مهدی امیری

جوشکاری FCAW

این عبارت مخففFlux Cored Welding  است  .

 این نوع جوشکاری که با سیم توپودری انجام میشود بسیار شبیه به جوشMAG است با این تفاوت که بجای سیمSolid  و تو پر از نوع خاصی سیم جوش که به شکل لوله توخالی بوده و داخل آن پودرهای خاصی قرار دارد ، استفاده میگردد .

 این نوع سیم بنامهای Tubular wire یا Flux Cored Wire  و یا اسامی مشابه مورد استفاده قرار میگیرد . نوع خاصی  از این سیمها بدون استفاده از گاز محافظ کمکی ، قادر به جوشکاری میباشد که بنام        Inner Shielded Wire و یا گاهی و Self Sheilded wireو یا اسامی مشابه شناخته شده اند . در این نوع از سیم ها در واقع پودر های داخل لوله پس از برقراری قوس جوش ، گازهای مخصوص کنترل اتمسفر را متصاعد میکنند و عمل محافظت حوضچه جوش و قوس الکتریکی را بخوبی انجام میدهند . غیر از این نوع سیمها بقیه انواع آن حتما نیاز به گاز محافظ خنثی و یا اکتیو و یا پودر جوش خواهند داشت .                                     

       مولد جریان برق جوش قوس الکتریک

جریان برق جوش قوسی ، ( ( Arc Welding به روشهای زیر ایجاد میشود :

1- دینامیک و یا متحرک که به آن دینامو یا  Generatorاطلاق میشود و در اثر چرخش یک مولد برق مورد نیاز جوش تامین میگردد . وسیله چرخش یا یک موتور الکتریکی است که مجموعه این موتور الکتریکی و ژنراتور جوش را بنام Motor Generator یا در ایران بنام دینام جوش می شناسند که در  سالهای اخیر تولید این وسیله به دلایل اقتصادی و مصرف انرژی بالا کاهش یافته است . دومین وسیله چرخش ژنراتور موتور احتراقی دیزلی ، بنزینی و یا گازی است که به مجموعه این موتور احتراقی و ژنراتور جوش ، موتور جوش گفته میشود . موتور جوشها غالبا در مناطقی که دسترسی به الکتریسته امکانپذیر نباشد یا مشکلاتی در بر داشته باشد ، مورد استفاده قرار میگیرند .

2 - استاتیک و یا ثابت که به آن ترانسفور ماتور می گویند .

     ترانسفور ماتور می تواند برق تکفاز  یا سه فاز  شهر  را  به  برق  ولتاژ  پایین  و آمپراژ  بالا که مناسب جهت        

     جوشکاری میباشد ، تبدیل نماید  ،  ولتاژ قوس مورد نیاز جوشکاری معمولا از 10  تا 40 ولت بوده که عموماً      

     در دستگاههای جوشکاری ، جهت تامین این ولتاژ از ،  ولتاژ بی باری  بین  فاصله 50  تا  90  ولت مورد   

     استفاده قرار می گیرد .

برق  تولید شده توسط  ترانسفورماتور  صرفاً  برق  AC با  شکل  موج  سینوسی  همانند  برق  شهر می باشد .

برق AC توسط یکسو کننده  ( Rectifier )به برق DC ( Direct Current )تبدیل میشود . جریان برق تولید شده توسط ژنراتور جوش هم میتواند  ACباشد که سپس توسط دیود به DC تبدیل شود و هم میتواند مستقیماًDC  باشد که در این حالت ساختمان ژنراتور جوش تغییر خواهد کرد .

در سیستمهای INVERTER که اخیرا در تولید دستگاههای جوش بتدریج جای خود را باز کرده است ، نیز از  ترانسفورماتور استفاده میشود لیکن با این تفاوت که با تغییر فرکانس و افزایش زیاد آن میتوان ترانسفور ماتور با حجم کمتری استفاده نمود .

      ذکر  این  نکته ضروری است که برق  ورودی  دستگاههای جوش  یا  تک فاز ( Single Phase )  و  یا  سه فاز  ( three Phase) می باشد . اصطلاح برق دو فاز که در ایران برای دستگاهها بکار میرود در کارخانه سازنده دستگاهها بکار نمیرود Single Phase . در واقع دو خط برق است که ولتاژ مابین آنها باید مشخص شود . معمولا در دستگاههای Single Phase  کارخانه سازنده مشخص میکند که ولتاژ بین دو خط برق 110، 220 ، 380 ، و یا ... میتواند باشد ، لذا نمیبایست در مرحله اول با مشاهده تکفاز بودن دستکاه صرفاً تصور نمود نمیتوان از دو خط فاز با ولتاژ 380 استفاده نمود بلکه در بسیاری از موارد برای دستگاههای تکفاز ، ولتاژ 380 ولت توسط کارخانه سازنده دستگاه پیش بینی شده است .

      جریان برق AC  و  DC

جریان برقAC  و DCهر کدام محاسن و معایبی در بردارند که در جایگاه خود توجه به نوع کار میتوانند در جوشکاری بسیار مفید باشند .

برقAc یا Alternative current به جریان الکتریسیته ای اطلاق میشود که پلارتیه آن مرتباً مابین مثبت و منفی تغییر کند ولی شکل آن میتواند سینوسی ، مربعی و یا نامشخص باشد .

در کشور ما در هر دقیقه 50 بار جهت جریان از مثبت به منفی و بالعکس تغییر میکند ( فرکانس 50 هرتز ) و لذا در جوشکاری با برقAC پلارتیه جوش دائماً بین الکترود و قطعه کار تعویض میشود . پس در طول مدت جوش همواره همواره یک ولت و آمپر ماکزیمم ، صفر و مینمم خواهیم داشت و آمپر اسمی همان آمپر متوسط خواهد بود .

زمانی که از برق AC  استفاده می کنیم 50 بار در ثانیه ولتاژ  و آمپراژ  صفر خواهد  بود  و  اتصال  کوتاه       (Short Circuit) در واقع 50 بار در ثانیه انجام خواهد شد و زمینه مساعدی را جهت چسبیدن الکترود به قطعه کار موجب میشود . لذا الکترودهایی با برقAC قابل جوشکاری هستند که مواد پایدار کننده قوس در پوشش آنها زیادتر باشد تا الکترود به کار نچسبد ، در ضمن جوشکار کم تجربه بسختی میتواند با ترانس جوش AC جوشکاری نماید چرا که الکترود ، میل بیشتری جهت چسبیدن قطعه کار دارد . به این دلیل و برخی دلایل دیگر کارخانه های سازنده برای هر نوع الکترود مشخص میکند که آیا با برق AC قابل جوشکاری است یا خیر ؟

در جوش MIG / MAG از برق ACاستفاده نمیشود . زیرا در سیستمMetal Transfer  و انتقال ذرات جوش حوضچه مذاب در جوشMIG / MAG  ، مشکل اتصال کوتاه بسیار اساسی خواهد بود . اما در جوشکاریSAW بدلیل وجود پودر محافظ و مواد پایدارکننده قوس ، در پودر جوش در بعضی از موارد میتوان از برقAC  استفاده کرد که در این حالت می بایستی از پودر مخصوص استفاده نمود .

مهمترین کاربرد برقAC در جوشکاری فلزاتی مانند آلومینیم و منیزیم بصورت جوشکاریTIG میباشد که کیفیت جوش در این حالت بسیار بالا خواهد بود . اما در این موارد حتما نیاز به های فرکانس              مدل( Continuous High Frequency ) خواهیم داشت تا زمانیکه ولتاژ در هرسیکلAC به صفر میرسد قوس تمایل به قطع شدن دارد ، بتوان مجددا قوس را پایدار نگه داشت . لذا در دستگاههایی که از برقAC در جوشTIG استفاده میشود وجود های فرکانس مداوم الزامی است .

جریان برق DC از طرق مختلف میتواند تولید شود . بعنوان مثال یک اکومولاتور یا باطری که مولد برقDC است میتواند با تاسیسات اضافی به یک مولد جوشDC  تبدیل شود . لیکن برق DC دو جهت مصارف جوشکاری از این دو طریق تامین میشود :

1- ژنراتور DCکه سیم پیچی و ساختمان آن بگونه ای است که برقDC تولید میکند . از این نوع برق DC صرفا در موتور جوشها و دینام جوشها استفاده میشود .

 2 – رکتیفایر که عمده ترین کاربرد را در صنعت جوش داراست .

       استفاده از دیود و  ( Silicon Control Rectifier ) SCRتوسط مدار های خاص کار رکتیفایر و یا  

       یکسو کردن جریان را  امکانپذیر می سازد .  برق تکفاز  و  یا سه فاز تولید  شده  توسط  مولد جوش ،

       بوسیله مدار خاص یکسو کننده ای به برق DC  تبدیل میشود  . در این حالت اگر برق سه فاز تبدیل

       به برق  DCشود جریان نرمتر  ( Smooth ) از برق DC  حاصل  از  برق  تکفاز خواهد بود .

برق  DCدر واقع همیشه کاملاً Flat و یا Dead نیست بلکه میتواند شکلهای متعددی داشته باشد که مهم در تفاوت با AC تغییر نکردن پلاریته آن می باشد بطوریکه آمپر میتواند همواره نوسان داشته باشد . معمولاً در دستگاههای جوش برای جوشهای نرمتر سعی میشود با فیلتر کردن برق  DCاز امواج ثابت تر و آرام تری در جوش استفاده نمود و نیز برای جوشهای Forceful و قوی از میزان کمتری فیلتر در مدار جوش میتوان استفاده کرد .

 برق DC تهیه شده جهت جوشکاری به دو صورت DCEP و DCRP وDCEN یا DCSP استفاده میگردد .

DCEP = Direct Current Electrode Positive

DCRP = Direct Current Reverse Polarity

DCEN = Direct Current Electrode Negative

DCSP = Direct Current Straight Polarity

پلاریته در جوش نقش بسیار مهمی دارد . در جوشکاری DC کلا دو کابل جهت جوش موجود است . یکی مثبت و دیگری منفی . زمانیکه الکترود به قطب مثبت متصل باشد جهت حرکت الکترونها از طرف قطعه کار به الکترود است و لذا الکترود بیشتر از قطعه کار گرم شده و تقریبا  دو سوم حرارت به الکترود و یک سوم به قطعه کار می رسد .

این نوع جوشکاری DCEP یا پلاریته معکوس ( DCRP ) نامیده می شود .

 اگر الکترود به قطب منفی متصل باشد جهت حرکت الکترونها از الکترود به طرف قطعه کار بوده و لذا  قطعه کار بیشتر از الکترود و به نسبت دو سوم به یک سوم گرم می گردد .

 این نوع جوشکاری DCEN  پلاریته مستقیم ( DCSP ) نامیده میشود .

 کارخانه های سازنده الکترود همواره مشخص می کنند که هر الکترودی را با کدام پلاریته می بایستی جوشکاری نمود . در جوش TIG عموماٌ الکترود منفی است به دلیل آنکه الکترود تنگستن ذوب نگردد . البته در شرایط خاص و استثنایی از الکترود مثبت هم استفاده می گردد . در جوشMIG  همواره سیم جوشSolid  به قطب مثبت متصل است مگر در شرایط خاص و استثنایی که DCEN استفاده می شود . در جوشFCAW به دلیل استفاده از سیم جوش تو پودری موارد متعددی پیش می آید که از جریان DCEN یا پلاریته مستقیم استفاده می شود . در جریان برق AC  پلاریته بطور مداوم و مساوی بین الکترود و قطعه کار تعویض می شود و لذا حرارت ایجاد شده در الکترود و قطعه کار مساوی است .