انواع الکترود جوشکاری
انواع الکترود جوشکاری از نظر قطر
قطر الکترود یکی از مهم‌ترین عوامل در انتخاب الکترود مناسب برای جوشکاری است. سایزهای رایج الکترود شامل 2.5، 3.2، 4، و 5 میلی‌متر هستند، اما سایزهای دیگری نیز وجود دارند. انتخاب قطر مناسب الکترود به عواملی مانند ضخامت فلز مورد جوشکاری، نوع اتصال، وضعیت جوشکاری و توان دستگاه جوش بستگی دارد. استفاده از الکترود با قطر مناسب برای دستیابی به کیفیت جوش مطلوب و بهره‌وری بهینه ضروری است.
الکترودهای با قطر کوچک‌تر (مانند 2.5 و 3.2 میلی‌متر) معمولاً برای جوشکاری فلزات نازک و کارهای ظریف استفاده می‌شوند. این الکترودها نیاز به آمپراژ کمتری دارند و کنترل حوضچه مذاب با آنها آسان‌تر است. همچنین، برای جوشکاری در وضعیت‌های دشوار مانند بالای سر یا عمودی، الکترودهای نازک‌تر ترجیح داده می‌شوند. از سوی دیگر، الکترودهای با قطر بزرگ‌تر (مانند 4 و 5 میلی‌متر) برای جوشکاری فلزات ضخیم‌تر و پر کردن شکاف‌های بزرگ‌تر مناسب هستند. این الکترودها نرخ رسوب بالاتری دارند و برای کارهای سنگین و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نکته مهم در انتخاب قطر الکترود، توجه به محدوده آمپراژ مناسب برای هر سایز است. به عنوان مثال، یک الکترود 2.5 میلی‌متری معمولاً در محدوده 60 تا 100 آمپر کار می‌کند، در حالی که یک الکترود 5 میلی‌متری ممکن است به آمپراژی بین 200 تا 275 نیاز داشته باشد. استفاده از آمپراژ نامناسب می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند چسبیدن الکترود، نفوذ ناکافی، یا سوختن فلز پایه شود. بنابراین، جوشکاران باید دقت کنند که دستگاه جوش مورد استفاده، توانایی تأمین آمپراژ مناسب برای سایز الکترود انتخابی را داشته باشد.
علاوه بر این، برخی دستگاه‌های جوش قابلیت کار با طیف وسیعی از سایزهای الکترود را دارند، اما ممکن است محدودیت‌هایی در استفاده دائمی از سایزهای بزرگ‌تر داشته باشند. به عنوان مثال، یک دستگاه جوش ممکن است بتواند الکترودهای تا سایز 4 میلی‌متر را به طور دائم ذوب کند، اما برای سایزهای بزرگ‌تر مانند 5 میلی‌متر، تنها امکان استفاده مقطعی را فراهم کند. این محدودیت‌ها به منظور جلوگیری از آسیب به دستگاه و اطمینان از عملکرد پایدار آن در طول زمان اعمال می‌شوند. بنابراین، جوشکاران باید با توجه به نوع کار و مدت زمان جوشکاری، سایز مناسب الکترود را انتخاب کنند تا هم کیفیت جوش مطلوب حاصل شود و هم از دستگاه جوش به درستی محافظت شود.
انواع الکترود جوشکاری از نظر نوع پوشش
الکترود قلیایی:
الکترود قلیایی یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین انواع الکترودهای جوشکاری است. این نوع الکترود دارای پوششی از مواد قلیایی مانند فلورید کلسیم، کربنات منیزیم یا کربنات کلسیم است. الکترودهای قلیایی به دلیل تولید جوش‌های با کیفیت بالا و مقاومت خوب در برابر ترک خوردگی، در صنایع مختلفی مانند ساخت مخازن، کشتی‌سازی و نیروگاه‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند.
یکی از مزایای اصلی الکترودهای قلیایی، تولید گازهای محافظ مانند مونوکسید کربن و دی‌اکسید کربن حین جوشکاری است که از اکسیداسیون فلز مذاب جلوگیری می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که جوش نهایی از کیفیت بالایی برخوردار باشد. با این حال، استفاده از الکترودهای قلیایی نیاز به مهارت و تجربه بیشتری دارد، زیرا برای دستیابی به بهترین نتیجه، تنظیم دقیق آمپراژ و حفظ فاصله مناسب از سطح کار ضروری است.
الکترود رتیلی (روتیلی):
الکترودهای رتیلی با پوششی از اکسید تیتانیوم یا پودر آهن شناخته می‌شوند. این نوع الکترود به دلیل سهولت استفاده و قابلیت ایجاد قوس الکتریکی پایدار، برای کاربران مبتدی و متوسط بسیار مناسب است. الکترودهای رتیلی قابلیت استفاده در هر دو جریان AC و DC را دارند، که این امر انعطاف‌پذیری آنها را افزایش می‌دهد.
از مزایای دیگر الکترودهای رتیلی می‌توان به تولید خط جوش منظم با ظاهری زیبا و پاشش کم اشاره کرد. این الکترودها برای جوشکاری در وضعیت‌های مختلف مانند تخت، گوشه و عمودی مناسب هستند. همچنین، الکترودهای رتیلی برای اتصال ورق‌های نازک و کاربردهای عمومی بسیار مناسب هستند. با این حال، عمق نفوذ این الکترودها نسبت به برخی انواع دیگر کمتر است، که ممکن است برای برخی کاربردهای خاص محدودیت ایجاد کند.
الکترود سلولزی:
الکترودهای سلولزی با پوششی از مواد سلولزی مانند سدیم-سلولز یا پتاسیم-سلولز شناخته می‌شوند. این الکترودها به دلیل تولید گازهای محافظ هیدروژن و دی‌اکسید کربن حین جوشکاری، از حوضچه مذاب به خوبی محافظت می‌کنند. الکترودهای سلولزی عمدتاً برای جوشکاری در جریان DC مناسب هستند و در صنایعی مانند لوله‌کشی، تأسیسات گاز و پتروشیمی کاربرد گسترده‌ای دارند.
یکی از ویژگی‌های بارز الکترودهای سلولزی، قدرت نفوذ بالا و سرعت انجماد سریع جوش است. این خصوصیات، آنها را برای جوشکاری در وضعیت‌های دشوار مانند سرازیری یا لوله‌های ثابت بسیار مناسب می‌سازد. با این حال، استفاده از الکترودهای سلولزی با تولید دود و گاز زیادی همراه است که نیاز به تهویه مناسب را ضروری می‌کند. همچنین، به دلیل ماهیت خاص این الکترودها، نه همه دستگاه‌های جوش قابلیت کار با آنها را دارند و استفاده از آنها نیاز به مهارت و تجربه بیشتری دارد.
الکترود اسیدی:
الکترودهای اسیدی دارای پوششی با ترکیبات مختلفی مانند کربنات-منگنز، آهن-سیلیکون یا فلاکس آهن هستند. این نوع الکترود به دلیل انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت خوب در برابر ضربه، قابلیت استفاده در جهات مختلف جوشکاری را دارد. الکترودهای اسیدی معمولاً دارای لایه پوششی ضخیم‌تری نسبت به سایر انواع هستند، که این امر به حفاظت بهتر از حوضچه مذاب کمک می‌کند.
از مزایای اصلی الکترودهای اسیدی می‌توان به سهولت جدا شدن گل جوش و ایجاد قوس الکتریکی آسان اشاره کرد. این ویژگی‌ها، استفاده از این نوع الکترود را برای کاربران کم تجربه‌تر آسان‌تر می‌کند. جوش حاصل از الکترودهای اسیدی معمولاً هموار و براق است، اما عمق نفوذ آن نسبتاً کم است. این الکترودها برای جوشکاری فولادهای کم کربن و فولادهای آلیاژی کم مناسب هستند، اما برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا و مقاومت در برابر ترک خوردگی دارند، گزینه اول نیستند.
انواع الکترود از نظر جنس مفتول
الکترود فولاد کربن پایین:
الکترودهای فولاد کربن پایین برای جوشکاری فولادهایی با محتوای کربن کمتر از 0.25% طراحی شده‌اند. این الکترودها به دلیل انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت خوب در برابر ترک خوردگی، برای کاربردهای عمومی و ساختمانی بسیار مناسب هستند. آنها معمولاً در ساخت سازه‌های فلزی، مخازن، لوله‌ها و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شوند. الکترودهای فولاد کربن پایین قابلیت جوشکاری در تمام وضعیت‌ها را دارند و به دلیل سهولت استفاده و کیفیت جوش مناسب، از محبوبیت بالایی برخوردارند. این الکترودها معمولاً دارای استحکام کششی متوسط هستند و برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر خوردگی ندارند، گزینه مناسبی به شمار می‌روند.
الکترود فولاد کربن متوسط:
الکترودهای فولاد کربن متوسط برای جوشکاری فولادهایی با محتوای کربن بین 0.25% تا 0.45% استفاده می‌شوند. این الکترودها ترکیبی از استحکام بالا و انعطاف‌پذیری مناسب را ارائه می‌دهند، که آنها را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بیشتر در برابر سایش و فشار دارند، مناسب می‌سازد. الکترودهای فولاد کربن متوسط در ساخت قطعات ماشین‌آلات، چرخ‌دنده‌ها، محورها و سایر قطعات مکانیکی که تحت تنش و فشار قرار می‌گیرند، کاربرد گسترده‌ای دارند. این الکترودها معمولاً نیاز به پیش‌گرم و پس‌گرم دارند تا از ترک خوردگی جلوگیری شود و جوش با کیفیت بالا تضمین گردد. همچنین، مهارت و تجربه بیشتری برای استفاده از این الکترودها نسبت به الکترودهای فولاد کربن پایین مورد نیاز است.
الکترود فولاد کربن زیاد:
الکترودهای فولاد کربن زیاد برای جوشکاری فولادهایی با محتوای کربن بیشتر از 0.45% طراحی شده‌اند. این الکترودها استحکام و سختی بالایی را ارائه می‌دهند، که آنها را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت زیاد در برابر سایش و فشار دارند، ایده‌آل می‌سازد. الکترودهای فولاد کربن زیاد در ساخت ابزار، قالب‌ها، قطعات مقاوم به سایش و سایر کاربردهای تخصصی استفاده می‌شوند. استفاده از این الکترودها نیاز به مهارت بالا و رعایت دقیق پروسه‌های پیش‌گرم و پس‌گرم دارد تا از ترک خوردگی و شکنندگی جوش جلوگیری شود. این الکترودها معمولاً در شرایط کنترل شده و توسط جوشکاران ماهر مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا حساسیت بالایی به پارامترهای جوشکاری دارند.
الکترود چدن:
الکترودهای چدن برای جوشکاری و تعمیر قطعات چدنی طراحی شده‌اند. این الکترودها معمولاً حاوی مقادیر بالایی از نیکل هستند که به بهبود قابلیت جوشکاری و کاهش ترک خوردگی کمک می‌کند. الکترودهای چدن در تعمیر قطعات موتور، بدنه ماشین‌آلات صنعتی، و سایر قطعات چدنی که نیاز به تعمیر یا اصلاح دارند، استفاده می‌شوند. جوشکاری چدن به دلیل ماهیت شکننده و حساس به حرارت آن، چالش‌برانگیز است و نیاز به تکنیک‌های خاص مانند پیش‌گرم و سرد کردن تدریجی دارد. الکترودهای چدن معمولاً در سه نوع اصلی (پایه نیکل، پایه آهن و پایه مس) موجود هستند، که هر کدام برای شرایط و کاربردهای خاصی مناسب هستند.
الکترود آهنی:
الکترودهای آهنی، که گاهی به عنوان الکترودهای فولادی نیز شناخته می‌شوند، پرکاربردترین نوع الکترود در صنعت جوشکاری هستند. این الکترودها برای جوشکاری انواع فولادهای کربنی و کم آلیاژ استفاده می‌شوند. مفتول اصلی این الکترودها از فولاد کم کربن یا فولاد کم آلیاژ ساخته شده است. الکترودهای آهنی در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله ساخت و ساز، تولید مخازن، لوله‌کشی، و ساخت سازه‌های فلزی استفاده می‌شوند. این الکترودها معمولاً با انواع مختلفی از پوشش‌ها عرضه می‌شوند که هر کدام خصوصیات و کاربردهای خاص خود را دارند. الکترودهای آهنی به دلیل قیمت مناسب، در دسترس بودن و تنوع در خصوصیات مکانیکی، گزینه‌ای مقرون به صرفه و کارآمد برای بسیاری از پروژه‌های جوشکاری هستند.
الکترود غیر آهنی:
الکترودهای غیر آهنی برای جوشکاری فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم، مس، نیکل و آلیاژهای آنها طراحی شده‌اند. این الکترودها دارای ترکیب شیمیایی خاصی هستند که با فلز پایه سازگاری دارد و خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی مورد نیاز را تأمین می‌کند. الکترودهای غیر آهنی در صنایع مختلفی مانند هوافضا، دریایی، شیمیایی و الکترونیک کاربرد دارند. استفاده از این الکترودها معمولاً نیاز به تکنیک‌های خاص و تنظیمات دقیق پارامترهای جوشکاری دارد، زیرا فلزات غیر آهنی اغلب حساسیت بیشتری به حرارت و اکسیداسیون دارند. هر نوع از این الکترودها (مثلاً الکترودهای آلومینیومی یا مسی) دارای خصوصیات منحصر به فردی است که باید در هنگام انتخاب و استفاده مورد توجه قرار گیرد.
الکترود آلیاژی:
الکترودهای آلیاژی برای جوشکاری فولادهای آلیاژی و فولادهای زنگ‌نزن طراحی شده‌اند. این الکترودها حاوی عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم هستند که خواص خاصی مانند مقاومت به خوردگی، مقاومت به حرارت بالا یا استحکام بالا را به جوش می‌دهند. الکترودهای آلیاژی در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و سایر کاربردهای تخصصی که نیاز به مقاومت در برابر شرایط سخت دارند، استفاده می‌شوند. انتخاب الکترود آلیاژی مناسب باید با توجه به ترکیب شیمیایی فلز پایه و شرایط کاری مورد نظر انجام شود. این الکترودها معمولاً گران‌تر از الکترودهای معمولی هستند و نیاز به مهارت و دانش تخصصی برای استفاده بهینه دارند. رعایت دقیق پارامترهای جوشکاری و روش‌های پیش‌گرم و پس‌گرم در هنگام استفاده از الکترودهای آلیاژی بسیار مهم است تا خواص مورد نظر در جوش نهایی حاصل شود.
انواع الکترود از لحاظ نحوه ساخت
الکترود چسبان سریع (Fast-Fill):
الکترودهای چسبان سریع یا Fast-Fill با هدف پر کردن سریع شیار جوش طراحی شده‌اند. این الکترودها دارای مواد پوشش بیشتری هستند که باعث می‌شود سرعت رسوب‌گذاری فلز جوش افزایش یابد. از ویژگی‌های بارز این نوع الکترود، نقطه ذوب پایین‌تر است که به سرعت بخشیدن به فرآیند جوشکاری کمک می‌کند. الکترودهای E6027 و E6028 از نمونه‌های رایج این دسته هستند. این الکترودها برای کارهای سریع و در شرایط سخت مناسب هستند، جایی که سرعت عمل اهمیت بالایی دارد. با این حال، استفاده از این الکترودها نیاز به مهارت و تجربه کافی دارد تا کیفیت جوش حفظ شود.
الکترود کم هیدروژن (Low Hydrogen):
الکترودهای کم هیدروژن با هدف کاهش میزان هیدروژن در جوش نهایی طراحی شده‌اند. این الکترودها معمولاً حاوی درصد بالایی از کربنات کلسیم، فلورید کلسیم یا کربنات پتاسیم در پوشش خود هستند. کاهش هیدروژن در جوش باعث کاهش احتمال ترک خوردگی هیدروژنی و بهبود کیفیت جوش می‌شود. الکترودهای کم هیدروژن قابلیت شکل‌پذیری و انعطاف بالایی دارند، که آنها را برای جوشکاری لوله‌ها، سطوح خمیده و منحنی بسیار مناسب می‌سازد. این الکترودها به ویژه در جوشکاری فولادهای پر استحکام و در کاربردهایی که نیاز به جوش با کیفیت بالا دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، این الکترودها نیاز به شرایط نگهداری خاصی دارند تا رطوبت جذب نکنند.
الکترود انجماد سریع (Fast-Freeze):
الکترودهای انجماد سریع یا Fast-Freeze برای ایجاد جوش‌هایی با سرعت انجماد بالا طراحی شده‌اند. این ویژگی به ویژه در جوشکاری در وضعیت‌های دشوار مانند سرباال، عمودی یا سقفی بسیار مفید است. الکترودهای E6010 و E6011 از نمونه‌های رایج این دسته هستند. این الکترودها معمولاً گل جوش کمتری تولید می‌کنند و حوضچه مذاب را سریع‌تر منجمد می‌سازند، که این امر کنترل بهتر جوش را در وضعیت‌های دشوار امکان‌پذیر می‌کند. الکترودهای انجماد سریع در شرایطی که حوضچه مذاب باید سریعاً و قبل از تغییر شکل خط جوش منجمد شود، بسیار کاربردی هستند. این الکترودها در تعمیرات اضطراری، جوشکاری در شرایط ناپایدار و در صنایعی مانند تعمیرات خودرو کاربرد گسترده‌ای دارند.
الکترود انجماد پر شده (Fill-Freeze):
الکترودهای انجماد پر شده یا Fill-Freeze ترکیبی از ویژگی‌های الکترودهای چسبان سریع و انجماد سریع را ارائه می‌دهند. هدف اصلی در این نوع الکترود، ایجاد تعادل بین سرعت پر کردن شیار جوش و سرعت انجماد حوضچه مذاب است. این الکترودها معمولاً دارای پوشش ضخیم‌تری نسبت به انواع دیگر هستند که به آنها اجازه می‌دهد مقدار بیشتری فلز پرکننده را در هر پاس جوشکاری اضافه کنند. الکترودهای E6013 و E7014 از نمونه‌های رایج این دسته هستند. این الکترودها برای پر کردن شکاف‌های عمیق و بزرگ بین دو قطعه فلزی بسیار مناسب هستند. آنها همچنین برای ایجاد جوش‌های یکنواخت و با ظاهر مطلوب در جوشکاری ورق‌ها و صفحات فلزی کاربرد دارند. الکترودهای انجماد پر شده ترکیبی از سرعت و کیفیت را ارائه می‌دهند که آنها را برای طیف وسیعی از کاربردهای جوشکاری مناسب می‌سازد.
انواع الکترود جوشکاری از نظر مصرفی بودن
الکترود مصرفی:
الکترودهای مصرفی، همانطور که از نامشان پیداست، در طول فرآیند جوشکاری ذوب شده و به عنوان فلز پرکننده در اتصال جوش استفاده می‌شوند. این نوع الکترودها در فرآیندهای جوشکاری قوسی دستی (SMAW)، جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW) و جوشکاری قوسی با الکترود توپودری (FCAW) کاربرد دارند. الکترودهای مصرفی معمولاً از جنس فلزی مشابه یا سازگار با فلز پایه ساخته می‌شوند و ممکن است دارای پوشش یا بدون پوشش باشند. این الکترودها در طیف گسترده‌ای از اندازه‌ها و ترکیبات شیمیایی برای کاربردهای مختلف تولید می‌شوند. مزیت اصلی الکترودهای مصرفی این است که علاوه بر ایجاد قوس الکتریکی، ماده لازم برای پر کردن درز جوش را نیز فراهم می‌کنند.
الکترود غیر مصرفی:
الکترودهای غیر مصرفی، برخلاف نوع مصرفی، در طول فرآیند جوشکاری ذوب نمی‌شوند و تنها برای ایجاد و نگهداری قوس الکتریکی استفاده می‌شوند. مشهورترین نوع الکترود غیر مصرفی، الکترود تنگستن است که در فرآیند جوشکاری تیگ (TIG یا GTAW) استفاده می‌شود. این الکترودها معمولاً از تنگستن خالص یا تنگستن آلیاژی با عناصری مانند توریوم، سریم یا لانتانیوم ساخته می‌شوند. الکترودهای غیر مصرفی به دلیل نقطه ذوب بسیار بالا، قادر به تحمل دماهای بالای قوس الکتریکی بدون ذوب شدن هستند. در این روش جوشکاری، ماده پرکننده به صورت جداگانه (در صورت نیاز) به محل جوش اضافه می‌شود. الکترودهای غیر مصرفی امکان کنترل دقیق‌تر بر روی حوضچه جوش و کیفیت بالاتر جوش را فراهم می‌کنند، به همین دلیل برای جوشکاری مواد حساس و دقیق مانند آلومینیوم، تیتانیوم و فولادهای زنگ‌نزن مناسب هستند.
انواع الکترود جوشکاری از نظر روکش
الکترود بدون روکش:
الکترودهای بدون روکش، که امروزه برای جوشکاری قوسی منسوخ شده‌اند، در گذشته برای جوشکاری قوسی استفاده می‌شدند. این الکترودها صرفاً از یک میله فلزی بدون هیچ گونه پوشش تشکیل شده بودند. استفاده از الکترودهای بدون روکش با چالش‌هایی همراه بود، از جمله عدم محافظت کافی از حوضچه جوش در برابر اکسیداسیون، ناپایداری قوس و کیفیت پایین جوش. این الکترودها همچنین منجر به تولید جوش‌هایی با خلل و فرج زیاد و استحکام پایین می‌شدند. امروزه، الکترودهای بدون روکش عمدتاً در جوشکاری تیگ (TIG) به عنوان الکترود غیر مصرفی استفاده می‌شوند، اما در جوشکاری قوسی دستی (SMAW) کاربردی ندارند.
الکترود روکش‌دار:
الکترودهای روکش‌دار، که امروزه استاندارد صنعت جوشکاری قوسی هستند، از یک میله فلزی (مغزی) پوشیده شده با یک لایه از مواد معدنی و شیمیایی تشکیل شده‌اند. این روکش چندین عملکرد مهم دارد: محافظت از حوضچه جوش در برابر اکسیداسیون، پایدارسازی قوس الکتریکی، افزودن عناصر آلیاژی به جوش، و کمک به شکل‌گیری سرباره محافظ روی جوش. الکترودهای روکش‌دار در انواع مختلفی با ترکیبات پوششی متفاوت تولید می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. این الکترودها امکان جوشکاری با کیفیت بالا در وضعیت‌های مختلف را فراهم می‌کنند و به دلیل تنوع زیاد در ترکیبات و خواص، برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جوشکاری ساده تا پیچیده مناسب هستند. استفاده از الکترودهای روکش‌دار منجر به بهبود قابل توجهی در کیفیت، استحکام و دوام جوش‌ها شده است.