جوشکاری الکترود دستی، یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین فرآیندهای جوشکاری است. این روش جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود پوشش‌دار است که اغلب به صورت دستی انجام می‌شود. در واقع جوشکاری الکترود دستی یا SMAW، فرآیندی است که در آن از الکترود فلزی روکش‌دار جهت انتقال جریان استفاده می‌شود. این روش در صنایع مختلفی قابل استفاده است و کاربردهای زیادی دارد. در ادامه به بررسی بیشتر جوشکاری الکترود دستی پرداخته و با نکات مهم مربوط به آن آشنا خواهیم شد.
جوشکاری الکترود دستی چیست؟
جوشکاری الکترود دستی یا Shielded Metal Arc Welding که به اختصار SMAW نامیده می‌شود، یکی از فرآیندهای جوشکاری است که در آن از الکترود فلزی روکش‌دار برای انتقال جریان استفاده می‌شود. جریان سبب به وجود آمدن قوس در فاصله بین نوک الکترود و قطعه کار می‌شود و مقاومت الکتریکی حرارت لازم جهت ذوب فلز پایه و الکترود را فراهم می‌کند. پس از آن فلز مذاب الکترود، از میان قوس به حوضچه مذاب روی فلز پایه انتقال پیدا کرده و با آن مخلوط می‌شود. انتهای نوک الکترود و حوضچه مذاب هم به وسیله گاز محافظت می‌شود.
سوختن بخشی از پوشش الکترود سبب ایجاد دود شده که از طرفی به حفاظت از حوضچه مذاب پرداخته و از سوی دیگر به جذب تشعشعات مضر قوس می‌پردازد. این باعث می‌شود تا جوشکار از این تشعشعات به خوبی حفظ و مراقبت شود. بخش دیگر پوشش الکترود هم به حوضچه مذاب وارد شده و با جذب ناخالصی‌ها، در قالب سرباره به حفاظت از فلز جوش تا زمان سرد شدن ادامه می‌دهد. جوشکاری الکترود دستی در صنایع مختلفی کاربرد دارد و اغلب برای جوشکاری فولادهایی که از ضخامت بیش از ۳ میلی متر برخوردار هستند، استفاده می‌شود.
نقش پوشش الکترود در جوشکاری الکترود دستی
روکش الکترود انواع مختلفی دارد که بسته به نوع آن، میتواند یک یا چند نقش را ایفا کند. در این زمینه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- کمک به پایداری قوس الکتریکی
- ایجاد گاز لازم برای حفاظت از قوس و حوضچه مذاب
- فراهم کردن عناصر آلیاژی لازم برای بهبود خواص مکانیکی فلز جوش
- فراهم کردن سرباره مناسب برای حفاظت از فلز جوش و کمک به شکل گیری مناسب آن
- فراهم کردن ترکیبات لازم برای جذب و خارج کردن ناخالصی‌ها و اکسیژن از فلز جوش
انواع الکترود پوشش دار در جوشکاری الکترود دستی
در جوشکاری الکترود دستی میتوان از الکترودهای پوشش‌دار مختلفی استفاده کرد. این الکترودها نیازمند مراقبت هستند و باید از ایجاد ضربه یا دستکاری به خوبی محافظت شوند. در صورتی که از الکترودهای دارای پوشش آسیب دیده در جوشکاری الکترود دستی استفاده شود، جوش با عیوبی چون تخلخل و عدم نفوذ مواجه می‌گردد. در رابطه با انواع پوشش الکترود مرسوم مورد استفاده در جوشکاری SMAW هم میتوان به الکترود با پوشش سلولزی، الکترود با پوشش روتیلی، الکترود با پوشش قلیایی و الکترود با پوشش اکسیدی اشاره کرد. هر یک از این الکترودها دارای پوشش با مواد خاصی هستند و برای شرایط به خصوصی قابل استفاده می‌باشند.
مزیت‌ها و محدودیت‌های جوشکاری الکترود دستی
هر یک از فرآیندهای جوشکاری دارای یک سری محدودیت و مزیت هستند که جوشکار بهتر است از آنها آگاهی داشته باشد. در رابطه با فرآیند جوشکاری الکترود دستی نیز به همین صورت است. در اینجا به بررسی مزایا و محدودیت‌های این فرآیند می‌پردازیم.
مزایای جوشکاری الکترود دستی:
- این فرآیند با استفاده از تجهیزات ساده، ارزان و قابل حملی انجام می‌شود.
- از این فرآیند جوشکاری میتوان برای بخش‌هایی از سازه که محدودیت دسترسی دارند، به خوبی استفاده کرد.
- با جوشکاری الکترود دستی میتوان بر روی طیف وسیعی از فولادهای ساده و آلیاژی که امکان جوشکاری با این فرآیند را دارند، کار کرد.
محدودیت‌های جوشکاری الکترود دستی:
- جوشکاری الکترود دستی به باد حساسیت دارد و باید به این موضوع در حین کار توجه شود.
- این روش برای جوشکاری فلزات غیر آهنی نامناسب است.
- جوشکاری الکترود دستی از نرخ رسوب کمتری نسبت به فرآیندهایی چون GMAW برخوردار است. همچنین در این روش به برداشتن سرباره پیش از جوشکاری مجدد یا در انتهای کار نیاز است.
- جوشکاری الکترود دستی نیاز به مهارت بالایی دارد و جوشکار باید از تخصص و مهارت لازم برای آن برخوردار باشد.
- در حین جوشکاری ممکن است دود زیادی تولید شود که باید با استفاده از تجهیزات و موارد ایمنی اثرات آن را کاهش داد.
شدت جریان SMAW و عوامل موثر در انتخاب آن
جریان جوشکاری، یک جریان الکتریکی است که به جریان الکترودها اشاره دارد. مقاومت در برابر جریان و حرکت الکترودها، سبب ایجاد حرارت می‌شود. هر چقدر مقاومت بالاتر باشد، حرارت بیشتری هم تولید می‌شود. هوا از بیشترین میزان مقاومت در برابر جریان الکترون برخوردار است. در صورتی که الکترون از فاصله هوایی بین الکترود و قطعه کار عبور کند، سبب تولید حرارت زیادی می‌شود. الکترون‌ها با عبور از فاصله هوایی، سبب ایجاد قوس می‌شوند که دمای آن بیش از ۶۰۰۰ درجه سانتی گراد است.
عوامل موثری بر روی انتخاب شدت جریان نقش دارند که در این رابطه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- قطر الکترود: هر یک از الکترودها بسته به قطر و سایز خود، نیاز به شدت جریان خاصی برای ذوب شدن دارند. برای همین بهتر است جهت انتخاب شدت جریان مناسب SMAW به کاتالوگ تولید کننده الکترود مراجعه کرده و از طریق آن به میزان شدت جریان پی برد.
- ضخامت فلز پایه: شدت جریان جوشکاری الکترود دستی با ضخامت فلز پایه نیز ارتباط مستقیم دارد. به این صورت که هر چقدر ضخامت فلز پایه بیشتر باشد، شدت جریان بالاتری هم برای جوشکاری نیاز است.
- نوع پوشش الکترود: الکترودهای پوشش‌دار، دارای پوشش‌های مختلفی هستند که هر یک خصوصیات و ویژگی‌های خاصی دارند. برای همین بسته به نوع پوشش الکترود، باید از شدت جریان مناسبی استفاده کرد.
- موقعیت الکترود: موقعیت‌های مختلف جوشکاری الکترود به خاطر نیاز به کنترل نرخ ذوب، در انتخاب شدت جریان تاثیر دارد.
- نوع اتصال جوشکاری: از دیگر عوامل موثر در انتخاب شدت جریان باید به نوع طراحی اتصالات جوشکاری اشاره کرد. نوع اتصال بسته به میزان نفوذ و عوامل مشابه، بر روی انتخاب شدت جریان تاثیر دارد.
۵ عامل مهم در فرآیند جوشکاری الکترود دستی
در جوشکاری الکترود دستی باید از یک سری عوامل پیروی کرده تا به یک جوش عالی دست پیدا کرد. جوشکار باید با مشاهده پاس جوش متغیرهای جوشکاری نظیر آمپر، ولتاژ، طول قوس و زاویه دست را تغییر دهد تا به تنظیمات حرارتی صحیح برسد. شکل پاس جوش نشان می‌دهد که چه کاری باید انجام شود و سرعت و جریان جوشکاری و همچنین طول قوس چه اندازه باید باشد. پس با بررسی پاس جوش میتوان به مواردی که نیاز به تغییر دارند، دست پیدا کرد. همچنین جوشکار باید از اشتباهاتی که ممکن است سبب ایجاد عیوب جوش همچون ترک و تخلخل شوند، اطلاع داشته باشد و از آنها جلوگیری نماید. در ادامه به بررسی ۵ عاملی که سبب به حداقل رسیدن مشکلات اشاره شده می‌شود، می‌پردازیم.
۱. جریان جوشکاری
جریان جوشکاری در فرآیند جوشکاری الکترود دستی بسیار تاثیر دارد. در صورتی که جریان پایین‌تر از مقدار مورد نیاز تنظیم شود، جوشی باریک، محدب و کم نفوذ ایجاد می‌شود. در صورتی هم که جریان بالاتر از حد نیاز باشد، افزایش عرض جوش و پاشش را به دنبال خواهد داشت. برای همین جوشکار باید از جریان متناسب استفاده کرده و آن را بر اساس مواردی چون قطر الکترود، ضخامت فلز پایه و نوع پوشش الکترود در نظر بگیرد.
۲. سرعت پیشروی
عامل دیگری که مهم است، سرعت پیشروی است. ایجاد جوش با سرعت پیشروی پایین سبب ایجاد پاس جوش عریض با تحدب زیاد می‌شود. همچنین ایجاد جوش با سرعت پیشروی بالا، منجر به عدم یکنواختی در عرض و ارتفاع جوش می‌گردد. از این رو باید از سرعت مناسب در جوشکاری الکترود دستی استفاده کرد.
۳. ولتاژ جوشکاری
ولتاژ جوشکاری با طول قوس رابطه مستقیم دارد. طول قوس کوتاهتر سبب کاهش ولتاژ و طول قوس بلندتر سبب افزایش ولتاژ می‌شود. در صورتی که طول قوس کوتاه نگه داشته شود، ولتاژ جوشکاری افت پیدا می‌کند. برای همین جوشکاری با طول قوس مناسب میتواند منجر به تنظیم حرارت ورودی و همچنین کاهش مشکل پاشش شود.
۴. حذف سرباره
از نشانه‌های جوشکاری یکنواخت و تنظیم صحیح متغیرها، میتوان به سهولت در برداشتن سرباره یا پاشش جوش اشاره کرد. برداشت راحت سرباره میتواند سبب دستیابی به بهترین کیفیت ظاهری جوش شود.
۵. طول قوس
طول قوس، فاصله نوک الکترود تا قطعه کار است که رابطه مستقیمی با ولتاژ جوشکاری دارد. در صورتی که الکترود در نزدیکی قطعه کار نگه داشته شود، موجب کاهش طول قوس می‌شود و جوش از ظاهری محدب برخوردار می‌گردد. همچنین در صورت نگه داشتن الکترود در فاصله قابل ملاحظه‌ای از قطعه کار، سبب افزایش طول و عرض قوس می‌شود. این موضوع باعث ایجاد جوشی غیر یکنواخت، عریض با تحدب کم و پاشش زیاد می‌شود.
جمع بندی
در این مطلب در رابطه با یکی از پرکاربردترین و قدیمی‌ترین فرآیندهای جوشکاری، یعنی جوشکاری الکترود دستی صحبت کردیم. همانطور که اشاره کردیم این جوشکاری با مزایای زیادی همراه است و به شکل گسترده در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش از جوشکاری نیاز به الکترودهای روکش‌دار است که از میان آنها باید به الکترود سلولزی، روتیلی، قلیایی و اکسیدی اشاره کرد. شما میتوانید انواع الکترود جوشکاری مورد نیاز را از تنگستن کاربید قهرمان خریداری نمایید و با بالاترین کیفیت به جوشکاری بپردازید.