جوشكاري
مقدمه :
اغلب سازه ها در صنعت از قطعات مختلف ( ريختگي ،آهنگري شده ، نوردي ، و ....)
تشکيل شده اند که با روش هاي گوناگون به يکديگر متصل مي شوند.
روشهاي متفاوت اتصال قطعات به يکديگر را بر حسب نوع فرآيند و يا بنيان علمي آنها
به دسته هاي مختلفي به شرح زير طبقه بندي نموده اند :
الف : روش هاي مکانيکي ( پيچ ، پرچ ،پين ،کشو ، خار و ...)
ب: روش هاي مکانيکي متالوژيکي (جوشکاري ،لحيم کاري و ....)
ج : روش هاي شيميايي ( چسب هاي معدني وآلي )
د : و يا رده بندي بر اساس نو ع اتصال
روش هاي اتصال موقت (پيچ و مهره ،پين ، خار و ....)
روش هاي اتصال نيمه موقت (پرچ ، احتمالا لحيم کاري نرم و بعضي چسب ها
رو شهاي اتصال دائم ( فر آيندهاي جوشکاري و لحيم کاري سخت و اغلب چسب ها )
جوشکاري عبارت است از اتصال دو قطعه فلزي يا غير فلزي به يکديگر در اثر عوامل خارجي مثل حرارت و فشار که امروزه به صورت يک علم پيشرفته و موثر در خدمت صنايع در آمده در روزگار پيشين يک هنر به حساب مي آمد تاريخ نويسان نخستين روش هاي اتصال را در شرق به چيني ها و در غرب به رومي ها باستان نسبت مي دهند . چيني ها در سه هزار سال پيش از ميلاد دانش اتصال برخي فلزات وغير فلزات را آموخته بودند و رومي ها از لحيم هاي بهره مي بردند که امروزه با اندک تغييري در صنايع جديد به کار مي رود .
مصريان ، فنيقي ها ، ايرانيان و پيشيان قوم آزنتک در مرکز به اصول و موازين اتصالات و به خصوص جوشکاري پي برده اندبا اين حال شروع جوشکاري به صورت يک فن آوري از سال 1800 ميلادي رقم خود و سال 1885 دو نفر انگليسي به نامهاي بناردز (benarodos) و اولزوسکي (olszewski) جوشکاري قوس الکتريکي را اختراع کردند .
در سال 1890 ميلادي براي اولين بار از ميله فولادي به عنوان پر کننده استفاده شد و در سال 1900 ميلادي جوشکاري بااکسيزن و استيلين به وسيله مشعل انجام گرفت . در همين سال بود که جوشکاري فشاري براي اولين بار به صورت اصطکاکي انجام شده در سال1940 ميلادي يک سو ئدي بنام اسکار شلبرگ (Oscar kjellberg) الکترود روکش دار را اختراع کرد که چون پايه گذار شرکت ESAB سوئد بود الکترودهاي روکش دار اوليه را به اين کمپاني نسبت داده اند.
ا مروزه نيز آن را با علامت اختصاري ok که مخفف نام مخترع آن است مي شناسند .
با شروع فعاليت ها براي آغاز جنگ جها ني دوم ( 30-1920 ) وبا آغاز تلاشهايي براي ساخت ،تعمير و تکميل ، تانکها ، کشتي ها ، هواپيما ها،آتشبارها ،جوشکاري نيز _ اهميت خود را بازيافت و در اين راستا کشورهاي پيشرو که خود را در شعله هاي فروزان جنگ در گير مي د يدند با افزايش تو ليدات نظامي خود توجه خويش را به طراحي و ابداع روشهاي ارزان سريع و مطمئن جوشکاري معطوف داشتند و در طي همين سالها بود که بسياري از روشهاي ما شيني و جديد جوشکاري طراحي و آ زمايش شد در سال 1930 روش استفاده از گازهاي محافظ در اروپا و امريکا رايج ودر اواسط همين سال براي اولين بار تکنيک جوشکاري زير پودري اختراع شد . در همان سالها استفاده از گازهاي خنثي ما نند هليو م و آرگون در امريکا و گاز فعالco2 در اروپا مرسوم گرديد . و به اين ترتيب در دهه 30 روشهاي MIG/MAGدر اروپا و امريکا شيو ع پيدا کرد .
با فروکش کردن آتش جنگ ، فعاليت کارخا نجات و سرعت چرخش چرخ صنايع در شرق و غرب زياد شد و با آغاز دوران سازندگي مطا لعه و تحقيق و علمي کردن جوشکاري در کشور هاي مختلف دنيا آغاز شد .
در اروپا و آلمان ،جوشکاري استا ندارد سازي شده و در صنايعي چون فولاد خودرو و ماشين آلات ارزش هاي خود را به نمايش گذارد .
در ا نگلستان صنايع نفت و کشتي سازي جوشکاري به شکل علمي و مدرن به کار گرفته شد ودر ا ندک زما ني رشد به سزايي نمود
در سال 1960 ميلا دي امريکا و شوروي نيز در مجموعه صنايع و به خصوص در صنايع خاص فضايي ، هواپيمايي و غيره اطلاعات علمي و فني جامعي در – باره جوشکاري بدست آوردند و کاربرد جوشکاري در کليه صنايع غير قابل انکار شد ودر همين سالها بود که استفاده از تشعشع الکتروني و ليزري مرسوم گرديد .
امروزه بيشترين کشورهاي دنيا مطالعات وسيعي درباره جوشکاري انجام ميد هند و آن را به عنوان يکي از علوم ما در و پايه در دروس مدارس و موسسات و دانشگا ههاي خود به شکل يک رشته تحصيلي مستقل در آورده اند .
در کشور ما نيز چند سالي است که امکان تحصيل و تحقيق در رشته جوشکاري در چند دانشگاه ودر مفاطع عالي فراهم شده که به همت اساتيد پيشکسوتان و علاقه مندان به اين رشته انجمن ها و مراکز آموزشي و يزه اي نيز ايجاد گرديد ه است
حال با نگاهي دلسوزانه و دقيق به امکانات و سطح دانش جوشکاري موجود در کشور ((در مقايسه با کشور هاي در حال توسعه صنعتي )) و با توجه پتانسيل فراوان کار و نياز پروزه ها ي عظيم سازندگي و با سازي در صنايع نفت ، پالايش و پتروشيمي نيروگاهي خودرو ، هواپيما ، تسحيلات و غيره نياز مبرم به آ فزايش فضا و امکانات فني و ارتقا ء سطح کيفي و دانش جوشکاري به گونه اي اجتناب ناپذير مشخص ميگردد .
تقسيم بندي فرآيندهاي جوشکاري :
با در نظر گرفتن توليد و نحوه حرارت و نحوه محافظت محل جوش اتمسفر و ساير مواد مي توان هفت گروه زير را در فر آيند هاي جوشکاري مجزا نمود .
1- فرآيند هاي جوشکاري حالت جامد نظيرفرآيند جوشکاري اصطکاکي
Friction welding
فرآيند جوشکاري آهنگري forge welding
فرآيند جوشکاري فشاري Pressure welding
2- فرآيند جوشکاري شيميايي – حرارتي : نظير فر آيند جوشکاري با شعله يا گاز
gas welding و فر آيند جوشکاري ترميت Thermit welding
3- فر آيند هاي جوشکاري مقاومتي نظير فر آيند جوشکاري نقطه اي
Spot Distance welding فرآيند جوشکاري نواري Seam resistanceو
فرآيند جوشکاري جر قه اي flush welding
4- فرآيند هاي جوشکاري قوس الکتريکي نپوشيده نظير فر آيند جوشکاري قوس الکترود دستي Manual metal – arc welding و فرآيند جوشکاري الکترود مداوم Automatic metal – arc welding
5- فر آيند جوشکاري قوس الکتريکي پوششي زير لايه سرباره نظير جوشکاري زير پودري Submerged – arc welding
6- فر آيند هاي جوشکاري قوس الکتريکي پوشيده شده با گاز نظير فر آيند جوشکاري قوس الکترود تنگستن TIG (Tungsten –inert gas arc welding ) فر آيند جوشکاري قوس
الکترود فلزي محفوظ در گاز Metal inert gas – arc welding (MIG) و فر آند جوشکاري Co2
7- فر آيند هاي جوشکاري با انرزي تشعشعي نظير فر آيند جوشکاري با اشعه ليزر (LBW) Laser Beam Welding و فر آيند جوشکاري با اشعه الکتروني (EBW) Electron Beam Welding
انواع قوس الکتريکي در جوشکاري :
از نظر جوشکاري در نوع قوس الکتريکي بر حسب ذوب الکترود و يا عدم ذوب آن وجود دارد . گر الکترود از جنس کربن يا تنگستن باشد هنگام ايجاد قوس الکتريکي الکترود ذوب نشده و قوس يا الکترود را غير مصرفي Non consumable مي نامند . اما اگر الکترود از جنس فلز با نقطه ذوب پائين تر باشد همزمان با ايجاد قوس الکتريکي انتهاي الکترود ذوب شده و قطرات فلز مذاب مي تواند از الکترود جدا شده و در فاصله قوس الکتريکي به طرف حوضچه جوش با سرعت زياد پلاسماجت منتقل شود در اين حالت آنرا مصرفي consumable يا قوس الکتريکي فلزي Metal – arc مي نامند . چون در روش قوس يا الکترود مصرفي قسمتي از جوش نتيجه ذوب الکترود است . معمولا ترکيب شيميايي الکترود بايد شبيه فلز مورد جوش باشد . در الکترود مصرفي مقداري حرارت مقاومتي در اثر عبور جريان برق در الکترود توليد مي شود که در اين حرارت باعث بالا رفتن نرخ ذوب الکترود شده و به حوضچه جوش بر مي گردد . به همين دليل مقدار بيشتري از حرارت توليد شده در قوس يا الکترود مصرفي به حوضچه جوش منتقل مي شود و راندمان حرارتي در الکترود هاي غير مصرفي (60-50 در صد ) کمتر از الکترود هاي مصرفي (90-75 در صد) است . بالال بودن راندمان حرارتي موجب باريک تر شدن منطقه متاثر از جوش شده واز نظر سرعت جوشکاري و اقتصادي نيز مقرون به صرفه مي باشد.
شروع يا روشن کردن قوس الکتريکي ARC initiation
فقط با بکار بردن پتا نسيل لازم در الکترود سرد قوس الکتريکي بوجود نمي آيد . قوس هنگامي مي تواند ايجاد شود که يک کانال يونيزه شده يا هادي الکترود موجود باشد . اين کانال مي تواند به دو طريق عمده زير آماده شود .
الف) بکار بردن ولتاز خيلي بالا بين الکترودها که سبب دشارز يا خالي شدن بار الکتريکي شود .
ب) بوسيله لمس کردن و عقب بردن الکترود بر روي کار
ولتاژ در حدود 10 به توان 4 ولت نياز است تا در فاصله بين الکترودها و کار جرقه ايجاد شود . به محض ايجاد قوس ولتاژ کاهش يافته و جريان افزايش مي يابد . اين عمل در حدود چند ثانيه انجام مي گيرد . البته براي نگهداشتن قوس نياز به ولتاژ لازم مي باشد . حالت پايداري که بين شدت جريان و ولتاژ پس از چند ثانيه بوجود مي آيد به علت گرم شدن الکترود و يا ايجاد حوضچه و يک تعادل حرارتي مي باشد . در عمل استفاده ولتاژ بسيار بالا خطر ناک بوده و معمولا از دشارژ با فرکانس بالا استفاده به عمل مي آيد . همانطور که اشاره شد روش ديگر که بيشتر متداول است لمس کردن يا ماليدن الکترود به قطعه کار و عقب بردن آن است با اين عمل نوک الکترود گرم و سپس ذوب موضعي ميشود با عقب کشيدن الکترود قطره مذاب در نوک آن بين الکترود و قطعه کار پلي درست مي کند که همزمان با باريک شدن آن اين پل شکسته شده و بدين ترتيب بخار فلز مي تواند کانالي براي ايجاد قوس موقت بوجود آورد . اگر نيروي مدار متناسب باشد اين قوس پايدار خواهد ماند . روش هاي ديگري نضير قرار دادن گلوله اي از پشم فولادي يا اتصال يک سيم نازک با طول و قطر مشخص به نوک الکترود را نيز مي توان براي شروع قوس الکتريکي استفاده کرد .
نگهداشتن قوس الکتريکي ARC Maintenance
پس از آغاز قوس اوليه و بر قراري تعادل حرارتي چناچنه در ضمن کار قوس به طور موقتي خاموش شود آنرا به مراتب آسانتر از ابنتدا مي توان روشن کرد . اگر براي شروع قوس اوليه پتانسيلي در حدود چند هزار ولت نياز باشد براي شروع مجدد قوس در حين کار پتانسيل در حدود چند درصد يا چند ده ولت نياز است . وجود بعضي مواد در پوشش الکترود مي تواند کمک کننده شروع مجدد قوس باشد .
منبع يا مولد قدر ت Electric Power Source
منبع قدرت مي تواند جريان الکتريکي لازم براي قوس را فراهم کند . اين جريان ممکن است متناوب و يا يکنواخت (دائم ) باشد . در ابتدا فقط از جريان يکنواخت DC استفاده مي شد . چون با جريان متناوب مشکل عدم پايداري قوس وجود داشت که بعداا اين شکل به کمک افزودن ترکيبات مناسب در پوشش الکترود بر طرف گرديد . بدين ترتيب هر دو نوع منبع قدرت قابل استفاده اند. هر چند بر حسب امکانات استفاده يکي از اين دو نوع جريان الکتريکي بر ديگري مي تواند متداول تر باشد .
انواع منبع يا مولد قدرت : Electric Power
منبع قدرت مي تواند جريان الکتريکي لازم براي قوس فراهم کند اين جريان ممکن است متناوب و يا يکنواخت (دائم ) باشد .در ابتدا فقط از جريان يکنواخت يا D.C استفاده مي شود . چون با جريان متناوب مشکل عدم پايداري قوس وجود داشت که بعدا با استفاده از افزودن ترکيبات مناسب در پوشش الکترود بر طرف گرديد .
انواع مولد هايي که در جوشکاري از انها بهره مي گيريم عبارتند از :
1- ترانسفورماتور : ترانسفور ماتور داراي يک سيم پيچ اوليه و يک سيم پيچ ثانويه و يه هسته است . ما در جوشکاري به ولتاز پائين حدود 10تا 50 ولت و شدت جريان بالا حدود 50تا 400 آمپر نياز داريم اين کار توسط ترانسفور ماتور که با جريان AC کار مي کند انجام مي گيرد .
2- رکتي فاير : مولدي است که در آن با استفاده از يک سوسازسلينيوم- سيلسيم ، جهت جريان يک سويه يا يک طرفه مي شود . زيرا همانطور که مي دانيم جهت جريان در جريان متناوب يا AC در کشور ما داراي فر کانس 50 هرتس مي باشد .
3- ژنراتور : توليد کننده جريان D.C مي باشد .
4- دينام : ژنراتوراست که محور آن توسط يک موتور الکتريکي مي گردد و جريان DC مي دهد .
5- موتور جوش : ژنراتوري است که محور آن توسط يک موتور الکتريکي مي گردد و جريان D.C يا A.C مي دهد .
قطب الکترود : Electrode Polarity در جوشکاري با قوس الکتريکي ممکن است از جريان متناوب يا جريان مستقيم با الکترود مثبت يا منفي استفاده شود . انتخاب جريان به روش جوشکاري و نوع الکترود ،اتمسفر و نوع فلزي که جوش داده خواهد شد بستگي دارد . با اکثر فلزات معمولي انتقال فلز از الکترود مصرفي به حوضچه جوش با جريان يکنواخت و الکترود مثبت يکنواخت تر و بهتر انجام مي گيرد . هنگاميکه جريان از A.Cبه D.C تغيير مي کند پلاريته بسيار مهم است . هنگاميکه دستگره الکترود (انبر ) در قطب منفي ژنراتور و قطعه مثبت بسته شده باشد پلاريته منفي يا مستقيم است . اگر انبر الکترود به قطب مثبت زنراتور و کابل هادي متصل به قطعه به قطب منفي وصل شده باشد پلاريته عکس ناميده مي شود .
الکترود :
جنس هسته الکترود :
بطور کلي متريال مورد استفاده در ساخت هسته الکترود را بدو گروه عمده تقسيم مي کنند :
الف:گروه آهني : نظير فولاد
ب:گروه غير آهني : نظير مس ، آلومينيوم
لازم به توضيح است که در گروه آهني هم از فولاد هاي ساده کم کربن بهره مي گيرند و هم از فولادهاي آلياژي .
مثلا براي جوشکاري فولاد هاي ضد زنگ از الکترودهايي استفاده مي کنند . که جنس هسته آن از فولاد پر آلياژ باشد . اين الکترودها در بازار به الکترودهاي استيل معروفند .
مواد سازنده پوشش الکترود :
الف:سلولز : ترکيب شيميايي غير کامل از خمير چوب که توليد کننده گاز COو H2 مي باشد .
ب: اکسيد تيتانيوم که نام ديگر آن روتايل است . (Tio2)
ج: اکسيد آلومينيوم که نام ديگر آن آلومنيي است . (Al2o3)
د: اکسيد آهن .
ه: کربنات آهن – کربنات کلسيم – کربنات منيزيم .
و: فلدسپات (که ترکيبي از آلومنينيم سيلسکات است ) .
ز: بعضي از سيلسکات ها که سرباره ساز هستند .
ح: بعضي از سيلسکات ها که نقش چسب را دارند مثل سيليکات سديم و سيليکات پتاسيم .
ط: فرو آلياژ ها مثل فرومنگنز و فروسيليس .
ي: پود آهن از 5 تا 50 درصد .
وظايف پوشش الکترود :
الف : فضاي گازي و سرباره محافظ را بوجود مي آورد و حوضچه مذاب را از تماس با اتمسفر محافظت مي کند .
ب: پايدار کننده قوس مي باشد .
ج: وظيفه افزون برخي عناصر آليازي را به حوضچه جوش بر عهده دارد .
د : به کمک ويسکوزيته اي که دارد شکل گردۀ جوش را منظم و قانونمند مي کند .
ه: پوشش از سريع سرد شدن جوش جلوگيري کرده و رسيدن به خواص مکانيکي مطلوب را ممکن مي سازد .
و : کاهش دهنده پاشش فلز جوش به اطراف بوده و عمل رسوب فلز را به حوضچه تسهيل مي بخشد .
ز: تشکيل سرباره داده و لزا واکنش هاي سرباره و فلز مذاب را خواهيم داشت که اين امر در تصفيه نا خالصي ها از حوضچه مذاب کمک خواهد کرد .
ح: بر روي ميزان نفوذ قوس تاثير خواهد داشت .
همانطور که مي توان انتظار داشت الکترودي ساخته نشده است که کليه خواسته ها را در تمام شرايط پاسخگو باشد بنابر اين انواع گوناگون الکترود توليد مي شود که هر نوع آن مناسب براي درخواست هاي خاصي است .عناصر مختلفي در پوشش الکترود بکار گرفته مي 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 مي آورند . سپس اين خمير را از طريق اکسترود (Extrude) بر روي ميله فولادي بصورت يکنواخت پوشش مي دهند و پس از خشک کردن در کوره پخته مي شوند .
طبقه بندي پوشش هاي الکترود ها :
اين طبقه بندي بر اساس استاندارد جهاني ISO ارائه شده است . بر اساس پوشش ها را به شش کلاس تقسيم مي کنند .
کلاس اول يا سلولزي : پوشش اين نوع الکترودها از مقدار زيادي سلولز تشکيل شده است که در اثر سوختن آن مقداري زياد هيدروزن و اکسيد کربن به وجود مي آيد که قوس و حوضچه جوش را از اتمسفر محافظت مي نمايد . حضور اين گازها در قوس الکتريکي با قدرت (يونيزه شدن) بالا ايجاد ولتاژ بالاي قوس کرده و در نتيجه انرزي توليد شده بالا بوده و موجب نرخ بالاي سوختن Burn – off rate و عمق نفوذ جوش خوب مي شود . قسمتي از ترکيبات سلولز در اثر حرارت مقاومتي توليد شده در هسته الکترود حين جوشکاري تمايل به تجزيه دارد . گرم شدن الکترود هم چنين موجب يک(افت)کوچک ولتاژ قوس شده که احيانا مي تواند ترکيب شيميايي جوش راتغيير دهد . همانطور که مي توان انتظار داشت چون بيشتر مواد کربني و سوختني در پوشش اين نوع الکترودها است . در پايان سرباره کمي بر روي جوش باقي مي ماند ولي قوس حاصل شده به علت جت پلاسماي قوس اين مکان را به الکترود مي دهد تا در وضعيت هاي مختلف استفاده مي شود . نبودن عناصر پايدار کننده قوس در پوشش موجب آن مي شود تا اين الکترود را با جريان الکتريکي يکنواخت و قطب مثبت بکار برند .
کلاس دوم و سوم يا رتيلي: اکسيد تيتانيوم به صورت طبيعي آن (رتيل) پوشش اصلي اين دو نوع الکترودها است . وجود مقدار زيادي مواد يونيزه کننده استفادده از الکترود را آسان مي سازد . در نوع دوم به علت وجود ترکيبات بازي اضافه شده روان تر بوده و براي وضعيت هاي ديگر هم مناسب مي باشد . يک نفوذ متوسط همراه با قوس ملايم و آراميکي از مشخصات اين نوع الکترود مي باشد . به علت وجود رتيل و عناصر يونيزه کننده در پوشش الکترود مي توان اين گروه الکترودها را با جريان متناوب هم بکار برد .
کلاس چهارم يا اسيدي : پوشش اين نوع الکترودها شامل اکسيد ها و کربناتهاي منگنز و آهن و مقداري سيلسيم مي باشد . اين پوشش توليد يک سرباره حجيم و روان کرده که نتيجه آن جوش با ظاهر بسيار صاف و تميز مي باشد .سر باره براحتي از روي جوش جدا مي شود . هم چنين از وقوع ذرات سرباره محبوسشده در جوش چند (پاسه)مي کاهد . با اين الکترود مي توان از جريان يکنواخت و متناوب استفاده کرد .
کلاس پنجم يا اکسيدي : 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 مي باشد ولي داراي استحکام کمتري نسبت به جوش حاصل از الکترودهاي ديگر است .
کلاس ششم يا بازي : احتمالا مهمترين نوع الکترود از نظر متالوژيکي است . پوشش الکترود شامل مقدار قابل ملاحضه اي کربنات کلسيم و فلوريدآهک وفلوراسپا مي باشد. به علت ميزان رطوبت کم در پوشش الکترود جوش حاصل داراي مي نيمم مقدار هيدروژن شده است .
همه الکترودهاي هيدروژن پائين لزوماازاين نوع نيست. به علت توليد فلز جوش با هيدروژن کم ، اين نوع الکترود براي جوشکاري فولادي کم آلياژي که در مقابل (ترک برداشتن) منطقه مجاور جوش حساس هستند بسيار مناسب مي باشد همچنين جوش حاصل مقاومت خوبي در برار (ترک گرم) دارد و براي فولادهاي ضخيم و کربن بالا نيز مناسب است . فلز جوش داراي خواص مکانيکي خوب بويژه مقاومت ضزبه اي است . الکترودهاي بازي ممکن است براحتي الکترودهاي ديگر قابل بکار بردن نباشد . اما از آنها مي توان در تمام وضعيت ها و جريان دائم متناوب استفاده کرد . چون اين نوع الکترود براي جوش با کيفيت بالا استقاده مي شود . براي پائين نگهداشتن رطوبت حتي الامکان بايد آنها را در جاي خشک نگهداري کرد و حتي بهتر است قبل ازاستفاده چند ساعتي آنهارادراجاق پخت (بويژه درموردجوشکاري فولادهاي آلياژي )
شرط لازم براي حصول يک جوش عالي ،داشتن الکترود سالم است .
انتخاب نوع الکترود :
عوامل موثر در انتخاب الکترود عبارتند از :
الف:ترکيب شيميايي فلز مورد جوشکاري:به عنوان مثال درفولادهاي کربني(بالاتراز3.5%) واستحکام کششي بيشتر از PSI 60000 يا به عبارتي (2 MM/Kg 42) الکترود بايد از نوع کم هيدروژن وياالکترود با پوشش پودرآهن وهيدروژن پايين انتخاب شود.
ب :کيفيت محل جوش:چنا نچه فا صله ريشه درز اتصال باز باشد بايد از الکترود هاي مشخص و معيني که سرباره حجيم ايجاد مي کنند استفاده کرد .
ج : وضعيت جوشکاري:در جوشکاري حالت قائم verticalوبالاي سر يا سقفي overhead تعداد معدودي از الکترودها قابل استفاده هستند .
د :شرايط کاربري : بعنوان مثال در موارديکه جوش بايد داراي استحکام زياد ويا استحکام ضربه اي بالا در درجات زير صفر باشد . نوع الکترود مصرفي با مواردي که فقط ظاهر تميز و صاف مورد انتظار است متفاوت خواهد بود .
ه : ميزان نفوذ جوش يا عمق نفوذ
و : هزينه جوش : هزينه عمل جوش در انواع الکترود ها بر دو مبنا بر آورد و مقايسه مي شود . يکي از نظر ميزان بازدهي و نرخ رسوب و ديگري از ديدگاه قيمت الکترود . الکترودهاي پودر آهن دار داراي نرخ رسوب بالا و بطور کلي هزينه عمل کمتري نسبت به الکترود هاي ديگر هستند هر چند که ممکن است کمي گرانتر باشند .
ز : مهارت جوشکاري : کار کردن با بعضي الکترودها راحت تر و نياز به مهارت کمتري دارد و حتي سرعت عمليات جوشکاري بيشتر است . علاوه بر انتخاب نوع الکترود . اندازه الکترود از نظر اقتصادي وعمليات جوشکاري نيز حائز اهميت و قابل توجه است که بر حسب طراحي اتصال ضخامت لايه جوش وضعيت جوشکاري حرارت داده شده مجاز (شدت جريان ) و مهارت جوشکار تعيين ميشود .
قاعده کلي آن است که هرگز نبايد از الکترودي که اندازه آن از ضخامت کاربيشتر است استفاده کرد .
جوشکار الکترود بزرگتر رابه علت اينکه مي تواند جوش را با سرعت بيشتري با تعداد تعويض کمتري انجام دهد ترجيح مي دهد و سعي مي کند حتي الامکان بزگترين اندازه الکترود مجاز را استفاده کرند که اين امر مستلزم مهارت جوشکار در تشخيص صحيح اندازه مي باشد .
الکترود کلفت براي جوشکاري در وضعيت عمودي يا قائم و بالاسريا سقفي مناسب نيست چون کنترل حوضچه جوش حجيم درآن شرايط مشکل است.الکترود (5/4 ميليمتر) تقريبا بزرگترين الکترود قابل استفاده در اين وضعيت ها است . در مورد جوشکاري ورق هاي ضخيم با لبه هاي آماده سازي شده v يا جناقي و k بايد اولين " پاس " جوش از الکترود نازک و براي رديف هاي بعدي به ترتيب از الکترود هاي کلفت تر استفاده کرد .
عوامل فساد الکترود :
الف : عدم هم محوري پوشش و هسته يکي از عوامل فساد است .
ب :رطوبت بصورت مستقيم و يا غير مستقيم ، در حين حمل و نقل يا ا نبارداري رطوبت جذب پوشش مي شود در هر حالت چنين الکترودي فاسد تلقي مي شود . چرا که وقتي الکترود با پوشش مرطوب را استفاده مي کنيم رطوبت بخار شده اين بخار باعث افزايش تر شح يا پاشيدگي شده و ضمنا رطوبت ايجاد شده باعث متخلخل شدن جوش (( porosity )) گشته و از اينها بدتر تجزيه بخار آب است که تردي هيدروزن ودر نتيجه ترکيد گي سر و قطعه را در پي خواهد داشت .
ميزان رطوبت و قدرت جذب رطوبت در الکترود ها متفاوت است . الکترودها ي سلولزي يا روتيلي فدرت جذب کمي دارند و اکثرا در فرايند ساخت اندکي رطوبت مي گيرند . الکترودهايي داريم که قدرت جذب رطوبت بالايي دارند مثل الکترودهاي قليايي :بسته بندي اين الکترودها کاملا آب بندي شده و ايزوله است بعضي از الکترودها را بعد از باز شدن جعبه بايستي در گرم کن يا oven قرار داده و آنها را همواره خشک نگه داشت . بطور کلي الکترودهايي که دو رقم اول بعد ازE آن بزرگتر باشد از نظر جذب رطوبت بسيار حساس هستند . اگر الکترود مرطوب تا حد معين و مشخصي رطوب زياد طولاني باشد ممکن است هسته زنگ زده باشد و يا در پوشش هايي که پودر آهن دارند . پودر آهن موجود اکسد شده و در حين جوشکاري تنظيم آ ناليز شيميايي را به هم مي زند گاهي اوقات در حين پروسه خشک کردن ، ترکيب پوشش تغييرات بنيادي ميکند .
((مثلا اگر الکترود سلولزي تا 400 درجه گرم شود ممکن است سلولز بسوزد واز بين برود ))
الکترود مرطوب را چگونه تشخيص ميدهند :
1 : به روش سنتي : a - از روي صداي برخورد الکترود با قطعه فلزي سالم ( صداي خفه ميدهد )
b - با گرفتن الکترود به سنگ و از روي گرد و خاک حاصله نم دار بودن الکترود بررسي ميشود.
2 :به روش آ زمايشي : اندازه گيري ميزان رطوبت با روشهاي شيميايي
3 : تغيير رنگ : تغيير رنگ پوشش الکترود يا طبله زدن پوشش ( در صورت بالا بودن رطوبت )
ج : عامل ديگر چربي و روغن است که الکترودها را فاسد مي کند
چري در حين جوشکاري مي سوزد و بخش عمده آن خارج مي شود ولي بخش جزئي آن مي ماند خصوصا در مورد فولادهاي ضد زنگ چربي مي تواند کربن را تغيير دهد . لذا خيلي مهم است چون ممکن است کل کربن فولاد 3% باشد ولي با وجود چربي اين مقدار به 4 يا 5 صدم درصد برسد که مضر است در مورد الکترودهاي چرب گرفتاري هاي مرطوب را نيز داريم مثل پا شش (SPLASH) و تخلخل ( POROSITY)
د: شکسته شدن پوشش الکترود : اين پديده گاهي اوقات در پروسه ساخت صورت مي گيرد اما در مواردي در ضمن حمل و نقل و استفاده و نگهداري اين حالت روي ميدهد . الکترودي که پوشش آن شکسته شده ولي نريخته باشد در حين جوشکاري پوشش کنده شده و روي حوضچه مي افتد و آن قسمتي که پوشش ندارد پر از حفرات و آخال اکسيد ي خواهد شد .
و: نيم سوز بودن پوشش الکترود : اگر الکترود به کار به چسبد و جدا نشود گداخته شده و حرکت هاي چپ و راست جوشکار براي کندن الکترود پوشش را خراب نموده و گداخته شدن پوشش باعث نيم سوز شدن آن مي شود .
شناسايي الکترود بر اساس کد بندي :
انجمن جوشکاري امريکا ((AWS)) براي الکترودهاي نورد شده پوشش دار مورد مصرف در جوشکاري قوس الکتريکي دستي کد بندي به صورت ذيل ارائه کرده است : XXXX(X)E
دو رقم اول با سه رقم اول بعد از علامت E ((اکر چهار عدد بود دو رقم اول و اگر پنج عدد بود سه رقم اول ) استحکام کشتي فلز جوش بر اساس و واحد PSI که بر هزار تقسيم شده را نشان ميدهد .
مثال: E60XX يعني نمونه اي که از محل جوشکاري خارج شده و به ماشين وصل شده است حداقل 60000 پوند بر اينچ مربع استحکام کششي دارد
معمولا اعداد ذيل را دارند : 45-60-70-80-90-100-120
اگر پنج حرفي بود X چهارم و اگر چهار حرفي بود X سوم نشان دهند موقعييت جوشکاري است
1- همه موقعيت ها (وضعيتها )
2- فقط FLAT (تخت ) يا افقي (( HORIZONTAL ))
3- فقط FLAT (تخت )
آخرين X نشان دهند پوشش و نوع جريان برق است و مي تواند اعداد از صفر تا هشت را به خود اختصاص دهد .
الف:A/C جريان متناوب D/C جريان مستقيم يا دائمDCRP= جريان مستقيم قطب معکوس DCRP = جريان مستقيم قطب مستقيم
ب: وقتي که رقم سوم 1 است .
ج: وقتي که رقم سوم 2 است .
د: هرنوع قطب براي جوشهاي تخت،جريان مستقيم قطب مستقيم براي جوشهاي افقي گوشه اي
ه: هر نوع قطب
بعد از اين چهار يا پنج رقم ممکن است يک خط تيره ثبت شده و بعد از آن حرف انگليسي با يک انديس نوشته شود مثل A1يا B1 و B2 و L وB2 و....که ترکيب شيميايي الکترود هاي کم آلياز را نشان مي دهند و براي دستيابي به اطلاعات مربوط به آنها بايستي به جداول مربوطه مراجعه نمود . مثال
A1: کربن – موليبدن %Mo=0.4-0.65
B1: کروم – موليبدن %Mo=0.4-0-65 %Cr=0.4-0.65
B2: کروم – موليبدن %Mo=0.4-0.65 %Cr=1-1.5
مثال E60/3 اين کد نشان مي دهد که
الف: حداقل استحکام کششي جوش حاصله 60000 پوند براينج مربع است .
ب: از اين الکترود ها براي جوشکاري در همه موقعيت ها يعني تخت و افقي و عمودي و بالاي سري مي توان استفاده کرد .
ج: پوشش اين الکترود پر تيتانيوم و پتاسيم است .
ه : در صورت استفاده از جريان مستقيم يا يکنواخت ،هر قطب مستقيم و معکوس يعني Dcsp و Dcrp را مي توان بکار برد.
مثال : E7018 اين کد نشان ميدهد که :
الف: حداقل استحکام کششي جوش حاصله 70000 پوندبراينج مربع است .
ب: از اين الکترود ها براي جوشکاري در همه موقعيت ها يعني – تخت – افقي – عمودي – سر بالائي مي توان استفاده کرد .
ج: پوشش اين الکترود حاوي پودر آهن بوده و کم هيدروزن است .
د: هم با جريان متناوب قابل استفاده است و هم با جريان مستقيم .
انتقال فلز مذاب از الکترود به طرف حوضچه :
انتقال فلز مذاب از الکترود مصرفي به طرف حوضچه جوش اثر مهمي بر روي استفاده فرآيند جوشکاري و قابليت آنها براي اتصال در وضعيت هاي مختلف دارد . نحوه انتقال قطرات مذاب ممکن است بر روي ميزان عمق نفوذ پايداري حوضچه جوش و مقدار ترشح و جرقه نيز تاثير داشته باشد .انواع مکانيزههاي انتقال فلز از الکترود به حوضچه جوشي در شکل زير نشان داده مي شود .
انتقال ثقلي يا کروي : Globular Transfer – Gravitation Transfer
در اين مکانيزم قطر قطرات ذوب شده از الکترود مساوي يا بزرگتر از قطر الکترود است .جوشکاري با الکترود از نوع کم هيدروژن جوشکاري قوس با گاز Co2 با جريان بالا و جوشکاري MIG با جريان پايين اين نوع انتقال فلز را دارا مي باشد . در اين مکانيزه جرقه يا ترشح براحتي بوقوع مي پيوندد.
انتقال مدار بسته يا پلي : Short Circuit Transfer در اين مکانيزم قطرات ذوب شده در انتهاي الکترود با حوضچه جوش به صورت پلي قرار مي گيرند . جوشکاري قوس با گاز محافظ با جريان پايين اين نوع مکانيزم انتقال را دارا مي باشد .اين نوع جوشکاري براي جوشکاري ورقهاي نازک با عمق نفوذ کم و در جاهايي که جوشکاري يکطرفه بوده و بستر جوش با کيفيت مناسب در جهت ديگر مد نظر مي باشد مناسب است .
انتقال اسپري يا انتقال ريزش شديد :Spray transfer
در اين مكانيزم قطرات با قطر كوچكتر از قطر الكترود از ميان ستون قوس به سمت حوضچه پرتاب مي شوند . جوشكاري MIG با جريان نسبتا بالا و جوشكاري با الكترود ا زنوع اكسيد تيتانيم بالا اين نوع انتقال را دارا مي باشد . قوس در اين حالت معمولا پايدار بوده و جرقه كمي توليد مي كند .
نيروهايي كه در انتقال فلز از الكترود به حوضچه جوش نقش دارند عبارتند از :
الف : كشش سطحي
ب : شتاب ثقل (وزن )
ج : نيروي الكترومغناطيس
د : هيدرو ديناميك در اثر جريان و جنبش گازها
معمولا نوع انتقال به تركيب الكترود و فلاكس ، قطر الكترود ،قطب الكتريكي ،گاز محافظ و عوامل ديگر بستگي دارد. براي ثبت و مشاهده و نحوه انتقال فلز از الكترود به حوضچه جوش از دوربين هاي فيلمبرداري با سرعت بالا (10000 فيلم در ثانيه ) استفاده مي شود مرجع:
Mohammad00311.blogfa.com
