جوشکاری توپودری (FCAW) چیست؟ (بررسی جامع)
جوشکاری توپودری یکی از انواع پرکاربرد جوشکاری است که در آن برای محافظت از جوش از پودر بهره می برند . در واقع جوشکاری تو پودری نوعی جوشکاری قوس الکتریکی است که از الکترود یا همان سیم جوش های مخصوص در آن استفاده می شود . جوشکاری توپودری یا FCAW که مخفف Flux Cored Arc Welding است، کاربردهای بسیاری دارد و از مزایای متعددی برخوردار است.
در این مقاله قصد داریم صفر تا صد این نوع جوشکاری را به صورت جامع و کامل بررسی کنیم. اگر شما هم به دنبال کسب اطلاعات لازم درباره اینکه جوشکاری توپودری چیست هستید، تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.
در ادامه بخوانید…
جوشکاری توپودری ( FCAW ) چیست
اولین بار از جوشکاری توپودری در دهه ۱۹۵۰ میلادی به جای جوشکاری قوسی با الکترود دستی (SMAW) استفاده شد که به آن جوشکاری قوسی با الکترود یا سیم جوش توپودری گفته شد.پودر موجود در سیم جوش جوشکاری FCAW از اتمسفر، گاز و گدازه های مایع محافظت می کند. در این نوع جوشکاری علاوه بر الکترود پودری مخصوص، ولتاژ و جریان برق ثابت نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.
جوشکاری توپودری ( FCAW ) یک نوع فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک محسوب می شود. در حالت نیمه اتوماتیک جوشکار با در دست داشتن تفنگ یا همان دستگیره مخصوص، سرعت جوشکاری را کنترل می کند. اما در حالت اتوماتیک این عملیات توسط یک ماشین کنترل می شود.
این نوع جوشکاری شبیه جوشکاری تحت حفاظت گاز است و به جای الکترود روکش دار از سیم جوش تو پودری (فلاکس) نیز استفاده می شود.جوشکاری FCAW به صورت گسترده در ساخت و سازها ، صنعت خودرو ، وسایل خانگی کاربرد دارد.
روش انجام جوشکاری توپودری چگونه است؟
اگر برای شما هم این سوال پیش آمده که روش جوشکاری توپودری به چه صورت است، در این بخش به بررسی آن می پردازیم. جوشکاری FCAW دارای ۳ فاکتور اصلی الکتریسیته، محافظت در برابر جریان هوا و مواد فیلر است. منبع برق در این نوع جوشکاری مانند جوشکاری میگ بوده و ولتاژ آن ثابت است.
در جوشکاری FCAW از گرمای تولید شده توسط قوس الکتریکی برای اتصال بین قطعه کار فلزی و الکترود استفاده می شود.
سپس سیم جوش و قطعه کار ذوب شده با یکدیگر ترکیب می شوند و اتصال را شکل می دهند. در این نوع جوشکاری ، حوضچه جوش توسط ذوب شدن سیم جوش و قطعه کار ایجاد می شود و در ادامه هسته توپودری ذوب می شود این عمل یک نوع محافظت در برابر جریان هوا را نیز به وجود می آورد. نکته مهم در نحوه انجام شدن جوشکاری توپودری استفاده مستمر از الکترود یا سیم جوش است.
انواع جوشکاری توپودری
این نوع فرایند جوشکاری به دو صورت با گاز محافظ و یا بدون گاز انجام می گیرد:
جوشکاری توپودری با گاز محافظ
در روش اول که به آن جوشکاری با گاز محافظ گفته می شود و به آن fcaw-G نیز گفته می شود ، برای تامین گاز محافظ آن باید از یک منبع خارجی استفاده گردد. این مدل جوشکاری از کربن دی اکسید و آرگون تشکیل شده است و وظیفه حفاظت قوس در برابر نیتروژن و اکسیژن موجود در اتمسفر را برعهده دارد. الکترودهای مورد استفاده در روش اول، حاوی موادی همچون سرباره، اکسیژن زدا، پایدار کننده قوس و عناصر آلیاژی هستند. البته از این روش استفاده کمی می شود.
جوشکاری با الکترود توپودری ( خود محافظ)
در روش دوم به جای استفاده از منبع خارجی برای تامین گاز محافظتی، از خود الکترودهای توپودری بهره گرفته می شود که به آن جوشکاری خود محافظ یا fcaw-s گفته می شود . پودر جوش و مواد مختلف دیگر موجود در این الکترودها در زمان بالا رفتن حرارت و ذوب شدن ،خود به خود گاز محافظ را تولید می کنند و از قوس الکتریکی محافظت می نمایند. به خاطر قابلیت حمل آسان و نفوذ خوب در مواد پایه، این نوع FCAW محبوب می باشد.
تنها ایرادی که این نوع جوشکاری توپودری دارد، تولید دودی سمی در حین عملیات است. این دود علاوه بر سمی بودن باعث بروز مشکل در دیدن حوضچه جوش یا همان حوضچه مذاب نیز می شود.
تجهیزات مورد نیاز جوشکاری توپودری
برای انجام عملیات جوشکاری FCAW توسط دستگاه جوش به تجهیزات مختلفی نیاز است. این تجهیزات شامل مواردی همچون منبع برق، سیم جوش یا الکترود ، تفنگ جوشکاری، درپوش کاری، کابل انتقال برق ، دستگاه اندازه گیری جریان هوا و گاز محافظ در صورت نیاز می باشد.
انواع الکترودهای جوشکاری توپودری
همانطور که می دانید الکترودها یا سیم جوش های مورد استفاده در جوشکاری توپودری توخالی هستند که با پودر جوش پر شده اند. الکترود های توپودری دارای سایزهای مختلفی می باشند و باید در محیطی خشک نگهداری شوند. از پرکاربردترین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود که برای دسته بندی راحت تر کد گذاری شده اند:
- الکترود توپودری ۰۳۵
- الکترود توپودری ۰۴۵
- الکترود توپودری ۰۵۲
- الکترود توپودری ۱۶
قیمت الکترودهای توپودری با توجه به موارد مختلفی مانند مدل، کیفیت، مواد اولیه و … متفاوت است. شما باید با توجه به نوع سازه و نیاز خود یکی از انواع الکترودهای توپودری را انتخاب کنید.
سیم جوش توپودری
از آن جایی که در جوشکاری تو پودری هم از الکترود و هم از سیم جوش استفاده می شود پس لازم است اطلاعاتی در رابطه با سیم جوش نیز داشته باشید .سیم جوش مورد استفاده در این جوشکاری یک غلاف استوانه ای پیوسته است که داخل آن از آلیاژ های مختلف و پودر محافظ پر شده است این سیم جوش ها نسبت به الکترود های دستی نرخ رسوب بالاتری دارند و حرارت بسیار کمتری تولید می کنند.
ولتاژ در جوشکاری توپودری
همانطور که گفته شد میزان ولتاژ در جوشکاری FCAW ثابت است. منبع برق در جوشکاری توپودری و جوشکاری MIG یکسان است. این ولتاژ از نوع DC بوده که توسط باتری تولید می شود. در جوشکاری توپودری میزان آمپراژ با سرعت تغذیه سیم تغییر می کند و هر چقدر سرعت آمپر بالاتر باشد، گرمای تولید شده بیشتر است و عمل جوشکاری با سرعت زیادتری انجام می شود. اگر از الکترود بزرگ استفاده شود ،دستگیره دارای قطب مثبت، اما چنانچه از الکترود کوچک استفاده شود، دستگیره دارای قطبیت منفی می گردد.
سرعت جوشکاری توپودری
جوشکاری توپودری به عنوان سریع ترین جوشکاری دستی شناخته می شود. به طوری که حتی نسبت به جوشکاری میگ نیز ،سه برابر بیشتر سرعت دارد. FCAW با سرعت بالایی صورت می گیرد اما افت کیفیت ندارد و اتصال را به بهترین نحو بین الکترود و قطعه کار ایجاد می کند.
کاربردهای جوشکاری توپودری
از فرآیند جوشکاری توپودری (FCAW) در ساخت و سازهای بسیاری استفاده می شود. از مهمترین کاربردهای این نوع جوشکاری می توان به جوش قطعات کربن استیل، چدن، آلیاژهای نیکل و استیل ضد زنگ اشاره نمود. جوش FCAW یکی از پرکاربردترین انواع جوشکاری در صنایع نفت و گاز و نظامی نیز محسوب می شود. به دلیل انعطاف پذیری خوب جوشکاری FCAW، از آن برای ساخت مخازن تحت فشار نیز بهره گرفته می شود.
باید این نکته را خاطرنشان کنیم که برای جوش فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم نمی توان از جوشکاری توپودری استفاده نمود.
مزایای جوشکاری توپودری
جوشکاری توپودری یکی از محبوب ترین انواع جوشکاری در ساخت و سازهای مختلف به شمار می رود. استفاده از آن به دلیل مزایای خوبی که دارد رواج یافته است. از مهمترین ویژگی ها و مزایای جوشکاری توپودری FCAW می توان به موارد زیر اشاره نمود…
- عدم استفاده از گاز محافظ
- استفاده در فرآیند های چند جهته
- قابل استفاده در فضای باز و عدم تاثیر پذیری از وضعیت جوی نامناسب
- عملکرد بهتر در اتصال مواد ضخیم در مقایسه با جوشکاری میگ و مگ
- بهترین گزینه برای جوشکاری فولادهای آلیاژی
- دارای نرخ رسوب بیشتر نسبت به جوشکاری میگ و مگ
- سرعت بالا بدون افت کیفیت و تاثیر منفی
- ساده و راحت بودن و عدم نیاز به مهارت بالا
- عدم نیاز به تمیز کردن اولیه مواد برای جوشکاری
- استفاده برای استیل های با آلیاژ کم
- استفاده برای آلیاژهایی با درصد نیکل بالا
- ایجاد نفوذ عمیق
- حساسیت کم به آلودگی و زنگ زدن
محدودیت های جوشکاری توپودری
جوشکاری FCAW با اینکه از مزایای بسیاری برخوردار است، محدودیت هایی نیز دارد. توجه به این محدودیت ها قبل یا هنگام عمل فرایند جوشکاری ضروری است و باید با درنظر گرفتن آنها عملیات جوشکاری را انجام داد. از جمله این محدودیت ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- نیاز به تهویه مناسب به خاطر تولید دود سمی
- تولید سرباره جوش
- گران بودن مواد فیلر نسبت به جوشکاری GMAW (میگ مگ)
- تعویض سخت و زمانبر مواد فیلر
- قیمت بالای الکترودهای توپودری نسبت به الکترودهای معمولی مورد استفاده در جوشکاری میگ
- ایجاد مشکل در دیدن حوضچه جوش بخاطر تولید دود زیاد
مقایسه جوشکاری توپودری با جوشکاری میگ و مگ
جوشکاری FCAW با جوشکاری MIG/MAG دارای شباهت های بسیاری است و فقط در مواردی تفاوت های پایه ای با یکدیگر دارند. جوشکاری توپودری منعطف تر است و نرخ رسوب بیشتری دارد. همچنین سرعت انجام عملیات و پایداری قوس الکتریکی در FCAW از دو مدل جوشکاری میگ و مگ بیشتر است.
از دیگر تفاوت های این فرآیندهای جوشکاری می توان به الکترودهای غیر مشابه اشاره نمود. الکترودها یا سیم جوش های مورد استفاده در جوشکاری توپودری دارای حفره توخالی هستند که از پودر (فلاکس) پر شده اند اما الکترودهای مورد نیاز برای جوشکاری میگ و مگ توپر می باشند.
فلاکس موجود در الکترودهای FCAW گاز محافظ را خود به خود تولید می کنند و دیگر مانند MIG/MAG نیاز به منبع تولید گاز خارجی نیست. به همین دلیل از جوشکاری توپودری می توان در بیرون از ساختمان و فضای باز استفاده نمود، ولی دو مدل جوشکاری میگ و مگ این امکان را به ما نمی دهند.
جمع بندی
جوشکاری توپودری یکی از پرکاربردترین انواع جوشکاری محسوب می شود که به خاطر مزایای خوبی که دارد در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع جوشکاری بهترین گزینه برای ساخت و سازهای سنگین در صنایع مختلف به شمار می رود. مهمترین فاکتور در جوشکاری FCAW استفاده از الکترودها یا سیم جوش های مخصوص است که با پودر فلاکس پر شده اند و فرایند جوش را آسانتر و با کیفیت تر می کنند.
در این مطلب انواع جوشکاری FCAW و کاربرد های آن را مورد بررسی قرار دادیم اما چنانچه به اطلاعات بیشتری در این زمینه نیاز دارید می توانید با مشاوران ما در شرکت آروا تماس حاصل فرمایید و یا سوالات خود را در قسمت نظرات در زیر همین مطلب مطرح کنید (سوالات و نظرات شما به سرعت منتشر میشود ).
