جوشکاری توپودری ( FCAW ) چیست؟

جوشکاری توپودری (Flux Core Arc Welding) یک نوع جوشکاری با قوس الکتریکی است که به صورت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک انجام می‌شود. در روش نیمه اتوماتیک سرعت جوشکاری توسط جوشکار و از طریق تفنگ یا هان دستگیره مخصوص کنترل می‌شود. در حالت اتوماتیک فرایند جوشکاری توسط یک ماشین به صورت کامل کنترل می‌شود. جوشکاری توپودری به جوشکاری تحت حفاظت گاز شباهت دارد با این تفاوت که در این روش از سیم جوش توپودری (فلاکس) به جای الکترود استفاده می‌شود.

در مورد روش جوشکاری توپودری باید به این موضوع اشاره کرد که این فرایند به دو صورت با گاز محافظ و بدون گاز انجام می‌شود.

جوشکاری توپودری با گاز محافظ

این روش که به نام FCAW-G شناخته می‌شود، نیاز به یک منبع خارجی برای تأمین گاز محافظ دارد. در این نوع از فرایند جوشکاری توپودری از گاز دی اکسید کربن و آرگون استفاده می‌شود که وظیفه دارند از قوس در برابر نیتروژن و اکسیژن موجود در هوا محافظت کنند. سرباره،‌ اکسیژن زدا، پایدار کننده قوس و عناصر آلیاژی از مواد تشکیل دهنده الکترودهای مورد استفاده در این روش هستند که نسبت به روش دوم کم کاربردتر است.

جوشکاری با الکترود توپودری (خود محافظ)

در این روش نیازی به منبع خارجی برای تأمین گاز محافظ وجود ندارد چون از الکترودهای توپودری استفاده می‌شود. به همین دلیل این روش به نام FCAW-S شناخته می‌شود. پودر جوش و سایر موادی که در این الکترودها وجود دارد، زمانی که حرارت افزایش پیدا کرده و ذوب می‌شوند، به صورت خودکار گاز محافظ تولید می‌کنند و به این روش از قوس الکتریکی محافظت می‌کنند. این روش در مقایسه با روش اول به دلیل قابلیت حمل آسان و نفوذ خوب در مواد پایه، از کاربرد و محبوبیت بیشتری برخوردار است. تنها مشکلی که در این روش وجود دارد تولید دود سمی در زمان اجرای کار است که علاوه بر سمی بودن می‌تواند در دیدن حوضچه جوش یا حوضچه مذاب مشکل ایجاد کند.

عمده‌ترین موارد کاربرد جوشکاری توپودری در ساخت و ساز و صنایع عمرانی است. از این روش جوشکاری به صورت گسترده به منظور اتصال و جوش قطعات کربن استیل، چدن، آلیاژ‌های نیکل و استیل ضد زنگ استفاده می‌کنند. جوشکاری توپودری را می‌توان پرکاربردترین نوع جوشکاری در صنایع نظامی و نفت و گاز دانست که معمولا به دلیل انعطاف‌پذیری بالا، به منظور ساخت مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مورد کاربرد جوشکاری FCAW باید به این نکته اشاره کرد که این روش امکان استفاده برای جوش فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم را ندارد.

مزایای متعدد روش جوشکاری توپودری باعث شده که این روش کاربرد گسترده‌ای در ساخت و ساز داشته باشد. از جمله مهم‌ترین مزایای این روش جوشکاری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• عدم نیاز به استفاده از گاز محافظ
• امکان بکارگیری در فرایندهای چند جهته
• قابلیت بکارگیری در فضای باز بدون تأثیرپذیری از وضعیت جوی
• مناسب برای اتصال و جوش مواد ضخیم
• ایده‌آل برای جوشکاری فولادهای آلیاژی
• نرخ رسوب بالاتر
• سرعت بالای اجرا با کمترین افت کیفیت
• اجرای ساده و راحت بدون نیاز به مهارت تخصصی
• امکان استفاده برای جوش دادن استیل‌های با آلیاژ کم
• قابل استفاده برای آلیاژهای دارای درصد نیکل بالا
• حساسیت کم نسبت به زنگ زدن و آلودگی (عدم نیاز به تمیز کردن اولیه مواد)
• نفوذ عمیق

همانطور که مشاهده کردید روش جوشکاری توپودری مزایای زیادی دارد اما در کنار این مزایا، برخی محدودیت‌ها نیز وجود دارد که قبل از انتخاب این روش برای جوشکاری باید مورد توجه قرار بگیرد. از مهم‌ترین محدودیت‌های این روش جوشکاری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• الزام به استفاده از تهویه مناسب به دلیل دود سمی
• تولید سرباره جوش
• قیمت بالای مواد فیلر
• سخت و زما‌نبر بودن تعویض مواد فیلر
• گران بودن الکترودهای توپودری

مشکل در دیدن حوضچه جوش به دلیل دود زیاد تولید شده

در مورد الکترودهای یا سیم‌جوش‌های مورد استفاده در روش جوشکاری توپودری باید به این موضوع اشاره کرد که ساختار توخالی دارند که توسط پودر جوش پر می‌شود. این الکترودهای در سایرهای مختلفی در دسترس قرار دارند و حتما باید در یک محیط خشک نگهداری شوند. الکترودهای جوشکاری توپودری که در انواع مختلفی وجود دارند به دلیل دسته‌بندی و شناسایی راحت‌تر کدگذاری شده‌اند که بر این اساس به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

• الکترود توپودری ۰۳۵
• الکترود توپودری ۰۴۵
• الکترود توپودری ۰۵۲
• الکترود توپودری ۱۶

مدل، کیفیت، مواد اولیه و... از مهم‌ترین عواملی هستند که می‌توانند قیمت نهایی الکترودهای توپودری را تحت تأثیر قرار دهند. جوشکاران با توجه به نوع و حجم کار و همچنین نوع سازه و نیاز خود باید الکترود مناسب را انتخاب کرده و مورد استفاده قرار دهند.

در صورتی که در یک پروژه نیاز به استفاده از روش جوشکاری توپودری وجود داشته باشد، برای انجام کار به بهترین شکل و بالاترین کیفیت به برخی تجهیزات نیاز است:

• منبع برق
• سیم جوش یا الکترود
• تفنگ جوشکاری
• درپوش کاری
• کابل انتقال برق
• دستگاه اندازه‌گیری جریان هوا
• گاز محافظ (در صورت نیاز)

جوشکاری FCAW با جوشکاری MIG/MAG شباهت‌های زیادی دارند؛ با این حال چند تفاوت پایه‌ای بین آن‌ها وجود دارد که در زمان انتخاب روش جوشکاری باید مورد توجه قرار بگیرد. یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های این دو روش، انعطاف‌پذیری بالاتر و نرخ رسوب بیشتر جوشکاری توپودری است. از نظر سرعت اجرای کار و همچنین پایداری قوس الکتریکی، جوشکاری FCAW شرایط بهتری نسبت به میگ و مگ دارد.

یکی دیگر از تفاوت‌های این دو روش جوشکاری، در الکترودهای مورد استفاده است. در جوشکاری توپودری از الکترودهای توپودری استفاده می‌شود که ساختار توخالی دارند که توسط پودر (فلاکس) پر شده است؛ اما الکترودهای مورد استفاده در روش میگ و مگ ساختار توپر دارند. پودر یا فلاکس موجود در الکترودهای FCAW می‌توانند گاز محافظ را به صورت خودکار تولید کنند در حالی که در روش MIG/MAG نیاز به منبع خارجی برای تأمین گاز وجود دارد. با توجه به این ویژگی‌ها امکان استفاده از روش جوشکاری توپودری در فضای باز وجود دارد در حالی که این امکان برای روش میگ و مگ وجود ندارد.

جوشکاری توپودری یا FCAW یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین روش‌های جوشکاری به خصوص در ساخت و سازها به حساب می‌آید. هر چند الکترودها و فیلرهای مورد استفاده در این روش نسبت به سایر روش‌ها از قیمت بالاتری برخوردار هستند اما انجام عملیات با سرعت بالا، پایداری قوس الکتریکی، انعطاف‌پذیری بالا،‌ نرخ رسوب زیاد، عدم نیاز به منبع خارجی برای تأمین گاز محافظ و امکان استفاده از این روش در فضای باز بدون تأثیر گرفتن از وضعیت و شرایط جوی عواملی هستند که باعث شده این روش جوشکاری از محبوبیت بالایی برخوردار باشد.