الکترود جوش

بخش اول: مبانی الکترودهای جوشکاری

1. تعریف الکترود جوشکاری

الکترود جوشکاری سیمی فلزی یا غیرفلزی است که در فرآیند جوشکاری قوسی به عنوان یکی از قطب‌های مدار الکتریکی استفاده می‌شود و در حین جوشکاری یا مصرف می‌شود (الکترود مصرفی) یا مصرف نمی‌شود (الکترود غیرمصرفی).

2. اجزای تشکیل‌دهنده الکترودهای پوشش‌دار

• مغزی فلزی: معمولاً از جنس فولاد کم‌کربن، فولاد آلیاژی یا فلزات غیرآهنی

• پوشش شیمیایی: ترکیبی از مواد معدنی و آلی با عملکردهای مختلف

• نوک الکترود: بخشی که برای شروع قوس آماده‌سازی می‌شود

بخش دوم: انواع الکترودهای جوشکاری

1. الکترودهای مصرفی (Consumable Electrodes)

الف) الکترودهای روکش‌دار (Covered Electrodes)

• الکترودهای سلولزی: محافظت قوی با گازهای کاهش‌دهنده، مناسب جوشکاری لوله

• الکترودهای روتایلی: دارای پوشش اکسید تیتانیوم، قوس پایدار و سطح جوش صاف

• الکترودهای بازی (Low Hydrogen): کاهش احتمال ترک هیدروژنی، مناسب فولادهای پرکربن

• الکترودهای اکسیدی: دارای اکسید آهن، انتقال قطرات اسپری شکل

• الکترودهای مخصوص چدن: ترکیب شیمیایی نزدیک به چدن، معمولاً نیکلی یا نیکل-آهنی

ب) الکترودهای بدون پوشش (Bare Electrodes)

• استفاده محدود در جوشکاری گاز محافظ (MIG/MAG)

ج) سیم‌های جوشکاری تحت پودر (SAW)

• استفاده در فرآیند جوشکاری زیرپودری

2. الکترودهای غیرمصرفی (Non-Consumable Electrodes)

الف) الکترودهای تنگستنی (TIG)

• تنگستن خالص (سبز)

• تنگستن توریوم‌دار (قرمز، طلایی)

• تنگستن زیرکونیم‌دار (سفید)

• تنگستن لانتانیم‌دار (آبی، مشکی)

ب) الکترودهای کربنی

• استفاده در جوشکاری قوسی کربنی و برشکاری

بخش سوم: سیستم‌های طبقه‌بندی الکترودها

1. استاندارد AWS (انجمن جوشکاری آمریکا)

• الکترودهای فولاد کربنی: E60XX, E70XX

  • E: الکترود

  • دو رقم اول: مقاومت کششی بر حسب ksi

  • دو رقم دوم: نوع پوشش و وضعیت جوشکاری

2. استاندارد DIN (آلمان)

• مثال: E 42 2 RR 12

  • E: الکترود

  • 42: مقاومت کششی حداقل

  • 2: درصد ازدیاد طول

  • RR: نوع پوشش (روتایلی)

  • 12: شرایط جوشکاری

3. استاندارد ISO 2560

• طبقه‌بندی مشابه AWS با تفاوت‌های جزئی

بخش چهارم: پارامترهای انتخاب الکترود جوشکاری

1. نوع فلز پایه: فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، چدن، آلومینیوم و...

2. ضخامت قطعه کار: الکترودهای نازک برای ورق‌های نازک

3. وضعیت جوشکاری: سطحی، عمودی، سقفی

4. منبع توان جوشکاری: جریان مستقیم یا متناوب

5. خواص مکانیکی مورد نیاز: مقاومت کششی، چقرمگی

6. شرایط محیطی: دما، رطوبت، وجود مواد خورنده

بخش پنجم: نگهداری و آماده‌سازی الکترودها

1. شرایط انبار کردن:

   • دمای 10-40 درجه سانتی‌گراد

   • رطوبت نسبی زیر 50%

   • بسته‌بندی ضد رطوبت

2. خشک کردن الکترودها:

   • الکترودهای کم هیدروژن: 300-400°C به مدت 1-2 ساعت

   • الکترودهای روتایلی: 70-150°C

3. آماده‌سازی قبل از جوشکاری:

   • تمیز کردن سطح الکترود

   • زاویه‌دهی مناسب نوک الکترود

بخش ششم: عیوب مرتبط با الکترودها و راهکارها

1. چسبندگی مکرر الکترود:

   • علل: آمپر پایین، پوشش نامناسب، مهارت اپراتور

   • راهکار: تنظیم پارامترهای جوشکاری، تعویض الکترود

2. پاشش زیاد (Spattering):

   • علل: آمپر بالا، پوشش آسیب دیده

   • راهکار: تنظیم آمپر، خشک کردن الکترودها

3. تخلخل در جوش:

   • علل: رطوبت در پوشش، آلودگی سطح

   • راهکار: خشک کردن الکترود، تمیزکاری سطح کار

بخش هفتم: کاربردهای تخصصی الکترودها

1. صنعت نفت و گاز:

   • الکترودهای کم هیدروژن برای جوشکاری لوله‌های انتقال

   • الکترودهای مقاوم به خوردگی برای محیط‌های اسیدی

2. ساختمان‌سازی:

   • الکترودهای E6013 برای جوشکاری عمومی

   • الکترودهای E7018 برای اتصالات سازه‌ای

3. تعمیرات و نگهداری:

   • الکترودهای انجماد سریع برای تعمیرات میدانی

   • الکترودهای مخصوص چدن برای تعمیر قطعات ریخته‌گری

بخش هشتم: نوآوری‌ها و فناوری‌های جدید

1. الکترودهای نانوساختار:

   • بهبود خواص مکانیکی فلز جوش

   • افزایش مقاومت به سایش و خوردگی

2. الکترودهای کامپوزیتی:

   • ترکیب فلزات و سرامیک‌ها

   • کاربرد در صنایع هوافضا

3. الکترودهای سازگار با محیط زیست:

   • کاهش دودهای جوشکاری

   • حذف مواد سمی از پوشش

در انتها

انتخاب و استفاده صحیح از الکترودهای جوشکاری نیازمند دانش فنی جامع در زمینه خواص مواد، فرآیندهای جوشکاری و شرایط عملیاتی است. پیشرفت‌های اخیر در زمینه تولید الکترودها امکان دستیابی به کیفیت بالاتر و بهره‌وری بهتر در فرآیندهای جوشکاری را فراهم کرده است. آگاهی از استانداردهای روز و فناوری‌های نوظهور برای مهندسان و تکنسین‌های جوشکاری ضروری می‌باشد.