فلز جوش

یکی دیگر از مشکلات قابل توجه در جوشکاری زیرآبی احتمال ایجاد ترک‌های هیدروژنی در اثر حضور آب و رطوبت است که ریسک این پدیده نیز با افزایش عمق، افزایش می‌یابد. این موضوع در حالتی که از الکترودهای با روکش اسیدی استفاده می‌شود از حساسیت بیشتری برخوردار است چراکه قابلیت جذب رطوبت در این نوع پوشش بیشتر بوده و هیدروژن تجزیه شده از این رطوبت به راحتی جذب فلز جوش مذاب می‌شود. به همین دلیل در جوشکاری زیر آبی استفاده از الکترودهای نوع روتیلی ترجیح داده می‌شود.

که بطور کلی در ۸۰ درصد مواقع جوشکاری، استفاده از روش الکترود دستی برای چدنها کاربرد دارد. در این زمینه ۵۰ درصد استفاده جهت آماده‌سازی قطعه تولید شده معمولاً ریخته‌گری و در ۴۰ درصد مواقع جهت تعمیر و بهبود قطعه، استفاده از الکترود روکش دار رایج است. در ۱۰ درصد باقی مانده نیز اتصال چدنها به یکدیگر یا دیگر آلیاژها مطرح است. بطور کلی فلز جوش باید توانایی تحمل افزایش درصد کربن به دلیل امتزاج با فلز پایه را دارا باشد. به همین دلیل استفاده از الکترودهایی با مغزی نیکل و فوالدی کم کربن جهت اتصال و تعمیر چدنها توصیه می‌گردد.

اگر در واکنش‌های گرمازا، واکنش فقط بین اکسید فلز و آلومینیوم باشد، گرمای زیادی تولید می‌شود. پلت‌هایی از برخی فروآلیاژها برای کاهش درجه حرارت واکنش از ۳۰۹۰ به ۲۴۸۰ درجه سانتیگراد به سیستم اضافه می‌شود. در اصل اضافه کردن این مواد به خاطر ترکیب شیمیایی در جوشکاری اضافه خواهد شد. مقدار موادی که اضافه می‌خواهد شود، مهم است، زیرا مقادیر بیش از حد، درجه حرارت واکنش را به پایین‌تر از ۲۰۴۰ درجه سانتیگراد کاهش می‌دهد که این کار اصلاً مناسب این فرایند نیست. ساختار متالورژیکی ناحیه جوش نیز به ترکیب شیمیایی فلز جوش و نرخ سرد شدن اتصال پس از انجام گرفتن واکنش بستگی دارد.

الکترود با مفتول فولاد نرم دارای روکش از نوع قلیائی کم هیدروژن است. در موقع جوشکاری چدن با این نوع الکترود، فلز جوش به علت جذب کربن از فلز مبنای چدنی سخت می‌شود و قابلیت ماشین کاری خود را از دست می‌دهد. ممکن است تحت تنش، تمایل به ترکیدن داشته باشد. به منظور اجتناب از ترک خوردن لازم است که جوشکاری با انرژی حرارتی کمی صورت گیرد تا از رقیق شدن فلز جوش با فلز مبنا کاسته شود. در مورد الکترودهای ویژه جوشکاری چدن که با مفتول نیکلی یا آلیاژهای نیکلی ساخته می‌شود، فلز جوش حاصل از این نوع از الکترودها قابلیت جذب کربن را تا ورای حد حلالیت دارا هستند.

یکی از محدودیت‌های این فرایند، عدم تمرکز حرارت در مسیر اتصال در مقایسه با روش قوس الکتریکی است. گاهی مشکل پیچیدگی و تغییرات اندازه‌ها سبب می‌شود حرارت زیادی تلف شود. از طرفی سرعت سرد شدن فلز جوش کندتر از روش قوس الکتریکی است و احتمال سخت شدن مناطق اطراف جوش کمتر است.

به دلیل بالاتر بودن سرعت سرد شدن جوش در آب نسبت به هوا، جنس فلز جوش باید حساسیت کمتری نسبت به حفره انقباضی و سخت شدن در اثر سریع سرد شدن داشته باشد.

هیدروژن در حالت اتمی خود یک گاز احیا کننده قوی است که از اکسید شدن فلز جوش و سوختن سریع الکترودها جلوگیری می کند. در حین انجام این فرایند رطوبت و بخار اب موجود در هوای پیرامونی بر اثر حرارت بسیاز زیاد تجزیه و به مولکول‌های اکسیژن و هیدروژن تبدیل می شود. هیدروژن مولکولی باقیمانده فراتر از منطقه نوترکیبی می سوزد و گرمای بیشتری تولید می کند. این فرآیند جوشکاری می تواند به صورت دستی یا خودکار انجام شود.

به صورت کلی سه نوع پودر یا فلاکس مختلف از لحاظ واکنش پذیری با حوضچه مذاب و فلز جوش وجود دارد:

جوشکاری‌انفجاری در ابتدا در سال ۱۹۴۴ به عنوان یک فرایند فاز جامد شناخته شد. اما از لحاظ تجاری تا سال ۱۹۶۰ به بهره‌برداری نرسید. جوشکاری انفجاری روش نسبتاً جدیدی است و در سال‌های بعد از جنگ جهانی دوم توسعه پیدا کرد. البته نقطه آغاز آن به جنگ جهانی اول بازمی‌گردد، هنگامی که مشاهده شد ترکش‌های ناشی از بمب‌ها به صفحات زرهی جنگ‌افزارها می‌چسبند (در حالیکه به‌طور واقعی در اثر این برخورد به فلز جوش شده بودند). از آنجا که در این حالت گرما نقشی نداشته، نتیجه گرفته شد که این پدیده ناشی از نیروی انفجار بر رویٰ ذرات متلاشی شده یا ترکش‌ها بوده‌است. این نتایج بعدها در آزمایشگاه تکرار شد و پس از مدتی این فرایند به ثبت رسید و مورد استفاده واقع گردید.

در فرآیند جوشکاری اتم هیدروژن ، گاز هیدروژن باید یک حفاظت کامل و خوب را انجام دهد زیرا اندک ذره مضر از طرف آتمسفر محیط به راحتی وارد مذاب شده و باعث آلوده شدن فلز جوش ته نشین شده می شود.