الکترود جوشکاری چیست

در مفهوم کلی‌تر در رابطه با تعریف الکترود جوشکاری می‌توان اینگونه بیان کرد: به یک سیم روکش‌داری که اغلب از جنس فلز است و از طریق آن می‌توان مراحل جوش را انجام داد، الکترود جوشکاری گفته می‌شود. جنس این الکترود می‌بایست به تجهیزات دیگر که در این حرفه استفاده می‌شود، نزدیک باشد.

با استفاده از قطر مغزی این الکترود می‌توان به‌اندازه آن پی برد. اما شاید این پرسش پیش آید که کاربرد اصلی این الکترود چیست؟ در پاسخ باید این‌گونه بیان کنیم که الکترود جوشکاری می‌تواند دو سطح که دارای فاصله هستند را به هم متصل کند و این فضا را پر نماید. همان‌طور که در بالا اشاره کردیم این الکترود می‌بایست از یک روکش برخوردار باشد که اغلب جنس آن از موادی نظیر آزبست، اکسید سدیم، آهک، سلولز، خاک رس و یا موارد دیگر است. پوشش فلاکس الکترود کمک شایانی در ثبات قوس الکتریکی دارد. همچنین به عنوان عایق به منظور به وجود آوردن گاز محافظ (Gaseous Shield) و نیز شکل‌گیری سرباره (Slag) شناور روی سطح به منظور بیشتر شدن مدت زمان سرد شدن جوش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع الکترود جوشکاری

الکترود جوشکاری بر اساس ویژگی و فاکتورهای مختلفی در انواع گوناگون تولید می‌شود. از این انواع می‌توان به مواردی نظیر الکترودهایی بر اساس پوشش فلاس، جنس مفتول، ساخت و ضخامت پوشش اشاره کرد. الکترود بر اساس پوشش فلاس دارای انواع مختلفی مانند الکترود سلولزی، الکترود روتیلی و همچنین الکترودهای پوشش قلیایی و روتیلی با پودر آهن می‌باشد.

الکترود بر اساس ضخامت پوششی: شامل مواردی مانند الکترود با ضخامت‌های نازک، ضخیم، خیلی ضخیم و همچنین متوسط است. در رابطه با الکترود جوشکاری بر اساس جنس مفتول نیز می‌توان به نمونه‌هایی مانند الکترودهای با جنس مفتول آلومینیومی، ضد زنگ، نیکلی و کم‌کربن اشاره کرد؛ اما در رابطه با انواع الکترود بر اساس ساخت می‌توان به انواع مختلف مانند الکترود کم هیدروژن، چسبان سریع، انجماد سریع و همچنین الکترود انجماد پرشده اشاره نمود. انواع فرآیند جوشکاری با توجه به نوع الکترود در جوشکاری صورت می‌گیرد که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

الکترود جوشکاری روکش‌دار برای انجام جوشکاری‌های دستی

این نوع الکترود در این حرفه اغلب برای فرآیند جوشکاری به ‌صورت دستی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع فرآیند، الکترود در کاربردهای مختلفی استفاده می‌شود که می‌توان به نمونه‌هایی مانند عرصه تولید سازه‌های فولادی و همچنین صنعت ماشین‌سازی اشاره کرد. در این نوع فرآیند که از پرکاربردترین‌ها محسوب می‌شود، می‌توان اتصال انواع آلیاژ، فولاد ضد زنگ، کروم، نیکل و همچنین فولادهای کربنی را به‌ خوبی انجام داد.

جریان الکتریسیته در این سیستم توسط دستگاه جوشکاری که منبع قدرت محسوب می‌شود و میزان نیروی آن که از برق شهری تأمین می‌گردد، تقویت می‌شود. سیم و پوشش دو بخش از الکترودی است که در این فرایند نقش واسطه را ایفا می‌نماید. برای تعیین نوع الکترود در این فرایند می‌بایست به نکات مهمی از جمله نوع جوشکاری، ضخامت قطعه کار، نوع و شکل درز و همچنین مهارت جوشکار توجه شود.

الکترود جوشکاری برای انواع فولادهای کم آلیاژ، نرم و سلولزی

CARBOTOUCH نام الکترودهای جوشکاری است که در برند TOUCHWELD از آن به این نام یاد می‌شود. این نوع از الکترود جوشکاری برای فولادهای کم آلیاژ و نرم مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ اما نام CELLOTOUCH برای الکترودهای جوشکاری سلولزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر دو مورد از الکترودهای جوشکاری (TOUCHWELD- CELLOTOUCH) در صنایعی نظیر سازه فولادی، خطوط لوله و همچنین در مهندسی عمومی از کاربردهای فراوانی برخوردار می‌باشند.

نکته مهم در رابطه با انواع الکترودهای جوشکاری با فولادهای کم آلیاژ این است که این الکترودها اغلب دارای مقاومت بالا و همچنین عدم خوردگی به خاطر وجود فولاد آلیاژ می‌باشند. این نوع الکترودها به ‌شدت به وجود هیدروژن حساس هستند و باید در مقابل رطوبت از آن‌ها محافظت شود. از ویژگی‌های بارز این الکترودها می‌توان به توانایی جوش‌پذیری بالا اشاره کرد.

الکترود جوشکاری چدنی

این نوع از الکترود به نام CASTIN در برند TOUCHWELD مشخص می‌شود. نحوه جوشکاری چدن به‌صورت تک و یا چند پاس است و همچنین قیمت انجام آن در انتخاب الکترود جوشکاری تأثیر فراوانی دارد. بر همین مبنا سه نوع الکترود CASTIN بر اساس میزان نیکل وجود دارد که می‌توان آن‌ها را با عناوین CASTIN Ni, CASTIN NiFe, CASTIN St مشخص کرد؛ اما CASTIN St از نمونه الکترود جوشکاری ارزان محسوب می‌شود و برخلاف دو مورد دیگر فرایند ماشین‌کاری در آن صورت نمی‌گیرد.

مقدار نیکل در CASTIN NiFe حدود نود و پنج درصد است که این امر موجب هزینه کمتر آن شده است. البته امکان جوشکاری در آن اغلب سخت است؛ ولی می‌تواند در برخی موارد از قابلیت ماشین‌کاری برخوردار باشد. CASTIN Ni از گران‌ترین نوع الکترود با میزان نود و هشت درصد نیکل است. این الکترود چدنی هم دارای قابلیت ماشین‌کاری بوده و هم از فرآیند جوشکاری مناسبی برخوردار می‌باشد.

انواع پوشش الکترود جوشکاری

الکترود جوشکاری توسط پودرهایی پوشش‌دهی می‌شود که بر اساس کاربرد الکترودهای جوشکاری جنس پوشش آن‌ها نیز تعیین می‌گردد. در این میان می‌توان به پوشش‌های قلیایی، پوشش‌های اسیدی، پوشش‌های سلولزی و پوشش‌های روتیلی اشاره کرد.

این نوع از الکترود جوشکاری در کنار مزایا، از معایب محدودی نیز برخوردار است که یکی از آن‌ها حساسیت به رطوبت می‌باشد. پوشش های سلولزی این امکان را دارند که در انواع جوشکاری با سرعت به نسبت زیاد استفاده شوند؛ مانند خطوط لوله. پوشش روتیلی برای انجام فرایند جوشکاری در آلیاژهای که ضد زنگ هستند استفاده می‌شود؛ اما فرآیند جوش در پوشش اسیدی دارای کیفیت به‌مراتب بالایی نبوده و در موارد حساس از آن‌ها استفاده نمی‌شود.

انواع الکترود به لحاظ ساخت

انجماد سریع: (Fast Freezing Electrode)

الکترودهای جوشکاری انجماد سریع دارای سه ویژگی هستند: علاوه بر ایجاد قوس قوی، سرباره اندکی تولید کرده و شرایط را برای استفاده در تمامی موقعیت‌ها مهیا می‌کنند. کدهای E6010 و E6011، از انواع الکترودهای سریع هستند.

انجماد پرشده: (Fill Freeze Electrode)

این الکترودها از فلاکسی سنگین برخوردارند و علاوه بر توانایی در خارج کردن سرباره، ایجاد دانه‌هایی با ترکیب یکنواخت را نیز امکانپذیر می‌کنند. کدهای E6012، E6013 و E6014 در گروه الکترودهای پر شده جای می‌گیرند.

چسبان سریع: (Fast Fit Electrode)

الکترودهای جوشکاری چسبنده سریع از پوشش فلاکس بسیار سنگین بر روی سیم و نرخ رسوب‌گذاری بسیار سریع برخوردار هستند. از پرکاربردترین الکترودها می‌توان E6027 و E6028 را نام برد.

کم هیدروژن: (Low Hydrogen Electrode)

این مدل از الکترودها حاوی مقدار کمی هیدروژن هستند و برای فولادهای پر کربن از آنها استفاده می‌کنند. E7018 و E7028 از انواع الکترودهای کم هیدروژن هستند.

تقسیم بندی الکترود جوشکاری بر اساس ظاهر

از نظر ظاهری در دو گروه طبقه‌بندی می شوند: پوشش‌دار و بدون پوشش.
کلیه الکترودهای مصرفی جوش برق، پوشش‌دار می باشند و الکترودهای بدون پوشش در جوشکاری گاز یا به عبارتی همان جوش آرگون و co2 استفاده می‌شوند.

چرا الکترودهای جوش برق دارای پوشش هستند؟

• باعث نگهداری قوس الکتریکی می‌شوند. به همین علت زمانی که پوشش الکترود می‌ریزد، هنگام شروع جوشکاری الکترود چسبیده می شود.
• سبب نگهداری جوش از جریان هوا می‌شوند.
• جلوگیری از اکسیده شدن. در عمل جوش گاز بر عهده گازهای آرگون و CO2 است.
• سبب حفاظت از جوش در برابر شرایط جوی از قبیل باد و باران می‌شود.

اطلاعات یک الکترود

طبق استاندارد پاکتها و کارتهای الکترود می‌بایست دارای علامات و نشانه‌هایی باشد که مصرف کننده را در دستیابی به کیفیت موردنظر جوش راهنمایی و یاری کند.
بر روی پاکت الکترود افزون بر نشان کارخانه سازنده، نوع جنس هم درج می‌شود که برای مصرف درست دارای اهمیت است.

وظیفه گل جوش چیست

برای پی بردن به وظیفه گل جوش، باید به نقش روکش الکترود جوشکاری توجه داشته باشیم. روکش الکترود جوشکاری سه نقش عمده فیزیکی، الکتریکی و متالورژیکی دارد. از وظایف متالورژیکی الکترود جوشکاری میتوان به حفاظت از حوضچه مذاب با تولید گازهای محافظ و سرباره یا گل جوش اشاره کرد. همچنین آلیاژسازی، اکسیژن‌زدایی با عناصر اکسیژن‌زدا و سرباره‌سازی از وظایف این حوزه الکترودها هستند.

از نقش‌های الکتریکی الکترود جوشکاری نیز میتوان به مواردی چون یونیزاسیون و هدایت الکتریسیته در قوس اشاره کرد. همچنین نقش فیزیکی الکترود جوشکاری این است که عمل جوشکاری با سهولت انجام شود. خصوصا زمانی که وضعیت جوشکاری قائم یا بالای سر باشد. به طور کلی وظایف و نقش الکترود جوشکاری را میتوان به دسته‌های زیر تقسیم کرد:

• ایجاد و پایداری قوس الکتریکی
• حفاظت از مذاب فلز جوش در برابر اتمسفر
• اکسیژن‌زدایی و آلیاژسازی از فلز جوش
• حفاظت و بهبود کیفیت فلز جوش و ایجاد سرباره (سرباره‌سازی)
• پیشگیری از ورود ناخالصی‌های سطح فلز به درون فلز جوش

در رابطه با ایجاد سرباره که به آن شلاکه یا گل جوش هم گفته می‌شود، باید بدانید که حضور موادی چون منیزیم، سیلیکات‌های کلسیم و کربنات‌های فلزی در ترکیب روکش باعث ایجاد آن می‌شود. سرباره‌های جوش ترد هستند و به خاطر انقباض زیاد در حین انجماد، دچار ترک‌خوردگی می‌شوند. برای همین خیلی راحت به وسیله ضربات چکش، از روی فلز جوش جدا می‌شوند.

مواد تشکیل دهنده گل الکترود جوشکاری

پوشش الکترودها که به آنها روکش یا فلاکس هم می‌گویند، از مواد مختلفی ساخته می‌شود. این مواد طبق فرمولاسیون خاصی با هم ترکیب می‌شوند و به شیوه‌های متفاوتی روی مفتول فلزی قرار گرفته و آن را پوشش می‌دهند. برای مثال از روش Solid Extrusion میتوان برای این کار استفاده کرد. در این روش مواد مخلوط شده را با افزودن مواد چسبنده مانند چسب شیشه (سیلیکات سدیم)، سیلیکات و پتاسیم و … به شکل خمیر در می‌آورند. ماده خمیری حاصل شده، به اصطلاح گل جوش نامیده می‌شود. گل جوش به وسیله پرس‌های مخصوص و با استفاده از فشار روی میله فلزی پرس می‌شود. در نهایت خمیر روکش داده شده در کوره‌های مخصوص، خشک می‌شود و الکترود آماده بسته‌بندی و مصرف می‌شود. برای همین مواد تشکیل دهنده گل الکترود جوشکاری، متفاوت هستند و بسته به شرایط و روش‌های کاری از مواد مختلفی ساخته می‌شوند.

از مواد اصلی پوشش‌دهنده الکترودهای جوشکاری، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• موادی که نقش احیاکننده و اکسیژن‌زدا دارند. مانند فرو سیلیسیم، فرو کروم، فرو منگنز، فرو تیتانیوم و … . این مواد در جهت احیای برخی اکسیدها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• مواد سرباره‌سازی که به شکل سنگ معدنی هستند. مانند اکسید تیتانیوم، فورین، اکسید منگنز، آهک، کوارتز، اکسید آهن، سیلیکات و… .
• مواد چسبنده‌ای که باعث خمیری شدن و چسبیدن پوشش روی مفتول فلزی می‌شوند. مانند چسب نشاسته سیلیکات سدیم، سیلیکات پتاسیم و … .

پس از انتخاب و مخلوط کردن مواد تشکیل دهنده پوشش الکترود در مخلوط‌کن‌های مخصوص، خمیر یا همان گل جوش حاصل می‌شود. گل جوش به وسیله پرس‌های مخصوص روی میله پرس شده و الکترود نهایی حاصل می‌شود.