روکش کردن الکترود جوشکاری

الکترود جوشکاری یکی از مواد مصرفی در صنعت جوشکاری است. این ماده که وظیفه پر کردن فضای خالی بین مواد و برقراری اتصال میان آنها را برعهده دارد، دارای روکش و پوشش‌های خاصی می‌باشد. در ترکیبات روکش الکترود از مواد و ترکیبات مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام جهت هدف خاصی به کار برده می‌شوند. این روکش‌ها به شرایط جوشکاری و نوع جوش بستگی دارند و باید به طور مناسبی انتخاب شوند. در این مطلب قرار است نگاهی به دلیل روکش کردن الکترود جوشکاری و نقش آنها در جوشکاری داشته باشیم.

الکترودها از نظر روکش، به دو دسته روکش دار و بدون روکش تقسیم می‌شوند. الکترودهای بدون روکش از جمله قدیمی‌ترین الکترودهایی هستند که از زمان‌های دور مورد استفاده قرار می‌گرفتند. جوش‌های حاصل شده از این الکترودها، از ظاهر خوبی برخوردار نبودند. در واقع جوشکاری با الکترودهای بدون روکش سبب کاهش مقاومت و شکنندگی آنها در برابر ضربات می‌شده است. همین عامل سبب شد تا شرکت‌های تولیدکننده به سراغ ساخت الکترودهای روکش‌دار بروند. در این نوع از الکترودها، تمام مشکلات الکترودهای بدون روکش حل شد و از آنها به عنوان جایگزین الکترودهای بدون روکش استفاده شد. روکش به کار رفته در الکترودهای جوشکاری سبب حفاظت از فلز جوش و قوس الکتریکی از مرحله ذوب تا انجماد می‌شود. این روکش‌ها شامل مواد ترکیبی مختلفی هستند که هر کدام وظیفه‌ای را در الکترود انجام می‌دهند. در ادامه با وظایف روکش در الکترودهای جوشکاری بیشتر آشنا خواهیم شد.

نقاط قوت جوشکاری قوس الکتریکی دستی یا SMAW

الکترود روکش‌دار الکترودی است که از آن در جوشکاری قوس الکتریکی دستی یا همان SMAW استفاده می‌شود. مزیت‌های زیادی جهت استفاده از این روش در جوشکاری وجود دارد. این فرایند حساسیت کمتری نسبت به باد و جریان دارد و ضمن حفاظت از حوضچه جوش، خطر جوش‌های متخلخل و ضعیف را کاهش می‌دهد. علاوه بر این برخی مواد استفاده شده برای پوشش الکترودها در روش جوشکاری SMAW، سبب ایجاد جریان قوی و کنترل شده‌ای خواهد شد. همین امر سبب نفوذ عمیق‌تر جوش و استحکام آن می‌شود.

انواع الکترود از نظر پوشش

الکترود جوشکاری مفتولی فلزی است که دور آن به وسیله پوششی از فلاکس احاطه می‌گردد. پوشش فلاکس از موادی چون اکسید سدیم، آهک و سلولز برخوردار است. این پوشش‌ها انواع مختلفی دارند که هرکدام دارای خصوصیات و کاربرد خاصی می‌باشند. در اینجا به مهمترین و رایج‌ترین انواع روکش الکترود اشاره می‌کنیم:

• الکترود با پوشش سلولزی

الکترودهای جوشکاری که از پوشش سلولزی برخوردار هستند، بخش زیادی از آنها را سلولز تشکیل می‌دهد. الکترودهایی که از این پوشش برخوردارند، سرباره آنها به راحتی برداشته می‌شود. همچنین از آنجایی که گرمای قوس در آنها زیاد است، سبب افزایش نفوذ جوش می‌شوند. الکترودهای جوشکاری با پوشش سلولزی، نم‌گیر هستند و امکان فاسد شدن ماده سلولز در آنها وجود دارد. به همین علت این الکترودها را باید در جعبه‌هایی نگهداری کرد که نفوذ رطوبت به درون آنها غیرممکن باشد. زمانی که الکترود جوشکاری با پوشش سلولزی مورد حرارت قرار می‌گیرد، این پوشش به گازهای دی اکسید کربن و هیدروژن تبدیل می‌شود که نقش حفاظت کننده بر عهده دارند. همین ویژگی سبب شده تا امکان خشک کردن الکترود به دلیل سوختن پوشش سلولزی وجود نداشته باشید. الکترودهای جوشکاری با پوشش سلولزی از خواص مکانیکی عالی و نفوذ کافی برخوردار هستند. بر این اساس از آنها در جوشکاری پاس ریشه اتصالات و جوشکاری سرازیر استفاده زیادی می‌شود.

• الکترود با پوشش قلیایی

الکترود با پوشش قلیایی الکترودی است که در روکش آن از مواد مختلفی چون کربنات کلسیم، کربنات منیزیم، فلورید کلسیم و … استفاده شده است. از آنجایی که در روکش این الکترودها مواد سلولزی وجود ندارد، جوش‌های ایجاد شده به وسیله آن از حداقل گاز هیدروژن برخوردار هستند. همین عامل سبب شده تا به الکترودهای جوشکاری با پوشش قلیایی، الکترودهای کم هیدروژن نیز گفته شود. روش نگهداری از این الکترودها بسیار مهم است و در حفاظت از آنها باید دقت زیادی داشت. نقش روکش در الکترودهای قلیایی، حفاظت از ترک خوردگی است. از الکترود با پوشش قلیایی برای جوشکاری فولادهایی که از درصد کربن زیادی برخوردارند و همچنین فولادهای کم آلیاژ که به ترک زیر خط جوش حساس هستند، استفاده می‌شود. به طور کلی میتوان گفت از الکترود با پوشش قلیایی به دلیل مقاومت بالا در برابر ضربات، در تمام موقعیت‌ها به جز سرازیر میتوان استفاده کرد.

• الکترود اکسیدی

این دسته از الکترودهای جوشکاری از روکش‌هایی برخوردارند که در ترکیب آنها از اکسیدهایی چون سیلیکات، آهن و منگنز استفاده می‌شود. در واقع در الکترود اکسیدی، اکسید آهن زیاد است و سرباره ضخیمی در آنها تولید می‌شود. خصوصیتی که الکترود اکسیدی دارد این است که امکان استفاده از دو جریان متناوب و مستقیم را دارند. همچنین از آنجایی که در این الکترودها مقدار اکسیژن زیاد است، جوش شکل گرفته از استحکام کمتری برخوردار خواهد بود.

• الکترود با پوشش روتیلی

الکترود جوشکاری با پوشش روتیلی الکترودی است که در ترکیب آن درصد زیادی اکسید تیتانیوم وجود دارد. وجود این ماده سبب می‌شود تا قوس پایداری شکل گرفته و امکان جوشکاری در تمام حالات امکانپذیر باشد. همچنین جوش حاصل شده از الکترود با پوشش قلیایی از خواص مکانیکی خوبی برخوردار است. از الکترود جوشکاری با روکش روتیلی میتوان در جوشکاری‌های عمومی استفاده کرده و از خواص آن بهره‌مند شد.

وظیفه روکش الکترود در جوشکاری چیست؟

حال که با الکترودها و پوشش‌های مختلف آنها آشنا شدید، بهتر است به دلیل روکش کردن الکترود و نقش روکش در الکترودهای جوشکاری بپردازیم. روپوش یا روکش الکترودها دارای وظایف مختلفی هستند که میتوان آنها را به سه دسته زیر تقسیم کرد:

• نقش متالوژیکی روکش الکترود جوشکاری

روکش الکترودهای جوشکاری در حفاظت از ستون قوس و مذاب، افزایش نرخ رسوب، اکسیژن‌زدایی، کاهش سرعت سرد شدن و غیره نقش دارند. این موارد همگی در دسته نقش‌های متالوژیکی روکش الکترود جای می‌گیرند.

• نقش الکتریکی روکش الکترودهای جوشکاری

روکش‌ الکترودهای جوشکاری سبب پایداری و ثبات قوس الکتریکی می‌شوند. همچنین سبب هدایت الکتریسیته در قوس می‌شوند.

• نقش فیزیکی روکش الکترودهای جوشکاری

از جمله نقش‌های فیزیکی روکش الکترودهای جوشکاری میتوان به ضخامت کافی سرباره، سرعت انجماد بالای سرباره، ویسکوزیته روپوش و کشش سطحی روپوش اشاره کرد.

از جمه مهمترین مزایای پوشش‌های الکترود جوشکاری میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرباره

سرباره مزیتی است که در الکترودهای روکش‌دار وجود دارد. این مواد که از فرایند جوشکاری حاصل می‌شوند، از فلز خنک‌کننده محافظت کرده و سبب افزایش مقاومت و کیفیت جوش می‌شوند. سرباره باعث می‌شود تا پس از پایان جوشکاری، جوش آهسته‌تر سرد شود و ساختار مولکولی فلز جوش شکننده نشود.

• امکان کنترل جریان

تمامی پوشش‌های الکترودهای جوشکاری از امکان کنترل جریان برای ذوب شدن مواد برخوردار هستند. در این بین پوشش‌های سنگین نسبت به پوشش‌های سبک، کنترل بیشتری ارائه می‌کنند. اما هر دوی آنها نسبت به الکترودهای بدون روکش کنترل بیشتر و بهتری فراهم می‌کنند. علاوه بر این، این پوشش‌ها سبب پاشش خیلی کمی می‌شوند و جوش‌های نرم و صافی ایجاد می‌کنند.

• گاز محافظ

برخی از روکش‌های الکترودها قادرند به کاهش و یا از بین بردن ناخالصی‌ها کمک کنند. زمانی که پوشش الکترود در حین جوشکاری ذوب می‌شود، مواد قادرند گازهای محافظتی ایجاد کنند که حوضچه جوش را از اکسیدها، گوگرد و … حفاظت می‌کند.

چرا الکترود جوشکاری را روکش می‌کنند؟

همانطور که متوجه شدید الکترودهایی که از روکش برخوردار هستند، از مزایای بیشتری نسبت به الکترودهای بدون روکش برخوردار می‌باشند. در واقع روکش الکترود جوشکاری سبب ایجاد گاز محافظ و جلوگیری از اکسیداسیون فلز مذاب درون حوضچه خواهد شد. همچنین این روکش باعث پایداری، افزایش کیفیت قوس الکتریکی و تثبیت می‌شود و از پاشش بیشتر جلوگیری می‌کند. روکش الکترودها از سرد شدن سریع جوش جلوگیری کرده و ظاهر جوش را بهتر و یکنواخت‌تر می‌کند. برای همین است که وجود روکش در الکترودها بسیار مهم است و بیشتر افراد این الکترودها را جایگزین الکترودهای بدون روکش کرده‌اند.

جمع بندی

در این مطلب به طور کامل به بررسی الکترودهای جوشکاری و روکش‌های آنها پرداختیم. الکترودهای جوشکاری در دو نوع بدون روکش و روکش‌دار تولید می‌گردند که امروزه نوع روکش‌دار کاربرد بسیاری در صنعت جوشکاری پیدا کرده و افراد زیادی از آنها جهت جوشکاری استفاده می‌کنند. روکش الکترودها از ترکیبات مختلفی ساخته می‌شود که هرکدام جهت موارد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روکش‌ها سبب کنترل جریان و ایجاد گاز محافظ می‌شوند و از اکسید شدن فلز مذاب درون حوضچه جوشکاری جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این روکش‌ها باعث افزایش سرعت جوشکاری شده و ذوب کامل فلز پایه و نفوذ بهتر آن را به دنبال دارد.