جوشکاری به عنوان یکی از اساسیترین فرآیندهای اتصال فلزات، نقش حیاتی در صنایع مختلف از جمله ساختوساز، خودروسازی، نفت و گاز و صنایع سنگین ایفا میکند. در این میان، نقش پوشش الکترودها در جوشکاری به عنوان عاملی کلیدی در تعیین کیفیت اتصال جوشی شناخته میشود. پوشش الکترودها نه تنها بر پایداری قوس الکتریکی تأثیر میگذارد، بلکه در محافظت از فلز جوش در برابر عوامل جوی، کنترل ناخالصیها و بهبود خواص مکانیکی اتصال نیز مؤثر است.
تاریخچه استفاده از الکترودهای پوششدار به اوایل قرن بیستم بازمیگردد، زمانی که محققان دریافتند افزودن مواد خاص به سطح الکترود میتواند کیفیت جوش را به طور چشمگیری بهبود بخشد. امروزه با پیشرفت فناوریهای مواد، پوشش الکترودها به سیستمی پیچیده و مهندسیشده تبدیل شده است که میتواند پاسخگوی نیازهای خاص صنایع مختلف باشد.
در این مقاله، به بررسی دقیق ترکیبات، عملکردها و تأثیرات مختلف پوشش الکترودها خواهیم پرداخت. همچنین به تحلیل مقایسهای انواع پوششها و کاربردهای تخصصی آنها در شرایط مختلف جوشکاری میپردازیم. این بررسی جامع میتواند راهنمای ارزشمندی برای مهندسان مواد، جوشکاران و طراحان اتصالات جوشی باشد.
پوشش الکترود لایهای از مواد معدنی و آلی است که به دور میله فلزی الکترود را فرا گرفته است. این پوشش معمولاً بین 10 تا 50 درصد وزن کل الکترود را تشکیل میدهد و از ترکیبات پیچیدهای ساخته شده است. ساختار پوشش الکترودها به گونهای طراحی میشود که بتواند در حین فرآیند جوشکاری عملکردهای متعددی را به طور همزمان انجام دهد.
اجزای اصلی تشکیلدهنده پوشش الکترودها شامل:
مواد تشکیل دهنده گاز محافظ (مانند سلولز، کربناتها)
مواد سرباره ساز (سیلیکاتها، اکسیدها)
مواد آلیاژساز (فرومنگنز، فروسیلیسیم)
مواد چسباننده (سیلیکات سدیم، کائولین)
مواد تثبیت کننده قوس (پتاسیم، سدیم)
ضخامت پوشش الکترودها بر حسب نوع کاربرد متفاوت است. الکترودهای با پوشش نازک (E6010) برای جوشکاری موقعیتی مناسب هستند، در حالی که الکترودهای با پوشش ضخیم (E7024) برای جوشکاریهای مسطح و طولانی مدت طراحی شدهاند. مکانیزم عملکرد پوشش الکترودها در سه مرحله اصلی اتفاق میافتد:
تجزیه حرارتی و تولید گاز محافظ
تشکیل سرباره مذاب
انتقال آلیاژسازها به حوضچه جوش
تحلیلهای میکروسکوپی نشان میدهد که کیفیت پوشش الکترود تأثیر مستقیمی بر ریزساختار فلز جوش دارد. پوششهای با طراحی مناسب میتوانند اندازه دانهها را ریزتر کرده و از تشکیل فازهای ترد جلوگیری کنند.
پوششهای سلولزی حاوی 30 تا 50 درصد مواد آلی (عمدتاً سلولز) هستند. این نوع پوششها با تولید گازهای H₂ و CO محیطی با فشار جزئی بالا ایجاد میکنند که برای جوشکاری لولههای انتقال نفت و گاز ایدهآل است. مزایای اصلی این پوششها شامل:
نفوذ عمیق و باریک
مناسب برای جوشکاری موقعیتی (حتی سربالا)
امکان جوشکاری با سرعت بالا
معایب:
تولید دود و گازهای سمی
احتمال ترک هیدروژنی در فولادهای پرکربن
نیاز به مهارت بالای جوشکار
پوششهای روتایلی بر پایه دیاکسید تیتانیوم (TiO₂) فرموله میشوند که معمولاً 30 تا 45 درصد ترکیب پوشش را تشکیل میدهد. این پوششها محبوبترین نوع برای کارهای عمومی جوشکاری هستند. ویژگیهای کلیدی:
قوس الکتریکی بسیار پایدار
سطح جوش صاف و یکنواخت
سرباره خودبهخود جدا شونده
مناسب برای جوشکاری ورقهای نازک
تحلیل عملکرد: TiO₂ موجود در پوشش با کاهش کار یونیزاسیون، پایداری قوس را افزایش میدهد. همچنین سیلیکاتهای موجود در این پوششها با تشکیل سرباره ویسکوز، از اکسیداسیون فلز جوش جلوگیری میکنند.
پوششهای کمهیدروژن یا بازی حاوی کربنات کلسیم (CaCO₃) و فلوراید کلسیم (CaF₂) هستند. این پوششها برای جوشکاری فولادهای پراسترس و حساس به ترک هیدروژنی ضروری هستند. مزایای فنی:
کمترین میزان انتشار هیدروژن (کمتر از 5ml/100g)
استحکام ضربهای بالا
مقاومت عالی در برابر ترک
ملاحظات کاربردی:
نیاز به پیشگرمایش (حداقل 80°C)
نگهداری در خشککنهای مخصوص
محدودیت در جوشکاری موقعیتی
این پوششها حاوی مقادیر بالایی از اکسیدهای آهن هستند و برای جوشکاریهای مسطح با رسوبدهی بالا استفاده میشوند. کاربردهای ویژه:
جوشکاری شیاری در موقعیت تخت
پر کردن سریع در تعمیرات
جوشکاری فولادهای معمولی
جدول مقایسهای انواع پوشش الکترودها:
| ویژگی | سلولزی | روتایلی | بازی | اکسیدی |
|---|---|---|---|---|
| نفوذ | عمیق | متوسط | متوسط | کم |
| سرعت رسوب | متوسط | بالا | متوسط | بسیار بالا |
| پوزیشن جوش | همه | همه | محدود | تخت |
| کنترل سرباره | مشکل | آسان | متوسط | آسان |
نقش پوشش الکترودها در جوشکاری از جنبه های مختلفی قابل بررسی است که مهمترین آنها عبارتند از:
پوشش الکترود بر مکانیزم انتقال قطرات مذاب از الکترود به حوضچه جوش تأثیر مستقیم دارد. پوششهای با ویسکوزیته پایین (مانند روتایلی) باعث انتقال قطرات ریز و مکرر میشوند، در حالی که پوششهای غلیظ (مانند بازی) انتقال گلوبولی بزرگتر را ایجاد میکنند. این ویژگی بر روی ظاهر جوش و یکنواختی آن تأثیر بسزایی دارد.
پوشش الکترودها از سه طریق از فلز جوش محافظت میکنند:
گاز محافظ: جلوگیری از تماس فلز مذاب با اتمسفر
سرباره مذاب: جذب ناخالصیها و اکسیدها
آلیاژسازی: جبران عناصر از دست رفته در حین جوشکاری
تحقیقات متالورژیکی نشان داده است که ترکیب پوشش الکترود میتواند بر روی:
اندازه دانههای فلز جوش
توزیع فازهای ثانویه
مقدار فریت و پرلیت
تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، پوششهای حاوی نیکل و مولیبدن میتوانند چقرمگی فلز جوش را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.
پوششهای مناسب میتوانند از بروز عیوبی مانند:
تخلخل گازی
ترکهای گرم و سرد
عدم ذوب کافی
جلوگیری کنند. به ویژه، پوششهای کمهیدروژن احتمال ترک هیدروژنی را تا 70% کاهش میدهند.
انتخاب صحیح الکترود پوششدار نیازمند در نظر گرفتن عوامل متعددی است:
فولادهای کربنی: روتایلی یا بازی
فولادهای زنگنزن: پوششهای حاوی کروم و نیکل
چدنها: پوششهای نیکلی
رطوبت بالا: الکترودهای کمهیدروژن با بستهبندی ضد رطوبت
دمای پایین: پیشگرمایش و استفاده از پوششهای خاص
جریان DC یا AC
قطبیت جوشکاری
آمپر مورد نیاز
نکات کاربردی:
الکترودهای مرطوب را در دمای 300-350°C به مدت 1 ساعت خشک کنید
از نگهداری الکترودهای باز شده در محیط مرطوب خودداری کنید
برای جوشکاریهای حساس، از دستگاههای اندازهگیری رطوبت پوشش استفاده کنید
بررسی نقش پوشش الکترودها در جوشکاری نشان میدهد که این پوششها نه تنها به عنوان یک جزء کمکی، بلکه به عنوان عاملی تعیینکننده در کیفیت اتصالات جوشی محسوب میشوند. از کنترل خواص متالورژیکی گرفته تا بهبود کارایی فرآیند جوشکاری، پوشش الکترودها تأثیرات چندجانبهای بر نتیجه نهایی دارند.
توسعههای اخیر در زمینه فرمولاسیون پوششها، مانند استفاده از نانومواد و ترکیبات هوشمند، نویدبخش تحولات بیشتری در این حوزه است. با این حال، انتخاب و استفاده صحیح از الکترودهای پوششدار همچنان نیازمند دانش تخصصی و توجه به جزئیات فنی است.
به جوشکاران و مهندسان توصیه میشود همواره به روزترین استانداردهای انتخاب الکترود (مانند AWS A5.1 و ISO 2560) را مد نظر قرار داده و با انجام آزمایشهای غیرمخرب، کیفیت جوشهای تولیدی را ارزیابی کنند.
گروه صنعتی مومن تولید کنند انواع تجهیزات و لوازم جوش و برش با ربع قرن تجربه تولید، محصولات خود را با تضمین کیفیت
و اصالت کالا در عرصه صنعت و تولید تحت برند مومن ارائه می نماید.با ما تماس بگیرید.03191090541–۰۳۱۹۵۰۲۴۲۹3
