شناخت انواع الکترودهای جوشکاری؛ مقایسه، معرفی و نکات مهم

انواع الکترودهای جوشکاری | در علم جوش لیزری فلزات، انتخاب الکترود مناسب یکی از عوامل کلیدی برای به دست آوردن جوش صحیح و با کیفیت است. الکترودهای جوشکاری نقش بسیار مهمی در ایجاد اتصالات جوشکاری با کیفیت و پایدار دارند. انواع مختلف الکترودها، از الکترودهای روتیلی و اساسی تا الکترودهای سلف شده و فولادی، هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

در این مقاله از شرکت روتک، قصد داریم تا به بررسی انواع الکترودهای جوشکاری، ویژگی‌های آنها و نکات مهم در انتخاب و استفاده از آنها بپردازیم؛ بنابراین اگر دوست دارید تا بیشتر با این موضوع آشنا شوید تا انتها همراه ما باشید.         

الکترود چیست؟

الکترود جوشکاری MMA یک سیم فلزی و رسانا است که بیشتر بدنه آن روکش دار است. این الکترود برای ایجاد قوس الکتریکی در جوشکاری استفاده می‌شود. قوس جوش باعث گرم شدن و ذوب شدن فلزات موجود در سطح کار می‌شود و فرایند جوش دو سطح فلزی را انجام می‌دهد. جوشکاری به عنوان روشی اساسی برای ایجاد اتصالات دائمی بین قطعات فلزی شناخته می‌شود. برای انجام عمل جوشکاری، استفاده از یک دستگاه جوش و الکترود یا سیم جوش ضروری است.

الکترود یک قطعه رسانا و مهم در فرایند جوشکاری است و دارای دو قسمت است؛ یک طرف فلزی که به دستگاه جوش متصل می‌شود و طرف دیگر آن غیرفلزی است که به قطعه کار متصل می‌شود. وقتی الکترود به دستگاه جوش متصل می‌شود، تشکیل یک قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار ایجاد می‌شود که باعث ذوب شدن فلزها و ایجاد اتصال جوش می‌شود. الکترودها بر اساس موارد مختلفی مانند قطر، نوع پوشش، ساخت، جنس و ضخامت پوشش دسته‌بندی می‌شوند و انتخاب درست الکترود برای نوع جوش مورد نیاز از اهمیت بالایی برخوردار است. 

معرفی انواع الکترود

انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس ویژگی‌هایی مثل قطر، ساخت، متریال، نوع پوشش، ساخت، جنس و ضخامت پوشش به دسته‌های مختلفی تقسیم بندی می‌شوند؛ انتخاب الکترود مناسب برای نوع جوش مورد نیاز و انجام عمل جوشکاری با کیفیت و دقیق از اهمیت بسزایی برخوردار است. 

انواع الکترودهای جوشکاری به دو دسته الکترود بدون روکش و الکترود روکش دار تقسیم می‌شود. همچنین به دو گروه الکترود مصرفی و الکترود غیر مصرفی تقسیم می‌شود. الکترود بدون روکش اکنون برای جوشکاری قوسی استفاده نمی‌شود و تمام الکترودهای جدید به صورت روکش دار تولید می‌شوند. الکترود نوع غیر مصرفی فقط برای جوشکاری تیگ TIG استفاده می‌شود و تمام الکترودهای جوشکاری قوسی از نوع مصرفی هستند. در ادامه به بررسی انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس آیتم‌ها و ویژگی‌های مختلف می‌پردازیم:

دسته بندی الکترودها بر اساس ضخامت پوشش

یکی دیگر از موارد مهم در دسته بندی الکترودها، ضخامت پوشش است؛ ضخامت پوشش آیتمی مهم در تعیین قوس الکتریکی، دوام جوشکاری و عمق نفوذ است. بر این اساس انواع الکترودها به صورت زیر تقسیم بندی می‌شوند: 

الکترودهای با پوشش نازک

این الکترودها دارای پوشش نازکی هستند که به عنوان الکترودهای پوشش نازک محسوب می‌شوند. این نوع الکترودها برای جوشکاری در شرایط کاری متوسط تا سنگین مناسب هستند.

الکترودهای با پوشش ضخیم

این الکترودها دارای پوشش ضخیمی هستند که برای جوشکاری در شرایط سنگین و حتی برای جوشکاری در محیط‌های دشوار مناسب هستند. این الکترودها برای جوشکاری در محل‌هایی با شرایط نامناسب یا برای جوشکاری قطعات ضخیم و پرتنش استفاده می‌شوند.

• الکترودهای پوشش خیلی ضخیم
• الکترودهای پوشش متوسط
• دسته بندی الکترودها بر اساس قطر

یکی از پارامترهای مهم در انتخاب الکترود برای جوشکاری قطر است. تعیین قطر مناسب الکترود بر اساس دستگاه جوش مصرفی، نوع کارکرد مدنظر و ضخامت قطعه کار مشخص می‌شود. استفاده از جدول زیر برای انتخاب الکترود جوشکاری  توصیه می‌شود. بر اساس تقسیم بندی این جدول، هر چه دستگاه جوش آمپر قوی‌تری را ارائه دهد، طول و قطر الکترود بیشتر خواهد بود.

دسته بندی الکترودها بر اساس نوع ساخت

طبقه‌ بندی دیگری که تاثیر قابل توجهی در جوشکاری و تولید صنعتی دارد، مربوط به انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس ساخت و تولید آنها است. هر کد الکترود با استفاده از یکی از چهار مکانیسم و روش ساخت تولید شود که بر سرعت ذوب و انجماد و قدرت الکترود تاثیرگذار است. الکترودهای جوشکاری بر اساس نوع ساخت به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

الکترود‌های کم هیدروژن

این الکترودها از مقدار کمی هیدروژن در پوشش خود استفاده می‌کنند و برای جوشکاری فولاد پر کربن مناسب هستند. الکترودهای کم هیدروژن یا الکترودهای پایه دارای مکانیسم ساختمانی به نام هیدروژن کم هستند که مواد پوششی آنها شامل نسبت بالایی از کربنات کلسیم، فلوراید کلسیم و کربنات پتاسیم است. 

این الکترودها در طول فرایند جوشکاری هیدروژن کمتری تولید می‌کنند که باعث بهبود یونیزاسیون سطح جوش می‌شود. الکترودهای کم هیدروژن بالاترین شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری را دارند و برای جوشکاری لوله‌ها، سطوح منحنی، صفحات و موارد دیگر مناسب هستند. 

الکترود چسبان سریع 

الکترودهای چسبان سریع دارای نرخ رسوب‌گذاری بالا هستند که به دلیل مقدار زیاد پوشش در آنها است.

 الکترود انجماد سریع 

این الکترودها به روش انجماد سریع ساخته شده و باعث ایجاد قوس مقاومی در فرایند جوشکاری می‌شوند. یک نکته مهم در این روش سرباره این نوع الکترودها است؛ سرباره آنها بسیار کم است و می‌توانند در شرایط مختلف جوشکاری مورد استفاده قرار بگیرند. 

این نوع الکترودها دارای مقدار قابل توجهی مواد پوششی هستند؛ این امر امکان پر کردن سریع اتصالات جوش را فراهم می‌کند. این الکترودها نقطه ذوب پایین‌تری دارند که باعث می‌شود به سرعت اتصالات را پر کنند، این ویژگی باعث می‌شود که فرایند جوشکاری به‌طور پیوسته ادامه یابد و استفاده از آنها در شرایط سریع و چالش برانگیز آسان‌تر شود.

الکترود انجماد پرشده با دانه‌های یکنواخت

الکترودهای انجماد پرشده دارای پوشش سنگینی بوده و توانایی خارج کردن سرباره و ایجاد دانه‌های یکنواخت در مکان جوشکاری را دارا هستند. الکترودهای انجماد پر شده یا Fast-Freeze برای سریع کردن خنک شدن حوضچه مذاب پس از جوشکاری طراحی شده‌اند.

این الکترودها کمترین مقدار سرباره تولید می‌کنند و دارای سرعت انجماد بالایی هستند که تاثیر مثبتی بر جوشکاری دارد. این الکترودها برای جوشکاری مناطق سربار، عمودی، فیله و نقاطی که دسترسی به آنها دشوار است، مناسب بوده و در وضعیت‌های اضطراری، ناپایدار و نامتعادل قطعه‌کار، همچنین در تعمیرات خودرو و ماشین‌آلات کاربرد دارند. 

دسته بندی الکترودها بر اساس نوع پوشش

هر دسته الکترودها دارای کاربردها و ویژگی‌های خاصی است که بر اساس نیاز و شرایط کاربرد مورد انتخاب قرار می‌گیرند. الکترودها بر اساس نوع پوشش به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

الکترود اکسیدی

الکترودهای اکسیدی از پوشش شیمیایی مانند منگنز، سیلیکات و اکسید آهن ساخته شده‌اند و با جریان DC و AC کار می‌کنند. این الکترودها پوشش ضخیم، جداسازی آسان سرباره و محل جوش صاف و یکنواخت را فراهم می‌کنند.

الکترودهای اکسیدی مناسب برای فلزات آهنی و غیر آهنی هستند و توانایی ایجاد اتصال جوشی با استحکام و مقاومت بالا را دارند.

الکترود اسیدی

الکترودهای اسیدی از موادی مانند اکسیدها، سیلیسیم و کربنات منگنز ساخته شده‌اند و در همه موقعیت‌های جوشکاری کاربرد دارند. این الکترودها سطح هموار و براق، جداسازی آسان سرباره، شروع آسان جوشکاری و انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه را برای کاربران فراهم می‌کنند.

از این الکترود در تمامی موقعیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ از دیگر ویژگی‌های این الکترود می‌توان به سرباره قابل جدا شدن و جوش حاصل صاف و براق اشاره کرد.

الکترود قلیایی

این الکترودها از ترکیباتی مانند کربنات منیزیم، فلورید کلسیم و کربنات کلسیم ساخته شده‌اند و برای جوشکاری فولاد پرکربن مناسب هستند. این الکترودها کیفیت بالای جوش، کاهش رطوبت، کاهش اکسیژن فلز، ایجاد گاز محافظ، جداسازی ناخالصی‌ها و تشکیل سرباره چسبناک را فراهم می‌کنند. از مهم‌ترین ویژگی‌های الکترودهای قلیایی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:  تاثیر قطر و کیفیت پرتو لیزر بر عمق جوشکاری

• محبوب‌ترین و پرکاربردترین الکترود جوش مصرفی
• دارای مدل‌های مختلف با ترکیب مواد متفاوت برای کاربردهای مختلف
• کاربرد در مخازن جوشکاری، موتورخانه، کشتی‌سازی، نیروگاه‌ها و … .

الکترود سلولزی

این الکترودها از سلولز تشکیل شده‌اند و با جریان مستقیم برق DC کار می‌کنند. آن‌ها قوس الکتریکی را از نفوذ گازهای مخرب محافظت می‌کنند و دارای سرباره نازک و غیر چسبنده، امکان استفاده در موقعیت‌های مختلف و ایجاد قوس قوی و پایدار هستند.

الکترودهای سلولزی به تولید گازهایی که از حوضچه مذاب محافظت کرده و یونیزاسیون ایجاد می‌کند و به جهت استفاده از جریان برق مستقیم در بیشتر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

الکترود رتیلی

الکترودهای رتیلی از اکسید تیتانیوم ساخته شده‌اند و برای جوشکاری کنج‌ها، گوشه‌ها و قسمت‌های افقی مناسب هستند. این الکترودها پایداری قوس الکتریکی، گرده جوش منظم و دقیق، جداسازی آسان سرباره و پاشش ناچیز جوش را فراهم می‌کنند.

الکترودهای رتیلی دارای پوشش از دی اکسید تیتانیوم و پودر آهن است، قابلیت استفاده آسان با جریان‌های AC و DC  و برای جوشکاری در موقعیت‌های مختلف مناسب است.

دسته بندی الکترودها بر اساس جنس مفتول

انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس جنس مفتول به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

الکترودهای فولاد کم کربن

این الکترودها از فولاد با مقدار کمتری کربن تشکیل شده‌اند و برای جوشکاری قطعات فولادی مناسب هستند.

الکترودهای فولاد ضد زنگ

این الکترودها برای جوشکاری فولادهای ضد زنگ و استیل‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

الکترودهای نیکل

این الکترودها از جنس نیکل ساخته شده‌اند و برای جوشکاری فلزاتی که نیاز به مقاومت خاصی دارند، مناسب است.

الکترودهای آلومینیوم

این الکترودها برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیومی استفاده می‌شوند.

الکترودهای پلی اتیلن

این الکترودها از جنس پلی اتیلن ساخته شده‌اند و برای جوشکاری لوله‌ها و قطعات پلاستیکی مناسب هستند.

علاوه بر موارد ذکر شده دسته‌بندی‌ها می‌تواند شامل الکترودهای فولاد کربن متوسط، الکترودهای فولادی با کربن بالا، الکترودهای چدنی، الکترودهای غیر آهنی و الکترودهای آلیاژی نیز باشد.

نام‌گذاری الکترودها

نام‌گذاری انواع الکترودهای جوشکاری بر اساس استاندارد A.W.S به صورت یک کد 6 کاراکتری انجام می‌شود. بر روی هر الکترود یک کد ترکیبی حک شده است که شامل حرف انگلیسی و اعداد است. این کد توسط استاندارد جهانی انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) تعیین شده است و با فهمیدن معنی هر عدد و حرف، می‌توان به کاربری و شناخت کامل الکترود پی برد. این کد شامل حرف اول که نشان‌ دهنده نوع الکترود است، اعداد بعدی که مقاومت کششی را نشان می‌دهند، حرف بعدی که وضعیت جوشکاری مناسب الکترود را نشان می‌دهد و آخرین عدد که نوع پوشش الکترود و نوع جریان قابل استفاده را نشان می‌دهد. در ادامه به معرفی  چگونگی این نام‌گذاری می‌پردازیم:

کاراکتر اول: نشان دهنده جریان الکتریکی مورد نیاز، حرف E برای قوس الکتریکی و RG برای جوشکاری گازی نشان داده می‌شود.

دو کاراکتر بعدی یعنی کاراکتر دوم و سوم: نماد استحکام کششی الکترود بر حسب پوند بر اینچ مربع یا 1000 PSI است؛ برای مثال عدد 40 یعنی 40 PSI مقاومت تنشی الکترود در برابر پاره شدن.

کاراکتر چهارم: نشان دهنده حالت جوشکاری، از جدول مشخص می‌شود:

کاراکتر پنجم: نشان‌دهنده نوع پوشش الکترود بر اساس جدول مشخص است.

تفاوت سیم جوش و الکترود

به طور کلی سیم جوش ابزاری است که در عملیات جوشکاری استفاده می‌شود و جایگزین انواع الکترودهای جوشکاری می‌شود. تفاوت اصلی بین سیم جوش و الکترود در روش استفاده و نوع جوشکاری است:

الکترود به عنوان یک قطعه جامد استفاده می‌شود که با استفاده از آن، جرقه‌های الکتریکی بین قطب‌ها ایجاد می‌شود و جوشکاری انجام می‌شود. الکترود معمولا برای جوشکاری با روش‌های مانند جوش قوسی فلز به فلز  SMAW  و TIG مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سیم جوش از یک رشته فلزی تشکیل شده است که به عنوان منبع جوش استفاده می‌شود. سیم جوش به طور معمول برای جوشکاری با روش‌هایی مانند MIG و MAG استفاده می‌شود. در این روش‌ها، سیم جوش به صورت پیوسته به فلزات جوشکاری منتقل می‌شود و جوش ایجاد می‌شود.

بنابراین، تفاوت اصلی بین سیم جوش و الکترود در نوع جوشکاری و نحوه استفاده آن‌ها است. الکترود به صورت جامد و یکبار مصرف استفاده می‌شود در حالی که سیم جوش به صورت پیوسته و استمراری در جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیم‌های جوش به دو دسته فلزی و غیر فلزی تقسیم می‌شوند؛ از ویژگی‌های کار با سیم جوش می‌توان به سرعت بالا و جوشکاری یکنواخت اشاره کرد. این ابزار برای پر کردن فضاهای خالی بین دو قطعه و ایجاد اتصال بین آنها استفاده می‌شود. سیم جوش‌ها بر اساس نوع فلز، کاربرد و پوشش به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند، اما به طور کلی در دو نوع سیم جوش توپر (Solid Wires) و سیم جوش توپودری (Cored Wires) تقسیم‌بندی می‌شوند.

الکترود جوشکاری قوسی SMAW یا جوش MMA برای استفاده در جوشکاری خانگی و کارگاهی مناسب است و همچنین انواع دیگری از الکترودها و سیم‌های جوش مانند MIG، TIG و الکترودهای تنگستن جهت استفاده در جوشکاری‌های صنعتی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. 

کاربرد الکترودها در جوشکاری

انواع الکترودهای جوشکاری برای اتصال دو سطح فلزی یا مشابه فلز استفاده می‌شود. الکترود‌ها در مواردی زیر کاربرد دارد:

• اسکلت و سازه‌های ساختمانی
• اتصال میلگرد
• ورق (جوشکاری ورق نازک)
• تولید پروفیل
• قوطی
• جوشکاری لوله‌ها و لوله‌ کشی
• کاربردهای خانگی، کارگاهی و صنعتی
• جوشکاری تیر آهن
• ساخت انواع پنجره، درب و میله‌های فلزی

دستگاه جوش لیزری

با استفاده از تکنولوژی لیزر فایبر، دستگاه جوش لیزری توسط اجزای فلزی مختلف ساخته شده است و برای جوشکاری و برش صفحات و لوله‌های فلزی به کار می‌رود. این دستگاه از سورس فایبر MAX استفاده می‌کند که پرتوی با کیفیت و سرعت بالا تولید می‌کند و قابلیت جوشکاری، تمیزکنندگی و برش انواع فلزات را دارا است.  عوامل تاثرگذار بر کیفیت جوشکاری لیزری را در این مقاله بخوانید.

در جوش فایبر از سیم جوش رولی اسفتاده می‌شود که در وزن، اندازه و سایزهای مختلف موجود است؛ در این روش بیشتر برای جوش‌های ظریف استفاده می‌شود. توان‌های بالاتر جوش فایبر می‌تواند تا 8 میلی‌متر آهن را جوش دهد که بدون گل جوش و اسپارک (پاشش مذاب) است.

جمع بندی موضوع شناخت انواع الکترودهای جوشکاری

انواع الکترودهای جوشکاری نقش بسیار مهمی در فرایند جوشکاری دارند. این متریال بر اساس ویژگی‌های مختلفی مانند قطر، نوع پوشش، ساخت، جنس و ضخامت پوشش دسته‌ بندی می‌شوند. انتخاب درست الکترود برای نوع جوش مورد نیاز از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا الکترود مناسب به دست آوردن جوش صحیح و با کیفیت کمک می‌کند. از الکترودهای روتیلی و اساسی تا الکترودهای سلف شده و فولادی، هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند؛ بنابراین، شناخت و انتخاب درست انواع الکترودهای جوشکاری باعث بهبود عملکرد و کیفیت جوشکاری می‌شود.

در این مطلب از شرکت روتک، به بررسی موضوع شناخت انواع الکترودهای جوشکاری پرداختیم.

شما می‌توانید با دریافت مشاوره از کارشناسان مجرب ما، مناسب‌ترین دستگاه را تهیه کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره قیمت دستگاه جوش لیزر فایبر به سایت روتک سر بزنید یا با ما تماس حاصل کنید.