جوشکاری با قوس الکتریکی چیست

تاریخچه جوشکاری با قوس الکتریکی شامل  الکترودها و طبقه بندی آن ، الکترودهای پوشش دار، جنس مفتول فلزی الکترود ، مواد عمومی تشکیل دهنده پوشش الکترودها، روشهای جوشکاری با برق، روشهای جوشکاری ذوبی، جوشکاری به وسیله قوس الکتریکی، میباشد .

 

جوشکاری و الکترود

جوشکاری با برق ( قوس الکتریکی ) عبارت است از ذوب کردن الکترود و جاری کردن آن درمحل مورد نظر و متصل کردن قطعات به یکدیگر که توسط درجه حرارتی بسیار زیاد که بوسیله قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار بوجود می‌آید، انجام می‌شود.در صورتیکه بخواهیم دو قطعه فلز را به یکدیگر جوش داده و یا شکافی را توسط عمل جوشکاری پر کنیم از فلز دیگری استفاده می‌شود که آنرا الکترود یا سیم جوش می‌نامند.

الکترود در جوشکاری با قوس الکتریکی

یک مفتول فلزی که اطراف آنرا پوششی(روکشی) از ترکیبات شیمیایی بخصوص متناسب با نوع مصرف و نیاز احاطه کرده است ، انواع پوشش ها با توجه به نوع فلز مورد جوشکاری متفاوت و برای جوشکاری ضروری است .

برخی از روشهای جوشکاری با اصطلاح انگلیسی

الکترودها (Electrode)
جوشکاری با برق (Electric Welding)
نقطه جوش (Spot Welding)
جوش سربه سر (Flash Butt Welding)
جوش سربه سر بوسیله مقاومت الکتریکی (Resistance Butt Welding)
جوش مقاومتی بوسیله فلاکس هادی (Electroslag Resistance Welding)
جوشکاری به وسیله قوس الکتریک (Arc Welding)
جوشکاری بوسیله اشعه لیزر (Laser Welding)

 

 

الکترودها از نظر جنس فلز

1) – الکترودهای آهنی
2) – الکترودهای چدنی Cast Iron
3) – الکترودهای آلیاژهای فولادی Spacial Alloy Steel
4) – الکترودهای فولادهای پر کربن High Carbon Steel
5) – الکترودهای غیر آهنی None ferrouse

 

با توجه به اینکه بیشتر جوشکاری ها بر روی مقاطع آهن و آلیاژهای آن انجام می‌گیرد به همین علت تنوع این نوع الکترودها بیشتر میباشد. آلیاژهای فولاد در جوشکاری فولادهای مختلف و الکترودهای غیر آهنی برای جوشکاری فلزات مختلف از قبیل: آلومینیم- مس- برنز- برنج و … مورد مصرف دارند. برای جوشکاری دو قطعه فلز به یکدیگر معمولا از الکترودهایی استفاده می‌شود که جنس آنها با فلز مبنا یکی باشد.
اگر الکترودها نسبت به نوع کاردرست انتخاب نشوند ، مقاومت و استقامت را از دست داده و بعضا موجب شکنندگی فلز نیز خواهد شد. الکترودها نه تنها نسبت به فلزات مختلف متفاوتند بلکه نسبت به نوع جریان (مستقیم یا متناوب) و در حالتهای مختلف جوشکاری و مقدار نفوذ جوش نیز انواع مختلفی دارند .

دسته بندی الکترودهای فلزی

الکترودهای پوشش دار و الکترودهای بدون پوشش

الکترودهای پوشش دار: پوشش نوع الکترودها از ترکیبات شیمیایی متنوعی تشکیل شده که مقداری از آنها معین و مشخص و مقداری دیگربه علت اینکه بعضی از ترکیبات در الکترودها و به دلیل ارزش اقتصادی آنها ، کارخانه سازنده فرمول کامل الکترودهای خود را محرمانه نگهداری می‌کند ، نامشخص می‌باشند. مشخص نبودن مهمترین ترکیبات شیمیایی پوشش این نوع الکترودها عبارتند از: سولفور- فرومنگنز- دی اکسید تیتانیم- کربنات کلسیم- سیلیکات های مختلف و غیره.

برای چسبندگی پوشش به سیم جوش از سلیکات سدیم استفاه می‌شود و ترکیبات شیمیایی پوشش الکترودها هر کدام به تنهایی نقش موثری را در جوشکاری ایفا می‌کنند که اصلی ترین آنها محافظت ناحیه جوش از اکسیداسیون، یکنواخت و پایدار نگه داشتن قوس الکتریکی میباشد .

پوشش های پایدار کننده: عناصرتشکیل دهنده این پوشش ها فضای قوس الکتریکی را یونیزه کرده و جوشکاری با جریان متناوب را آسانتر می‌نماید. مطمئن ترین عنصر برای این کار پتاسیم (K) می‌باشد که در سنگهای معدنی طبیعی مانند (گرافیت – فلدسپات) و بصورت شیمیایی در ترکیبات (کرمات پتاسیم و دی کرومات پتاسیم، پتاس و شوره) یافت می‌شود. به دلیل نازک بودن این نوع پوشش ها امکان نفوذ اکسیژن و ازت موجود درهوا به ناحیه مذاب جوش همیشه وجود داشته و باعث ترد و شکننده شدن نسبی جوش می‌گردند .
پوشش های کیفی: این پوشش ها با تشکیل گاز و سرباره ، از فلز در برابر نفوذ اکسیژن و ازت هوا محافظت نموده و آلیاژهای مناسب را در ناحیه مذاب وارد می‌کنند .

 

 

پوششهای کیفی دارای خواص ذیل میباشند

1) تولید سرباره و گازهای محافظ در هنگام ذوب.
2) ایجاد قوس الکتریکی پایدار و پیوسته در هنگام جوش.
3) دارا بودن خاصیت احیاکنندگی در سرباره جوش .
4) گل جوش به سبب دارا بودن خاصیت انقباضی بیشتر نسبت به فلز مبنا ، به راحتی از روی گرده جوش جدا و بلند میشود.
5) در حالتهای جوشکاری عمودی و بالای سر، تفاله به سرعت سرد می‌شود و در نتیجه از سقوط مواد مذاب بر اثر جاذبه زمین جلوگیری می‌کنند.

الکترودهای پوششدار بر اساس ترکیبات شیمیایی پوشش ها

1) الکترودهای اسیدی یا گرم
الکترودهای اسیدی با اینکه از الکترودهای مرغوب به شمار می‌آیند اما شکل ظاهری جوش یکنواخت نبوده و در موقع کار جرقه هایی به اطراف پراکنده می‌کند. این الکترودها احتیاج به شدت جریان زیادی داشته و قطرات مذاب آنها ریزند و ریز بودن قطرات مذاب باعث سوزاندن لبه های قطعه کار می‌گردد. سرباره حاصل از جوشکاری این الکترودها خاصیت اسیدی دارند. مقاوت کششی جوش حاصل از این الکترودها کمتر از الکترودهای روتیلی بوده اما افزایش طول و استحکام ضربه ای آنها بیشتر است.

2) الکترودهای بازی یا قلیایی آهکی یا سرد
این نوع الکترودها محاسن زیادی از نظر جوشکاری دارند، چنانچه بطور صحیح بکار برده نشوند گرده جوش متخلخل و در انتهای آن حفره بزرگی ایجاد می‌گردد. به سبب نفوذ خیلی خوب آنها در پاسهای اول جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالت جوشکاری به حالت عمودی سرعت جوش آنها بیشتر از سایر الکترودها است. فلز جوش حاصل از این نوع الکترودها هیدورژن کمتری داشته و معمولا در درجات حرارت پائین از استحکام خوبی برخوردار است. در جوشکاری فولاد ساختمانی پر منگنز، مخازن تحت فشار و امثال آنها نسبت به سایر الکترودها ارجعیت دارند.