جوشکاری  قوس الکتریکی دستی

    این عبارت مخفف Stick Metal Arc Welding می باشد. این روش جوشکاری که معمول ترین و شایع ترین نوع جوشکاری در ایران می باشد، توسط الکترود کوتاه و روپوش دار انجام می شود که به آن الکترود قلمی یا  شاخه ای گفته می شود. طول این گونه الکترود ها عموما 15 الی 45 سانتیمتر بوده اما جهت مصارف خاص طولهای بلند تر نیز تولید می گردد. قطر الکترود نیز تابع نیاز مصرف است، که از 1/5 میلیمتر تا 6 میلیمتر مصرف عمومی دارد و گاهاً برای مصارف خاص قطرهای دیگری نیز تولید می شود. این الکترودها از دو قسمت متمایز تشکیل می شوند.

الف) قسمت اول مغزی الکترود که از نوعی فلز به شکل مفتول است و از ترکیب کربن و فلزات پایه مانند فولاد نرم ، استیل ، فولاد آلیاژی مخصوص ، چدن وفلزات غیر آهنی مانند مس ، آلومینیوم و نقره می باشد که در تقسیم بندی الکترود از نظر فلز پایه نقش مهمی را دارد.

ب) قسمت دوم روپوش الکترود که از مواد معدنی و شیمیایی تشکیل شده است که این مواد عبارتند از : آهک یا اکسیدکلسیم، فلوئورکلسیم، اکسیدسدیم، تیتان یا تیتانیم، سلولز روتیلی (اجسام الیافی مانندآزبست) خاک رس،سیلیسیم ، پور تالک و مایع سیلیکات سدیم یا پتاسیم و غیره می باشد. مقدار وزن پوشش نسبت به الکترود بین 25% تا 50% وزن الکترود ونقطه ذوب مجموعه مواد تشکیل دهنده بایستی کمتر از فلز یا آلیاژ سازنده الکترود جوشکاری باشد.

دانستن دقیق پوشش الکترودها اغلب جزء اسرار کارخانجات سازنده می باشد و بر حسب مقدار درصد مواد و نوع ترکیبات شیمیائی کاملاً متفاوت هستند بطوریکه بعضی از الکترودها برای کار خاصی ساخته شده اند. چنانچه اگر برای جوش دادن کارهای دیگر مصرف شوند مقاومت دلخواه جوشکاری به دست نخواهد آمد. 

الکترودها از نظر پوشش به سه گروه اصلی زیر تقسیم میشوند:

الف) الکترودهای اسیدی

ب ) الکترودهای بازی

ج ) الکترودهای روتیلی

الکترودها با روپوش اسیدی

روکش این الکترودها تشکیل یافته است از موادی مانند اکسید آهن، فلوئور، کلسیم، اکسید سیلیسیم، آهک، فرومنگنز و مقداری آب و پاره ای از موادی که نام و درصدشان در اختیار کارخانجات سازنده است.

طرز شناسائی الکترودهای اسیدی

 شناختن آن فقط بوسیله جوشکار ورزیده در حین جوشکاری و ریختن قطرات آن عملی است و اگر این الکترود را خم کنید، در نقطه انحناء پوشش ترک‌های ریزی برمی‌دارند بدون آنکه از جدار فلزی الکترود کنده شوند و در موقع ذوب شدن دارای قطرات بسیار ریزی خواهند بود و به همین علت برای استفاده در درزها وشکاف‌های سطحی و افقی بکار می‌روند.

برای جوشکاری قائم و بالاسر نمی‌توان استفاده کرد و مقدار آمپراژ لازم نسبت به الکترودهای دیگر بیشتر است و سرعت دست هم باید زیادتر باشد. بطور خلاصه خصوصیات آن به شرح زیر است :

1- حرکت مواد مذاب سریع می‌باشد و بایستی سرعت دست اضافه شود.

2- موارد استعمال در حالت سطحی و درزهای بسته می‌باشد.

3- فاصله الکترود نسبت به کار حدود 3 تا 5 میلیمتر است.

4-  ولتاژ ناحیه قوس الکتریک 28 ولت است.

5- مقدار انرژی حرارتی برای ذوب این الکترود زیاد است.

الکترودهای بازی

این نوع الکترودها، ابتکار جدیدی هستند که مشکلات زیادی را در صنعت برطرف نموده‌اند و در ساختن کشتی و لوله‌ها مورد استعمال زیاد دارند، زیرا در آنها امکان پر کردن شکاف یا درز جوش از دو طرف وجود ندارد، مانند جوشکاری لوله که فقط از طرف بیرون جوشکاری می‌گردد و چون نفوذ جوش یکطرفه است، پس از مدتی از نقطه جوشکاری شده می‌شکند. با اختراع الکترودهای Low Hydrogen یا نوع بازی خطر شکنندگی کم شده، پیشرفت قابل توجهی در صنعت بوجود آمده است. این الکترودها از طرف زیر نفوذ زیادی دارند.

طرز شناسائی الکترودهای بازی

اگر یک الکترود بازی را خم کنید، در نقاط انحنا، تمام پوشش آن شکسته و می‌ریزد و قطرات مذاب آن نسبت به الکترود اسیدی خیلی درشت می‌باشند، می‌توان برای جوشکاری شکافهای با فاصله زیاد (حداکثر تا 8 میلیمتر) بکار برد، مقدار آمپراژ مورد نیاز برای ذوب کمتر است و حرکت دست به کندی انجام می‌گیرد، در ناحیه پشت نیز شکاف ایجاد کرده، جوش می‌نمایند و این کار احتیاج به مهارت جوشکار دارد که به کار نچسبد.

ترکیبات شیمیائی الکترودهای بازی از مواد زیر تشکیل شده است:

کربنات کلسیم – فلوئور کلسیم 20% - پودر آهن 30% - فروسیلیکون 35% - فرومنگنز 5% - مقدار ترکیبات شیمیائی نامعلوم 5% و آب 5% .

خصوصیات کلی الکترودهای روتیلی

1- حرکت مواد مذاب آهسته صورت می‌گیرد .

2- از این الکترودها در تمام حالاتجوشکاریمی‌توان استفاده کرد.

3- ولتاژ کار با آنها در ناحیه جوشکاری حدود 28 ولت است.

4- مقدارانرژی گرمایی لازم برای ذوب آنها در مقایسه با سایر الکترودها کمتر است و امکان چسبیدن الکترود به کار بیشتر است.

5- فاصله سر الکترود تا سطح کار بایستی به حداقل رسانیده شود.

6- جهت نگهداری صحیح این نوع الکترودها بایستی محل انبار کردنشان عاری از رطوبت بوده و در دمای بین 60 تا 80 درجه سانتی‌گراد حفظ گردند.

الکترودهای روتیلی یا بی‌اکسید تیتانیم

 ترکیبات روپوش این الکترودها از مواد زیر مانند: اکسید تیتانیم50%- کربنات کلسیم10% - سلولز7% - آب5/1 % - چسب میکا14% - فرومنگنز3% و ترکیبات نامعلوم5/4 %تشکیل می شوند .

 موارد استعمال این الکترودها در کارهای عمومی و در ساختمانهای فلزی می‌باشد و ضخامت پوشش آنها نسبت به نوع اسیدی و بازی کمتر است و ظاهراً گرده جوششان بسیار خوب و موجهای آن یکنواخت می‌باشد و قطرات مذابشان نیز از الکترودهای اسیدی و بازی کوچکتر است و چنانچه ولتاژ صحیح انتخاب شود، تفاله روی سطح جوش به خودی خود می‌ریزد. بدین جهت در درزهای V شکل مخصوصاً در پاس اول از آنها استفاده می‌گردد.

طرز شناسایی الکترودهای روتیلی

 در حالت خم کردن این الکترودها پوشش آنها ترک برداشته ، مقدار خیلی کمی از پوسته آنها می‌ریزد .

اصول فرآیند جوشکاری با قوس الکترود دستی:

(MMAW) SMAW)) امروزه جوشکاری SMAW  بیشترین موارد مصرف را در میان سایر فرآیندهای جوشکاری قوسی دارا می باشد. در این فرآیند از گرمای قوس برای ذوب فلز پایه و الکترود روپوش دار استفاده می شود. فرآیند SMAW شامل منبع نیرو ، کابلهای جوشکاری ، انبر الکترود گیر و انبر اتصال و الکترود می باشد. از دو کابلی که به دستگاه متصل می گردد ، یکی به انبر اتصال و دیگری به انبر الکترود گیر متصل می گردد. با برقراری قوس الکتریکی بین نوک الکترود و سطح کار جوشکاری شروع شده و حرارت شدید قوس الکتریکی ، نوک الکترود و سطح کار را که در مجاورت قوس قرار دارد ، ذوب می نماید. بمحض برقراری قوس نوک الکترود ذوب شده و قطرات مذاب به سمت حوضچه جوش منتقل می شوند . از آنجا که قوس الکتریکی یکی از منابع  حرارتی قوی می باشد ( حرارت قوس بین 5500-4500 درجه سانتیگراد ) فلز پایه خیلی سریع ذوب می گردد. انرژی الکتریکی باید به اندازه کافی زیاد بوده تا بتواند فلز پایه و الکترود را ذوب نماید . طول قوس مناسب برای پایداری قوس وانتقال مناسب قطرات مذاب به حوضچه جوش ضروری می باشد. عمل محافظت جوضچه جوش ، قوس ، و منطقه حرارت دیده اطراف حوضچه جوش توسط گاز حاصل از سوختن روپوش الکترود صورت می گیرد. قابلیتها و محدودیتها ی فرآیند  SMAW قوس الکترود دستی یکی از کاربردی ترین فرآیند های جوشکاری بویژه جهت استفاده در تولید ، کارهای تعمیر و نگهداری و در زمینه ساخت و ساز می باشد.   موارد زیر از اهم مزایای این فرآیند می باشد: 1-      تجهیزات این فرآیند معمولاً ساده ، ارزان و قابل حمل می باشد. 2-     روپوش الکترود ، مانع از اکسید شدن فلز جوش و حوضچه در طول جوشکاری می گردد. ( تصفیه مذاب – آلیاژ سازی با پوشش – جلوگیری از سرد شدن سریع مذاب – پایداری قوس – کمک به شکل گیری مناسب گرده جوش . ) 3-     به فلاکس و گازهای محافظ کمکی ، دیگر نیازی نیست. 4-     در مناطقی که دسترسی به آن مشکل است به راحتی این فرآیند کاربرد دارد. 5-     در جاهاییکه دسترسی به جریان الکتریسیته شبکه اصلی وجود نداشته باشد می توان از دیزل ژنراتور استفاده کرد. 6-      این فرآیند برای جوشکاری اغلب فلزات و آلیاژها مناسب است. از الکترود های SMAW می توان برای جوشکاری لوله های فولاد کربنی ، فولاد کم آلیاژ فولادهای آلیاژی و ضد زنگ ، چدن، مس ، نیکل و آلیاژهای آنها و برخی آلیاژهای آلومینیومی استفاده کرد. از آنجا که حرارت قوس در این فرآیند بسیار بالا می باشد، لذا استفاده از این فرآیند برای جوشکاری فلزات زود ذوب مانند سرب ،قلع ، روی و آلیاژ های آنها مناسب نیست. معایب جوشکاری الکترود دستی :  1-      پرت مواد مصرفی زیاد است. 2-     برای جوشکاری ظریف که نیاز به دقت بالاست مناسب نیست. 3-     در جریان AC خطر برق گرفتگی زیادتر از DC بوده ولی در مورد سوختگی بلعکس است. 4-     آلودگی در این فرآیند نسبت به سایر فرآیندها بیشتر است. انواع جریان مصرفی : در جوشکاری با قوس الکترود دستی از دو جریان متناوب AC و جریان مستقیم DC می توان استفاده نمود. انتخاب نوع جریان مصرفی بستگی به روپوش الکترود مصرفی دارد. جریان مستقیم DC : جریان مستقیم بطور گسترده ای در این فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد. مزایای جریان مستقیم عبارتند از : 1-      امکان جوشکاری با آمپرهای کم وجود دارد. 2-     همه نوع الکترودی با آن قابل جوشکاری می باشد. 3-     امکان تغییر قطب وجود دارد. 4-     برقراری قوس راحتتر است. 5-     خط برق گرفتگی کمتر است. 6-     پاشش جرقه – سر و صدای کمتری دارد. معایب جریان مستقیم : 1-      امکان ایجاد وزش قوس وجود دارد. 2-     بازدهی انرژی در این جریان کمتر است. 3-     دستگاههای جریان مستقیم گرانتر و هزینه نگهداری و تعمیرات آن بیشتر است. تغییر قطب در جریان مستقیم : از دو نوع قطبیت در جریان مستقیم می توان استفاده نمود : الف / قطب مستقیم DCSP ب / قطب معکوس   DCRP الف ) قطب مستقیم : (DCSP)(DCEN) اگر انبر الکترود به قطب منفی و انبر اتصال به قطب مثبت دستگاه وصل شود به این حالت قطب مستقیم یا DCSP  گفته می شود. حرکت الکترونها از سمت نوک الکترود به سمت قطعه کار می باشد. ب ) قطب معکوس (DCRP)(DCEP) اگر انبر الکترود به قطب مثبت و انبر اتصال به قطب منفی دستگاه وصل شود به این حالت قطب معکوس یا DCRP گفته می شود . حرکت الکترونها از سمت سطح کار به طرف نوک الکترود می باشد. نکته : انتخاب نوع قطبیت در جوشکاری قوس الکتریکی فقط بستگی به نوع روپوش الکترود مصرفی دارد. برای آلیاژ هایی که حساس به حرارت هستند مثل ( چدنها ) ، برای ضخامتهای کم بهتر است ، برای استفاده از الکترودهای قلیایی  قطب معکوس بهتر است . چون روپوش الکترودهای قلیایی به الکترود چسبیده است و منجمد زودرس دارد با برخورد الکترونهایی که از قطعه کار به سمت الکترود می آید باعث جدا شدن روپوش الکترود شده و قوس پایدارتر می باشد. این مسئله بخاطر مواد روپوش می باشد بعنوان مثال وقتی از الکترود سلولزی با قطب معکوس استفاده می گردد یک شعله ئیدروژنی قوی در نوک الکترود شکل می گیرد که باعث ذوب سریع قطعه کار می گردد ولی وقتی الکترود سلولزی را با قطب مستقیم بکار می برید ، شعله ئیدروژنی تشکیل نشده و ذوب قطعه بخوبی انجام نمی شود.   جریان متناوب : در جریان متناوب جهت حرکت الکترونها بصورت مداوم عوض می شود یعنی جای قطب مثبت و منفی جابجا می شود . بنابراین امکان تغییر قطب مانند جریان مستقیم وجود ندارد . در جریان متناوب در یک ثانیه 50 مرتبه قطب مستقیم و 50 مرتبه قطب معکوس شکل می گیرد. بنابراین شکل جوش و مقدار نفوذ و سرعت ذوب الکترود ، مابین قطب معکوس و قطب مستقیم در جریان DC می باشد. الکترودهایی با جریان AC قابل استفاده می باشند ، که دارای مواد پایدار کننده قوس نظیر پتاسیم در روپوش خود باشند . الکترودی که فاقد این ماده باشد ، در جریان AC دارای قوس پایدار نمی باشد چون جریان AC در هر ثانیه چندین مرتبه به صفر می رسد و این مسئله باعث قطع شدن قوس الکتریکی می گردد. مزیت جریان متناوب : 1-      دستگاه های جریان AC ارزانتر و هزینه نگهداری آنها کمتر است. 2-     امکان ایجاد وزش قوس وجود ندارد 3-     بازدهی انرژی در دستگاههای AC بیشتر است. معایب :   1-      برقرای قوس مشکلتر است. 2-     همه نوع الکترودی با آن قابل جوشکاری نمی باشد. 3-     امکان تغییر قطب وجود ندارد. 4-     خطر برق گرفتگی در جریان AC بیشتر است. 5-     پاشش جرقه – سر و صدای قوس زیاد است. " مزایای جریان DC نسبت به AC  " 1-      پایداری بیشتر قوس . 2-     انتقال یکنواخت فلز جوش به حوضچه جوش . 3-     امکان استفاده از شدت جریان کمتر. 4-     راحتتر شدن نگهداری قوس با طول کوتاه. 5-     راحتتر شدن شرایط شروع قوس . 6-     راحتتر شدن شرایط جوشکاری در تمامی وضعیت ها جوشکاری. 7-     مناسب تر بودن برای جوشکاری ورق های نازک. " انتخاب جریان به عوامل زیر بستگی دارد " 1-   نوع پروسه جوشکاری. 2-   نوع و قابلیت الکترود. 3-   نوع فلزی که جوش داده خواهد شد. متغیرهای جوشکاری الف ) آمپر. الکترودهای روپوش دار در یک قطر مشخص ولی با جنس روپوش مختلف در محدوده مختلفی از جریان مورد استفادده قرار می گیرند این محدوده تا حد زیادی با ضخامت و جنس روپوش تغییر می کند. در بین الکترودهای موجود ، الکترودهای سلولزی نیاز به آمپر کمتری داشته و الکترودهای قلیایی نیاز به آمپر بیشتری دارند. در یک آمپر مشخص الکترودهای پودر آهن دار دارای نرخ رسوب جوش بیشتری می باشد. انتخاب جریان در یک نوع الکترود به فاکتورهای زیادی از جمله موقعیت جوشکاری و نوع اتصال بستگی دارد. جریان باید به حدی باشد که در عین اینکه باعث کنترل مناسب بر روی حوضچه مذاب می شود ، باعث ذوب دیواره اتصال و نفوذ مناسب شود. برای جوشکاری در حالت سربالا و سقفی جریان مناسب باید در کمترین حد مجاز تنظیم شود . در صورت استفاده از جریان های بالاتر ، گرمای ایجاد شده بیشتر شده و باعث ایجاد پاشش جرقه زیاد ، انحراف قوس ، خوردگی کنار جوش و گاهی ترک در فلز جوش     می گردد. انتخاب آمپر نامناسب سبب : آمپر زیاد باعث : نفوذ زیاد- سوراخ شدن قطعه کار- بریدگی کناره جوش – پاشش زیاد جرقه- سوختگی کناره ریشه جوش – حرارت ورودی زیاد و بهم ریختگی ساختار متالوژیکی جوش. آمپر کم باعث : باعث ایجاد LOF  در ریشه ها و دیوارها – عدم نفوذ کافی – حبس سرباده ( گل جوش )- حبس گازها – ایجاد تخلخل و پروسیتی.  طول قوس : طول قوس  فاصله بین نوک الکترود تا سطح مذاب می باشد . طول قوس مناسب جهت ایجاد اتصال بی نقص  ، دارای اهمیت می باشد. چنانچه در جوشکاری از جریان و طول قوس مناسب استفاده شود ، هر گونه تغییر در ولتاژ قوس به حداقل خواهد رسید. ایجاد این حالت وابسته به تغذیه ثابت و منظم الکترود می باشد. طول قوس صحیح با توجه به طبقه بندی الکترود ، قطر و ترکیبات روکش الکترود و جریان و موقعیت جوشکاری تغییر می کند. با افزایش جریان و قطر الکترود ، طول قوس نیز افزایش می یابد. نکته : طبق یک قاعده کلی ، طول قوس نباید از قطر مغزی الکترود بیشتر باشد. معمولاً طول قوس در هنگام استفاده از الکترودهای با روکش ضخیم و یا الکترودهای پودر آهن دار کوتاهتر است . چنانچه طول قوس بیش از حد کم باشد ، باعث ایجاد اختلال و اتصال کوتاه هنگام انتقال فلز می شود . اگر طول قوس بیش از حد زیاد باشد ، این امر باعث انحراف قوس و کاهش قدرت قوس و در نهایت ایجاد جرقه های زیاد بر اطراف می شود. اندازه جرقه ها درشت تر بوده و مقدار نفوذ کم می شود.  همچنین گاز و مواد مذاب حاصل از روکش الکترود تاثیری در محافظت قوس و فلز جوش ندارد نهایتاً این امر می تواند منجر به ایجاد تخلخل و ورود اکسیژن و نیتروژن به فلز جوش شود . کنترل طول قوس تا حد زیادی به مهارت جوشکار بستگی دارد و با اطلاعات ، دانش ، تجربه و مشاهدات چشمی و زبردستی او در ارتباط می باشد. معایب طول قوس نامناسب : طول قوس بلند باعث : پاشش زیاد- سر و صدای زیاد – حرارت غیر متمرکزتر – انحراف قوس بیشتر- خوردگی کناره جوش – امکان حبس گاز و گل جوش – نفوذ ناکافی- طول قوس کوتاه باعث : احتمال قطع قوس و چسبیدن الکترود به قطعه کار – احتمال ورود گل جوش به حوضچه مذاب. سرعت حرکت جوشکاری سرعت حرکت ، نسبت حرکت الکترود در طول اتصال می باشد. سرعتی مناسب است که در آن درز جوش با طرح و ظاهر مناسب ایجاد شود . سرعت حرکت تحت تاثیر فاکتورهای زیادی قرار دارد. موارد زیر از آن جمله اند : 1-   قطبیت جریان جوشکاری 2- موقعیت جوشکاری 3- نرخ ذوب الکترود 4- ضخامت قطعه کار 5- وضعیت و جنس سطح فلز پایه 6- نوع اتصال 7-مهارت در بکارگیری الکترود 8- آمپر دستگاه 9- نوع پخ 10- جنس پوشش الکترود. هنگام جوشکاری ، سرعت جوشکاری باید گونه ای تنظیم شود که قوس به آرامی حوضچه جوش مذاب را هدایت نماید. تا رسیدن به یک نقطه خاص. بالاتر شدن سرعت جوشکاری باعث کاهش نفوذ ، بی نظمی سطح پهنای جوش ، ایجاد برش کناره جوش ، مشکل شدن جداسازی سرباره و ایجاد تخلخل در فلز جوش می شود . سرعت حرکت کم سبب ایجاد درز جوش پهن و مقعر با نفوذی کم عمق می شود . نفوذ کم ، بعلت توقف قوس روی حوضچه مذاب به جای هدایت و تمرکز آن روی فلز پایه ایجاد می شود . سرعت حرکت روی حرارت ورودی نیز تاثیر می گذارد و باعث افزایش حرارت ورودی شده و منطقه HAZ افزایش می یابد. الکترودها و شناسایی آنها تعریف الکترود : الکترود میله ایست فلزی یا غیر فلزی که جریان الکتریکی از آن عبور نموده و قوس بین نوک الکترود و سطح کار برقرار می گردد. الکترودها به دو دسته تقسیم می شوند : 1-   الکترودهای غیر ذوب شونده : مانند الکترود تنگستنی در جوشکاری تیگ و الکترود ذغالی در برشکاری و شیار زنی با قوس الکتریکی ( گوجینگ ) 2-   الکترودهای ذوب شونده الکترودهای ذوب شونده به سه دسته تقسیم می شوند : 1-   الکترودهای بدون روپوش : مانند الکترودهای جوشکاری زیر پودری و میگ ، مگ 2-   الکترودهای تو پودری : در روش جوشکاری میگ ، مگ بکار می رود. 3-   الکترودهای روپوش دار : مانند الکترود جوشکاری قوس الکترود دستی . الکترودهای روپوش دار : در جوشکاری قوس الکترود دستی SMAW از الکترودهای روپوش دار استفاده می گردد. هر الکترود از یک مغزی بصورت مفتول فلزی و روپوش که ترکیبی از مواد معدنی ، شیمیایی و پودر فلزات مختلف است ، تشکیل شده است. وظیفه اصلی روپوش الکترود جلوگیری از ورود اکسیژن ، نیتروژن ، هیدروژن و بخار آب موجود در هوا به محیط قوس الکتریکی و  حوضچه جوش بهنگام جوشکاری می باشد. این عمل با ایجاد هاله ای از گاز در هنگام سوختن روپوش الکترود انجام می گیرد. ورود اکسیژن باعث اکسید شدن و نیتروژن باعث نیترید شدن و هیدروژن باعث ایجاد مگ و ترک ئیدروژنی و در مجموع باعث کاهش استحکام جوش در فولاد می گردد. بخار آب در محیط قوس به اکسیژن و ئیدروژن تجزیه می گردد. وظایف دیگر روپوش الکترود عبارتند از : پایداری قوس ، تصفیه فلز جوش ، اضافه نمودن عناصر آلیاژی و جلوگیری از زود سرد شدن فلز جوش می باشد. پایداری قوس : برقراری  و روشن نگه داشتن قوس با الکترودهای بدون روپوش بسیار مشکل می باشد. ولی مواد پایدار کننده موجود در روپوش الکترود این کار را براحتی امکان پذیر می سازد. تصفیه فلز جوش :  چون امکان ورود بعضی از عناصر مضر ( فسفر ، گوگرد ، اکسیژن ، نیتروژن و ... ) به داخل فلز جوش وجود دارد مواد روپوش الکترود با این عناصر مضر ترکیب شده و آنها را در سطح فلز جوش بصورت سرباره شناور می سازد. اضافه نمودن عناصر آلیاژی : چنانچه فلز جوش آلیاژی مد نظر باشد می توان پودر فلزات مختلف را با درصد معین در روپوش الکترود اضافه نمود ، هنگام جوشکاری این عناصر ذوب شده و وارد حوضچه جوش شده و فلز جوش آلیاژی ایجاد می نماید . اضافه نمودن پودر در روپوش الکترود باعث کاهش قیمت تمام شده الکترودهای آلیاژی و کم آلیاژ می گردد. جلوگیری از زود سرد شدن فلز جوش : گل جوش مانند یک عایق حرارتی بر روی فلز جوش از زود سرد شدن جوش جلوگیری می نماید. این عمل در جوشکاری فلزاتی که قابلیت سخت شدن دارند بسیار مفید می باشد و مانع سخت شدن فلز جوش می گردد. تقسیم بندی مغزی الکترود شامل : 1-   فولاد کربن 2-   فولاد کم آلیاژی 3-   فولاد آلیاژی 4-   مس و آلیاژهای آن 5-   نیکل و آلیاژهای آن 6-   آلومینیوم و آلیاژهای آن " الکترودهای روکش دار شامل اجزاء زیر هستند " 1-   مفتول یا مغزی Rod 2-   روپوش با خواص مورد نیاز Flax " وظایف مفتول " 1-      انتقال جریان الکتریکی. 2-     عامل شرکت کننده در قوس. 3-     ذوب شدن و ایجاد حوضچه جوش.   " وظایف روپوش " 1-      پایدار کننده قوس. 2-     ایجاد گاز محافظ و سرباره برای جلوگیری از تماس مذاب با اتمسفر. 3-     شرکت در ترکیب شیمیایی فلز جوش و ساختار نهایی ( به منظور آلیاژ سازی ) 4-     جذب آخال توسط سرباره. 5-     کنترل کننده سرعت سرد شدن جوش توسط سرباره 6-     برقراری جریان به همراه مفتول. ( در بعضی از الکترودها ) 7-     بهبود ظاهر جوش و کنترل عمق نفوذ " مواد تشکیل دهنده روکش الکترود " 1-   موادی که نقش اکسیژن زدای را در فلز جوش دارند مثل : فروسیلیسم – فرومنگنز – فرو تیتانیوم 2-   نقش ایجاد گازهای محافظ برای محافظت از حوضچه جوش مثل : سلولز – روتیل – سنگ آهک. 3-   نقش برقرای قوس الکتریکی. 4-   نقش ایجاد سرباره مثل : روتیل – سیلیس – آلومینا _ فلورسپار. 5-   نقش چسب در ساختار روکش مثل : سیلکاتهای سدیم و پتاسیم. 6-   نقش آسان جداشدن سرباره از روی خط جوش مثل : روتیل – فلورسپار – 7-   نقش عناصر آلیاژ ساز جهت استحکام دهی و بهبود ترکیب جوش. 8-   پودر آهن. " معیارهای سنجش کیفیت الکترود " 1-   نرخ رسوب. 2-   خواص مهندسی جوش حاصله ( مکانیکی و فیزیکی ) 3-   راحتی کار توسط جوشکار " مراحل تولید الکترود " 1-      انتخاب نوع فلز و پوشش 2-     مخلوط  کردن مواد پوشش 3-     افزودن چسب و آب در صورت نیاز. 4-     ایجاد خمیر 5-     فشار کاری و اکسترود کردن خمیر روی میله های فولادی آماده شده. 6-     خشک کردن الکترود در کورههای مناسب و بسته بندی.   تقسیم بندی روپوش الکترودهای فولاد شامل : 1-   روتیلی ( اکسید تیتانیوم ) 2-   سلولزی 3-   قلیائی ( کم ئیدروژنی ) 4-   اکسیدی 5-   اسیدی ابعاد الکترود : مغزی الکترود در اندازه های ( میلیمتر ) 10 ، 6 ، 5 ، 4 ، 2/3 ، 5/2 ، 2 و از نظر طول در اندازه ( میلیمتر ) ... و 450 ، 350 ، 300، 250 ، 200 موجود می باشد. الکترود با روپوش روتیلی : در روپوش این الکترود حدود 45 % اکسید تیتانیوم ( روتیل Tio2 ) وجود دارد . روتیل یک ماده سرباره ساز بوده و براحتی از سطح جوش جدا شده و همچنین در شکل دادن گرده جوش و برقراری قوس مفید می باشد. این الکترود دارای مصارف عمومی بوده و برای اسکلت سازی و در و پنجره سازی کاربرد دارد. روپوش این الکترود مقاوم به رطوبت بوده و نیاز به خشک کردن در کوره ندارد. مقدار نفوذ الکترودهای روتیلی کم بوده بنابراین می توان ورقهای نازک را بدون احتمال سوراخ شدن جوشکاری نمود.  مزیت الکترود با روپوش روتیلی عبارتست از : 1-  شروع و نگهداری قوس آسان می باشد. 2-  با هر دو جریان AC و DC قابل جوشکاری می باشد. 3-  کار کردن با آن راحت می باشد. 4-  در همه حالت قابل جوشکاری می باشد. 5-  گل جوش براحتی از سطح فلز جدا می شود. 6-  حساسیت به جذب رطوبت ندارد. 7-  نفوذ متعادلی دارد. معایب الکترود روتیلی : 1-      برای جوشکاری ورقهای با ضخامت بالای mm  20   مناسب نمی باشد. 2-     مقاومت به ضربه فلز در دماهای زیر صفر خیلی کم است. 3-     مقدار ئیدروژن ایجاد شده در این الکترودها بالا می باشد. 4-     برای فولادهای با کربن بالاتر از  2/. % کربن مناسب نمی باشد. الکترودهای با روپوش سلولزی : در موارد روپوش این الکترود حدود 40 % مواد سلولزی بکار رفته است. روپوش این نوع الکترود نازک بوده و قوس قوی و پر نفوذ ایجاد می نماید. در اثر سوختن مواد سلولزی یک شعله ئیدروژنی ایجاد می گردد. بهنگام سوختن مواد روپوش ، سرباره بسیار نازکی بجا می ماند که براحتی از سطح جوش جدا می شود و دود و جرقه زیادی تولید می کند. نفوذ جوش بالا بوده و در همه حالتهای می توان جوشکاری نمود. پاس نفوذی لوله ها و مخازن را با این الکترود جوشکاری می نمایند. مزیت : 1-   نفوذ جوش الکترود سلولزی زیاد است. 2-   سرعت ذوب الکترود بالاتر است. 3-   با آمپرهای کمتری جوشکاری می شوند. 4-   گل جوش کمی بر جای می گذارند. 5-   در حالت سرازیری قابل جوشکاری می باشند. معایب : 1-   کارکردن با این الکترود بسیار مشکل است. 2-   دود و جرقه زیادی ایجاد می شود. 3-   مقدار ئیدروژن حاصله بسیار بالا می باشد.     الکترود با روپوش اکسیدی : در روپوش این الکترود مقدار زیادی اکسید آهن وجود دارد. استحکام مکانیکی این الکترود ضعیف بوده و فقط برای کارهائی که در آنها استحکام ، مورد نظر نباشد بکار می رود در حال حاضر تولید این الکترودها بسیار محدود می باشد. در جاهائیکه احتیاج راندمان بالا می باشد با اضافه کردن اکسید آهن در روپوش درصد اضافه کردن آهن را بیشتر می کند. الکترود با روپوش قلیایی ( کم ئیدروژن ) بهترین کیفیت جوش با این الکترود حاصل می گردد و دارای مقاومت به ضربه بالائی در دمای زیر صفر درجه می باشد. جوش حاصل عاری از هر گونه مگ و تخلخل می باشد. روپوش این الکترود بسیار ترد و شکننده بوده و با کمترین ضربه امکان شکستن و ریختن روپوش وجود دارد. این الکترود باید با احتیاط حمل و نقل شود و نباید آنرا خم نمود . این الکترود قبل از مصرف باید در دمای 250 الی 350 درجه سانتی گراد به مدت 2 تا 3 ساعت در کوره الکترود خشک کن باز پخت شوند تا رطوبت آنها تبخیر شود ( بسته به توصیه کارخانه سازنده ) مزایای الکترود با روپوش قلیایی : 1-   استحکام مکانیکی جوش بسیار بالا است. 2-   کمترین مقدار ئیدروژن را تولید می کند. 3-   برای هر نوع ضخامت مناسب می باشد. 4-   برای اکثر فولادهای کربنی و کم آلیاژی مناسب می باشد. معایب : 1-   جوشکاری با این الکترود بسیار مشکل است. 2-   اکثراً با جریان مستقیم جوشکاری می شوند. 3-   عمل جدا شدن سرباره آن از سطح جوش مشکل تر می باشد. 4-   بسیار جاذب رطوبت می باشد. 5-   روشن شدن مجدد قوس مشکل است. خشک کردن یا باز پخت الکترودها در کوره : الکترودهای قلیائی یا کم ئیدروژن ( الکترودهائی که رقم آخر آنها 8 ،6 ،5 می باشد ) بایستی همیشه قبل از مصرف در کوره باز پخت شوند تا رطوبت آن به کمترین حد ممکن برسد که باعث ایجاد ترک ئیدروژنی و مک در فلز جوش نگردد.

 بعد از باز نمودن درب جعبه الکترود بایستی الکترودها را داخل کوره قرار داد و بسته به توصیه کارخانه سازنده الکترود ، دمای کوره را بین 250 تا 350 درجه سانتیگراد تنظیم نموده و به مدت 2 تا 3 ساعت در این دما الکترودها را خشک نمود. سپس دمای کوره را روی 70 تا 100 درجه سانتیگراد تنظیم نموده به اندازه مصرف ، الکترود را از داخل کوره اصلی خارج نموده و به داخل کوره های دستی منتقل نمایند. دمای کوره دستی نیز باید 70 تا 100 درجه سانتیگراد باشد. در پایان کار روزانه الکترودهای مصرف نشده بایستی مجدداً به داخل کوره اصلی منتقل شوند.     " مواد تشکیل دهند روپوش و تأثیر آنها "   ماده تأثیر روتیل Tio2 ماده سرباره ساز جداشدن بهتر سرباره ، شکل دهی گرده جوش و برقراری قوس مجدد و آسان کوارتز sio2 افزایش ظرفیت جریان الکترود – سیال نمودن سرباره اکسید آهن Fe2o3 ریز نمودن انتقال قطرات مذاب کربنات کلسیم caco3 کم کردن ولتاژ قوس – تشکیل دهنده سرباره و گاز محافظ فلواسپار caf2 F = فلور –ca کلسیم پتاسیم فلسپار ko2 Al2o3 , Gsio2 یونیزه نمودن محیط قوس و پایداری قوس فرومنگنز و فروسیلسیم اکسیژن زدا سلولز تشکیل دهنده گاز محافظ خاک گل چینی Al2o3 2 sio2 ,2h2o روان ساز فلز مذاب چسب سیلسیم یا پتاسیم K2sio3 Na2sio3 چسباندن مواد روپوش.

    قابلیتها ومحدودیتهای جوشکاری الکترود دستی

1- روش جوشکاری در این نوع سیستم اکثرا دستی ( Manual ) است و گاهی نیز سیستم را تا حدی ماشینی می کنند و به دلیل اینکه الکترود مداوم می بایستی تعویض گردد ماشینی کردن این سیستم بطور کامل عملی نخواهد بود .

2- تجهیزات این روش جوشکاری معمولا ساده و قابل حمل است.

3- این فرآیند برای جوشکاری اغلب فلزات وآلیاژها مناسب است.

4- از این روش تقریبا می توان در تمامی شرایط محیطی استفاده کرد.

5- دراین نوع جوشکاری بدلیل وجود روپوش الکترود امکان نفوذ گل جوش در داخل جوش وایجاد سوسه وجوددارد.

6-در جوشکاری الکترود بدلیل وجود درجه حرارت بالا امکان تغییر ساختار مولکولی در قسمت جوشکاری وجود دارد.

درجوشکاری با قوس الکتریکی از دو جریان متناوب (( AC )) و جریان مستقیم (( DC)) برای جوشکاری استفاده می شود.

درجریان متناوب جهت الکترونها به صورت مدام عوض می شود یعنی جای قطب مثبت و منفی جابجا می شود. بنابراین امکان انتخاب قطب برای جوشکاری وجود ندارد. درجریان متناوب تعداد تغییر جریان بستگی به فرکانس برق مصرفی دارد. درایران فرکانس برق شهری HZ50 می باشد درنتیجه تغییر قطبها 50 بار در ثانیه می باشد. بدلیل تغییر جریان درهر ثانیه  چندین بار قوس جوشکاری به صفر می رسد که باعث قطع جوش می شود که جوشکاری را سخت تر می کند .

مزایای جریان متناوب

1- دستگاه های جریان AC ارزانتر و هزینه نگهداری آنها کمتر است.

2- امکان ایجاد وزش قوس وجود ندارد.

معایب جریان متناوب

1- برقراری قوس مشکل تر است.

2- همه نوع الکترودی با آن قابل جوشکاری نمی باشد.

3- امکان تغییر قطب وجود ندارد.

4- خطر برق گرفتگی در جریان AC بیشتر است.

جریان مستقیم DC:

جریان مستقیم بطور گسترده ای در فرایند جوش مورد استفاده قرارمی گیرد که در دستگاه های جوش توسط مدارهای الکترونیکی جریان AC  به جریان DC  تبدیل می شود.

مزایای جریان DC

1 - امکان جوشکاری با آمپر کم وجود دارد.

2- همه نوع الکترودی با آن قابل جوشکاری است.

3- امکان انتخاب قطب وجود دارد.

4- بر قراری قوس راحت تر است.

معایب جریان DC

1- امکان ایجاد وزش قوس وجود دارد.

2- دستگاه های جریان مستقیم گرانتر و هزینه نگهداری و تعمیرات بیشتر است.

از دو نوع قطب در جریان مستقیم می توان استفاده نمود:

الف) قطب مستقیم ( DCSP STRAIGHT )

اگر انبر جوش به قطب منفی وانبر اتصال به قطب مثبت دستگاه وصل شود به این حالت قطب مستقیم یا DCSP گفته می شود که حرکت الکترون ها از سمت الکترود به سمت قطعه کارمی باشدکه در این روش سرعت ذوب الکترود بیشتر ونفوذ کمتر می باشد.

ب) قطب معکوس ( DCRP REVERSE )

اگر انبر جوش به قطب مثبت وانبر اتصال به قطب منفی دستگاه وصل شود به این حالت قطب معکوس یا DCRP گفته می شود. در این روش حرکت الکترون ها از سمت سطح قطعه کار به نوک الکترود می باشد که دراین روش سرعت ذوب الکترود کند تر و نفوذ بیشتر می باشد.

انتخاب یکی از دو روش بالا بسته به نوع الکترود و ترکیبات روپوش الکترود و روش جوشکاری دارد.

برروی الکترودهای جوش علایم و اعدادی درج شده است که نشان دهنده نوع الکترود از لحاظ نوع پوشش و روش مصرف را برای مصرف کننده مشخص می کند که شامل یک حرف انگلیسی و چهار عدد می باشد به عنوان مثال :EXYVZ

E = جریان برق.

XY = دوعدد اول کشش گرده جوش بر حسب پوند بر اینچ مربع.

 V = حالات مختلف جوشکاری.

 Z= نوع جریان می باشد .

علامت اول

در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده یا استفاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دارهستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند  .(FC18) 

علامت دوم

 
عدد  XY یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پوند بر اینچ مربع بودهبایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود XY000پوندبر اینچ مربع است. 
Kg/mm² 

علامت سوم

حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائیکه علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد والکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهایی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورداستفاده قرار می گیرند. 

علامت چهارم

خصوصیات ظاهریگرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از 0 شروع و به 6 ختم میگردند.

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 آنتخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می باشد.

چنانچه علامت چهارم 1 باشد موارد استعمال این الکترود با DC و 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 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC و DC می باشد. نفوذ جوش متوسط، درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد و نمای ظاهری آن محدب است.

اگر علامت چهارم 3 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 وکمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز دارای قوس الکتریکی خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزها محدب شکل می باشد.

اگر علامت چهارم 4 باشد این الکترود را می توان با جریان DC و AC به کار برد .موارد استعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش بر روی هم لازم است، می باشد.

چنانچه علامت آخر 5 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 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 5 است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.