الکترود و اصول جوشکاری (بخش اول)

اولین الکترود جوشکاری چگونه ساخته شد؟

اسکار كیلبرگ در سال ۱۹۰۴ با فرو بردن یک سیم برهنه در مخلوطی از كربنات‌ها (از جمله خمیر چوب یا سلولز) و سیلیكات‌ها، اولین الکترود جوشکاری ِروکشدار جهان را اختراع کرد تا به عنوان ماده اتصال‌دهنده عمل کند. در حالیکه پیشرفت در متالورژی، ترکیب پوشش الکترود و تکنیک‌های تولید تا به امروز ادامه دارد، اصول جوشکاری قوس فلزی محافظت شده (SMAW)، که به طور معمول به آن جوشکاری چوب هم گفته می‌شود، به قوت خود باقیست.

 

پوشش الکترود شرایط زیر را فراهم می‌کند:

– کربنات کلسیم ِموجود در پوشش، در اثر حرارت قوس به اکسید کلسیم و دی‌اکسید کربن تجزیه می‌شود و محافظ قوسی ایجاد می‌کند.

– منبع اصلی سیستم سرباره، از حوضچه جوش پشتیبانی و به حذف ناخالصی‌های رسوبات کمک می‌کند.

– پایداری قوس از طریق عناصری مثل سدیم و پتاسیم فراهم می‌شود.

– منبع اصلی فلز پرکننده آلیاژی و اضافی تامین می‌شود.

صرفا قدیمی بودن فرآیند به این معنا نیست که روش بی‌ربطی است. الکترودهای SMAW حدود ۲۰ درصد از بازار فلزات پرکننده را تشکیل می‌دهند.

الکترود و اصول جوشکاری

تقاضای مداوم برای الکترودهای SMAW از این فرضیه پشتیبانی می‌کند که هر برنامه دارای فرآیند و اصول جوشکاری است که به بهترین وجه کار می‌کند و در شرایطی که به قابلیت حمل و سادگی نیاز است، SMAW بیشترین مزایا را ارائه می‌دهد که خلاصه آن در جدول زیر مشاهده می‌شود.

نواقـــــــــــص مزایـــــــــــــــا
نیازمند مهارت بالا تجهیزات ساده، آسان برای شروع کار
دوره آموزش طولانی قابل جابجایی/ حمل راحت
هزینه بیشتر در ازای هر ۴۵۰ گرم فلز جوش رسوبی تطبیق‌پذیر
سرعت حرکت کُند استحکام عالی در محیط‌های بیرونی
سرعت رسوب کم بشدت متحمل آلودگی‌هایی مثل زنگ‌زدگی، کثیفی و روغن
ویژگی‌های مکانیکی عالی
کنترل حوضچه عالی در تمام موقعیت‌ها
دامنه وسیعی از مواد

 

اصول بنیادی الکترود جوشکاری

سیم هسته در الکترود SMAW می‌تواند یک میله کشیده جامد، یک ماده ریخته‌گری و یا یک سیم هسته ساخته شده باشد. سیم هسته جریان الکتریکی را به سمت قوس هدایت می‌کند تا فلز پایه ذوب شود و مواد پرکننده اتصال جوشکاری را فراهم کند. این سیم هسته ممکن است آلیاژ باشد یا نباشد. گریدهای سیم معمولی هسته شامل فولاد کربن برای الکترودهای فولاد ملایم و کم آلیاژ و سیم هسته ضد زنگ 304L ، 308L ، 309L و 316L برای الکترودهای فولاد ضد زنگ است.

خیلی از سیم‌های ویژه هم در دسترس‌اند، از جمله: آلومینیوم، سیم‌های مخصوص ساخت و ساز و سیم‌های پوشش ضخیم. این الکترودها دارای یک ترکیب سیم هسته‌ای هستند که مکمل پوشش و طراحی ِالکترود برای انواع طبقه‌بندی و کاربرد است.

سه دسته اصلی الکترودها، یعنی سلولز، روتایل و الکترود پایهء کم هیدروژن، نام‌شان را از نوع پوشش خود می‌گیرند. پوشش‌های الکترود با تأثیر بر سرعت یخ زدن سرباره، به بهینه‌سازی عملکرد برای برنامه‌های مختلف کمک می‌کنند: هم در زمینه نفوذ (عمیق، متوسط ​​یا خفیف) و هم در میزان رسوب‌گذاری. این پوشش همچنین به شروع ایجاد یک قوس خوب، شعله‌وری مجدد آسان، کنترل حوضچه و قوس پایدار با حداقل پاشش کمک می‌کند.

الکترود سلولزی

این نوع پوشش تا ۳۰ درصد یا بیشتر ، حاوی آرد چوب است. این پوشش ِنسبتاً نازک، ۱۲ تا ۱۵ درصد از قطر الکترود را تشکیل می‌دهد و یک سرباره نازک، با قابلیت جابجایی، دارای خاصیت انجماد سریع و مناسب برای جوشکاری در تمام موقعیت‌ها، از جمله عمودی ِسربالا و عمودی ِرو به پایین ایجاد می‌کند. الکترودهای سلولزی قوس حفری یا محرک با نفوذ عمیق را فراهم می‌کنند (شکل 3). گودال جوش به خوبی خیس و پخش می شود، خواص مکانیکی بسیار خوبی را نشان می‌دهد و دارای موج‌های مشخص است. الکترودهای سلولزی شامل E6010 ، E7010 و E6011 هستند که به طور معمول برای لوله‌ها، قایق‌ها، تعمیرات مزرعه، ورق‌های فلزی کثیف و امور مربوط به حفظ و نگهداری استفاده می‌شوند.

الکترود و اصول جوشکاری

الکترود سلولزی یک لایه نازک با قابلیت پاک شدن آسان و مهره‌های موجدار و متمایز ایجاد می‌کند.

 

الکترود روتایل

روتایل که از دی‌اکسید تیتانیوم تشکیل شده، اصلا یک ماده معدنی است. الکترودهای روتایل مثل الکترودهای فولاد ضد زنگ ِکلاس E6013 ، E7014 و XXX-16 ، نسبت به الکترودهای سلولزی، قوس نرم و نفوذ سبک‌تری دارند. سرباره آنها به راحتی قابل کنترل است، قوس‌شان به راحتی مشتعل شده و مجدداً ضربه می‌زند و بنابراین جذابیت اصول جوشکاری با آن بیشتر است. این نوع الکترود معمولاً در مصارف ساخت عمومی كه به خواص مكانيكی برای جوشكاری‌ها نياز نيست، استفاده می‌شوند.

 

الکترود پایه

الکترودهای پایه، قوسی با نفوذ متوسط ​​و خواص مکانیکی عالی ایجاد می‌کنند. پوشش این الکترودها، پودر آهن ِکم هیدروژن، دی‌اکسید تیتانیوم، کربنات کلسیم و فلورید کلسیم است. این پوشش ضخامت متوسطی دارد و افزودن پودر آهن باعث افزایش رسوبش می‌شود. چون نسبتاً سریع یخ می‌زند، جوشکاری مسطح، افقی، عمودی سربالا و جوشکاری بالای سر را ممکن می‌کند. الکترودهای پایه مثل E7018 برای جوشکاری‌های اساسی در سازه‌های فلزی بناها، پل‌ها، کشتی‌ها و برنامه های نفت و گاز دریایی که در آن ویژگی‌های مکانیکی مهم هستند، استفاده می‌شود.

https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/arcwelding/stick-electrode-and-welding-basics