وظايف پوشش الکترود :
الف : فضای گازی و سرباره محافظ را بوجود می آورد و حوضچه مذاب را از تماس با اتمسفر محافظت می کند .
ب: پايدار کننده قوس می باشد .
ج: وظيفه افزودن برخی عناصر آلياژی را به حوضچه جوش بر عهده دارد .
د : به کمک ويسکوزيته ای که دارد شکل گرده جوش را منظم و قانونمند می کند .
ه: پوشش از سريع سرد شدن جوش جلوگيری کرده و رسيدن به خواص مکانيکی مطلوب را ممکن می سازد .
و : کاهش دهنده پاشش فلز جوش به اطراف بوده و عمل رسوب فلز را به حوضچه تسهيل می بخشد .
ز: تشکيل سرباره داده و لذا واکنش های سرباره و فلز مذاب را خواهيم داشت که اين امر در تصفيه نا خالصی ها از حوضچه مذاب کمک خواهد کرد .
ح: بر روی ميزان نفوذ قوس تأثير خواهد داشت .
همانطور که می توان انتظار داشت الکترودی ساخته نشده است که کليه خواسته ها را در تمام شرايط پاسخگو باشد ؛ بنابر اين انواع گوناگون الکترود توليد می شود که هر نوع آن مناسب برای درخواست های خاصی است . عناصر مختلفی در پوشش الکترود بکار گرفته می شود که در هنگام ساخت الکترود پس از انتخاب مواد پوشش، آنها را مخلوط کرده و با اضافه کردن مواد چسبنده (چسب شيشه) بصورت خمير در می آورند . سپس اين خمير را از طريق اکسترود (Extrude) بر روی ميله فولادی بصورت يکنواخت پوشش می دهند و پس از خشک کردن در کوره ، الکترودها پخته می شوند.
توضيح هر يک از وظايف پوشش الکترود :
حفاظت: علاوه بر حفاظتی که فلاکس مذاب برای فلز مذاب انتهای الکترود و حوضچه مذاب به وجود می آورد ، مواد گازی که از پوشش الکترود به وجود می آيند حفاظت بيشتری را ، به ويژه برای قطرات مذاب در حال انتقال ، تأمين می نمايد. در الکترودهای سلولزی ، فلاکس پوشش، حاوی سلولز (C6H10O5)x می باشد. زمانی که سلولز پوشش گرم می شود ، در نتيجه تجزيه شدن مقدار زيادی مخلوط گازی H2، CO، H2O و CO2 را توليد می کند. از طرفی در نوع الکترودهای آهکی، کربنات کلسيم موجود در پوشش در نتيجه گرم شدن به CO2 و CaO (که تشکيل سرباره می دهد) تجزيه می شود. گرچه حجم گاز تشکيل شده بسيار کم است ولی از آن جايی که گاز پوشش حاوی هيدروژن نمی باشد ، اين نوع الکترود برای آلياژهای حساس به ترک هيدروژنی (نظير فولادهای با استحکام بالا) مناسب می باشد.
اکسيژن زدايی: پوشش الکترود همچنين دارای موادی است که اکسيژن وارد شده به فلز مذاب را از آن خارج نمايد. همچنين مواد سرباره ساز درون فلاکس ، فلز مذاب و فلز منجمد شده ای که هنوز حرارت خود را از دست نداده است را در برابر جذب اکسيژن (و البته گازهای ديگر) محافظت می کند.
پايدارسازی قوس: پايداری قوس به ويژه در مواردی که از جريان متناوب استفاده می شود بسيار حائز اهميت است. ترکيباتی که می توانند به سهولت تجزيه شده و مواد يونيزه شده را وارد فضای مابين الکترود و قطعه کار نمايند ، می توانند نقش بسيار مؤثری را در پايدارسازی قوس ايفا نمايند. ترکيبات پتاسيم دار و ليتيوم دار در زمره مؤثرترين ترکيبات در پايدارسازی قوس می باشند.
افزودن فلز (افزايش سرعت رسوب گذاری): با اضافه کردن پودر آهن می توان سرعت رسوب گذاری را افزايش داد. همچنين می توان با افزودن فروآلياژها ترکيب فلز جوش را به دقت تنظيم نمود.
کاهش سرعت سردشدن: سرباره‌مذابی که بر روی حوضچه جوش قرار می‌گيرد دارای هدايت حرارتی قابل توجهی نمی‌باشد و بدين ترتيب می‌تواند به عنوان يک لايه‌کاهش دهنده سرعت سرد شدن عمل نمايد. با کاهش سرعت سرد شدن از يک سو احتمال ترک‌های انجمادی کاهش پيدا می‌کند و از سوی ديگر ساختار فلز جوش تا اندازه بیشتری به ساختار تعادلی نزديک خواهد بود.
مواد سازنده پوشش الکترود :
الف:سلولز ترکيب شيميايی غير کامل از خمير چوب به نام پشم آلفا است و توليد کننده گاز COو H2 می باشد.
ب: بعضی مينرال ها نظير اکسيد تيتانيوم (روتايل) ، اکسيد آهن ، کربنات های پايه مانند سنگ آهک ، فلداسپات و بعضی سيليکات ها که غالباً سرباره ساز است.
ج: فرو آلياژ ها مثل فرومنگنز و فروسيليس و بعضی ترکيبات ديگر که نقش اکسيژن زدايی دارند.
د: بعضی از سيلسکات ها که نقش چسب را دارند مثل سيليکات سديم و سيليکات پتاسيم .
ه: پودر آهن از 5 تا 50 درصد .
همان طور که قبلاً هم اشاره شد عناصر مختلفی در پوشش الکترود بکار گرفته می شود که در هنگام ساخت الکترود پس از انتخاب مواد پوشش آنها را مخلوط کرده و با اضافه کردن مواد چسبنده (چسب شيشه) بصورت خمير در می آورند سپس اين خمير را از طريق اکسترود (Extrude) بر روی ميله فولادی بصورت يکنواخت پوشش می دهند و پس از خشک کردن در کوره ، الکترودها پخته می شوند .
اضافه کردن آلياژ های آهنی در پوشش الکترود به منظور تصحيح ترکيب شيميايی جوش و احياناً اکسيژن زدايی است . هنگامی که طول قوس زياد باشد ، عمل محافظت سرباره غير مؤثر بوده و اگر مواد اکسيژن زدا در پوشش الکترود موجود باشد ، مقدار بيشتری از آنها وارد واکنش اکسيژن زدايی می شود. به عنوان مثال ، درصد سيليسيم يا کربن جوش با افزايش طول قوس کم می شود و از طرفی اکسيژن و ازت جذب شده از هوا در جوش افزايش يافته و خواص نا مطلوبی حاصل می نمايد از جمله حباب در جوش نهايی. امکان ايجاد حباب های ازت در شروع جوش بيشتر بوده و مهم است در اين لحظه طول قوس بلند نباشد .
طبقه بندی پوشش الکترود ها :
اين طبقه بندی بر اساس استاندارد E 2560 1973 ISOارائه شده است . بر اين اساس پوشش ها را به شش کلاس تقسيم می کنند.
کلاس اول يا سلولزی : پوشش اين نوع الکترودها از مقدار زيادی سلولز تشکيل شده است که در اثر سوختن آن مقداری زياد هيدروژن و اکسيد کربن به وجود می آيد که قوس و حوضچه جوش را از اتمسفر محافظت می- نمايد . حضور اين گازها در قوس الکتريکی با قدرت يونيزه شدن بالا ، ايجاد ولتاژ بالای قوس کرده و در نتيجه انرژی توليد شده بالا بوده و موجب نرخ بالای سوختن Burn-off rate و عمق نفوذ جوش خوب می شود . قسمتی از ترکيبات سلولز در اثر حرارت مقاومتی توليد شده در هسته الکترود حين جوشکاری تمايل به تجزيه دارد. همانطور که می توان انتظار داشت چون بيشتر مواد کربنی و سوختنی در پوشش اين نوع الکترودها وجود دارد ، در پايان سرباره کمی بر روی جوش باقی می ماند ولی قوس حاصل شده به علت جت پلاسمای قوی اين امکان را به الکترود می دهد تا در وضعيت های مختلف استفاده شود. نبودن عناصر پايدار کننده قوس در پوشش موجب آن می شود تا اين الکترود را با جريان الکتريکی يکنواخت و قطب مثبت بکار برند .
کلاس دوم و سوم يا رتيلی: اکسيد تيتانيوم به صورت طبيعی آن (رتيل) پوشش اصلی اين دو نوع الکترودها است. وجود مقدار زيادی مواد يونيزه کننده ، استفاده از الکترود را آسان می سازد. در نوع دوم به علت سرباره غليظ ، بيشتر آن را در حالت نبشی افقی و عمودی بکار می برند. اما در نوع سوم ، سرباره به علت وجود ترکيبات بازی اضافه شده ، روان تر بوده و برای وضعيت های ديگر هم مناسب می باشد. يک نفوذ متوسط همراه با قوس ملايم و آرام يکی از مشخصات اين نوع الکترود می باشد. به علت وجود روتيل و عناصر يونيزه کننده در پوشش الکترود ، می توان اين گروه الکترودها را با جريان متناوب هم بکار برد.
کلاس چهارم يا اسيدی : پوشش اين نوع الکترودها شامل اکسيد ها و کربناتهای منگنز و آهن و مقداری سيلسيم می باشد. اين پوشش توليد يک سرباره حجيم و روان کرده که نتيجه آن جوش با ظاهر بسيار صاف و تميز می باشد. سرباره به راحتی از روی جوش جدا می شود و هم چنين از وقوع ذرات سرباره محبوس شده در جوش چند پاسه می کاهد. با اين الکترود می توان از جريان يکنواخت و متناوب استفاده کرد .
کلاس پنجم يا اکسيدی : اکسيد آهن به مقدار زياد در پوشش آن است و به علت سرباره سنگين ، مقدار نفوذ جوش کم بوده اما جوش حاصل پخ و صاف می باشد ، ولی دارای استحکام کمتری نسبت به جوش حاصل از الکترودهای ديگر است .
کلاس ششم يا بازی : احتمالاً مهمترين نوع الکترود از نظر متالوژيکی است . پوشش الکترود شامل مقدار قابل ملاحضه ای کربنات کلسيم و فلوريد و آهک و فلوراسپار می باشد. به علت ميزان رطوبت کم در پوشش الکترود ، جوش حاصل دارای مينيمم مقدار هيدروژن نسبت به الکترود های ديگر است (همه الکترودهای هيدروژن پايين لزوماً از اين نوع نيست). به علت توليد فلز جوش با هيدروژن کم ، اين نوع الکترود برای جوشکاری فولادهای کم آلياژی که در مقابل ترک برداشتن منطقه مجاور جوش حساس هستند ، بسيار مناسب می باشد. همچنين جوش حاصل مقاومت خوبی در برابر ترک گرم دارد و برای فولادهای ضخيم و کربن بالا نيز مناسب است . فلز جوش دارای خواص مکانيکی خوب به ويژه مقاومت ضربه ای است . الکترودهای بازی ممکن است به راحتی الکترودهای ديگر قابل بکار بردن نباشند ، اما از آن ها می توان در تمام وضعيت ها و جريان دائم و متناوب استفاده کرد. چون اين نوع الکترود برای جوش با کيفيت بالا استفاده می شود برای پائين نگهداشتن رطوبت حتی الامکان بايد آن ها را در جای خشک نگهداری کرد و حتی بهتر است قبل از استفاده چند ساعتی آن ها را در اجاق پيش گرم کرد (به ويژه در مورد جوشکاری فولاد های آلياژی ).
طبقه بندی الكترودهای روپوش دار بر اساس استاندارد امريكايی(A.W.S)
AWS يا انجمن جوشكاری آمريكا ، در حقيقت بزرگ ترين و معتبر ترين استاندارد ها ، طبقه بندی ها و مشخصات فنی را در زمينه های مختلف جوشكاری ارائه نموده است. الكترود های موجود دراين خانواده، براساس پارامترهای زيرطبقه بندی شده اند:
الف) نوع جريان Current Type
ب) نوع روكش Covering Type
پ) وضعيت جوشكاری Welding Position
ت) خواص مكانيكی فلز جوش در حالت AS-WELD يا عمليات حرارتی شده
عوامل موثر در خواص مكانيكی جوش
معمولا وقتی بحث خواص مكانيكی جوش مطرح می شود ، عمدتا منظور استحكام كششی نهايی وتسليم ، ازدياد طول نسبی و مقاومت به ضربه يا چقرمگی جوش می باشند . برای داشتن جوشی با خواص مكانيكی بالا ، عوامل متعددی موثر هستند كه در اين بخش به مهمترين آنها می پردازيم .
الف - اثر عناصر آلياژی
بسته به نوع الكترود و خواص مكانيكی مورد انتظار از جوش ، عناصر آلياژی نظير نيكل ، موليبدن ،كروم و ..... می تواند در فلز جوش وجود داشته باشد . انتخاب نوع و مقدار اين عناصر تاثير زيادی روی خواص مكانيكی جوش خواهد داشت .
ب- نوع روكش الكترود
الكترودهای سلولزی از دسته الكترودهايی می باشند كه به علت حضور درصد بالايی از سلولز در روكش آنها ، مقدار هيدروژن نفوذی فلز جوش بالا می باشد . به علت پايين بودن شعاع اتمی عنصر هيدروژن ، اين عنصر به راحتی در شبكه فولاد و جوش حتی در دمای محيط حركت می نمايد و با تجمع در مكانهای مناسب می تواند باعث ايجاد ترك سرد هيدروژنی گردد . يكی از روشهای مقابله با اين نوع ترك ها در الكترودهای سلولزی ، بالا بردن چقرمگی يا تافنس جوش با انتخاب صحيح عناصر آلياژی از نظر نوع و مقدار می باشد .
پ-نرخ يا ميزان ذوب الکترود:
طول الکترود ذوب شده در دقيقه را نرخ ذوب الکترود می‌نامند. نرخ ذوب الکترود به عوامل مختلفی بستگی دارد و در شرايط مشابه (از نظر اندازه و شدت جريان) در موتورهای ژنراتور بيشتر از ترانسفورماتورهای يکسو کننده و در ترانسفورماتورهای يک سو کننده بيشتر از ترانسفورماتورهای ac است.
برای منبع با قدرت معين،نرخ ذوب با ازدياد شدت جريان افزايش می‌يابد، ولی شدت افزايش در الکترودهای ضخيم تر کمتر از الکترودهای باريک است. بايد توجه داشت که در شدت جريان های خيلی زياد، به علت انحراف قوس و جرقه (spatter ) و حرارت مقاومتی زياد در الکترود، نرخ ذوب دوباره اندکی کاهش می‌يابد.
ت-نرخ رسوب Deposition rate :
نرخ رسوب را که معمولا با پوند در دقيقه يا کيلو گرم در دقيقه نشان می‌دهند، مستقيما با مقدار فلز جوش رسوب داده شده در واحد زمان اندازه گيری می شود.
نرخ رسوب در شرايط مشابه با موتورهای ژنراتور بيشترين و با ترانسفورماتورها ی a.c کمترين مقدار است، در ترانسفورماتورهای يکسو کننده نيز اين ميزان معينی است. نرخ رسوب معمولا کمتر از نرخ ذوب است چون مقداری از فلز بصورت های مختلف نظير: جرقه، اکسيد شدن (اکسايش) و دود در حين انتقال از الکترود به حوضچه جوش از بين می‌رود.
درصد وزن فلز رسوب داده شده به وزن فلز ذوب شده از مفتول الکترود، بازدهی الکترود می‌باشد.
بازدهی الکترود در شدت جريان های بالا به علت انحراف قوس و جرقه، بازدهی الکترود کاهش می‌يابد، در نتيجه بايد شدت جريان پايين تری را انتخاب کرد. در الکترودهای پودر آهن دار کار آيی و بازدهی الکترود از صد در صد تجاوز می‌کند زيرا مقداری از پودر آهن موجود در پوشش نيز به وزن رسوب اضافه می‌شود.
حال که به اهميت موضوع الکترود پی برده شد بايد پيرامون آن به طور مجزا بررسی شود و از آنجا که بيشترين خواص الکترود به نوع پوشش آن بر می گردد در ادامه به آن پرداخته می شود.
پوشش های الکترودها
پوشش الکترود دارای چندين نقش اساسی و خصوصيت ويژه است:
الف: بايد پايدارکننده قوس باشد.
ب: يک فضای گازی و همچنين لايه سرباره ای را بوجود آورده تا قوس و حوضچه مذاب جوش را از ناخالصی ها و تماس با اتمسفر محافظت کند.
ج: کنترل واکنش های "سرباره - مذاب فلز - گاز" و گاهی اوقات عمل تصفيه يا اضافه کردن عناصر آلياژی را انجام دهد (همانند بعضی عمليات در ريخته گری يا فولاد سازی).
د: سرباره بايد دارای خواص فيزيکی نظير "ويسکوزيته" و " کشش سطحی " باشد تا شکل گرده جوش دارای برآمدگی و صافی مورد نظر باشد.
ه:از طرف ديگر پس از کنترل سرعت سرد شدن جوش و پس از انجماد جوش، سرباره شيشه ای شکل که به گل جوش هم مرسوم است به راحتی از سطح جوش جدا شود.
همانطور که می‌توان انتظار داشت الکترودی ساخته نشده است که کليه خواسته ها را در تمام شرايط پاسخگو باشد. بنابراين انواع گوناگون الکترود توليد می‌شود که هر نوع آن مناسب برای درخواست های خاصی است. خصوصيات يک الکترود در حين استفاده ، ترکيب شيميايی و خواص فلز جوش رسوب داده شده می‌تواند به سادگی متاثر از ترکيبات پوشش الکترود باشد.
خوبی و بدی الکترودها را معمولا از روی نرخ فلزی که رسوب می‌دهند، خواص مهندسی جوش حاصل، هزينه واحد حجم يا وزن فلز رسوب داده شده و راحتی کاربرد الکترود توسط جوشکار می‌سنجند.
عناصر مختلفی در پوشش الکترود برای جوشکاری فولاد معمولی بکار گرفته می‌شود و معمول ترين آنها عبارتند از:
الف: سلولز که يک ترکيب شيميايي از خمير چوب به نام " پشم آلفا " (Alpha - flock) است و توليد گاز می‌کند.
بيش از 40 درصد وزنی پوشش اين نوع الکترودها راسلولز تشکيل مي دهد که دراثر سوختن ، مقدار زيادی هيدروژن واکسيدکربن آزاد می کند.گازهای حاصل حوضچه مذاب وقوس الکتريکی را از نفوذ گازهای مخرب موجود در اتمسفر محافظت می نمايند. ازاين رو ، استفاده از اين خانواده الکترودها،اغلب درجوشکاری پاس ريشه خطوط لوله انتقال نفت وگاز و ساير سيالات که درفضای بازانجام می شوند کاربرد وسيعی پيدا کرده است .وجود گازهای فعال آزاد شده حاصل ازسوختن سلولز مثل هيدروژن واکسيدکربن، درداخل حوضچه جوش، علاوه بر يونيزاسيون آن ها که قوسی با ولتاژ بالا پديد می آورند، به دليل انرژی فزاينده خود ، حرارت حوضچه جوش را نيز تاحد قابل توجهی افزايش داده و سبب نفوذ بسيار خوب مذاب جوش درداخل ساختار فلز پايه می گردند (الکترودهای نفوذی) .نظر به اين که اغلب حجم مواد تشکيل دهنده پوشش های سلولزی را مواد فرار و سوزنده تشکيل می دهند ، درنتيجه ، سرباره حاصل از جوشکاري با اين الکترودهاکه روی جوش تشکيل می شود ،بسيار نازک و غير چسبنده بوده و به آسانی ازسطح جوش برداشته می شود.
ب: بعضی مينرال ها (کانی ها) نظير اکسيد تيتانيوم بصورت طبيعی آن " روتيل " و اکسيد آهن کربنات های پايه مانند سنگ آهک، فلدسپات و بعضی سيليکات ها که غالبا سرباره ساز هستند.
وجود مقدار زيادی مواد يونيزه کننده استفاده از الکترود را آسان می سازد . در نوع دوم به علت وجود ترکيبات بازی اضافه شده روان تر بوده و برای وضعيت های ديگر هم مناسب می باشد . يک نفوذ متوسط همراه با قوس ملايم و آرام يکی از مشخصات اين نوع الکترود می باشد . به علت وجود روتايل و عناصر يونيزه کننده در پوشش الکترود می توان اين گروه الکترودها را با جريان متناوب هم بکار برد.
ج: فرو سيليسيم، فرو منگنز و بعضی ترکيبات ديگر که نقش اکسيژن زدائی دارند.
چ)اسيدی : پوشش اين نوع الکترودها شامل اکسيد ها و کربناتهای منگنز و آهن و مقداری سيلسيم می باشد . اين پوشش توليد يک سرباره حجيم و روان کرده که نتيجه آن جوش با ظاهر بسيار صاف و تميز می باشد . سرباره به راحتی از روی جوش جدا می شود . هم چنين از وقوع ذرات سرباره محبوس شده در جوش چند (پاسه)می کاهد . با اين الکترود می توان از جريان يکنواخت و متناوب استفاده کرد.
د: سيليکات های سديم و پتاسيم که بعنوان چسب استفاده می‌شوند.
پودر آهن نيز در الکترودهای مدرن به مقادير مختلف 5 تا 50 درصد در پوشش اضافه می‌شود.
رفتار و خصوصيات يک الکترود فقط خلاصه به ترکيب شيميائی عناصر تشکيل دهنده آن نيست بلکه منبع تهيه اين مواد و تقسيم بندی و عمليات آن نيز بايد مورد توجه قرارگيرد.
پس از انتخاب مواد پوشش، آنها را مخلوط کرده و با اضافه کردن مواد چسبنده (چسب شيشه) به صورت خمير در می‌آورند. عوامل چسباننده که باعث خميری شدن وچسبيدن پوشش روی مغزی می گردند ، مثل سيليکات سديم وسيليکات پتاسيم ويا چسب نشاسته هستند. سپس اين خمير از طريق اکسترود بر روی ميله فولاد کم کربن بصورت يکنواخت پوشانده می‌شود و پس از خشک کردن در کوره پخته می‌شود.
اضافه کردن آلياژهای آهنی در پوشش الکترود به منظور تصحيح ترکيب شيميائی جوش و احيانا اکسيژن زدائی آن است. هنگاميکه طول قوس زياد باشد عمل محافظت سرباره غير موثر بوده و اگر مواد اکسيژن زدا در پوشش الکترود موجود باشند مقدار بيشتری از آنها وارد واکنش اکسيژن زدائی می‌شوند. به عنوان مثال درصد سيليسيم يا کربن جوش با افزايش طول قوس کم می‌شود. علاوه بر آن اکسيژن و ازت جذب شده از هوا در جوش افزايش يافته و خواص نامطلوبی از جمله ايجاد حباب ها در جوش نهايی حاصل می‌نمايند. الکترودها از نظر قدرت محافظت و پوشش و در نتيجه حساسيت آنها در مقابل اثر طول قوس متفاوت هستند. امکان ايجاد حباب‌های ازت در شروع جوش بيشتر بوده و مهم است تا طول قوس در اين لحظه بلند نباشد. طول قوس شعله بين 8/0 تا 6/0 قطر الکترود مناسب می باشد. همچنين اثر جريان باد در حين جوشکاری می تواند مقدار ناخالصی های اکسيژن و ازت حاصل از هوا در جوش را تغيير دهد.
در مواقعی که لازم است جوش بر روی فولادهای کم آلياژی انجام شود می توان تا حدودی عناصر آلياژی را به پوشش الکترود اضافه کرد. اما در موارد الکترودهای فولادهای پر آلياژی ، قسمت اعظم عناصر اضافه شده از طريق ميله فلزی هسته الکترود تامين می‌شود.
انتقال فلز از الکترود به حوضچه مذاب
انتقال فلز مذاب از الکترود مصرفی به طرف حوضچه جوش اثر مهمی بر روی استفاده فرآيند جوشکاری و قابليت آنها برای اتصال در وضعيت های مختلف دارد . نحوه انتقال قطرات مذاب ممکن است بر روی ميزان عمق نفوذ، پايداری حوضچه جوش و مقدار ترشح و جرقه نيز تاثير داشته باشد.
انتقال ثقلی يا کروی : Globular Transfer - Gravitation Transfer
در اين مکانيزم قطر قطرات ذوب شده از الکترود مساوی يا بزرگتر از قطر الکترود است .
جوشکاری با الکترود از نوع کم هيدروژن، جوشکاری قوس با گاز Co2 با جريان بالا و جوشکاری MIG با جريان پايين اين نوع انتقال فلز را دارا می باشد . در اين مکانيزم جرقه يا ترشح به راحتی به وقوع می پيوندد.
انتقال مدار بسته يا پلی : Short Circuit Transfer
در اين مکانيزم قطرات ذوب شده در انتهای الکترود با حوضچه جوش به صورت پلی قرار می گيرند . جوشکاری قوس با گاز محافظ با جريان پايين اين نوع مکانيزم انتقال را دارا می باشد .اين نوع جوشکاری برای جوشکاری ورقهای نازک با عمق نفوذ کم و در جاهايی که جوشکاری يک طرفه بوده و بستر جوش با کيفيت مناسب در جهت ديگر مد نظرمی باشد مناسب است .
انتقال اسپری يا انتقال ريزش شديد :Spray transfer
در اين مكانيزم قطرات با قطر كوچكتر از قطر الكترود از ميان ستون قوس به سمت حوضچه پرتاب می شوند . جوشكاری MIG با جريان نسبتا بالا و جوشكاری با الكترود ازنوع اكسيد تيتانيوم بالا، اين نوع انتقال را دارا می باشد . قوس در اين حالت معمولا پايدار بوده و جرقه كمی توليد می كند .
نيروهايی كه در انتقال فلز از الكترود به حوضچه جوش نقش دارند عبارتند از :
الف : كشش سطحی
ب : شتاب ثقل (وزن )
ج : نيروی الكترومغناطيس
د : هيدرو ديناميك در اثر جريان و جنبش گازها
معمولا نوع انتقال به تركيب الكترود و فلاكس ، قطر الكترود ،قطب الكتريكی ،گاز محافظ و عوامل ديگر بستگی دارد. برای ثبت و مشاهده و نحوه انتقال فلز از الكترود به حوضچه جوش از دوربين های فيلمبرداری با سرعت بالا (10000 فيلم در ثانيه ) استفاده می شود .
انتخاب نوع الکترود:
هرچند در بعضی موارد می‌توان چندين نوع الکترود را در حالات خاصی مورد استفاده قرار داد اما انتخاب الکترود تا حدودی بستگی به نوع جريانی دارد که برای مصرف قابل دسترسی است.
نکات و عوامل ديگر و موثر در انتخاب الکترود عبارتند از:
الف: ترکيب شيميائی فلز مورد جوشکاری، بعنوان مثال در فولادهای کربنی (بالاتر از 35/0 درصد کربن)و استحکام کششی بيشتر از PSI 60000 الکترود بايد از نوع کم هيدروژن و يا الکترود با پوشش پودر آهن و هيدروژن پائين انتخاب شود.
ب: کيفيت محل جوش: چنانچه فاصله ريشه درز اتصال باز شد بايد از الکترودهای مشخص و معينی که سرباره حجيم ايجاد می‌کنند استفاده کرد.
ج: وضعيت جوشکاری: در جوشکاری حالت قائم vertical و بالای سر over head تعداد معدودی از الکترودها قابل استفاده هستند.
د: شرايط کاربردی: مثلا در مواردی که جوش بايد دارای استحکام زياد و يا استحکام ضربه ای بالا در درجات حرارت زير صفر باشد نوع الکترود مصرفی با مواردی که فقط ظاهر تميز و صاف مورد انتظار است ، متفاوت خواهد بود.
ر: قطر الکترود: بايستی توجه داشت که هميشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشكاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات توليدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بيشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. اين عمل بدين جهت است که سرعت کار زيادتر باشد ولی انجام آن احتياج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.
الکترود کلفت برای جوشکاری در وضعيت عمودی يا قائم و بالای سر يا سقفی مناسب نيست چون کنترل حوضچه جوش حجيم در آن شرايط مشکل است. الکترود 3/16 (5/4 ميليمتر) تقريبا بزرگترين الکترود قابل استفاده در اين وضعيت ها است.
همچنين انتخاب صحيح قطر الکترود بستگی زياد به نوع قطب ( + يا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر يک درز V شکل با زاويه کمتر از 40 درجه باشد بايستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اينچ برای رديف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زيادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد.
ه: ميزان نفوذ جوش يا عمق نفوذ
و-هزينه جوش: هزينه عمل جوش در انواع الکترودها بر دو مبنا برآورد و مقايسه می‌شود: يکی از نظر ميزان بازدهی و نرخ رسوب و ديگری از ديدگاه قيمت الکترود. الکترودهای پودر آهن دار دارای نرخ رسوب بالا ، هرچند که ممکن است کمی‌گرانتر باشند، ولی هزينه عملی کمتری ايجاد می کنند.
ز- مهارت جوشکار: کار کردن با بعضی از الکترودها راحت تر و نياز به مهارت کمتری دارد و حتی سرعت عمليات جوشکاری بيشتر است.
علاوه بر انتخاب نوع الکترود از نظر اقتصادی ، عمليات جوشکاری نيز حائز اهميت است، که بر حسب طراحی اتصال، ضخامت لايه جوش ، وضعيت جوشکاری، حرارت داده شده مجاز (شدت جريان) و مهارت جوشکار تعيين می‌شود.
نحوه بسته بندی و نگهداری الکترود:
معمولاً الکترودها را در بسته های به صورت Hermetically airtight به بازار عرضه می کنند.
بايستی در نگهداری الکترودها در انبار دقت لازم به عمل آيد و آنها را در محلی دور از رطوبت، آب، باران، گرد و خاک، دود، گريس و چربی نگهداری نمود. (جای خشک بهترين محل است) و اصولاً الکترود را نبايد در انبار روی زمين انباشته نمود بهترين جا قفسه می باشد.
عوامل فساد الکترود:
الف : عدم هم محوری پوشش و هسته يکی از عوامل فساد است.
ب : رطوبت به صورت مستقيم و يا غير مستقيم ، در حين حمل و نقل يا انبارداری جذب پوشش می شود در هر حالت چنين الکترودی فاسد تلقی می شود ، چرا که وقتی الکترود با پوشش مرطوب را استفاده می کنيم رطوبت بخار شده و اين بخار باعث افزايش ترشح يا پاشيدگی شده و ضمنا رطوبت ايجاد شده چون در اثر تجزيه بخار آب است باعث تردی هيدروژنی ودر نتيجه متخلخل شدن وترکيدگی قطعه را در پی خواهد داشت.
ميزان رطوبت و قدرت جذب رطوبت در الکترود ها متفاوت است . الکترودهای سلولزی يا روتيلی قدرت جذب کمی دارند و اکثرا در فرايند ساخت اندکی رطوبت می گيرند .الکترود هايی داريم که قدرت جذب بالايی دارند مثل الکترودهای قليايی ،بسته بندی اين الکترودها کاملا آب بندی شده و ايزوله است. بعضی از الکترودها را بعد از باز شدن جعبه بايستی در گرم کن يا oven قرار داد. به طور کلی الکترود هايی که دو رقم اول بعد از E آنها بزرگتر باشد از نظر جذب رطوبت بسيار حساس می باشند.در پوشش هايی که پودر آهن دارند ، پودر آهن موجود ممکن است در اثر رطوبت زياد اکسيد شده و در حين جوشکاری تنظيم آناليز شيميايی را به هم بزند. گاهی اوقات هم در حين پروسه خشک کردن ، ترکيب پوشش تغييرات بنيادی می کند. مثلا اگر الکترود سلولزی تا 400 درجه سيلسيوس گرم شود ممکن است سلولز بسوزد و از بين برود.
الکترود مرطوب را چگونه تشخيص ميدهند
به روش سنتی :
از روی صدای برخورد الکترود با قطعه فلزی سالم که يک صدای خفه ايجاد می کند.
با گرفتن الکترود به سنگ و از روی گرد و خاک حاصله نم دار بودن الکترود بررسی ميشود.
به روش آ زمايشی :
اندازه گيری ميزان رطوبت با روشهای شيميايی
تغيير رنگ : تغيير رنگ پوشش الکترود يا تورم پوشش در صورت بالا بودن رطوبت
عامل ديگر چربی و روغن است که الکترودها را فاسد می کند ،چربی در حين جوشکاری می سوزد و بخش عمده آن خارج می شود ولی بخش جزئی آن می ماند، خصوصا در مورد فولادهای ضد زنگ چربی می تواند ميزان کربن را تغيير دهد . بنابراين ممکن است کل کربن فولاد 3% باشد و با وجود چربی اين مقدار به 4 يا 5 صدم درصد برسد که مضر است . در مورد الکترودهای چرب گرفتاری های مرطوب را نيز داريم مثل پا شش و تخلخل.
شکسته شدن پوشش الکترود :
اين پديده گاهی اوقات در پروسه ساخت صورت می گيرد اما در مواردی در ضمن حمل و نقل و استفاده و نگهداری اين حالت روی می دهد . الکترودی که پوشش آن شکسته شده ولی نريخته باشد در حين جوشکاری پوشش آن کنده شده و روی حوضچه می افتد و آن قسمتی که پوشش ندارد پر از حفرات و آخال اکسيدی خواهد شد .
نيم سوز بودن پوشش الکترود :
اگر الکترود به کار بچسبد و جدا نشود گداخته شده و گداخته شدن پوشش باعث نيم سوز شدن آن می شود،همچنين حرکت های چپ و راست جوشکار برای کندن الکترود پوشش را خراب می کند.
مشخصات الکترودها
در جوشكاری مشخصات الکترودها با يک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتيب زير می باشد.
E 60 10
E = جريان برق
60 = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اينچ مربع
1 = حالات مختلف جوشکاری
0 = نوع جريان می باشد.
علامت اول
در علائم الکترود بالا E مشخص می نمايد که اين الکترود برای جوشکاری برق استفاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استيلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18).
علامت دوم
عدد 6 و 0 يعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پوند بر اينچ مربع بوده. بايستی آن را در 1000 ضرب نمود يعنی فشار کشش گرده جوش اين نوع الکترود 60000 پوند بر اينچ مربع است.
علامت سوم
حالات جوش را مشخص می کند که هميشه اين علامت 1 يا 2 يا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گيرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گيرند.
علامت چهارم
خصوصيات ظاهری گرده جوش و نوع جريان را مشخص می نمايد که اين علائم از 0 شروع و به 6 ختم می گردند.
چنانچه علامت چهارم يا آخر صفر باشد موارد استعمال اين الکترودها تنها با جريان مستقيم يا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ اين جوشکاری زياد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقريباً زياد می باشد.
چنانچه علامت چهارم يک باشد موارد استعمال اين الکترود با DC , AC می باشد. شکل ظاهری جوش اين الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زيادتر از گرده اول است.
اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC , DC می باشد. نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهری آن محدب است.
اگر علامت چهارم 3 باشد اين الکترود را می توان با جريان AC متناوب يا جريان مستقيم به کار برد. درجه سختی گرده جوش اين الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بيشتر از گرده سوم می باشد و نيز دارای قوس الکتريک خيلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزها شکل محدب می باشد.
اگر علامت چهارم 4 باشد اين الکترود را می توان با جريان DC , AC به کار برد. موارد استعمال اين الکترود برای شکافهای عميق يا در جائی که چندين گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.
چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه اين علامت اين است که فقط جريان DC مورد استفاده قرار می گيرد و موارد استعمال آن در شکافهای باز و عميق است. درجه سختی گرده جوش اين الکترود کم و دارای قوس الکتريکی آرامی است و پوشش شيميايی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.
چنانچه علامت آخر 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 5 است با اين تفاوت که با جريان Ac مورد استفاده قرار می گيرد.
