جوش قوس زیردریایی عمدتاً برای جوشکاری موقعیت جوش تخت مناسب است. اگر از ابزارهای کمکی خاصی استفاده شود، جوشکاری فیله و جوشکاری در موقعیت جوش افقی نیز قابل تحقق است. عوامل اصلی موثر بر شکل و عملکرد جوش در جوشکاری زیر آب، پارامترهای فرآیند جوشکاری و شرایط فرآیند است. در زیر به طور عمده به وضعیت موقعیت جوشکاری تخت می پردازیم.
تاثیر پارامترهای جوشکاری
پارامترهای فرآیند جوشکاری که بر شکل و اندازه درز جوشکاری قوس زیر آب تأثیر می‌گذارند عبارتند از: جریان جوشکاری، ولتاژ قوس، سرعت جوشکاری و قطر سیم.
(1) جریان جوشکاری
هنگامی که سایر شرایط بدون تغییر باقی می‌مانند، تأثیر افزایش جریان جوش بر روی نفوذ جوش (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است)، چه شیار Y شکل باشد یا یک شیار I شکل، در شرایط معمولی جوشکاری، نفوذ متناسب با تغییر جریان جوشکاری، یعنی اثر در شکل 2 نشان داده شده است. جریان کم، عمق نفوذ کم است و ارتفاع و عرض اضافی کافی نیست. جریان بیش از حد بزرگ است، عمق نفوذ زیاد است و ارتفاع بیش از حد بسیار زیاد است، که به راحتی ایجاد ترک های با دمای بالا می شود.
الف) I-joint ب) Y-joint
(2) ولتاژ قوس
ولتاژ قوس متناسب با طول قوس است. تحت ولتاژ قوس و جریان جوش یکسان، اگر شار انتخاب شده متفاوت باشد و قدرت میدان الکتریکی در فضای قوس متفاوت باشد، طول قوس متفاوت خواهد بود. اگر شرایط دیگر بدون تغییر باقی بماند، اثر تغییر ولتاژ قوس بر شکل جوش در شکل 3 نشان داده شده است.
ولتاژ قوس کم است، نفوذ زیاد است، عرض جوش باریک است و ترک های داغ به راحتی ایجاد می شوند: وقتی ولتاژ قوس زیاد است، عرض جوش افزایش می یابد و ارتفاع اضافی کافی نیست. در حین جوشکاری زیر آب، ولتاژ قوس با توجه به جریان جوش تنظیم می شود، یعنی یک جریان جوش مشخص باید طول قوس مشخصی را حفظ کند تا از احتراق پایدار قوس جوش اطمینان حاصل شود، بنابراین دامنه تغییرات ولتاژ قوس محدود می شود.
الف) I-joint ب) Y-joint
(3) سرعت جوش
سرعت جوش بر عمق و عرض نفوذ تاثیر می گذارد. معمولاً سرعت جوش کم است، حوضچه جوش بزرگ است و نفوذ جوش و عرض هر دو بزرگتر است. یعنی عمق نفوذ و عرض نفوذ با سرعت جوش مطابق شکل 4 نسبت معکوس دارند.تاثیر سرعت جوش بر روی شکل مقطع جوش در شکل 5 نشان داده شده است.
سرعت جوش خیلی کم است، مقدار فلز مذاب زیاد است، و درز جوش بد شکل گرفته است: زمانی که سرعت جوشکاری زیاد است، مقدار فلز مذاب کافی نیست و زیر برش به راحتی رخ می دهد. در جوشکاری واقعی، به منظور بهبود بهره وری، باید قدرت قوس الکتریکی را افزایش داد و در عین حال سرعت جوش را افزایش داد تا از کیفیت جوش اطمینان حاصل شود.
H - عمق نفوذ B - عرض نفوذ
شکل 5 تاثیر سرعت جوش بر شکل مقطع جوش
الف) I-joint ب) Y-joint
(4) قطر سیم جوش
هنگامی که جریان جوش، ولتاژ قوس و سرعت جوش ثابت باشد، شکل درز جوش به دلیل قطر متفاوت سیم جوش تغییر می کند.
تأثیر چگالی جریان بر شکل و اندازه جوش نشان داده شده در جدول 1 را می توان از جدول مشاهده کرد، سایر شرایط بدون تغییر باقی می مانند، عمق نفوذ با قطر سیم جوش نسبت معکوس دارد، اما این رابطه با افزایش چگالی جریان با افزایش چگالی جریان، مقدار فلز مذاب در حوضچه مذاب همچنان افزایش می‌یابد و حرکت فلز مذاب به عقب دشوار است و عمق نفوذ به آرامی افزایش می‌یابد. ولتاژ قوس باید همزمان با جریان جوش افزایش یابد تا از کیفیت درز جوش اطمینان حاصل شود.
تاثیر شرایط فرآیند بر شکل دهی جوش
(1) تأثیر شکل شیار و فاصله لب به لب
هنگامی که سایر شرایط یکسان است، عمق و عرض شیار افزایش می یابد، نفوذ جوش افزایش می یابد، عرض همجوشی کمی کاهش می یابد و ارتفاع اضافی به طور قابل توجهی کاهش می یابد، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است. در جوش لب به لب، اگر اندازه شکاف تغییر کند شکل جوش نیز قابل تنظیم است. در عین حال، همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است، ضخامت صفحه و شرایط اتلاف حرارت نیز تأثیر قابل توجهی بر عرض جوش و ارتفاع اضافی دارد.
(2) تأثیر شیب سیم و شیب قطعه کار
جهت شیب سیم جوش به دو نوع تقسیم می شود: شیب به جلو و میل به عقب، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است. جهت و اندازه شیب متفاوت است، تأثیر قوس بر نیروی دمش و گرمای حوضچه مذاب. متفاوت است و تأثیر آن بر تشکیل درز جوش نیز متفاوت است. شکل 7a شیب سیم جوش به جلو و شکل 7b شیب سیم جوش به عقب را نشان می دهد. هنگامی که سیم جوش در یک زاویه شیب خاص به عقب متمایل می شود، اثر نیروی قوس بر روی فلز حوض مذاب ضعیف می شود و فلز مایع در کف حوضچه مذاب ضخیم می شود، بنابراین عمق نفوذ کاهش می یابد. با این حال، اثر پیش گرمایش قوس بر روی فلز پایه در مقابل حوضچه مذاب تقویت می شود، بنابراین عرض ذوب افزایش می یابد. شکل 7c تأثیر شیب پشتی را بر عمق نفوذ و عرض نفوذ نشان می دهد. در کار واقعی، شیب سیم جوش به جلو فقط در موارد خاص استفاده می شود، مانند جوش دادن درز دایره ای قطعات کار استوانه ای با قطر کوچک.
دو حالت جوشکاری شیب دار و جوشکاری پایین شیب زمانی وجود دارد که قطعه کار جوشکاری شیبدار دارد و تأثیر آنها بر شکل گیری جوش آشکارا متفاوت است، همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است. در حین جوشکاری سربالایی (شکل 8a, b)، اگر زاویه تمایل بیش از 6 درجه تا 12 درجه، ارتفاع اضافی جوش بسیار زیاد است، زیر برش ها در هر دو طرف ظاهر می شود و شکل دهی به طور قابل توجهی خراب می شود. در عمل باید از جوشکاری در سربالایی اجتناب شود. اثر جوشکاری در سربالایی برخلاف جوشکاری سربالایی است، به شکل 8c، d مراجعه کنید.
الف) شیب به جلو ب) شیب به عقب ج) تأثیر زاویه شیب پشت سیم بر تشکیل جوش
(3) تأثیر تجمع شار
ارتفاع شار جوش قوس زیردریایی معمولاً 25-40 میلی متر است و قوس باید در اطراف رشته دفن شود. هنگام استفاده از شار پیوندی یا شار متخلخل، ارتفاع پشته شار به دلیل چگالی کم آن 20 تا 50 درصد بیشتر از شار ذوب شده است. هرچه ارتفاع تجمع شار بیشتر باشد، ارتفاع جوش بیشتر و عمق نفوذ کمتر می شود.
تاثیر شرایط فرآیند جوشکاری بر خواص فلز جوش
هنگامی که شرایط جوش تغییر می کند، نرخ رقت فلز پایه و نسبت ذوب شار (مقدار ذوب شار/مقدار ذوب سیم جوش) همگی تغییر می کنند، که بر خواص فلز جوش تأثیر می گذارد، که در میان آنها جریان جوش و ولتاژ قوس دارای یک تاثیر بیشتر شکل های 9 تا 11 اثرات جریان جوشکاری، ولتاژ قوس الکتریکی و سرعت جوشکاری را بر نسبت ذوب شار نشان می دهند.
با توجه به تغییر نسبت ذوب شار، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی فلز جوش تغییر می کند، به ویژه افزودن عناصر آلیاژی در شار متخلخل بیشترین تأثیر را بر ترکیب شیمیایی فلز جوش دارد. شکل های 12 تا 14 اثرات شرایط جوشکاری مختلف را بر روی محتوای منگنز و سیلیسیم فلز جوش نشان می دهد.
,
