آشنایی با انواع پوشش الکترود جوشکاری

پوشش الکترودهای جوشکاری یکی از عوامل کلیدی در تعیین کیفیت جوش و عملکرد آن‌ها در پروژه‌های جوشکاری است. انواع مختلف پوشش‌ها با ترکیبات متفاوت برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند. علاوه بر این، قیمت الکترود بسته به نوع پوشش و کاربرد آن‌ها متغیر است و این موضوع می‌تواند در انتخاب الکترود مناسب برای پروژه‌ها تأثیر بسزایی داشته باشد. در این مقاله، به بررسی نقش و انواع پوشش‌های الکترود جوشکاری و تأثیر آن‌ها بر کیفیت جوش می‌پردازیم.

نقش پوشش الکترود جوشکاری SMAW

در فرآیند جوشکاری، هنگامی که فلز مذاب در معرض هوا قرار می‌گیرد، با گازهای موجود در جو مانند اکسیژن و نیتروژن واکنش می‌دهد. این واکنش‌ها منجر به تشکیل اکسیدهای فلزی می‌شود که به شدت کیفیت و استحکام جوش را تحت تأثیر قرار می‌دهند. به همین دلیل، لازم است فلز مذاب در حین جوشکاری از اکسیداسیون محافظت شود.

در الکترودهای روکش‌دار، این محافظت توسط پوشش شار موجود بر روی الکترود انجام می‌شود. پوشش شار در اثر گرمای قوس الکتریکی می‌سوزد و گازهایی تولید می‌کند که ناحیه جوش را احاطه کرده و از نفوذ گازهای اتمسفری به فلز مذاب جلوگیری می‌کنند. بخشی از این گازها با فلز مذاب ترکیب شده و به‌صورت رسوب بر سطح فلز پایه قرار می‌گیرند. این رسوبات، که در نهایت به‌صورت سرباره روی سطح فلز مستقر می‌شوند، به محافظت از فلز در برابر اکسیداسیون کمک می‌کنند و به حفظ کیفیت جوش می‌افزایند.

پوشش شار علاوه بر ایجاد این لایه حفاظتی، موجب تثبیت قوس الکتریکی، کاهش میزان پاشش فلز در حین جوشکاری، و کنترل عمق نفوذ قوس به فلز پایه می‌شود. این پوشش همچنین به بهبود سرعت رسوب فلز کمک کرده و می‌تواند ترکیب شیمیایی فلز جوش را بهبود بخشد.

پوشش شار علاوه بر ایجاد این لایه حفاظتی، موجب تثبیت قوس الکتریکی، کاهش میزان پاشش فلز در حین جوشکاری، و کنترل عمق نفوذ قوس به فلز پایه می‌شود. این پوشش همچنین به بهبود سرعت رسوب فلز کمک کرده و می‌تواند ترکیب شیمیایی فلز جوش را بهبود بخشد.

تاثیر پوشش در الکترود جوشکاری

پوشش الکترود تأثیرات زیادی بر ویژگی‌ها و کیفیت جوش دارد. این پوشش که به‌عنوان یک لایه محافظ عمل می‌کند، نقش‌های مختلفی ایفا می‌کند:

• محافظت از فلز جوش: پوشش الکترود از فلز جوش در برابر گازهای اتمسفری مانند اکسیژن و نیتروژن محافظت می‌کند و از اکسیداسیون و آلاینده‌های محیطی جلوگیری می‌کند.
• تثبیت قوس الکتریکی: مواد موجود در پوشش الکترود به تثبیت قوس الکتریکی کمک کرده و باعث ایجاد قوس پایدارتر می‌شود، که در نتیجه فرآیند جوشکاری را دقیق‌تر و کنترل‌شده‌تر می‌کند.
• کاهش پاشش: پوشش‌های مناسب میزان پاشش فلز را کاهش می‌دهند و به جوشکار کمک می‌کنند جوش تمیزتری ایجاد کند.

• کنترل عمق نفوذ قوس: پوشش الکترود می‌تواند عمق نفوذ قوس را کنترل کند، که برای اتصالات بحرانی و پروژه‌های صنعتی اهمیت زیادی دارد.
• بهبود سرعت رسوب فلز: برخی ترکیبات در پوشش الکترود به افزایش سرعت رسوب فلز کمک می‌کنند، که در پروژه‌هایی با نیاز به حجم بالای جوش بسیار مفید است.
• تغییر ترکیب شیمیایی جوش: پوشش‌ها می‌توانند مواد آلیاژی را به فلز جوش اضافه کنند که خواص مکانیکی جوش مانند مقاومت به خوردگی و استحکام کششی را بهبود می‌بخشند.
• ایجاد سرباره محافظ: پوشش الکترود پس از ذوب شدن، سرباره‌ای روی سطح جوش ایجاد می‌کند که از فلز مذاب در برابر اکسیداسیون محافظت می‌کند. این سرباره پس از سرد شدن به راحتی قابل برداشتن است و سطح نهایی جوش را صاف و یکنواخت می‌کند.

به طور کلی، انتخاب نوع مناسب پوشش برای الکترود می تواند به طور مستقیم بر کیفیت، کارایی و ظاهر نهایی جوش تأثیر بگذارد و به همین دلیل، در صنایع مختلف جوشکاری توجه ویژه ای به این موضوع می شود.

ترکیبات پوشش شار

پوشش شار در الکترودهای جوشکاری شامل ترکیبات مختلفی است که هر یک نقش خاصی در فرآیند جوشکاری ایفا می‌کنند. این ترکیبات می‌توانند خواص شیمیایی و مکانیکی جوش را بهبود بخشند و به ایجاد قوس پایدار و محافظت از حوضچه مذاب کمک کنند. برخی از این ترکیبات عبارتند از:

• مواد تولیدکننده گاز: شامل سلولز و ترکیبات آلی که با سوختن در اثر حرارت قوس، گازهایی مانند دی‌اکسید کربن و هیدروژن تولید می‌کنند. این گازها از نفوذ گازهای اتمسفری جلوگیری می‌کنند.
• مواد تولیدکننده سرباره: مانند سیلیکات‌ها و فلوریدها که به تولید سرباره کمک می‌کنند و از فلز جوش در برابر اکسیداسیون محافظت می‌کنند.
• پایدارکننده‌های قوس: ترکیباتی مانند پتاسیم و سدیم که به تثبیت قوس و ایجاد یک قوس یکنواخت‌تر کمک می‌کنند.
• مواد اکسیدکننده و احیاکننده: ترکیباتی مانند اکسید آهن و کربنات‌ها که به کنترل واکنش‌های شیمیایی در حوضچه مذاب کمک می‌کنند.
• مواد آلیاژی: برخی الکترودها دارای پوشش‌هایی هستند که مواد آلیاژی مانند منگنز، سیلیسیم، کروم یا مولیبدن را به فلز جوش اضافه می‌کنند و خواص مکانیکی آن را بهبود می‌بخشند.

هر کدام از این ترکیبات با دقت و بر اساس نیازهای خاص جوشکاری انتخاب می شوند تا به خواص مطلوبی در جوش دست پیدا کنند. نوع و مقدار این ترکیبات می تواند بر اساس کاربرد و نوع الکترود تغییر کند و به همین دلیل، انتخاب الکترود مناسب باید با توجه به نیازهای پروژه انجام شود.

مواد تشکیل دهنده ی پوشش الکترود

به طور معمول، پوشش روی الکترودهای فولاد ملایم و فولاد کم آلیاژ شامل 6 تا 15 ماده مختلف است. برخی از مواد تشکیل دهنده آن عبارتند از:

• سلولز: این ماده در حین جوشکاری تجزیه می شود و گازهایی تولید می کند که به عنوان محافظ قوس در حین جوشکاری عمل می کنند.
• کربنات های فلزی: این ترکیبات برای تنظیم پایه ای پوشش به کار می روند. هنگام جوشکاری فولادهای با استحکام بالا، استفاده از الکترودهای با پوشش پایه توصیه می شود.
• اکسید تیتانیوم (TiO2): به تشکیل سرباره ای کمک می کند که پس از رسوب فلز مذاب روی فلز پایه، به سرعت جامد می شود. این سرباره از فلز جامد در برابر اکسیداسیون محافظت می کند و همچنین به یونیزاسیون قوس کمک می کند.
• فرومنگنز و فروسیلیس: این ها عناصر کاهنده ای هستند که از اکسید شدن فلز مذاب جلوگیری کرده و محتوای منگنز و سیلیسیم فلز جوش را نیز تأمین می کنند.

• فلوراید کلسیم: برای تنظیم پایه ای پوشش به آن اضافه می شود و به عملکرد محافظتی قوس کمک می کند.
• خاک رس و صمغ: این مواد به پوشش استحکام می بخشند تا در طول اکستروژن الکترود، مواد پوشش به خوبی به یکدیگر بچسبند.
• سیلیکات های معدنی: این ترکیبات به استحکام پوشش و همچنین به تشکیل سرباره کمک می کنند.
• عناصر آلیاژی: موادی مانند نیکل، مولیبدن و کروم زمانی اضافه می شوند که نیاز به تقویت خواص خاص در فلز جوش وجود داشته باشد.
• اکسیدهای آهن و منگنز: این مواد به سیالیت سرباره کمک کرده و به تثبیت قوس الکتریکی کمک می کنند.
• پودر آهن: به افزایش سرعت رسوب فلز کمک می کند و در نتیجه بهره وری فرآیند جوشکاری را افزایش می دهد.

انواع پوشش های الکترود فولاد کربنی

پوشش الکترودها بر اساس یک یا دو عنصر اصلی خود دسته بندی می شود. در زیر به طور خلاصه انواع پوشش های الکترودهای فولاد کربنی توضیح داده شده است:

1. سلولز-سدیم (EXX10)

• ترکیب: سلولز (آرد چوب) و سدیم
• ویژگی‌ها: این پوشش حاوی سلولز است که گازهای دی‌اکسید کربن و هیدروژن تولید می‌کند و باعث محافظت فلز مذاب از اکسیداسیون می‌شود. این پوشش برای جوشکاری با جریان مستقیم مناسب است و نفوذ عمیقی در جوش ایجاد می‌کند. برای تثبیت قوس، مقدار کمی پودر آهن به پوشش افزوده می‌شود.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری فولادهای کربنی و فولادهای با کربن پایین.

2. سلولز-پتاسیم (EXX11)

• ترکیب: سلولز و پتاسیم
• ویژگی‌ها: این پوشش مشابه EXX10 است، اما حاوی پتاسیم بیشتری است که به سازگاری الکترود با جریان متناوب کمک می‌کند. ویژگی‌های مکانیکی مشابه EXX10 دارد اما برای استفاده در شرایط جریان متناوب مناسب‌تر است.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری در موقعیت‌های مختلف، به ویژه با جریان متناوب.
  

  

3. روتیل-سدیم (EXX12)

• ترکیب: روتیل (دی‌اکسید تیتانیوم) و سدیم
• ویژگی‌ها: پوشش روتیل-سدیم قوس نرم و قابل‌کنترل ایجاد می‌کند که در نتیجه کیفیت جوش بالا و سطح صاف‌تری دارد. عمق نفوذ آن نسبت به پوشش‌های سلولزی کمتر است، اما سرعت رسوب بالاتری دارد.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری در موقعیت‌های مختلف با جوش‌های صاف و ظریف.

4. روتیل-پتاسیم (EXX13)

• ترکیب: روتیل و پتاسیم
• ویژگی‌ها: این پوشش مشابه EXX12 است، اما حاوی پتاسیم بیشتری است که عملکرد بهتری در جریان متناوب دارد. قوس آرام و نرمی ایجاد می‌کند.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری با جریان متناوب و ایجاد جوش‌های صاف.
  

  

5. روتیل-پودر آهن (EXX14)

• ترکیب: روتیل و پودر آهن
• ویژگی‌ها: اضافه کردن پودر آهن به پوشش باعث افزایش سرعت رسوب و بهبود عملکرد جوش می‌شود. الکترودهای با 25 تا 40 درصد پودر آهن برای جوشکاری در تمام موقعیت‌ها مناسب هستند. الکترودهایی که بیش از 50 درصد پودر آهن دارند، برای جوشکاری در حالت صاف کاربرد دارند.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری در موقعیت‌های مختلف و افزایش سرعت رسوب.

6. هیدروژن-سدیم کم (EXXX5)

• ترکیب: هیدروژن و سدیم
• ویژگی‌ها: این الکترودها به نام “الکترودهای کم هیدروژن” شناخته می‌شوند و به دلیل کاهش میزان هیدروژن قابل انتشار در فلز جوش، برای جوشکاری آلیاژهای با استحکام بالا و حساس به هیدروژن مناسب هستند. این الکترودها باید در شرایط خشک نگهداری شوند.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری آلیاژهای حساس به هیدروژن و فولادهای با استحکام بالا.

7. هیدروژن-پتاسیم کم (EXX16)

• ترکیب: هیدروژن و پتاسیم
• ویژگی‌ها: این پوشش مشابه EXXX5 است اما حاوی پتاسیم بیشتری است که به یونیزاسیون قوس کمک می‌کند و باعث بهبود عملکرد در جوشکاری با جریان متناوب می‌شود.

• کاربرد: مناسب برای جوشکاری با جریان متناوب و جوشکاری آلیاژهای حساس به هیدروژن.

  

8. هیدروژن-پتاسیم کم (EXX18)

• ترکیب: هیدروژن، پتاسیم و پودر آهن
• ویژگی‌ها: این پوشش ترکیب مناسبی از EXX16 با پودر آهن دارد که سرعت رسوب را افزایش می‌دهد و در نتیجه برای جوشکاری در تمام موقعیت‌ها مناسب است. یکی از معروف‌ترین الکترودهای این نوع، E7018 است.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری در تمامی موقعیت‌ها و استفاده در صنایع مختلف.

9. پودر آهن کم هیدروژن (EXX28)

• ترکیب: پودر آهن و هیدروژن
• ویژگی‌ها: این پوشش با محتوای بالای پودر آهن باعث افزایش سرعت رسوب می‌شود، اما تنها در موقعیت‌های صاف و افقی قابل استفاده است.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری در حالت صاف و افقی.

10. اکسید آهن-سدیم (EXX20)

• ترکیب: اکسید آهن و سدیم
• ویژگی‌ها: این الکترودها پوشش غنی از FeO₂ دارند که باعث تولید مقدار زیادی سرباره می‌شود و سطح جوش را صاف و یکنواخت می‌کند. این پوشش برای استفاده در جریان‌های مختلف مناسب است.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری در موقعیت‌های مختلف و ایجاد جوش‌های صاف.

11. آهن-اکسید-پودر آهن (EXX27)

• ترکیب: اکسید آهن و پودر آهن
• ویژگی‌ها: این نوع پوشش مشابه EXX20 است، اما پودر آهن بیشتری دارد که سرعت رسوب را افزایش می‌دهد. این الکترودها با تمامی جریان‌ها سازگار هستند.
• کاربرد: مناسب برای جوشکاری با تمامی جریان‌ها و برای افزایش سرعت رسوب.

 

استاندارد های الکترود

• ISO 2560: استاندارد برای الکترودهای فولادی کربنی و کم آلیاژ.
• ISO 3581: استاندارد برای الکترودهای فولاد ضد زنگ.
• ISO 18273: استاندارد برای الکترودهای آلومینیومی و آلیاژهای آلومینیوم.

پوشش الکترود چه نقشی در انتخاب الکترود ها دارند؟

انتخاب پوشش مناسب برای الکترود جوشکاری تأثیر زیادی بر کیفیت، کارایی و ظاهر نهایی جوش دارد. برای انتخاب الکترودهای با پوشش مناسب، توجه به نیازهای پروژه و نوع کاربرد بسیار مهم است. استفاده از الکترودهای با پوشش‌های مختلف، می‌تواند موجب بهبود ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی جوش، سرعت کار و دوام جوشکاری شود.

برای تهیه انواع الکترودهای مورد نیاز خود، می‌توانید به نمایندگی‌های معتبر مانند فولاد حامیران مراجعه کنید که محصولات خود را با کیفیت بالا و ضمانت ارائه می‌دهد.