طبقه بندی الکترود ها از نظر جنس فلز

الکترودها از نظر جنس فلز، به 5 دسته تقسیم می‌شوند:

الکترودهای آهنی (Iron electrodes)، الکترودهای چدنی (cast iron)، الکترودهای آلیاژهای فولادی (special alloy steel)، الکترودهای فولادهای پر کربن (high carbon steel ) و الکترودهای غیرآهنی (Non-ferrous).

علت بیشتر بودن الکترودهای آهن نسبت به سایر الکترودها این است که بیشتر جوشکاری‌ها، بر روی آهن و آلیاژهای آن صورت می‌گیرد. الکترودهای غیر آهنی در جوشکاری فلزات متنوع از قبیل آلومینیوم، مس، برنز، برنج و… استفاده شده و آلیاژهای فولاد در جوشکاری فولادهای مختلف به کار برده می‌شوند. به منظور جوشکاری دو قطعه فلز به هم، عمدتا الکترودهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که دارای جنس یکسانی با فلز مبنا باشند. در صورت عدم انتخاب درست الکترودها نسبت به نوع کار، عواقبی نظیر عدم برخورداری از بیشترین مقاومت و استقامت در مقابل فساد تدریجی است. همچنین در مواردی موجب شکنندگی فلز هم می‌گردند. در مورد موارد استثنا از قبیل اتصالات قطعات برنج و آهن به همدیگر، برنج و چدن الکترودهای مخصوصی طراحی شده است.

الکترودهای فلزی از لحاظ نوع پوشش به چند دسته تقسیم می‌شوند؟

در شرایط کلی الکترودهای فلزی شامل دو دسته الکترودهای پوشش‌دار و بدون پوشش می‌شود.

ترکیبات شیمیایی متنوعی که بخشی از آنها مشخص و بخش دیگری از آنها نامعین بوده، جزو الکترودهای پوشش‌دار هستند. برخی از الکترودها به دلیل ارزش اقتصادی که دارند، ترکیباتشان مشخص نیست و فرمول مذکور به طور کاملا محرمانه نزد کارخانه سازنده نگهداری می‌شود .سولفوریک، دی اکسید تیتانیوم، فرو منگنز، کربنات کلسیم، سیلیکات‌های متنوع و… از ترکیبات شیمیایی مهم الکترودهای پوشش‌دار می‌باشند.

کلیه ترکیبات شیمیایی پوشش الکترودها، هریک به طور مجزا نقشی را در جوشکاری ایفا می‌کنند. یکنواخت و پایدارسازی قوس الکتریکی، ایجاد ترکیبات معین در ناحیه جوش و نگهداری ناحیه جوش از اکسیداسیون از مهمترین این موارد هستند. به منظور چسبندگی الکترودها به سیم جوش از سیلیکات سدیم استفاده می‌شود.

در حالت کلی پوش الکترودها به 2 گروه اصلی تقسیم می‌شود: گروه اول پوشش‌های پایدارکننده یا نازک و دسته دوم پوشش‌های کیفی یا ضخیم هستند.

عناصر تشکیل دهنده‌ پوشش‌های پایدارکننده، سبب یونیزه شدن فضای قوس الکتریکی می‌شوند. همچنین این عناصر باعث سهولت در جوشکاری با جریان متناوب می‌گردند. پتاسیم قابل اطمینان‌ترین و برترین عنصر برای این کار بوده که به شکل شیمیایی (کرومات پتاسیم، دی کرومات پتاسیم، شوره و پتاس) و در سنگ‌های معدنی طبیعی (گرافیت فلدسپات) وجود دارد.

همواره امکان نفوذ اکسیژن و ازت هوا به ناحیه مذاب جوش وجود داشته و سبب ترد شدن نسبی جوش می‌گردد. علت این امر نیز نازک بودن این پوشش‌ها می‌باشد. به همین علت به کار بردن آنها در جوشکاری‌های غیر حساس مشکلی ندارد. گاز، سرباره و پوشش‌های کیفی به منظور نگهداری فلز از نفوذ اکسیژن و ازت هوا تشکیل شده است. همچنین آلیاژهای مناسب را در ناحیه مذاب وارد می‌کنند. نتیجتا با به کارگیری این نوع الکترودها خواص مکانیکی پیوند جوش عمدتا بالاتر از خواص فلز مبنا می‌شود.

الکترود جوشکاری پوشش دار

الکترودهایی که از پوشش برخوردار هستند، به دلیل خواص خود بیشتر در صنایع و جوشکاری فولادها مورد استفاده قرار می‌گیرند. الکترود پوشش‌دار از هسته فلزی تشکیل شده و با متریالی که از ویژگی‌های خاصی برخوردارند، پوشیده می‌شود. سوختن بخشی از پوشش الکترود باعث ایجاد دود می‌شود که این دود مزایایی دارد. دود حاصل از سوختن پوشش الکترود وظیفه حفاظت از حوضچه مذاب را بر عهده دارد. همچنین این دود تشعشعات خطرناک و مضر را جذب کرده و از جوشکار در برابر آنها محافظت می‌کند. بخش دیگری از پوشش الکترود نیز با ورود به حوضچه مذاب و جذب ناخالصی‌های موجود در آن، از فلز جوش تا زمان سرد شدن محافظت می‌کند.

حال چرا این الکترودها اهمیت دارند؟ زمانی که فلز مذاب در معرض هوا قرار می‌گیرد، اکسیژن و نیتروژن را جذب کرده و شکننده می‌شود. و یا ممکن است به طور نامطلوبی تحت تاثیر قرار می‌گیرد. در این شرایط یک پوشش سرباره برای حفاظت از فلز مذاب یا سرد شدن فلز جوش در برابر جو مورد نیاز است. این پوشش را میتوان از همان پوشش الکترود بدست آورد. فرمولاسیون پوشش‌های الکترود جوشکاری بر اساس اصول ثابت متالورژی، شیمی و فیزیک است. این پوشش از فلز در برابر آسیب‌ها حفاظت کرده و قوس را تثبیت می‌کند. همچنین از طریق روش‌های دیگری جوش را بهبود می‌بخشد ک عبارت است از:

• حداقل پاشش در مجاورت جوش
• قوس جوش پایدار
• پوشش قوی و محکم
• نرخ رسوب بهبود یافته
• حذف راحت‌تر سرباره

برخی از الکترودها از پوشش سبک برخوردار هستند. الکترودهای جوشکاری با روکش سبک، ترکیب مشخصی دارند. یک پوشش سبک با شستن، غوطه‌ور کردن، براش زدن، اسپری کردن، غلت زدن یا پاک کردن روی سطح اعمال شده است. این پوشش‌ها که تحت سری E45 در سیستم شناسایی الکترود فهرست شده‌اند، جریان قوسی را بهبود می‌بخشند. از جمله عملکردهای پوشش الکترود میتوان به کاهش ناخالصی‌ها مانند اکسیدها، گوگرد و فسفر اشاره کرد. همچنین میزان کشش سطحی فلز مذاب را تغییر داده و کمک می‌کند تا جریان فلز مذاب یکنواخت‌تر شود.

خواص پوشش الکترود‌ها

1. تولید سرباره و گازهای محافظ، زمانی که ذوب می‌گردد.
2. قوس الکتریکی پایدار و پیوسته می‌شود.
3. بهره‌مندی سرباره و تفاله جوش از خاصیت احیاکنندگی.
4. برخورداری تفاله جوش از خاصیت انقباض بیشتر در مقایسه با فلز مبنا که نتیجتا به آسانی از روی گرده جوش جداسازی می‌گردد.
5. تفاله در جوشکاری‌های عمودی و بالای سر، سریعا منجمد شده و نتیجتا باعث جلوگیری از سقوط مواد مذاب بر اثر جاذبه زمین می‌گردد.

عوامل مختلف در انتخاب الکترودها

• الکترودهای SMAW، برای جوشکاری الکترود دستی به کار رفته که در آن الکترود فلزی روکش‌دار برای انتقال جریان مورد مصرف قرار می‌گیرد. جریان باعث ایجاد قوس در فاصله بین قطعه کار و نوک الکترود شده و مقاومت الکتریکی حرارت کافی را برای ذوب فلز پایه و الکترود به وجود می‌آورد. به این الکترودها، الکترود پرکننده یا میله جوش نیز گفته می‌شود.
• الکترودهای تنگستن TIG که در جوشکاری تیگ استفاده می‌شوند، از نوع غیر مصرفی هستند. این الکترودها ذوب نمی‌شوند و به بخشی از جوش تبدیل نمی‌گردند.
• الکترود جوش MIG، یک سیم با تغذیه پیوسته است که به عنوان سیم MIG شناخته می‌شود. این الکترود در جوشکاری میگ یا GMAW به کار می‌رود که در آن از گاز محافظ برای جوشکاری استفاده می‌شود.

نوع الکترود مورد استفاده در جوشکاری، بستگی به خواص مورد نیاز در جوش رسوب داده شده دارد. این موارد عبارتند از مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری، استحکام کششی بالا، نوع فلز پایه‌ای که باید جوش داده شود، موقعیت جوش (مسطح، افقی، عمودی یا سر بالا)، نوع جریان و قطبیت مورد نیاز.

طبقه‌بندی الکترودهای پوشش‌دار با توجه به ترکیبات شیمیایی

دسته اول: الکترودهای اسیدی یا گرم

الکترودهایی که در درزهای بسته همچون اتصالات سپری کاربرد دارند، الکترودهای اسیدی نام دارند. این الکترودها به علت عدم برخورداری از ظاهر جوش یکنواخت، زمان کار کردن جرقه‌هایی به اطراف پخش می‌کنند. این موضوع باعث می‌شود بیشتر جوشکارها نسبت به کار با این الکترودها چندان راغب نباشند. سرباره حاصل از جوشکاری الکترودهای اسیدی یا گرم خاصیت اسیدی دارد. در الکترودهای اسیدی مقاومت کششی جوش حاصل از این الکترودها نسبت به الکترودهای روتیلی کمتر است؛ ولی از افزایش طول و استحکام ضربه‌ای بیشتری برخوردار می‌باشند. این الکترودها نیاز به شدت جریان زیادتری نسبت به الکترودهای هم قطر خود دارند. ضمنا حاوی قطعات مذاب ریزی هستند و ریز بودن این قطرات مذاب سبب می‌شود لبه‌های قطعه کار سوزانده شود. این دو مورد از دلایل عدم استفاده از آنها در درزهای باز است.

دسته دوم: الکترودهای بازی یا قلیایی

در صورتی که الکترودهای قلیایی یا بازی به شکل درست به کار گرفته نشوند، علی رغم مزایایی که دارند، سبب به وجود آمدن معایب زیادی در گرده جوش می‌شوند. این امر باعث اختلال و ایجاد حفره بزرگی در انتهای کار خواهد شد. فلز جوش به دست آمده از اين الكترودها از هیدروژن کمتری برخوردار است و اغلب در درجات حرارت پايين، از استحكام مطلوبی برخوردار می‌باشد. این الکترود نسبت به الکترودهای دیگر، احتمال ترک خوردن گرم يا سرد با الكترودهای آهكی كمتری دارد. به همین دلیل در جوشكاری فولادهای ساختمانی پرمنگنز، مخازن تحت فشار و مواردی از این قبیل، از الکترودهای قلیایی یا بازی استفاده می‌کنند. علت اینکه این الکترودها در پاس‌های اول جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند این است که از نفوذ بسیار خوبی برخوردار هستند. علاوه بر این سرعت جوش این الکترودها در جوشکاری با سرعت بالا، بيشتر از الکترودهای دیگر است.

دسته سوم: الکترودهای دی اسید تیتانیوم یا روتیلی

از دلایل اینکه این الکترودها از شروع جوش و مصرف آسانی برخوردارند و در حالات متنوعی از جوشکاری کاربرد دارند، می توان به برخورداری از مقدار قابل توجهی دی اکسید تیتانیوم در ترکیبات پوششی‌شان اشاره کرد. نفوذ این نوع الکترودها متوسط بوده و دارای قوس الکتریکی آرامی هستند. کاربرد بعضی از این الکترودها در جوشکاری عمودی از بالا به پایین است. ضمنا گرده جوش این نوع الکترودها حاوی انتهایی ظریف است.

دسته چهارم: الکترودهای سلولزی

الکترودهایی که در جوشکاری شرایط مختلف مطلوب بوده و از نفوذ بسیار بالایی برخوردار هستند، در گروه الکترودهای سلولزی قرار دارند. ماده اصلی سازنده پوشش آنها سلولز است که سبب تولید گاز محافظ حین جوشکاری می‌گردد. الکترودهای ذکر شده از دود زیادی برخوردارند و سطح جوش ناهموار و خشنی دارند. این الکترودها دارای سرباره‌ای نازک بوده که به آسانی از روی گرده جوش جدا می‌شود. جوش به دست آمده از این الکترودها از نظر آزمایش رادیوگرافی از نتیجه مطلوبی برخوردار است و خواص مکانیکی مطلوبی نیز دارند.

دسته پنجم: الکترودهای اسیدی

در این الکترود تفاله جوش به آسانی از روی گرده جوش جدا می‌شود. پوشش این نوع الکترودها متشکل از اکسید منگنز و اکسید آهن است. این الکترودها بیشتر برای اتصالات گوشه‌ای و درزهای بسته کاربرد دارند. دلیل آن به سیال بودن فلز جوش این الکترودها بر می‌گردد. الکترودهای ذکر شده در مواردی که ظاهر جوش بر کیفیت آن برتری دارد، به کار برده می‌شوند.

دسته ششم: الکترودهای مرکب

افزون بر پوشش‌های ذکر شده، از مخلوط کردن مواد مختلف هم میتوان پوشش‌های مرکبی با خواص متنوع ایجاد کرد. کاربرد پوشش‌های اسیدی، قلیایی، روتیلی یا روتایلی در فولادهای با مقاومت زیاد می‌باشد.

الکترود جوشکاری برنج

الکترود جوشکاری برنج یکی از انواع الکترودهای مورد استفاده در صنعت جوشکاری است. از آنجایی که الکترودهای پرکننده باید بر اساس ترکیب شیمیایی فولادی که جوش داده می‌شوند انتخاب گردند، اینطور میتوان گفت که الکترود جوشکاری برنج مخصوص جوشکاری آلیاژهای برنج است. این الکترود جوشکاری از شکل ظاهری خاصی برخوردار است و کاربردهای زیادی در جوشکاری آلیاژهای برنجی دارد. همانطور که می‌دانید، برنج آلیاژی از ترکیب مس و روی است. از مواد برنجی برای تشکیل سیم EDM و الکترودهای لوله‌ای کوچک استفاده می‌شود. برنج به خوبی مس یا تنگستن در برابر سایش مقاومت نمی‌کند و رسانایی کمتری نسبت به مس دارد؛ اما ماشین‌کاری آن بسیار آسان‌تر است و برای کاربردهای تخصصی می‌توان آن را قالب‌گیری یا اکسترود کرد. برای جوشکاری برنج بیشتر از جوشکاری قوسی فلز پوشش‌دار استفاده می‌شود. در این جوشکاری باید از الکترودهایی با قطبیت DCEN و یا ورودی حرارت کم استفاده کرد و آن را در موقعیت صافی انجام داد.

جنس الکترود جوشکاری از چیست؟

جنس الکترود جوشکاری از فلز است و روی آن توسط یک پوشش از جنس فلاکس پوشیده شده است. قسمت غیر فلزی به جریان الکتریسیته وصل شده و الکترود همزمان با جوشکاری ذوب می‌گردد. ذوب شدن الکترود در بین فضای خالی دو فلز، باعث اتصال قطعات به هم و چسبیدن آنها می‌شود. الکترودهای جوشکاری از فولاد نرم، فولاد کربن بالا، چدن و آلیاژهای مخصوصی تولید می‌شوند. استحکام کششی جوش، باید قوی‌تر از فلز در حال جوش و مواد موجود در الکترود نیز باید قوی‌تر باشند. فلزات مبتنی بر آهن مانند فولاد و فولاد ضد زنگ در مقایسه با سایر فلزات، با بیشترین تکنیک‌های جوشکاری کار می‌کنند. فولاد نرم کم کربن به عنوان یکی از جوش‌پذیرترین فلزات موجود عمل می‌کند و نقش گسترده‌ای در صنعت جوشکاری دارد.

الکترود اسیدی

الکترود اسیدی نسبت به الکترود روتیلی و سلولزی، از پوشش نسبتا ضخیم‌تری برخوردار است. برای همین حجم سرباره در این نوع از الکترودهای جوشکاری، بیشتر است. جوش حاصل شده توسط الکترود اسیدی از ظاهر مناسب و یکنواختی برخوردار است و گل جوش یا سرباره آن به راحتی جدا می‌شوند. از خصوصیات  این الکترودها میتوان به وجود مقدار زیادی اکسید آهن در پوشش فلاکس اشاره کرد. این مقدار اکسید آهن منجر به اکسیژن بالا در فلز جوش و خواص مکانیکی ضعیف می‌شود. در کنار مزایای الکترود اسیدی، این الکترودها از معایبی نیز برخوردار هستند که یکی از آنها مربوط به نفوذ کمتر این دسته از الکترودها است. از معروفترین الکترودهای اسیدی میتوان به الکترود جوشکاری E7017 اشاره کرد.

الکترود جوشکاری ظریف

برای انجام جوشکاری بسیار تمیز و ظریف، نیاز به الکترود با قطر مناسب است. در صورتی که از الکترود جوشکاری مناسبی استفاده نشود، جوش حاصل شده از کیفیت قابل قبولی برخوردار نخواهد شد. در حال حاضر الکترود جوشکاری ظریف را الکترودهایی با قطر 2.5 تشکیل می‌دهند که بیشتر برای جریان جوشکاری 60 تا 90 آمپر مناسب هستند. از این دسته از الکترودها برای جوشکاری لوله‌های آب و گاز در خانه و آهن‌های 2 و 3 میلی‌متری استفاده می‌شود. برای همین هنگام خرید الکترود جوشکاری باید به اندازه و ضخامت آن توجه داشته و آن را بر اساس شرایط و نحوه جوشکاری خریداری کرد.

جمع بندی

همانطور که ملاحظه کردید الکترودهای جوشکاری از نظر جنس فلز شامل دسته‌های مختلفی می‌شوند و در حالت کلی در دو نوع پوشش‌دار و بدون پوشش موجود می‌باشند. پوشش در الکترودهای جوشکاری نقش مفیدی دارد و مزایای زیادی را برای جوشکار به همراه می‌آورد. برای همین بیشتر افراد از این دسته الکترودها استفاده می‌کنند. از انواع پوشش الکترودهای جوشکاری هم میتوان به پوشش اسیدی، قلیایی، سلولزی و روتیلی اشاره کرد. شما میتوانید انواع الکترود جوشکاری با پوشش مناسب را از فروشگاه پاشا جوش خریداری نمایید.

سوالات متداول

1- هسته الکترود جوشکاری اغلب از چه جنسی است؟

الکترودهای جوشکاری بیشتر از موادی چون فولاد کربن بالا، فولاد نرم، چدن و آلیاژهای مخصوص تولید می‌شوند.

2- چرا هنگام خرید الکترود جوشکاری باید به قطر آن توجه کرد؟

زیرا برای رسیدن به جوشکاری تمیز و با کیفیت، توجه به مواردی چون قطر الکترود جوشکاری ضرورت دارد.