جوشکاری MMA،SMAW یا ARC

عبارت SMAW از واژه‌های Shielded Metal Arc Welding گرفته شده و به معنی جوشکاری با الکترود روپوش دار می‌باشد. نام دیگر این فرایند MMAW می‌باشد که از واژه‌های Manual Metal Arc Welding گرفته شده. مرجع نام گذاری این فرایند جوشکاری انجمن جوشکاری آمریکا AWS می‌باشد.

الکترود چیست و ساختمان تشکیل دهنده آن:

الکترود جوشکاری یا سیم جوش، مفتول فلزی یا گرافیتی است که دور تا دور آن به وسیله ی پوششی به نام فلاکس احاطه شده  که در اثر عبورجریان برق از آن عملیات جوش را انجام میدهد. کاربرد الکترودهای جوشکاری پر کردن فضای خالی بین دو سطح به صورت دائم و مستحکم می باشد.

جنس آن بسته به فلز پایه ای که قرار است عملیات جوشکاری روی آن انجام گردد انتخاب میگردد .

• الکترود بر اساس ساخت
• الکترود کم هیدروژن یا Low Hydrogen Electrode

فلاکس به کار رفته در الکترودهای کم هیدروژن از هیدوژن بسیار کمی برخوردار است به همین دلیل از آن برای فولادهای پر کربن استفاده می کنند.

دو نوع از کدهای پرکاربرد این الکتروده  E7018, E7028 هستند.

• الکترود چسبان سریع Fast Fit Electrode

این الکترودها دارای پوشش فلاکس بسیار سنگین بر روی سیم هستند و نرخ رسوب گذاری سریعی دارند.

دو نوع از کدهای پرکاربرد الکترودهای چسبان سریع   E6027, E6028هستند.

• الکترود انجماد سریع Fast Freezing Electrode

الکترودهای انجماد سریع دارای سه ویژگی هستند. علاوه بر ایجاد قوس قوی در جوشکاری سرباره کمی ایجاد می کنند که امکان استفاده در تمام موقعیت های جوشکاری را دارا هستند. از انواع  الکترودهای جوشکاری انجماد سریع می توان به کدهای  E6010و  E6010 اشاره کرد.

• الکترود انجماد پر شده Fill freeze Electrode 

الکترودهای انجماد پرشده از فلاکسی سنگین برخوردار هستند. علاوه بر خارج کردن سرباره می توان دانه هایی با ترکیب یکنواخت ایجاد کرد.

کدهای E7014, E6013, E6012 در این گروه قرار می گیرند.

روکش یا روپوش الکترود دارای نقش های متنوع و مختلفی است که در دسته های زیر تقسیم بندی می شوند:

• ۱ نقش الکتریکی: پایدار کردن و ثبات قوس و همچنین هدایت الکترسیته در قوس
• ۲ نقش فیزیکی: می توان به میزان ویسکوزیته روپوش، کشش سطحی روپوش، ضخامت کافی سرباره، سرعت انجماد بالای سرباره اشاره کرد.
• ۳ نقش متالوژیکی: می توان به حفاظت از ستون قوس و مذاب، آلیاژسازی، افزایش راندمان یا نرخ رسوب، اکسیژن زدایی، کاهش سرعت سرد شدن و … اشاره کرد

v   الکترود بر اساس نوع پوشش فلاکس:

جنس پوششی که این الکترودها را احاطه می کند اغلب از جنس آهک، سلولز، اکسید سدیم، خاک رس و یا آزبست است.

الکترودهای جوشکاری با توجه به نوع پوشش فلاکس به گروه های زیر تقسیم می شوند:

1-الکترود با پوشش سلولوزی

قسمت زیادی از پوشش آن از جنس سلولزی است. سطح جوش الکترود سلولزی بصورت خشن و ناهموار است. بعلت نم گیر بودن این الکترودهای جوشکاری امکان فاسد شدن ماده سلولز به کار رفته در ترکیب آن ها وجود دارد.

به همین علت این الکترودها را در جعبه هایی که رطوبت به درون آن ها غیرقابل نفوذ باشد به فروش می رسانند. امکان خشک کردن الکترود به علت سوختن پوشش سلولزی در این الکترودها وجود ندارد.

بعلت خواص مکانیکی عالی و نفوذ کافی این الکترودها در جوشکاری پاس ریشه اتصالات به کار می روند و همینطور برای جوشکاری های سرازیر به علت سرعت منجمد شدن مذاب جوش قابل استفاده هستند. اما در پاس های میانی اتصال به کارگیریی این الکترودها قابل توصیه نیست به علت حل شدن زیاد هیدروژن در مذاب که سبب هیدرون تردی می شود.

2-الکترود با پوشش قلیایی یا بازی

قسمت زیادی از روپوش این الکترود از کربنات کلسیم همراه با مقداری فلورید کلسیم تشکیل شده است. این الکترودها چون در روپوش آنها مواد سلولزی به کار نمی رود جوش های ایجاد شده حداقل هیدروژن در جوش را دارند در نتیجه به این الکترودها، الکترودهای کم هیدروژن هم گفته می شود.

برای جوشکاری های ضخیم فولادی که دارای درصد کربن بالایی هستند و همچنین برای جوشکاری فولادهای کم آلیاژ که به ترک زیر خط جوش و منطقه مجاور حساس هستند این نوع الکترودها کاربرد دارند.

این نوع الکترودها به علت مقاومت در مقابل ضربه در تمام موقعیت ها به جز سرازیر مورد استفاده قرار می گیرند.

3- الکترودهای اکسیدی:

در روکش این الکترودها اکسید آهن زیاد بوده و همانند الکترودهای اسیدی نفوذ کم و سرباره ضخیمی دارند.

4- الکترود روتیلی

این نوع الکترود کاربردهای زیادی در جوشکاری های عمومی دارد. وجود مقدار زیادی اکسید تیتانیوم در روپوش این الکترود قوس پایدار می شود و امکان جوشکاری در تمامی حالات امکان پذیر می گردد.

5- الکترود با پوشش اسیدی

در روکش این الکترودها به مقدار زیادی منگنز و سیلیکات آهن وجود دارد و سرباره ضخیمی دارند که برای جوشکاری سطحی مناسب هستند و کاربرد بسیار کمی دارند و برای رفع عیوب قطعات در ریختگری مورد استفاده قرار می گیرند.

پوشش های سلولزی این امکان را دارند که در انواع جوشکاری با سرعت به نسبت زیاد استفاده شوند، مانند خطوط لوله. پوشش روتیلی برای انجام فرایند جوشکاری در آلیاژهای که ضدزنگ هستند استفاده می‌شوند، اما فرآیند جوش در پوشش اسیدی دارای کیفیت به‌مراتب بالایی نبوده و در موارد حساس از آن‌ها استفاده نمی‌گردد.

بطورکلی حساسیت به رطوبت یکی از معایب این نوع الکترودها است. پوشش های سلولزی در انواع جوشکاری با سرعت به نسبت زیاد مثل خطوط لوله به کار می روند. فرآیند جوش در پوشش روتیلی در آلیاژهای که ضد رنگ هستند مورد استفاده قرار می گیرد. در فرآیندهای حساس از پوشش اسیدی به علت کیفیت پایین استفاده نمی شود.

ام گذاری الکترودهای جوشکاری با استاندارد  A.W.S

A.W.S  مخفف American Welding Society به معنی جامعه جوشکاران آمریکا می باشد اما علت طبقه بندی الکترود های جوشکاری براساس استاندارد این نهاد مستقل این است به عنوان یک استاندارد بین المللی در نظر گرفته شده است و در بسیاری از کشورها از جمله ایران نیز به عنوان استاندارد شناسایی الکترودها در نظر گرفته می شود.

حرف E قبل از یک عدد چهار یا پنج رقمی EXXXXX به معنی الکترود می‌باشد که در روش جوشکاری با قوس الکتریکی از آن استفاده قرار می شود. چنانچه جوشکاری با روش گازانجام گیرد از کلمه E استفاده نشده و به جای آن از حرف RG استفاده می کنیم.

دو یا سه رقم عدد چهار یا پنج رقمی بعد از حرف E مشخص کننده استحکام کششی جوش است. به عنوان مثال E1ooxx, E60xx که منظور ۶۰k.s.i یا ۶۰۰۰۰P.S.i و ۱۰۰k.s.i  یا ۱۰۰,۰۰۰منظور استحکام کششی جوش است که ممکن است بر حسب Welded As یا تنش زدائی شده (Stress Relieved) بیان شده باشد که این امر توسط دستورالعمل سازنده مشخص خواهد شد. 

دومین عدد از سمت راست مشخص کننده موقعیت جوشکاری است که الکترود برای آن حالت طراحی شده:

EXX1X : منظور از ۱ : کاربری الکترود جوشکاری قابل استفاده در همه موقعیت‌ ها می‌باشد (All Position)

EXX2X : منظور از ۲ : کاربری الکترود جوشکاری فقط برای حالت تخت و افقی (Flat & Horizontal) مناسب است.

EXX3X : منظور از ۳: کاربرد الکترودهای جوشکاری فقط برای حالت Flat  یا تخت در نظر گرفته می شود.

EXX4X : منظور از ۴: کاربرد این الکترود جوشکاری در همه موقعیت‌ ها  و نیز حالت V- down

به عنوان نمونه در مورد الکترود جوشکاری زیر داریم :

E 60 10

E =  جریان برق

۶۰ = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع می باشد.

۱ = قابلیت استفاده از الکترود در حالت های مختلف جوشکار ی

۰ = نوع جریان

• علامت اول

در علامتهای الکترود بالا E مشخص می کند که این الکترود برای جوشکاری برق استقاده می شود(بعضی از الکترودهای روکش دار جوشکاری هستند که با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند از جمله FC18 ).

• علامت دوم

عدد ۶ و ۰ یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پوند بر اینچ مربع است و بایستی آن را در واحد  ۱۰۰۰ ضرب کرد یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود ۶۰۰۰۰ پوند بر اینچ مربع می باشد.

• 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

علامت چهارم هم خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می کند که این علائم از ۰ شروع شده و به ۶ ختم می شوند.

چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشد کاربرد استفاده از این الکترودهای جوشکاری تنها با جریان مستقیم برق یا DC و با قطب معکوس می  باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد بوده و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می است.

اما اگر علامت چهارم  “یک” باشد حالات کاربرد الکترود در جوشکاری با DC , AC است. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکاف ها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم برق.

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 بوده و نمای ظاهری آن محدب است.

اگر علامت چهارم ۳ بود این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار گرفت. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم است و نیز در دارای قوس الکتریکی خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.

اما اگر علامت چهارم ۴ بود این الکترود را می توان با جریان DC , AC نیز به کار برد.

موارد استعمال این الکترود جوشکاری برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است در نظر گرفته می شود.

چنانچه علامت آخر ۵ باشد به این معنیست که فقط در جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارد کاربرد الکترودهای جوشکاری آن در شکافهای باز و عمیق می باشد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.

و در نهایت اگر علامت آخر ۶ باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه ۶ است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.