الکترود جوشکاری آهن

الکترود جوشکاری آهن (که معمولاً به آن الکترود جوشکاری فولاد کربنی یا فولاد نرم نیز می‌گویند) یکی از پرکاربردترین انواع الکترودها در فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی دستی (SMAW) است. این الکترودها برای اتصال قطعات آهنی (که در عمل بیشتر منظور فولادهای کم کربن و سازه‌های معمولی فلزی است) استفاده می‌شوند.

ساختار و اجزای الکترود جوشکاری

هر الکترود جوشکاری، شامل دو بخش اصلی است:

1. مفتول فلزی (هسته): یک میله فلزی است که معمولاً از آهن خالص یا آلیاژهای آهن (فولاد کم کربن) ساخته می‌شود. این هسته، مسیر عبور جریان الکتریکی را فراهم کرده و پس از ذوب شدن، فلز پرکننده یا فلز جوش را تأمین می‌کند که اتصال بین دو قطعه را ایجاد می‌کند.

2. پوشش (فلاکس/Flux): لایه‌ای از مواد شیمیایی است که هسته فلزی را پوشانده است. این پوشش، مهم‌ترین نقش‌ها را در فرآیند جوشکاری ایفا می‌کند:

   • ایجاد گاز محافظ: هنگام ذوب شدن، گازهایی تولید می‌کند که از حوضچه جوش مذاب در برابر آلودگی‌های جوی (مانند اکسیژن و نیتروژن) محافظت می‌کنند تا جوش دچار عیب نشود.

   • پایداری قوس: به پایداری قوس الکتریکی کمک می‌کند.

   • تشکیل سرباره: مذاب شدن پوشش، لایه‌ای به نام سرباره (Slag) روی جوش تشکیل می‌دهد. این سرباره از فلز جوش سرد شونده محافظت کرده و سرعت سرد شدن آن را کاهش می‌دهد. همچنین به شکل‌دهی و تمیزی سطح جوش کمک می‌کند.

   • افزودن عناصر آلیاژی: می‌تواند عناصر مورد نیاز برای بهبود خواص مکانیکی فلز جوش را به آن اضافه کند.

انواع رایج الکترودهای جوشکاری آهن (فولاد کربنی)

الکترودها بر اساس ترکیب پوشش و خواص فلز جوش، با کدهای استاندارد AWS (انجمن جوشکاری آمریکا) مشخص می‌شوند. متداول‌ترین انواع الکترودها برای جوشکاری فولادهای معمولی (آهن) عبارت‌اند از:

۱. الکترود E6013 (روتیلی)

• پوشش: روتیلی (اکسید تیتانیوم).

• ویژگی‌ها: این الکترود به دلیل قوس آسان و پایدار، پاشش کم و جداسازی آسان سرباره، بسیار پرکاربرد و عمومی است. ظاهری صاف و تمیز ایجاد می‌کند.

• کاربرد: برای جوشکاری عمومی، فولادهای کم کربن، ورق‌های نازک، و جوشکاری در تمام وضعیت‌ها (تخت، افقی، عمودی، سقفی) مناسب است.

۲. الکترود E7018 (کم هیدروژن/قلیایی)

• پوشش: قلیایی (کم هیدروژن).

• ویژگی‌ها: فلز جوش با خواص مکانیکی عالی و استحکام بالا ایجاد می‌کند. به دلیل محتوای کم هیدروژن، خطر ترک‌خوردگی (به خصوص در فولادهای ضخیم‌تر یا پرکربن) را به شدت کاهش می‌دهد. نیاز به نگهداری در دمای مشخص و خشک دارد.

• کاربرد: برای جوشکاری سازه های تحت تنش بالا، تیرآهن‌ها، پل‌ها، مخازن فشار، و فولادهای کربنی و آلیاژی که نیاز به کیفیت جوش بالا دارند، استفاده می‌شود.

۳. الکترود E6010 و E6011 (سلولزی)

• پوشش: سلولزی. (E6010 با سدیم و E6011 با پتاسیم).

• ویژگی‌ها: نفوذ عمیق و قوسی قوی ایجاد می‌کنند. سرباره نازک و غیر چسبناکی دارند که به راحتی پاک می‌شود.

• کاربرد: E6010 فقط با جریان DC استفاده می‌شود و برای جوشکاری خط لوله و پاس ریشه مناسب است. E6011 هم با جریان AC و هم DC کار می‌کند و در مواقعی که نیاز به نفوذ بالا است، کاربرد دارد.

نحوه کدگذاری الکترودها (AWS)

الکترودهای فولاد کربنی با استفاده از استاندارد AWS (انجمن جوشکاری آمریکا) کدگذاری می‌شوند. برای مثال، در کد E7018:

• E: نشان‌دهنده الکترود (Electrode) است.

• ۷۰: نشان‌دهنده حداقل استحکام کششی نهایی فلز جوش بر حسب هزار پوند بر اینچ مربع (70,000 psi).

• ۱: نشان‌دهنده وضعیت جوشکاری است. (1: تمام وضعیت‌ها (All Position)، 2: فقط تخت و افقی).

• ۸: نشان‌دهنده نوع پوشش و نوع جریان مورد نیاز است. (8: پوشش کم هیدروژن/قلیایی، استفاده با AC یا DCEP).

عوامل مؤثر در انتخاب الکترود مناسب

برای انتخاب الکترود "آهن" مناسب، باید به نکات زیر توجه کرد:

1. جنس فلز پایه: الکترود باید با ترکیب شیمیایی فلز پایه (مثلاً فولاد کم کربن، متوسط کربن، یا پرکربن) سازگار باشد.

2. استحکام مورد نیاز: استحکام کششی الکترود (عدد دوم در کدگذاری AWS) باید برابر یا بیشتر از فلز پایه باشد.

3. وضعیت جوشکاری: آیا جوش در وضعیت تخت، عمودی، افقی یا سربالا انجام می‌شود؟ (مثلاً E6013 و E7018 برای تمام وضعیت‌ها مناسب‌اند).

4. نوع جریان جوشکاری: دستگاه جوش شما AC است یا DC؟ (مثلاً E6010 فقط DC است، در حالی که E6013 و E7018 می‌توانند با AC یا DC کار کنند).

5. شرایط محیطی: در محیط‌های مرطوب یا در جوشکاری قطعات ضخیم که نیاز به جلوگیری از ترک هیدروژنی دارند، الکترودهای کم هیدروژن (E7018) ترجیح داده می‌شوند.