الکترودها در میان ابزارهای جوشکاری نقشی اساسی ایفا می‌کنند. این مفتول‌های فلزی به بهبود کیفیت جوش و آلیاژسازی فلز کمک می‌کنند. انتخاب الکترود مناسب با توجه به نوع فلز پایه، روش جوشکاری، موقعیت جوش و خواص مورد نظر، نقشی کلیدی در استحکام، ظرافت و طول عمر جوش نهایی خواهد داشت.
در این مقاله از سایان اوج پارس به بررسی انواع الکترود جوشکاری بر اساس معیارهای مختلف، کاربردها و نکات انتخاب الکترود مناسب می‌پردازیم.
الکترود جوشکاری چیست؟
الکترود جوشکاری یکی از مهم‌ترین ابزارها در فرآیند جوشکاری است که از یک مفتول فلزی و روکش مخصوص تشکیل شده است. این روکش در هنگام جوشکاری ذوب شده و به ایجاد گاز محافظ، پایداری قوس الکتریکی، بهبود کیفیت جوش و آلیاژسازی فلز جوش کمک می‌کند. انتخاب الکترود مناسب نقش کلیدی در استحکام، زیبایی و ظرافت جوش نهایی خواهد داشت.
بیشتر بخوانید: تفاوت لحیم کاری با جوشکاری چیست؟
انواع الکترود جوشکاری
الکترودهای جوشکاری را می‌توان بر اساس معیارهای مختلفی دسته‌بندی کرد که در ادامه به رایج‌ترین آنها اشاره می‌کنیم:
1. جنس مفتول الکترود
در ادامه، انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس جنس مفتول الکترود آشنا می‌شویم:
- الکترود فولاد کربنی (Carbon Steel Electrodes)
پرکاربردترین نوع الکترودها برای جوشکاری فولاد هستند. این الکترودها از مفتول‌های فولاد کربنی ساخته می‌شوند و برای جوشکاری فولادهای کربنی و سازه‌های معمولی فلزی مناسب هستند.
- الکترود چدن (Cast Iron Electrodes)
این الکترودها مخصوص جوشکاری چدن طراحی شده‌اند و دارای ترکیبات خاصی هستند که به کاهش ترک خوردن و بهبود خواص مکانیکی جوش کمک می‌کنند.
- الکترود آلومینیوم (Aluminum Electrodes)
این الکترودها از مفتول‌های آلومینیومی ساخته شده و برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن به کار می‌روند. الکترودهای آلومینیوم در صنایع هوافضا، ساخت و سازهای سبک، تجهیزات حمل و نقل کاربرد دارند.
- الکترود مس و آلیاژهای مس (Copper and Copper Alloy Electrodes)
این نوع الکترودها از مس و آلیاژهای مسی ساخته شده‌اند و برای جوشکاری مس و برنج به کار می‌روند. صنایع الکتریکی، صنایع خودروسازی، صنایع دریایی پرمصرف‌ترین کاربردهای این نوع الکترود هستند.
- الکترود نیکل و آلیاژهای نیکل (Nickel and Nickel Alloy Electrodes)
این الکترودها از نیکل و آلیاژهای آن ساخته می‌شوند که مقاومت بالایی در برابر خوردگی، حرارت و عوامل شیمیایی دارند. همانطور که می‌توان حدس زد این نوع الکترودها در صنایع پتروشیمی، صنایع شیمیایی و تجهیزات دریایی استفاده می‌شوند.
- الکترود تیتانیوم (Titanium Electrodes)
از تیتانیوم ساخته شده و برای جوشکاری تیتانیوم و آلیاژهای آن مورد استفاده قرار می‌گیرند. الکترود تیتانیوم مقاومت بسیار با در برابر خوردگی و حرارت دارد. در صنایع هوافضا و تجهیزات پزشکی از این نوع الکترود استفاده می‌شود.
در پایان از دو نوع دیگر الکترود هم می‌توان نام برد. الکترود فولاد کم آلیاژ (Low Alloy Steel Electrodes) که شامل عناصری مانند مولیبدن، کروم و نیکل هستند و به مقاومت در برابر خوردگی و افزایش استحکام کمک می‌کنند.
از طرفی الکترود فولاد ضد زنگ (Stainless Steel Electrodes) که با ترکیبات مشابه، مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی دارند.
2. نوع پوشش الکترود
نوع پوشش الکترود تأثیر قابل توجهی بر خصوصیات جوش، پایداری قوس و تمیزی جوش دارد. در ادامه، با انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس نوع پوشش آشنا می‌شویم:
- الکترود با پوشش روتیلی (Rutile Coated Electrodes)
این الکترودها دارای پوششی از دی‌اکسید تیتانیوم هستند که به جوشکاری با قوس پایدار و قوس نرم کمک می‌کند. سرباره آنها به راحتی جدا می‌شود و جوش نهایی ظاهر خوبی دارد.
از این الکترود می‌توان در جوشکاری سازه‌های فلزی، لوله‌ها و اتصالات کوچک تا متوسط و جوشکاری در موقعیت‌های مختلف استفاده کرد.
- الکترود با پوشش سلولزی (Cellulose Coated Electrodes)
این نوع الکترودها دارای پوششی از مواد آلی و سلولز هستند که باعث تولید گازهای محافظ در هنگام جوشکاری می‌شود. این الکترودها قابلیت نفوذ بالا دارند و برای جوشکاری در تمامی موقعیت‌ها مناسب هستند.
الکترود با پوشش سلولزی در جوشکاری لوله‌های فشار قوی، خطوط لوله نفت و گاز، جوشکاری در فضای باز و مکان‌هایی با دسترسی دشوار کاربرد دارد.
- الکترود با پوشش بازی (Basic or Low Hydrogen Coated Electrodes)
این الکترودها دارای پوشش‌های بازی مانند کربنات کلسیم و فلورید کلسیم هستند که به کاهش میزان هیدروژن در جوش کمک می‌کند. این ویژگی باعث کاهش ترک‌های هیدروژنی در جوش می‌شود.
از الکترود پوشش بازی برای جوشکاری سازه‌های سنگین، مخازن تحت فشار، پل‌ها و سازه‌های بزرگ صنعتی استفاده می‌شود.
- الکترود با پوشش اسیدی (Acidic Coated Electrodes)
این الکترودها دارای پوشش‌های اسیدی هستند که به تولید جوش‌های صاف و یکنواخت کمک می‌کند. سرباره این نوع الکترود به راحتی جدا می‌شود.
از الکترودهای با پوشش اسیدی برای جوشکاری قطعات نازک تا متوسط، پروژه‌های تعمیراتی، سازه‌های فلزی با نیاز به ظاهر جوش تمیز استفاده می‌شود.
- الکترود با پوشش ترکیبی (Mixed or Composite Coated Electrodes)
این الکترودها ترکیبی از مواد مختلف مانند روتیل، سلولز و مواد بازی هستند که ویژگی‌های متنوعی از جمله پایداری قوس، نفوذ بالا و کاهش ترک‌های هیدروژنی را فراهم می‌کنند.
الکترودهای پوششی دارای کاربردهای عمومی در جوشکاری سازه‌های فلزی، لوله‌ها و اتصالات مختلف هستند.
هر یک از این الکترودها بر اساس نوع پوشش خود، برای کاربردهای خاصی مناسب هستند و انتخاب صحیح الکترود با توجه به نوع پروژه و شرایط کاری می‌تواند به بهبود کیفیت و کارایی جوشکاری کمک کند.
3. قطر الکترود
قطر الکترود به عنوان یکی از فاکتورهای مهم در انتخاب الکترود برای یک پروژه خاص به حساب می‌آید. در ادامه، انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس قطر و کاربردهای آنها توضیح داده می‌شود:
الکترود با قطر 2.0 میلیمتر: این نوع الکترودها برای جوشکاری قطعات نازک و حساس مورد استفاده قرار می‌گیرند. به دلیل قطر کم، حرارت کمتری تولید می‌کنند و باعث جلوگیری از سوراخ شدن قطعات نازک می‌شوند.
الکترود با قطر 2.6 میلیمتر: معمولاً برای جوشکاری قطعات با ضخامت متوسط به کار می‌روند. به دلیل قطر متوسط، این الکترودها تعادل خوبی بین نفوذ جوش و کنترل حرارت دارند.
الکترود با قطر 3.2 میلیمتر: برای جوشکاری قطعات با ضخامت متوسط تا زیاد استفاده می‌شوند. این الکترودها می‌توانند حرارت بیشتری تولید کنند و برای جوشکاری قطعاتی که نیاز به نفوذ عمیق‌تر دارند مناسب هستند.
الکترود با قطر 4.0 میلیمتر: برای جوشکاری قطعات ضخیم و بزرگتر طراحی شده‌اند. توانایی تولید حرارت بسیار بالا و نفوذ عمیق را دارند.
الکترود با قطر 5.0 میلیمتر و بیشتر: برای پروژه‌های بسیار بزرگ و سنگین به کار می‌روند. توانایی تولید حرارت بسیار زیاد و نفوذ عمیق را دارند و برای جوشکاری قطعات بسیار ضخیم مناسب هستند.
در جدول زیر انواع الکترود را از نظر قطر و کاربرد و مصارفی که دارند بررسی کرده‌ایم:
| قطر الکترود | کاربردها | مصارف |
| 2.0 | جوشکاری قطعات نازک و حساس | تعمیرات کوچک، ساخت و سازهای ظریف، کارهای هنری فلزی |
| 2.6 | جوشکاری قطعات با ضخامت متوسط | سازه‌های فلزی کوچک، لوله‌ها و اتصالات متوسط |
| 3.2 | جوشکاری قطعات با ضخامت متوسط تا زیاد | سازه‌های بزرگ فلزی، پل‌ها، سازه‌های صنعتی سنگین، پروژه‌های ساخت و ساز بزرگ |
| 4.0 | جوشکاری قطعات ضخیم و بزرگتر | سازه‌های بزرگ فلزی، پل‌ها، سازه‌های صنعتی سنگین، پروژه‌های ساخت و ساز بزرگ |
| 5.0 | جوشکاری قطعات بسیار ضخیم و پروژه‌های بسیار بزرگ | سازه‌های بزرگ صنعتی، پل‌های فلزی بسیار بزرگ، تانکرها و مخازن تحت فشار |
در انتخاب قطر الکترود، علاوه بر ضخامت قطعه کار، نوع فلز، موقعیت جوشکاری و نوع منبع تغذیه نیز باید مد نظر قرار گیرد. انتخاب صحیح الکترود بر اساس این فاکتورها می‌تواند به بهبود کیفیت جوش و کارایی فرآیند جوشکاری کمک کند.
بیشتر بخوانید: دستگاه جوش الکتروفیوژن چیست و چه کاربردی دارد؟
نامگذاری انواع الکترودهای جوشکاری
نامگذاری الکترودهای جوشکاری بر اساس استانداردهای مختلف انجام می‌شود که یکی از معروف‌ترین استانداردها، استاندارد انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) است. در ادامه، روش نامگذاری الکترودهای جوشکاری بر اساس این استاندارد و توضیحات مربوط به هر کدام از انواع الکترودها آورده شده است.
| نوع الکترود | مثال | ساختار |
| فولاد کربنی | E6010، E7018 | E: الکترود، 60 یا 70: حداقل استحکام کششی جوش (هزار psi 1 یا 2: موقعیت جوشکاری، 0 یا 1 یا 8: نوع پوشش و جریان |
| آلومینیوم | E4043 | E: الکترود، 4043: نوع آلیاژ آلومینیوم |
| نیکل و آلیاژهای نیکل | ENiCrFe-3 | E: الکترود، NiCrFe: نیکل، کروم و آهن |
| چدن | ENiFe-CI | E: الکترود، NiFe: نیکل و آهن |
تفاوت الکترود جوش با سیم جوش
در دنیای جوشکاری، الکترودها و سیم‌های جوش هر دو برای اتصال فلزات به کار می‌روند، اما تفاوت‌های ظریفی بین آنها وجود دارد که بر کیفیت و کاربردشان اثر می‌گذارد.
الکترود جوش یک مفتول فلزی با روکش مخصوص است که در حین جوشکاری ذوب شده و مزایایی مانند ایجاد قوس پایدار، محافظت از جوش و آلیاژسازی فلز را به همراه دارد. سیم جوش نیز مفتولی فلزی است که بدون روکش بوده و صرفاً برای پر کردن فضای بین قطعات ذوب می‌شود.
انتخاب بین الکترود و سیم جوش به عواملی مانند نوع فلز، ضخامت، نوع جوش و مهارت جوشکار بستگی دارد. الکترودها برای جوشکاری‌های دستی و تا حدی زیر پودری، و سیم جوش‌ها برای جوشکاری‌های اتوماتیک و نیمه اتوماتیک و برخی جوشکاری‌های دستی کاربرد دارند.
عوامل موثر در انتخاب الکترود جوشکاری
برای انتخاب الکترود جوشکاری به موارد زیر دقت کنید:
- نوع فلز پایه: انتخاب الکترود باید با ترکیب شیمیایی فلز پایه سازگار باشد. استحکام کششی، سختی و انعطاف‌پذیری فلز پایه را هم در نظر بگیرید.
- روش جوشکاری: برای انتخاب الکترود مناسب به روش جوشکاری توجه کنید، مثلا SMAW، GMAW FCAW، SAW.
- موقعیت جوش: بسته به موقعیت جوش که می‌تواند افقی، عمودی و سقفی باشد، نوع الکترود هم می‌تواند متفاوت باشد. برخی الکترودها برای همه موقعیت‌ها مناسب هستند (مثل E6010)، اما برخی دیگر برای موقعیت‌های خاص کاربرد دارند.
- محیط و شرایط کاری: برخی الکترودها برای شرایط کاری در فضای باز (مثل الکترودهای سلولزی) مناسب‌تر هستند. دما و رطوبت محیط می‌تواند بر عملکرد الکترود تأثیر بگذارد.
- دستگاه جوشکاری: نوع جریان (AC یا DC) و قدرت دستگاه را باید در نظر بگیرید. بعضی الکترودها با جریان AC یا DC بهتر عمل می‌کنند.
انتخاب الکترود جوشکاری مناسب با در نظر گرفتن عوامل مختلف نقش کلیدی در کیفیت و استحکام جوش نهایی خواهد داشت. با مطالعه اطلاعات ارائه شده در این مقاله و مشاوره با متخصصان، می‌توانید الکترود مناسب برای نیاز خود را انتخاب کنید.
