الکترود جوشکاری چیست؟

جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکش دار (SMAW) معمولا در کتاب ها و پرسش های آزمون های مختلف نظام مهندسی، جوشکاری قوسی و در کارگاه، جوشکاری دستی الکترود نامیده می شود.

جوشکاری قوسی دارای یکی از وسیعترین کاربردها در ساخت، مونتاژ و تعمیر و تقویت سازه های فولادی است.

الکترود جوشکاری قوسی:

فلز پر کننده به شکل مفتول با روکش یا بدون روکش که جریان الکتریکی توسط آن بین انبر الکترود و قوس الکتریکی منتقل می گردد.

الکترود مداوم:

الکترود لخت پیوسته که به دور قرقره پیچیده شده و در جوشکاری خودکار یا نیمه خودکار زیرپودری یا تحت حفاظت گاز مورد استفاده قرار می گیرد.

الکترود مغزدار:

یک نوع الکترود مداوم یا پیوسته است که پودر جوشکاری در مغزه آن قرار گرفته و در جوشکاری خودکار و نیمه خودکار به کار گرفته می شود.

الکترود روکش دار:

الکترود فلزی با طول محدود بوده و روکش نسبتا ضخیمی از موادی است که دوهدف را برآورده می کند، عبارتند از :

  1. تثبیت قوس الکتریکی
  2. بهبود خواص فلز جوش

دسته بندی الکترودها:

طبق بند ۵-۱۲-۲-۲ مبحث پنجم مقررات ملی ساختمان انواع الکترود عبارتند از:

  1. الکترود جوشکاری فولادهای ساختمانی
  2. الکترود جوشکاری فولادهای کم آلیاژ

الکترود جوشکاری فولادهای مخصوص، مانند فولادهای مقاوم در برابر حرارت و فولادهای پرمقاومت اما باید به این نکته اشاره کرد که در یک طبقه بندی الکترودها به گروه های ذیل تقسیم بندی می شوند:

  1. الکترود فولاد نرمه
  2.  الکترود فولاد پرکربن
  3. الکترود فولادهای آلیاژی خاص
  4. الکترود چدن
  5. انواع الکترودهای غیرآهنی

 

روکش الکترود چیست؟

روکش الکترود باعث کنترل خصوصیات قوس الکتریکی و جایگزینی یا بهبود فلز پایه می شود روکش الکترود یا از طریق حفظ ترکیب اصلی مفتول الکترود و یا با اضافه کردن عناصر دیگر در حد وسیعی ترکیب فلز جوش را تنظیم می نماید.

روکش الکترود باعث سهولت تشکیل قوس در آغاز عملیات جوشکاری و حفظ پایداری تثبیت قوس در حین پیشرفت عملیات جوشکاری می شود، همچنین روکش الکترود همانند عایق روی مفتول الکترود عمل می نماید.

نکته: تمایل به امتزاج با فلز پایه در الکترودهای روکشدار نسبت به الکترودهای بدون روکش کمتر می باشد و این الکترودها اجازه رواداری بیشتری را در طول قوس می دهند کنترل دقیقتر و بهتر قوس الکتریکی اجازه استفاده از شدت جریان بیشتر و الکترودهای ضخیم تری را می دهد.

به طور کلی طبق بند ۵-۱۲-۲-۲: روکش الکترود ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی فلز جوش را کنترل و تنظیم می کند و روکش ها ممکن است اکسید کننده، اسیدی، سلولزی و قلیایی باشند.

مصالح جوشکاری:

طبق بند ۵-۱۲-۲-۲ مبحث پنجم مقررات ملی، مصالح جوشکاری عبارتند از: ۱- الکترود جوشکاری، ۲-سیم جوشکاری، ۳- پودر گدازآور جوشکاری. طبق این بند الکترود جوشکاری به فلزی گفته می شود که پرکننده درز جوش بوده که به شکل مفتول یا میلگرد نازک بدون روکش و یا روکشدار عرضه می گردد.

وظایف روکش الکترود یا پودر در جوش زیرپودری:

عملکردها و و ظایف روکش الکترود عبارتند از:

  • تامین حفاظت گازی در مقابل ورود اکسیژن و ازت به حوضچه مذاب و ایجاد پوششی از سرباره مذاب روی فلز مذاب جوشکاری
  • افزایش سرعت جوشکاری
  • کنترل شکل ظاهری نوار جوش
  • نفوذ بهتر و ذوب کاملتر فلز مبنا
  • سهولت در شروع عملیات جوشکاری، تثبیت قوس و کاهش میزان پاشیدگی جوش
  • کاهش نرخ سرد شدن فلز جوش و ایجاد شکل پذیری زیاد جوش
  • زدودن اکسیدها و آلودگی ها

مواد تشکیل دهنده روکش الکترود:

عامل تفاوت میان الکترودها، جنس و ترکیب داخلی روکش می باشد. نوع روکش الکترود، بر روی طول قوس و ولتاژ جوشکاری و همچنین موقعیت جوشکاری موثر می باشد.

در روکش الکترود سیلیکات سدیم و پتاسیم معمولا به عنوان حامل(ملات) به کار می روند. آلیاژها و فلزات خالص به عنوان عناصر احیا کننده و عناصر آلیاژی به کار می روند. فلزات قلیایی خاکی بهترین تثبیت کننده قوس الکتریکی هستند. خاک اره، خمیر چوب، سلولز، کتان، نشاسته، شکر و مواد گیاهی دیگر حفاظتی در مقابل گازهای اتمسفر و آلودگی هوا ایجاد می نمایند.

عناصر گذارآور و سرباره ساز شامل سیلیکا، آلومینا، رس، سنگ معدن آهن، روتیل، سنگ آهک، مگنزیت، پنبه نسوز و میکا و بسیاری مواد معدنی دیگر می باشند. بعضی از مواد مصنوعی مانند تیتانات پتاسیم و دی اکسید تیتانیوم نیز عملکردی مشابه مواد معدنی فوق الذکر دارند.

پودر آهن:

پودر آهن به روکش بسیاری از انواع الکترودها اضافه می گردد. در حرارت شدید قوس الکتریکی، پودر آهن به فولاد تبدیل شده و بر فلز جوش می افزاید، اگر پودر آهن حدود ۳۰ درصد یا بیشتر باشد( که مقدار نسبتا زیادی است) به ترکیب روکش الکترود اضافه گردد، سرعت جوشکاری به طور محسوسی افزایش یافته، قوس تثبیت شده و پاشیدگی جوش کاهش و گل جوش به راحتی جدا می گردد.

نکته: سطح جوش انجام شده با الکترودها بسیار صاف است.

نکته: روکش ضخیمتر حاوی پودر آهن، اثر بوته ای در انتهای الکترود ایجاد می کند که موجب افزایش بازده انرژی حاصل از قوس الکتریکی می شود.

روکش های کم هیدروژن:

ترکیب اجزای روکش الکترودهای دارای روکش های کم هیدروژن، فاقد مواد مصرفی و هیدروژن است لذا به این نام(روکش های کم هیدروژن) معروف است. فقدان هیدروژن خاصیت مهمی است زیرا هیدروژن موجب ایجاد ترک های زیر نوار جوش و ترک های مجاور نوار جوش جلوگیری شده و فولادهای ضخیم و سخت می توانند بدون عملیات پیش گرمایش و یا با پیش گرمایش کم جوش داده شوند.

این الکترودها در فولادهای پر گوگرد تولید نوار جوش غیر متخلخل کرده و از ایجاد انقباض های بعد از جوش در فولاد فسفردار جلوگیری می کنند. اضافه نمودن پودر آهن به روکش الکترود، نرخ ترسیب جوش مذاب را افزایش می دهد.

نکته:

  • این الکترودها نمی بایست در هوای مرطوب قرار گیرند، زیرا تمایل به جذب مقدار قابل ملاحظه ای از رطوبت هوا را داشته و جذب این رطوبت روی خواص آنها تاثیر گذار است.
  • با اضافه نمودن تعدادی عناصر آلیاژی نظر کلوئید کربن، منگنز، کروم، نیکل، مولیبدنیم و وانادیم به ترکیب ساختمانی روکش این نوع الکترودها( الکترودهای روکش دار کم هیدروژن) می توان محدود وسیعی از خواص مورد نیاز جوشکاری را تامین نمود.
  • قوس ایجاد شده با این نوع الکترودها(الکترودهای روکش دار کم هیدروژن) تند و شدید نمی باشد و نفوذی متوسط دارد گل ایجاد شده ضخیم و ترد بوده و به راحتی تمیز می گردد در جوشکاری با این نوع الکترود می بایست از قوس کوتاه استفاده نمود. قوس بلند موجب مکش هیدروژن (افزایش رطوبت) می شود که باعث تخلخل و دخول سرباره در نوار جوش می گردد.

 

منبع: کتاب راهنمای جوش و اتصالات جوشی در ساختمان‌های فولادی ویژه آزمون‌ های نظام مهندسی