جوشکاری زیرپودری چیست؟

پیش از آنکه اشاره کنیم که جوشکاری زیرپودری چیست، لازم است به قوس الکتریکی بپردازیم. جریان الکتریکی از جاری شدن الکترون ها در یک مسیر هادی به وجود می آید هر گاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا (گاز) ایجاد شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنانچه شکاف هوا به اندازه کافی کوچک بود و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا باشد گاز میان شکاف یونیزه شده و قوس الکتریکی برقرار می شود. از قوس الکتریکی به عنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده می شود.

روش های جوشکاری با قوس الکتریکی عبارتند از:
جوشکاری با گاز محافظ
با گاز محافظ و الکترود تنگستنی و غیره
جوشکاری زیرپودری یا جوشکاری ‏saw
این عبارت مخفف submerged arc welding است که معادل فارسی آن جوشکاری زیرپودری می باشد. جوشکاری زیرپودری یک فرایند جوش قوس الکتریکی لازم برای جوشکاری توسط یک یا چند قوس بین یک فلز پوشش نشده است که با یک یا چند الکترود مصرفی و یک قطعه کار تامین می شود. در این روش نوک الکترود داخل پودری از مواد معدنی ویژه قرار می گیرد و در زیر این پودر در امتداد مسیر جوش تشکیل می شود. در این روش قوس قابل مشاهده نیست. پودر مذکور حاوی اکسید زداها و ناخالصی زدا ها بوده و از آلودگی های اتمسفری و غیره محافظت می کند. پودر مذاب هادی خوب جریان الکتریسیته است در حالی که پودر سرد جریان الکتریسیته را از خود عبور نخواهد داد. در جوش زیر پودری از سیم بدون روکش استفاده می شود به طوری که سیم به طور متوالی از قره قره مخصوص رها می گردد و ضمن تشکیل قوس نقش واسطه اتصال را نیز بر عهده دارد. سیم الکترود عموما یک فولاد کم کربن با ترکیب شیمیایی مشخص است که در بازار به صورت کلاف موجود است. جریان الکتریکی مورد نیاز توسط یک ژنراتور تامین میشود با تشکیل قوس، سیم الکترود، فلز پایه و قسمت زیری پودر مصرفی ذوب خواهند شد و سطح بالایی پودر که ذوب می شود قابل بازیافت است و می‌توان از آن مجددا استفاده کرد.
جوشکاری زیرپودری به دو روش نیمه خودکار و خودکار قابل انجام بوده و روش خودکار به خاطر مزایای بیشتر استفاده گسترده تری دارد. در روش نیمه خودکار جوشکار به صورت دستی یک تفنگ جوش کاری ( به انضمام مخزن فلاکس) که پودر و الکترود را به محل اتصال تغذیه می کند را هدایت کرده و خودش سرعت حرکت را کنترل می کند. در روش جوش کاملا خودکار، دستگاه به صورت خودکار الکترود را هدایت کرده و خودش سرعت حرکت را کنترل می کند. در روش جوش کاملا خودکار دستگاه به صورت خودکار الکترود و پودر را در طول مسیر جوش تغذیه و هدایت و نرخ رسوب را کنترل می کند. در کاربردهای خاص روش خودکار زیر پودری دو یا چند الکترود به صورت متوالی در یک اتصال تغذیه می شوند. الکترود ها ممکن است کنار یکدیگر بوده و به یک حوضچه تغذیه شوند یا اینکه به اندازه کافی فاصله داشته تا پس از انجماد یک حوضچه دیگری تشکیل شود و مستقل منجمد شوند. روش جدید تر جوش قوس های پشت سرهم است. که جوش چند پاس را در یک شیار اتصال برای افزایش سرعت حرکت و نرخ رسوب جوشکاری تامین می کند.
در جوشکاری زیر پودری می توان از دو نوع قطبیت استفاده کرد.
1- DCSP: در این نوع قطبیت الکترود به قطب منفی و قطعه کار مثبت وصل می¬شود. در این حالت دو سوم انرژی در این قطبیت انتقال فلز به حوضچه مذاب نامنظم است.
2- DCRP: در این نوع قطبیت الکترود به قطب مثبت و قطعه کار به قطب منفی وصل می شود. در این حالت دو سوم انرژی در الکترود ذخیره می شود. در این نوع قطبیت قوس پایدار، انتقال فلز خوب، پاشش جوش کم و نفوذ خوب است. در عمل بیشتر از DCRP استفاده می شود.

شکل1: شمایی از تجهیزات جوشکاری

جوشکاری زیر پودری نسبت به سایر روش ها دارای مزایایی از قبیل جوش های بدون پاشش و تشعشع، کیفیت بالای جوش، جوش با سطح هموار، و بدون پاشش قطرات مذاب، رسوب الکترود با بازدهی بالا، جوشکاری با سرعت بالا، بی نیازی از جوشکار ماهر و غیره می باشد. با توجه به مزایا و مشخصات خاص این فرایند کاربردهای زیادی در صنایع مختلف پیدا کرده است از جمله این کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
صنایع نفت و گاز، خطوط لوله مخازن تحت فشار، مخازن ذخیره، سازه های سنگین، کشتی سازی، ساخت واگن های راه آهن، پوشش دادن سطحی و غیره.

پودر مصرفی در جوشکاری زیرپودری

شکل ظاهری گرده جوش تحت تاثیر ترکیب شیمیایی پودر و دانه بندی و همخوانی آن با سیم و فلز مبنا می باشد. در موقع انتخاب پودر باید به نوع دانه بندی آن توجه کنید انتخاب پودر از نظر نوع دانه بندی تابع ترکیب شیمیایی پودر، ضخامت قطعه کار و ترکیب شیمیایی آن، قطر سیم جوش، آمپر مورد استفاده وغیره می باشد.
پودر استفاده شده دارای تاثیر متفاوت متالوژیکی از نظر اتلاف و ازدیاد عناصر کربن، منگنز، سلسیوم، کرم و غیره می باشد که این اثرات به ترکیب شیمیایی پودر بستگی دارد. پودر مصرفی باید دارای خصوصیاتی مانند عدم جذب اکسیژن، آسان روشن شدن قوس اولیه و انتقال خوب جریان الکتریسیته باشد.