جوشکاری توپودری چیست؟ آموزش جوشکاری با سیم جوش توپودری FCAW

یکی از پرطرفدارترین روش‌های جوشکاری، جوشکاری توپودری است. انجمن جوشکاری آمریکا اولین بار این فرایند را  (FCAW) Flux-cored arc welding نام گذاری کرده است. در این روش از منبع تغذیه ولتاژ ثابت و سیم جوش توپودری استفاده می‌شود. جوشکاری قوس الکتریکی توپودری، نیازمند مصرف مداوم الکترود حاوی پودر یا فلوکس، ولتاژ ثابت و جریان برق ثابت است. از این فرایند بطور گسترده در ساخت و سازها و صنایع مختلف استفاده می شود، زیرا دارای سرعت جوشکاری بالا و قابلیت حمل آسان است. جوشکاری توپودری برای بار اول به عنوان جایگزینی برای جوشکاری قوس الکتریکی بر روی الکترود پوشش دار ارائه شد. اگر با این روش آشنا نیستید، در این مقاله همراه ما باشید تا به بررسی جامع جوشکاری توپودری (FCAW) بپردازیم.

جوشکاری توپودری Flux-cored چیست؟

جوشکاری توپودری قوسی یا Flux-cored یک فرایند جوشکاری است که از یک الکترود با تغذیه پیوسته حاوی شار و منبع تغذیه جوشکاری با ولتاژ ثابت استفاده می‌شود. برای انجام جوشکاری گاهی اوقات از یک گاز خارجی محافظ استفاده می شود، اما در اغلب موارد از خود فلوکس یا سیم جوش توپودری، برای ایجاد محافظت استفاده خواهد شد. این فرایند می‌تواند اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک انجام شود و به دلیل کارایی و تطبیق پذیری آن بطور گسترده در صنایع مختلف تولیدی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. جوشکاری Flux-cored به کمک گاز محافظ و یا بدون انجام می‌شود و باعث ایجاد جوش های تمیز و صاف خواهد شد.

فرایند جوشکاری سیم توپودری FCAW

در فرایند جوشکاری توپودری، از گرمای ایجاد توسط قوس الکتریکی برای ذوب فلز پایه در ناحیه اتصال جوش استفاده می‌شود. از یک الکترود توخالی یا لوله‌ای پر شده با یک ترکیب شار (سیم جوش توپودری) استفاده می‌شود که با تشکیل گاز از حوضچه جوش محافظت می‌کند. همانند جوشکاری MIG، جوشکاری قوس الکتریکی توپودری نیازمند 3 مولفه است: الکتریسیته، سیم جوش توپودری و یک نوع محافظت در مقابل جریان هوا. مانند جوشکاری میگ، FCAW نیز بصورت مستمر از الکترود جوشکاری استفاده می کند. به محض اینکه الکترود شروع به ذوب شدن می کند، قطعه کاری نیز شروع به ذوب شدن خواهد کرد. هر دو این ها کنار هم حوضچه جوش را بوجود می آورند. این حوضچه در همان زمان، هسته توپودری را نیز ذوب می کند و یک محافظ در مقابل جریان هوا بوجود می آورد. این فرایند به طور گسترده در فضای باز و یا جوشکاری بر روی مواد آلوده مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این نوع جوشکاری بر روی متریال ضخیم و غلیظ، باعث برآمده شدن آن می‌شود که بعداً باید آن را صاف کرد تا ظاهری تمیز و صیقلی پیدا کند. هر چه تجربه شما بیشتر باشد، بهتر می‌توانید جوش تمیز و صاف ایجاد کنید.

انواع روش‌های جوشکاری Flux cored

فرایند جوشکاری قوسی توپودری به دو صورت انجام می‌شود:

1. جوشکاری توپودری با گاز محافظ

در این روش، به کمک گاز محافظ خارجی عمل جوشکاری انجام شده و فرایند تکمیل خواهد شد. این گاز توسط منبع خارجی تامین می شود. به این فرایند بصورت غیر رسمی، “جوشکاری دو محافظ” نیز گفته می شود. از این مدل جوشکاری، برای بار اول به منظور جوشکاری استیل استفاده شده است. رایج‌ترین گازهای محافظ شامل دی اکسید کربن و مخلوط آرگون (75درصد) و دی اکسید اکربن (25 درصد) است. گاز محافظ دی اکسید کربن از بیرون با استفاده از یک سیلندر گاز فشار بالا اعمال شده و حوضچه جوش را از اکسیداسیون محافظت میکند. شاید تنها اشکال این فرایند این باشد که بادهای قوی و یا طوفان ممکن است محافظ گاز دی اکسید کربن را مختل کرده و کیفیت جوش را در شرایط سخت محیطی تغییر دهد.

                                                                               انواع جوشکاری توپودری

2. جوشکاری با الکترود توپودری

این روش متکی بر حفاظت گازی توسط الکترود جوشکاری FCAW دارای شار برای محافظت و پوشش مواد مذاب در جوشکاری است؛ در این فرایند از هیچ گونه گاز محافظتی استفاده نمی‌شود. درون هسته این الکترودها مواد مختلفی علاوه بر پودر جوش نیز وجود دارد، این مواد زمانی که در معرض حرارت بالای جوشکاری قرار می گیرند گاز محافظ تولید می کنند. از این گاز محافظ برای محافظت از قوس الکتریکی استفاده می شود. این نوع جوشکاری توپودری Flux-cored به طور گسترده در پروژه‌های سنگین در فضای باز و صرف نظر از شرایط آب و هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بزرگ‌ترین مزیت این روش این است که نیاز به گاز محافظ خارجی نیست و باد شدید موجب مختل شدن شرایط جوشکاری نخواهد شد به همین دلیل برای جوشکاری در فضای باز ایده‌آل هستند.

کاربرد جوشکاری توپودری FCAW

جوشکاری توپودری به دلیل انعطاف پذیر بودن، در همه موقعیت‌ها مناسب است. این روش به دلیل بهره وری بالا، نرخ رسوب بالا، ایجاد جوش های باکیفیت و صاف در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. سرعت جوش بالا و قابل حمل بود دستگاه جوش، به این معنی است که در ساختمان سازی کاربرد فراوانی دارد. به راحتی می‌توان از جوشکاری توپودری در فضای باز و شرایط سخت محیطی استفاده کرد.

مزایای جوشکاری توپودری Flux-cored

در ادامه نگاهی به برخی از مهم‌ترین مزایای استفاده از جوشکاری توپودری می‌اندازیم:

• این روش جوشکاری در مقایسه با سایر تکنیک‌ها دارای نرخ رسوب بالاتری است.
• فرایند جوشکاری با هسته شار برای جوشکاری فلزات کثیف، زنگ زده و آلوده عالی است.
• جوشکاری توپودری برای تمام فعالیت‌های جوشکاری در فضای باز به دلیل محافظ شار ایده آل است.
• یادگیری و تسلط بر فرایند Flux-core بسیار آسان است.
• این روش نیازی به سطح بالایی از مهارت دستی (مانند استفاده از دستگاه جوش آرگون TIG) را ندارد.
• جوشکاری توپودری باعث ایجاد اتصالات جوشی قوی و سطح صاف‌تری خواهد شد.
• تمامی انواع فلزات مانند فولاد ضدزنگ، فولاد کربن، آلیاژهای با نیکل بالا را می‌توان به کمک FCAW جوش زد.
• در شرایط نامساعد محیطی و بادهای شدید، فرایند جوشکاری توپودری به راحتی انجام می‌شود.
• از FCAW در فرایند های جوشکاری همه جهته استفاده می شود.
• برای پروژه هایی که سرعت انجام کار در آن ها مهم است مناسب است.
• تجهیزات زیادی در آن وجود ندارد در نتیجه حمل و نقل آن آسان است.

                                                                               مزایای جوشکاری توپودری چیست؟

محدودیت های استفاده از جوشکاری توپودری

در حالیکه جوشکاری Flux cored مزایای فراوانی دارد، مانند سایر فرایندهای جوشکاری، ممکن است در FCAW نیز مواردی از قبیل اتصال ناقص مواد، شکستگی جوش و … رخ دهد؛ اما تعداد این رخدادها در FCAW کم تر است. از جمله محدودیت های این روش عبارتند از :

• از آنجایی که روش جوشکاری توپودری کاملاً خودکار نیست، ممکن است اپراتور دچار خطاهای مکانیکی شده و دقت کافی نداشته باشد.
• به دلیل ایجاد دود سمی، جوشکاری توپودری برای سیستم تنفسی خطرناک است از این رو، باید در مکانی انجام شود که تهویه خوبی داشته باشد.
• روش جوشکاری توپودری شامل استفاده از تجهیزات گران قیمت در مقایسه با جوشکاری الکترود دستی است.
• در جوشکاری توپودری سرباره تولید می‌شود و نیاز به حذف دارد.
• مواد فیلر در جوشکاری توپودری، سیم جوش توپودری بوده که نسبت به جوشکاری GMAW گران تر است و زمان بیشتری صرف تعویض مواد فیلر می‌شود.

                                             محدودیت‌های جوشکاری توپودری

آموزش جوشکاری با سیم جوش توپودری

بعد از کسب چندین سال تجربه توسط تکنیسین، روش جوشکاری توپودری به نسبت بقیه روش‌ها به شدت آسان تر بوده و قابل اجرا است، البته این بدان معنا نیست که در هنگام انجام فرایند جوشکاری، مشکل خاصی بوجود نمی‌آید. ممکن است انواع مختلف عیوب جوشکاری بوجود آید و با چالش‌های خاصی در ناحیه قوس جوش، سیم الکترود، تجهیزات جوشکاری، طول قوس، محافظ، ولتاژ و… مواجه شوید. در ادامه آموزش جوشکاری با سیم جوش توپودری با ذکر چند نکته حرفه‌ای، به شما می‌آموزیم که چگونه اتصال جوش شما از بالاترین کیفیت برخوردار شود:

• برای جلوگیری از خراب شدن فلز مزاب از یک اسپری ضد پاشش و ضد چسبندگی روی قسمت مورد نظر استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که فضای کافی در محل اتصال جوش برای عبور چندین جوش وجود دارد.
• برای جلوگیری از جوشکاری کثیف و آلوده بهتر است که از فلز پرکننده با اکسید زداهای اضافه شده استفاده کنید.
• با تمیز کردن هرگونه آلودگی مانند گریس، زنگ زدگی، پوشش، روغن، کثیفی، رنگ و یا رطوبت از فلز پایه قبل از شروع، از تخلخل در جوشکاری جلوگیری کنید.
• حرارت ورودی، ولتاژ ها و سرعت تغذیه سیم پرکننده را برای جلوگیری از نفوذ بیش از حد یا کمتر از حد ایده آل حفظ کنید.
• قبل از انتقال به جوش بعدی، از چکش براده یا برس سیمی برای منهدم کردن سرباره استفاده کنید.
• برای جلوگیری از ورود سرباره نامطلوب، سرعت جوشکاری را به صورت متوسط و ثابت نگهدارید.

مقایسه جوشکاری FCAW با جوشکاری MIG/MAG

FCAW یکی از انواع جوشکاری MIG/MAG است . این دو نوع جوشکاری شباهت های زیادی با یکدیگر دارند. البته تفاوت های پایه ای متفاوتی نیز در آن ها دیده میشود. FCAW با آلیاژهای مختلف منعطف تر از MIG برخورد می کند، همچنین نرخ رسوب بیشتری نسبت به جوشکاری میگ بوده و پایداری قوس الکتریکی در آن بیشتر است.

تفاوت دیگر این دو نوع جوشکاری، وجود حفره تو خالی در الکترودهای FCAW است که از پودر یا فلوکس پر شده است . FCAW ، گاز محافظ خود را از هسته پودری تامین می کند. در نتیجه قابلیت جوشکاری بیرون از ساختمان مخصوصا در شرایط وزش باد نیز با این ترفند قابل انجام است. جوشکاری MIG، محافظت اطراف جوش را از یک بطری گاز دریافت می کند. در نتیجه جوشکاری بیرون از ساختمان با این روش قابل انجام نیست.

منبع برق FCAW و MIG ، یکسان است . این منبع دارای ولتاژ ثابت است. برخلاف TIG ، که آمپراژ را ثابت نگه می دارد. در جوشکاری FCAW میزان آمپراژ با سرعت تغذیه سیم تغییر می کند. هرچه این سرعت بیشتر باشد، آمپراژ و گرمای بیشتری تولید می شود.

                               مقایسه جوشکاری FCAW با جوشکاری MIG/MAG

انواع الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری FCAW

الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری توپودری، همانند الکترود جوشکاری MIG/MAG هستند. تفاوت آن ها در این است که الکترودهای جوشکاری توپودری تو خالی هستند. درون این سوراخ که در سرتاسر الکترود وجود دارد. پودر جوش (فلوکس ) قرار دارد . الکترودهای جوشکاری MIG، فلزات توپر هستند.

الکترودهای توپودری دارای سایزهای استاندارد هستند. برخی از آن ها دارای سایز یکسان با الکترودهای جوشکاری MIG هستند. در لیست زیر سایزهای پرکاربرد الکترودها که در کارهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند را مشاهده می کنید:

• 0.8 میلیمتر
• 0.9 میلیمتر
• 1 میلیمتر
• 1.2 میلیمتر
• 1.6 میلیمتر

                                                                           انواع الکترودهای توپودری

 یکی از معمول ترین و پرطرفدارترین الکترودهای تو پودری در ایران سیم جوش توپودری مدل E71T-GS است.

سیم جوش توپودری E71T-GS دارای مزایای فراوانی  است از جمله:

• بدون نیاز به گاز محافظ
• مناسب برای تمامی موقعیت‌ها و کاربردها
• ایده آل برای جوشکاری در فضای باز
• ایجاد قوس پایدار
• حذف آسان سرباره
• مناسب برای تمام دستگاه های جوش CO2

نکته ای که راجع به سیم جوش توپودری وجود دارد، این است که باید آن ها را در مکان های خشک نگهداری کرد.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری توپودری Flux cored

تجهیزات اولیه‌ای که برای جوشکاری توپودری FCA مورد استفاده قرار می‌گیرد شامل موارد زیر است:

• منبع تغذیه: منبع تغذیه یا دستگاه جوش، ولتاژ مورد نیاز برای جوشکاری را فراهم می‌کند.
• تورچ: در جوشکاری فلوکس کورد از دو تورچ هوا خنک و آب خنک استفاده می‌شود. تورچ های خنک کننده با آب درجه بالاتری از کارایی را ارائه می‍دهند.
• کابل‌های جوشکاری: کابل جوش به اتصال تورچ به منبع تغذیه کمک خواهد کرد.
• سیم جوش توپودری: در جوشکاری FCAW از سیم جوش تو پودری دارای شار استفاده شده نقش الکترود روکش دار را ایفا می‌کند.

سیم جوش توپودری چیست؟

یکی از انواع سیم جوش ها، سیم جوش توپودری است. این سیم جوش ها، با انواع معمولی سیم جوش، متفاوت بوده و ویژگی‌های منحصر بفردی دارند. سیم جوش توپودری، به صورت یک استوانه پیوسته بوده  که درون آن با پودر محافظ پر شده است. سیم جوش توپودری معمولاً درصد با درصد بالایی از پودر آهن فرموله شده است، طوریکه دیگر نیازی به استفاده از گاز کربن دی اکسید در جوشکاری نداریم. نرخ رسوب بالا و حرارت کم باعث شده سیم جوش توپودری باعث شده این محصول تبدیل به یکی از پرطرفدارترین اقلام و تجهیزات صنعتی شود.

سیم جوش توپودری چه کاری انجام می‌دهد؟

سیم جوش توپودری وظایف متعددی را بر عهده دارد که شامل:

• از جوش محافظت می‌کند: مهم‌تری کار سیم توپودری محافظت از جوش است. هنگام سوختن، گاز محافظی تولید کرده و باعث می‌شود ناحیه جوشی در برابر آلودگی محیطی آسیب نبیند. برخی از سیم‌ها به گاز محافظ خارجی نیاز دارند تا پوشش گازی برای این حفاظت ایجاد شود.
• آلیاژ اضافه می‌کند: سیم جوش توپودری آلیاژهایی را به فلز جوش اضافه می‌کند تا جنبه‌های خاصی از جوش تمام شده را بهبود بخشد.
• حفاظت از سرباره: یکی دیگر از کارهای مهم سیم توپودری، ایجاد یک لایه نازک از سرباره روی جوش است. سرباره فلز جوش را از جو محافظت میکند زیرا به آرامی آن را خنک کرده و به شکل دهی جوش کمک خواهد کرد.
• تثبیت قوس: سیم جوش توپودری، قوس جوش را تثبیت و کنترل می‌کند. یکی از عوارض صاف کردن و تثبیف قوس، کاهش پاشش است.

ویژگی های سیم جوش توپودری

قرقره سیم توپودری نسبت به انواع معمولی مزایای فراوانی دارد که شامل:

• تنوع اندازه: سیم جوش توپودری در اندازه‌های مختلف قابل خریداری است.
• دسترسی بالا: دسترسی به سیم جوش توپودری راحت است و در تمامی فروشگاه‌ها یافت می‌شود.
• نرخ رسوب: نرخ رسوب سیم جوش توپودری نسبت به الکترود جوشکاری بالا بوده و رسوب زیادی را ایجاد می‌کند.
• جوش تمیز: سیم جوش توپودری نسبت به سیم جوش معمولی، جوش تمیز و صاف‌تری را ایجاد می‌کند.

                                                                   ویژگی های سیم جوش توپودری

سخن آخر

جوشکاری پودری یا Flux-core یک فرایند جوشکاری جدید بوده که برای استفاده از آن از سیم جوش توپودری استفاده می‌شود. این روش مزایای بی شماری از جمله سرعت جوشکاری بالا، انعطاف پذیری و توانایی تولید جوش صاف و بدون زدگی را دارد. درک مکانیک و مزایای FCAW می‌تواند نکات ارزشمندی را در مورد کاربرد، چگونگی و انواع آن ارائه دهد.

سؤالات متداول درباره جوشکاری توپودری

منابع :

linde-gas – gowelding – neit.edu– fractory