اگر به حرفه جوشکاری علاقه دارید، باید یکی از ضروری‌ترین ابزارهای جوشکاری به نام «الکترود» را بشناسید. بدون الکترود عملیات جوشکاری امکان پذیر نیست! برای انتقال جریان الکتریکی از دستگاه جوشکاری به قطعه فلزی، نیاز به الکترود است. به عبارتی، وقتی نوک الکترود جوشکاری با قطعه فلزی تماس پیدا می‌کند، جریان الکتریکی از نوک الکترود به فلز منتقل می‌شود و به اصطلاح «قوس الکتریکی» ایجاد می‌شود. برای شناخت بیشتر الکترودها با مقاله دیگری از ویکی ساختمون همراه باشید.
الکترود جوشکاری چیست؟
الکترود یک سیم فلزی می‌باشد که با استفاده از پوشش‌هایی از جنس آهک، سلولز، اکسید سدیم، خاک رُس و آزبست روکش شده است. الکترود جوشکاری از دو بخشِ فلز جوشکاری و پوشش روی فلز تشکیل شده است. در واقع، الکترود یک هادی الکتریکی است که برای تماس با یک قسمت غیرفلزی از یک مدار (به عنوان مثال نیمه رسانا، یک الکترولیت، یک خلاء یا هوا) استفاده می‌کند. این واژه توسط «ویلیام ووئل» به درخواست دانشمند مایکل فارادی از دو کلمه یونانی اعم از Elektron به معنای کهربا (که کلمه الکتریسته از آن گرفته شده است) و Hodos به معنای راه (مسیر) گرفته شده است. در ایران به الکترود جوشکاری «میل کاربیت» نیز گفته می‌شود.
انواع الکترود جوشکاری
بسته به فرآیند جوشکاری، دو نوع الکترود به شرح زیر وجود دارند:
۱- الکترودهای مصرفی
الکترودهای مصرفی دارای نقطه ذوب پایینی هستند. این نوع الکترودها برای استفاده در جوشکاری قوسی با گاز محافظ (MIG) ترجیح داده می‌شوند. برای ساخت الکترودهای مصرفی از موادی مانند فولاد ملایم (کم کربن) و فولاد نیکل استفاده می‌شود. تنها عیب استفاده از چنین الکترودهایی این است که کاربرد صنعتی زیادی ندارند اما در عین حال استفاده و نگهداری آن‌ها آسان است.
الکترودهای مصرفی خود به تنهایی به موارد زیر تقسیم می‌شوند:
- الکترودهای بدون روکش: این الکترودها فاقد هر نوع پوشش هستند و بیشتر در مواردی که نیازی به الکترود روکش‌دار نیست، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- الکترودهای روکش‌دار: الکترودهای روکش‌دار براساس ضریب پوشش (روکشی روی آن‌ها قرار می‌گیرد) طبقه‌بندی می‌شوند. عامل پوشش نسبت قطر الکترود به قطر سیم هسته است.
مطلب پیشنهادی: انواع جوشکاری
- الکترودهای پوشش سبک با ضریب پوشش ۱٫۲۵ دارای پوشش سبکی هستند که به الکترودها زده می‌شوند. این روکش به از بین بردن ناخالصی‌هایی مانند اکسیدها و فسفر کمک می‌کند. پوشش سبک همچنین به افزایش ثبات قوس کمک می‌کند.
- الکترودهای روکش متوسط با ضریب پوشش ۴۵/۱
- الکترودهای پوشش ضخیم ضریب پوششی بین ۱٫۶ تا ۲٫۲ دارد. این الکترودها ترکیب مناسب و مشخصی دارند. الکترودها با پوشش ضخیم در سه نوع اعم از الکترودها با پوشش سلولز، الکترودها با پوشش مواد معدنی و الکترودها با ترکیب پوشش سلولز و مواد معدنی ساخته می‌شوند.
۲- الکترودهای مصرف نشدنی
از این نوع الکترود جوشکاری به عنوان «الکترود نسوز» نیز یاد می‌شود. این نوع الکترود در کل فرآیند جوشکاری مصرف نمی‌شوند یا به عبارتی می‌توان گفت که در هنگام جوشکاری ذوب نمی‌شوند. اما به دلیل فرآیندهای تبخیر و اکسیداسیون که در هنگام جوشکاری اتفاق میفتد، کمی از طول الکترود کاسته می‌شود.
الکترودهای غیرقابل مصرف دارای نقطه ذوب بالایی هستند و قادر به پُر کردن شکاف قطعه کار نیستند. روکش این الکترودها از موادی مانند تنگستن خالص، گرافیت یا کربن به همراه مس ساخته می‌شوند. نقطه ذوب کربن ۳۳۵۰ درجه و تنگستن ۳۴۲۲ درجه سانتی‌گراد است. از الکترودهای مصرف نشدنی در جوشکاری گاز بی‌اثر تنگستن (TIG) و جوشکاری قوس کربن استفاده می‌شود.
این الکترود جوشکاری در دو نوع زیر تولید می‌شوند:
- الکترودهای کربن‌دار یا گرافیتی: از کربن و گرافیت تشکیل شده است و بیشتر در کاربردهای برش و جوشکاری قوس استفاده می‌شود.
- الکترودهای تنگستن: اساساً از تنگستن ساخته شده است و یک الکترود فلزی غیرپُرکننده است.
مشخصات مهم الکترودهای غیر قابل مصرف
- در حالی که از الکترودهای غیرقابل مصرف استفاده می‌کنید باید از گازهای محافظ جوشکاری (Shielding Gases) استفاده کنید. گازهای محافظ جوشکاری؛ گازهای بی‌اثر هستند و دلیل استفاده از آن‌ها محافظت از محل جوشکاری در برابر اکسیژن و جو اطرافش است.
- الکترودهای غیر قابل مصرف معمولاً به صورت کاتد (سمت مثبت قوس) و قطعه‌های کار به صورت آند (سمت منفی قوس) ساخته می‌شوند.
طبقه بندی الکترودهای جوشکاری
این طبقه بندی براساس رویکرد عملی نسبت به استفاده و انتخاب الکترودهای جوشکاری است. انجمن جوشکاری آمریکا الکترودها را در قالب‌های مختلف طبقه بندی کرده است تا به راحتی الکترودهای مختلف را شناسایی کرده و آن‌ها را تشخیص داد.
فرض کنید یک الکترود جوشکاری نامی برابر با E6018-X دارد، در اینجا E نشان می‌دهد که این یک الکترود است. دو رقم متوالی بعد از حرف E مقاومت کششی الکترود را نشان می‌دهد. این مقاومت کششی با psi اندازه گیری می‌شود و ۱۰۰۰ برابر عدد داده شده است. این بدان معنا است که در اینجا این مقاومت کششی الکترود معادل ۶۰۰۰۰ psi است.
در اینجا ۱ موقعیت جوشکاری را نشان می‌دهد. موقعیت جوشکاری با ۱، ۲ و ۴ نشان داده شده است.
۱: موقعیت مسطح، افقی و عمودی را نشان می‌دهد.
۲: موقعیت مسطح و افقی را نشان می‌دهد.
۴: موقعیت مسطح، افقی و عمودی رو به پایین را نشان می‌دهد.
شماره ۸ اطلاعاتی در مورد نوع پوشش و جریان مورد استفاده را ارائه می‌دهد. همچنین در مورد نفوذ الکترود جوشکاری به عمق (کم یا متوسط) نیز اطلاعاتی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد.
X در E6018-X از مشخصات اضافی الکترود به ما می‌گوید. ممکن است اصطلاح X همیشه ذکر نشود. X تنها در مواردی استفاده می‌شود که الکترود دارای برخی ویژگی‌های اضافی باشد، مثلاً E6018-H4 که H4 میزان هیدروژن نفوذی در فلز جوش است.
مطلب پیشنهادی: انواع اتصالات جوش در ساختمان + کاربرد آن‌ها
این طبقه بندی برای الکترود روکش‌دار با فولاد کم کربن قابل استفاده است. اگر انواع دیگر الکترودها را در نظر بگیرید، طبقه بندی یکسان خواهد بود اما فقط ویژگی نشان داده شده با حرف X ممکن است متفاوت باشد. برخی از خصوصیات اضافی که با حرف X نشان داده می‌شوند عبارتند از:
- ۱: این عدد نشان می‌دهد که الکترود شکل پذیرتر است و از مقاومت بالایی برخوردار است.
- M: برای کاربردهای نظامی و رطوبت کم استفاده می‌شود.
- H4،H8 و H16: همه این‌ها نشان دهنده حداکثر حد قابلیت نفوذ هیدروژن در فلز جوش هستند که میلی‌متر در ۱۰۰ گرم اندازه گیری می‌شود. به عنوان مثال H4 برابر با ۴ میلی‌لیتر در هر ۱۰۰ گرم است.
انواع روکش الکترود جوشکاری
پوشش‌های روی الکترودها برای جوشکاری فولادهای کم کربن و کم آلیاژ ممکن است شامل ۶ تا ۱۲ ماده تشکیل دهنده مختلف باشد. این مواد شامل موارد زیر هستند:
- سلولز: برای تهیه یک سپر گازی با یک عامل کاهش دهنده که در آن سپر گاز اطراف قوس در اثر تجزیه سلولز تولید می‌شود.
- کربنات‌های فلزی: برای تنظیم اولیه سرباره و ایجاد جو کاهشی
- دی اکسید تیتانیوم: برای کمک به تشکیل یک سرباره بسیار مایع اما سریع انجماد و ایجاد یونیزاسیون برای قوس
- فرومنگنز و فروسیلیس: برای کمک به اکسیداسیون فلز جوش مذاب و تکمیل محتوای منگنز و سیلیکون فلز جوش رسوب داده شده
- فلوراید کلسیم: برای تأمین گاز محافظ برای محافظت از قوس، تنظیم اولیه سرباره و تأمین سیالیت و حلالیت اکسیدهای فلز
- سیلیکات‌های معدنی: برای تأمین سرباره و استحکام بخشیدن به پوشش الکترود
- آلیاژ فلزات از جمله نیکل، مولیبدن و کروم: برای تأمین محتوای آلیاژ به فلز جوش رسوب داده شده
- اکسید آهن یا منگنز: برای تنظیم سیالیت و خواص سرباره و کمک به تثبیت قوس
- پودر آهن: برای افزایش بهره وری با تهیه فلز اضافی که در جوش رسوب می‌کند.
کلام آخر
به طور خلاصه، پس از خواندن این مقاله شما اطلاعات روشنی در مورد انواع الکترود جوشکاری، سیستم طبقه بندی الکترودهای و موارد دیگر کسب کرده‌اید. این اطلاعات می‌توانند به شما در هر زمینه از کار جوشکاری کمک کرده و نیازهای تخصصی‌تان را برطرف کنند.
