در اواسط دهه 1930، فرایند جوش زیر پودری پیشرفت کرد. ابتدا پودرهای ترکیب شده حاوی ترکیبات سیلیکاتی بودند که عمدتا حاوی آلومینا سیلیکات منیزیم، کلسیم و منگنز بودند. به منظور تنظیم محدوده ذوب و ساختار آن، از دیاگرام MnO – SiO2 استفاده می‌شد. نتیجه جوشکاری با پودرهای چسبیده شده تقویت شده، بعد از ذوب و انجماد جوش در فلز، جوش مشابه پودر ترکیب شده می‌باشد. اکسید منگنز، فروسیلیم و سیلسیم فلاکس با یکدیگر ترکیب می‌شوند. از این رو مقدار MnO نسبت به SiO2 که برای جوش زیر پودری مناسب است، در قسمت جوش باقی می‌ماند.
انواع پودرهای جوش زیر پودری، به منظور به خواص پیشرفته‌تر و ظاهر مناسب‌تر گرده جوش در مقادیر کمتر منگنز اصلاح شده‌اند. برخی ترکیبات پودرها با بازیسیته بیشتر که حاوی مقادیر CaF2، CaO هستند، خواص مکانیکی بهتری در فلز جوش ایجاد می کنند. افزودن تیتانیوم پایداری قوس بیشتر و اکسید فلزات خاص ظاهر جوش را در فولادهای آلیاژی بهبود می‌دهند. برای رسیدن به ظاهر جوش مناسب در جوشکاری پرسرعت، باید ورق ها خواص دمایی گرانروی فلاکس را تنظیم نمود. فلاکس های کاربردهای خاص برای منظورهای خاص طراحی می‌شوند.
![]()
پودرهای جوش زیر پودری به سه صورت می باشند که عبارتند از:
- پودرهای ترکیب شده
- پودرهای چسبیده شده
- پودرهای آگلومره
- پودرهای ترکیب شده
به منظور ساخت و تولید پودرهای جوش زیر پودری ترکیب شده، ابتدا اجزاء به شکل خشک با یکدیگر مخلوط و سپس در یک کوره الکتریکی ذوب و با پاشش آب سرد یا ریختن روی صفحه سرد به نقطه انجماد می‌رسند.. مزایای این نوع پودر عبارتند از:
- برای جوشکاری با بیشترین سرعت مناسب می‌باشند.
- دارای توزیع ترکیب شیمیائی یک نواخت هستند.
- می‌توان خاکه آن را بدون تغییر در ترکیب شیمیایی جدا نمود.
- رطوبت گیر نیستند و مسائل ذخیره سازی و نگهداری ساده تر نیز دارند.
- بدون تغییرات کلی می‌توان پودرهای ذوب نشده را چندین بار مورد استفاده کرد.
تنها نقص این پودرها، عدم امکان افزودن اکسید زداها و فرو آلیاژها بخاطر دمای حلالیت بالای آن‌ها می‌باشد.
- پودرهای چسبیده شده
مواد خام تا اندازه D * 100 ،برای تولید پودرهای جوش زیر پودری چسبیده شده آسیاب می‌شوند و سپس به شکل خشک با هم مخلوط شده و با افزودن سیلیکات پتاسیم یا سیلیکات سدیم بهم چسبند. ماده بدست آمده بشکل گلوله است و در دمای پایین خشک و بصورت مکانیکی خرد شده و دانه بندی می‌شود.
مزایا این پودرها، دمای تولید پایین، اکسید زداها و فرو آلیاژها دراین روش قابل افزوده شدن می‌باشند. چگالی پودر پایین‌تر است و امکان استفاده از لایه ضخیم تر فلاکس برروی منطقه جوش وجود دارد. سرباره ایجاد شده بر روی جوش پس از سردشدن بهتر جدا می‌شود. یکی از معایب این پودرها، عدم امکان جداکردن خاکه بدون تغییر در ترکیب شیمیایی و حساسیت بالا به جذب رطوبت می‌باشد.
- پودرهای آگلومره
روش تولید این نوع پودرها به پودرهای چسبیده شباهت دارد با این تفاوت که برای تولید پودرهای آگلومره، یک الک سرامیکی استفاده می شود. در این نوع پودر نیز به علت دمای Curing بالای الک (oc 1400)، برای استفاده از فرو آلیاژها و اکسید زداها مانند پودرهای ترکیب شده محدودیت هایی وجود دارد.
دانه بندی پودرهای آگلومره، اندازه دانه های پودر جوش است که به علت، تاثیر برمصرف بهینه پودر جوش، در جریان های جوش مختلف اهمیت دارد. در جریان های بیشتر از 1500 آمپر، باید از درصد ذرات ریز بیشتر و در مقابل از ذرات درشت کمتر استفاده نمود. پودرهای چسبیده شده که در جریان های کمتر کاربرد دارد، به اندازه ذرات بستگی زیادی ندارند و عمدتا در یک سایز تولید می‌شوند. حداکثر جریان مناسب برای این نوع پودر بین 800 تا 1000 آمپر می باشد. برخی انواع پودر ترکیب شده از قبیل انواع سیلیکات کلیسم اصلاح شده را می‌توان تا 2000 آمپر نیز استفاده کرد.
![]()
- منابع تغذیه جوش زیر پودری
- ترانسفورماتور با خروجی جریان متناوب (AC)
- ترانسفورماتور رکتی فایر و موتور ژنراتور، با خروجی جریان مستقیم (DC)
دو جریان مذکور، نتایج قابل قبولی در جوش زیر پودری بطور مستقیم و متناوب ارائه می‌دهند. اگر چه هر کدام معایب ناخواسته‌ای نیز دارند اما بسته به قطر سیم الکترود، شدت جریان و سرعت حرکت به شکل زیر می‌باشند:
- در جریان مستقیم 300 تا 350 آمپر، جوش نیمه خودکار با الکترود 64/5 یا 32/3، استفاده از جریان مستقیم ارجحیت دارد.
- جوش خودکار با یک الکترود در جریان پایین بین 300 تا 500 آمپر و با سرعت حرکت بالا بین 40 تا 200 اینچ در دقیقه است که استفاده از جریان مستقیم رجحان دارد.
- جوش خودکار با یک الکترود و جریان متوسط بین 600 تا 900 آمپر و سرعت حرکت بین 10 تا 30 اینچ در دقیقه، هم جریان مستقیم و هم متناوب به کار برده می‌شود.
- جوش خودکار با یک الکترود و جریان بالا بین 1200 تا 21500 آمپر و با سرعت حرکت بین 5 تا 10 اینچ در دقیقه است که استفاده از جریان متناوب ارحج می‌باشد.
- جوش خودکار در حالت پشت سرهم، با بیش از یک الکترود و جریان هر کدام از الکترودها بین 500 تا 1000 آمپر، جریان متناوب یا جریان مستقیم در الکترود جلویی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- جوش خودکار با دو الکترود در عرض هم، با هر دو جریان مستقیم و جریان متناوب به کار برده می‌شود.
- سیستم های تغذیه سیم جوش
تجهیز تغذیه سیم الکترود در پودرهای جوش زیر پودری از دو نوع سیستم کنترلی برای کنترل سرعت تغذیه سیم استفاده می‌کند که عبارتند از : سیستم‌های حساس به ولتاژ و سیستم‌های سرعت ثابت. در حالی که سیستم‌های کنترلی حساس ولتاژ از منبع تغذیه‌های جریان ثابت استفاده می‌کنند، سیستم‌های کنترل سرعت ثابت، منبع تغذیه‌های ولتاژ ثابت را به کار می‌برند.
- سیم الکترود جوش زیر پودری
سیم‌های الکترود پودرهای جوش زیر پودری در اندازه‌های مختلف ساخته می‌شود. به منظور بهبود هدایت الکتریکی و بالا بردن مقاومت در برابرخوردگی بر روی سیم، پوشش نازکی از مس تولید می‌شود. ترکیب شیمیائی سیم الکترود به انتخاب نوع خاص الکترود، ترکیب آن به جنس فلز قطعه، ترکیب شیمیائی فلز جوش، خواص مکانیکی و نوع فلاکس بستگی دارد. به منظور دستیابی به نرخ رسوب بالاتر می‌توان بجای یک الکترود ضخیم، از دو یا چند الکترود نازک‌تر استفاده نمود. کاهش قطر الکترود موجب افزیش عمق نفوذ، افزایش چگالی جریان، فشار پلاسما جهت و باریک شدن باند جوش می‌شود.
همه الکترودها علاوه بر مقادیر جدول حداکثر دارای 0.15% مس (غیراز پوشش)، 0.035% گوگرد، 0.03% فسفر و % 0.05% سایر عناصر می‌باشد. همچنین الکترودها حاوی 0.02 – 0.12% زیرکونینوم، 0.05 – 0.15 % تیتانیوم، 0.05% - 0.15%، آلومینیوم و تا 0.5% سایر عناصر نیز می‌باشند. یکی از روش‌های جلوگیری از تشکیل پرلیت و فریت گوشه دار استفاده از حدود 0.5% مولیبدن و 0.02% بر در ترکیب فولاد است که با کاهش آهنگ تشکیل محصولات دگرگونی در دمای بالا موجب تشکیل فاز بینیت می‌شود. از رو مقاومت کششی و تسلیم را بالا می‌برد.