جوشکاری زیر پودری

جوشکاری زیر پودری Submerged arc welding (SAW)  عملیاتی است که در آن اتصال فلزات با حرارت دادن قطعه

کار بوسیله قوس الکتریکی انجام می شود این قوس بین سیم جوش بدون پوشش و قطعه کار انجام می شود.
برای بالابردن کیفیت جوشکاری در روش جوشکاری زیرپودری ، قوس با روکشی از مواد قابل ذوب گرانول محافظت میشود.

فیلر جوشکاری بوسیله دستگاه وایر فیدر به محوطه جوشکاری وارد می شود.
کلیپی از نوع و فرایند جوشکاری زیرپودری از

پیج و کانال آپارات ابزارآلات صنعتی دلتا

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری زیر پودری:

میتوانید درای صفحه  تجهیزات حوش زیرپودری را مشاهده کنید :

مشاهده تجهیزات جوش زیر پودری

تجهیزات جوش زیرپودری شامل یک دستگاه جوش یا منبع تغذیه ، وایر فیدر و سیستم کنترل، تورچ جوشکاری برای جوشکاری اتوماتیک یا مشعل جوشکاری و کابل برای جوشکاری نیمه اتوماتیک، قیف محافظ و مکانیسم تغذیه، سیستم بازیابی محافظ و یک ارابه جوشکاری با حرکت اتوماتیک است.

به دلیل اینکه ممکن است جوشکاری در هر استارت حدود 10 دقیقه به طول انجامد چرخه کاری دستگاه(Duty Cycle) باید برای این زمان 100 درصد باشد تا این زمان طولانی برای هر استارت ، برای دستگاه قابل تحمل باشد .

بنابراین اگر از دستگاه با چرخه کاری 60 درصد استفاده می نمایید باید حداقل مورد نیاز زمان را به درستی محاسبه نمایید.

 هنگام استفاده از جریان ثابت AC یا DC، باید از دستگاه وایر فیدر حساس به ولتاژ استفاده کرد.
هنگامیکه از ولتاژ ثابت استفاده میشود، از دستگاه وایر فیدر با سرعت ثابت استفاده میشود. دستگاه ولتاژ ثابت فقط با جریان مستقیم استفاده میشود.

از هر دو دستگاه منبع تغذیه ژنراتور و ترانسفورماتور استفاده میشود، اما دستگاه های رکتی فایر طرفدار بیشتری دارند.

دستگاه های جوشکاری زیر پودری 300 آمپر تا 1500 آمپر است.حتی این امکان وجود دارد برای افزایش قدرت جریان چند دستگاه تغذیه بصورت موازی قرار بگیرند.

از جریان مستقیم برای کارهای نیمه اتوماتیک استفاده میشود، اما از جریان متناوب اصولا برای ماشینها و یا روش اتوماتیک استفاده میشود.

دستگاه های جوش چندکاره به شکل جریان های خاصی نیاز دارند، به ویژه وقتی که از جریان AC استفاده میشود.

دستگاه های نیمه اتوماتیک، از  یک تورچ جوشکاری و مجموعه کابل و گاری برای حمل الکترود و ایجاد جریان و پاشش پودر در قوس استفاده می کنند.

یک قیف کوچک برای ریزش پودر به مجموعه گاری حمل وصل شده است.

سیم جوش نیز از انتهای قیف پودر به قوس وارد می شود. جاذبه باعث ریزش پودر جوشکاری به حوضچه می شود.مقدار پودر وارد شده به حوضچه جوش به سرعت حرکت تورچ بستگی دارد.

برای تامین پودر مورد نیاز دو روش وجود دارد اول اینکه برخی از قیف ها بوسیله کلید شروع به تغذیه می نمایند و برخی بصورت اتوماتیک به محض اتصال سیم جوش به قطعه کار تغذیه را آغاز می نمایند.

در جوشکاری اتوماتیک ، مشعل جوشکاری به موتور وایر فیدر متصل است . بنابراین به محض شروع جریان جوشکاری ، تامین پودر و سیم آغاز می شود.

قیف پودر در سیستم های اتوماتیک جوش زیرپودری ، بوسیله درب مگنت کنترل می شود و سیستم کنترل اتوماتیک شامل ورودی پودر نیز می شود.

سایر بخشهای مورد نیاز نیز بوسیله گاری دستگاه جوش زیرپودری حمل می شود . این گاری می تواند بصورت عمومی و یا بصورت اختصاصی طراحی شود.

بخش مهم دیگر سیستم جوشکاری زیرپودری ، جمع کننده پودر است که پودرهای استفاده نشده را جمع و به مخزن باز می گرداند.

تصویر شماتیک مکانیزم جوش زیرپودری

برتری های جوش زیرپودری

مهم ترین برتری های دستگاه جوش زیرپودری عبارتند از :

• 1)جوشکاری باکیفیت فلزات

• 2)سرعت نفوذ و حرکت بسیار بالا

• 3)جوش مسطح و بدون پاشش

• 4)کم یا بدون دود بودن

• 5)قوس بدون جرقه ، به این جهت کمترین تجهیزات پوششی را نیاز دارد.

• 6)بیشترین سطح کارایی سیم جوش

• 7)اتوماسیون آسان و حذف مولفه های انسانی

• 8)نیازمند اپراتور با حداقل تخصص

مهم ترین کاربردهای جوش زیرپودری

جوش زیرپودری در صنایع فلزی سنگین از جمله موارد زیر کاربرد دارد:

• ساخت سازه های فلزی

• درز جوش لوله های قطور

• ساخت ماشین آلات صنایع بزرگ

• کشتی سازی و ساخت مخازن حمل و نگهداری پرفشار

همچنین به صورت گسترده در صنایع کشتی سازی برای ساخت قطعات و زیرمجموعه ها و بسیاری از صنایع فولادی در ضخامتهای متوسط تا سنگین مورد استفاده قرار می گیرد.

و برای ساخت سطوح در ساختمان سازی و نگهداری و تعمیرات مورد استفاده است.

محدودیتهای جوش زیرپودری

مهمترین محدودیت در استفاده از جوش زیرپودری مربوط به زوایای جوش است یعنی این نوع جوش فقط مناسب جوشکاری روی سطوح است. قابلیت جوشکاری فلزات کم آلیاژ با مقاومت بالا و فولادهای میانی دیگر محدودیت جوشکاری زیرپودری است.

حرارت بالا و سرعت خنک شدن پایین برای فولادهایی که بوسیله شک حرارتی مقاوم شده اند می تواند مشکل ایجاد نماید.به این جهت در هنگام انتخاب فولاد باید محدودیت حرارتی فولاد مورد توجه قرار گیرد.

ایراد دیگری که می توان به جوشکاری نیمه اتوماتیک به روش زیرپودری وارد دانست مربوط به ناتوانی در مشاهده قوس و حوضچه جوش است . به همین دلیل امکان دارد درز جوش و عمق جوش به خوبی توسط جوش پر نگردد.

مولفه های جوش به روش زیرپودری

روند عملیات جوشکاری

مطابق فرآیند جوش زیرپودری که در تصویر زیر می بینید این روش عبارت است از تغذیه مداوم سیم جوش زیرپودری به گرمای ایجاد شده از قوسی که بین الکترود و قطعه کار ایجاد شده. این گرما سطح قطعه کار و انتهای سیم جوش را ذوب می نماید.

بنابراین سیم جوش زیرپودری ذوب شده به وسیله قوس به قطعه کار و حوضچه جوش منتقل می شود و در آن رسوب و درز را پر می کند. پودر جوشکاری روی ناحیه جوش می ریزد ، بخشی از آن که به حوضچه نزدیکتر است در مذاب جوش ، ذوب می گردد و حاصل مخلوط پودر در مذاب باعث تصفیه و تقویت جوش می شود.

حاصل ذوب پودر جوشکاری در جوش به دلیل سبک تر بودن از فلز جوش روی سطح مذاب قرار می گیرد و به عنوان پوشش حوضچه را از ورود هوا و سایر ناخالصی ها حفظ می نماید.

نام اصلی این نوع از جوشکاری نیز به دلیل قرار گرفتن مذاب زیر لایه شیشه ای پودر ذوب شده ترجمه کلمه جوشکاری قوسی غوطه ور است. پودر مذاب و سرباره معمولا قوس را می پوشانند.

نکته اینکه پودر جوشکاری که بعد از جوشکاری در مذاب وارد نشده و به عبارتی تغییر شکل نداده را می توان مجدد جمع آوری و استفاده نمود.

حفظ قوس نیز به دلیل حرکت مداوم سیم جوش زیرپودری توسط وایر فیدر به سمت حوضچه جوش ، همیشه برقرار می ماند.

حرکت تورچ جوش زیرپودری می تواند بصورت دستی یا ماشینی باشد ، همچنین دکمه استارت نیز به همین شکل است.

روش متداول عملیات جوشکاری زیرپودری و تنظیم موقعیت های آن

شناخته شده ترین و متداول ترین روش جوشکاری زیرپودری ، روش ماشینی است که در آن دستگاه روی گاری نصب و توسط اپراتور تنظیم می شود.

دومین روش متداول نوع اتوماتیک است که تنها با فشردن یک دکمه کار انجام می شود هرچند در این روش نیز می توان بخشی از مسئولیت را به اپراتور داد و بصورت نیمه اتوماتیک کار را پیگیری نمود که خیلی توصیه نمی شود.

اما آنچه مسلم است این است که این روش قابلیت انجام بصورت دستی را ندارد ، چرا که جوشکار نمی تواند سطح جوش را مشاهده نماید و انعطاف موقعیت جوشکاری در آن وجود ندارد.

منظور از عدم انعطاف موقعیت جوش در جوشکاری زیرپودری آن است که حوضچه مذاب به دلیل قدرت زیاد بزرگ است و سرباره بسیار سیال خواهد بود بنابراین کنترل همه اینها فقط در حالت افقی ممکن است که کار را برای جوشکار تقریبا غیر ممکن می کند.

همچنین در حالت خاص برای جوش زیرپودری در حالت افقی که جوشکاری ساعت 3 نامیده می شود وجود دارد که با امکانات خاص پودر و شار آن را بالا نگه دارد تا سرباره مذاب نتواند فرار کند البته با همه این امکانات باز هم نمی توانید عمودی جوشکاری نمایید.

فلزات و ضخامت قابل جوشکاری با جوش زیرپودری

از جوشکاری زیرپودری برای جوشکاری فولاد کم کربن و متوسط ، فولادهای کم آلیاژ با مقاومت بالا ، فولادهای خنک شده و بسیاری از فولادهای ضدزنگ استفاده می شود.

به صورت تجربی از آن برای جوشکاری برخی آلیاژهای مس ، آلیاژهای نیکل و حتی اورانیوم استفاده شده است.

ضخامت قابل جوشکاری با این روش 1.6 تا 12.7 میلیمتر بدون پخ زنی و درصورت پخ زنی 6.4 تا 25.4 میلیمتر قابل انجام است.

البته با تغییر تکنیک می توان ضخامت جوشکاری در روش تخت یا فیله افقی را نامحدود نمود.

طراحی محل جوش

اگرچه فرآیند جوشکاری زیرپودری نیز مانند جوشکاری های دیگر که با گاز محافظ کار می کنند از لحاظ جزئیات محل اتصال فرقی ندارند اما مواردی وجود دارد که در صورت رعایت می توانید بهره بیشتری از جوش زیرپودری بگیرید. به طور مثال در طراحی شیار مربعی می توانید عمق درز را تا 16 میلیمتر طراحی نمایید.

در صورتی که بیش از 16 میلیمتر عمق مورد نیاز باشد باید از پخ زنی مورب ورق استفاده نمایید . وقتی که عمق جوش از 16 میلیمتر بیشتر است باید از پشت بند جوش جهت جلوگیری از حرکت مذاب به خارج از حوضچه ، استفاده نمود. البته اگر ضخامت ورق نسبت به درز ایجاد شده خیلی بیشتر باشد دیگر نیازی به پشت بند نیست.

همچنین توصیه می شود زمانی که دوطرف جوش در دسترس هستند از یک جوش پشتی برای عمیق و موثر نمودن جوش اصلی استفاده نمود.

نوع و جریان برقی جوشکاری زیرپودری

جوشکاری زیرپودری از هر دو نوع جریان برق متناوب و مستقیم استفاده می نماید. البته جریان مستقیم از محبوبیت بیشتری برخوردار است و الکترود در هر دو حالت مثبت (DCEP)و منفی(DCEN) می تواند قرار بگیرد.

ولتاژ ثابت با جریان مستقیم DC در جوشکاری زیرپودری برای جوشکاری سیم جوش با ضخامتهای کمتر از 3.2 میلیمتر محبوب تر است.

دستگاه های زیرپودری که جریان برق ثابت دارند به طور معمول برای سیم جوش با ضخامتهای بالای 4 میلیمتر استفاده می شود. مدار کنترل این دستگاه ها پیچیده تر است چرا که باید طول قوس را حفظ و تکرار کند.

تامین کننده سیم جوش (وایر فید زیرپودری) باید مقدار ولتاژ را حس نماید و مقدار تامین سیم جوش برای جوشکاری را متناسب با سطح ولتاژ حفظ نماید و درصورت کاهش ولتاژ مقدار ورودی سیم را کاهش دهد.

عکس العمل به تغییرات در این نوع از دستگاه های جوش که از جریان ثابت استفاده می نمایند کند است.دلیل آن نیز استفاده از یک مکانیزم معکوس است که اندازه ولتاژ را پس از برخورد قوس به قطعه اندازه گیری و سپس متناسب می نماید و در ادامه آنرا حفظ می کند.

در دستگاه های جوشکاری زیرپودری AC جریان ثابت همیشه مورد استفاده است در موارد جوشکاری AC/DC با ورودی چند سیم جوش نیز از سیستم جریان ثابت می توان استفاده نمود.

با این حال دستگاه های جوشکاری ولتاژ ثابت در زمان ورود دو سیم به قوس از طریق یک منبع تغذیه مورد استفاده قرار می گیرد.محدوده جریان مورد استفاده در جوش زیرپودری از 50 تا 2000 آمپر می تواند متغیر باشد. البته بیشترین عملیات در رنج 200 تا 1200 آمپر انجام می گردد.

منبع : سایت ولد گرو