کاری که می کند این است که به ذوب کردن  هسته تو‌ پودری می پردازد و موجب محافظت در برابر جریان هوا خواهد شد.

منبع برق آن همانند جوشکاری میگ است و ولتاژ آن ثابت می باشد. تغییرات آمپراژ را در این جوشکاری به موازات سرعت تغذیه سیم خواهیم داشت. طوری که با افزایش سرعت، میزان آمپراژ و گرمای تولیدی بیشتر می شود. ولتاژی که در جوشکاری FCAW مورد استفاده قرار می گیرد از نوع DC است که همان ولتاژی می باشد که تولیدش با باتری می باشد. در این حالت قطب مثبت مدار را در دستگیره خواهیم داشت که ناشی از وجود الکترودهای بزرگ است یعنی اگر الکترود کوچک استفاده می شد، روند قطبیت ایجاد شده منفی بود.

گازها و الکترودهای جوشکاری FCAW

الکترودهای پوشش دار در جوشکاری FCAW موجب می شوند به گاز محافظ نیازی نباشد. اگر بخواهید از الکترود تو پودری به همراه پوشش دوگانه استفاده کنید، انتخاب محدودی برای گاز محافظ خواهید داشت و شامل آرگون، مخلوطی از کربن دی اکسید و آرگون، کربن دی اکسید و هم چنین مخلوطی از آرگون و اکسیژن خواهد بود.

الکترودهای آن نیز مشابه جوشکاری میگ است و تنها تفاوتش با آن در این است که الکترودهای جوشکاری FCAW توخالی هستند که محل قرارگیری پودر جوش می باشند و سراسر الکترود را گرفته‌اند. سایز این الکترودها استاندارد است و برخی نیز سایر یکسانی با الکترودهای های جوشکاری میگ دارند. ۰۳۵، ۰۴۵، ۰۵۲ و ۱۶ از جمله الکترودهای های پرکاربردی هستند که در صنعت از آنها استفاده می شود.

از کدگذاری برای دسته بندی بهتر الکترودها استفاده شده است  و E71T1 رایج ترین الکترود تو پودری می باشد. در کدگذاری از اعداد و حروف استفاده شده است و هر کدام دارای مفهومی خاص می باشند. در الکترود ذکر شده عدد ۷ استحکام کششی را بیان می کند که در هر اینچ مربع، هفتاد هزار  می باشد، عدد ۱ جهت جوشکاری را می گوید که یعنی همه طرفه است و اگر صفر بود نشان از جوشکاری مسطح و افقی داشت. حرف T به معنی الکترود توخالی می باشد  و ۱ آخر نیز نوع پوشش پودری را نشان می دهد. باید دقت شود که الکترودها در جای خشک نگهداری شوند.