فهرست مطالب
جوشکاری با قوس الکتریکی
یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.
در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً ۴۳% از حرارت درآند و تقریباً ۳۶% در کاتد و ۲۱% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا ۳۲۰۰ درجه سانتیگراد در کاتد و تا ۳۹۰۰ در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً ۲۴۰۰ درجه سانتیگراد تا ۲۶۰۰ درجه تخمین زده شده است.
در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین ۶۰۰۰ تا ۷۰۰۰ درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط ۷۰% تا ۶۰% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی ۳۰% تا ۴۰% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.
طول قوس شعله Arc length بین ۸/۰ تا ۶/۰ قطر الکترود می باشد و تقریباً ۹۰% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و ۱۰% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین ۴۰ تا ۵۰ ولت در جریان مستقیم و ۶۰ تا ۵۰ ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.
انتخاب صحیح الکترود برای کار
انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از ۴۰ درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل ۲ میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.
انتخاب صحیح الکترود( از نظر قطر)
بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.
همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا – ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از ۴۰ درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.
- ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی
- ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار
- آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری
- عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری
اطلاعات پاکت الکترود
مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها و نوشته هائی داشته باشند که حتی المقدور مصرف کننده را در دسترسی به کیفیت مطلوب جوش راهنمائی و یاری نمایند.
در روی پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نیز درج می شود که برای مصرف صحیح حائز اهمیت است.
هر پاکت الکترود بایستی علاوه بر اسم تجارتی الکترود, طبقه بندی آن الکترود را حداقل طبق یکی از استانداردهای مهم بیان نماید. برای آگاهی از طول زمان ماندگی الکترود در کارخانه, بازار یا انبار و غیره . شماره ساخت یا تاریخ تولید روی پاکت نوشته یا مهر زده می شود.
قطر سیم مغزی الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحیح آن با توجه به صخامت فلز, زاویه سیار , ترتیب پاس و غیره راهنمایی می کند.
نوع جریان برق از اینکه جریان دائم یا جریان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو و در جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود.
حالت یا حالاتی از جوشکاری که این الکترود در آن حالت یا حالات مناسب است روی پاکت بیان می شود.
درج حدود شدت جریان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اولیه ( تنظیم دقیق شدت جریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است. وزن الکترودها یا تعداد الکترود داخل هر بسته روی پاکت یا بر چسب آن درج می شود. نوشتن مواردی که در بالا به آن اشاره شد, روی پاکت مطابق بیشتر استانداردها اجباری است.
همچنین خواص مکانیکی و شیمیائی , وضعیت ذوب و کیفیت قوی, نحوه نگهداری و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره ای توصیه های دیگر در روی پاکت برای آگاهی مصرف کننده چاپ شده و یا مهر زده می شود.
انواع الکترودها
الکترودهائی که در جوش اتصال فولاد به کار برده می شوند مفتولهای مغزی با آلیاژ یا بدون آلیاژ دارند که جریان جوش را هدایت می کند. شعله برق بین قطعه کار و سرآزاد الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود.
الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین ۱۹۱۳ ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.
مشخصات الکترودها
در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.
E 60 10
E= جریان برق
۶۰ = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
۱ = حالات مختلف جوشکار ی
۰ = نوع جریان می باشد.
علامت اول
در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. (بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18 ).
در علامت دوم
عدد ۶ و ۰ یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در ۱۰۰۰ ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود ۶۰۰۰۰ پاوند بر اینچ مربع است.
Kg/mm2
علامت سوم
حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت ۱ یا ۲ یا ۳ می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها ۱ باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد ۲ می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها ۳باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.
علامت چهارم
خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از ۰ شروع و به ۶ ختم می گردند.
چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشد موارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می باشد.
چنانچه علامت چهارم یک باشد موارد استعمال این الکترود با DC,AC می باشد. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم می باشد. )
اگر علامت چهارم ۲ 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 ۳ باشد این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار برد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز در دارای قوس الکتریک خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.
اگر علامت چهارم ۴ باشد این الکترود را می توان با جریان DC,AC به کار برد.
موارد استعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.
چنانچه علامت آخر ۵ باشد مشخصه این علامت این است که فقط جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارد استعمال آن در شکافهای باز و عمیق است. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.
چنانچه علامت آخر ۶ باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه ۶ است با این تفاوت که با جریان AC مورد استفاده قرار می گیرد.
الکترودهای پر مصرف
انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا
استاندارد آما ۱/۴۲۱ م ج
رنگ شناسائی : انتها –سورمه ای سیر
الکترود روتیلی روپوش متوسط برای فولادهای ساده در تمام حالات مخصوصاً جوش سربالا و بالاسر و حالات اجباری، دارای اکسید آهن.
دارای گواهی از لویدز ژرمن
جوش دادن با این الکترود بسیار آسان است و سرباره آن بخوبی پاک می شود –قوس آرام دارد –گرده جوش تمیز است و حالات مختلف را با شدت جریان ثابت بخوبی جوش می دهد.
انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا
استاندارد آما ۱/۴۲۱ م ج
استانداردآمریکائی: AWS.E6013
رنگ شناسائی : انتها –زرد
الکترود با روپوش متوسط روتیلی برای جوشکاری فولادهای معمولی در ساختمان اسکلت های فلزی –خرپاها –پل سازی –در و پنجره سازی –ورق کاری و سایر کارهای آهنی –این الکترود را می توان برای جوشکاری درهمه حالات ( عمودی –افقی –و بالاسر ) استفاده نمود. محل جوش نرم است و بخوبی قابل براده برداری یا چکش کاری می باشد.
دارای گواهی از لویدز ژرمن و دانشکده پلی تکنیک تهران و هنرستان صنعتی تهران.
انواع الکترود مخصوص جوشکاری مخازن –ماشین سازی –پل سازی و کشتی سازی
استاندارد آما ۴/۱ + ۵۰ ک ج
استانداردآمریکایی: AWS.E 7018/8018
رنگ شناسائی : انتها –نقره ای
الکترود قلیائی برای کارهائی که به جنس جوش فشار زیاد وارد می شود مانند مخازن دیگها –مصارف ماشین سازی –کشتی سازی –پل سازی و بناهای فولادی –قابل کار روی فولادهای ساختمانی ، ۳۳ St ، ۳۴ St ، ۴۲ St ، ۵۰ St ، ۵۲ St ، ۶۰ St ، ۷۰ St و فولادهای دانه ریز با مقاومتهای ۵۰ تا ۶۲ کیلوگرم مثل فولادهای ۵۰ Fb ، ۵۰ Hsb ، ۴ Mn 19 ، ۵ Mn 17، ۳۹ Bh ، ۱۵۴ Dillinal ، ۵۰ Aldur ، F ۳۸ Sb ، ۶ Fk ، ۵۰ Hoag ، ۳۶ Union ، ۳۶ Bh ورقهای دیگ سازی HIII ، HII ، HI ،ورقهای لوله سازی ، ۴/۵۵ St ، ۵۵ St ، ۸/۴۵ St ،۵/۴۵ St ، ۴۵ St ، ۸/۳۵ St ، ۳۵ St ، ۴/۳۵ St ، ۳۵ St،و فولادهای کشتی سازی A . B .C . D .E و فولادهای مقاوم در سرما N 35 TT St ، N 45 TT St ، N 45 TT St ، V 41 TT St ، N 41 TT St ، V 35 TT Stو فولادهای مقاوم در کهنگی و سرما.
دارای گواهی از خط آهن دولتی آلمان فدرال و لویدزژرمن برای فولادهای ، ۵۰ St ، ۶۰ St ، ۷۰ Stآزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان تا منهای ۸۰ درجه سانتیگراد.
این الکترود با پاشیدن متوسط در همه حالات به آسانی جوش می خورد. فقط الکترودهای خشک مصرف شود. با قوس کوتاه جوشکاری شده و حتی المقدور کمتر نوسان دهند. سربار آن به آسانی پاک می شود. مخصوصاً ثبات فرم آن حتی در حرارتهای کم و تنشهای نامناسب جالب توجه است.
الکترودهای مخصوص رنده های ماشین تراش و صفحه تراش یا فولادهای تنه بر
عملیات حرارتی
الف- تاباندن ۵ ساعت در ۸۲۰ درجه سانتیگراد
ب- آب دادن : حرارت سردکردن ۱۲۸۰ تا ۱۳۲۰ درجه سانتیگراد
وسیله سردکردن : روغن –حمام گرم –هوای خشک فشرده
حرارت حمام کردن : ۵۰۰ تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد
حرارت رنگ گیری : ۵۶۰ تا ۵۸۰ درجه سانتیگراد
نمونه مصرف
رنده صفحه تراش طبق دین ۴۵۵۲ __
ساختمان یک رنده صفحه تراش نوبا :__
این فولاد بهتر از همه است زیرا دارای تمام خواص جوشکاری و آبدهی می باشد.
حتی المقدور از مصرف فولادهائی که بیش از ۴۵/۰ % و کمتر از ۳۵/۰% کربن دارند اجتناب شود.
طرز کار
الف- گرم کردن سریع ۶۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد
ب- جوش دادن
د- سائیدن مقدماتی ( در صورت تاباندن جهت نرم شدن عملیات براده برداری هم ممکن است)
هـ – آب دادن در حرارت ۱۲۸۰ درجه سانتیگراد ( در روغن )
و- رنگ گیری نیم ساعت در ۵۶۰ درجه سانتیگراد
ز- به اندازه سائیدن
برای محدود کردن جوش روکشی قطعاتی از مس یا فلزات سبک و همچنین قطعات گرافیت پهلوی آن قرار می دهند. این قطعات کار جوش را آسان کرده و سرعت کار را زیاد می نماید.
قطعات فوق باید طوری باشند که جلوی جریان جوش را نگیرند.برای این منظور یا باید یخ خورده باشند (۴۵ درجه) و یا بین قطعات و قطعه کار ۲ تا ۳ میلیمتر فاصله باشد انتخاب قطر الکترود بسته به سطحی است که باید روکش شود.
آما ۱۱۰۵
رنگ شناسائی : انتها –زرد با خال نقره ای
استاندارد :آمریکائیE FE.5B
مخصوص تهیه و اصلاح لبه های افزارها مثل رنده های ماشین تراش و صفحه تراش.
آما ۱۱۰۵ می تواند در تهیه کارهای نو روی فولادهای ساده و در کارهای اصلاحی روی تمام افزارهای فولاد تندبر روکشی شود.
این الکترود دارای قوس آرام است و آسان هدایت می شود جنس جوش متراکم و بدون خلل و فرج بوده سخت و پر مقاومت می باشد و عملیات حرارتی لازم ندارد ولی به هر صورت با آن عملیات سخت تر خواهد شد.
جنس جوش در هر حال قابل براده برداری نیست و فقط ممکن است با سنگ سمباده سائیده شود. در جوش روکشی به روی فولاد کربن دار وقتی بهترین نتیجه حاصل می شود که به فلز مبنا حداقل حرارت لازم جهت چسبیدن جوش برسد. برای این منظور باید حتی المقدور با جریان کم جوشکاری کرد و الکترود را نوسان نداد. فلز مبنا باید قبلاً در حدود ۶۰۰ الی ۷۰۰ درجه سانتیگراد گرم شده باشد و هنگام جوش این حرارت حفظ شود از نظر ترکیبات خاصی که در روپوش وجود دارد با الکترود آسیب دیده نباید جوش داد.
الکترودهای روکش سخت و مقاوم در برابر فرسودگی
رنگ شناسائی : انتها –سبز با خال سفید
الکترود روپوش کلفت اوستنیتی همراه با کرم –نیکل –و مانگانز برای جوشکاری اتصالات عالی و ترک نخور- فولادهای بد جوش یا فولاد ریختگی .جوش روکشی ریل های تراموای سوزن خط آهن –زنجیرهای حرکت تراکتورهای زنجیری و امثال آن –قشر لائی پر مقاومت در روکشهای سخت مخصوصاً قسمتهای فرسوده شونده در فولاد سخت کرم دار مخصوص فولادهای ساده و آلیاژدار با استحکام زیاد- فولادهای احیا شده فولادهای زنگ نزن کرم دار فولادهای مقاوم در پوسته شدن –فولادهای سخت منگنز و فولادهای معمولی.
دارای گواهی از خط آهن آلمان فدرال برای روکشی و جوش دادن فولاد سخت منگنز آما ۱۰۹۰ با قوس آرام ذوب می شود در حال عادی پس از جوشکاری جنس جوش نرم و پر مقاومت است ومی تواند با عملیات سخت کننده سرد تا ۴۰۰ برینل سخت گردد. جنس جوش به مقدار زیادی زنگ نزن و مقاوم در الکتروشیمی است. تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد سخت است و پوسته نمی کند.
الکترودهای مقاوم در برابر حرارت برای ساختمان تاسیسات نفتی و شیمیائی آماجی ۱۲۴۸ ن
رنگ شناسی : انتها –سفید با خال آبی
الکترودی است با روپوش قلیائی و با ۵/۰% کرم و ۵/۰% مولیبدن مناسب برای کار به روی فولادهای مقاوم در برابر حرارتهای زیاد و عملیات پر فشار مانند ساختمانهای مراکز جدید تاسیسات نفتی و شیمیائی.
دارای گواهی از کارخانه شل هندی. این الکترود جریان آرام و روان دارد سرباره آن آسان پاک می شود و در تمام وضعیت به آسانی کار می کند. درز آن تمیز و خوش منظره است. برای رسیدن به یک جوش بی نقص نباید الکترود را نوسان داد و همچنین باید حتی المقدور طول قوس را کوتاه نگهداشت. فقط باید الکترودهای خشک مصرف کرد. در صورت مرطوب شدن الکترودها باید آنها را دو ساعت در حرارت ۱۵۰ درجه سانتیگراد خشک کرد و سپس به مصرف رساند.
پیش گرم کردن قطعه کار از ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد و گرم کردن آن برای رفع تنش از ۷۲۰ تا ۷۵۰ درجه سانتیگراد توصیه می شود.
رنگ شناسائی : انتها –سفید با خال سفید
استاندارد : آلمانی KB^IS
الکترود قلیائی با روپوش کلفت برای جوشکاری فولادهائی که حداکثر تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد را به طور قائم تحمل می نمایند مانند دیگها- مخزن و لوله ها و فولادهای ریخته گری مخصوص جوشکاری روی فولادهای ۱۷Mn4,19Mn5,15Mo3,HIV و فولاد ریخته گری Gs22Mo4و فولادهای دانه ریز با مقاومت ۵۰ تا ۶۰ کیلوگرم بر میلی متر مربع آزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان- دفتر آمریکائی و لویدژرمن.
این الکترود دارای قوس آرام و ثابت است. پاشیدن آن بسیار کم می باشد. سرباره در قطعات متوسط به آسانی پاک می شود. منظره گرده جوش تمیز است. اندازه های تا ۲۵/۳ میلیمتری آن مخصوص لایه ریز در حالات اجباری درست شده است. این الکترود به طریقه مخصوصی با دو روپوش تهیه گردیده و در تمام حالات به استثنای از بالا به پایین قابل جوشکاری است.
(فقط الکترودهای خشک را مصرف نمائید.)
الکترودهای مخصوص جوشکاری سربالا
استاندارد آما ۱/۳۲۲ ن ج
رنگ شناسائی : ندارد
الکترودی است برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً عمودی سربالا, دارای قابلیت پل زنی خوب, با این الکترود می توان ورقهای نازک را هم بخوبی ورقهای ضخیم جوش داد. درز جوش ریز فلس بوده و بسیار تمیز است. گرده جوش کمی برجسته و بدون اثر سوختگی است. برای جوشکاری تعمیراتی و جوشکاری نوسازی در اطاق کامیون- قطعات اتومبیل –مخازن و ساختمانهای فولادی و ورقهای نازک مناسب است.
برای جوشکاری همیشه طول قوس کوتاه انتخاب کنید. در جوشکاری بالا سر قطر کوچکتری انتخاب نمائید.
استاندارد آما ۱/۴۲۱ م.ج
رنگ شناسائی انتها : زرد با خال قرمز
استاندارد : آمریکائی E 6013
الکترود با روپوش متوسط تیتانی برای جوش اتصالی در ساختمانهای فولادی ماشین سازی- واگن سازی- دیگ و مخزن سازی
