جنس هسته الکترود

جنس هسته الکترود از چیست؟

متریال به کار رفته در ساخت هسته الکترود، به طور معمول به دو گروه آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌شوند.
گروه‌های آهنی شامل فولاد و گروه‌های غیر آهنی شامل مس و آلومینیوم هستند. در گروه‌های آهنی فولادهای ساده کم کربن و فولادهای آلیاژی به کار برده می‌شوند. موارد استفاده از الکترودهایی که جنس هسته‌شان از فولاد پر آلیاژ است، در جوشکاری فلزهای ضد زنگ می‌باشد. الکترودهای ذکر شده به الکترودهای استیل در بازار مشهورند.

مواد سازنده پوشش الکترود

• ترکیب شیمیایی غیر کامل از خمیر چوب که تولید کننده گاز CO و H2 است، سلولز نام دارد
• روتایل یا اکسید تیتانیوم (Tio2)
• (Al2o3) یا همان اکسید آلومینیوم
• اکسید آهن
• کربنات کلسیم، کربنات آهن و منیزیم
• ترکیبی از آلومینیوم که فلدسپات نام دارد
• برخی از سیلیکات‌های سرباره ساز
• برخی از سیلیکات‌ها شامل سیلیکات سدیم و سیلیکات پتاسیم که مانند چسب عمل می‌کنند
• فرومنگنز و فروسیلیس که در گروه فروآلیاژها قرار دارند
• پودر آهن از 5 الی 50 درصد

محافظ الکترود دارای چه وظایفی است؟

1. سبب به وجود آمدن سرباره و فضای گازی محافظ شده و از حوضچه مذاب در مقابل تماس با اتمسفر نگهداری می‌کند.
2. پایدار کننده قوس است.
3. وظیفه افزون بعضی از عناصر آلیاژی به حوضچه جوش را دارا است.
4. منظم و قانونمندسازی شکل گرده جوش توسط ویسکوزیته‌ای که دارا است.
5. از سرد شدن سریع جوش جلوگیری کرده و سبب دستیابی به اهداف مطلوب مکانیکی می‌گردد.
6. سبب سهولت در امر رسوب فلز به حوضچه می‌گردد و کاهش‌دهنده پاشش فلز جوش به اطراف می‌باشد.
7. به علت تشکیل سرباره، از واکنش‌های سرباره و فلز مذاب برخوردار خواهیم بود. این امر به تصفیه ناخالصی‌ها از حوضچه مذاب کمک می‌کند.
8. تاکنون هیچ الکترودی ساخته نشده که در زمان واحد، جوابگوی تمامی نیازها باشد. به همین جهت چندین نوع الکترود ساخته شده که موارد کاربرد آن با توجه به نیازهای گوناگون صورت می‌گیرد. در پوشش الکترود از عناصر متنوعی استفاده می‌شود که بعد از اینکه مواد پوشش را انتخاب کردیم آنها را با هم ترکیب می‌کنیم و با افزودن چسب شیشه، ماده‌ای خمیر شکل می‌سازیم. در مرحله اول خمیر از طریق اکسترود Extrude به شکل یکنواخت روی میله فولادی پوشش داده شده و بعد از خشک کردن، آن را درون کوره می‌پزند.

دسته‌بندی پوشش‌های الکترودها

طبق دسته‌بندی ISO پوشش‌ها در 6 گروه طبقه‌بندی می‌شوند:

پوشش سلولزی: این دسته حاوی میزان بالایی سلولز است. تولید هیدروژن و اکسید کربن از ماحصل سوختن این پوشش‌ها می‌باشد که سبب نگهداری قوس و حوضچه جوش از اتمسفر می‌گردد. بخشی از ترکیبات سلولز که در اثر حرارت مقاومتی در هسته الکترود تولید شده‌اند، پس از انجام جوشکاری میل به تجزیه شدن دارند. حضور گازها در قوس الکتریکی با قدرت یونیزه شدن بالا، باعث ایجاد ولتاژ بالای قوس شده و به علت تولید انرژی بالا باعث نرخ بالای سوختن Burn-off rate و عمق نفوذ مطلوب جوش می‌گردد. با توجه به اینکه پوشش این الکترودها اغلب از مواد سوختنی و کربنی است، در انتها کمی سرباره بر روی جوش باقی می‌ماند. قابل ذکر است قوس شکل گرفته به دلیل (جت پلاسمای) قوس این شرایط را برای الکترود ایجاد می‌کند که در شرایط متفاوت کاربرد داشته باشد.
پوشش روتیلی: سهولت استفاده از الکترود به دلیل بهره‌مندی بسیار زیاد از مواد یونیزه است. در حالت معمول اکسید تیتانیوم یا همان روتیل، محافظ اصلی این دو نوع الکترود می‌باشد. از ویژگی‌های الکترود نوع دوم میتوان به بهره‌مندی از نفوذ متوسط و قوسی آرام و ملایم اشاره کرد. امکان به کارگیری این گروه الکترودها با جریان متناوب هم وجود دارد. دلیل آن هم وجود روتیل و عناصر یونیزه کننده در پوشش الکترود است. دسته دوم الکترودها به دلیل اینکه از ترکیبات بازی برخوردار هستند، روان‌تر و برای سایر وضعیت‌ها هم مناسب می‌باشند.
پوشش اسیدی: متشکل از اکسیدها و کربنات‌های منگنز، آهن و مقداری سیلیسیم است. این پوشش منجر به تولید سرباره‌ای حجیم و روان شده که جوش با ظاهر صاف و تمیز از نتایج آن است. این نوع الکترود قابلیت استفاده از جریان یکنواخت و متناوب را فراهم می‌سازد. ضمن اینکه سرباره به آسانی از روی جوش جداسازی می‌گردد، از وقوع ذرات سرباره محبوس شده در جوش چند پاسه نیز کاسته می‌شود.
پوشش اکسید آهن: به دلیل سرباره سنگینی که دارا است، میزان نفوذ جوش در آن کم است؛ ولی جوش به دست آمده یکنواخت و صاف است. ضمن اینکه استحکام آن در مقایسه با جوش حاصل از الکترودهای دیگر کمتر است.
پوشش بازی: الکترود به دست آمده از این نوع، به دلیل برخورداری از مقدار اندک رطوبت در پوشش الکترود، از جوش با کمترین مقدار هیدروژن برخوردار است. اینکه می‌گوییم کمترین مقدار هیدروژن به این معنی نیست که هر الکترودی که حاوی مقادیر پایین هیدروژن بود در این دسته جای دارد. محافظ الکترود کلاس ششم یا بازی، از میزان چشمگیری کربنات، کلسیم، فلورید آهک و فلوراسپار تشکیل شده است. این مدل الکترود برای جوشکاری فولادی کم آلیاژ  که در برابر ترک برداشتن منطقه مجاور جوش حساس هستند،فوق‌العاده مناسب است. شایان ذکر است جوش ذکر شده در برابر ترک گرم از مقاومت بالایی برخوردار می‌باشد.
در صورتی که قصدمان جوش دادن دو قطعه فلز به هم و پر کردن شکاف توسط عمل جوشکاری باشد، فلزی دیگر که الکترود یا سیم جوش نام دارد مورد استفاده قرار می‌گیرد. میله‌ای فلزی که دور و اطراف آن را محافظی از ترکیبات شیمیایی خاص با توجه به نوع مصرف احاطه کرده است، الکترود جوشکاری با قوس الکتریکی نام دارد. نوع پوشش‌ها با توجه به مراحل مختلف جوشکاری، نوع فلز مورد جوشکاری و مراحل متنوع آن متفاوت است. شرط اولیه انجام جوشکاری، شناخت، تشخیص و موارد کاربرد آنها است.

الکترود جوشکاری با هسته فلزی چیست؟

الکترود با هسته فلزی، نوعی الکترود جوشکاری است که از یک غلاف فلزی و یک هسته از مواد پودری مختلف تشکیل شده است. این الکترودها در موارد گوناگونی در جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای استفاده از آنها، نیاز به محافظ خارجی می‌باشد. مزیت اصلی استفاده از الکترودهای هسته فلزی این است که قادر به تولید جوش با کیفیت بالاتری نسبت به سایر انواع الکترودهای جوشکاری هستند. همچنین این نوع از الکترودها، از میزان تخلخل کمتری در جوش برخوردار هستند. الکترودهای هسته فلزی در اندازه‌ها و ترکیبات مختلفی تولید می‌شوند و برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای جوشکاری مناسب می‌باشند. برای همین هنگام خرید الکترود با هسته فلزی، باید به نوع فلز، ضخامت فلز و خواص جوشکاری مورد نظر توجه شود. همچنین مهم است که الکترودی را انتخاب کنید که با منبع برق جوشکاری مورد استفاده سازگاری داشته باشد.

جوشکاری هسته فلزی چیست؟

جوشکاری با هسته فلزی، نوعی جوشکاری است که در آن از الکترود هسته فلزی برای تولید جوش استفاده می‌شود. جوشکاری با هسته فلزی فرآیندی شبیه به انواع دیگر جوشکاری مانند جوشکاری MIG و جوشکاری TIG دارد. با این حال، چند تفاوت کلیدی وجود دارد که این جوشکاری را منحصر بفرد می‌کند. به عنوان مثال، در جوشکاری با هسته فلزی از یک الکترود با تغذیه پیوسته استفاده می‌شود که حاوی هسته‌ای از فلزات پودری است. از این جوشکاری اغلب در مواردی استفاده می‌شود که در آن به سختی میتوان به همجوشی با سایر انواع جوشکاری دست یافت. با اینکه استفاده از الکترود هسته فلزی مزایای زیادی دارد، اما برای آن معایبی نیز وجود دارد. عیب اصلی استفاده از الکترود هسته فلزی این است که نسبت به برخی از الکترودهای جوشکاری قیمت بالاتری دارد. همچنین این الکترودها نیاز به محافظ خارجی دارند که می‌تواند سبب افزایش هزینه کلی فرایند جوشکاری شود.

میزان پوشش الکترود و تاثیرات آن در جوشکاری

الکترودهای روکش‌دار، از پوشش‌هایی برخوردار هستند که در لایه‌ای به ضخامت 1 تا 3 میلی‌متر اعمال می‌شود. وزن چنین پوششی حدود 15 تا 30 درصد وزن الکترود است. پوشش‌های الکترود سبب عملکردهای متفاوتی در الکترود می‌شوند که در اینجا به مهمترینشان اشاره می‌کنیم:

• ایجاد یک جو گازی محافظ برای جلوگیری از جذب اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن توسط فلز مذاب
• سرباره محافظ روی فلز داغ
• کاهش پاشش فلز جوش – زمانی که پوشش کندتر از هسته الکترود می‌سوزد.
• کاهش سرعت خنک شدن جوش (به دلیل لایه محافظ سرباره) جهت جلوگیری از سخت شدن
• ایجاد فلاکس (شار) که منجر به حذف اکسیدها و ناخالصی‌ها از فلزات مذاب می‌شود

عملکرد اصلی پوشش در الکترودهای روکش‌دار

عملکرد اصلی پوشش الکترود، محافظت از قوس و حوضچه جوش مذاب از جو است. گاز محافظ همچنین به محافظت از حوضچه جوش در برابر اکسیژن و سایر آلاینده ها کمک می‌کند. علاوه بر این، پوشش سرباره‌ای را فراهم می‌کند که به حذف ناخالصی‌ها از فلز جوش کمک می ‌نماید. استفاده از الکترودهای روکش‌دار در فرآیند جوشکاری مزایای زیادی دارد. از جمله این مزایا میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش نرخ رسوب
• بهبود کیفیت جوش
• بهره‌وری بیشتر
• هزینه‌های عملیاتی کمتر
• بهبود ثبات قوس

جمع بندی

همانطور که اشاره کردیم جنس هسته الکترودهای جوشکاری میتواند به صورت آهنی یا غیر آهنی باشد. همچنین در پوشش الکترودها از مواد مختلفی استفاده می‌شود که هر یک خصوصیات و کاربرد خاص خود را دارند. برای همین هنگام انتخاب و خرید الکترود جوشکاری باید به پوشش الکترود و موارد دیگری چون جنس هسته و اندازه الکترود توجه داشته باشید تا بتوانید با استفاده از آن بهترین فرآیند جوش را انجام دهید.

سوالات متداوال

1- استفاده از الکترودهای پوشش دار موجب چه مزایایی در جوشکاری می‌شود؟

از جمله مزایای این دسته الکترودها باید به افزایش نرخ رسوب، بهبود ثبات قوس و بهره وری بیشتر اشاره کرد.

2- الکترودهای هسته فلزی چه مزایایی نسبت به دیگر الکترودها دارند؟

این الکترودها سبب دستیابی به جوش با کیفیت بالاتر می‌شوند و از کمترین تخلخل برخوردار هستند.