چنانچه بخواهیم دو قطعه فلز را به هم جوش داده و یا شکافی را بوسیله عمل جوش کاری پر کنیم از فلز دیگری استفاده می شود که انرا الکترود یا سیم جوش می نامند.
الکترود در جوش کاری با قوس الکتریکی عبارت است از یک میله ی فلزی که اطراف انرا پوششی از ترکیبات شیمیایی بخصوصی متناسب با نوع مصرف ان احاطه کرده است .انواع پوششها بسته به نوع فلز مورد جوش کاری و نیز مراحل مختلف جوش کاری متفاوت می باشند و برای جوش کاری ضروری است که انها را شناخته وموارد استفاده صحیح انها را نیز از هم دیگر تمیز دهد .
طبقه بندی الکترودها
طبقه بندی الکترودها از لحاظ جنس فلز :
به طور کلی الکترودها از لحاظ جنس فلز به پنج گروه تقسیم می شوند :
1-الکترودهای اهنی hild steel
2-الکترودهای چدنی cast iron
3-الکترودهای الیاژهای فولادی special alloy steel
4-الکترودهای فولادهای پرکربن high carbon steel
5-الکترودهای غیر اهنی none ferrouse
تقسیم بندی الکترودهای فلزی از نظر نوع پوشش :
بطور کلی الکترودهای فلزی به دو دسته تقسیم می شود:
الکترود های پوشش دار والکترود های بدون پوشش.
الکترود های پوشش دار:
پوشش این نوع الکترود ها از ترکیبات شیمیایی متنوعی است که مقداری از انها معین ومقداری دیگر نا مشخص می باشند .علت مشخص نبودن بعضی ترکیبات الکترد ها به دلیل ارزش اقتصادی انها است که کارخانه سازنده فرمول کامل الکترود های خود را محرمانه نگداری می کند. مهمترین ترکیبات شیمیایی پوشش این نوع الکترودها عبارتند از : سولفورید – فرومنگنز – دی اکسید تیتانیم- کربنات کلسیم- سیلیکات های مختلف- و غیره .
برای چسبندگی انها به سیم جوش از سیلیکات سدیم استفاده می کنند و تمام ترکیبات شیمیایی پوشش الکترودها هر کدام به تنهایی نقش مهمی را در جوشکاری ایفا می کنند که مهمترین انها محافظت ناحیه جوش از اکسیداسیون ، یکنواخت و پایدار کردن قوس الکتریکی و ایجاد ترکیبات معین در ناحیه جوش می باشند. پوشش الکترودها از نظر کلی به دو گروه اصلی تقسیم می شوند :
1- پوشش های پایدار کننده یا پوشش های نازک .
2-پوشش های کیفی یا پوشش های ضخیم .
پوشش های پایدار کننده :
عناصری که این پوشش ها را تشکیل می دهند فضای قوس الکتریکی را یونیزه نموده و جوشکاری با جریان متناوب را اسنتر می نماید. بهترین و مطمئن ترین عنصر برای این کار پتاسیم می باشد که در سنگهای معدنی طبیعی ( گرافیت فلدسپات ) و بصورت شیمیایی (کرومات پتاسیم و دی کرمات پتاسیم ، پتاس و شوره ) یافت می شود.
به دلیل نازک بودن این پوشش ها امکان نفوذ اکسیژن و ازت هوا به ناحیه مذاب جوش همیشه وجود داشته و باعث ترد شدن نسبی جوش می گردند لذا استفاده انها در جوشکای های غیر حساس بلا مانع خواهد بود .
پوشش های کیفی :این پوشش ها گاز و سرباره برای محا فظت فلز از نفوذ اکسیژن و ازت هوا تشکیل داده و نیز آلیاژهای مناسب را در ناحیه مذاب وارد می کنند در نتیجه استفاده از این نوع الکترودها خواص مکانیکی پیوند جوش معمولا بالا تر از خواص فلز مبنا می گردد .
این پوشش ها دارای خواص زیر هستند :
1_ هنگام ذوب ،سرباره و گازهای محافظ تولید می کنند .
2_ قوس الکتریکی پایدار وپیوسته می گردد .
3_ سرباره و تفاله جوش دارای خاصیت احیا کنندگی می باشند
4- تفاله جوش دارای خاصیت انقباضی بیشتری نسبت به فلز مبنا بوده ودرنتیجه به راحتی از روی گرده جوش جدا می شوند
5_ در جوشکاری های عمودی و بالای سر، تفاله به سرعت منجمد می شود و در نتیجه از سقوط مواد مذاب بر اثر جاذبه زمین جلو گیری می کنند.
تقسیم بندی اکترودهای پوششدار بر اساس ترکیبات شیمیایی پوشش ها :
1- الکترودهای اسیدی یا گرم:
الکترودهای اسیدی الکترودهایی هستند که موارد استعمالشان در درزهای بسته،مانند اتصالات سپری می باشند. با اینکه در زمره الکترودهای مرغوب به شمار می آیند لکن اکثر جوشکارها از کار کردن با این الکترودها امتناع می ورزند زیرا شکل ظاهری جوش یکنواخت نبوده و در موقع کار جرقه هایی به اطراف پراکنده می کند. علت اینکه نمی توان از آنها در درزهای باز استفاده نمود،اولا" نسبت به الکترودها ی هم قطر خود احتیاج به شدت جریان زیادی داشته ثانیأ قطرات مذاب آنها ریزند و ریز بودن قطرات مذاب باعث سوزاندن لبه های قطعه کار می گردد. سرباره حاصل از جوشکاری این الکترودها خاصیت اسیدی دارند. مقاومت کششی جوش حاصل از این الکترودها کمتر از الکترودهای روتایلی بوده اما افزایش طول و استحکام ضربه ای آنها بیشتر است.
2- الکترودهای بازی یا قلیایی (آهکی یا سرد):
این نوع الکترودها با اینکه محاسن زیادی از نظر جوشکاری دارند. چنانچه بطور صحیح بکار برده نشوند گرده جوش معایب زیادی پیدا کرده و از جمله تمامی آن متخلخل و در انتهای آن حفره بزرگی ایجاد می گردد. با توجه به نفوذ خیلی خوب آنها بیشتر در پاسهای اول جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند در جوشکاری به حالت عمودی سرعت جوش آنها بیشتر از سایر الکترودها است فلز جوش حاصل از این نوع الکترودها هیدروژن کمتری داشته و معمولأ در درجات حرارت پایین از استحکام خوبی برخوردار است در مقایسه با سایر الکترودها احتمال ترک خوردن گرم یا سرد با الکترودهای آهکی کمتر است. از این نظر در جوشکاری فولادهای ساختمانی پر منگنز، مخازن تحت فشار و امثال آنها نسبت به سایر الکترودها ارجعیت دارد.
3-الکترودهای دی اکسید تیتانیم یا روتیلی:
این نوع الکترودها که مقدار قابل توجهی دی اکسید تیتانیم در ترکیبات پوششی خوردارند الکترودهایی هستند که شروع جوش و مصرف آسانی داشته و برای حالتهای مختلف جوشکاری بسیار مناسب اند. گرده جوش این الکترودها دارای خاتمه ظریف بوده و افت فلز از نظر پاشیدگی کم می باشد. نفوذ این الکترودها متوسط و قوس الکتریکی آنها آرام است. برخی از این الکترودهای برای جوشکاری عمودی از بالا به پایین بکار برده میشوند.
4-الکترودهای سلولزی:
این نوع الکترودها دارای نفوذ بسیار زیاد بوده و برای جوشکاری حالات مختلف مناسب می باشند. سرباره آنها نازک بوده و به راحتی از روی گرده جوش کنده میشوند. جوش حاصل از این نوع الکترودها دارای خواص مکانیکی خوبی بوده و از نظر آزمایش رادیوگرافی نتیجه خوبی دارند. ماده اصلی تشکیل دهنده پوشش آنها سلولز است که موقع جوشکاری تولید گاز محافظ میکند. این الکترودها دارای دود زیاد بوده و سطح جوش ناهموار و خشن است.
5-الکترودهای اکسیدی:
پوشش این نوع الکترودها بیشتر از اکسید آهن و اکسید منگنز تشکیل میشود. تفاله جوش براحتی از روی گرده جوش کنده میشود. از آنجایی که فلز جوش این الکترودها سیال است لذا بیشتر برای اتصالات گوشه ای و درزهای بسته مورد مصرف دارند. این الکترودها در جاهایی که ظاهر جوش بر کیفیت آن ارجعیت دارند مورد استفاده قرار می گیرند.
6-الکترودهای مرکب:
علاوه بر پوشش های مذکور از مخلوط کردن مواد مختلف نیز پوشش های مرکبی با خواص گوناگون حصل میشود. مانند پوشش های اسیدی- روتایلی یا روتایلی- قلیایی که برای فولادهای با مقاومت زیاد مناسب ترین الکترود می باشند.
تقسیم بندی الکترودها از نظر ضخامت پوشش:
چنانچه قطر پوشش الکترود را با D و قطر میله الکترود را با d نمایش دهیم تقسیم بندی های زیر از نظر پوشش معمول است:
1-پوشش نازک
2-پوشش متوسط
3-پوشش ضخیم
4-پوشش خیلی ضخیم
شناسایی الکترودها:
برای سهولت کار و چگونگی اجرای الکترودها بطور کلی الکترودها را بوسیله رنگ یا خال رنگ و یا طلایی که روی جعبه آنها حک یا نوشته شده است، شناسایی میکنند.
هدف از ایجاد لکه رنگی روی الکترود چسب شناسایی سریع است .وقتی الکترود در الکترود گیر باشد ،باز هم این لکه به اسانی دیده می شود.
معمولأ هر یک از کشورهای صنعتی روش خاصی را با توجه به مراتب فوق در شناسایی و نحوه استفاده از الکترودهای ود بکار می برند. لذا جهت آشنایی با انواع الکترودهای بعضی از کشورهای صنعتی در زیر نحوه شناسایی برخی از آنها توضیح داده میشود:
شناسایی الکترودها از طریق حروف یا اعداد:
1-طبقه بندی الکترودهای آمریکایی :
انجمن جوشکاران آمریکا که علایم اختصاری الکترودهای آمریکایی را تحت قوانین ویژه ای تهیه و تعیین کرده است و کارخانجات سازنده الکترود نیز عضو انجمن مذکور می باشند روی جعبه الکترودها علامت A.W.S یعنی American Weiding Society را حک کرده اند. همچنین انجمن آزمایش فلزات نیز با انجمن مذکور همکاری داشته و غیر از علایم فوق، علایم دیگری نیز روی جعبه های الکترودها دیده میشود که عبارتند از: A.S.T.M یعنی American Society Testing Materials غیر از علایم فوق علامت دیگری نیز وجود دارد که با هر کدام از آنها روش یا نوع بخصوصی می باشند.مثلا E-6010 که این علامت به شرح زیر رده بندی می گردد:
حرف E یعنی الکترود جوش برق، عدد اول که همیشه یک عدد دو یا سه رقمی می باشد نشان دهنده اتحکام کششی فلز الکترود، عدد دوم که یک عدد یک رقمی است نشان دهنده حالت جوش و بالاخره عدد سوم که باز عددی است یک رقمی صفات مشخصه جوش را معلوم می کند.
عدد دورقمی اول: مثلأ 60 که نشان دهنده استحکام کششی فلز الکترود است باید در عدد 100 ضرب شود تا استحکام کششی جنس الکترود را بر حسب پوند بر اینچ مربع بیان کند در سیستم متریک کافی است عدد 60 را در عدد 7/0 ضرب نمود تا استحکام کششی فلز الکترود بر حسب کیلو گرم بر میلی متر مربع به دست آید.
از آنجایی که ر کشورهای صنعتی اروپایی و در کشور ایران فولادها را براساس استحکام کششی آنها طبقه بندی می کنند در نتیجه چنانچه دو رقم سمت چپ علایم مذکور عدد 60 باشد یعنی اینکه فلز این نوع الکترودها از فولاد ساخته شده است و اگر دو رقم سمت چپ علامت مذکور 70 باشد یعنی جنس الکترود از فولاد می باشد.
عدد دوم :حالت جوش را بیان می کند و در این مرتبه عدد مورد نظر همیشه اعداد 1 و2 و3 می باشند الکترودهایی که عدد دوم آنها رقم 1 باشد می توانند در تماس حالات جوش مورد استفاده قرار گیرند. الکترودهایی که عدد دوم آنها عدد 2 باشد فقط در حالات سطحی و افقی می توان از آنها استفاده کرد و بالاخره اگر عدد دوم آنها 3 باشد یعنی اینکه از این الکترودها فقط در حالت سطحی می توان استفاده کرد.
عدد سوم: خصوصیات ظاهری گرده جوش و روش بکار بردن الکترودها را نشان می دهد و این علامت معمولأ از رقم صفر شروع و به رقم 8 خاتمه می یابد و در نتیجه خصوصیات الکترودها را به شرح زیر بیان میکند:
الف- اگر عدد سوم رقم صفر باشد موارد استعمال الکترودها تنها در ژنراتور با قطب معکوس می باشد. به استثناء الکترودهایی که علایم آنها به اعداد 20 یا 30 ختم میشوند که این دو گروه الکترودها با هر دو قطب جریان مستقیم قابل جوشکاری هستند. نفوذ این الکترودها زیاد، شکل گرده جوش تخت یا مقعر و درجه سختی جوش زیاد است.
تذکر: نمای جوش از لحاظ محدب، مقعر یا تخت بودن تنها در اتصال سپری و زاویه ای مشخص می باشد در غیر این صورت در روی ورق صاف یا اتصالات لب به لب همه الکترودها دارای گرده جوش محدب خواهند بود.
ب- چنانچه علامت آخر عدد 1 باشد یعنی اینکه این الکترودها قابل جوشکاری با جریان مستقیم با قطب معکوس می باشند. شکل ظاهری این جوشها صاف و در بعضی مواقع کمی مقعر و درجه سختی آنها زیاد است. موارد استعمال این نوع الکترودها معمولأ در مواقعی است که قطعه جوش شده نیاز به استقامت زیادی در برابر فشارهای وارده داشته باشد.
ج- چنانچه علامت آخر عدد 2 باشد یعنی اینکه این الکترودها قابل جوشکاری با جریان متناوب و جریان مستقیم با قطب مستقیم می باشند. نفوذ این نوع الکترودها متوسط، سختی جوش کمتر از گروه قبلی بوده و ظاهر جوش محدب و در بعضی مواقع تخت است.
د- چنانچه علامت آخر 3 باشد یعنی اینکه این الکترودها قابل جوشکاری با جریانهای متناوب و مستقیم می باشند. این الکترودها دارای قوس الکتریکی آرام و نفوذ کم هستند شکل گرده جوش آنها معمولأ محدب می باشد.
ه- چنانچه علامت چهارم عدد 3 باشد یعنی اینکه این الکترودها قابل جوشکاری با جریان متناوب و جریان مستقیم می باشند. موارد استعمال این نوع الکترودها در شکافهای عمیق و یا در جاهایی است که نیاز به ساختن چندین گرده جوش روی هم باشد.
و- چنانچه علامت و چهارم عدد 5 باشد نشان دهنده این است که در ترکیبات پوشش این الکترودها هیدروژن کم مصرف شده است. که برای شکافهای باز و پاسهای او مناسب اند. شکل گرده جوش این نوع الکترودها محدب و تنها با جریان مستقیم و قطب معکوس قابل جوشکاری می باشند. درجه سختی جوش در این الکترودها کم و در جوش نفوذ آنها بسیار زیاد و دارای قوس الکتریکی بسیار آرام می باشند.
ز- چنانچه علامت آخر عدد 6 باشد یعنی اینکه صفات مشخصه جوش نظیر گرده قبلی است با این تفاوت که با جریان متناوب قابل جوشکاری می باشند و در بعضی مواقع می توان از قطب معکوس ژنراتور استفاده کرد.
همچنین چنانچه علامت آخر عدد 7و8 باشد نشان دهنده این است که در ساخت این الکترودها پودر آهن بکار رفته است. با این تفاوت که الکترودی که عدد آخر آن 8 است الکترود کم هیدروژنه می باشد و در استفاده از این الکترود باید از جریان متناوب و مستقیم با قطب معکوس استفاده کرد.
علاوه بر این شماره آخر الکترودها نیز مشخص کننده ترکیب شیمیایی الکترودها نیز می باشند که به صورت زیر می توان آنها را طبقه بندی کرد:
0 پوشش پر سلولز و کربنات سدیم
1 پوشش پر سلولز و کربنات پتاسیم
2 پوشش پر تیتان و کربنات سدیم
3 پوشش پر تیتان و کربنات پتاسیم
4 پوشش پر تیتان و پودر آهن
سلام
از اینکه مرجع جامعی از جوشکاری رو ایجاد کردید ازتون ممنونم
من می خواستم اطلاعاتی درباره فرآیندهای جوشکاری، تجهیزات مورد نیاز هر فرایند و مزایا و معایب آنها جمع آوری کنم.
لطفا راهنمایی بفرمایید
با تشکر