آشنایی با الکترودهای جوش پوشش دار
نویسنده: تیم محتوای مدیران آهن
تاریخ انتشار: ۱۶ اسفند ۱۴۰۱
مدت مطالعه: دقیقه
<p>الکترودهای پوشش دار یکی از انواع بسیار رایج الکترود هستند برای انجام جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند. نمونه های ابتدایی الکترودهای جوشکاری فاقد پوشش بودند و تنها از یک مغزی فلزی تشکیل شده بودند اما به مرور مشخص شد که اضافه کردن یک پوشش می تواند مزایای زیادی به همراه داشته باشد. به عنوان نمونه گازهای ناشی از سوختن پوشش باعث حفاظت از حوضچه ی مذاب و عدم برخورد آن با گازهای موجود در اتمسفر می شود. همچنین پرتاب جرقه نیز تا حد بسیار زیادی کاهش می یابد. پوشش الکترودها می تواند از مواد مختلف و با ضخامت های گوناگونی ساخت شوند که هر کدام کاربرد خود را دارند. در این مقاله ما به بررسی انواع الکترودهای پوشش دار و کاربرد آن ها پرداخته ایم. </p>
<h2>مواد مصرفی جوشکاری</h2>
<p><span id="consiuming"></span>بر بسیاری از فرایندهای جوشکاری یک یا چند ماده ی مصرفی برای ایجاد اتصال بهتر بین قطعات و یا محافظت از حوضچه ی مذاب ایجاد شده ی ضروری ست. اغلب این مواد در طول فرایند جوشکاری مورد مصرف قرار می گیرند و قابل بازیابی نیستند. از مهمترین این مواد مصرفی در فرایند جوشکاری می توان به موارد زیر اشاره کرد.</p>
<ul>
<li>پرکننده های جوشکاری Filler Materials</li>
<li>پودرهای جوشکاری Welding Fluxes</li>
<li>گازهای جوشکاری Welding Gases</li>
<li>خمیرها و اسپری ها Welding Sprays and Pastes</li>
<li>پشت بندها جوشکاری Welding Backings</li>
<li>نازل ها و گاز پخش کن های جوشکاری Welding Nozzles and Gas Distributers</li>
</ul>
<p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Electrode-types.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1656501368593-Electrode-types.jpg" alt="Electrode-types" /></p>
<p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - الکترود پوشش دار</p>
<p><strong>آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p>
<ul>
<li><a title="مواد مصرفی جوشکاری" href="#consiuming">مواد مصرفی جوشکاری</a></li>
<li><a title="پرکننده های جوشکاری" href="#filler">پرکننده های جوشکاری</a></li>
<li><a title="الکترودهای روپوش دار" href="#electrode">الکترودهای روپوش دار</a></li>
<li><a title="وظیفه پوشش الکترود در جوشکاری" href="#duty">وظیفه پوشش الکترود در جوشکاری</a></li>
<li><a title="تقسیم بندی انواع الکترود از نظر ضخامت پوشش" href="#divide">تقسیم بندی انواع الکترود از نظر ضخامت پوشش</a></li>
<li><a title="جنس مفتول فلزی الکترود" href="#material">جنس مفتول فلزی الکترود</a></li>
<li><a title="اندازه الکترودها" href="#size">اندازه الکترودها</a></li>
<li><a title="مواد عمومی تشکیل دهنده پوشش الکترودها" href="#general">مواد عمومی تشکیل دهنده پوشش الکترودها</a></li>
<li><span id="filler"></span><a title="تقسیم بندی الکترودها از نظر نوع پوشش" href="#coating">تقسیم بندی الکترودها از نظر نوع پوشش</a></li>
</ul>
<h2>پرکننده های جوشکاری</h2>
<p>تقریبا در تمام فرایندهای جوشکاری از جمله قوس الکتریکی، حرارتی، انفجاری و ... وجود یک ماده پرکننده مصرفی برای ایجاد اتصال لازم است. انواع مواد مصرفی پرکننده عبارتند از:</p>
<ul>
<li>الکترودهای روکش دار Welding Electrode</li>
<li>مفتول جوشکاری توپر Welding Rod</li>
<li>سیم جوشکاری قرقره ای توپر Welding Wire</li>
<li><span id="electrode"></span>سیم جوش قرقره ای توپودری</li>
</ul>
<h2>الکترودهای روپوش دار</h2>
<p>جوشکاری قوس الکتریکی برای نخستین بار در سال ۱۸۸۱ میلادی به وسیله ی الکترود ذغالی انجام شد. پس از گذشت ۷ سال الکترودهای ذغالی که مورد استفاده با یک میله فولادی جایگزین شدند و همین باعث شد تا کیفیت جوش به مراتب از قبل بهتر شود. اما مشکل این بود که ورود گازهای اتمسفر به خصوص اکسیژن و نیتروژن به صورت کنترل نشده به داخل مذاب جوش باعث تردی و سختی و شکنندگی بیش از حد و همچنین وجود حفره های گازی داخلی می شد که بر روی کیفیت جوش به شدت تاثیر گذار بود. از دیگر مشکلاتی که این الکترودها داشت پرتاب جرقه های جوش به اطراف بود که هم کیفیت سطح فلز را کاهش میداد و هم برای جوشکاری و اطرافیان خطر آفرین بود. به دلیل این مشکلات در سال ۱۹۰۴ برای اولین بار در سوئد از پوششی از جنس آهک به همراه برخی افزودنی های دیگر در اطراف فلز لخت الکترود استفاده شد که مشکلات مورد اشاره را تا حد زیادی کاهش داد. استفاده از این روش با به دلیل مزایایی که داشت با استقبال روبرو شد و تا سال ۱۹۵۰ مسیر بهبود خود را <span id="duty"></span>طی کرد به گونه ای که در حال حاضر شناخت بسیار کاملی نسبت به انواع روکش های الکترودها، مزایا و معایب و کاربرد هر کدام از آن ها وجود دارد.</p>
<blockquote>
<p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="تفاوت جوشکاری TIG و MIG" href="https://www.modiranahan.com/article/2703/%D9%85%D9%82%D8%A7%DB%8C%D8%B3%D9%87-%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-TIG-%D9%88-MIG" target="_blank" rel="nofollow">تفاوت جوشکاری TIG و MIG</a></p>
</blockquote>
<h2>وظیفه پوشش الکترود در جوشکاری</h2>
<p>پوششی که روی الکترودهای جوشکاری وجود دارد نقش بسیاری مهمی قبل و بعد از جوشکاری ایفا می کنند که برخی از آن ها عبارتند از:</p>
<ul>
<li>پوشش نقش محافظت از فلز جوشکاری در زمان انبار داری و جوشکاری را دارد و از زنگ زدن و آلودگی آن جلوگیری می کند.</li>
<li>باعث محافظت و پایداری قوس الکتریکی می شود.</li>
<li>با سوختن پوشش محافظ گازهایی متساعد می شود که از جوش محافظت می کند.</li>
<li>با سوخت پوشش الکترود سرباره ای ایجاد می شود که از جوش محافظت می کند.</li>
<li>از اتلاف گرما و پراکندگی حرارت ممانعت به عمل می آورد.</li>
<li>جلوگیری از سرد شدن سریع جوش</li>
<li>جلوگیری از رشد بی رویه ی دانه بندی سطحی جوش</li>
<li>کنترل عمق نقوذ جوش</li>
<li>افزایش راندمان جوش</li>
<li>افزایش ایمنی جوشکاری به دلیل کاهش تعشعشات و انعکاس فلز ناشی از قوس الکتریکی و پاشش جرقه</li>
<li><span id="divide"></span>کمک به شناسایی الکترودها از طریق رنگ پوشش</li>
</ul>
<h2>تقسیم بندی انواع الکترود از نظر ضخامت پوشش</h2>
<p>امروزه در دنیا الکترودهای مختلف با ضخامت مفتول فلزی و همچنین ضخامت پوشش مختلفی تولید می شود که هر کدام کاربرد مخصوص به خود را دارند. الکترودها را بر اساس ضخامت پوشش می توان به دسته های مختلفی تقسیم بندی کرد. اگر قطر خارجی پوشش الکترود را D و قطر فلز آن را d در نظر بگیریم بر اساس نسبت D/d می توان ۴ نوع الکترود تعریف کرد.</p>
<ul>
<li>الکترودهای با پوشش نازک D/d < 1.2</li>
<li>الکترودهای با پوشش متوسط 1.2 < D/d < 1.45</li>
<li>الکترودهای با پوشش ضخیم 1.45 < D/d < 1.8</li>
<li>الکترودهای با پوشش خیلی ضخیم D/d > 1.8</li>
</ul>
<p><span id="material"></span>به طور کلی هر چه ضخامت پوشش الکترود بیشتر باشد جوش از کیفیت بالاتری نیز برخوردار خواهد بود اما به همان نسبت هزینه تولید نیز افزایش می یابد.</p>
<h2>جنس مفتول فلزی الکترود</h2>
<p>هر چه ترکیب شیمیایی الکترود به فلز پایه نزدیک تر باشد جوش به دست آمده نیز از کیفیت بالاتری برخوردار خواهد بود اما به دلیل تنوع بسیار زیاد سازندگان الکترود فقط از تعداد محدودی مغزی الکترود برای تولید صدها نوع الکترود استفاده می کنند. این مفتول ها از فلزات زیر ساخته می شوند.</p>
<ul>
<li>فولاد ساده کم کربن</li>
<li>فولاد ساده پر کربن</li>
<li>فولاد آلیاژی کم آلیاژ نیکل دار</li>
<li>فولاد آلیاژی کم آلیاژ کرم – نیکل دار</li>
<li>فولاد آلیاژی کم آلیاژ کم-مولیبدن</li>
<li>فولاد آلیاژی کم آلیاژ نیکل - مولیبدن – وانادیم دار</li>
<li>فولاد آلیاژی کم آلیاژ و پرآلیاژ منگنز دار</li>
<li>چدن خاکستری</li>
<li>چدن نشکن</li>
<li>نیکل خالص</li>
<li>آلیاژ نیکل-کرم- آهن</li>
<li>آلیاژ نیکل – کرم – مولیبدن</li>
<li>آلومینیوم خالص</li>
<li>آلیاژ آلومینیوم-سیلیسیم</li>
<li>آلیاژ آلومینیوم-منیزیم</li>
<li>مس خالص</li>
<li>آلیاژ مس – قلع</li>
<li>آلیاژ مس – روی</li>
<li><span id="size"></span>آلیاژ مس- آلومینیوم</li>
</ul>
<blockquote>
<p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="کاربرد فناوری لیزر در برشکاری و جوشکاری فولاد" href="https://www.modiranahan.com/article/2828/%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF-%D9%81%D9%86%D8%A7%D9%88%D8%B1%DB%8C-%D9%84%DB%8C%D8%B2%D8%B1-%D8%AF%D8%B1-%D8%A8%D8%B1%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D9%88-%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF" target="_blank" rel="nofollow">کاربرد فناوری لیزر در برشکاری و جوشکاری فولاد</a></p>
</blockquote>
<h2>اندازه الکترودها</h2>
<p>قطر و طول میله های الکترود که در سراسر دنیا تولید می شود از جدول استاندارد زیر پیروی می کند.</p>
<table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2">
<tbody>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p><strong>قطر میله (مغزی میله فلزی)</strong></p>
<p><strong>D(mm) +- 0.1 mm</strong></p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p><strong>طول میله</strong></p>
<p><strong>L (mm)</strong></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>1.6</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>300</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>2</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>300</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>2.5</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>300</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>3.2</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>300-350</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>4</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>350-450</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>5</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>350-450</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>6</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>450-500</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>7</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>450-500</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>8</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>400-600</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>9</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>450-600</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>10</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>450-600</p>
</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p><span id="general"></span>12</p>
</td>
<td style="text-align: center;" width="312">
<p>450-600</p>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<h2>مواد عمومی تشکیل دهنده پوشش الکترودها</h2>
<p>موادی که پوشش الکترودها را تشکیل میدهند به ۶ دسته تقسیم می شوند.</p>
<ul>
<li>مواد سربازه ساز که از سنگ های معدنی مانند سنگ تیتان (Tio2) به صورت طبیعی با نام روتیل (Rotile) از معدن استخراج می شود. برخی مواد معدنی دیگر مانند سنگ منگنز، فلوراسپار، فلورایدها، آهک، خاک چینی، کوارتز، سنگ مرمر، اکسیدآهن و بعضی سیلیکات ها نیز در ساخت پوشش الکترود استفاده می شود.</li>
<li>مواد تشکیل دهنده گاز مثل نشاسته،‌ خاک اره، کتان، سلولز و ...</li>
<li>عوامل احیاکننده و اکسیژن زدا برای احیای اکسیدها مانند فرومنگنز، فروسیلیسیم، فروکروم، فروتیتانیوم، فرو مولیبدن</li>
<li>عوامل آلیاژ کننده</li>
<li>عوامل چسباننده که باعث چسبدن پوشش به مغزی فلزی می شود. موادی مانند سیلیکات سدیم و سیلیکات پتاسیم و یا چسب نشاسته</li>
<li>در برخی از الکترودها به منظور افزایش نرخ رسوب مقداری از پودر فلز پایه نیز اضافه می شود. به عنوان مثال در الکترودهایی که برای جوشکاری فولاد به کار می رود مقدار پودر آهن نیز به پوشش اضافه می کنند.</li>
</ul>
<p><span id="coating"></span>موادی که برای ساخت پوشش لازم است در یک دستگاه مخلوط شده و به صورت خمیر در می اید سپس به کمک پرس بر روی میله الکترود قرار می گیرد و درون کوره کاملا خشک می شود. پس از این مرحله الکترود قابل استفاده می باشد.</p>
<blockquote>
<p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="انواع روش های جوشکاری" href="https://www.modiranahan.com/article/97/%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%81%DB%8C%D9%84-%D8%B3%D8%A8%DA%A9-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%B1%D9%88%D8%B4-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C" target="_blank" >انواع روش های جوشکاری</a></p>
</blockquote>
<h2>تقسیم بندی الکترودها از نظر نوع پوشش</h2>
<p>از نظر جنس پوشش الکترودها می توان آن ها را به ۶ کلاس متفاوت تقسیم بندی کرد.</p>
<ul>
<li>نوع سلولزی</li>
<li>نوع روتیلی (خود شامل دو کلاس است)</li>
<li>نوع اسیدی</li>
<li>نوع اکسیدی</li>
<li>نوع قلیایی یا بازی</li>
<li><span id="first_class"></span>نوع روتیلی به علاوه ی پودر آهن</li>
</ul>
<h3>کلاس اول: سلولزی</h3>
<p>در این نوع الکترود ۴۰ درصد وزن پوشش را سلولز تشکیل میدهد که در اثر سوختن باعث تولید مقدار زیادی هیدورژن و اکسید کربن می شود. گازهای تولید شده باعث می شوند تا حوضچه ی مذاب از نفوذ گازهای مخرب موجود در اتمسفر در امان بماند. این دسته از الکترودها در جوشکاری های فضای باز بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.</p>
<p>از دیگر مزایای سوختن سلولز و تولید هیدروژن و اکسید کربن می توان به افزایش حرارت قابل توجه حوضچه ی جوش اشاره کرد که سبب نفوذ بسیار خوب جوش مذاب به داخل ساختار فلز پایه می شود.</p>
<p>از معایب الکترودهای سلولزی نیز می توان به تولید دود زیاد و همچنین پاشش جرقه های جوش به مقدار زیاد به اطراف اشاره کرد.</p>
<p>از الکترودهای سلولزی می توان هم با جریان برق یکنواخت و هم متناوب استفاده کرد. از مهمترین الکترودهای سلولزی می توان به الکترودهای E8010 و E7010 اشاره کرد.</p>
<p>ازمواد تشکیل دهنده ی پوشش های سلولزی می توان به موارد زیر اشاره کرد:</p>
<ul>
<li>۴۰ درصد سلولز</li>
<li>۲۵ درصد روتیل یا اکسید تیتانیوم</li>
<li>۱۲ درصد فرومنگنز</li>
<li>۱۵ منیزیت یا اکسید منیزیم</li>
<li>۱۰ درصد انواع سیلیکات ها و سایر افزودنی ها</li>
</ul>
<p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="e6010.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1656567468149-e6010.jpg" alt="e6010" /></p>
<p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - الکترود سلولزی E6010</p>
<h3>کلاس دوم و سوم: پوشش های رتیلی</h3>
<p>در این کلاس از التکرودها برای ساخت پوشش به طور عمده از اکسید تیتانیوم طبیعی، مواد یونیزه کننده و میکا استفاده می شود. کلاس دوم به دلیل ایجاد سربازه ی غلیظ برای جوشکاری گوشه ها مناسب تر است و کلاس سوم به دلیل سرباره ی رقیق تر که واسطه ی اضافه کردن ترکیبات قلیایی، برای جوشکاری در وضعیت های عمومی مناسب است. </p>
<p>الکترودهای رتیلی به طور کلی نفوذی متوسط، به همراه یک قوس الکتریکی ملایم و آرام دارند و نسبت به رطوبت نیز حساس نمی باشند. قابلیت جدا شدن سرباره از روی جوش نیز عالی ست. </p>
<p>به دلیل امکان یونیزه شدن اکسید تیتانیوم می توان از الکترودهای رتیلی با جریان برق متناوب نیز استفاده کرد. </p>
<p>از مهمترین الکترودهای رتیلی می توان به E6013، E7014، E7024 اشاره کرد. </p>
<p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="e6013.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1656567591154-e6013.jpg" alt="e6013" /></p>
<p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - الکترود رتیلی E6013</p>
<h3>کلاس چهارم: پوشش های اسیدی</h3>
<p>پوشش الکترودها د ر این کلاس اغلب شامل اکسیدها و کربنات های منگنز، آهن و مقادیری سیلیسیم است و سرباره ی حاصل از جوشکاری به وسیله ای این الکترودها نیز دارای خواص اسیدی ست. </p>
<p>جوش به دست آمده از الکترودهای با پوشش اسیدی دارای سطحی هموار و براق است و سرباره ی سیال و پرحجم حاصل از جوشکاری نیز پس از سرد شدن به سرعت از سطح جوش جدا می شود به همین دلیل استفاده از آن در جوشکاری چند پاسی بسیار رایج است. شروع قوس الکتریکی در این نوع از الکترود نسبت به الکترودهای قلیایی آسان تر اما از الکترودهای رتیلی دشوارتر است. </p>
<p>از مهمترین نوع الکترودهای اسیدی می توان به E7027 اشاره کرد. مهمترین مواد تشکیل دهنده ی پوشش این الکترود شامل ۳۰ درصد انواع اکسید، ۲۰ تا ۳۰ درصد کربنات منگنز، ۲۰ درصد کربنات آهن، ۱۰ درصد کربناب کلسیم و ۱۰ درصد سیلیکات است. </p>
<h3>کلاس پنجم: پوشش های اکسیدی</h3>
<p>ترکیب اصلی پوشش در این نوع الکترود اکسید آهن و اکسید منگنز و نیز کربناب آهن و کربنات منگنز است و به همین دلیل سرباره ای که تشکیل می دهد نیز متراکم، سنگین و پرحجم است و به راحتی از جوش جدا می شود. این نوع الکترود به دلیل سیالیت بالای مذاب بیشتر برای جوشکاری گوشه ها و در وضعیت افقی و تخت به کار برده می شود. </p>
<h3>کلاس ششم: بازی یا قلیایی</h3>
<p>پوشش الکترودهای این کلاس از مقادیر قابل توجهی کربناب کلسیم، فلوراید، آهک و فلوراسپار تشکیل شده است. با سوختن کربناب کلسیم و تولید گاز دی اکسید کربن عمل حفاظت از حوضچه ی مذاب انجام می شود. به دلیل کم بودن مقدار رطوبتی که در این پوشش ها وجود دارد جوش حاصل مقدار کمی هیدروژن در ترکیب خود خواهد داشت به همین دلیل به این نوع الکترودها، الکترودهای کم هیدروژن نیز گفته می شود. </p>
<h3>کلاس هفتم: الکترود با روکش های حاوی پودر آهن</h3>
<p>اضافه کردن پودر آهن به پوشش الکترودها تاثیرات بسیار مثبتی روی ویژگی های الکترود دارد که مهمترین آن ها عبارت است از:</p>
<ul>
<li>افزایش نرخ رسوب</li>
<li>افزایش پایداری قوس</li>
<li>افزایش بازدهی</li>
<li>افزایش انطاف پذیری برای جوشکاری در زوایای تنگ </li>
<li>پهن تر شدن قوس الکتریکی</li>
<li>بزرگتر شدن حوضچه ی جوش</li>
<li>صاف تر بودن سطح گرده جوش </li>
<li>کاهش مقدار پاشش جرقه </li>
</ul>
