جوشکاری ایجاد اتصال بین مواد مختلف از راه ها و با ابزارهای متفاوت است که در مکان‌های مختلف مانند خشکی و آب می‌توان از آن استفاده کرد. شاید بدانید اولین نوع جوشکاری که در دنیا مورد استفاده قرار می‌گرفت جوشکاری الکترود دستی یا SMAW بود که با اینکه کاربردهای زیادی داشت، مشکلاتی نیز ایجاد می‌کرد. مشکلاتی از قبیل پاشش مواد مذاب، تابش اشعه‌های خطرناک و ایجاد آلودگی‌های محیط زیستی در حین کار بوجود می‌آمدند. به همین دلیل روش جدیدی به نام جوشکاری زیر پودری یا SAW بوجود آمد که امروزه در سازه‌های سنگین فولادی نقش مهمی دارد. برای آشنایی بیشتر با این روش جوشکاری با ما همراه باشید.
آشنایی با جوشکاری زیر پودری از صفر تا صد
روش انجام جوشکاری زیرپودری
در این نوع جوشکاری غلتک‌های هدایت با نیروی مکانیکی پیوسته سیم الکترود را از بین لوله تماس یا نازل و توده فلاکس به سمت اتصالی که باید جوش داده شود هدایت می‌کنند. این سیم الکترود معمولا یک فولاد کم کربن با یک ترکیب شیمیایی دقیق است که در منطقه جوش ذوب شده و در طول اتصال رسوب می‌کند.در همین حین فلاکس در جلوی قوس ریخته می‌شود تا گاز محافظ و سرباره ایجاد کند و قوس زیر یک لایه فلاکس ایجاد می‌شود. بعد از انجماد فلز جوش، فلاکس ذوب نشده توسط سیستم مکش جمع کننده برای استفاده مجدد جمع‌آوری می‌شود.
برای خدمات کلدینگ نیز از این نوع جوشکاری استفاده می‌شود که باعث ایجاد پوشش روی فلز می‌گردد.
شناخت قطعات دستگاه جوشکاری زیر پودری
قطعات یا تجهیزات اصلی این دستگاه عبارتند از:
سر جوشکاری Welding head
قیف فلاکس Flux hopper
فلاکس Flux
واحد تغذیه سیم الکترود Electrode wire feed unit
الکترود Electrode
واحد بازیابی فلاکس Flux recovery unit
الکترود مصرفی Consumable Electrode
منبع انرژی Power Sources
فلز پایه Base metal
نگهدارنده الکترود Electrode holder
مطالب بیشتر: تنگستن کارباید حفاری
مهمترین عوامل موثر در فرایند جوشکاری زیرپودری
۱. جریان الکتریکی
برای این فرایند با عمق کم عمدتا از جریان با قطبیت معکوس (DCEP) استفاده می‌شود تا اکسیداسیون کمتری اتفاق بیفتد و بازیابی عناصر آسانتر باشد. اما اگر به عمق جوش بیشتری نیاز باشد از جریان با قطبیت مستقیم (DCEN) استفاده می‌شود.
۲. ولتاژ
هر چه ولتاژ بیشتر باشد پهنای جوش بیشتر می‌شود و به دلیل افزایش طول قوس، قسمت عمده قوس بالای سطح نمونه خواهد بود. به همین دلیل پودر جوش بیشتری ذوب می‌شود و سطح جوش صافتر می‌شود. اما ولتاژ کم قطرات مذاب در نوک الکترود را افزایش می‌دهد که گاهی مدار بسته متناوب ایجاد می‌کنند و باعث بوجود آمدن گرده جوش نامنظم و بدون نفوذ کافی یا افزایش حبس سرباره در جوش می‌شوند.
۳. سرعت جوشکاری
اگر سرعت جوشکاری بالا باشد، زمان آن کمتر می‌شود و در نتیجه‌ی حرارت ورودی، پهنا و عمق جوش کمتر خواهد بود.
۴. سیم جوش
نوع سیم جوش و شکل مقطع آن بر فرایند جوشکاری تاثیر دارند. تغییر نوع سیم جوش باعث تغییر خواص مهندسی آن می‌شود و شکل مقطع گرد، پهنای جوش کمتر و عمق نفوذ بیشتری نسبت به نوع تسمه‌ای دارد.
۵. طول موثر الکترود
به فاصله منبع برق تا سطح کار، طول موثر الکترود می‌گویند که هر چه بیشتر باشد باعث کاهش نفوذ جوش و افزایش نرخ رسوب و ذوب می‌شود.
۶. پودر فلاکس
انتخاب پودر فلاکس مناسب در کیفیت جوش زیر پودری بسیار نقش دارد. سه نوع پودر فلاکس که در این فرایند استفاده می‌شوند که عبارتند از:
• فلاکس گرانولی (Granular Flux)
معمولاً از اکسیدهای آلومینیوم، کلسیم، منیزیم، منگنز، سیلیکون، تیتانیوم و زیرکونیوم تشکیل شده است. این فلاکس باید با الکترود مناسب و با در نظر گرفتن خواص فلز مورد نظر در جوشکاری استفاده شود تا هنگام ذوب شدن از واکنش شیمیایی که بوجود می‌آورد جوشکاری با کیفیتی انجام شود.
• فلاکس به هم چسبانده شده (Bounded Flux)
این نوع فلاکس با خشک کردن و پختن آهسته مواد اولیه با ترکیبی که معمولا سیلیکات سدیم است، بوجود می‌آید. یک مزیت این فلاکس این است که می‌تواند حاوی عناصر آلیاژی باشد که باعث انعطاف پذیری در کاربرد و محافظت در برابر زنگ زدگی می‌شوند.
• فلاکس مذاب (Fused Flux)
در این فلاکس مواد به صورت کامل مخلوط و در یک کوره الکتریکی ذوب می‌شوند و در نهایت خنک و خرد می‌شوند. این فلاکسها قوسهای نرم و پایدار ایجاد می‌کنند و برای جوشهای ثابت بسیار عالی هستند.
جوشکاری زیر پودری می‌تواند به استحکام غلتک نورد کمک کند.
مطالب بیشتر: تنگستن کاربید پیچ سازی
مزایای استفاده از جوش زیرپودری چیست؟
مزایا جوشکاری زیر پودری عبارتند از:
- اجازه جوشکاری اتوماتیک و نیمه اتوماتیک را به ما می‌دهد و تاثیر اپراتور روی آن کم است.
- پنجاه تا نود درصد فلاکس قابل بازیابی و استفاده مجدد است.
- در فرایند جوشکاری حداقل دود جوش وجود دارد و پاشش جوش وجود ندارد.
- سرعت جوشکاری نسبت به سایر روش‌ها بالاتر است.
- حرارت ورودی بالا و عمق نفوذ زیاد آن را برای جوشکاری قطعات ضخیم مناسب می‌کند.
- می‌توان اتصالات را با شیار کم عمق جوش داد که باعث مصرف کمتر فلز پر کننده می‌شود.
- به دلیل نقش حفاظتی که فلاکس دارد می‌توان از این نوع جوشکاری در وزش باد هم استفاده کرد.
کلدینگ Cladding چیست؟
در پاسخ به سوال کلدینگ چیست باید گفت کلدینگ یک فرآیند است که در آن یک روکش فلزی که معمولا فولاد ضد زنگ است، بر روی سطح قطعه برای افزایش مقاومت به خوردگی در برابر مواد شیمیایی، آب و دماهای شدید کشیده می‌شود.
فرآیند کلدینگ شامل چند تکنیک از جمله جوشکاری قوسی دستی، جوشکاری قوسی الکتریکی و جوشکاری TIG است. اما معمولا از جوشکاری قوسی دستی و زیر مجموعه آن که جوشکاری زیر پودری است، بیشتر از بقیه استفاده می‌گردد. کلدینگ اغلب برای تعمیر یا تقویت قطعات آسیب دیده استفاده می‌شود و در صنایعی مانند هوا فضا،دمعدن، پزشکی، دریایی و دارویی کاربرد دارد.