جوشکاری قوس الکتریکی توپودری (FCAW) چیست؟

جوشکاری قوس الکتریکی توپودری (FCAW یا FCA) یک فرایند جوشکاری قوس الکتریکی اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک است . جوشکاری قوس الکتریکی توپودری ، نیازمند مصرف مداوم الکترود حاوی پودر یا فلوکس ، ولتاژ ثابت و جریان برق ثابت برای جوشکاری است . گاهی اوقات از یک گاز خارجی محافظ نیز استفاده می شود . اما اغلب موارد از خود فلوکس یا پودر ، برای ایجاد محافظت ضروری از اتمسفر استفاده می شود . این پودر هم محافظت گاز و هم محافظت از گدازه های مایع جوشکاری را می تواند تامین کند . از این فرایند بطور گسترده ای در ساخت و سازها استفاده می شود ، زیرا دارای سرعت جوشکاری بالا و قابلیت حمل آسان است . FCAW برای بار اول به عنوان جایگزینی برای جوشکاری قوس الکتریکی بر روی الکترود پوشش دار ارائه شد .

انواع FCAW

نوع اول آن نیازمند هیچ نوع گاز محافظی نیست . علت این امر ، استفاده از پودر جوش در داخل الکترودهای مصرفی است . البته درون هسته این الکترودها مواد مختلفی علاوه بر پودر جوش نیز وجود دارد . موادی که 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 FCAW جذابیت دارد . زیرا قابلیت حمل و نفوذ خوبی در مواد پایه دارد . ایراد این روش این است که ممکن است در حین آن دود سمی تولید شود . علاوه بر سمی بودن این دود ، دیدن حوضچه جوش نیز با وجود دود سخت است .

مانند هر نوع فرایند جوشکاری ، الکترود مناسب برای این کار باید انتخاب شود . الکترود مناسب بمنظور ارائه ویژگی های مناسب حرکتی و مکانیکی لازم است .

نوع دیگری از FCAW ، از گاز محافظ استفاده می کند . 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 بمنظور جوشکاری استیل استفاده می شد . از آنجایی که در این روند هم از الکترود توپودری و هم از گاز محافظ استفاده می شود ، ممکن است برخی بگویند این جوشکاری ترکیبی از GMAW و FCAW است . گازهای مورد استفاده در این نوع جوشکاری ، کربن دی اکسید یا آرگون/ کربن دی اکسید هستند . معمول ترین ترکیب آن ها 75% آرگون و 25%  دی اکسید کربن است .

مزایای جوشکاری FCAW

• از FCAW در فرایند های جوشکاری همه جهته استفاده می شود .
• گاز محافظ در آن استفاده نمی شود.
• در جوشکاری های بیرون از ساختمان و شرایطی که هوا نا آرام است ( باد می وزد ) قابل انجام است .
• برای پروژه هایی که سرعت انجام کار در آن ها مهم است مناسب است .
• در مقایسه با SMAW و GTAW نیاز به مهارت خاصی ندارد .
• تمیز کردن های اولیه مواد برای جوشکاری در آن ضروری نیست.
• تجهیزات زیادی در آن وجود ندارد درنتیجه جابجا کردن آن آسان است .
• در استیل های با آلیاژ کم قابل انجام است .
• در آلیاژهای با نیکل بالا قابل انجام است .
• مانند فرایند SMAW نیاز به عوض کردن الکترود ندارد .
• نرخ رسوب آن نسبت به SMAW بیشتر است .

محدودیت های استفاده از FCAW

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 :

• نیاز به تهویه مناسب زمانی که از گاز محافظ برای این کار استفاده می شود .
• گران بودن تجهیزات در مقایسه با SMAW
• بوجود آمدن سرباره جوش در هنگام جوشکاری در نتیجه توقف جوشکاری برای تمیز کردن آن و ادامه دادن به فرایند.
• مواد فیلر گران تر نسبت به جوشکاری GMAW.
• تعویض مواد فیلر نسبت به فرایندهای SMAW و GTAW سخت تر است و زمان بیشتری صرف آن می شود .

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 وجود دارد . FCAW با آلیاژهای مختلف منعطف تر از MIG برخورد می کند . دارای نرخ رسوب بیشتری از جوشکاری میگ است . پایداری قوس الکتریکی در آن بیشتر است . البته کارایی میگ نسبت به FCAW بیشتر است .

تفاوت دیگر این دو، 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.

سرعت انجام جوشکاری قوس الکتریکی توپودری چقدر است

جوشکاری قوس الکتریکی توپودری سریع ترین جوشکاری دستی محسوب می شود . در مقایسه با جوشکاری MIG ، این میزان در هر ساعت خیلی زیاد است . یک جوشکار MIG می تواند در هر ساعت 5 تا 8 پوند ، جوشکاری انجام دهد . در حالیکه یک جوشکار FCAW در همین زمان 25 پوند جوشکاری را می تواند تکمیل کند . از FCAW در صنعت کشتی سازی استفاده می شود . کشتی ها از صفحات خیلی سنگین درست شده اند و میزان جوشکاری مورد نیاز بسیار بالایی دارند . با استفاده از جوشکاری قوس الکتریکی توپودری ، جوش های با کیفیت بالا و سریع قابل انجام است . همچنین شرایط جوی نیز عامل تاثیر گذاری در آن نیست .

از FCAW در چه پروژه هایی می توان استفاده کرد

جوشکاری قوس الکتریکی تو پودری برای جوش قطعات کربن استیل ،چدن ، آلیاژهای نیکل ، و برخی از استیل های ضد زنگ مورد استفاده قرار می گیرد . متاسفانه در برخی از فلزات غیر آهنی ، مانند جوشکاری آلومینیوم نمی توان از این نوع جوشکاری استفاده کرد .

جوشکاری FCAW چگونه انجام می شود

مانند جوشکاری MIG ، جوشکاری قوس الکتریکی توپودری نیازمند 3 مولفه است . الکتریسیته ، مواد فیلر، و یک نوع محافظت در مقابل جریان هوا. مانند جوشکاری میگ ، FCAW نیز بصورت مستمر از الکترود استفاده می کند. بمحض اینکه الکترود شروع به ذوب شدن می کند ، قطعه کاری نیز شروع به ذوب شدن می کند . 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 .

ولتاژ کاری FCAW

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 .

نوع ولتاژ مورد استفاده از نوع DC  است یعنی همان نوع ولتاژی که باتری تولید می کند . در این صورت دستگیره دارای قطب مثبت مدار است . این قطبیت به دلیل وجود الکترودهای بزرگ است . اگر از الکترودهای کوچک استفاده شود قطبیت به منفی تغییر می کند .

گازهای محافظ مورد استفاده برای جوشکاری قوس الکتریکی توپودری

اگر از الکترودهای پوشش دار برای جوشکاری استفاده می کنید ، دیگر نیازی به استفاده از گاز محافظ ندارید . اگر بخواهید از پوشش دوگانه همراه با الکترود توپودری استفاده کنید ، تعداد انتخاب گاز محافظ ، محدود می شود . انتخاب های شما می تواند در حیطه لیست زیر باشد .

• Co2 – دی اکسید کربن
• Ar – آرگون
• CO2/Ar – مخلوطی از هر دو گاز
• Ar/Ox – مخلوطی از آرگون و اکسیژن

انواع الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری FCAW

الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری توپودری ، همانند الکترودهای جوشکاری MIG 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 .

• 035
• 045
• 052
• 16

بمنظور دسته بندی بهتر الکترودها استاندارد کد گذاری نیز وجود دارد . یکی از معمول ترین الکترودهای تو پودری E71T1 است . تمام اعداد و حروف مورد استفاده در این نام گذاری مفهوم خاص خود را دارد . معانی هریک از آنها در زیر آمده است.

• E : اول اسم الکترود است ( electrode).
• 7 : به معنی استحکام کششی است . در این مورد این استحکام 70000lbs در هر اینچ مربع است .
• 1 : به معنی جهت جوشکاری است . دو نوع موقعیت وجود دارد . “0” برای جوشکاری های مسطح و افقی و “1” برای جوشکاری های همه طرفه است .
• T: به معنی الکترود تو خالی است . زمانی که از حرف T استفاده می شود ، همیشه می توان این برداشت را داشت که الکترود توپودری است.
• 1: به معنی نوع پوشش پودری است .

نکته ای که راجع به الکترودهای تو پودری وجود دارد ، این است که باید آن ها را در مکان های خشک نگهداری کرد .

از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید متشکریم . منتظر نظرات ارزشمند شما هستیم .

منابع : wikipedia – linde-gas – gowelding