الکترود چیست؟ هر آنچه باید در مورد الکترود بدانید!

اگر یک جوشکار حرفه ای هستید یا تازه میخواهید جوشکاری انجام دهید، در هر دو صورت این مقاله بسیار به کار شما می آید. در این مقاله به این میپردازیم که اصلا الکترود جوشکاری چیست، کاربرد های آن کجاست، چه انواعی دارد و چگونه علائم روی آنها را بفهمیم. برای خرید و مشاهده قیمت الکترود، به محصول آن مراجعه کنید. با آهنیتو همراه باشید.

الکترود چیست؟

الکترود های جوشکاری به سیم هایی فلزی گفته می شود که با استفاده از دستگاه جوشکاری و با ایجاد قوس الکتریکی، گرمای زیادی تولید کرده و ذوب می شوند تا سطح فلز را به هم جوش دهند.

الکترود ها بطور کلی به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

• الکترود مصرفی
• الکترود غیر مصرفی

در ادامه، این مقاله به شما کمک می کند که تفاوت بین انواع الکترود جوشکاری را متوجه شده و از نقاط ضعف و قوت آن ها بیشتر سردربیاورید.

انواع الکترود جوشکاری

اگر شما از روش جوشکاری تیگ (تنگستن گاز خنثی = TIG) استفاده می کنید، باید از الکترود های غیر قابل مصرف استفاده کنید. همچنین اگر از جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود های کربنی استفاده می کنید، باید بدانید که الکترود های کربنی از نوع غیر قابل مصرف هستند و ساختاری گرافیتی دارند.

الکترود  های غیر قابل مصرف

الکترود های غیر مصرفی شامل نوع تنگستنی و کربنی هستند. الکترود های تنگستنی برای جوشکاری ها در موارد صنعتی و مسکونی بیشتر از نوع کربنی کاربرد دارند. استفاده از الکترود های کربنی در روش CAW (جوشکاری با قوس کربن) متداول بوده است ولی امروزه تقریبا به کلی از این روش استفاده نمی شود. (قوس الکتریکی که الکترود های کربنی ایجاد می کنند بزرگ بوده و کنترل آن ها سخت است.)

قوس بزرگی که الکترود های کربنی ایجاد می کنند برای برش و ایجاد سوراخ های بزرگ کاربرد دارد ولی جهت جوشکاری دقیق روی فلزات ظریف به هیچ وجه توجیه ندارد.

الکترود های تنگستنی جزو محبوب ترین الکترود های غیر مصرفی هستند که معمولا برای جوشکاری تنگستن گاز خنثی یا TIG استفاده می شوند. این الکترود ها از تنگستن خالص یا ترکیب آن با توریم و زیرکونیوم ساخته می شوند. الکترود های ترکیب تنگستن و زیرکونیوم برای استفاده در فلزات سنگین تر مناسب هستند اما دوام آن ها نسبت به ساختار تنگستن و توریم کمتر است.

محبوب ترین شکل از الکترود های تنگستنی نیز نوع توریم آن است که قوی ترین جوش ها را با آمپراژ بالا تولید می کند. نحوه تشخیص انواع الکترود تنگستنی به صورت زیر است:

• الکترود تنگستن خالص: رنگ سبز
• 1% توریم: رنگ زرد
• 2% توریم: رنگ قرمز
• 3 تا 5 % زیرکونیم: رنگ قهوه ای

الکترود های مصرفی

بیشترین سهم استفاده از الکترود را، انواع مصرفی آن دارند که برای روش جوشکاری فلز گاز خنثی (MIG) و جوشکاری قوسی فلز پوشش دار (SMAW) استفاده می شوند. این سیم جوش ها، بر خلاف الکترود های غیر قابل مصرف، بصورت کامل طی فرایند جوشکاری ذوب می شوند.

از لحاظ پوشش نیز الکترود ها به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

• الکترود های بدون پوشش (معمولا برای جوش منگنز استفاده می شوند.)
• الکترود های پوشش دار

این الکترود ها در اصل به سه دسته پوشش نازک، متوسط و پوشش ضخیم تقسیم می شوند.

الکترود پوشش نازک

همانطور که از نامش هم پیداست، این نوع الکترود دارای پوشش نازکی از فلاکس است. (نام پوشش روی سیم های جوش = Flux) اگر چه این فلاکس گاز قابل اتکایی برای حفاظت از سطح تولید نمی کند، اما از حوضچه مذاب در برابر آلودگی هایی مانند فسفر، گوگرد و سایر اکسید ها محافظت می کند.

پوشش نازک الکترود در این نوع، قوس الکتریکی را تثبیت می کند و مقدار کمتری گل جوشکاری تولید میکند اما به سبب پوشش فلاکس کمتر، برای سطوح با آلودگی بالا کاربرد ندارند.

الکترود روکش متوسط

اغلب جوشکار ها (آماتور و حرفه ای) از الکترود روکش متوسط به عنوان ابزاری برای جوشکاری استفاده می کنند. برخی از کاربرد های اصلی الکترود روکش متوسط شامل جوشکاری خط لوله، ساخت و ساز، پل، حفاری های دریایی و … است.

الکترود با روکش ضخیم

الکترودهای روکش دار ضخیم دارای بالاترین میزان شار الکتریکی هستند و ضریب پوشش آنها از 1.6 تا 2.2 است. این پوشش فلاکس، هنگامی که در حوضچه مذاب مشتعل می شود، یک گاز موثر برای محافظت از سطح جوش ایجاد می کند. میل جوش های ضخیم از سلولز و مواد معدنی یا ترکیب هر دوی آن ها ساخته می شوند.  

نحوه نامگذاری الکترود ها چگونه است؟

انجمن جوشکاری ایالات متحده آمریکا یا AWS در سال 1919 بنیان نهاده شد. این انجمن یک سیستم حرفی-عددی برای نامگذاری الکترودهای جوشکاری ارائه داد که این سیستم نه تنها در ایالات متحده بلکه در سایر کشورها نیز استفاده می شود و در کنار هر سیم جوش درج می شود.

اگر با الکترود ها کار کرده باشید، در کنار آنها عباراتی مانند E6010 یا E7018 مشاهده می کنید. علائم روی الکترود ها به شرح زیر است:

حرف ابتدای الکترود که معمولا E هست اشاره به کاربری الکترود با جریان الکتریکی دارد. دو رقم بعدی (با هم در نظر گرفته می شوند.) به معنای حداقل مقاومت کششی جوش است که بر اساس معیار PSI یا پوند بر اینچ مربع توان گذاری میشود. نتیجه ضرب این عدد در 1000 عدد نهایی مقاومت کششی جوش است. مثلا عدد 70 به معنای  PSI70000 است.

عدد بعدی مربوط به 4 حالت قرارگیری الکترود برای جوش است. به عنوان مثال عدد 1 به معنای امکان قرارگیری الکترود در همه جهات است درحالی که عدد 2 به معنای قرارگیری الکترود صرفا در حالت افقی است. آخرین رقم نیز نوع پوشش و نوع جریان جوشکاری (جریان متناوب، جریان مستقیم یا هر دو) را نشان می دهد که می تواند با سیم جوش استفاده شود. برای درک عمیق تر میتوانید از تصویر بالا استفاده کنید.

انواع الکترود های مشهور

• الکترود 6010

این سیم جوش ها بسیار معروف هستند و از آن ها برای جوشکاری سطح عمیق استفاده می شود. با در نظر گرفتن این نکته، الکترود های E6010 عمدتا در جوشکاری لوله ها و مواردی مانند کارخانه های کشتی سازی، ریخته گری های فولاد، ساخت میادین و مخازن ذخیره سازی فلزات استفاده می شوند. نکته قابل توجه در مورد E6010 این است که آن ها فقط می توانند با تجهیزات جوشکاری که از جریان مستقیم یا DC تغذیه می کنند، کار کنند.

• الکترود 6011

شاخصه مهم الکترود های 6011، توانایی کار با هر دو جریان متناوب و مستقیم است. شما می توانید به راحتی و با تغییر نوع جریان الکتریکی هر کدام که بهتر کار بکند را پیدا کنید. درصورت نیاز به جوشکاری مواد ضخیم تر، الکترود 6011 بهترین گزینه برای شماست. از الکترودهای 6011 برای کاربرد هایی چون سطوح رنگ آمیزی شده، کثیف و یا حتی چرب میتوان استفاده کرد.

• الکترود 6012

این الکترود به عنوان یک میل جوش با قوس الکتریکی پایدار شناخته می شود و در جریان های بالا با حداقل پاشش مواد کار می کند. این الکترود نیز مانند 6011 با هر دو منبع تغذیه AC و DC کاملا سازگار است. همانطور که ذکر شد، الکترودهای 6012 دارای دو محدودیت عمده هستند.

1. 1- آنها صرفا برای جوشکاری نفوذ کم و نازک مناسب هستند.
2. 2- استفاده از میل جوش 6012 نیاز به تمیز کاری زیاد پس از جوشکاری دارد.

• الکترود 6013

این الکترود محبوب، قوس الکتریکی نرمی ایجاد می کند و پاشش سبکی نیز دارد. نفوذ این الکترود در حد متوسط است و گل جوشکاری آن پس از فرایند جوش به راحتی قابل جداسازی است. همچنین این الکترود دو نوع جریان AC و DC رو تحمل می کند. الکترود 6013 برای جوشکاری در نقاطی که نیاز به تغییر موقعیت دارد، بسیار مناسب است.

• الکترود 7018

7018 یکی از میله های همه کاره جوشکاری است و در درجه اول برای جوشکاری فولاد کربن کم کربن ​​استفاده می شود. همانطور که قبلا توضیح دادیم، این الکترود برای تولید یک جوش بسیار قوی تر طراحی شده است که می تواند تا 70000 psi را تحمل کند. این الکترود با ترکیب کم هیدروژن آهنی فلاکس شده است و خال جوش را از رطوبت و هوای اضافی دور نگه می دارد. این الکترود جوشکاری می تواند با هر دو منبع تغذیه AC و DC و در هر چهار موقعیت (پوزیشن) استفاده شود. با توجه به این مشخصات، مدل 7018 در جوشکاری سازه ها مفید شناخته شده است.

• الکترود 7024

مشخصه اصلی این سیم جوشکاری وجود پودر آهن بالا در ترکیب آن است. این یک ویژگی حیاتی است که میزان رسوب را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و در نتیجه کار جوشکاری را آسان تر می کند. از 7024 عمدتا در جوشکاری های سریع و افقی استفاده می شود. (منبع برای مطالعه بیشتر)

جدول مشخصات الکترود چیست؟

کاربرد الکترود چیست؟

اصلی ترین کاربرد الکترود ها، استفاده برای چسبانیدن و جوش دادن دو فلز (مشابه یا غیر مشابه) به هم است. به عنوان مثال برای جوش دادن پایه فنس یا رابیتس به هم از جوشکاری و بالطبع از الکترود استفاده می شود.

انواع الکترود بر اساس نوع پوشش

• سدیم سلولزی
• پتاسیم سلولزی
• سدیم تیتانیوم (رتیلی)
• تیتانیوم پتاسیم (رتیلی)
• پودر آهن و تیتانیوم (رتیلی)
• سدیم هیدروژن کم (قلیایی)
• پتاسیم هیدروژن کم (قلیایی)
• اکسید آهن و پودر پتاسیم
• پتاسیم هیدروژن کم و پودر آهن (قلیایی)

راهنمای کامل خرید سیم جوشکاری (الکترود)

حتی اگر با انواع مختلف الکترود ها آشنا باشید، باز هم ممکن است انتخاب یک مورد برای نیازی خاص، دشوار باشد. در اینجا چند فاکتور اصلی وجود دارد که برای خرید الکترود باید در نظر بگیرید:

• فلز پایه برای جوشکاری

نکته ای که باید به آن توجه کنید، نوع و ترکیب فلز پایه قبل از جوشکاری است. هدف اصلی شما در اینجا یافتن یک الکترود جوشکاری است که با فلز پایه کاملاً مطابقت داشته باشد. انجام این کار، یک جوش قدرت و استحکام جوشی پایدار را تشکیل میدهد.

• مقاومت کششی

مهم است که شما مقاومت کششی الکترود جوشکاری را با فلز پایه مطابقت دهید. عدم انجام این کار منجر به ترک خوردگی در میان خط های جوشکاری شده می شود. برای شناسایی مقاومت کششی الکترود ها، دو رقم اول از سمت چپ را در 1000 ضرب کنید. برای مثال E7024 دارای مقاومت کششی 70000 psi است.

• جریان جوشکاری

برخی از الکترود ها صرفا با جریان متناوب یا مستقیم کار می کنند، در حالی که برخی با هر دو جریان الکتریکی سازگار هستند. برای شناسایی این مورد، رقم چهارم روی الکترود را بررسی کنید.

تفاوت الکترود جوش با سیم جوش

تفاوت بین الکترود جوش و سیم جوش اساساً در نوع و شکل مواد استفاده شده در فرآیند جوش است. در اینجا به برخی از تفاوت‌های اصلی بین این دو ابزار جوش اشاره خواهیم کرد:

نوع ماده جوشکاری

• الکترود جوش: الکترودی است که در آن یک لایه مواد جوشی معمولاً در قالب مواد مصرفی، پوشش داده شده است.
• سیم جوش: از یک سیم فلزی مشترک، مانند فولاد کربنی، آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ تشکیل شده است.

راه اندازی و استفاده

• الکترود جوش: الکترود جوش با استفاده از اتصال قطبی مناسب (مثبت یا منفی) و الکترود هلدر، به قطعه کاری متصل می‌شود.
• سیم جوش: سیم جوش معمولاً با استفاده از یک دستگاه جوشکاری به طور مستقیم به فرایند جوش متصل می‌شود.

کارایی و کیفیت جوش

• الکترود جوش: برای انجام کارهای جوشکاری سنتی، معمولاً از الکترود استفاده می‌شود. این الکترودها ممکن است باعث ایجاد ترک‌های محلی یا انبساط حرارتی گردند.
• سیم جوش: استفاده از سیم جوش معمولاً به کارایی و کیفیت بهتری در جوش منجر می‌شود؛ زیرا این فرآیند امکان کنترل دقیق‌تری را فراهم می‌کند و مدت زمان جوشکاری را کاهش می‌دهد.

کاربردها و موارد استفاده

• الکترود جوش: معمولاً برای کارهای سنگین‌تر و بزرگتری مانند ساخت و ساز، جوشکاری لوله‌ها و جوشکاری در محیط‌های صنعتی بزرگ استفاده می‌شود.
• سیم جوش: سیم جوش معمولاً در صنایعی همچون خودروسازی، ساخت و ساز فلزی و تولیداتی که نیاز به دقت بیشتری دارند، استفاده می‌گردد.

به طور کلی، انتخاب بین الکترود جوش و سیم جوش به عواملی مانند نوع فلزات، کیفیت مدنظر و نوع فرآیند جوش بستگی دارد.

انواع الکترود از نظر جنس مفتول

الکترودهای جوشکاری از نظر جنس مفتول می‌توانند به چند دسته تقسیم شوند که از جمله مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

الکترودهای جوشکاری فلزی

• الکترودهای فولادی: این الکترودها از مواد پایه فولادی تشکیل شده‌اند و برای جوشکاری فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی استفاده می‌شوند.
• الکترودهای فولاد ضدزنگ: این الکترودها از فولادهای ضدزنگ تشکیل شده‌اند و برای جوشکاری فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• الکترودهای آلومینیوم: این الکترودها برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیومی استفاده می‌شوند.

الکترودهای جوشکاری با پوشش

این الکترودها یک پوشش خارجی دارند که به عنوان محافظ در مقابل اکسیداسیون، نفوذ گازها و سایر عوامل محیطی عمل می‌کند. این پوشش معمولاً شامل مواد معدنی و شیمیایی است که باعث ایجاد جوشکاری باکیفیت می‌شوند.

برخی از انواع الکترودهای جوشکاری با پوشش عبارتند از: الکترودهای روتیلی، سلنیم-تیتانیوم، سلنیم-منیزیم و… .

الکترودهای جوشکاری بدون پوشش

این الکترودها فاقد پوشش خارجی هستند و برای فرایندهای خاصی مانند جوشکاری زیر آب یا جوشکاری در محیط‌های محافظت ‌نشده مورد استفاده قرار می‌گیرند. الکترودهای جوشکاری بدون پوشش معمولاً برای فولاد و آلومینیوم استفاده می‌شوند.

هر کدام از این انواع الکترودها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. از این رو برای هر نوع جوشکاری و شرایط محیطی باید از نمونه مخصوص آن استفاده شود.

نقش پوشش الکترود در جوشکاری

پوشش الکترود در جوشکاری یک نقش بسیار مهم دارد و اثرات متعددی بر کیفیت آن دارد. در ادامه به برخی از نقش‌های اصلی پوشش الکترود در جوشکاری اشاره کرده‌ایم:

• محافظت از جوشکاری: پوشش الکترود به عنوان یک لایه محافظ در مقابل هوا، رطوبت و سایر عوامل محیطی عمل می‌کند. این پوشش جلوی اکسیداسیون و نفوذ گازهای مضر را می‌گیرد و مانع از تضعیف کیفیت جوش می‌شود.
• تولید گازهای محافظتی: بسیاری از پوشش‌های الکترود حاوی موادی مثل سیلیکات، فلورید و کربنات هستند که در هنگام جوشکاری با گرما تجزیه شده و گازهایی مانند دی‌اکسید کربن، دی‌اکسید سیلیسیم و گازهای محافظتی دیگر تولید می‌کنند که مانع از اکسیداسیون می‌شوند.
• مدیریت خواص مکانیکی: پوشش الکترود می‌تواند خواص مکانیکی جوش را تغییر دهد. با تغییر در ترکیب و ساختار پوشش، می‌توان خواصی مانند مقاومت به کشش، انعطاف‌پذیری و زوایای ترکیبی را تنظیم کرد.

به طور کلی، پوشش الکترود یکی از عوامل کلیدی در تعیین کیفیت جوش است و می‌تواند تأثیر زیادی بر خواص نهایی آن داشته باشد.