شار جوش چیست؟

نمای کلی

شار جوشیکی از مهم ترین و غیر قابل تعویض ترین اجزای جوشکاری است.

بسیاری از مردم فقط بر روی ماشین های جوشکاری و سیم های جوش تمرکز می کنند، اما نقش مهم شار در تثبیت فرآیند جوشکاری و بهینه سازی کیفیت درزهای جوش را نادیده می گیرند. به عبارت ساده، شار یک ماده کمکی متالورژیکی شیمیایی است که به طور خاص برای عملیات جوشکاری طراحی شده است. از مخلوط های پیچیده ای از مواد معدنی معدنی، افزودنی های شیمیایی، و کمک های عملکردی تشکیل شده است و به طور گسترده در جوشکاری زیر آب، لحیم کاری، لحیم کاری، و شار{2}}جوشکاری قوس سیمی استفاده می شود. برای درک جامع فن آوری جوشکاری و تسلط بر تولید جوش با کیفیت بالا، لازم است تعریف، طبقه بندی، اصل کار، عملکردهای اصلی، انواع و زمینه های کاربردی شار را به وضوح درک کنید.

تعریف از

شار جوش

شار جوش چیست؟شار جوش یک ماده کمکی دانه‌ای، پودری یا خمیری{0}}برای جوشکاری است. در طول فرآیند جوشکاری روی قوس و حوضچه مذاب یا در تماس با آن اعمال می شود. برخلاف سیم‌ها و الکترودهای جوشکاری که فلزات پرکننده را فراهم می‌کنند، عملکرد اصلی شار این نیست که به عنوان یک فلز پرکننده عمل کند. در عوض، از طریق پوشش فیزیکی و واکنش های متالورژیکی شیمیایی، نقش محافظتی، تصفیه کننده و اصلاح کننده ایفا می کند. از دیدگاه حرفه ای، شار جوش یک نوع ترکیبی از عامل شار است. می تواند هوا را جدا کند، ناخالصی های مضر در فلز جوش را حذف کند، ترکیب شیمیایی حوضچه مذاب را تنظیم کند و ریزساختار و خواص مکانیکی جوش را بهینه کند. می توان آن را به عنوان "عامل تصفیه" و "لایه محافظ" در سیستم متالورژی جوشکاری در نظر گرفت.

اصول کار

1. عایق فیزیکی و عایق حرارتی

عملکرد اصلی شار ایجاد انزوای فیزیکی است. در طول فرآیند جوشکاری، قوس الکتریکی با دمای بالا و حوضچه فولاد مذاب بسیار فعال هستند و مستعد واکنش با اکسیژن، نیتروژن و بخار آب موجود در هوا هستند. این واکنش ها اکسیدها و نیتریدهای شکننده را تولید می کنند که باعث کاهش چقرمگی درز جوش می شود و منجر به نقص های تخلخل متعدد می شود. هنگامی که شار در دماهای بالا ذوب می شود، یک لایه سرباره مایع متراکم تشکیل می دهد که سطح حوضچه مذاب را به طور کامل می پوشاند. این لایه سرباره به طور موثر فلز مذاب با دمای بالا را از هوای بیرون جدا می‌کند و کانال‌های واکنش‌های اکسیداسیون و نیترید شدن را قطع می‌کند. علاوه بر این، لایه سرباره دارای خواص عایق حرارتی خوبی است که می تواند سرعت خنک شدن فلز درز جوش را کاهش دهد. یک سرعت خنک کننده مناسب می تواند از نقص انجماد سریع جلوگیری کند، تنش پسماند جوشکاری را کاهش دهد و از ترک های سرد ناشی از اختلاف دمای بیش از حد جلوگیری کند.

2. تصفیه شیمیایی و حذف ناخالصی

شار جوش شامل اجزای شیمیایی مختلف فعال است. در دماهای بالا، می تواند تحت اکسیداسیون-کاهش، گوگردزدایی، سیلیکون زدایی و سایر واکنش های متالورژیکی همراه با ناخالصی های مضر در حوضچه مذاب قرار گیرد. گوگرد و فسفر مضرترین عناصر ناخالصی در فلزات جوش داده شده هستند. محتوای بیش از حد گوگرد می تواند باعث ایجاد ترک داغ در درز جوش شود، در حالی که محتوای بیش از حد فسفر به طور قابل توجهی چقرمگی درز جوش در دمای پایین{4}}را کاهش می دهد. اجزای قلیایی در شار جوشکاری می توانند به طور کامل با ترکیبات گوگرد و فسفر واکنش دهند و یک لایه سرباره پایدار و نامحلول ایجاد کنند که روی سطح حوضچه مذاب شناور است. پس از سرد شدن می توان این لایه سرباره را جدا کرد. در عین حال، شار جوشکاری همچنین می‌تواند بخار آب باقیمانده در ناحیه جوشکاری را تجزیه کند و عنصر هیدروژنی را که باعث ایجاد ترک‌های ناشی از هیدروژن می‌شود، از بین ببرد و در نتیجه خلوص فلز جوش را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

طبقه بندی اصلی شار جوش

بر اساس اشکال مختلف، ترکیبات و روش های کاربرد جوش، شار جوش را می توان به چند دسته طبقه بندی کرد. هر دسته دارای دامنه کاربرد و ویژگی های پردازش خاص خود است. رایج ترین روش طبقه بندی مورد استفاده در صنعت بر اساس شکل فیزیکی و قلیاییت شیمیایی است.

1. طبقه بندی شده توسط فرم فیزیکی

اولاً، شار جامد دانه ای پرکاربردترین نوع است و عمدتاً در جوشکاری زیرپودری استفاده می شود. اندازه ذرات آن یکنواخت، خواص شیمیایی آن پایدار است و خاصیت مرطوب کنندگی خوبی دارد. در طول فرآیند جوشکاری، می تواند یک لایه سرباره مداوم و پایدار تشکیل دهد که برای جوشکاری صفحه ضخیم، جوشکاری درزهای جوش طولانی و خطوط تولید خودکار مناسب است. ثانیاً، شار خمیری عمدتاً در لحیم کاری و جوشکاری دقیق خاص استفاده می شود. دارای چسبندگی قوی است و می توان آن را به طور دقیق روی محل جوش اعمال کرد و آن را برای جوشکاری قطعات کوچک و اجزای دقیق مناسب می کند. ثالثاً شار پودر معمولاً در ترکیب با سیم جوش استفاده می شود و سرعت واکنش سریع و اثر تصفیه خوبی دارد. برای سناریوهای ساخت و ساز جوشکاری متحرک و پیچیده مناسب است.

2. طبقه بندی بر اساس قلیاییت شیمیایی

با توجه به ضریب قلیایی، شار جوشکاری را می توان به شار اسیدی، شار خنثی و شار قلیایی تقسیم کرد. شار اسیدی دارای فرآیند جوشکاری پایدار، تشکیل جوش زیبا، پاشش کم و عملکرد خوب است که برای جوشکاری فولاد کربن معمولی و تولید قطعات ساختاری عمومی مناسب است. شار قلیایی دارای توانایی حذف ناخالصی قوی، مقاومت در برابر ترک عالی و اثر بهبود چقرمگی است و بیشتر برای فولاد با استحکام بالا، فولاد مخزن فشار پایین-و جوش سازه مهم با الزامات ایمنی بالا استفاده می شود. شار خنثی عملکرد متعادلی دارد، با در نظر گرفتن ثبات فرآیند و عملکرد مکانیکی، و به طور گسترده در تولید جوشکاری صنعتی معمولی استفاده می شود.

توابع شار جوش

1. قوس جوش را تثبیت کنید و فرآیند جوشکاری را بهینه کنید

اجزای شار جوش دارای عملکرد تثبیت قوس عالی هستند. در طول فرآیند جوشکاری، شار به طور مداوم تجزیه می شود و یونیزه می شود و پایداری قوس جوش را حفظ می کند، از شکستن قوس، سرگردانی قوس و سایر پدیده های ناپایدار جلوگیری می کند. احتراق قوس پایدار، ورودی گرمای جوشکاری یکنواخت، عرض جوش و عمق نفوذ ثابت را تضمین می کند، به طور موثری نوسانات فرآیند جوشکاری ناشی از عملیات دستی یا تغییرات پارامتر تجهیزات را کاهش می دهد و نرخ عبور محصولات جوش را بهبود می بخشد.

2. از بین بردن عیوب رایج جوشکاری
 

به عنوان یک ماده تصفیه کننده هسته، شار می تواند اساساً از عیوب مختلف جوشکاری رایج جلوگیری کند. عملکرد جداسازی گاز آن می تواند از نقص های تخلخل ناشی از نفوذ گاز جلوگیری کند. واکنش های گوگرد زدایی و فسفره زدایی می تواند خطرات ترک های داغ و شکستگی های شکننده را از بین ببرد. اثر خنک کنندگی آهسته می تواند تنش پسماند و ترک های سرد را کاهش دهد. در عین حال، ذوب یکنواخت سرباره شار و پدیده سرباره شناور می تواند به طور موثری از عیوب گنجاندن سرباره جلوگیری کند و سطح جوش را صاف و ساختار داخلی را متراکم کند.

3. بهبود خواص مکانیکی جوش و عمر خدمات

اتصالات جوشی اغلب ضعیف ترین بخش تجهیزات مکانیکی هستند. اثر آلیاژی و پالایش دانه شار جوشکاری می تواند به طور قابل توجهی خواص مکانیکی جامع جوش ها را بهبود بخشد. فلز جوش بهینه شده دارای استحکام بالاتر، چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی بهتر است، که می تواند در برابر ارتعاشات مکانیکی طولانی مدت، بار ضربه ای و خوردگی محیطی در عملیات صنعتی مقاومت کند. طول عمر قطعات ساختاری جوش داده شده را تا حد زیادی افزایش می دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری و تعویض تجهیزات را کاهش می دهد.

زمینه های کاربردی صنعتی

1. ماشین آلات سنگین و جوش سازه های فولادی
 

در بخش‌های صنعت سنگین مانند سازه‌های فولادی ساختمان، ماشین‌آلات بندری، تجهیزات معدن و ماشین‌آلات ساختمانی، صفحات ضخیم و جوشکاری با بار بالا- مورد نیاز است. در چنین مواردی، شار جوش الکتروسرباره به طور گسترده ای استفاده می شود. این می تواند الزامات جریان بالا، نفوذ عمیق و جوشکاری مداوم طولانی مدت را برآورده کند و از پایداری ساختاری و ظرفیت تحمل بار- اجزای فولادی بزرگ اطمینان حاصل کند.

2. جوش مخازن تحت فشار و خطوط لوله

مخازن تحت فشار و خطوط لوله انتقال نفت و گاز الزامات ایمنی بسیار بالایی برای اتصالات جوشکاری دارند و به مقاومت در برابر ترک عالی، چقرمگی-درجه حرارت پایین و هوابندی نیاز دارند. در این زمینه عمدتاً از شار جوشکاری با کیفیت بالا قلیایی-استفاده می‌شود که می‌تواند به طور مؤثر ناخالصی‌های مضر را حذف کند و شکنندگی جوش را کاهش دهد و اطمینان حاصل کند که درز جوش می‌تواند فشار بالا و تغییرات پیچیده محیطی را در طول کار طولانی مدت تحمل کند.

3. جوشکاری خودرو و ساخت دقیق

در ساخت بدنه خودرو، فرآوری قطعات دقیق و تولید تجهیزات صنعتی سبک، عمدتاً از شار خنثی و فلاکس اسیدی استفاده می شود. آنها دارای ویژگی های تشکیل جوش زیبا، تغییر شکل جوش کوچک و عملکرد پایدار هستند که می تواند الزامات تولید هوشمند مدرن و خطوط تولید جوش خودکار را برای دقت و ظاهر برآورده کند.

Flux یک ماده کمکی کاربردی ضروری در فناوری جوشکاری مدرن است. این یک لوازم جانبی بی اهمیت نیست، بلکه یک ماده اصلی است که کیفیت جوش، پایداری فرآیند و طول عمر تجهیزات را تعیین می کند. از طریق حفاظت جداسازی فیزیکی، حذف ناخالصی‌های شیمیایی و بهبود خواص متالورژیکی، شار به طور موثر مشکلات فنی مختلف در جوشکاری در دمای بالا را حل می‌کند، به طور قابل توجهی از عیوب جوش جلوگیری می‌کند و خواص مکانیکی درز جوش را بهینه می‌کند. همانطور که تولید صنعتی به سمت دقت بالاتر، استحکام بالاتر و ایمنی بالاتر پیشرفت می کند، الزامات برای عملکرد شار نیز دائما در حال افزایش است. در تولید صنعتی آینده، شارهای ویژه کارآمد، کم-هیدروژن، سازگار با محیط زیست و هوشمند به جریان اصلی توسعه تبدیل خواهند شد. درک جامع از تعریف، اصول و کاربردهای شار، پیش نیاز اساسی برای تسلط بر فرآیندهای جوشکاری استاندارد و تولید محصولات جوشی با کیفیت بالا است، و همچنین دانش حرفه ای ضروری برای مهندسین جوشکاری مدرن و پرسنل تولیدی است.