شما اینجا هستید: صفحه اصلیبازرسی فنیدوره بازرسی جوشجوشکاری قوس فلزی با الکترود پوشش دار

جوشکاری قوس فلزی با الکترود پوشش دار

در جوشکاری قوس فلزی با الکترود پوشش دار (Shielded Metal Arc Welding: SMAW) قوس الکتریکی بین یک الکترود روکش دار و قطعه کار زده می شود و در نتیجه حرارت لازم برای ذوب کردن فلز پایه و الکترود تأمین می شود. در این فرآیند از مکانیزم فشار استفاده نمی شود. وظیفه محافظت از حوضچه مذاب در این فرآیند بر عهده پوشش الکترود می باشد که این پوشش در هنگام جوشکاری در اثر حرارت تجزیه شده و به صورت سرباره و گاز از فلز جوش محافظت می کند.

سرباره نقش پوشش حرارتی داشته و از سرد شدن سریع جوش جلوگیری کرده و کیفیت جوش را اصلاح می کند. همچنین سرباره دارای ترکیباتی می باشد که به فلز جوش اضافه شده و به این ترتیب عناصر از دست رفته منطقه جوش در حین جوشکاری جایگزین می شوند.

حرارت قوس، برای ذوب فلز پایه و نوک الکترود پوشش دار مصرف شدنی، به کار می رود. الکترود و قطعه کار قسمتی از مدار الکتریکی هستند. این مدار از منبع تغذیه نیرو شروع می­ شود و شامل کابل های جوشکاری، نگه دارنده الکترود ( انبر )، اتصال قطعه کار، قطعه کار ( فلز پایه ) و الکترود جوشکاری قوسی می باشد. یکی از دو کابل از منبع نیرو به قطعه کار و دیگری به نگه دارنده الکترود متصل است.

جوشکاری موقعی شروع می شود که قوس بین نوک الکترود و قطعه کار برقرار شود. حرارت شدید قوس، نوک الکترود و سطح قطعه کار نزدیک به قوس را ذوب می کند. قطرات ریز فلز مذاب سریعا در نوک الکترود تشکیل می شود، که از طریق جریان قوس به حوضچه مذاب منتقل می شود. در این حالت، فلز پرکننده با مصرف تدریجی الکترود رسوب می کند. قوس روی قطعه کار با طول و سرعت معینی حرکت می کند و قسمتی از فلز پایه را ذوب و مداوما فلز جوش را افزایش می ­دهد.

 

قوس یکی از گرم ترین منابع حرارتی ، با درجه حرارتی بیش از 5000 درجه سانتیگراد در مرکز قوس می ­باشد. ذوب فلز پایه تقریبا بلافاصله پس از شروع قوس صورت می گیرد. انتقال فلز، در صورتی که جوش ها در حالت تخت یا افقی صورت گیرند، با نیروی ثقل، انبساط گازی، نیروهای الکتریکی و الکترومغناطیسی و کشش سطحی انجام می گیرد. در مورد سایر حالات، ثقل علیه نیرو ها عمل می کند. این فرآیند، به نیروی برق برای ذوب الکترود و ذوب مقدار کافی فلز پایه، همچنین به شکاف و فاصله مناسب بین نوک الکترود و فلز پایه یا حوضچه مذاب نیاز دارد. همه این موارد برای انجام یک اتصال خوب ضروری می باشد.

الکترود های فرآیند جوشکاری SMAW ، نیاز های ولتاژ قوس ( در محدوده 16 الی40 ولت ) و نیاز های آمپراژ ( در محدوده 20 الی 550 آمپر ) را مشخص می کنند. جریان الکتریکی، بر حسب نوع الکترود به کار برده شده و ممکن است متناوب یا یکنواخت باشد، ولی منبع نیرو باید بتواند سطح جریان را در محدوده ای قابل قبول برای جوابگویی به تغییرات بغرنج خود فرآیند جوشکاری کنترل کند.

یونیزاسیون

گاز ها در حالت عادی قابلیت هدایت الکتریسیته را ندارند ولی اگر تحت تأثیر عوامل خارجی از قبیل حرارت زیاد، حوزه الکتریکی و غیره قرار بگیرند بعضی از اتم ها الکترون از دست داده و بار مثبت پیدا می کنند. یون های مثبت و برخی از الکترون­ های آزاد وارد مدار اتم های خنثی شده آنها را دارای بار منفی می­ سازند ( یون های منفی ) که این عمل یونیزه شدن نامیده می شود.

گاز یا هوا پس از یونیزه شدن قابلیت هدایت الکتریسیته پیدا می کند و هر چه شدت عمل یونیزه شدن بیشتر باشد، حرکت یون های باردار سریع تر و قابلیت هدایت بیشتر می گردد.

قوس الکتریکی

بدیهی است که جریان الکتریکی از مدار باز نمی تواند عبور کند چون مقاومت الکتریکی آن فوق العاده زیاد است. مدار بسته هم در مقابل جریان الکتریکی مقاومت نشان می دهد و در اثر این مقاومت ها مقداری از انرژی الکتریکی تبدیل به انرژی حرارتی می شود. هر چه مقاومت الکتریکی بیشتر باشد حرارت ایجاد شده بیشتر است.

همانطور که گفته شد اگر دو سر مثبت و منفی یک مولد برق به هم برخورد کرده و سپس در فاصله کمی از هم قرار بگیرند بین آنها قوس الکتریکی برقرار می شود و جریان برق از مدار می­ گذرد. ولی چون مقاومت الکتریکی قوس زیاد است، حرارت قابل ملاحظه ای تولید می شود. از حرارت فوق الذکر می توان برای ذوب دو قطعه فلز و اتصال آنها به یکدیگر استفاده نمود.

قوس الکتریکی به عوامل مختلفی نظیر جنس الکترود، طول قوس، نوع گاز، فاصله هوایی و نوع جریان الکتریکی بستگی دارد. برای روشن کردن قوس الکتریکی و نگهداری قوس به ولتاژ بیشتری لازم است، چون مقداری از ولتاژ، صرف یونیزه کردن فاصله هوایی بین الکترود و قطعه کار می شود. قوس الکتریکی در میدان مغناطیسی منحرف می شود و با کوتاه کردن قوس، نزدیک کردن اتصال جوش، گرفتن الکترود در جهت انحراف قوس و تغییر زاویه الکترود می توان از میزان انحراف قوس کم کرد.

مدار جوشکاری قوسی

در جوشکاری با قوس الکتریکی ، جریان برق از طریق کابل جوشکاری و انبر الکترود به میله الکترود می رسد. سر دیگر ماشین جوش به قطعه کار مورد جوشکاری یا به میز کار متصل می شود که با تماس الکترود با قطعه کار، در مدار جریان برق اتصال کوتاه حاصل شده و جریان زیادی از طریق الکترود - قوس قطعه مورد جوشکاری - کابل برگشت، به طرف ماشین جوشکاری عبور می کند.

حال اگر الکترود از فلز مبنا جدا شده و در فاصله معینی از آن قرار گیرد جهش جرقه باعث یونیزه شدن هوا و ایجاد قوس می گردد.

مقاومت الکتریکی زیاد قوس ، تولید حرارت فوق العاده ای می نماید که باعث ذوب الکترود و لبه های دو قطعه فلز جوش شونده و در هم آمیختن آنها می شود و بدین ترتیب اتصال دو قطعه را بوسیله جوشکاری فراهم می سازد.

 

پارامترهای موثر در فرآیند SMAW

 
 

 

 

در جوشکاری قوسی چهار عامل وجود دارد که تأثیر زیادی بر روی کیفیت جوش دارند و برای اینکه جوش خوبی بدست آید ، لازم است هر یک از آنها با نوع کار و وسایل مورد استفاده هم آهنگ و تنظیم شوند. این چهار عامل عبارتند از :

1- شدت جریان

وقتی قوس برقرار می شود و جوشکاری آغاز می شود، مقدار آمپری که از مدار جوشکاری عبور می کند به شدت جریان جوشکاری موسوم است. جریان برق متناسب با قطر الکترود مصرفی روی ماشین جوشکاری تنظیم می شود. هر چه قطر الکترود بیشتر باشد، جریان مصرفی بیشتر است. همیشه به میزان آمپری که سازنده الکترود توصیه کرده است توجه می کنیم ولی اگر جدول آمپر در دسترس نباشد می توان از قاعده کلی زیر استفاده کرد :

«مقدار آمپر جوشکاری برابر است با قطر الکترود ضربدر عدد 35 یا 40»

برای قطعات ضخیم از شدت جریان بیشتری استفاده می شود. با افزایش شدت جریان تعداد جرقه ها و در نتیجه دمای ایجاد شده افزایش می یابد.

شدت جریان بالا باعث نفوذ خوب جوش می شود و اگر شدت جریان بیش از حد بالا باشد خواص پوشش الکترود از بین می رود و باعث خوردگی کناره جوش در قطعه می گردد، همچنین شدت جریان پایین باعث نفوذ کم جوش می شود پس باید در تنظیم شدت جریان دقت عمل لازم را داشته باشیم.

تناسب تقریبی جریان با قطر الکترود و ضخامت ورق در وضعیت تخت   مقدار حداکثر جریان با توجه به وضعیت جوشکاری
قطر الکترود (mm) ضخامت ورق (mm) شدت جریان (A) ولتاژ تقریبی (V) وضعیت جوشکاری حداکثر شدت جریان (A)
2.25-3.25 2-4 60-100 15-17 حالت تخت 250
3.25-4 4-6 100-150 17-20 حالت افقی 200
4-5 6-10 150-200 20-22 حالت قائم 160
5-6 بزرگتر از 10 200-400 22 حالت بالا سری 150
 
قطر،  نوع الکترود ،