مقدمه ای بر دانش و فناوری پایه جوشکاری زیرپوستی

قوس الکتریکی:یک پدیده تخلیه گاز قوی و پایدار که در آن ولتاژ مشخصی بین الکترودهای مثبت و منفی وجود دارد و محیط گاز بین دو الکترود باید در حالت یونیزه باشد. هنگام احتراق قوس جوشکاری، معمولاً با اتصال دو الکترود (یک الکترود قطعه کار و الکترود دیگر سیم فلزی پرکننده یا میله جوش) به منبع تغذیه، تماس کوتاه و سریع جدا می شود. هنگامی که دو الکترود با یکدیگر تماس پیدا می کنند، یک اتصال کوتاه رخ می دهد و یک قوس ایجاد می کند. این روش قوس تماسی نامیده می شود. پس از تشکیل قوس، تا زمانی که منبع تغذیه اختلاف پتانسیل مشخصی را بین دو قطب حفظ کند، احتراق قوس را می توان حفظ کرد.

مشخصات قوس:ولتاژ پایین، جریان بالا، دمای بالا، چگالی انرژی بالا، تحرک خوب، و غیره. به طور کلی، ولتاژ 20-30 ولت می تواند احتراق پایدار قوس را حفظ کند و جریان در قوس می تواند از ده ها تا هزاران آمپر برای برآورده شدن متغیر باشد. الزامات جوشکاری قطعات کار مختلف دمای قوس می تواند به بیش از 5000K برسد و می تواند فلزات مختلف را ذوب کند.

ترکیب قوس:ناحیه کاتد، ناحیه آند و ناحیه ستون قوس.

منبع تغذیه جوش قوس الکتریکی:منبع تغذیه مورد استفاده برای جوشکاری قوس الکتریکی، منبع برق جوش قوس الکتریکی نامیده می شود که معمولاً می توان آن را به چهار دسته تقسیم کرد: منبع برق جوشکاری قوس متناوب، منبع برق جوشکاری قوس DC، منبع برق جوشکاری قوس پالسی و منبع برق جوشکاری قوس اینورتر.

اتصال مثبت DC: هنگامی که از دستگاه جوش DC برای اتصال قطعه کار به آند و میله جوش به کاتد استفاده می شود، به آن اتصال DC مثبت می گویند. در این زمان، قطعه کار بیشتر گرم می شود و برای جوشکاری قطعات ضخیم و بزرگ مناسب است.

اتصال معکوس DC:هنگامی که قطعه کار به کاتد وصل می شود و میله جوش به آند متصل می شود، به آن اتصال معکوس DC می گویند. در این زمان قطعه کار حرارت کمتری دارد و برای جوشکاری قطعات نازک و کوچک مناسب است. هنگام استفاده از دستگاه جوش AC برای جوشکاری، به دلیل قطبیت متناوب دو قطب، مشکلی از اتصال مثبت یا منفی وجود ندارد.

فرآیند متالورژیکی جوشکاری شامل برهمکنش بین فلز مایع، سرباره و گاز در فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی است که فرآیند ذوب مجدد فلز است. با این حال، به دلیل خاص بودن شرایط جوشکاری، فرآیند متالورژی شیمیایی جوشکاری دارای ویژگی‌های متفاوتی با فرآیندهای ذوب عمومی است.

اولا، دمای متالورژیکی جوشکاری بالا است، مرز فاز بزرگ است و سرعت واکنش بالا است. هنگامی که هوا به قوس حمله می کند، فلز مایع تحت واکنش های اکسیداسیون و نیتریدینگ قوی و همچنین مقدار زیادی تبخیر فلز قرار می گیرد. آب موجود در هوا و همچنین اتم های هیدروژن تجزیه شده از روغن، زنگ زدگی و آب موجود در قطعه کار و مواد جوشکاری در دمای قوس بالا، می توانند در فلز مایع حل شوند و منجر به کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی اتصال (هیدروژن) شود. شکنندگی)، و حتی ایجاد ترک.

دوما، حوضچه جوش کوچک است و به سرعت سرد می شود و رسیدن به تعادل واکنش های متالورژیکی مختلف را دشوار می کند. ترکیب شیمیایی جوش ناهموار است و گازها، اکسیدها و غیره در استخر نمی توانند به موقع شناور شوند که به راحتی می توانند عیوبی مانند منافذ، آخال های سرباره و حتی ترک ایجاد کنند.

در طول فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی، معمولا اقدامات زیر انجام می شود:

• در طول فرآیند جوشکاری، حفاظت مکانیکی برای فلز مذاب ارائه می شود تا آن را از هوا جدا کند. سه روش حفاظتی وجود دارد: حفاظت از گاز، حفاظت از سرباره و حفاظت ترکیبی از سرباره گاز.

(2) عملیات متالورژیکی حوضچه جوش عمدتاً با افزودن مقدار معینی از اکسید کننده (عمدتا آهن منگنز و آهن سیلیکون) و مقدار معینی از عناصر آلیاژی به مواد جوشکاری (پوشش الکترود، سیم جوش، شار) انجام می شود. به منظور حذف FeO از استخر در طول فرآیند جوشکاری و جبران از دست دادن عناصر آلیاژی. روش های رایج جوشکاری قوس الکتریکی

جوشکاری زیرپوستی یک روش جوشکاری با الکترود ذوب است که از شار دانه ای به عنوان یک محیط محافظ استفاده می کند و قوس را زیر لایه شار پنهان می کند. فرآیند جوشکاری جوشکاری زیر آب شامل سه مرحله است:

1. به طور یکنواخت شار دانه ای کافی را در محل اتصال که باید روی قطعه کار جوش داده شود، رسوب دهید.
2. دو مرحله منبع تغذیه جوش را به ترتیب به نازل رسانا و قطعه جوش متصل کنید تا قوس جوش ایجاد شود.
3. سیم جوش را به طور خودکار تغذیه کنید و قوس را برای انجام جوش حرکت دهید.

مشخصات اصلی جوشکاری زیر آب به شرح زیر است:

1. عملکرد منحصر به فرد قوس

• کیفیت جوش بالا، عایق خوب سرباره و اثر حفاظت از هوا، جزء اصلی منطقه قوس CO2 است، محتوای نیتروژن و اکسیژن در فلز جوش به شدت کاهش می یابد، پارامترهای جوش به طور خودکار تنظیم می شوند، راه رفتن قوس مکانیزه می شود، مذاب استخر برای مدت طولانی وجود دارد، واکنش متالورژیکی کافی است، مقاومت در برابر باد قوی است، بنابراین ترکیب جوش پایدار است و خواص مکانیکی خوب است.
• شرایط کاری خوب و نور قوس جداسازی سرباره برای عملیات جوشکاری مفید است. پیاده روی مکانیزه منجر به کاهش شدت زایمان می شود.

2. قدرت میدان الکتریکی ستون قوس بیشتر از جوشکاری قوس فلزی گازی است و دارای ویژگی های زیر است:

• عملکرد تنظیم خوب تجهیزات با توجه به قدرت میدان الکتریکی بالا، حساسیت سیستم تنظیم خودکار بالاتر است، که پایداری فرآیند جوشکاری را بهبود می بخشد.
• حد پایینی جریان جوشکاری نسبتاً زیاد است.

3. به دلیل کوتاه شدن طول رسانای سیم جوش، چگالی جریان و جریان به طور قابل توجهی افزایش می یابد و در نتیجه راندمان تولید بالا می باشد. این قابلیت نفوذ قوس و میزان رسوب سیم جوش را بسیار بهبود می بخشد. با توجه به اثر عایق حرارتی شار و سرباره، راندمان حرارتی کلی به شدت افزایش می یابد و در نتیجه سرعت جوش افزایش قابل توجهی می یابد.

دامنه کاربرد:

با توجه به نفوذ عمیق، بهره وری بالا و درجه عملکرد مکانیکی بالای جوش قوس زیر آب، برای جوشکاری جوش های بلند سازه های صفحه متوسط ​​و ضخیم مناسب است. کاربردهای گسترده ای در کشتی سازی، دیگ بخار و مخازن تحت فشار، پل، ماشین آلات اضافه وزن، سازه های نیروگاه هسته ای، سازه های دریایی، تسلیحات و سایر بخش های تولیدی دارد و امروزه یکی از متداول ترین روش های جوشکاری مورد استفاده در تولید جوش است. جوش قوس زیردریایی علاوه بر استفاده برای اتصال قطعات در سازه های فلزی، می تواند لایه های آلیاژی مقاوم در برابر سایش یا مقاوم در برابر خوردگی را روی سطح فلز پایه جوش دهد. با توسعه فناوری متالورژی جوشکاری و فناوری تولید مواد جوشکاری، موادی که می‌توانند با جوشکاری زیر آب جوش داده شوند از فولاد ساختاری کربنی به فولاد ساختاری کم آلیاژ، فولاد ضد زنگ، فولاد مقاوم در برابر حرارت و برخی فلزات غیرآهنی تبدیل شده‌اند. مانند آلیاژهای مبتنی بر نیکل، آلیاژهای تیتانیوم، آلیاژهای مس و غیره.

به دلیل ویژگی های خاص خود، کاربرد آن نیز دارای محدودیت های خاصی است، عمدتاً به دلیل:

• محدودیت های موقعیت جوش به دلیل حفظ شار، جوش زیرپودری عمدتاً برای جوشکاری جوش های حالت افقی و رو به پایین بدون اقدامات خاص استفاده می شود و برای جوش های افقی، عمودی و رو به بالا قابل استفاده نیست.
• محدودیت مواد جوشکاری این است که نمی توانند فلزات و آلیاژهای بسیار اکسید کننده مانند آلومینیوم و تیتانیوم را جوش دهند و عمدتاً برای جوشکاری فلزات آهنی استفاده می شوند.
• فقط برای جوشکاری و برش جوش های طولانی مناسب است و نمی تواند جوش هایی با موقعیت های فضایی محدود را جوش دهد.
• نمی تواند به طور مستقیم قوس را مشاهده کند.

(5) برای جوشکاری صفحه نازک و جریان کم مناسب نیست.