تقسیم بندی الکترودها بر اساس نوع پوشش

طبقه بندي الكترودهاي جوشكاري بر اساس استاندارد‌هاي EN . DIN . BS . AWS ، استاندارد ملي ايران ۸۷۱ و …. در كشورهاي مختلف مرسوم است ولي از آنجا كه در صنايع ايران استانداردهاي AWS آمريكا و DIN آلمان بيشتر شناخته شده تر هستند و صنايع ايران از اين دو و استاندارد ملي ايران بيشتر استفاده مي كنند مبناي طبقه بندي الكترودهاي جوشكاري در بين توليد كنندگان الكترود گرديده است و معمولاً در كتابچه هاي راهنماي توليد كنندگان الكترود جوشكاري ديده مي شود كه براي هر الكترود جوشكاري ( مثلاً E6010 ) معادل آن در استانداردهاي مختلف ذكر مي شود . طبقه بندی الکترودها ‌بر اساس جنس پوشش آنها ‌در کیفیت جوش تاثیرات به سزایی دارد.

انواع الکترود از نظر پوشش

الکترود سلولوزی
الکترود روتیلی
الکترود اسیدی
الکترود اکسیدی
الکترود پوشش قلیایی
الکترود روتیلی با پودر آهن

کلاس اول : سلولزی

بیش از ۴۰ درصد وزن پوشش این نوع الکترودها را سلولز تشکیل می‌دهد که در اثر سوختن، مقدار زیادی هیدروژن و اکسید آزاد می‌کند. گازهای حاصل حوضچه مذاب و قوس الکتریکی را از نفوذ گازهای مخرب موجود در اتمسفر محافظت می‌نمایند. از این رو استفاده از این خانواده الکترودها، اغلب در جوشکاری پاس ریشه خطوط لوله انتقال نفت و گاز و سایر سیالات که در فضای باز انجام می‌شوند کاربرد وسیعی پیدا کرده است. وجود گازهای فعال آزاد شده حاصل از سوختن سلولز مثل هیدروژن و دی اکسید گربن، علاوه بر یونیزاسیون قوسی، ولتاژ بالا پدید می‌آورند. به دلیل انرژی فزاینده خود، حررات حوضچه جوش را نیز تا حد قابل توجهی افزایش داده و سبب نفوذ بسیار خوب جوش در داخل فلز پایه می‌شوند (الکترودهای نفوذی).

خصوصیات الکترودهای سلولزی

‌بیشتر حجم مواد تشکیل دهنده پوشش‌های سلولزی را مواد فرار و سوزنده تشکیل می‌دهد، سرباره بسیار نازک و غیر چسبنده بوده و به آسانی‌ سطح جوش برداشته می‌شود. از دیگر مشخصات پوشش‌های سلولزی می‌توان به امکان استفاده از آنها در وضعیت‌های مختلف، دود زیاد، قوس بسیار قوی، نافذ و پایدار‌، پاشش نسبتاً زیاد جرقه‌های جوش به اطراف جوش و سطح جوش‌ با مهره جوش‌های فاصله‌دار ناهموار، اشاره نمود. در ضمن بودن عناصر پایدار کننده قوس در پوشش آنها، سبب شده تا این الکترودها را بتوان با جریان یکنواخت مستقیم DC بدون هیچ مشکلی به کار برد. از جمله مهم‌ترین الکترودهای این خانواده‌، می‌توان به الکترودهای E8010G، E7010G، E6010 اشاره نمود.

کلاس دوم : پوشش‌های روتیلی

ترکیب اصلی این پوشش‌ها که در کلاس دوم و سوم قرار گرفته، اکسید تیتانیوم طبیعی‌ است. مقادیر قابل توجهی مواد یونیزه کننده و میکا است که ‌مواد یونیزه کننده، استفاده از الکترود ‌مذکور را آسان‌تر می‌کند. این الکترودها به دلیل سرباره نسبتاً غلیظی که تولید می‌کنند، بیشتر برای جوشکاری در حالت‌های گوشه (Fillet) و در وضعیت‌های افقی و سر بالا مناسب است. شروع قوس با این الکترودها آسان و به ویژه برای جوش‌های گوشه و جوشکاری ورق‌ها توصیه شده است.

خصوصیات پوشش‌های روتیلی

جوش حاصل‌، همچنین دارای ظاهر مناسبی بوده و بازده آن نیز قابل توجه است. الکترودهای روتیلی به طور معمول، نفوذی متوسط، همراه با یک قوس الکتریکی ملایم و آرام تولید نموده و نسبت به رطوبت حساس نیستند. قابلیت جدا شدن سرباره از روی جوش عالی بوده و گرده ی جوش نسبتاً منظم و ظریف خواهد بود. وجود مقادیر قابل توجهی سدیم و پتاسیم در این نوع پوشش‌، آرام‌تر شدن قوس الکتریکی را‌ با کاهش نفوذ سبب می‌شود. بنابراین با اعمال ولتاژ مدار باز کمتری، می‌توان جوشکاری را با جریان برق متناوب AC نیز به کار گرفت.

از مهم‌ترین الکترودهای روتیلی در استاندارد AWS می‌توان به E6013، E7014 و E7024 اشاره نمود. در استاندارد AWS، الکترودهایی که عدد اول از سمت راست مشخصه آن ها ۲ یا ۳ یا ۴ باشد د‌ر خانواده کلاس پوشش روتیلی جای می‌گیرند. الکترودهایی که عدد اول از سمت راست آنها ۲ باشد، با جریان مستقیم DC و بقیه با جریان‌های مستقیم یا متناوب قابل استفاده است.

کلاس سوم : پوشش‌های اسیدی

پوشش این الکترودها اغلب شامل اکسیدها و کربنات‌های منگنز ، آهن و مقادیری سیلیسیم است. سرباره‌ی حاصل از جوشکاری دارای خواص اسیدی است.

خصوصیات پوشش‌های اسیدی

جوش حاصل نیز دارای سطحی هموار و براق بوده و سرباره سیال و پر حجم حاصل از جوشکاری نیز، پس از سرد شدن بلافاصله از سطح جوش جدا می‌شود. به همین دلیل و به ویژه در جوشکاری‌های چند پاسی، خطر باقی ماند سرباره در بین پاس‌های جوشکاری به حداقل می‌رسد. شروع قوس الکتریکی با این الکترودها آسان‌تر از الکترودهای قلیایی اما مشکل‌تر از الکترودهای روتیلی است. استحکام کششی فلز جوش نیز کمتر از استحکام کششی فلز جوش حاصل از جوشکاری با الکترودهای روتیلی روی یک فلز پایه مشابه است. اما ازدیاد طول نسبی‌‌، انعطاف پذیری و مقاومت به ضربه آن بیشتر است.

این الکترودها را اغلب در تمامی وضعیت‌های جوشکاری می‌توان به کار گرفت. از مهم ترین نوع الکترودهای اسیدی در استاندارد AWS می‌توان به الکترودهای اسیدی در استاندارد AWS می‌توان به الکترود E7027 اشاره کرد. اگر نخستین عدد سمت راست از فرمول مشخصه الکترود استاندارد AWS به عدد ۷ ختم شود، پوشش آن اسیدی است.

کلاس چهارم : پوشش‌های اکسیدی

ترکیب اصلی این پوشش اغلب از اکسید آهن و اکسید منگنز ، و نیز کربنات آهن و کربنات منگنز تشکیل شده و به همین دلیل، سربارع حاصل از جوشکاری آنها، متراکم ، سنگین و پر حجم بوده اما در عین حال به راحتی از جوش جدا میشود. بیشترین وظیفه حفاظت از حوضچه جوش به عهده سرباره است. نفوذ جوش حاصل نسبتاً کم است ، اما دارای سطحی صاف و یکنواخت با استحکام نسبتاً کمتری است. به دلیل سیالیت بالای مذاب حاصل، این نوع الکترودها را بشیتر برای جشوهای گوشه Fillet در وضعیت های افقی و تخت به کار می برند.

کلاس پنجم: بازی یا قلیایی

پوشش این الکترودها، اغلب شامل مقادیر قابل ملاحظه‌ای کربنات کلسیم و فلوراید است. اساس عمل حفاظت حوضچه جوش در این کلاس، از پوشش‌ها‌، سوختن کربنات کلسیم و تو‌لید گاز دی اکسید کربن است.‌ عمل حفاظت از حوضچه جوش را به عهده می‌گیرد. به دلیل کم بودن مقدار رطوبت موجود در این پوشش‌ها‌، جوش حاصل‌، مقدار هیدروژن بسیار کمی در ترکیب خود، خواهد د‌اشت بنابراین این نوع الکترودها را‌، الکترود‌ کم هیدروژن می‌نامند.

خصوصیات پوشش‌های اکسیدی

به همین دلیل این الکترودها در درجه حرارت‌های پایین نیز از استحکام نسبتاً خوبی برخوردارند. در مقایسه با سایر الکترودها‌‌، احتمال بروز ترک گرم یا سرد در این دسته از الکترودها کمتر است. از این رو برای جوشکاری فولادهای آلیاژی کم آلیاژ که در مقابل بروز ترک منطقه HAZ حساس هستند. مثل فولادهای ساختمانی منگنز دار، مخازن تحت فشار، بدنه کشتی‌ها و غیره کاربرد وسیعی پیدا کردند. در ضمن مقاومت جوش حاصل در برابر ترک‌های گرم ، این الکترودها را برای جوشکاری فولادهای پر کربن‌، با ضخامت بالا نیز مناسب کرده است. استفاده از این الکترودهای به دلیل سرباره غلیظ آنها چندان آسان نیست. اما از آن‌ها در تمام وضعیت‌ها و با جریان مستقیم و متناوب می‌توان استفاده نمود.

برای جلوگیری از افزایش مقدار رطوبت، در نگهداری این الکترودها باید دقت کافی به کار بست و آنها را در جای خشک نگهداری نمود. پیش از به کار گیری این الکترودها لازم است عملیات بازپخت را مجداً در مورد آنها به کار گرفت و آنها را در آون‌، چند ساعتی خشک نمود. با این روش می‌توان مقادیر هیدروژن وروردی به حوضچه جوش را تا حد قابل ملاحظه‌ای تحت کنترل در آورد.

وجود هیدروژن در جوضچه جوش‌، حرارت جوش را بیش از حد افزایش می‌دهد. ‌هر چند نفوذ آن را تا حد قابل ملاحظه‌ای بالا می‌برد. اما معایب بسیاری از جمله ترک‌ها ، تنش‌های حرارتی‌ را در جوش پدید می‌آورد.

از مهم‌ترین انواع الکترودها با روکش قلیایی می‌توان به الکترودهای E7916، E8016 ، E9018G ، E8018G، E7018 در استاندارد AWS اشاره نمود.

کلاس ششم : روکش‌های محتوی پودر آهن

افزودن پودر آهن به پوشش الکترودها اثرات مثبت زیادی به جای می‌گذارد که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر است.

افزایش نرخ رسوب
افزایش پایداری قوس
افزایش بازدهی
افزایش انعطاف پذیری برای جوشکاری در زوایای تنگ با محدودیت مکان حرکت
پهن تر شدن قوس الکتریکی‌، رسوب در سطح بیشتر و عمق کمتر به دلیل هدایت الکتریکی دو گانه از مغز الکترود و پوشش محتوی پودر آهن
کاهش مقدار پاشش و جرقه‌ی به دلیل محدود شدن اتصال کوتاه بین الکترود و سطح قطعه کار به دلیل عبور جریان الکتریکی از درون پوشش
صاف‌تر بودن سطح گرده جوش پدید آمده
کاهش خطر بروز Under Cut
بزرگ‌تر بودن حوضچه جوش نسبت به سایر الکترودها

از آن چه کفته شد، می‌توان به اهمیت استفاده از الکترودهای با روکش محتوی پودر آهن پی برد. به طور کلی مهم‌ترین نوع الکترودها، الکترودهای قلیایی به علاوه پودر آهن هستند که اغلب در ترکیب خود ۵۰٪ پودر آهن دارند. وقتی الکترود ذوب می‌شود، در حقیقت علاوه بر مغز الکترود، پودر آهن موجود در سرباره نیز وارد حوضچه شده و به حجم مذاب اضافه می‌شود. از این رو پدیده Recovery High‌ اتفاق می‌افتد. یک مقایسه بین الکترودهای قلیایی و قلیایی با پودر آهن، افزایش حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد راندامان را نشان می‌دهد.

الکترودهای E7024، E7028 و غیره در استاندارد aws از این جمله هستند. ترکیب روتیل با مقدار زیادی پودر آهن نیز‌، کلاس الکترودهای روتیلی پودر آهن‌دار را طبقه بندی می‌کند.‌ دارای انعطاف پذیری بسیار بالایی به ویژه در زوایای تنگ و محدودیت مکان حرکت هستند.

انواع الکترود جوشکاری از نظر ساخت

انجماد سریع
انجماد پرشده
چسبان سریع
کم هیدروژن

انجماد سریع (Fast Freezing Electrode):

الکترود های جوشکاری انجماد سریع دارای سه خصلت اصلی هستند. ضمن ایجاد قوس قوی، سرباره بسیار کمی تولید می کنند و امکان استفاده در تمام موقعیت ها را دارند. کدهای E6010 و E6011 از انواع الکترود های انجماد سریع هستند.

انجماد پرشده (Fill Freeze Electrode):

الکترودهای جوشکاری انجماد پر شده دارای فلاکسی سنگین بوده و ضمن توانایی خارج کردن سرباره، امکان ایجاد دانه هایی با ترکیب یکنواخت را نیز دارند. کدهای E6012، E6013 و E7014 در زمره الکترود های انجماد پر شده قرار می گیرند.

چسبان سریع (Fast Fit Electrode):

الکترود های جوشکاری چسبنده سریع دارای پوشش فلاکس بسیار سنگین بر روی سیم و نرخ رسوب گذاری بسیار سریع هستند. کدهای E6027، E6028 دو نوع از پرکاربردترین هستند.

کم هیدروژن (Low Hydrogen Electrode):

فلاکسی الکترودهای کم هیدروژن دارای مقادیر بسیار کمی هیدروژن می باشد و از آن برای فولادهای پرکربن استفاده می گردد. E7018 و E7028 در زمره الکترودهای کم هیدروژن هستند.