راهنمای جوشکاری الکترواسلگ (جوشکاری سرباره الکتریکی) و کاربردهای آن

در صنایع سنگین، هر جا صحبت از اتصال قطعات فولادی با ضخامت بالا به میان می آید، در اتصال قطعات فولادی بسیار ضخیم، روش های معمول جوشکاری قوسی ممکن است به پاس های متعدد، مصرف بالای فلز پرکننده و زمان اجرای بیشتری نیاز داشته باشند. مهندسان به سراغ فناوری هایی می روند که بتوانند در یک یا چند پاس، حجم زیادی از فلز پرکننده را ذوب و رسوب دهند. جوشکاری الکترواسلگ دقیقا برای همین منظور طراحی شده است؛ روشی که در آن نه یک قوس الکتریکی پیوسته، بلکه گرمای حاصل از عبور جریان از میان یک حوضچه سرباره مذاب، عامل اصلی ذوب فلزات است. این فرآیند که در برخی منابع فنی با نام جوشکاری سرباره الکتریکی نیز شناخته می شود، طی دهه های گذشته جایگاه ویژه ای در ساخت سازه های فولادی سنگین، مخازن تحت فشار، کشتی سازی و صنایع نفت و گاز پیدا کرده است. در ادامه علاوه بر آشنایی با نحوه عملکرد، انواع، تجهیزات، مزایا، معایب و کاربردهای جوشکاری الکترواسلگ، مهم ترین نکات اجرایی و استانداردهای این فرآیند را نیز بررسی می کنیم.

جوشکاری الکترواسلگ چیست؟

جوشکاری الکترواسلگ (ESW) یا همان جوشکاری سرباره الکتریکی، یک فرآیند جوشکاری ذوبی است که برای اتصال قطعات فولادی ضخیم، معمولا از بیست و پنج میلی متر تا چند صد میلی متر، در وضعیت عمودی به کار می رود. نکته جالب توجه درباره این روش آن است که با وجود نامش، در بخش اصلی فرآیند هیچ قوس الکتریکی پایداری وجود ندارد؛ قوس تنها در لحظه شروع کار برای تشکیل حوضچه سرباره برقرار می شود و پس از آن خاموش می گردد و از آن پس، مقاومت الکتریکی سرباره مذاب، گرمای لازم برای ذوب سیم الکترود و لبه های قطعه کار را تامین می کند. این فرآیند که نخستین بار در اتحاد جماهیر شوروی توسعه یافت، برخلاف بسیاری از انواع روش های جوشکاری موجود در صنعت مانند جوشکاری قوس دستی یا زیرپودری، نیازی به پخ زدن لبه ها ندارد و می توان جوشکاری الکترواسلگ فولاد را با یک پاس واحد و بدون توقف در طول شکاف عمودی اجرا کرد.

انتخاب درست میان روش های مختلف جوشکاری برای پروژه های سنگین، به عواملی مانند ضخامت قطعه، نوع فولاد، موقعیت اجرای جوش و بودجه پروژه بستگی دارد. از آنجا که پروژه های بزرگ فولادی نیازمند مصرف حجم بالایی از ورق و پروفیل هستند، نوسانات قیمت آهن در بازار مستقیما روی برنامه ریزی مالی این پروژه ها اثر می گذارد و انتخاب فرآیندی مانند جوشکاری الکترواسلگ که سرعت اجرای بالایی دارد، می تواند تا حدی هزینه های سربار ناشی از زمان طولانی اجرای پروژه را جبران کند؛ به همین دلیل بسیاری از پیمانکاران سازه های فولادی، هزینه فلز پرکننده، برق مصرفی و زمان اجرا را در کنار نرخ روز مواد اولیه بررسی می کنند.

جوشکاری الکترواسلگ چگونه انجام می شود؟

برای پاسخ به این سوال که نحوه انجام جوشکاری الکترواسلگ به چه شکل است، باید فرآیند را به چند مرحله اصلی تقسیم کرد. این مراحل به ترتیب شامل آماده سازی قطعات، ایجاد قوس اولیه، تشکیل حوضچه سرباره، ذوب الکترود و در نهایت تکمیل جوش می شوند. هر یک از این مراحل نقش مشخصی در کیفیت نهایی اتصال دارند و رعایت دقیق آن ها، تضمین کننده جوشی سالم و بدون عیب است.

آماده سازی قطعات

پیش از شروع هر فرآیند جوشکاری، آماده سازی صحیح قطعات کار اهمیت زیادی دارد و در جوشکاری الکترواسلگ این موضوع نمود بیشتری پیدا می کند. برخلاف بسیاری از روش ها، در این فرآیند نیازی به پخ زدن لبه های قطعه نیست و قطعات معمولا به صورت لبه مربع و با فاصله ای مشخص، که بسته به ضخامت ورق تعیین می شود، در کنار هم و به صورت عمودی قرار می گیرند. در دو طرف این شکاف، قالب هایی مسی و آب خنک کننده، معروف به کفشک یا سد مسی، نصب می شوند تا از ریزش فلز مذاب و سرباره جلوگیری کرده و شکل نهایی جوش را کنترل کنند. در انتهای پایینی شکاف نیز یک قطعه شروع کننده یا صفحه پایه نصب می شود که فرآیند ذوب اولیه روی آن آغاز می گردد. دقت در تنظیم فاصله میان قطعات و همچنین تراز بودن کفشک های مسی، تاثیر مستقیمی روی یکنواختی نفوذ جوش در طول مسیر عمودی خواهد داشت.

ایجاد قوس اولیه

پس از آماده سازی قطعات، مرحله بعدی، ایجاد قوس اولیه است. در این مرحله، سیم الکترود که به طور پیوسته از طریق یک مکانیزم تغذیه به داخل شکاف فرستاده می شود، با صفحه شروع کننده در انتهای پایین شکاف تماس برقرار کرده و یک قوس الکتریکی کوتاه شکل می گیرد. این قوس مشابه آنچه در جوشکاری آرگون یا سایر روش های قوس محافظت شده با گاز دیده می شود نیست، بلکه هدف از آن صرفا تولید گرمای کافی برای ذوب پودر فلاکسی است که از پیش در کف شکاف ریخته شده است. با ذوب شدن این پودر، لایه ای از سرباره مذاب تشکیل می شود که به تدریج ضخیم تر شده و رسانایی الکتریکی پیدا می کند.

تشکیل حوضچه سرباره

با افزایش ضخامت و رسانایی سرباره مذاب، جریان الکتریکی دیگر از طریق قوس هوایی عبور نمی کند، بلکه مسیر آن از درون همین سرباره مذاب می گذرد و در همین لحظه است که قوس الکتریکی به طور کامل خاموش می شود. از این پس، فرآیند به شکل یک مدار مقاومتی عمل می کند؛ عبور جریان از میان سرباره، به دلیل مقاومت الکتریکی این ماده، گرمایی در حدود هزار و ششصد تا دو هزار درجه سانتی گراد تولید می کند. این دما برای ذوب پیوسته سیم الکترود و همچنین لبه های فولادی قطعات کار کاملا کافی است. حوضچه سرباره در واقع مانند یک منبع حرارتی پیوسته عمل می کند که هم الکترود و هم فلز پایه را به طور همزمان ذوب می کند.

ذوب الکترود

در این مرحله، سیم الکترود که به صورت پیوسته وارد حوضچه سرباره می شود، در تماس با این محیط پرحرارت ذوب شده و به شکل قطراتی به زیر لایه سرباره، یعنی به داخل حوضچه فلز مذاب، نفوذ می کند. همزمان، گرمای تولید شده باعث ذوب جزئی لبه های قطعات فولادی نیز می شود و این ترکیب فلز الکترود و فلز پایه است که در نهایت فلز جوش نهایی را شکل می دهد. در طول این مرحله، قالب های مسی آب خنک به تدریج به سمت بالا حرکت می کنند یا در برخی طراحی ها ثابت می مانند و کل مجموعه تغذیه به همراه حوضچه مذاب، مسیر عمودی شکاف را طی می کند. کنترل دقیق سرعت تغذیه سیم، ولتاژ و جریان در این مرحله، نقش تعیین کننده ای در یکنواختی ترکیب شیمیایی و ساختار متالورژیکی جوش نهایی ایفا می کند.

تکمیل جوش

با ادامه یافتن این فرآیند، فلز مذاب در زیر لایه سرباره به تدریج سرد شده و منجمد می شود و در همین حال، حوضچه سرباره و مجموعه تغذیه، به سمت بالای شکاف حرکت می کنند تا زمانی که کل طول اتصال مورد نظر پر شود. در نهایت، وقتی جوش به انتهای بالایی قطعه می رسد، تغذیه سیم قطع شده و پس از سرد شدن کامل، قالب های مسی و باقی مانده لایه سرباره جدا می شوند. نتیجه نهایی یک اتصال یکپارچه و پیوسته در تمام طول قطعه است، بدون آنکه نیازی به توقف، تعویض الکترود در میانه راه یا ایجاد پاس های متعدد جوشکاری وجود داشته باشد. البته باید توجه داشت که به دلیل حجم بالای گرمای ورودی در این فرآیند، ساختار دانه بندی فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت معمولا درشت تر از روش های دیگر است و در بسیاری از پروژه ها، انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری برای بهبود خواص مکانیکی توصیه می شود.

استانداردهای جوشکاری الکترواسلگ

اجرای جوشکاری الکترواسلگ باید بر اساس استانداردها، مشخصات فنی پروژه و دستورالعمل جوشکاری تایید شده انجام شود؛ زیرا حرارت ورودی بالا، حجم زیاد فلز مذاب و حساسیت اتصال به پارامترهای اجرایی می تواند بر خواص مکانیکی و ایمنی سازه اثر بگذارد. استاندارد مورد استفاده نیز با توجه به نوع سازه، جنس فلز پایه، شرایط بهره برداری و الزامات کارفرما انتخاب می شود. در این استانداردها معمولا موضوعاتی مانند تایید روش جوشکاری، صلاحیت اپراتور، نوع الکترود و فلاکس، محدوده ضخامت، پارامترهای جریان و ولتاژ، پیش گرم، عملیات حرارتی و روش های بازرسی اتصال مشخص می شوند.

استاندارد AWS D1.1 یکی از مراجع مهم برای جوشکاری سازه های فولادی است و الزامات مربوط به طراحی، ساخت، تایید دستورالعمل جوشکاری، صلاحیت نیروی اجرایی و بازرسی اتصالات را پوشش می دهد. انجمن جوشکاری آمریکا برای ثبت تایید روش جوشکاری الکترواسلگ و الکتروگاز نیز فرم های اختصاصی ارائه کرده است. بنابراین در پروژه های ساختمانی، پل ها و سازه های فولادی سنگین، باید دستورالعمل جوشکاری یا WPS و سوابق تایید آن متناسب با الزامات این کد تهیه و کنترل شود.

در ساخت مخازن تحت فشار، دیگ های بخار و تجهیزات صنعتی تحت فشار، الزامات مجموعه استانداردهای ASME BPVC اهمیت بیشتری پیدا می کند. بخش نهم این مجموعه، یعنی ASME Section IX، قواعد مربوط به تایید دستورالعمل جوشکاری، ثبت نتایج آزمون روش جوشکاری و احراز صلاحیت جوشکار یا اپراتور را تعیین می کند. رعایت این استاندارد به تنهایی به معنای تایید طراحی مخزن نیست و باید در کنار بخش طراحی و ساخت مربوط به همان تجهیز استفاده شود.

برای تایید صلاحیت اپراتورهای فرآیندهای مکانیزه و خودکار نیز می توان از الزامات ISO 14732 استفاده کرد. از آنجا که جوشکاری الکترواسلگ معمولا با سیستم تغذیه سیم، تجهیزات کنترل و حرکت مکانیزه اجرا می شود، مهارت اپراتور در تنظیم و کنترل پارامترها اهمیت زیادی دارد. این استاندارد بیشتر بر صلاحیت افرادی تمرکز دارد که تجهیزات جوشکاری مکانیزه یا خودکار فلزات را تنظیم و هدایت می کنند و جایگزین استاندارد طراحی یا تایید فرآیند جوشکاری نیست.

انواع جوشکاری الکترواسلگ

جوشکاری الکترواسلگ را می توان بر اساس نحوه هدایت سیم الکترود و نوع نازل مورد استفاده به دو روش اصلی تقسیم کرد: جوشکاری با نازل مصرفی و جوشکاری با نازل غیر مصرفی. تفاوت این دو روش فقط به ذوب شدن یا نشدن نازل محدود نمی شود، بلکه نوع تجهیزات، نحوه توزیع حرارت، سرعت اجرا، ضخامت قابل جوشکاری و میزان کنترل بر حوضچه مذاب نیز در آن ها متفاوت است. انتخاب روش مناسب باید بر اساس ضخامت قطعه، طول اتصال، عرض شکاف، نوع فولاد و امکانات اجرایی کارگاه انجام شود.

جوشکاری با نازل مصرفی

در جوشکاری الکترواسلگ با نازل مصرفی، سیم الکترود از داخل یک لوله فلزی هدایت می شود که این لوله درون شکاف اتصال قرار می گیرد. نازل معمولا از فلزی سازگار با جنس الکترود و قطعه کار ساخته می شود و همزمان با پیشرفت فرآیند، به تدریج ذوب شده و به فلز جوش اضافه می شود. به همین دلیل، نازل علاوه بر هدایت سیم، بخشی از فلز پرکننده اتصال را نیز تامین می کند. مهم ترین مزیت این روش، ساده بودن تجهیزات و حذف مکانیزم حرکت یا نوسان نازل است. نازل از ابتدا در محل مناسب قرار می گیرد و سیم الکترود از میان آن به حوضچه سرباره وارد می شود. این ویژگی باعث کاهش پیچیدگی دستگاه، سهولت تنظیم تجهیزات و افزایش سرعت آماده سازی فرآیند می شود. همچنین برای اتصالات بلند یا قطعاتی که امکان حرکت دادن مجموعه هدایتگر در طول جوش وجود ندارد، استفاده از نازل مصرفی گزینه مناسبی است.

این روش معمولا برای اتصال قطعات با ضخامت متوسط تا زیاد کاربرد دارد و در صورت افزایش عرض اتصال، می توان از چند نازل مصرفی به صورت همزمان استفاده کرد. استفاده از چند نازل باعث می شود فلز پرکننده در تمام عرض شکاف توزیع شده و از ایجاد نواحی با ذوب ناقص جلوگیری شود. با این حال، محل قرارگیری نازل ها باید با دقت طراحی شود؛ زیرا توزیع نامناسب آن ها می تواند باعث تمرکز حرارت، نفوذ غیریکنواخت یا باقی ماندن ناخالصی سرباره در فلز جوش شود. از محدودیت های این روش می توان به دشوارتر بودن کنترل دقیق توزیع حرارت در اتصالات بسیار عریض اشاره کرد. همچنین جنس، قطر و موقعیت نازل مصرفی باید با دستورالعمل جوشکاری هماهنگ باشد تا ذوب آن باعث تغییر نامطلوب ترکیب شیمیایی فلز جوش نشود. این روش بیشتر در ساخت قطعات سنگین، مقاطع مرکب فولادی، ستون های ضخیم، تجهیزات صنعتی و اتصالاتی با طول زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.

جوشکاری با نازل غیر مصرفی

در جوشکاری الکترواسلگ با نازل غیر مصرفی، سیم الکترود از داخل یک نازل یا لوله هدایتگر عبور می کند که در طول فرآیند ذوب نمی شود. این نازل معمولا از مس یا آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت ساخته می شود و فقط وظیفه هدایت سیم الکترود به داخل حوضچه سرباره را بر عهده دارد. در این روش، تمام فلز پرکننده از طریق سیم الکترود تامین می شود و نازل بخشی از فلز جوش نهایی نیست. برای آنکه فلز مذاب و حرارت در تمام عرض شکاف به صورت یکنواخت توزیع شوند، نازل غیر مصرفی معمولا به کمک یک سیستم مکانیکی به صورت رفت و برگشتی حرکت می کند. این نوسان باعث می شود سیم الکترود در نقاط مختلف حوضچه سرباره قرار گیرد و لبه های دو قطعه به شکل یکنواخت ذوب شوند. سرعت و دامنه نوسان نازل باید بر اساس عرض اتصال، ضخامت قطعه و میزان فلز پرکننده تنظیم شود.

مهم ترین مزیت این روش، کنترل دقیق تر توزیع حرارت و نفوذ جوش است. به همین دلیل، برای قطعات بسیار ضخیم یا اتصالاتی که عرض شکاف زیادی دارند، نازل غیر مصرفی می تواند عملکرد مناسب تری داشته باشد. امکان تنظیم حرکت نازل به اپراتور اجازه می دهد حرارت را به بخش های مختلف اتصال هدایت کرده و احتمال ذوب ناقص لبه ها یا تشکیل ساختار غیریکنواخت را کاهش دهد. در مقابل، تجهیزات این روش پیچیده تر و گران تر هستند و به سیستم نوسان دهنده، کنترل حرکت و تنظیم دقیق تری نیاز دارند. هرگونه اختلال در حرکت نازل ممکن است باعث توزیع نامناسب فلز جوش، تمرکز حرارت یا کاهش کیفیت اتصال شود. همچنین نگهداری و تنظیم دستگاه باید توسط نیروی متخصص انجام شود. این روش بیشتر در ساخت قطعات فوق سنگین، بدنه ماشین آلات صنعتی، تجهیزات نیروگاهی، مخازن ضخیم و سازه هایی استفاده می شود که کنترل کیفیت اتصال در آن ها اهمیت زیادی دارد.

مقایسه نازل مصرفی و نازل غیر مصرفی

ویژگی	نازل مصرفی	نازل غیر مصرفی
وضعیت نازل	همراه با فرآیند ذوب می شود	در طول فرآیند ذوب نمی شود
نقش نازل	هدایت سیم و تامین بخشی از فلز پرکننده	فقط هدایت سیم الکترود
نیاز به نوسان	معمولا ندارد	معمولا دارد
پیچیدگی تجهیزات	کمتر	بیشتر
هزینه تجهیزات	پایین تر	بالاتر
کنترل توزیع حرارت	محدودتر	دقیق تر
سرعت آماده سازی	بیشتر	کمتر
مناسب برای ضخامت	متوسط تا زیاد	زیاد تا بسیار زیاد
کاربرد اصلی	اتصالات بلند و اجرای اقتصادی	اتصالات عریض و نیازمند کنترل دقیق
محدودیت اصلی	کنترل کمتر در اتصالات بسیار عریض	پیچیدگی تنظیم و نگهداری تجهیزات

در مجموع، روش نازل مصرفی زمانی انتخاب مناسبی است که سادگی تجهیزات، سرعت اجرا و کاهش هزینه اهمیت بیشتری داشته باشد. در مقابل، زمانی که ضخامت قطعه بسیار زیاد است یا کنترل دقیق توزیع حرارت و نفوذ جوش اهمیت دارد، استفاده از نازل غیر مصرفی مزیت بیشتری خواهد داشت. انتخاب نهایی میان این دو روش باید در دستورالعمل جوشکاری مشخص شود و بر اساس آزمون های تایید فرآیند، نوع فولاد و الزامات فنی پروژه انجام گیرد.

کاربردهای جوشکاری الکترواسلگ

با توجه به ویژگی های منحصر به فرد این فرآیند، به ویژه توانایی آن در اتصال قطعات بسیار ضخیم با سرعت بالا، کاربردهای جوشکاری الکترواسلگ عمدتا در صنایعی متمرکز شده است که با قطعات سنگین و حجیم فولادی سر و کار دارند. این ویژگی باعث شده بسیاری از کارفرمایان پروژه های سنگین صنعتی، این روش را به عنوان گزینه اول برای اتصالات ضخیم در نظر بگیرند. در ادامه، به بررسی دقیق تر این کاربردها و دلیل انتخاب این فرآیند در هر یک از این صنایع می پردازیم.

سازه های فولادی

یکی از رایج ترین کاربردهای این فرآیند، در ساخت ستون ها و تیرهای اصلی سازه های فولادی بلندمرتبه است. در ساختمان های اسکلت فلزی سنگین، به خصوص در ستون های طبقات پایین که باید بار زیادی را تحمل کنند، ورق های ضخیم فولادی باید به یکدیگر متصل شوند و جوشکاری الکترواسلگ به دلیل توانایی اجرای این اتصالات در یک پاس واحد، گزینه ای بسیار کارآمد برای این نوع کاربرد محسوب می شود. این روش همچنین در ساخت تیرآهن های بست شده و پروفیل های ترکیبی سنگین که در پل ها و سازه های صنعتی استفاده می شوند، کاربرد گسترده ای دارد.

مخازن تحت فشار

در ساخت مخازن تحت فشار که معمولا از ورق های فولادی ضخیم و در قطرهای بزرگ ساخته می شوند، جوشکاری الکترواسلگ امکان اتصال درزهای عمودی این مخازن را با سرعت و کیفیت مناسب فراهم می کند. از آنجا که این مخازن معمولا تحت فشارهای داخلی بالا قرار دارند، کیفیت جوش و یکپارچگی ساختاری آن اهمیت حیاتی دارد و به همین دلیل، در بسیاری از پروژه های ساخت مخازن، پس از اجرای جوش الکترواسلگ، عملیات حرارتی و بازرسی های غیرمخرب دقیقی روی اتصالات انجام می شود تا از سلامت کامل ساختار جوش اطمینان حاصل شود.

کشتی سازی

صنعت کشتی سازی از دیرباز یکی از بزرگ ترین مصرف کنندگان روش های جوشکاری برای اتصال قطعات ضخیم فولادی بوده است. در ساخت بدنه کشتی ها، به ویژه در بخش هایی مانند تیغه های اصلی، عرشه ها و دیواره های ضخیم محفظه موتور، جوشکاری الکترواسلگ به دلیل سرعت بالای اجرا و کاهش تعداد پاس های مورد نیاز، صرفه جویی قابل توجهی در زمان ساخت کشتی ایجاد می کند. این موضوع به ویژه در کشتی های بزرگ تجاری و نفتکش ها که حجم بسیار زیادی از جوشکاری ضخیم را نیاز دارند، اهمیت بیشتری پیدا می کند.

سکوهای نفتی

سکوهای نفتی دریایی از جمله سازه هایی هستند که باید در برابر شرایط محیطی بسیار سخت، از جمله امواج، باد و خوردگی ناشی از آب دریا، مقاومت کنند و به همین دلیل، از فولادهای بسیار ضخیم و مقاوم در ساخت آن ها استفاده می شود. اتصال پایه ها و ستون های اصلی این سکوها که گاهی ضخامت آن ها به چند صد میلی متر می رسد، یکی از کاربردهای مهم جوشکاری الکترواسلگ در صنعت نفت و گاز است. سرعت بالای اجرای این فرآیند در پروژه های ساخت سکوهای دریایی، که معمولا با محدودیت های زمانی و هزینه ای سنگینی همراه هستند، مزیت رقابتی مهمی محسوب می شود.

صنایع سنگین

در کنار موارد بالا، صنایع سنگین دیگری مانند ساخت پرس های صنعتی، بدنه توربین ها، شاسی ماشین آلات معدنی و همچنین قطعات سنگین نیروگاهی نیز از این فرآیند بهره می برند. در این صنایع، اغلب با قطعاتی سر و کار داریم که ضخامت آن ها به گونه ای است که روش های معمول جوشکاری قوس دستی یا حتی جوشکاری زیرپودری، از نظر زمان و هزینه اجرا، دیگر مقرون به صرفه نیستند و جوشکاری الکترواسلگ به عنوان راه حلی اقتصادی و سریع، جایگزین مناسبی برای این موارد است.

مزایا و معایب جوشکاری الکترواسلگ

مانند هر فرآیند صنعتی دیگری، شناخت دقیق مزایای جوشکاری الکترواسلگ در کنار معایب جوشکاری الکترواسلگ، به مهندسان و پیمانکاران کمک می کند تا تصمیم درستی برای انتخاب این روش در پروژه های خود بگیرند. از مهم ترین مزایای این فرآیند می توان به سرعت بسیار بالای رسوب فلز جوش اشاره کرد؛ ویژگی ای که در مقایسه با روش هایی مانند جوشکاری پلاسما یا جوشکاری قوس دستی، در اتصال قطعات ضخیم، صرفه جویی زمانی چشمگیری ایجاد می کند. از دیگر مزایا می توان به عدم نیاز به پخ زدن لبه های قطعات، امکان اجرای اتصال در یک پاس واحد بدون توقف، مصرف پایین تر گاز محافظ در مقایسه با برخی روش های دیگر و همچنین کاهش میزان تنش های پسماند به دلیل سرعت سرد شدن آهسته تر و یکنواخت تر فلز جوش اشاره کرد.

در کنار این مزایا، این فرآیند معایبی نیز دارد که باید پیش از انتخاب آن مورد توجه قرار گیرد. مهم ترین این معایب، حجم بسیار بالای گرمای ورودی است که منجر به درشت شدن دانه های ساختار متالورژیکی در فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت می شود و همین موضوع می تواند چقرمگی و مقاومت ضربه ای اتصال را کاهش دهد. به همین دلیل، در بسیاری از پروژه ها، انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری، مانند نرماله کردن، برای بازگرداندن خواص مکانیکی مطلوب به فلز جوش ضروری است. از دیگر معایب می توان به محدود بودن این فرآیند به وضعیت جوشکاری عمودی، عدم کاربرد برای قطعات نازک یا هندسه های پیچیده، نیاز به تجهیزات تخصصی و نسبتا گران قیمت و همچنین نیاز به اپراتورهای آموزش دیده و باتجربه اشاره کرد.

نکات مهم در اجرای جوشکاری الکترواسلگ

برای دستیابی به یک جوش سالم و با کیفیت در فرآیند جوشکاری الکترواسلگ، رعایت چند نکته فنی از اهمیت بالایی برخوردار است. نخست آنکه انتخاب صحیح ترکیب فلاکس یا پودر سرباره ساز، متناسب با نوع فولاد پایه و الکترود مورد استفاده، تاثیر مستقیمی روی کیفیت متالورژیکی و خواص مکانیکی جوش نهایی دارد. دوم، کنترل دقیق پارامترهایی مانند جریان، ولتاژ و سرعت تغذیه سیم در طول اجرای کار باید به صورت پیوسته پایش شود، چرا که هرگونه نوسان در این پارامترها می تواند منجر به عیوبی مانند تخلخل، ناخالصی سرباره یا نفوذ ناقص در جوش شود.

سوم، طراحی و نگهداری صحیح قالب های مسی آب خنک کننده اهمیت بسیاری دارد، زیرا این قالب ها هستند که شکل نهایی و سطح جوش را کنترل می کنند و هرگونه نشتی آب خنک کننده یا نامنظمی در سطح آن ها می تواند کیفیت نهایی جوش را تحت تاثیر قرار دهد. چهارم، با توجه به حجم بالای گرمای ورودی در این فرآیند، برنامه ریزی برای انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری، بر اساس استاندارد جوشکاری الکترواسلگ مورد استفاده در پروژه، باید از پیش در نظر گرفته شود تا خواص مکانیکی نهایی قطعه در محدوده مورد نیاز طراحی قرار گیرد. در بسیاری از پروژه های صنعتی، الزامات مربوط به این فرآیند مطابق با استانداردهایی مانند AWS D1.1 یا ASME تعریف می شود و بازرسان جوش باید انطباق کامل اجرای کار با این الزامات را تایید کنند.

نکته پایانی نیز به هزینه سرمایه گذاری اولیه مربوط می شود. قیمت دستگاه جوشکاری الکترواسلگ و تجهیزات جانبی آن، شامل منبع تغذیه قدرتمند، مکانیزم تغذیه سیم، قالب های مسی خنک کننده و سیستم های کنترل، نسبت به تجهیزات جوشکاری متداول بالاتر است و همین موضوع باعث می شود این روش عمدتا در پروژه های صنعتی بزرگ و کارگاه های تخصصی ساخت سازه های سنگین، توجیه اقتصادی پیدا کند. برای پیمانکارانی که به صورت مستمر با قطعات فولادی ضخیم سر و کار دارند، این سرمایه گذاری معمولا در بلندمدت از طریق افزایش سرعت اجرای پروژه ها و کاهش هزینه های نیروی کار، بازگشت اقتصادی مناسبی خواهد داشت.

جوشکاری الکترواسلگ یا جوشکاری سرباره الکتریکی، یکی از تخصصی ترین و در عین حال کارآمدترین روش های جوشکاری برای اتصال قطعات فولادی بسیار ضخیم است؛ فرآیندی که با بهره گیری از گرمای مقاومتی حاصل از عبور جریان در یک حوضچه سرباره مذاب، امکان پر کردن یک شکاف عمودی را در یک پاس واحد و بدون نیاز به پخ زدن لبه ها فراهم می کند. از ساخت سازه های فولادی بلندمرتبه و مخازن تحت فشار گرفته تا کشتی سازی، سکوهای نفتی و صنایع سنگین، این فرآیند توانسته جایگاه محکمی برای خود در میان روش های جوشکاری صنعتی پیدا کند. با این حال، انتخاب این روش نیازمند بررسی دقیق مزایا و معایب آن، از جمله سرعت بالای اجرا در کنار درشت شدن ساختار دانه ای فلز جوش، و همچنین رعایت دقیق نکات فنی در حین اجرا، از انتخاب فلاکس مناسب تا کنترل پارامترهای جوشکاری و برنامه ریزی برای عملیات حرارتی پس از جوش، است. مهندسان و پیمانکارانی که با قطعات فولادی ضخیم سر و کار دارند، با شناخت کامل این فرآیند و مقایسه آن با سایر گزینه ها، می توانند تصمیمی آگاهانه و اقتصادی برای پروژه های خود بگیرند.

سوالات متداول