دانلود مقاله روش و نحوه شبیه سازی فرآیند جوشکاری در کامپیوتر

موضوع :
عیوب بوجود آمده در جوشکاری زیر پودری : در حقیقت جوشکاری زیر پودری پروسه ای است که بیشترین حرارت ورودی را دارد که در زیرلایه محافظی از پودر قرار داردو درصدعیوب مختلف برروی جوش را کاهش می دهد .

به هر حال عیوبی نظیر ذوب ناقص ، حبس سرباره ، ترکهای سرد، هیدروژنی یا مک رخ می دهد .

انواع عیوب بوجود آمده در جوشکاری زیر پودری : ذوب ناقص و سرباره محبوس : معمولاِ ًبه دلیل آماده نبودن قطعه یا روش، این عیوب به وجود می آید.

نامناسب بودن قطعه می تواند باعث شودکه فلزجوش در رو غوطه ور و سرباره در زیر باقی به ماند یا اگر مهره جوش دور لزلبه اتصال قرار داشته باشد فلز مذاب ممکن است که فلز پایه را ذوب کند .

مهره جوش به شکل محدب باعث می شودکه ولتاژ جوشکاری پایین بیاید که در پی آن ممکن است که سرباره محبوس شده بوجود آید و ذوب ناقص اجازه ندهد که فلز مذاب حتی پخش شود .

ترک انجمادی : ترک انجمادی در طول مرکزمهره معمولاً اتفاق می افتدکه دلیل آن شکل مهره جوش،طرح اتصال یا انتخاب نامناسب جوشکاری مورد استفاده، می باشد .

مهره جوش محدب با نسبت عمق به عرض بیشتراز احتمال ترک انجمادی می کاهد.

اگر عمق نفوذ جوش خیلی زیاد باشد تنشهای انقباضی ممکن است ترک خط مرکزی را بوجود آورد .

طرح اتصال ممکن است همچنین باعث افزایش تنشهای انقباضی بشود و دوباره خطر ترک انجمادی افزایش یابد.به دلیل اینکه ترکیدگی با تنشها در جوش ارتباط دارد ، مواد با استحکام بالا احتمال ترکیدگی بیشتری دارند بنا بر این توجیهاتی باید ابراز داشت از جمله شکل سطح مناسب دمای پیش گرما،دمای بین پاسی به علاوه الکترود مناسب و تریکب پودرکه در موقع جوشکاری این مواد باید در نظر گرفت .

ترک هیدروژنی : همانند ترکهای انجمادی تقریباً بعد از جوشکاری ظاهر می شوند .

ترک های هیدروژنی یک فرآیند تاخیری هستند و امکان دارد حتی ساعتها یا روزها بعد از جوشکاری کامل شده ، اتفاق افتد .

ترک هیدروژنی زمانی می نیمم خواهد بود که منبع هیدروژن (برای مثال آب ،روغن ،گازها و نا خالصی) در پودر الکترود یا اتصال وجود نداشته باشد .

پودر الکترود و قطعه کار باید تمیز و خشک باشد به منظور جلوگیری از ورود نم و رطوبت پودر ها و الکترود ها با ید در جعبه های مقاوم به رطوبت و در جاهای خشک انبار شوند.اگر یک پودریا الکترود با رطوبت ترکیب شود باید آن را مطابق استاندارد کارخانه خشک کرد .

به منظور کاهش نسبت هیدروژنی ، اتصال جوش داده شده باید پیشگرما شود .

زیرا هیدروژن در فولاد در دمای بالاتر از 95 درجه سانتیگراد کاملاً حرکت می کند.دمای پیش گرمای پیشنهادی بایدمطابق بیشترین هیدروژن مجاز باشد تا بتواند فرار کند و نیز احتمال خواهد داشت که خطر ترک هیدروژنی کاهش یابد .

مُک : مک بر اثر محبوس شدن گاز ها در جوشکاری زیر پودری بوجود می آید .

حبابهای گازی که باعث مک می شود از فقدان محافظت در مقابل اتمسفر یا از آلوده شدن بواسطه آب روغن یا گریس و ناپاکی ها ایجاد می شود .

به منظور کاهش مک در جوشکاری زیر پودری محل جوش باید بطور کامل به وسیله فلاکس پوشش داده شود .

تمام آب، گریس و ناخالصی های سطحی باید از قطعه کار ، الکنرود و فلاکس پاک شود .

علت دیگر مک در جوشکاری زیر پودری سرعت حرکت بیش از اندازه می باشد افزایش در سرعت حرکت به مقدار زیاد اجازه نخواهد داد تا حباب های گازی از جوش خارج شوند و حباب ها ممکن است در فلز جوش در میان فلز و سرباره محبوس شود .

جوشکاری قوسی زیر پودری
جوشکاری قوسی زیر پودری فرایند جوشکاری قوسی است که در آن قوس به وسیله قشری از پودر دانه ای وذوب شدنی پنهان می شود.

حرارت جوشکاری قوسی زیر پودری به وسیله قوس الکتریکی بین سیم جوش سیمی یا تسمه ای مصرف شدنی فلزی توپر(یا لوله ای)لخت و قطعه کار تامین می شود.
قوس در گودی پودر یا سرباره مذاب نگهداری می شود تا فلز جوش را تصفیه کند و آنرا از آلودگیهای اتمسفری حفاظت نماید.
این فرایند بدون فشار و با استفاده از سیم جوش و گاهی یک منبع تکمیلی مثل سیم جوش اضافی یا پودر با دانه های فلزی کار می کند.
مواد آلیاژی ممکن است برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به ترک جوش به پودر اضافه شود.
چون قوس زیر قشری از پودر مخفی است و به وسیله جوشکار دیده نمی شود این فرایند به
جوشکاری قوسی پنهان معروف است.
اصول کار
در فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری از حرارت ایجاد شده قوس بین سیم جوش با تغذیه مداوم و قطعه کار استفاده می شود.

حرارت قوس سطح فلز مبنا و انتهای سیم جوش را ذوب می کند .
فلز ذوب شده از سیم جوش از طریق قوس به قطعه کار انتقال داده می شود و فلز جوش بدست می آید.

حفاظت به وسیله قشری از پودر دانه ای که مستقیما روی فلز ناحیه جوش ریخته می شود انجام می گیرد .

پودر نزدیک به قوس ذوب می شود و بطور داخلی با فلز جوش مذاب مخلوط می گردد و در خالص سازی و استحکام جوش کمک می کند .پودر سرباره شیشهای تشکیل می دهد از نظر وزنی از فلز جوش رسوب داده شده سبکتر است وبعنوان پوشش حفاظتی روی سطح جوش شناور میشود.

جوش زیر این لایه پودر وسرباره مستغرق است واز اینرو این فرایند جوشکاری قوسی مستغرق نام دارد در اروپا این فرایند جوشکاری زیر پودری نامیده میشود .
بطور عادی پودر وسرباره قوس را می پوشانند بطوری که قوس دیده نمی شود .

قسمتی از پودر که ذوب نشده می تواند دوباره مصرف شود.

سیم جوش بطور خودکار از کلاف باز شده وبه داخل قوس تغذیه می گردد.

قوس بطور خودکار برقرار می ماند و حرکت می تواند دستی یا ماشینی باشد .
قوس بوسیله راه انداز نوع فیوزی یا به روش دیگر شروع میشود .حالت انتقال فلز در جوشکاری قوسی زیر پودری اهمیت چندانی ندارد.در جوشکاری قوسی زیر پودری سیم جوش بطور پیوسته بوسیله غلتکهای با محرک برقی به محل قوس رسانده میشود.لایه ای از پودر دانه ای با ضخامتی که نور قوس ازآن عبور نکند در جلوی قوس روی درز اتصال ریخته میشود .جریان الکتریکی که قوس را تولید می کنداز طریق لوله تماس به سیم جوش منتقل می گردد.
جریان برق می تواند جریان مستقیم با سیم جوش مثبت(قطبیت معکوس)یا سیم جوش منفی (قطبیت مستقیم)یا جریان متناوب باشد.
بعداز آنکه جوشکاری تمام شد وفلز جوش منجمد گردید پودر ذوب نشده وسرباره از روی جوش برداشته می شود.

پودر ذوب نشده الک شده ودوباره مصرف می گردد.

سرباره منجمد شده ممکن است جمع آوری گردیده شکسته شود وبه اندازه لازم درآید وبا پودرجدید مخلوط شود .سرباره دوباره شکسته شده واختلاط آن با پودرمصرف نشده از نظر شیمیایی فرق دارد.

مخلوط سرباره دوباره شکسته شده را میتوان بعنوان پودر جوشکاری دسته بندی نمود ولی بعنوان پودر اصلی بحساب نمی آید.
جوشکاری قوسی زیرپودری هم بصورت نیمه خودکار وهم بصورت خودکار انجام میشود هر چند که جوشکاری تمام خودکار مزایای بسیاری دارد وعامه پسندتر است.
در جوشکا ری نیمه خودکار جوشکار سرعت حرکت جهت وجای جوش را کنتر ل می کند.

در پیستوله جوشکاری زیر پودری نیمه خودکار پودر وسیم بطور خودکار تغذیه میشوند ولی اپراتور هدایت پیستوله در طول درز جوش را بعهده دارد.
برای جوشکاری زیر پودری نیمه خودکار بخاطره انعطاف کافی وقابلیت تغذیه سیم در پیستوله معمولا از سیم جوش با قطر کمتر از 4/2 میلیمتر استفاده میشود.

راهنمایی دستی پیستوله در بالای درز جوش به دلیل پوشیده بودن درز جوش با لایه پودر ونداشتن دید مشکل است
در جوشکاریقوسی زیر پودری خودکار سرعت حرکت وجهت بطور مکانیکی کنترل میشود.پودر ممکن است بطور خودکار در جلوی قوس ریخته شود در حالی که پودر ذوب نشده بوسیله سیستم بازیافت مکشی پشت سر قوس جمع آوری میشود.
برای افزایش نرخ رسوب با سرعت جوشکاری میتوان بطور خودکار چند سیم را به داخل همان حوضچه جوش هدایت نمود.برای مثال درفرایند قوس دو قلو دو سیم جوش به داخل همان حوضچه جوش هدایت می شوند در حالی که دستگاه جوشکاری ونوک تماس مشترکند.در جوشکاری قوسی زیر پودری با قوس پشت سر هم چند سیم جوش پشت سر هم ترتیب داده میشود.هر سیم جوش ماشین جوش مستقل ونوک تماس مستقل دارد.فاصله بین سیمها شکل وطبیعت الکتریکی سیم جوشها طوری تربیت داده میشود که سرعت جوشکاری وشکل مهره جوش بیهنه گردد.
مزایای جوشکاری قوسی زیر پودری
فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری که اوایل سال 1930 معرفی شد یکی از فرایندهای خودکار وقدیمی استکه اصولا برای ساخت درز طولی لوله های بزرگ مورد استفاده قرار می گرفت این فرایند امروز برای تامین فلز جوش با کیفیت بالا بوسیله محافظت قوس وفلز مذاب از آلوده شدن با هوا توسعه فراوانی پیدا کرده است مزایای عمده فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری عبارتند از:
قوس زیر قشری از پودر برقرار میشود که واقعا تابش نور قوس پاشش جرقه ودود را حذف میکند (از نقطه نظر زیست محیطی فرایند را قابل قبول میکند).
- چگالی زیاد جریان نفوذ را زیاد می کند ونیاز به آماده سازی لبه را کم می نماید.
- نرخ رسوب بالا وسرعت جوشکاری زیاد است .
- هزینه واحد طول اتصال نسبتا کم است.
- پودر بعنوان رفتگر واکسیژنگیر برای برطرف کردن آلودگی هایی نظیر اکسیژن نیتروژن وگوگرد از حوضچه جوش مذاب عمل می کند .این موضع به ایجاد جوشهای سالم با خواص مکانیکی عالی کمک می نماید .
- جوشهای کم هیدروژن میتواند بدست آید.
- حفاظت فراهم شده باپودر اساسی است واین حفاظت مثل جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده بهوزش باد حساس نیست.
اکنون قصد داریم نکاتی را در زمینه روش و نحوه شبیه سازی فرآیند جوشکاری در کامپیوتر مطرح سازیم .

مطالب این بخش به صورت کاملا کلی بیان شده اند به گونه ای که امکان بکارگیری آنها در هر نرم افزار المان محدود وجود دارد .

نکته دیگر آنکه مطالب این بخش کلیاتی در مورد نحوه شبیه سازی جوش در کامپیوتر است اما بدیهی است که جهت مدلسازی جوش در یک نرم افزار المان محدود علاوه بر تسلط کامل بر آن نرم افزار ، نیار به تمرین و حل مثالهای متعدد در زمینه مزبور است .

علاوه بر این با توجه به در دسترس نبودن هیچ کتاب و یا جزوه ای که به طور خاص مدلسازی جوش در کامپیوتر را آموزش داده باشد ، بهره گیری از یک استاد توانا که با این پروسه آشنایی کامل داشته باشد ضروری است و مطالب این بخش و مطالب مشابه در کتب و مقالات علمی تنها اشاراتی به کلیات مدلسازی جوش دارد .
نکته دیگر آنکه مطالب این بخش کلیاتی در مورد نحوه شبیه سازی جوش در کامپیوتر است اما بدیهی است که جهت مدلسازی جوش در یک نرم افزار المان محدود علاوه بر تسلط کامل بر آن نرم افزار ، نیار به تمرین و حل مثالهای متعدد در زمینه مزبور است .

علاوه بر این با توجه به در دسترس نبودن هیچ کتاب و یا جزوه ای که به طور خاص مدلسازی جوش در کامپیوتر را آموزش داده باشد ، بهره گیری از یک استاد توانا که با این پروسه آشنایی کامل داشته باشد ضروری است و مطالب این بخش و مطالب مشابه در کتب و مقالات علمی تنها اشاراتی به کلیات مدلسازی جوش دارد .

موضوع : عیوب بوجود آمده در جوشکاری زیر پودری : در حقیقت جوشکاری زیر پودری پروسه ای است که بیشترین حرارت ورودی را دارد که در زیرلایه محافظی از پودر قرار داردو درصدعیوب مختلف برروی جوش را کاهش می دهد .

جوشکاری قوسی زیر پودری جوشکاری قوسی زیر پودری فرایند جوشکاری قوسی است که در آن قوس به وسیله قشری از پودر دانه ای وذوب شدنی پنهان می شود.

حرارت جوشکاری قوسی زیر پودری به وسیله قوس الکتریکی بین سیم جوش سیمی یا تسمه ای مصرف شدنی فلزی توپر(یا لوله ای)لخت و قطعه کار تامین می شود.

قوس در گودی پودر یا سرباره مذاب نگهداری می شود تا فلز جوش را تصفیه کند و آنرا از آلودگیهای اتمسفری حفاظت نماید.

این فرایند بدون فشار و با استفاده از سیم جوش و گاهی یک منبع تکمیلی مثل سیم جوش اضافی یا پودر با دانه های فلزی کار می کند.

مواد آلیاژی ممکن است برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به ترک جوش به پودر اضافه شود.

چون قوس زیر قشری از پودر مخفی است و به وسیله جوشکار دیده نمی شود این فرایند به جوشکاری قوسی پنهان معروف است.

اصول کار در فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری از حرارت ایجاد شده قوس بین سیم جوش با تغذیه مداوم و قطعه کار استفاده می شود.

حرارت قوس سطح فلز مبنا و انتهای سیم جوش را ذوب می کند .

فلز ذوب شده از سیم جوش از طریق قوس به قطعه کار انتقال داده می شود و فلز جوش بدست می آید.

جوش زیر این لایه پودر وسرباره مستغرق است واز اینرو این فرایند جوشکاری قوسی مستغرق نام دارد در اروپا این فرایند جوشکاری زیر پودری نامیده میشود .

بطور عادی پودر وسرباره قوس را می پوشانند بطوری که قوس دیده نمی شود .

قوس بطور خودکار برقرار می ماند و حرکت می تواند دستی یا ماشینی باشد .

قوس بوسیله راه انداز نوع فیوزی یا به روش دیگر شروع میشود .حالت انتقال فلز در جوشکاری قوسی زیر پودری اهمیت چندانی ندارد.در جوشکاری قوسی زیر پودری سیم جوش بطور پیوسته بوسیله غلتکهای با محرک برقی به محل قوس رسانده میشود.لایه ای از پودر دانه ای با ضخامتی که نور قوس ازآن عبور نکند در جلوی قوس روی درز اتصال ریخته میشود .جریان الکتریکی که قوس را تولید می کنداز طریق لوله تماس به سیم جوش منتقل می گردد.

جریان برق می تواند جریان مستقیم با سیم جوش مثبت(قطبیت معکوس)یا سیم جوش منفی (قطبیت مستقیم)یا جریان متناوب باشد.

بعداز آنکه جوشکاری تمام شد وفلز جوش منجمد گردید پودر ذوب نشده وسرباره از روی جوش برداشته می شود.

مخلوط سرباره دوباره شکسته شده را میتوان بعنوان پودر جوشکاری دسته بندی نمود ولی بعنوان پودر اصلی بحساب نمی آید.

جوشکاری قوسی زیرپودری هم بصورت نیمه خودکار وهم بصورت خودکار انجام میشود هر چند که جوشکاری تمام خودکار مزایای بسیاری دارد وعامه پسندتر است.

در جوشکا ری نیمه خودکار جوشکار سرعت حرکت جهت وجای جوش را کنتر ل می کند.

در پیستوله جوشکاری زیر پودری نیمه خودکار پودر وسیم بطور خودکار تغذیه میشوند ولی اپراتور هدایت پیستوله در طول درز جوش را بعهده دارد.

برای جوشکاری زیر پودری نیمه خودکار بخاطره انعطاف کافی وقابلیت تغذیه سیم در پیستوله معمولا از سیم جوش با قطر کمتر از 4/2 میلیمتر استفاده میشود.

راهنمایی دستی پیستوله در بالای درز جوش به دلیل پوشیده بودن درز جوش با لایه پودر ونداشتن دید مشکل است در جوشکاریقوسی زیر پودری خودکار سرعت حرکت وجهت بطور مکانیکی کنترل میشود.پودر ممکن است بطور خودکار در جلوی قوس ریخته شود در حالی که پودر ذوب نشده بوسیله سیستم بازیافت مکشی پشت سر قوس جمع آوری میشود.

برای افزایش نرخ رسوب با سرعت جوشکاری میتوان بطور خودکار چند سیم را به داخل همان حوضچه جوش هدایت نمود.برای مثال درفرایند قوس دو قلو دو سیم جوش به داخل همان حوضچه جوش هدایت می شوند در حالی که دستگاه جوشکاری ونوک تماس مشترکند.در جوشکاری قوسی زیر پودری با قوس پشت سر هم چند سیم جوش پشت سر هم ترتیب داده میشود.هر سیم جوش ماشین جوش مستقل ونوک تماس مستقل دارد.فاصله بین سیمها شکل وطبیعت الکتریکی سیم جوشها طوری تربیت داده میشود که سرعت جوشکاری وشکل مهره جوش بیهنه گردد.

مزایای جوشکاری قوسی زیر پودری فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری که اوایل سال 1930 معرفی شد یکی از فرایندهای خودکار وقدیمی استکه اصولا برای ساخت درز طولی لوله های بزرگ مورد استفاده قرار می گرفت این فرایند امروز برای تامین فلز جوش با کیفیت بالا بوسیله محافظت قوس وفلز مذاب از آلوده شدن با هوا توسعه فراوانی پیدا کرده است مزایای عمده فرایند جوشکاری قوسی زیر پودری عبارتند از: قوس زیر قشری از پودر برقرار میشود که واقعا تابش نور قوس پاشش جرقه ودود را حذف میکند (از نقطه نظر زیست محیطی فرایند را قابل قبول میکند).

- چگالی زیاد جریان نفوذ را زیاد می کند ونیاز به آماده سازی لبه را کم می نماید.

- نرخ رسوب بالا وسرعت جوشکاری زیاد است .

- هزینه واحد طول اتصال نسبتا کم است.

- پودر بعنوان رفتگر واکسیژنگیر برای برطرف کردن آلودگی هایی نظیر اکسیژن نیتروژن وگوگرد از حوضچه جوش مذاب عمل می کند .این موضع به ایجاد جوشهای سالم با خواص مکانیکی عالی کمک می نماید .

- جوشهای کم هیدروژن میتواند بدست آید.

- حفاظت فراهم شده باپودر اساسی است واین حفاظت مثل جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده بهوزش باد حساس نیست.

- آموزش مورد نیاز جوشکاری حداقل است (بنابراین میتوان از جوشکاری نیمه ماهراستفاده نمود).

- سرباره را میتوان جمع آوری خرد واندازه نمود وبا پودر مخلوط کرد.

فرایند قوسی مستغرق در ساخت تیرورقهای فولاددی ضخیم درزطولی لوله های قطور ساختمخازن تخت فشار ومخازن ذخیره بطور وسیعی بکار برده میشود.

در صنعت کشتی سازی برای اتصال وساخت زیر مجمومه ها همچنین در صنایع دیگر که از ورقهای متوسطه وضخیم فولادی استفاده میشود این فرایند کاربرد گسترده دارد .رویه سازی وترمیم قطعات تعمیر ونگهداری از کاربردهای دیگر این فرایند جوشکاری است.

محدودیت های جوشکاری قوسی زیر پودر هزینه اولیه سیم رسان منبع قدرت دستگاه های کنترل وتجهیزات انتقال پودر بالا است.

برای نگهداری پودر روی اتصال قرار دادن اتصال جوش در حالت تخت یا حالت افقی ضروری است.

سرباره روی جوش بایستی قبلاز جوشکاری پاسهای بعدی پاک شود.

فلزات جوش پذیرومحدوده ضخامت جوشکاری قوسی زیر پودری برای جوشکاری فولادهای کم کربن کربن متوسط فولادهای کم آلیاژ بامقاومت بالا فولادها ی آب داده وباز پخت شده وبسیاری از فولادهای زنگ نزن بکار برده میشود.

بطور تجربی برای جوش بعضی آلیاژهای مس آلیاژهای نیکل وحتی اورانیوم مورد استفاده قرار گرفته است .

کاربردهای فرایند اگر فولادی برای جوشکاری با روش جوشکاریقوسی فلزی گازی جوشکاری قوسی باسیم جوش تو پودری جوشکاری قوسی باالکترود روپوشدار یاجوشکاریقوسی تنکستنی گازی مناسب با شد با توسعه دستور العمل جوشکاری برای جوشکاری با روش جوشکاری قوسی زیر پودری نیز مناسب است.

محدودیت های اصلی جوشکاری قوسی زیر پودری ضخامت ورق وحالت جوشکاری است.

بدلیل آنکه جوشکاری زیر پودری فرایند با ورودی حرارت بالا ونرخ رسوب بالا است عموما برای جوشکاری فولادهایضخیم بکار برده میشود.با وجود آنکه جوشکاری فولاد با ضخامت 6/1 میلیمتر هم مقدور است بیشترین جوشکاری قوسی زیر پودری روی قطعات باضخامت بیشتراز 4/6میلیمتر بکار می رود.

انواع فلزات جوشکاری قوسی زیر پودری بیشتر بای اتصال کربنی ساده بکار می رود فولادهای آلیاژی میتوانند با روش جوشکاری قوسی زیر پودری به آسانی جوش داده شوند بشرط آنکه برای محدود کر دن ورودی حرارت مراقبت شود بطوری که به منطقه تاثیر حرارت آسیبی نرسد.

برای جوشکاری فولادهای آلیاژی و فولادهای عملیات حرارتی شده بهمنظور جلوگیری از درشت شدن دانه و ترک خوردن در منطقه تاثیر حرارت دستور العملهای با ورودی حرارت کم مورد استفاده قرارمی گیرند.

هنگام جوشکاری فولادهای کم آلیاژ برای جلوگیری از ترک خوردن فلز جوش و منطقه تاثیر حرارت و بمنظور بهبود خواص مکانیکی جوش پیش گرم کردن و حفظ درجه حرارت بین پاسی نیز مهم است.

جوشکاری قوسی زیر پودری برای اتصال فولاد ضد زنگ و آلیاژهای غیر آهنی بکار برده میشود.

شکل اتصال متداولترین جوشهای انجام شده با روش جوشکاری قوسی زیر پودری عبارتند از..

جوشهای شیاری .

گلویی.پرچی و رویه کاری.

برای جوشهای شیاری خصوصیات نفوذ عمیق جوشکاری قوسی زیر پودری درانتخاب اتصال نقش دارد.

ورق با ضخامت16 میلیمتررا میتوان بدون آماده سازی لبه بصورت لب بلب با فاصله ریشه 8/0میلیمتر بطور کامل جوش داد.

برای جوشهای چند پاسه قطعات با ضخامت بیشتر از16میلیمتر بایستی لبهه ها آماده سازی شود.

برای جلوگیری از هدر رفتن پودر جلوگیری از هدر رفتن پودر جلوگیری از سرریز ذوب و بمنظور اطمینان از نفوذ کامل جوشهای اتصالات یک طرفه بایستی از تسمه پشت بند استفاده شود.

گرچه جوشهای شیاری عموما در حالت تخت انجام میشوند با استفاده ازدستورالعملهای ویژه میتوان جوشها را در حالت افقی هم انجام داد.

جوشهای گوشه ای تک پاسه با اندازه ی گوشه ای تا8 میلیمتر وجوشهای گوشه ای چند پاسه معمولادر حالت افقی جوشکاری میشوند.

جوشهای گوشه ای تک پاسه بالاتر از8میلیمتر معمولا در حالت تخت انجام می شوند.

جوشهای پرچی قوسی زیر پودری با حوضچه سازی مواد مذاب در مرکز سوراخ تا کامل شدن جوش معمولا در حالت تخت انجام می شوند.

جوشهای رویه کاری هم با سیم جوش و هم با تسمه انجام می شوند.

رویه کاری برای بازسازی قطعات ساییده شده با ماده مقاوم به سایش یا برای جوش روکشی فولاد ساده با فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای دیگر انجام میشود.

بخاطر جلوگیری از تخلخل سطح مورد جوشکاری بایستی تمیز و بدون گریس روغن رنگ رطوبت و اکسید باشد.

سرباره خالجوشها یا سباره روی لایه های جوش قبلی بایستی برطرف گردد.

خالجوشها بایستی طوری قرار گیرند که جوش قوسی زیر پودری آنها را بطور کامل ذوب نماید.

قطعه کار بایستی برای بحداقل رسانیدن پیچییدگی و بمنظور اجرای خالجوشها بطور محکم با گیره ی مناسب بسته شود.

کاربریهای صنعتی جوش قوسی زیر پودری بدلیل استفاده از روش جوشکاری قوسی زیر پودری برای اتصال مقاطع فولادی ضخیم این روش اساسا برای کشتی سازی لوله سازی ساخت مخازن تحت فشار و سازه های پل ها و ساختمانها بکار برده میشود.

علاوه بر اتصال دادن قطعات جوش قوسی زیر پودری برای جوش روکشی قطعات با فولاد ضد زنگ یا فولاد مقاوم به سایش مثل غلتکهای فولاد ریزی مداوم مخازن تخت فشار چرخهای ارابه ریل و تجهیزات معدنکاری فرایندهای معدنی ساختمانی و کشاورزی نیز بکار برده میشود.

تجهیزات وماشین آلات برق مورد نیاز میتواند جریان مستقیم یا جریان متناوب باشد.

در ایالات متحده آمریکا برای جوشکاریهای با شدت جریان کمتر از100آمپر جریان مستقیم خیلی متداول است.

در اروپا وخاور دور جریان متناوب بطور وسیعی حتی در کاربردهای با شدت جریان کمتر از100آمپر مورد استفاده قرار می گیرد.

شدت جریان بالای100آمپر جریان مستقیم انحراف قوس ایجاد می کند.

جریان متناوب برای کاربردهای با شدت جریان بالا و برای کاربرد هایی که انحراف قوس مزاحمت ایجاد میکند و در کاربردهای چند سیمه متداول است.

ماشین جوشکاری جریان مستقیم ممکن است ترانس رکتیفایر یا دینام موتور ژنراتور باشد.

ماشین جوشکاری جریان متناوب در واقع ترانسفورماتور است.

در جوشکاری قوسی زیر پودری هم پودر و هم سیم جوش مصرف می شود.

هر ترکیب پودر و سیم جوش همراه با تغییر فلز مبنا و پارامترهای جوشکاری یک جوش واحدی تولید می کند.

بدلیل آنکه یکپارچگی جوش به پارامترهای زیادی بستگی دارد.

برای بهینه سازی خواص فلز جوش بایستی از پودرها و سیم جوشهای مشخص استفاده شود.

منابع قدرت دو نوع منبع قدرت متداول است منبع قدرت ولتاژ ثابت منبع قدرت جریان ثابت.

منبع قدرت ولتاژثابت خود تنظیم شونده است بنابراین در این نوع منبع قدرت دستگاه سیم رسان سرعت ثابت دارد.

هیچ قطعه حساس به ولتاژ یا جریان لازم ندارد.

شدت جریان بوسیله قطر سیم جوش بیرون زدگی سیم جوش و سرعت تغذیه به سیم کنترل می شود.

در حالی که ولتاژ بوسیله منبع قدرت کنترل مگردد.

ماشین جوشکاری جریان مستقیم ولتاژ ثابت برای جوشکاری فولاد نازک با سرعت بالا بهترین انتخاب است.

بر خلاف ماشینهای ولتاژ ثابت ماشینهای جوشکاری جریان ثابت خود تنظیم شونده نیستند و از اینرو این ماشینها با سیم رسانهای با سرعت تغذیه حساس به ولتاژ کار می کنند.

سیم رسان ماشینهای جریان ثابت سرعت تغذیه سیم رابر حسب تغییر ولتاژ قوس تنظیم می کند.

کنترل سرعت تغذیه سیم برای نگهداشتن طول قوس ثابت تلاش می کند در حالی که ماشین جوشکاری شدت جریان قوس را کنترل می نماید.

جوشکاری زیرپودری یا SAW یکی از فرایند های جوشکاری قوسی است.

در این روش نوک الکترود داخل پودری از مواد معدنی ویژه قرار می گیرد و قوس در زیر این پودر در امتداد مسیر جوشکاری تشکیل می شود.

در این روش قوس قابل مشاهده نیست.درسیستم زیرپودری از سیم بدون روکش استفاده می شود:طوری که سیم به طور متوالی از قرقره مخصوص رهامی گردد وضمن تشکیل قوس نقش واسطه اتصال را نیز بر عهده دارد جوش زیر پودری یک فرایند جوش قوس الکتریکی است که در آن گرمای لازم برای جوشکاری توسط یک یا چند قوس بین یک فلز پوشش نشده، یک یا چند الکترود مصرفی و یک قطعه کار تامین می شود.

قوس توسط لایه ای از فــلاکس پودری قابل ذوب شدن که فلز جوش مذاب و فلز پایه نزدیک اتصال را پوشانده، و فلز جوش مذاب را از آلودگی های اتمسفر حفاظت می کند پوشیده می شود.

اصول عملیات::درجوش زیر پودری جریان الکتریکی از قوس و حوضچه مذاب جوش که ترکیبی از فلاکس مذاب و فلزجوش مذاب است می گذرد.

فلاکس مذاب معمولا", هادی خوب جریان الکتریسته است، در حالی که فلاکس سرد, هادی نیست.

پودر جوش می تواند اکسیدزداها و ناخالصی زداهایی که با فلز جوش واکنش شیمیایی می دهند را نیز تامین کند علاوه براینکه یک لایه محافظ ایجاد می کند.

فلاکس های جوش زیر پودری فولادهای آلیاژی همچنین می توانند حاوی عناصر آلیاژی برای بهبود ترکیب شیمیایی فلز جوش باشند.

.

جریان الکتریکی از یک ژنراتور (ترانسفورماتور یا رکتی فایر) تامین شده، از اتصالات عبور می کند تا قوسی را بین الکترود و فلز پایه بر قرار کند را ذوب می کند که حوضچه مذاب را برای پرکردن اتصال تشکیل دهند.

درکلیه انواع تجهیزات, غلطک های هدایـت با نیروی مکانیکی بطور پیوسته سیم الکترود مصرفی فلزی را از میان لوله تماس (نازل) و توده فلاکس به اتصالی که باید جوش شود می راند.

سیمالکترود عموما" یک فولاد کم کربن با ترکیب شیمیایی دقیق که در یک قرقره یا بشکه پیچیده شده می باشد.

سیم الکترود در منطقه جوش ذوب شده و در طول اتصال رسوب می کند.

فلاکس دانه ای در جلوی قوس ریخته شده و پس از انجماد فلز جوش، فلاکس ذوب نشده تــوسط سیستم مکش جمع کننده برای استفاده مجدد جمع آوری می شود.

در جوش خودکار بازیابی فلاکس مجموعه ای از تجهیزات و یک لوله بازیابی فلاکس که درست پس از لوله تماس قرار گرفته است می باشد.

..جوش زیر پودری به هر دو روش نیمه خودکار و خودکار قابل انجام بوده و روش خودکار بخاطر مزایا بیشتر، استفاده گسترده تر دارد.

در روش نیمه خودکار جوشکار بصورت دستی یک تفنگ جوشکاری (به انضمام مخزن فلاکس) که فلاکس و الکترود را به محل اتصال تغذیه می کند را هدایـت کرده و خودش سرعت حرکت را کنترل می کند.

در روش جوش کاملا"خودکار دستگاه بصورت خودکار الکترود و فلاکس را در طول مسیر جوش تغذیه و هدایـت کرده و نرخ رسوب را کنترل می کند.در کاربردهای خاصی جوش خودکار زیر پودری دو یا چند الکترود بصورت متوالی در یک اتصال تغذیه می شوند.

الکترودها ممکن است کنار یکدیگر بوده و به یک حوضچه تغذیه شوند یا اینکه به اندازه کافی فاصله داشته تا پس از انجماد یکی حوضچه دیگری تشکیل شود و مستقلا" منجمد شوند.

روش جدیدتر جوش قوس های پشت سرهم است که جوش چند پاس را دریک شیار اتصال برای افزایش سرعت حرکت و نرخ رسوب جوشکاری تامین می کند.مزایا و محدودیت ها ::روش های خودکار و نیمه خودکار جوش زیر پودری در مقایسه با سایر روش های جوشکاری مزایا و معایب زیر را دارند:اتصالات را مـــی توان با شیار کم عمق آمـاده نموده که باعث مصرف کمترفلز پرکننده می شود.

(در برخی کاربردها نیازی به شیار برای اتصالات بین ورق های با ضخامت کمتر از "4/1 نیست).پوشش برای حفاظت اپراتور از قوس نیاز نیست, اگرچه حفاظت چشمان اپراتور بخاطر احتمال پرتاب جرقه جوش توصیه می شود.جوش را می توان با سرعت حرکت و نرخ رسوب بالا و برروی سطح صاف یا استوانه ای یا لوله و از نظر تئوری با هر اندازه و ضخامتی انجام داد.

این روش برای سخت کردن سطحی نیز مناسب است.فـــلاکس به عنوان اکسیدزدا و آخال زدا برای خارج کردن ترکیبات ناخواسته از حوضچه جوش عمل می کند تا جوش سالم و باخواص مکانیکی مناسب ایجاد کند.سیم هـــای الکترود ارزان برای جوش فولادهای غیرآلیاژی و کم کربن استفاده می شوند.

(معمولا" سیم های فولادی کم کربن بدون پوشش یا با پوشش نازک مسی برای هدایت بهتر و جلوگیری از خوردگی می باشند).جوش زیر پودری را می توان در زیر وزش بادهای نسبتا" شدید جوشکاری نمود.

ذرات فلاکس حفاظت بهتری انجام می دهند تا پوشش الکترود در روش جوشکاری الکترود دستی.

محدودیتهای جوش زیر پودری که برخی در روش های دیگر جوشکاری نیز وجود دارند به شرح زیر است:*پودرجوش : تجهیزات حمل فلاکس و سازه نگهدارنده مخزن پودر، اتصالات دیگر و همچنین صفحهنوار یا حلقه پشتبند نیز مورد نیاز می باشد.پودر جوش ممکن است به آلودگی هایی آغشته شود که باعث تخلخل جوش شوند.برای دستیابی به یک جوش خوب فلز پایه باید، یکنواخت بدون پوسته اکسیدی, زنگ, غبار و روغن و سایر آلودگی ها باشد.جداشدن سرباره از جوش در برخی موارد به سختی صورت می گیرد.

در جوش های چند پاس پس از هر عبور باید سرباره جوش برداشته شود تا از باقی ماندنش درون فلز جوش جلوگیری شود.این روش معمولا" برای جوش فلزات با ضخامت کمتر از 3/16", بخاطر Burn Through مناسب نمی باشد.مگر در کاربردهای خاص شدیدا " به مسطح بودن وضعیت جوشکاری محدود است، زیرا مسطح بودن و افقی بودن وضعیت برای جلوگیری از ریختن فلاکس لازم است.

فلزات مناسب جوش زیر پودری::::جوش زیر پودری برای همه فلزات و آلیاژها مناسب نیست.

برای سهولت فلزات و آلیاژها را می توان با توجه به مناسب بودن آنها برای جوش زیر پودری به سه دسته تقسیم کرد: فلزات بسیارمناسب، فلزات اندکی مناسب و فلزات غیرمناسب .فلزات بسیارمناسب: جوش زیر پودری بیشترین استفاده را در جوش فولادهای غیرآلیاژی (فولاد ساده ) کم کربن حاوی کمتر از %30/0 کربن, کمتر از% 5 0/0 فسفر و کمتر از % 5 0/0 گوگرد دارد.

اغلب مثال های این مقاله به این فولادهامربوط است, که محدوده تنش تسلیم آنها حدود 000/45 تا Psi 000/85 است و معمولا با فلاکس و الکترود AWS 15.17 – 69 (مشخصات فنی فلاکس ها و الکترودهای فولادهای آرام ساده برای جوش قوس زیر پودری) جوش می شوند.

فولادهای کربن متوسط و کم آلیاژ ساختمانی در رده فولادهای مناسب جوش زیر پودری هستند اگرچه اغلب به پیشگرم، پس گرم و استفاده از فلاکس و سیم الکترودهای ویژه نیاز دارند.

فولاد ضد زنگ, فولاد کربنی آلیاژی قابل سخت شدن, و فولاد ساختمانی پراستحکام نیز با روش جوش زیر پودری جوشکاری می شوند.

روش جوشکاری این فولادها مستقلا" در مقالات دیگر با عنوان جوشکاری فولادهای کربنی قابل سخت شدن, فولادهای آلیاژی و فولادهای ضد زنگ توضیح داده شده است.

جوش زیر پودری همچنین برای ایجاد پوشش های مقاوم به سایش برای موقعیـت هایی که تحت سایش هستند بکار می رود.

فلـــزات اندکی مناسب : بــرخی فلزات و آلیاژهایی را که می شود به روش جوش زیر پودری جوش داد، بیشتر با روش هایی جوش می دهند که منطقه حرارت داده شده باریک تر باشد.

برخی فولادهای ساختمانی پراستحکام کم کـــربن جزء این گروه هستند زیرا استحکام ضربه و کشش مورد نیاز در روش جوش زیر پودری به سختی بدست می آیند.

فولادهای پرکربن, فولادهای مار تنزیتی, و مس و آلیاژهای مس نیز جزء این گروه هستند.

فلــزات نامناسب: چدن را معمولا" نمی توان به روش جوش زیر پودری جوش داد, زیرا نمی تواند تنش های حرارتی ناشی از گرمای ورودی را تحمل کند.

با این حال مثال 241 در مقاله جوش قوس چدن, کاربردی را که در آن چدن مالیبل به فولاد کم کربن جوش شده است را تشریح می کند.

مسائلی که در جوش فولاد آستنیته منگنزی و فولاد ابزارپرکربن رخ می دهند جوشکاری آنها را با هر روش معمولی دشوار می سازد.

آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای منیزیوم را نمی توان به روش زیر پودری جوش داد زیرا فلاکس مناسب برای آن پیدا نمی شود.

سرب و روی بخاطر نقطه ذوب پایین مناسب جوش زیر پودری نیستند.

تیـتانیوم در کاربردهای آزمایشگاهی به روش زیر پودری جوشکاری شده ولی فلاکس مناسب برای جوش آن تاکنون ارائه نشده است.جنبه های متالورژیک :سه ویژگی جوش زیر پودری در جریان های بالا نیازمند توجه ویژه است : الف) در صد بالای فلز پایه در جوش هنگامی که قطب معکوس جریان مستقیم استفاده شود.

ب) مقدار زیاد سرباره تولید شده در عملیات .

ج) گرمای ورودی زیاد که ریز ساختار را تحت تاثیر قرارمی دهد.هنگامی که درصد فلز پایه در رسوب فلز جوش بالا باشد, به حداقل رساندن ناخالصی های مضر مانند فسفر و گوگرد بسیار اهمیت دارد.مقدار زیاد سرباره عموما" منبعی از سیلیسیم یا منگنز است که ممکن است مقداری از آن به رسوب فلزجوش منتقل شود.

لذا معمولا" هنگام استفاده از فلاکس های پرسیلیسیم، از سیم الکترود کم سیلیسیم (حداکثر % 05/0 سیلیسیم) استفاده می شود تا از جذب سیلیسیم اضافی توسط فلز جوش جلوگیری شـود.

همچنین از سیم الکترود کم منگنز حاوی کمتر از 0.50% منگنز معمولا" بـــا فلاکس های پـٌر منگنز استفاده می شود.

سیــــم الکترود پرمنگنز حاوی %2 منگنز عموما" با فلاکس های کم منگنز استفاده می شوند.

گرمای ورودی زیادی که ازجوشکاری در جریان زیاد ناشی می شود (تا حدود 1500 آمپر) در سرعت های حرکت پایین باعث تغییر ساختار در منطقه متاثر از حرارت شده و استحکام ضربه را کاهش و استحکام کششی و دمای تبدیل تردی به نرمی را افزایش می دهد.

تغییرات ریز ساختار : افزایش تغییرات ساختار فلز پایه به چهار عامل وابسته است://حداکثر دمایی که فلز در آن قرارداده می شود //زمان آن دما//ترکیب شیمیایی فلز پایه //سرعت سرد شدنساختار فلز جوش ستونی است زیرا از مرزجامد شروع شده و فقط در یک جهت امکان رشد دارد.

در فولاد کربنی قابل سخت شدن امکان درشت شدن ساختار منطقه نزدیک قسمت جوش از فلز پایه بخاطررسیدن به دمای حدود 2800 تا 2200 فارنهایت وجود دارد.فلزی که در دمای 1700 تا 2200 فارنهایت گرم شده نواری از دانه های نازک تر دارد.

اگرچه این منطقه در بیشتر از دمای دگرگونی فاز گرم شده, ولی زمان باقی ماندن در این دما برای درشت ساختار شدن کافی نبوده است.

منطقه بعدی 1700 تا1400 فارنهایت، منطقه ای است که فولاد باز پخت شده و به مقدار قابل توجهی نرم تر از منطقه مجاور جوش است.

فلز پایه دورتر از این منطقه نیز تغییر نکرده باقی می ماند.

اندکی کاربید کروی شده بخاطر باقی ماندن در حدود 1330 فارنهایت، ممکن است ایجاد شود.

پیش گرم و پس گرم کردن, اصول پیش گرم کردن و پس گرم کردن برای جوش زیر پودری مشابه سایر روش های جوشکاری است.

پیش گرم و پس گرم برای فولادهای سختی پذیر, مخصوصا" فولادهایی که کربن آنها از حدود %3/0 و ضخامت آنها بیشتر از "4/3 باشد بکار میرود.کاهش سرعت سردشدن که در اثر پیش گرم رخ می دهد، زمان ماندگاری در دمای بالاتر از شروع تغییر حالت مارتنزیتی را افزایش می دهد و لذا تغییر حالت آستنیت به پرلیت ظریف تر بجای مارتنزیت سخت را افزایش می دهد.

در منطقه جوشی که پیش گرم شده نسبت به جوش پیش گرم نشده احتمال کمتری وجود دارد که فاز سخت تشکیل شود.

همچنین بخاطر سرعت سرد شدن کمتر در فولاد های پیش گرم شده, خطر ترکیدگی جوش و تنش های حرارتی کاهش پیدا می کند.

پـــس گــرم کردن هنگام نیاز به تنش زدایی حرارتی, بازپخت, نرمالایز کردن یا تمپرکردن بکارمی رود.

منابغ تغذیه:منابع تغذیه جوش زیر پودری عبارتند از:الف) موتور ژنراتور و ترانسفورماتور رکتی فایر, با خروجی جریان مستقیم (DC) .

ب)ترانسفورماتور با خروجی جریان متناوب (AC) هر دو جریان های مستقیم و متناوب درجوش زیر پودری نتایج قابل قبولی ارائه می دهند.

اگرچه هر کدام در برخی کاربردهای خاص معایب ناخواسته ای دارند- بسته به شدت جریان، قطر سیم الکترود, و سرعت حرکت –که در لیست زیر ذکر شده اند:جوش نیمه خودکار با الکترود "64 / 5 یا "32/3 در جریان مستقیم 300 تا 350آمپر، استفاده از جریان مستقیم ارحج است.جوش خودکار با یک الکترود در جریان پایین (300تا 500 آمپر) و سرعت حرکت بالا (40 تا 200 اینچ در دقیقه)، استفاده از جریان مستقیم ارحج است.

جوش خودکار با یک الکترود و جریان متوسط (600 تا 900 آمپر) سرعت حرکت 10 تا 30 اینچ در دقیقه، هم جریان مستقیم و هم متناوب استفاده می شوند.جوش خودکار با یک الکترود و جریان بالا (1200 تا 21500 آمپر) سرعت حرکت 5 تا 10 اینچ در دقیقه, استفاده از جریان متناوب ارحج است.جوش خودکار با بیش از یک الکترود و در حالت پشت سرهم و جریان هر کدام از الکترودها 500 تا 1000 آمپر با هم الکترودها، جریان متناوب (یا جریان مستقیم در الکترود جلویی ) استفاده می شود.جوش خودکار با دو الکترود در عرض هم, باهر دو جریان مستقیم و جریان متناوب استفاده می شود.

سیستم های تغذیه سیم جوش::تجهیز تغذیه سیم الکترود جوش زیر پودری از دو نوع سیستم کنترلی برای کنترل سرعت تغـــذیه سیم (سیستم های حساس به ولتاژ و سیستم های سرعت ثابت) استفاده می کنند.

سیستم های کنترلی حساس ولتاژ با منبع تغذیه های جریان ثابت و سیستم های کنترل سرعت ثابت با منبع تغذیه های ولتاژ ثابت استفاده می شوند.سیم الکترود جوش زیر پــودری:سیم های الکترود جوش زیر پودری فولاد در اندازه های مختلف تولید می شوند.

پوشش نازکی از مس برای بهبود هدایت الکتریکی و بالا بردن مقاومت در برابرخوردگی بر روی سیم ایجاد می شود.ترکیب شیمیائی سیم الکترود به ترکیب شیمیائی فلز جوش و خواص مکانیکی و انتخاب نوع خاص الکترود و ترکیب آن به جنس فلز قطعه و نوع فلاکس وابسته است.

برای رسیدن به نرخ رسوب بالاتر می توان از دو یا چند الکترود نازک تر بجاییک الکترود ضخیم تر استفاده کرد.

کاهش قطر الکترود باعث افزایش چگالی جریان و فشار پلاسما جت و افزیش عمق نفوذ و باریک شدن باند جوش می شود.الف) همـــه الکترودها علاوه برمقادیر جدول حداکثر دارای % 35 0/0 گوگرد, % 030/0 فسفر, %15/0مس (غیراز پوشش) و % 50/0 سایر عناصر می باشند.

ب) به علاوه حاوی 05/0 - 15/0 تیتانیوم, 2 0/0 - 12/0 زیرکونینوم, 5 0/0 تا 15/0 آلومینیوم و تا 50/0 درصد سایر عناصر نیز می باشد.

ساده ترین روش برای جلوگیری از تشکیل پرلیت و فریت گوشه دار استفاده از حدود %5/0 مولیبدن و %200/0 بــُر در ترکیب فولاد است, که با کاهش آهنگ تشکیل محصولات دگرگونی در دمای بالا باعث ایجاد فاز بینیت می شود.

لذا استحکام کششی و تسلیم را افزایش می دهد.

پـودرهای جوش زیر پودری :پودرهای جوش زیر پودری به سه شکل وجود دارند.*پودرهای ترکیب شده پودرهای چسبیده شده پودرهای آگلومره پودرهای ترکیب شده: برای تولید پودرهای ترکیب شده ابتدا اجزاء بصورت خشک مخلوط سپس دریک کوره الکتریکی ذوب و با پاشش آب سرد یا ریختن روی صفحه سرد منجمد می شود.

مزایای این نوع پودر عبارت است از :کاملا توزیع ترکیب شیمیائی یکنواخت دارند.می توان خاکه آن را بدون تغییر در ترکیب شیمیایی جدا کرد.محصول رطوبت گیر نیست و مسائل ذخیره سازی و نگهداری ساده تر دارد.پودرهای ذوب نشده را می توان چندین دور مورد استفاده قرار داد (بدون تغییر قابل توجه).مناسب برای جوشکاری با بیشترین سرعت محدودیت : محدودیت مهم این پودر ها عدم امکان افزودن اکسید زداها و فرو آلیاژها بخاطر دمای حلالیت بالای آنها است.پودرهای چسبیده شده: برای تولید پودرهای چسبیده شده مواد خام تا اندازه D * 100 آسیاب می شوند.

بصورت خشک با هم مخلوط شده و با افزودن سیلیکات پتاسیم یا سیلیکات سدیم به هم چسبیده می شوند.

مخلوط حاصل به شکل گلوله درآمده و در دمای پایین خشک می شوند و بصورت مکانیکی خرد شده و دانه بندی می شوند.

مــزایــا :بخاطر دمای تولید پایین, اکسید زداها و فرو آلیاژها دراین روش قابل افزوده شدن هستند.-چگالی پودر پایین تر است و امکان استفاده از لایه ضخیم تر فلاکس برروی منطقه جوش وجود دارد.

-سرباره ایجاد شده بر روی جوش پس از سردشدن بهتر جدا می شود.محدودیت :محدودیت های مهم این روش عدم امکان جداکردن خاکه بدون تغییر در ترکیب شیمیایی و حساسیت بالا به جذب رطوبت است.پودرهای آگلومره: روش تولید مشابه پودرهای چسبیده شده است غیر از اینکه از یک الک سرامیکی استفاده می شود.

در این نوع پودر نیز برای استفاده از اکسید زداها و فرو آلیاژها بخاطر دمای Curing بالای الک (1400 oc) مانند پودرهای ترکیب شده محدودیت وجود دارد.دانه بندی: اندازه دانه های پودر جوش بخاطر تاثیر برمصرف بهینه پودر جوش در جریان های جوش مختلف حائض اهمیت است.

در جریان های بیشتر از 1500 آمپر باید از درصد ذرات ریز بیشتر و ذرات درشت کمتر استفاده کرد.

پودرهای چسبیده شده که در جریان های کمتر استفاده می شوند بستگی کمتری به اندازه ذرات دارند و عمدتا" در یک سایز تولید می شوند.

حداکثر جریان مناسب برای این نوع پودر 800 تا 1000 آمپر است.

در حالی که برخی انواع پودر ترکیب شده (انواع سیلیکات کلیسم اصلاح شده ) را تا 2000 آمپر نیز می توان بکار برد.ترکیب پودرهای جوش::درزمان پیشرفت فرایند جوش زیر پودری در اواسط دهه 1930 پودرهای ترکیب شده حاوی ترکیبات سیلیکاتی استفاده می شدند که عمدتا" حاوی آلومینا سیلیکات منیزیم، کلسیم و منگنز بودند.

ترکیبات مورد مصرف در سراسر دنیا ترکیبات سیلیکات منگنز ارائه شده درجدول1 بودند.

برای تنظیم محدوده ذوب و ساختار آن از دیاگرام MnO – SiO2 استفاده می شد.

نتیجه جوشکاری با پودرهای چسبیده شده تقویت شده، پس از ذوب و انجماد جوش در فلز جوش مشابه پودر ترکیب شده است.

فروسیلیم و اکسید منگنز و سیلسیم فلاکس ترکیب می شوند.

لذا مقدار MnO نسبت به SiO2 که برای جوش زیر پودری مناسب است در قسمت جوش باقی می ماند.انواع پودرهایی که در جدول1 توضیح داده شده برای دستیابی به خواص پیشرفته تر و هزینه اقتصادی تر و ظاهر مناسب تر گرده جوش در مقادیر کمتر منگنز اصلاح شده اند.

برخی ترکیبات پودرها با بازیسیته بیشتر (که مقادیر CaF2, CaO دارند) خواص مکانیکی بهتری در فلز جوش ارائه می دهند و افزودن تیتانیوم پایداری قوس بیشتر و اکسید فلزات خاص ظاهر جوش را در فولادهای آلیاژی بهبود می دهند.

برای رسیدن به ظاهر جوش مناسب در جوشکاری پرسرعت ورق ها خواص دمایی گرانروی فلاکس را باید تنظیم کرد.

فلاکس های کاربردهای خاص برای منظورهای خاص طراحی می شوند.

مقایسه پودر جوش زیر پـــودری با پوشش الکترود:پودرهای جوش زیر پودری در مقایسه با مواد بکار رفته در پوشش الکترودهای جوشکاری الکترود دستی چند تفاوت عمده دارند.

فلاکس های جوش الکترود دستی حاوی ترکیباتی مانند سلولز برای ایجاد گاز محافظ است.

همچنین ترکیباتی با تابع کاری پایین مانند اکسید سدیم و اکسید پتاسیم برای کمک به شروع قوس و پایداری آن و مواد دیگری برای تقویت نفوذ, نرخ ذوب و استفاده از قطب های مختلف جریان به پوشش الکترود اضافه شوند.

که پودرهای جوش زیر پودری غالبا" به این ترکیبات نیازی ندارند, زیرا وجود سرباره مذاب و دانه های کروی پودر از قوس حفاظت کرده و نیازی به گاز محافظ نیست.

وجود ترکیبات سیلیس و فلوراید عموما"پایداری مطلوب قوس را تضمین می کند و حداقل %10 فلوراید کلسیم برای بهبود سیالیست فلاکس مذاب به سیلیکات های فلزی پودر اضافه می شوند.پوشش های الکترود های جوش قوس الکترود دستی بخاطر اینکه باید قابل اکسترود باشد و سایر ملزومات تولید دارای فــرمول پیچیده اند وبرعکس آن پودرهای جوش زیر پودری ازترکیبات معدنی ساده و از سیستم های دوتایی, سه تایی و یا چهار تایی انتخاب می شوند.

رایج ترین فلاکس ها از سیستم MnO – SiO2 و یا CaO - SiO2 تشکیل شده انـــد که می توانند با اکسیدهای آلومینیم, منیزیم, زیرکونیوم و تیتانیوم ترکیب شود و فلاکس های کاربردهای خاص را به وجود آورند.فلاکس های الکترودهای پوشش و فلاکس های جوش زیر پودری به روش های متفاوتی دسته بندی می شوند.

استانـــدارد AWS A5.1-6 الکترودهـــا را برحسب نوع مواد پوشش فلاکس دسته بندی می کند.

و استاندارد A 5.1 7-69 برای دسته بندی پودر جوش زیر پودری به طبیعت شیمیایی فلاکس ارتباطی ندارد فقط به خواص مکانیکی رسوب جوش که با الکترود مخصوص به وجود می آید مربوط است.

در عمل بیشتر الکترود و فلاکس جوش زیر پودری از روی ظاهر جوش انتخاب می شوند تا در نظر گرفتن جنبه های فنی.نقطه ذوب و نرخ ذوب پودرهــای جوش:یک پودر جوش موثر باید دردمای بالا به خوبی سیال باشد و لایه روان و محافظ برروی فلز جوش ایجاد نماید و آنرا از اکسید شدن حفاظت کرده ولی در دمای اتاق ترد باشد و به آسانی از روی جوش جدا شود.

نقطه ذوب و چگالی فلاکس نیز باید کمتراز فلز جوش باشد که گازهای تولید شده بین فلز و سرباره بتوانند وارد سرباره شوند و برای تکمیل وظیفه سرباره سازی باید فلاکس پس از تکمیل انجماد فلز جوش منجمد شود.

لذا حد بالایی دامنه ذوب پودر جوش زیر پودری حدود 1300 oC می باشد.

مقدار فلاکس ذوب شده در هر دقیقه به ولتاژ و جریان جوش بستگی دارد و در جریان ثابت مقدار پودر ذوب شده در هر دقیقه با افزایش ولتاژ جوش افزایش می یابد.

در عمل معمولا" وزن فلاکس ذوب شده و وزن الکترود ذوب شده برابرند.تاثیر فلاکس بر ترکیب فلز جوش:واکنش های بین فلز جوش مذاب و پودر جوش ذوب شده در ضمن جوشکاری زیر پودری شبیه واکنش بین مذاب و سرباره در فولاد سازی است.

و لذا وظیفه سرباره مذاب کاهش ناخالصی های فلز جوش و تامین عناصری مانند منگنز و سیلیکون برای فلز جوش است.

چنانچه در قسمت الف شکل 4 مشاهده می شود با افزایش MnO درسرباره تا حدود 10 درصد مقدار منگنز فلز جوش افزایش سریع دارد که به تدریج مقدار این افزایش کم می شود.

لذا بسیاری از فلاکس ها حاوی حدود %10 اکسید منگنز است.

رابطه مقدار SiO2 موجود در فلاکس و مقدارSi فلز جـــوش متفاوت است و تا هنگامـــی که SiO2 موجود در سرباره حدود %40 باشد سیلیسم اندکی جذب نمی شود لذا فلاکس های تجاری و مخصوصا" فلاکس هایی که برای جوش های با چند پاس تولید می شوند مقدار زیاد حدود %40, SiO2 دارند.

برخی فلاکس ها می توانند فروآلیاژها را برای جوش تامین کنند.

اکسیدهای فلزی موجود در پودر مانند NiO, MnO3, Cr2O3 باعث انتقال عناصر فلزی از سرباره به فلز جوش شوند.

مقدار Cr2O3 فلاکس, ترکیب الکترود, ترکیب فلز پایه ای که بر روی آن فلز جوش رسوب می کند بر مقدار سیلیسم باقی مانده در فلز جوش تاثیر می گذارند.همه عواملی که زمان واکنش فلز - سرباره یا متوسط دمای حوضچه جوش را تغییر دهد, برتوزیع عناصر آلیاژی باقی مانده در فلز جوش تاثیر خواهد گذاشت.

در شرایط طبیعی جوشکاری, سرعت حرکت مهمترین عامل در رسوب عناصر آلیاژی است و نیز افزایش ولتاژ عموما" باعث افزایش عناصر فلزی منتقل شده به فلز جوش می شود.گرانروی و هدایت سرباره ها :برای اینکه فلاکس در برابر نفوذ گازهای اتمسفری مقاوم باشد باید گرانروی آن در منطقه جوش به اندازه کافی بالا باشد که در ضمن بتواند از سرریز شدن فلز مذاب و حرکت آن به سمت جلوی قوس که ممکن است باعث حبس سرباره در زیر فلز جوش مذاب شود جلوگیری کند.

از طرف دیگر به اندازه کافی سیال باشد که حل شدن سریع اجزاء غیر فلزی مانند اکسیدها و خارج شدن گازها از فلز مذاب را ممکن سازد.

ویسکوزیته فلاکس مذاب در دمای oC1400 در حدود 2 تا 7 poises می باشد.دانه های پودر جوش در دمای اتاق عایق الکتریکی هستند و مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد و سرباره های مذاب در دمای حوضچه جوش بسیار هادی هستند.روابط الکتریکـی :روابط الکتریکی منطقه جوش توسط نوع فلاکس و روش جوشکاری تعیین می شود..

بررسی های نوسان نگاری، اسپکتوگرافیک و رادیو گرافیک, قوس طبیعی را در هنگام جوشکاری زیر پودری نشان مــی دهند.

برای محاسبه روابط الکتریکی ثبت ولتاژ در بررسی های نوسان نگاری مهمترین عامل است.

شرایـط جوش:دانسیته جریان الکتریسته در سیم الکترود جوش زیر پودری در مقایسه با مقدار آن در جوش الکترود دستی چندین برابر بزرگتر و نرخ ذوب و سرعت جوشکاری نیز بیشتر است.

ارتباط بین ولتاژ معمول تجهیزات صنعتی و جریان نشان داده شده است.

برای این داده ها فرض شده که هر یک از تنظیمات جریان جوشکاری دامنه ای حدود 10 ولت دارد، که در این محدوده جوش سالم در ولتاژهای بالاتر گرده جوش پهن تر و در ولتاژهای پایین تر گرده جوش باریکتر می دهند.

در ولتاژ جوشکاری و مجموع و پتانسیل کاتد و آند با افزایش جریان جوشکاری افزایش می یابند.

و در هر جریانی با کاهش ولتاژ و یا مجموع پتانسیل کاتد و آند مقدار پودر ذوب شده کاهش می یابد و به صفر نزدیک می شود.

خطی نبودن کاهش پتانسل کاتد و آند نشان دهنده وجود هدایت الکترولیتی است.حداکثر سرعت جوشکاری قابل استفاده برای جوشکاری بدون عیب و رفتار پایدار, با جریان جوشکاری تغییر می کند.

هنگامی Undercut رخ می دهد که جوشکاری در سمت راست خط مورب انجام شود.مثلا" جوش تک پاس را در ورق های به ضخامت 1 اینچ را می توان با 1500 آمپر و با سرعت 10 اینچ در دقیقه جوش داد.فاصله نازل : فاصله بین سطح فلز پایه و نوک لوله تماس (نازل) در گرمای وارده به جوش و لذا نرخ ذوب تاثیر می گذارد.

زیرا نرخ ذوب الکترود جوش مجموع ذوب شدن براثر گرمای قوس و ذوب شدن براثر گرمای مقاومت الکتریکی (I2R) در طول الکترودی که از نازل خارج شده است می باشد.

بسته به طرح اتصال و طول قوس, انتهای الکترود ممکن است بالاتر, هم سطح یا زیر سطح بالایی فلز پایه باشد.

نرخ ذوب ناشی از گرمای مقاومتی I2R در الکترود تابع نمایی از طول الکترود بین نازل و قطعه کار، جریان و قطر الکترود می باشد.

افزایش مقدار ذوب بر اثر گرمای مقاومتی به شدت جریان و طول الکترود خارج از نازل وابسته است, که هر دو تابعی از قطر الکترود می باشند.نفـــوذ:نفوذ, عمق تشکیل رسوب جوش درشیار یا سطح فلز پایه است که معمولا" فاصله زیرسطح اصلی است، که فلز آن ذوب شده است.

ولتاژ کم اهمیت ترین و جریان جوشکاری مهمترین عامل در محاسبه نفوذ و سرعت جوشکاری است.

تاثیر متقابل ولتاژ, جریان و سرعت حرکت جوش بر مقدار نفوذ که از چندین آزمایش زیر پودری بدست آمده اند.

برای سایر فرایندهای جوش قوس، GMAW وSMAW نیز رابطه خطی مشابهی بدست آمده است.

شیب این خط مورب در فرایندهای مختلف متفاوت است و بیشترین مقدار آن مربوط به فرایندهایی است که از گازهای محافظ هلیم یا CO2 استفاده می کنند.

ظرفیت حرارتی فلز جوش مذاب برای محاسبات گرمای ورودی و سرعت سردشدن دارای اهمیت هستند و با مقطع عرضی گرده جوش که نشان دهنده مقدار فلزی است که برای ذوب شدن گرم می شود، متناسب است.

بازده تولید برای هر روش جوشکاری به اندازه گیری این ناحیه مربوط می شود.

ارتفاع گرده جوش با افزایش جریان جوشکاری و کاهش سرعت حرکت جوشکاری افزایش می یابد و تاثیر ولتاژ برگرده جوش ناچیز است.رقــت ::نسبت فلز پایه به رسوب فلز جوش عامل مهم در کنترل خواص مکانیکی فلز جوش است.

رقت فلز جوش از فلز پایه را می توان از روی نسبت حجم گرده (سطح مقطع عرضی درطول گرده) بر فلز پایه حساب کرد.رقت فلز جوش از فلز پایه با افزایش نسبت جریان به سرعت جوشکاری افزایش می یابد.

با افزایش ولتاژ نرخ ذوب الکترود اندکی کمتر شده و لذا باعث افزایش رقت می شود.بازیسیته پــودر جــوش ::اندیس بازی پودر جوش (BI) معیار دیگری برای طبقه بندی پودرهای جوش است که مقدار اسیدی بودن روش تولید فلاکس را و همچنین فعال ، خنثی یا آلیاژی بودن فلاکس را مشخص می کند.

اندیس بازی نسبت مجموع اکسیدهای فلزی با پیوند سخت به مجموع اکسیدهای فلزی با پیوند سست است .

اندیس بازی برآوردی از مقدار اکسیژن فلز جوش است و لذا می تواند برای بیان خواص فلز جوش بکار رود.

پودرهای جوش با بازیسیته بیشتر تمایل به داشتن اکسیژن کمتر و استحکام بالاتر در فلز جوش دارند.

در حالی که پودرهای جوش اسیدی, جوشی با اکسیژن بیشتر ، ریز ساختار درشت تر و با مقاومت کمتر در مقابل تورق تولید می کنند.پودرهای جوشی با اندیس بازی بیشتر از 5/1 پودر جوش بازی و با اندیس بازی کمتر از یک ، پودر جوش اسیدی شناخته می شوند.

پودرهای جوش اسیدی معمولا برای جوش های تک پاس مناسبند و رفتار جوش مناسب و در گرده جوش خاصیت ترکنندگی خوب دارند.علاوه برآن پودرهای جوش اسیدی در مقایسه با پودرهای جوش بازی مقاومت بیشتری در برابر ایجاد تخلخل ناشی از آلودگی های چون روغن ، زنگ و پوسته های نوردی در ورق دارند.پودرهای جوش بازی در مقایسه با پودرهای جوش اسیدی مقاومت به ضربه بهتری نشان می دهند.

این مزیت در جوش چند پاس به وضوح مشهود است.

پودرهای جوش با بازیسیته زیاد در جوش های بزرگ با چند پاس خواص ضربه خیلی خوب ودر جوش تک پاس خواص ضعیفتری را در مقایسه باپودرهای جوش اسیدی نشان می دهند.لذا مصرف پودرهای جوش بازی باید به جوش های بزرگ چند پاس که در آن استحکام ضربه خوب برای فلز جوش نیاز باشد محدود شود.منابع عیوب در جوش زیر پودری::جوش زیرپودری فرایندی با گرمای ورودی بالاست و در زیر لایه محافظ فلاکس انجام می شود ولذا امکان بروز عیوب جوش در این روش بسیار کمتر از سایر روش هاست .

عیوبی که بعضا" در جوش زیرپودری رخ می دهند عبارتند از: ذوب ناقص ، سرباره باقیمانده درون جوش ترک انقباضی ترک هیدروژنی و تخلخل.

ذوب ناقص و سرباره باقیمانده درون جوش اغلب ناشی از قرار گرفتن صحیح گرده جوش برروی درز جوش و یا از فرایند ناشی می شود.

انحراف گرده جوش از محل خود باعث ایجاد چرخش و تلاطم فلز مذاب و اکسیژن تکه هایی از سرباره به درون فلز جوش شود.

و اگر هم که گرده جوش دور از لب های اتصال باشند باعث عدم نفوذ کافی جوش به فلز پایه شود.

گرده جوش تاجی شکل که براثر پایین بودن ولتاژ ایجاد می شود نیز احتمال بروز نفوذ ناقص و محبوس شدن سرباره را بخاطر مختل شدن حرکت یکنواخت مذاب تشدید می کند.ترک انقباضی :ترک انقباضی در وسط طول گرده جوش زیر پودری هنگامی رخ می دهد که شکل گرده جوش و یا طرح اتصال مناسب نباشد و یا مواد جوش غلط انتخاب شده باشند.متمایل به ترک انقباضی در جوش با گرده جوش محدب و به شکل گرده ماهی هنگامی که نسبت پهنا به ارتفاع آن بیشتر از یک باشد کمتر است.

هنگامی که عمق نفوذ جوش زیاد باشد تنش های انقباضی باعث ترک طولی در وسط جوش می شود و خطر این ترک می تواند براثر طرح اتصال نامناسب تشدید شود.

مواد مستحکم تر بدلیل تنش بیشتر در جوش تمایل بیشتری به ایجاد ترک دارند.

لذا هنگام استفاده از این مواد باید در انتخاب مواد جوش, آماده سازی طرح اتصال, دمای پیش گرمایش و دمای بین پاس ها کاملا دقت شود.ترک هیدروژنی ::ترک هیدروژنی یک فرایند کند است و برخلاف ترک انقباضی که بلافاصله پس از جوش ظاهر می شود ایجاد آن تا روزها پس از جوش نیز می تواند ادامه یابد.

برای کاهش خطر ترک هیدروژنی باید همه منابع هیدروژن مانند آب ، روغن و آلودگی های موجود در فلاکس الکترود و سطوح اتصال حذف شوند و ورق فلاکس و الکترود کاملا" تمیز و خشک باشند.فلاکس و الکترود را باید در محل های خشک و مقاوم به رطوبت نگهداری کرد و چنانچه در معرض رطوبت قرار گرفت باید طبق دستور سازنده مجددا" خشک شوند.انتخاب مواد جوش مناسب برای فولادهای پراستحکام مقاومت جوش را در برابر ترک هیدروژنی افزایش می دهد.

مواد جوش ویژه مقاوم در برابر ترک هیدروژنی ساخته می شوند که قابلیت نفوذ هیدروژن در جوش را کاهش می دهند.

پیش گـــرمایش قطعه کار خطر ترک هیدروژنی را باز هم کاهش می دهد.

قطعات ضخیم گرمای پیش گرم را تا ساعت ها پس از جوشکاری در قطعه نگه می دارند.

لذا خطر ترک هیدروژنی در این قطعات کمتر است.

دمای پیش گرم مناسب بیشتر از oC100 است زیرا در این دما هیدروژن درون فولاد کاملا متحرک است و به خروج بیشترین مقدار هیدروژن از فولاد کمک می کند.تخلخل:::درجوش زیر پودری سرباره حفاظت خوبی از مذاب انجام می دهد و لذا تخلخل ناشی از ورود گاز به مذاب در جــوش.

زیر پودری معمول نیست.

در جوش زیرپودری منشاء تخلخل ممکن است از درون مــذاب و یا فشردگی هایی در سطح گرده جوش باشد.

برای کاهش تخلخل در جوش زیر پودری باید پوشش فلاکس کافی باشد و ورق، الکترود و فـــلاکس از همه آلودگی ها از جمله رطوبت روغن و غیره پاک باشند.

در سرعت های بیش از حد جوش کاری نیز حباب های گاز فرصت خارج شدن از مذاب را پیدا نمی کنند که در صورت وجود حباب ها درست در زیر سرباره برای کنترل آن باید سرعت پیشروی جوشکاری را اندکی کاهش داد.