جوشکاری یکی از رایج ترین روش ها در اتصال قطعات است. برای جوشکاری به ماده ای به نام الکترود نیاز است که در ادامه به معرفی بهتر آن می پردازیم.
الکترود چیست؟
الکترود ماده ای رسانا است که از یک سمت بخش فلزی و از سمت دیگر شامل یک بخش نافلزی یا نیمه رسانا و یا الکترولیت و یا خلا به مداری الکتریکی اتصال یافته که بین آنها ارتباط ایجاد می کند.
برای ایجاد قوس های الکتریکی بین دو الکترود جریان مداومی ایجاد می کنند که باعث ایجاد حرارت می شود. باید به این نکته دقت کرد که برای ایجاد قوس الکتریکی میان دو الکترود و یا میان الکترود و کار, وجود داشتن هوا و یا یک نوع گاز هادی الزامی است.
طوری که در شرایط عادی نمی توان در خلاء جوشکاری کرد.
در قوس های الکتریکی انرژی نورانی و گرما در محل های متفاوت یکسان نیست طوری که تقریبا حدود چهل و سه درصد از حرارت در آند و حدود بیست و یک درصد باقی مانده به شکل قوس ظاهر می شود. دمایی که در قوس های الکتریکی ایجاد می شود به نوع الکترود ها بستگی دارد.
طوری که در قوس های الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا سه هزار و دویست درجه سانتی گراد در کاتد و تا سه هزار و نهصد درجه سانتی گراد در آند حرارت ایجاد می شود.
دمایی که از کاتد و آند ایجاد می شود برای الکترودهای فلزی تقریبا از دو هزار و چهارصد درجه سانتی گراد تا حدود دو هزار و ششصد درجه سانتی گراد برآورد شده است. در این شرایط درجه حرارت مرکزی شعله میان شش هزار تا هفت هزار درجه سانتی گراد است.
از انرژی گرمایی ای که به دست می آید تنها هفتاد تا شصت درصد در قوس های الکتریکی مشاهده می شود. این انرژی گرمایی برای ذوب و عملیات جوشکاری مصرف می شود و باقی آن که سی تا چهل درصد است که به شکل گرمایی به محیط پیرامون انتشار می یابد.
طول قوس شعله میان هشت دهم تا شش دهم قطر الکترود ها است و حدودا نود درصد از قطرات ماده مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب انتقال می یابد. ده درصد از آن هم به اطراف پخش می شود.
برای به وجود آمدن قوس های الکتریکی با ولتاژی پایین بین چهل تا پنجاه ولت در جریان های مستقیم و پنجاه تا شصت ولت برای جریان های متناوب لازم است. اما در هر دو صورت شدت جریان باید بیشتر باشد نه ولتاژ.
محصولاتی که در جوشکاری اتصالات فولاد استفاده می شود مفتول هایی مغزی هستند که یا آلیاژ دارند یا ندارند و جریان جوش را هدایت می کنند.
شعله برق میان قطعه مورد نظر و طرف آزاد فرآورده می سوزد و محصول ذوب می شود. الکترودهایی که نرم می شوند علائم اختصاری ای دارند که روی بسته بندی های آنها نوشته شده است.
در علائم اختصاری, همه نکته‌های مهم و ضروری که برای به کارگیری محصول باید رعایت شود نوشته شده است.
تعدادی از الکترودهای پر کاربرد
انواع الکترودها از نظر جنس
- سلولزی الکترود روتیلی
- ویژه برای آلیاژهای نیکل
- ویژه فولادهای زنگ نزن
- ویژه فولادهای مقاوم به خزش
- ویژه چدن
- ویژه فولاد ساختمانی ریز دانه
- ویژه لوله نفت و گاز
- ویژه آلومینیوم و برنز
- ویژه شیار زنی
انواع الکترودها از نظر ضخامت پوشش
- پوشش نازک
- پوشش ضخیم
- پوشش بسیار ضخیم
انواع الکترودها از نظر ساخت
- انجماد سریع
- انجماد پر شده
- چسبان سریع
- کم هیدروژن
1. الکترود انجماد سریع
محصولات انجماد سریع سه خصوصیت دارند که علاوه بر قوس قوی ای که ایجاد می کنند در مراحل جوشکاری سرباره کمی ایجاد کرده که امکان کاربرد در همه موقعیت های جوشکاری را دارا هستند.
یک مدل از الکترودهای انجماد سریع شامل کد ای 6010 است.
2. الکترود انجماد پر شده
الکترودهای انجماد پر شده فلاکسی سنگینی دارند. این محصول علاوه بر خارج کردن سرباره می توانند دانه هایی با ترکیبات یکنواخت ارائه کنند.
چند مدل از فرآورده های انجماد پر شده شامل کدهای ای 6012 و ای 6014 و ای 7014 هستند.
3. الکترودهای چسبان سریع
محصولات چسبان سریع پوششی از فلاکس بسیار سنگین روی سیم داشته و نرخ رسوب گذاری سریعی دارند. دو مدل از کدهای بسیار کاربردی محصولات چسبان سریع شامل ای 6028 و ای 6027 هستند.
4. الکترودهای کم هیدروژن
فلاکسی که در محصولات کم هیدروژن به کار رفته است هیدروژن کمی دارد و به همین علت از این محصول برای فولادهای با کربن زیاد استفاده می شود.
دو مدل از محصولات کم هیدروژن که کاربرد زیادی دارند شامل ای 7028 و ای 7018 هستند.
مقاله پیشنهادی؛ دستگاه جوشکاری + معرفی اینورترها
انواع الکترودها از نظر پوشش فلاکس
- پوشش های قلیایی یا بازی
- رتیلی
- جوشکاری رتیلی با پودر آهن
- سلولزی
- اسیدی
1. الکترود جوشکاری با پوشش قلیایی یا بازی
قسمت اعظم روکش این نوع محصول کلسیم و کمی فلورید کلسیم تشکیل است. به این نوع از محصولات کم هیدروژن نیز می گویند.
دلیل نامگذاری این فرآورده ها این است که در پوشش آنها از مواد سلولزی استفاده نشده و جوش هایی که با این محصولات زده می شود کمترین هیدروژن را دارند.
از این محصول برای جوشکاری ضخیم فولادی که درصد کربن بالایی دارند و برای جوشکاری فولادهای کم آلیاژ که به ترک زیر خط جوش و منطقه مجاور حساس هستند بسیار استفاده می شود.
این نوع از محصولات در اغلب موارد بسیار پرکاربرد هستند به جز در سرازیری ها که از این نوع محصول استفاده نمی شود.
2. الکترود رتیلی
در اکثر جوشکاری های عمومی این محصول کاربرد دارد. دلیل آن هم این است که در این نوع محصول میزان زیادی اکسید تیتانیوم در روکش آن وجود دارد که باعث قوس پایدار شده و این موضوع باعث می شود در تمام حالت ها جوشکاری امکان پذیر باشد.
3. الکترود اکسیدی
در این نوع محصول روکشی با اکسید آهن فراوان وجود دارد و این نکته باعث می شود که مثل الکترود اسیدی نفوذ کمتر و سرباره ضخیمی داشته باشد.
4. الکترود سلولزی
قسمت عمده پوشش این نوع از محصول از سلولز تشکیل شده است. سطح جوش این نوع از فرآورده به شکلی ناهموار و خشن بوده و چون این نوع از محصولات نم گیر هستند ممکن است ماده سلولزیی که در آن به کار رفته است فاسد شود.
به علت مشکل فاسد شدن (که در این نوع از الکترودها بسیار شایع است) برای نگهداری و فروش آنها از جعبه هایی که رطوبت به داخل آنها نفوذ نمی کند استفاده می کنند.
همچنین امکان خشک کردن این نوع از محصولات به دلیل وختن پوشش سلولزی در آنها وجود ندارد.
به دلیل ویژگی های مکانیکی منحصر به فرد و نفوذ کافی در این الکترودها در جوشکاری پاس ریشه اتصالات کاربرد بسیار دارند و همچنین برای جوشکاری های سرازیر به دلیل سرعت منجمد شدن مذاب جوش کاربرد دارند.
قابل ذکر است که استفاده از این نوع محصول در پاس های میانی اتصال توصیه نمی شود. دلیل آن هم این است که حل شدن زیاد هیدروژن در مذاب که باعث هیدروژن تردی می شود.
5. الکترود اسیدی
در روکش این محصول مقدار زیادی سیلیکات آهن و منگنز وجود دارد و به همین علت سرباره ضخیمی دارد که برای جوشکاری های سطحی توصیه می شوند و کابرد کمی دارند. به همین علت از این محصول برای برطرف کردن عیوب قطعات در کارهای ریخته گری به کار برده می شوند.
محصولات با پوشش فلزی این قابلیت را دارند تا در انواع جوشکاری ها با سرعت های نسبتا زیاد به کار برده شوند. مثل پوشش های روتیلی برای جوشکاری هایی که در آلیاژهای ضد زنگ هستند و همچنین در خطوط لوله ها به کار برده می شوند.
ولی فرآیند جوشکاری در محصولات با پوشش های اسیدی کیفیت خوبی نداشته و در موارد ویژه و حساس توصیه نمی شود. عمدتا یکی از عیب های بزرگ این محصول حساس بودن آن نسبت به رطوبت است.
عملیات جوشکاری در پوشش روتیلی در آلیاژهایی که ضد زنگ بوده اند نیز کاربرد دارند.
فرق بین الکترودهای پوشش دار و الکترود های بدون پوشش
در گذشته از الکترودهای بدون روکش استفاده میشده که جوش های حاصل از آن ظاهر مناسبی نداشتند.
در مقابل محصولات پوشش دار این عیب ها را نداشته وهمچنین در از بین بردن اکسیدها و آلودگی ها نقش بسیار مهمی داشته اند و از همه مهم تر کارهای جوشکاری را با سرعت بیشتر و ساده تر به انجام می رسانند.