الکترود ها و انواع آن ...

الکترود جوشکاری چیست؟

قطعه ای فلزی است که به وسیله آن می توان کار جوش را انجام داد. الکترود جوشکاری از پوشش فلاکس تشکیل شده که جریان برق را از خود عبور می دهد و توسط آمپر بالا، ذوب شده و فضاهای مورد نظر را به یکدیگر متصل می کند. الکترود ها دارای انواع مختلفی هستند که آنها را می توان بر اساس جنس، پوشش و روش ساخت تقسیم بندی کرد. هر کدام از این الکترود ها کاربرد خاصی دارند و برای فلزات با آلیاژ های متفاوت مورد استفاده قرار می گیرند. در یک دسته بندی کلی نیز می توان الکترود ها را به دو نوع مصرفی و مصرف نشدنی نیز تقسیم کرد. در ادامه انواع الکترود جوش را مورد بررسی قرار می دهیم و کاربرد آنها را توضیح می دهیم.

الکترود مصرفی

از انواع الکترودهای جوشکاری است که نقطه ذوب پایینی دارند و در جوشکاری به روش میگ مورد استفاده قرار می گیرند. جنس این الکترود ها از فولاد نرم و فولاد نیکل است. این الکترود ها را الکترود مصرفی می گویند چرا که در فرایند جوشکاری، الکترود تمام می شود. از مزیت های مهم این الکترود جوش، سادگی و سهولت استفاده است. الکترود مصرفی دارای دو نوع روکش دار و بدون روکش است.

• بدون روکش: این الکترودها فاقد هر نوع پوشش هستند و در مواقعی که براساس نوع جوشکاری به الکترود بدون پوشش نیاز داریم از آنها استفاده می کنیم.
• روکش دار: این الکترود ها با توجه به قطر ،می توانند دارای پوشش های مختلفی نیز باشند و دسته بندی آنها نیز بر اساس نوع پوششی که دارند انجام می شوند. از جمله این پوشش ها می توان به اکسیدی، سلولوزی و .. می توان اشاره کرد.

الکترود مصرف نشدنی

این نوع از الکترود ها مقاومت بسیار بالایی در برابر دما داشته و ذوب نمی شوند. اصطلاحا به این الکترود ها نسوز نیز گفته می شود. از این الکترود ها در جوشکاری تیگ (آرگون) استفاده می شود. از مزیت های این الکترود می توان به ذوب نشدن آن اشاره کرد که در حین کار نیاز به تعویض آن نیست. این الکترود ها دارای دو نوع کربن دار و تنگستن هستند.

• الکترود کربن دار: این الکترود ها از کربن و گرافیت ساخته شده اند و در جوشکاری با استفاده از لایه محافظ گاز استفاده می شوند.

• الکترود تنگستن: از تنگستن ساخته شده و مقاومت بسیار بالایی دارند. از این الکترود در جوشکاری تیگ (آرگون) استفاده می شود.

انواع الکترود جوشکاری از نظر جنس مفتول: الکترود با مفتول فولاد زنگ نزن / با مفتول فولاد کم کربن / با مفتول نیکلی / با مفتول آلومینیومی

انواع الکترود جوشکاری از نظر پوشش: الکترود با پوشش قلیایی / با پوشش رتیلی / الکترود رتیلی با پودر آهن / سلولوزی

انواع الکترود از نظر ضخامت پوشش: الکترود با پوشش نازک / با پوشش متوسط / با پوشش ضخیم / با پوشش خیلی ضخیم

انواع الکترود از نظر ساخت: الکترود انجماد سریع / الکترود انجماد پرشده / چسبان سریع / کم هیدروژن

الکترود جوشکاری با پوشش قلیایی:

 از انواع الکترود جوش است که کاربرد زیادی در جوشکاری قوس الکتریکی دارد و بر روی الکترود دستی انجام می گیرد. پوشش این الکتررود شامل موادی مانند فلورید کلسیم، کربنات منیزیم و کربنات کلسیم است. الکترود های قلیایی دارای مزیت هایی نسبت به انواع الکترود جوش هستند که از مهم ترین آنها می توان به پوشش مناسب، کیفیت مطلوب، رطوبت پایین، جوش با کیفیت و … اشاره کرد.

الکترود جوشکاری چدن:

این نوع از الکترود جوش، از آلیاژ های آهنی تشکیل شده است. این الکترود ها دارای چند مدل مختلف هستند که دارای روکش هایی از جنس فولاد نرم یا نیکل خالص یا مونل یا فرو نیکل، یا قلع برنز یا آلومینیوم برنز هستند. این الکترود ها ممکن است بعد از جوش دچار ترک خوردگی شود و باید برای از بین بردن این حالت  جوشکاری را با انرژی حرارتی کمی انجام داد. الکترود برای جوشکاری چدن باید مناسب با ضخامت و آلیاژ فلز چدن انتخاب شود.

الکترود جوش پلی اتیلن:

یکی دیگر از انواع الکترودهای جوشکاری پلی اتیلن جوش یا مفتول جوش پلی اتیلن است که از آن برای نصب و ایزولاسیون استفاده می شود. الکترود پلی لتیلن در ضخامت های ۱ الی ۵ میلی متر تولید می شود.

الکترود جوشکاری پلاستیک:

الکترودهای جوشکاری در انواع پلاستیک یا میله جوش پلاستیک از انواع الکترود جوش است که مقاومت بالایی در برابر ضربه و سایش هستند. این الکترود ها در قطر های ۲.۵، ۳.۲، ۴ و ۵ میلی متر تولید می شوند. الکترودهای جوش پلاستیک مقاومت بالایی در برابر رطوبت نیز دارند. این نوع از الکترود ها کاربرد های متنوع و مختلفی در صنایع از جمله فضای داخلی و خارجی ماشین، فضای داخلی هواپیما، لوازم خانگی و … دارند.

الکترود جوشکاری برنج:

از انواع الکترود جوش که نقش کاربردی و کمکی الکترود هارا دارد، الکترود جوشکاری برنج است که از آلیاژ های مس، روی، قلع و سرب تشکیل شده است. با استفاده از الکترود جوشکاری برنج می توان سهولت و پیشروی در جوشکاری را افزایش داد. از الکترود برنجی برای جوشکاری فلزات غیر آهنی استفاده می شود. این الکترود در صنایع مختلفی مانند صنعت خودرو، کابینت سازی و … کاربرد دارد.

الکترود تنگستن:

الکترود جوشکاری تنگستن یا مصرف نشدنی از انواع الکترود جوش است که در جوشکاری با لایه محافظ گاز استفاده می شود. این الکترود ها مقاومت بسیار بالایی در برابر ذوب و دما دارند. الکترود های تنگستن از فلزات مختلفی تشکیل می شوند که از هر کدام آنها برای انجام جوشکاری های مربوط به آن فلز با آلیاژ های مورد نظر استفاده می شود. این دسته بندی بر اساس رنگ نوک الکترودها مشخص می شود که هنگام استفاده از آن باید دقت بالایی داشت.

الکترود جوش پی وی سی:

برای اتصال میان قطعات از جوشکاری استفاده می شود و با توجه به اینکه متریال مختلفی وجود دارند نیاز است تا از الکترود جوش مخصوص هر کدام استفاده کرد. الکترود جوش پی وی سی برای اتصال لوله ها پلاستیکی، انواع ورق های پلاستیکی، و … استفاده می شود. قطر این الکترود ها ۳ میلی متر است.

الکترود جوشکاری آلومینیوم:

از الکترودهای جوشکاری آلومینوم در جوشکاری فلزات آلومینیوم در آلیاژ های مختلف استفاده می شود. جنس این الکترود از مفتول آلومینیوم است که بوسیله آن کیفیت خوبی در حین کار می توان مشاهده کرد. الکترود آلومینیوم دارای پوشش های مختلفی است که با توجه به ضخامت فلز و آلیاژ آن مورد استفاده قرار می گیرد. این الکترود جوش در صنایع مختلف جهت فرایند عملیات جوش استفاده می شود.

الکترود استیل:

از دیگر الکترودهایی که در جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد الکترود جوشکاری استیل است. این الکترود از آلیاژ های مختلفی تشکیل شده که از آن برای جوشکاری فولاد های آستنیتی و مقاوم به حرارت استفاده می شود. کاربرد این الکترود در صنایع مختلفی است که از جمله آنها می توان به جوشکاری زیرپودری استیل، جوشکاری ظروف استیل و موارد دیگر اشاره کرد.

الکترود استنلس استیل:

یکی از انواع الکترود جوش است با درصد بالایی از فلز آهن که در ترکیبات آن از عناصر فلزی کروم و نیکل نیز استفاده شده است. از این الکترود می توان در جوشکاری برای ترکیب قطعات و همچنین تعمیر پروژه های ساخت و ساز استفاده کرد.

الکترود آهن:

از الکترود آهن در جوشکاری فلزات مقاوم و همچنین ایجاد جریان الکتریکی استفاده می شود. جنس این الکترود از فلز آهن است و از روکش هایی از جنس آهک، سلولز، اکسید سدیم، خاک رس و آزبست تشکیل شده است. از این الکترود جوش برای ساخت اسکلت فلزی، جوش های فولاد با کربن بالا و … استفاده می شود. با این الکترود می توان در حالت های افقی، عمودی، سربالا و … جوشکاری انجام دارد.

الکترود جوشکاری رتیلی:

الکترود جوشکاری رتیلی یکی از انواع مختلف الکترود ها است که در ترکیبات ساخت آن علاوه بر رتیل از موادی مانند: سدیم و پتاسیم استفاده می شود. این ترکیبات استفاده شده موجب می گردد تا قوس به وجود آمده آرام باشد و اینکه پاشش های آن نیز به کمترین حد ممکن برسد. در مقابل اینها عمق نفوذ این نوع الکترود ها به نسبت الکترود سلولزی کمتر است.

الکترود جوشکاری رتیلی دارای برخی مزیت ها است که یکی از آنها این است که حساسیتی به رطوبت ندارد و مورد دیگر اینکه به راحتی می توان با این نوع الکترود جوشکاری کار کرد. از دیگر مزایا می توان به این اشاره کرد که سرباره یا گل جوش به راحتی جدا می شود و همچنین می توان از هر دو جریان برق ac و  dc استفاده کرد. از معروف ترین الکترود های رتیلی می توان به الکترود E6013 اشاره نمود.

الکترود جوشکاری با پوشش اسیدی:

از دیگر انواع الکترود می توان الکترود جوشکاری با پوشش اسیدی را نام برد که دارای پوشش ضخیمی است. در ساخت این نوع از الکترود از موادی مانند اکسید‌ها، کربنات منگنز، آهن و همچنین مقادیری سیلیسیم استفاده می شود و به خاطر این ترکیبات سرباره حاصل از جوش از خواص اسیدی برخوردار است.

پوشش ضخیم که در این نوع از الکترود جوشکاری وجود دارد باعث می شود تا در حین فرایند جوشکاری حجم سرباره یا گل جوش بیشتری به وجود بیاید. در زمان جوشکاری با الکترود اسیدی ظاهر جوش بسیار مناسب است و سرباره ای هم که در حین جوشکاری به وجود آمده به راحتی جدا می شود.

یکی از موارد در زمان جوشکاری با این نوع الکترود این است که عمق نفوذ جوش کم است و نمی توان عمق نفوذ زیادی را به وجود آورد. الکترود جوشکاری با پوشش اسیدی دارای مدل های مختلفی است که یکی از معروف ترین مدل های آن الکترود E7017 است.

استاندارد الکترودهای جوشکاری

برای شناسایی و نامگذاری الکترودهای جوشکاری در سراسر دنیا، از استاندارد A.W.S که مخفف نام «انجمن جوشکاری آمریکا» است استفاده می‌شود. طبق این استاندارد، حرف E مخفف واژه الکترود بوده و ۲ یا ۳ رقم اولی که بعد از این حرف درج می‌گردد، معیاری برای سنجش مقاومت کششی جوش در نظر گرفته می‌شود.عدد بعدی در این نامگذاری، نشان‌دهنده‌ی موقعیتی است که الکترود برای جوشکاری در آن ساخته شده و موقعیت‌های: افقی، عمودی، مسطح و یا سربار را در بر می‌گیرد. رقم چهارم و یا پنجم نیز به جنس پوشش الکترود و منبع تغذیه‌ مورد استفاده آن اشاره می‌کند. نکته بسیار مهمی که در رابطه با نحوه نگهداری از انواع الکترودهای جوشکاری باید در نظر داشته باشید، قرار دادن این ابزارها در محیطی خشک و به دور از رطوبت است؛ چرا که وجود رطوبت ضمن آسیب رساندن به پوشش الکترود، سبب تخلل و ترک در محل جوش نیز می‌شود.

نامگذاری الکترود جوشکاری با استاندارد A.W.S

A.W.S مخفف American Welding Society  است و از استاندارد های جامعه جوشکاران آمریکا است که این استاندارد در اکثر کشور ها به عنوان استاندارد شناخته می شود. نامگذاری الکترود جوشکاری با استاندارد A.W.S دارای حرف انگلیسی E و چهار یا پنج عدد می باشد که اولین حروف آن حرف انگلیسی E است و بعد از آن عدد هایی وجود دارد که هر کدام بیانگر یکی از ویژگی ها الکترود است.کاراکتر اول نشان دهنده جریان الکتریکی مورد نیاز است. اگر در اسم الکترود حرف E درج شده باشد؛ نشان دهنده این است که الکترود نیاز به قوس الکتریکی دارد. اگر کاراکتر اول RG باشد یعنی می توان از این الکترود در جوشکاری گازی استفاده کرد.

دو کاراکتر بعدی که تشکیل شده از عدد است، نشان دهنده استحکام کششی الکترود بر حسب پوند بر اینچ مربع است.

کاراکتر چهارم در نامگذاری الکترودها، حالت جوشکاری را مشخص میکند. جدول زیر بیانگر حالات مختلف جوشکاری است:

کاراکتر پنجم نیز نشان‌دهنده نوع پوشش الکترود است که بر اساس جدول زیر تعریف می‌شود:

برای درک بهتر از این موضوع الکترود E6013 را مثال می زنیم.

E= همان نام الکترود است که حرف اول آن نوشته می شود و نشانگر الکترود است.

۶۰= نشان دهنده این است که استحکام کششی الکترود چه اندازه است. الکترود ها با دو عدد ۶۰ و ۷۰ مقدار استحکام کششی آنها سنجیده و مشخص می شود که فرمول آن ۶۰ KSI و یا ۶۰۰۰۰ Psi است.

۱= نشان دهنده حالت جوشکاری است. این عدد می توان از یک تا چهار باشد. عدد ۱ نشانگر جوشکاری در همه وضعیت ها به جز سرازیر است. ۲ نشانگر جوشکاری در حالت های افقی و تخت است.

۳=  نشان دهنده نوع پوشش الکترود است.

به عنوان مثالی دیگر اگر روی یک الکترود جوشکاری کد E6010 درج شده باشد یعنی این الکترود مناسب قوس الکتریکی است. فشار کششی آن 60 اینچ بر متر مربع است و در همه موقعیت‌ها امکان استفاده دارد. در آخر نیز جنس پوشش آن از نوع پرسلولز و کربنات سدیم است.

انواع الکترود از نظر ساخت

الکترود ها در ساخت و تولید دارای انواع و مدل های مختلفی هستند. ۴ نوع الکترود از نظر ساخت وجود دارد که در ادامه به معرفی هر کدام این مدل ها می پردازیم.

1. انجماد سریع: در ساخت الکترود انجماد سریع (Fast Freezing Electrode) جوشکاری از کدهای E6010 و E6011 استفاده می شود که هر کدام از دارای ویژگی هایی است که از مهم ترین آنها می توان به مواردی مانند: ایجاد قوس قوی در حین جوشکاری، تولید سرباره های کم و استفاده از آنها در تمام موقعیت های جوشکاری اشاره نمود.
2. انجماد پر شده: الکترود جوشکاری انجماد پر شده Fill Freezing Electrode از مقدار پوشش و فلاکس سنگینی برخوردار است و به خاطر همین موضوع می توان در حین جوشکاری الکترود را از سرباره خارج کرد و همچنین جوشکاری با جوش های یکنواخت به وجود آرود. در ساخت این مدل از الکترود از کد های E6012 ، E6013 و E7014 استفاده می شود.
3. چسبان سریع: در ساخت الکترود جوشکاری چسبان سریع Fast Fit Electrode از مقدار پوشش زیادی استفاده می شود و همین موضوع باعث می شود تا نرخ رسوب گذاری در این نوع الکترود بسیار تند و سریع باشد. کدهایی که در نوع از الکترود دارای مصرف و کاربرد بیشتری هستند E6028 و E6027 نام دارند.
4. کم هیدروژن: الکترود جوشکاری کم هیدروژن Low Hydrogen Electrode یکی از انواع الکترود ها از نظر ساخت است که در تولید آنها از مقدار کمی هیدروژن استفاده می شود که همین عامل باعث می‌گردد تا این نوع الکترود برای جوشکاری فولاد های پر‌کربن گزینه مناسبی باشد. این الکترود در کد های E7018 و E7028 تولید می شود.

چرا الکترود در جوشکاری می چسبد؟

گاهی اوقات ممکن است به خاطر بالا بودن دما و یا ایجاد اختلال در دما دستگاه جوش الکترود به نقطه مورد نظر جوشکاری بچسبد. برای جلوگیری از این کار علاوه بر کنترل دما باید از سیستم خنک کننده دما مناسب استفاده کرد. علاوه بر آن سطح روی ورق یا قطعه و نوک جوش را تمیز می کنیم. هنگام کار باید دقت داشته باشیم که دمای نقطه جوش بیشتر از حد نباشد.

الکترود مناسب برای جوشکاری قوطی چیست؟

با توجه به اینکه قوطی از انواع پروفیل است همگان جوشکاری قوطی باید دقت بالایی داشت که عملیات جوشکاری با سرعت و دقت بالایی داشته باشد. پروفیل ها از نوع فولاد کم کربن هستند و برای جوشکاری آنها باید از اکترود هایی با ضخامت کمتر ۱ اینچ باید استفاده کرد.

شرح مختصری از قطر الکترود جوشکاری

الکترود های جوشکاری دارای انواع مختلف بر اساس جنس و پوشش و موارد استفاه وجود دارد. یکی از دیگر پارامتر ها برای تقسیم بندی اللکترود ها قطر آنها است. قطر الکترود ها بر دو مدل الکترود دائم و الکترود مقطعی انجام می گیرد که دارای قطر هایی از ۲.۵، ۳.۲۵، ۴ و ۵ میلیمتر هستند. هر چقدر قطر الکترود ها نازک تر باشد سرعت رسوب کمتر است و با الکترود های با قطر بیشتر می توان ورق های ضخیم جوشکاری کرد.

با توجه به اینکه قطر الکترود ها بر اساس کیفیت و کاربرد جوش مشخص و تولید می شود هنگام جوشکاری باید به ضخامت ورق و قطعه توجه داشت. برای جوشکاری ورق ها نازک بهتر از از نازکترین الکترود استفاده شود تا به سطح و قطعه مورد آسیب وارد نشود.

انواع الکترود جوشکاری بر اساس قطر

قطر یکی از پارامترهای مهم در انتخاب الکترود جوشکاری است. کاربر با توجه به نوع کار، ضخامت قطعه کار و همچنین دستگاه جوش باید قطر الکترود را انتخاب کند. قطر الکترودهای جوشکاری را می‌توان بر اساس جدول زیر تقسیم‌بندی کرد:

مشخص است که هرچه قطر و طول الکترود بیشتر باشد، دستگاه جوش باید آمپر قوی‌تری در اختیار کاربر قرار دهد. ۵ میلی‌متر ضخیم‌ترین نوع الکترود است که برای فعالیت‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.