انتخاب بهترین الکترود استیل برای جوشکاری

انتخاب بهترین الکترود استیل برای جوشکاری

وجود دنیای مدرن به شدت وابسته به جوش قوس الکتریکی است که یکی از قدیمی ترین فرآیندهای اتصال فلزات است. فرآیند جوشکاری برای فعالیت های مختلف مهندسی و در تولید چندین محصول تولیدی ضروری است. این یک فرآیند همجوشی برای اتصال فلزات است و در همه زمینه ها در سراسر جهان استفاده می شود. معمولاً به عنوان MMAW (جوشکاری قوس فلزی دستی) شناخته می شود که از الکترودهای چوبی برای اتصال فلزات استفاده می کند. فرآیند MMAW در چندین صنعت مانند استیل، خط لوله و ساخت و ساز و غیره ضروری است و می تواند در هر شرایط آب و هوایی مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر، حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد از نیازهای جوشکاری جهان توسط فرآیند MMAW برآورده می شود.

جوشکاری فرآیندی است که در آن فلزات با ایجاد ادغام به یکدیگر متصل می شوند. جوشکاری معمولاً با ذوب دو قطعه کار و افزودن یک ماده پرکننده برای تشکیل حوضچه ای از فلز مذاب انجام می شود که خنک می شود و به یک اتصال قوی تبدیل می شود، یا با فشاری که گاهی همراه با گرما استفاده می شود، یا به تنهایی برای تولید جوش. فلزات پرکننده برای الکترود استیل جوشکاری به صورت الکترودهای روکش دار مانند (i) سیم هسته جامد و فلزی و (ii) سیم هسته شار تولید می شوند.

الکترودهای جوشکاری فلزات برای کاربردهای مختلف جوشکاری از جمله جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می شود. الکترودهای جوشکاری قوس دستی (که گاهی اوقات به آن جوشکاری چوبی نیز گفته می شود) از یک میله و یک ماده پوششی تشکیل شده است. الکترودهای جوشکاری برای لمس و حفظ تماس با قطعات کار از طریق برنامه کامل جوش در سر جوش نصب می شوند. الکترودهای چوب مصرفی هستند، به این معنی که آنها بخشی از جوش می شوند. الکترودهای جوشکاری چوبی بر اساس اندازه، جنس، استحکام، موقعیت جوش، پودر آهن در شار و نامگذاری قوس نرم متفاوت است. اندازه الکترود (۲٫۵ میلی متر، ۳٫۲ میلی متر، ۴٫۰ میلی متر و ۵ میلی متر و غیره) قطر هسته میله را نشان می دهد. الکترودهای جوشکاری سه نقش مختلف در طول جوشکاری دارند: (i) حفظ چگالی جریان یکنواخت، (ب) تمرکز جریان در نقاط جوشکاری، و (iii) حفظ تعادل حرارتی در طول جوشکاری. به عنوان یک قاعده، آلیاژ موجود در میله مشابه موادی است که قرار است جوش داده شود.

الکترودهای جوشکاری پوشش داده شده از یک سیم یا میله هسته ای تشکیل شده اند که با لایه ای از شار و سایر مواد پوشش داده شده است که ویژگی ها و ویژگی های عملیاتی خاص را فراهم می کند. وظیفه میله هسته تامین برق قوس و ذوب شدن و تبدیل شدن به رسوب جوش است. میله الکترود جوش بخشی از مدار جوشکاری را تشکیل می دهد و هنگامی که همراه با مواد پوشش ذوب می شود، مواد پرکننده را که برای به دست آوردن یک اتصال جوشی ضروری است، فراهم می کند.

این پوشش از فلزات، مواد معدنی و مواد آلی تشکیل شده است. هدف پوشش الکترود ایجاد ضربه آسان و قوس پایدار است. مواد پوشش همچنین حاوی عناصری است که بر انتقال فلز در طول قوس تأثیر می گذارد و خواص مکانیکی و شیمیایی خوبی را برای آلیاژ تشکیل شده بین ماده پایه و هسته میله در الکترود فراهم می کند. مواد پوشش دارای عملکردهای متعددی از جمله (۱) یونیزاسیون، (۲) تشکیل دهانه، (۳) انتقال فلز، (IV) جبران از دست دادن عناصر آلیاژی، (v) محافظ گاز، و (vi) تشکیل سرباره برای محافظت از دهانه و حوضچه جوش را تمیز کنید.

ماده پوشش الکترود استیل به نام شار شناخته می شود. هدف از شار (i) جلوگیری از خوردگی، (ب) عمل به عنوان یک پاک کننده و اکسید کننده، (iii) انتشار یک گاز بی اثر برای محافظت در برابر اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن در جو است، زیرا این عناصر ضعیف می شوند. جوش اگر قرار باشد با فلز مذاب تماس پیدا کند، (iv) برای ایجاد سرباره برای محافظت از فلز خنک کننده و اجازه دادن به فلز با سرعت کمتر خنک شود، بنابراین از خواص فلز محافظت می کند، (v) برای ایجاد قوس شروع آسان تر، عمل کنید. به عنوان یک تثبیت کننده، و برای کاهش پاشش، و (vi) برای اجازه نفوذ بهتر و کیفیت اشعه ایکس در طول بازرسی جوش. همانطور که الکترود در طول فرآیند جوش می سوزد، شار یک محافظ گازی در اطراف جوش ایجاد می کند. این از آسیب رساندن آلاینده های مضر به جوش جلوگیری می کند. سه عنصر اصلی مضر موجود در جو هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن هستند. به دلیل این سپر گازی، MMAW به عنوان جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW) نیز شناخته می شود.

الکترودهای جوشکاری پوشش داده شده معمولاً پرکاربردترین انواع الکترودها برای فرآیند SMAW هستند. این الکترودها در طیف گسترده ای از انواع موجود هستند که هر کدام خواص مکانیکی متفاوتی را ارائه می دهند و با نوع خاصی از منبع برق جوشکاری کار می کنند. سیم های جامد برای بسیاری از کاربردها همه کاره هستند زیرا می توان از آنها در آمپراژهای بسیار کم یا بسیار بالا استفاده کرد. انتخاب نوع صحیح الکترود جوشکاری برای کاربردهای خاص، یک نکته بسیار مهم در جوشکاری قوس فلزی است. انتخاب الکترود برای سهولت تمیز کردن، استحکام جوش، کیفیت مهره و به حداقل رساندن هرگونه پاشش بسیار مهم است.

الکترودهای پوشش داده شده را می توان به عنوان الکترودهای لخت یا با پوشش نازک، و الکترودهای قوسدار محافظ یا الکترودهای پوشش داده شده سنگین دسته بندی و طبقه بندی کرد. این نوع الکترود محبوب ترین نوع فلز پرکننده است که در جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می شود. ترکیب پوشش الکترود قابلیت استفاده الکترود، ترکیب فلز جوش رسوب‌شده و مشخصات الکترود را تعیین می‌کند. نوع الکترود مورد استفاده به خواص خاص مورد نیاز در جوش رسوب داده شده بستگی دارد. این موارد عبارتند از مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری، استحکام کششی بالا، نوع فلز پایه که باید جوش داده شود، موقعیت جوش (مسطح، افقی، عمودی یا بالای سر). و نوع جریان و پلاریته مورد نیاز. شکل ۱ جوشکاری با الکترود جوشکاری پوشش داده شده را نشان می دهد.

الکترود جوشکاری پوشش داده شده ابزار ظریفی است که در حین استفاده، فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و متالورژیکی شار، سیم هسته و فلز اصلی را برای دستیابی به یک اتصال جوش یا روکش بادوام ترکیب می‌کند. الکترودهای پوشش داده شده برای جوشکاری استیل ها و کار با الکترود استیل باید چندین الزام کلی را برآورده کنند که عمدتاً شامل (۱) فلز جوش برای ارضای خواص مکانیکی (استحکام کششی، شکل‌پذیری، و چقرمگی بریدگی و غیره) مورد نیاز استانداردها و مشخصات مربوطه است، (ii) مقاومت در برابر ترک خوردگی فلز جوش کافی است، (iii) قابلیت استفاده به اندازه کافی برای ایجاد جوش های صوتی خوب است، و (iv) راندمان جوش به اندازه کافی بالا است.

الکترودهای جوشکاری پوشش داده شده، تنها از دو عنصر اصلی یعنی سیم یا میله هسته و پوشش شار تشکیل شده اند. در الکترود پوشش داده شده، سیم هسته یا میله باید تقریباً ترکیبی مشابه با فلز پایه داشته باشد. الکترودها عمدتاً به پنج گروه اصلی طبقه بندی می شوند که شامل (۱) استیل نرم که اکثر الکترودهای مورد استفاده برای جوشکاری را تشکیل می دهد، (۲) استیل با کربن بالا، (۳) استیل آلیاژی خاص، (IV) چدن، و (v) غیر. – آهنی مانند آلومینیوم، مس و برنج. اساساً دو نوع الکترود استیل ملایم وجود دارد که عبارتند از (i) الکترودهای لخت که هنوز با پوشش کمی پوشیده شده اند و این استفاده از آنها را در جوشکاری محدود می کند و (ب) الکترودهای محافظ (روکش دار) که دارای یک پوشش سنگین در قسمت بیرونی هستند. آنها (به نام شار). در الکترود جوشکاری پوشش داده شده، مخلوط محصول از الکترود استیل ملایم (حدود ۶۰%)، استیل ملایم با کشش زیاد و آلیاژ کم هیدروژن (حدود ۳۰%) و نوع خاص (حدود ۱۰%) است.

مواد سیم پوشش داده شده از محتویات مختلف عناصر ساخته شده است. استاندارد گیج های سیم، شرایط فنی، قوانین پذیرش، روش های آزمایش و بسته بندی و علامت گذاری را مشخص می کند. استاندارد انواع بزرگ سیم های جوشکاری را ارائه می دهد. مواد برای سیم پوشش داده شده معمولاً تحت عنوان فلزات پرکننده طبقه بندی می شوند که به عنوان فلزی که در ساخت اتصال جوش داده می شود تعریف می شود. چندین مشخصات صادر شده توسط سازمان های استاندارد ملی مختلف وجود دارد که مواد پرکننده را مشخص می کند. این مشخصات به صورت دوره ای به روز می شوند.

سیم پوشش داده شده در یک الکترود SMAW می تواند یک میله کشیده شده جامد، یک ماده ریخته گری یا یک سیم هسته ساخته شده باشد. سیم جریان الکتریکی را به قوس هدایت می کند تا فلز پایه ذوب شود و مواد پرکننده اتصال جوش را فراهم می کند. سیم ممکن است آلیاژی باشد یا نباشد. گریدهای سیم هسته معمولی شامل استیل کربنی برای الکترود استیل ملایم و کم آلیاژ و سیم هسته ضد زنگ ۳۰۴L، ۳۰۸L، ۳۰۹L و ۳۱۶L برای الکترودهای فولادی ضد زنگ می باشد. چندین سیم با روکش ویژه نیز در دسترس هستند، از جمله سیم‌هایی که برای انباشته شدن و روکش سخت هستند. این الکترودها دارای یک ترکیب سیم هستند که مکمل پوشش و طراحی الکترود برای طبقه بندی و کاربرد است. جنبه‌های کیفی این سیم‌های کشیده شده از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا هر گونه ناهنجاری ذاتی در ماده می‌تواند منجر به کاهش بهره‌وری ناخواسته یا ادعای کیفیت شود.

سیم پوشش داده شده جزء مهمی از یک الکترود دستی است زیرا به طور قابل توجهی بر عملکرد الکترود و خواص فلز جوش تأثیر می گذارد. در صورت جوشکاری استیل ملایم، سیم برای الکترود پوشش داده شده معمولاً از استیل کم کربن است که به عنوان استیل با کیفیت الکترود (EQ) شناخته می شود.

الکترود استیل EQ قبلی زمانی که استیل سازی مسیر ریخته گری شمش را دنبال می کرد، از فولاد با کیفیت لبه دار بودند. ویژگی های مشخصه فولاد لبه دار محتوای اکسیژن بالا (معمولاً ۲۰۰ پی پی ام تا ۴۰۰ پی پی ام) و لبه ای از آهن تقریباً خالص روی سطح است. فولاد با کیفیت لبه دار برای مسیر ریخته گری شمش بر فولاد با کیفیت نیمه کشته یا کشته شده ترجیح داده می شود زیرا (۱) لبه آهن تقریباً خالص رسانایی بهتری دارد و جریان به راحتی در قسمت بیرونی میله عبور می کند. (۲) فولاد لبه دار. کمتر از فولاد نیمه کشته یا کشته شده بیش از حد گرم می شود، و (iii) مرکز میله سریعتر از قسمت بیرونی ذوب می شود، بنابراین انتقال فلز بهبود یافته و قطرات ریزتر فراهم می شود.

اکنون از آنجایی که ریخته‌گری شمش با ریخته‌گری پیوسته جایگزین شده است، استیل های با کیفیت بدون حاشیه برای سیم هسته الکترود استیل ملایم و استیل کم آلیاژ استفاده می‌شوند. ماده اولیه یا شکوفه ریخته گری مداوم یا بیلت است. تولید فولادهای EQ کاملاً کشته ترجیح داده می شود زیرا تولید آن ارزان تر و آسان تر است و همچنین به این دلیل که ویژگی های عملکرد بهینه را بر روی الکترود می دهد. از آنجایی که می توان با ترکیب عناصر آلیاژی مناسب در پوشش شار، هر نوع شیمی فولاد آلیاژی مورد نظر را در فلز جوش به دست آورد، تولید کننده الکترود سرپوشیده از یک گرید واحد از فولاد EQ برای سیم هسته برای تولید طیف وسیعی از فولاد ملایم و کم آلیاژ استفاده می کند.

الکترود استیل و سخت رو به رو رایج ترین گرید برای استیل های EQ از نوع استیل با استیل کم کربن (کمتر از ۰٫۱٪)، محتوای گوگرد و فسفر کم، و درصد سیلیکون کم (کمتر از ۰٫۱٪) ساخته شده است. سیلیکون اضافی در سیم جوش منجر به کندوپاش شدید و گازگرفتگی در حوضچه جوش می شود. استیل EQ همچنین دارای سطوح کمی آلومینیوم و مس است. این عناصر باید بسیار پایین نگه داشته شوند زیرا می توانند باعث شکنندگی نامطلوب در فلز جوش شوند. آلومینیوم یا اکسید آلومینیوم (حتی در صورت وجود ۰٫۰۱ درصد)، سیلیکون، دی اکسید سیلیکون و سولفات آهن قوس را ناپایدار می کنند.

اکسید آهن، اکسید منگنز، اکسید کلسیم و تثبیت قوس. هنگامی که گوگرد و فسفر بیش از ۰٫۰۴ درصد در الکترود وجود داشته باشد، فلز جوش را مختل می کند زیرا با تلفات بسیار کمی از الکترود به فلز مذاب منتقل می شود. فسفر باعث رشد دانه، شکنندگی و “کوتاهی سرد” (به عنوان مثال، شکننده شدن در زیر حرارت قرمز) در جوش می شود. این عیوب با افزایش محتوای کربن استیل، در بزرگی آنها افزایش می یابد. گوگرد به عنوان یک سرباره عمل می کند، استحکام فلز جوش را از بین می برد و باعث “کوتاهی داغ” می شود (به عنوان مثال، زمانی که بالاتر از حرارت قرمز شکننده است). گوگرد مخصوصاً برای الکترود استیل لخت و کم کربن با محتوای منگنز کم مضر است.

منگنز باعث ایجاد جوش های صوتی می شود. برگه ۱ ترکیب استیل EQ را نشان می دهد. این مفتول از این گرید استیلی ملایم، جوش‌هایی با کیفیت بالا و عملکرد بدون دردسر در کاربردهای سنگین، سرعت بالا و کاربردهای انتقال اسپری تا کاربردهای سبک، سرعت کم و قوس کوتاه ایجاد می‌کند. برخی از گریدهای فولاد EQ با محتوای منگنز بالا (۱٫۴۰٪ تا ۱٫۵۰٪) توسعه یافته اند. میله سیم باید دارای استحکام کششی نهایی حداکثر ۴۳۰ مگاپاسکال با کشیدگی ۳۰ درصد باشد.

علاوه بر ترکیب شیمیایی، چندین الزام کیفیت دیگر از میله های سیم وجود دارد که مورد انتظار کاربر استیل های EQ است. اینها در زیر آورده شده است.

ترکیب شیمیایی میله سیم برای برآوردن الزامات خاصی از جوش پذیری است و در عین حال، برای حفظ قابلیت کاهش در صورت لزوم، بر ریزساختار میله سیم تولیدی تأثیر نمی گذارد.

سیم میله های استیلی EQ باید عاری از ناخالصی های مضر (عناصر ولگرد) بوده و حاوی مقدار ثابتی از اجزا باشد.

سیم میله باید با عملیات خنک کننده آهسته در بخش عملیات حرارتی آسیاب میله سیمی تولید شود تا از کارایی خوب میله سیم در طول کشیدن آن اطمینان حاصل شود.

سیم میله باید کیفیت سطح خوب و همچنین سلامت داخلی داشته باشد. به منظور بهبود کیفیت سطح میله سیم، سطح بیلت ها باید با شات بلاست رسوب زدایی شود. سپس سطح توسط دستگاه ذرات مغناطیسی برای هر گونه نقص و نقص سطح بررسی می شود.

با استفاده از دستگاه سنگ زنی عیوب از سطح پاک می شود. علاوه بر این، آزمایش مداوم اولتراسونیک برای تضمین کیفیت داخلی بیلت ها انجام می شود.

ماده اولیه سیم هسته، میله سیم گرم نورد شده است.

در سیم پیچ های بزرگ دریافت می شود، تمیز می شود، به قطر مناسب الکترود کشیده می شود، صاف می شود و به طول مناسب الکترود برش می شود.

میله های سیم از استیل EQ، در اندازه های بین ۵٫۵ میلی متر تا ۱۲ میلی متر، معمولاً از بیلت های ریخته گری مداوم یا نورد شده با نورد گرم در آسیاب میله سیمی تولید می شوند.

محبوب ترین قطر میله سیم ۵٫۵ میلی متر است، اگرچه قطرهای بزرگتر نیز به صورت محدود استفاده می شود.

میله های سیم متعاقباً به سیم هایی با اندازه مورد نیاز با بخش کاهش یافته در کارخانه های سیم کشی کشیده می شوند.