کاملترین جزوه زیر پودری (کامل کامل)

[M.A.A.H.R]

:
درزمان پيشرفت فرايند جوش زير پودري در
اواسط دهه 1930 پودرهاي ترکيب شده حاوي ترکيبات سيليکاتي استفاده مي شدند که عمدتا"
حاوي آلومينا سيليکات منيزيم، کلسيم و منگنز بودند. ترکيبات مورد مصرف در سراسر
دنيا ترکيبات سيليکات منگنز ارائه شده درجدول1 بودند. براي تنظيم محدوده ذوب و
ساختار آن از دياگرام MnO – SiO2
استفاده مي شد. نتيجه جوشکاري با پودرهاي چسبيده شده تقويت شده، پس
از ذوب و انجماد جوش در فلز جوش مشابه پودر ترکيب شده است. فروسيليم و اکسيد منگنز
و سيلسيم فلاکس ترکيب مي شوند. لذا مقدار MnO نسبت به SiO2
که براي جوش زير پودري مناسب است در قسمت جوش باقي مي ماند.انواع
پودرهايي که در جدول1 توضيح داده شده براي دستيابي به خواص پيشرفته تر و هزينه
اقتصادي تر و ظاهر مناسب تر گرده جوش در مقادير کمتر منگنز اصلاح شده اند. برخي
ترکيبات پودرها با بازيسيته بيشتر (که مقادير CaF2, CaO
دارند) خواص مکانيکي بهتري در فلز جوش ارائه مي دهند و افزودن تيتانيوم پايداري قوس بيشتر و اکسيد فلزات خاص ظاهر جوش را در فولادهاي آلياژي
بهبود مي دهند. براي رسيدن به ظاهر جوش مناسب در جوشکاري پرسرعت ورق ها خواص دمايي
گرانروي فلاکس را بايد تنظيم کرد. فلاکس هاي کاربردهاي خاص براي منظورهاي خاص طراحي مي شوند.
مقايسه پودر جوش زير پـــودري با پوشش الکترود:
پودرهاي جوش
زير پودري در مقايسه با مواد بکار رفته در پوشش الکترودهاي جوشکاري الکترود دستي
چند تفاوت عمده دارند. فلاکس هاي جوش الکترود دستي حاوي ترکيباتي مانند سلولز براي
ايجاد گاز محافظ است. همچنين ترکيباتي با تابع کاري پايين مانند اکسيد سديم و اکسيد
پتاسيم براي کمک به شروع قوس و پايداري آن و مواد ديگري براي تقويت نفوذ, نرخ ذوب و
استفاده از قطب هاي مختلف جريان به پوشش الکترود اضافه شوند. که پودرهاي جوش زير
پودري غالبا" به اين ترکيبات نيازي ندارند, زيرا وجود سرباره مذاب و دانه هاي کروي
پودر از قوس حفاظت کرده و نيازي به گاز محافظ نيست. وجود ترکيبات سيليس و فلورايد
عموما"پايداري مطلوب قوس را تضمين مي کند و حداقل %10 فلورايد کلسيم براي بهبود
سياليست فلاکس مذاب به سيليکات هاي فلزي پودر اضافه مي شوند.پوشش هاي الکترود هاي
جوش قوس الکترود دستي بخاطر اينکه بايد قابل اکسترود باشد و ساير ملزومات توليد
داراي فــرمول پيچيده اند وبرعکس آن پودرهاي جوش زير پودري ازترکيبات معدني ساده و
از سيستم هاي دوتايي, سه تايي و يا چهار تايي انتخاب مي شوند. رايج ترين فلاکس ها
از سيستم MnO – SiO2 و يا CaO - SiO2
تشکيل شده انـــد که مي توانند با اکسيدهاي آلومينيم, منيزيم,
زيرکونيوم و تيتانيوم ترکيب شود و فلاکس هاي کاربردهاي خاص را به وجود آورند.فلاکس
هاي الکترودهاي پوشش و فلاکس هاي جوش زير پودري به روش هاي متفاوتي دسته بندي مي شوند.
استانـــدارد AWS A5.1-6
الکترودهـــا را برحسب نوع مواد پوشش فلاکس دسته بندي مي کند. و استاندارد A 5.1 7-
69 براي دسته بندي پودر جوش زير پودري به طبيعت شيميايي فلاکس
ارتباطي ندارد فقط به خواص مکانيکي رسوب جوش که با الکترود مخصوص به وجود مي آيد
مربوط است.
در عمل بيشتر الکترود و فلاکس جوش زير پودري از روي ظاهر جوش انتخاب مي
شوند تا در نظر گرفتن جنبه هاي فني.
نقطه ذوب و نرخ ذوب پودرهــاي جوش:
يک پودر جوش موثر بايد
دردماي بالا به خوبي سيال باشد و لايه روان و محافظ برروي فلز جوش ايجاد نمايد و
آنرا از اکسيد شدن حفاظت کرده ولي در دماي اتاق ترد باشد و به آساني از روي جوش جدا
شود.
نقطه ذوب و چگالي فلاکس نيز بايد کمتراز فلز جوش باشد که گازهاي توليد شده بين
فلز و سرباره بتوانند وارد سرباره شوند و براي تکميل وظيفه سرباره سازي بايد فلاکس
پس از تکميل انجماد فلز جوش منجمد شود. لذا حد بالايي دامنه ذوب پودر جوش زير پودري
حدود 1300 oC
مي باشد. مقدار فلاکس ذوب شده در هر دقيقه به ولتاژ و جريان جوش
بستگي دارد و در جريان ثابت مقدار پودر ذوب شده در هر دقيقه با افزايش ولتاژ جوش
افزايش مي يابد. در عمل معمولا" وزن فلاکس ذوب شده و وزن الکترود ذوب شده برابرند.
تاثير فلاکس بر ترکيب فلز جوش:
واکنش هاي بين فلز جوش مذاب و پودرج
وش ذوب شده در ضمن جوشکاري زير پودري شبيه واکنش بين مذاب و سرباره در فولاد
سازي است. و لذا وظيفه سرباره مذاب کاهش ناخالصي هاي فلز جوش و تامين عناصري مانند
منگنز و سيليکون براي فلز جوش است. چنانچه در قسمت الف شکل 4 مشاهده مي شود با
افزايش MnO درسرباره تا حدود 10 درصد مقدار منگنز فلز جوش افزايش سريع دارد که
به تدريج مقدار اين افزايش کم مي شود. لذا بسياري از فلاکس ها حاوي حدود %10 اکسيد
منگنز است. رابطه مقدار SiO2 موجود در فلاکس و مقدارSi
فلز جـــوش متفاوت است و تا هنگامـــي که SiO2
موجود در سرباره حدود %40 باشد سيليسم اندکي جذب نمي شود لذا فلاکس
هاي تجاري و مخصوصا" فلاکس هايي که براي جوش هاي با چند پاس توليد مي شوند مقدار
زياد حدود %40, SiO2 دارند. برخي فلاکس ها مي توانند فروآلياژها را براي جوش تامين
کنند. اکسيدهاي فلزي موجود در پودر مانند NiO, MnO3, Cr2O3
باعث انتقال عناصر فلزي از سرباره به فلز جوش شوند. مقدار Cr2O3
فلاکس, ترکيب الکترود, ترکيب فلز پايه اي که بر روي آن فلز جوش
رسوب مي کند بر مقدار سيليسم باقي مانده در فلز جوش تاثير مي گذارند.
همه عواملي که زمان واکنش فلز - سرباره يا متوسط دماي حوضچه جوش را تغيير دهد, برتوزيع عناصر
آلياژي باقي مانده در فلز جوش تاثير خواهد گذاشت.
در شرايط طبيعي جوشکاري, سرعت
حرکت مهمترين عامل در رسوب عناصر آلياژي است و نيز افزايش ولتاژ عموما"
باعث افزايش عناصر فلزي منتقل شده
به فلز جوش مي شود.
گرانروي و هدايت سرباره ها :
براي اينکه فلاکس در برابر نفوذ
گازهاي اتمسفري مقاوم باشد بايد گرانروي آن در منطقه جوش به اندازه کافي بالا باشد
که در ضمن بتواند از سرريز شدن فلز مذاب و حرکت آن به سمت جلوي قوس که ممکن است
باعث حبس سرباره در زير فلز جوش مذاب شود جلوگيري کند.
از طرف ديگر به اندازه کافي
سيال باشد که حل شدن سريع اجزاء غير فلزي مانند اکسيدها و خارج شدن گازها از فلز
مذاب را ممکن سازد. ويسکوزيته فلاکس مذاب در دماي oC1400 در حدود 2 تا 7
poises مي باشد.دانه هاي پودر جوش در دماي اتاق عايق الکتريکي هستند و
مقاومت آنها با افزايش دما کاهش مي يابد و سرباره هاي مذاب در دماي حوضچه جوش بسيار
هادي هستند.
روابط الکتريکـي :
روابط الکتريکي منطقه جوش توسط نوع فلاکس و روش جوشکاري تعيين مي شود.
.
بررسي هاي نوسان نگاري، اسپکتوگرافيک و راديو گرافيک, قوس طبيعي را در هنگام جوشکاري زير
پودري نشان مــي دهند.
براي محاسبه روابط الکتريکي ثبت ولتاژ در بررسي هاي نوسان نگاري مهمترين عامل است.
: شرايـط جوش
دانسيته جريان الکتريسته در سيم الکترود جوش زير
پودري در مقايسه با مقدار آن در جوش الکترود دستي چندين برابر بزرگتر و نرخ ذوب و
سرعت جوشکاري نيز بيشتر است. ارتباط بين ولتاژ معمول تجهيزات صنعتي و جريان نشان
داده شده است. براي اين داده ها فرض شده که هر يک از تنظيمات جريان جوشکاري دامنه
اي حدود 10 ولت دارد، که در اين محدوده جوش سالم در ولتاژهاي بالاتر گرده جوش پهن
تر و در ولتاژهاي پايين تر گرده جوش باريکتر مي دهند.
در ولتاژ جوشکاري و مجموع و
پتانسيل کاتد و آند با افزايش جريان جوشکاري افزايش مي يابند
. و در هر جرياني با
کاهش ولتاژ و يا مجموع پتانسيل کاتد و آند مقدار پودر ذوب شده کاهش مي يابد و به
صفر نزديک مي شود.
خطي نبودن کاهش پتانسل کاتد و آند نشان دهنده وجود هدايت الکتروليتي است.
حداکثر سرعت جوشکاري قابل استفاده براي جوشکاري بدون عيب و رفتار
پايدار, با جريان جوشکاري تغيير مي کند.
هنگامي Undercut
رخ مي دهد که جوشکاري در سمت راست خط مورب انجام شود.
مثلا" جوش تک
پاس را در ورق هاي به ضخامت 1 اينچ را مي توان با 1500 آمپر و با سرعت 10 اينچ در
دقيقه جوش داد.
فاصله نازل :
فاصله بين سطح فلز پايه و نوک لوله تماس (نازل)
در گرماي وارده به جوش و لذا نرخ ذوب تاثير مي گذارد.
زيرا نرخ ذوب الکترود جوش
مجموع ذوب شدن براثر گرماي قوس و ذوب شدن براثر گرماي مقاومت الکتريکي (I2R)
در طول الکترودي که از نازل خارج شده است مي باشد. بسته به طرح
اتصال و طول قوس, انتهاي الکترود ممکن است بالاتر, هم سطح يا زير سطح بالايي فلز
پايه باشد.
نرخ ذوب ناشي از گرماي مقاومتي I2R
در الکترود تابع نمايي از طول الکترود بين نازل و قطعه کار، جريان
و قطر الکترود مي باشد.
افزايش مقدار ذوب بر اثر گرماي مقاومتي به شدت جريان و طول
الکترود خارج از نازل وابسته است, که هر دو تابعي از قطر الکترود مي
باشند
نفـــوذ:
نفوذ, عمق تشکيل رسوب جوش درشيار يا سطح فلز پايه است
که معمولا" فاصله زيرسطح اصلي است، که فلز آن ذوب شده است.
ولتاژ کم اهميت ترين و
جريان جوشکاري مهمترين عامل در محاسبه نفوذ و سرعت جوشکاري است. تاثير متقابل
ولتاژ, جريان و سرعت حرکت جوش بر مقدار نفوذ که از چندين آزمايش زير پودري بدست
آمده اند.
براي ساير فرايندهاي جوش قوس، GMAW وSMAW
نيز رابطه خطي مشابهي بدست آمده است. شيب اين خط مورب در فرايندهاي
مختلف متفاوت است و بيشترين مقدار آن مربوط به فرايندهايي است که از گازهاي محافظ
هليم يا CO2 استفاده مي کنند.
ظرفيت حرارتي فلز جوش مذاب براي محاسبات گرماي
ورودي و سرعت سردشدن داراي اهميت هستند و با مقطع عرضي گرده جوش که نشان دهنده
مقدار فلزي است که براي ذوب شدن گرم مي شود، متناسب است.
بازده توليد براي هر روش
جوشکاري به اندازه گيري اين ناحيه مربوط مي شود.
ارتفاع گرده جوش با افزايش جريان
جوشکاري و کاهش سرعت حرکت جوشکاري افزايش مي يابد و تاثير ولتاژ برگرده
جوش ناچيز
است.
رقــت :
نسبت فلز پايه به رسوب فلز جوش عامل مهم
در کنترل خواص مکانيکي فلز جوش است.
رقت فلز جوش از فلز پايه را مي توان از روي
نسبت حجم گرده (سطح مقطع عرضي درطول گرده) بر فلز پايه حساب کرد.
رقت فلز جوش از فلز
پايه با افزايش نسبت جريان به سرعت جوشکاري افزايش مي يابد.
با افزايش ولتاژ نرخ
ذوب الکترود اندکي کمتر شده و لذا باعث افزايش رقت مي شود.
بازيسيته پــودر جــوش ::
انديس بازي پودر جوش (BI)
معيار ديگري براي طبقه بندي پودرهاي جوش است که مقدار اسيدي بودن
روش توليد فلاکس را و همچنين فعال ، خنثي يا آلياژي بودن فلاکس را مشخص مي کند.
انديس بازي نسبت مجموع اکسيدهاي فلزي با پيوند سخت به مجموع اکسيدهاي فلزي
با پيوند
سست است . انديس بازي برآوردي از مقدار اکسيژن فلز جوش است و لذا مي تواند براي
بيان خواص فلز جوش بکار رود. پودرهاي جوش با بازيسيته بيشتر تمايل به داشتن اکسيژن
کمتر و استحکام بالاتر در فلز جوش دارند. در حالي که پودرهاي جوش اسيدي, جوشي با
اکسيژن بيشتر ، ريز ساختار درشت تر و با مقاومت کمتر در مقابل تورق توليد مي
کنند.پودرهاي جوشي با انديس بازي بيشتر از 5/1 پودر جوش بازي و با انديس بازي کمتر
از يک ، پودر جوش اسيدي شناخته مي شوند.
پودرهاي جوش اسيدي معمولا براي جوش هاي تک
پاس مناسبند و رفتار جوش مناسب و در گرده جوش خاصيت ترکنندگي خوب دارند.
علاوه برآن
پودرهاي جوش اسيدي در مقايسه با پودرهاي جوش بازي مقاومت بيشتري در برابر ايجاد
تخلخل ناشي از آلودگي هاي چون روغن ، زنگ و پوسته هاي نوردي در ورق دارند.
پودرهاي
جوش بازي در مقايسه با پودرهاي جوش اسيدي مقاومت به ضربه بهتري نشان مي دهند. اين
مزيت در جوش چند پاس به وضوح مشهود است. پودرهاي جوش با بازيسيته زياد در جوش هاي
بزرگ با چند پاس خواص ضربه خيلي خوب ودر جوش تک پاس خواص ضعيفتري را در مقايسه با
پودرهاي جوش اسيدي نشان مي دهند.
لذا مصرف پودرهاي جوش بازي بايد به جوش هاي بزرگ
چند پاس که در آن استحکام ضربه خوب براي فلز جوش نياز باشد محدود شود