تاثیر پارامترهای الکترود بر فرآیند جوشکاری

تأثیر آمپر بر عمق نفوذ و گرده‌ی جوش:

شدت جریان مقدار نفوذ جوش را کنترل می‌کند و به جز موارد استثنایی، جریان با نفوذ رابطه‌ی مستقیم دارد. تغییر جریان مقدار ولتاژ را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد. در طول قوس ثابت، با افزایش جریان، ولتاژ نیز افزایش می‌یابد. از جنبه‌های تئوری، جریان جوشکاری افزایش قابل توجهی بر روی عمق نفوذ جوش دارد ولی افزایش آن بیش از یک مقدار معین باعث می‌شود که سطح گرده‌ی جوش رضایت بخش نباشد. به ازای ضخامت معین از قطعات، جریان حداکثری وجود دارد که بهترین نفوذ را با سطح گرده‌ی صاف و یکنواخت ارائه می‌دهد.

بر اثر افزایش شدت جریان، بازدهی انرژی برگشت افزایش یافته و سهم بیشتری از حرارت ورودی صرف ذوب فلز در منطقه تحت جوشکاری می‌شود. همچنین به علت افزایش شدت جریان، قطر ستون نیز افزایش می‌یابد. به همین دلیل نفوذ جوش و بستر جوش به نسبت افزایش بازده و قطر ستون قوس بیشتر می‌شود.

چنانچه شدت جریان بیش از اندازه کم باشد، گرمای کافی برای ذوب کردن ورق‌ها تأمین نمی‌شود و نفوذ کافی نیست. چنانچه شدت جریان بیش از اندازه زیاد باشد گرمای زیادی به ورق ها داده می‌شود، در نتیجه ممکن است نفوذ بالا بوده و باعث سوراخ شدن قطعه کار شود.

سه نوع عمق در جوشکاری مد نظر قرار می‌گیرد:

الف) عمق ذوب: فاصله‌ی سطح کار یا سطح شکاف تا مرز جامد و مایع، در حوضچه‌ی جوش و یا میزان وسعت پیشرفت ذوب در دیواره‌ها است.

ب) عمق نفوذ اتصال: فاصله‌ی سطح ورق تا ته حوضچه یا مرز تحتانی است که ذوب انجام گرفته است .

ج) عمق نفوذ ریشه‌ی اتصال: در جوش پخ سازی شده یا شکاف دار فاصله‌ی ریشه‌ی شکاف تا ته حوضچه‌ی جوش یا مرز تحتانی حوضچه‌ی جوش را عمق نفوذ ریشه‌ی اتصال گویند.

عمق نفوذ اتصال متأثر از چندین فاکتور است که مهم‌ترین آن ها حرارت داده شده به موضع جوش است. به عنوان مثال، افزایش شدت جریان الکتریکی باعث عمیق‌تر شدن عمق نفوذ اتصال می‌شود. فاکتورهای دیگری که قابل اندازه‌گیری باشند عبارتند از: سرعت پیشرفت جوشکاری، قطبیت الکترود، نوع پوشش الکترود یا پودر جوش، نوع گاز محافظ، طرح اتصال و زاویه‌ی الکترود با سطح کار.

تأثیر قطر الکترود بر عمق نفوذ:

در انتخاب صحیح اندازه‌ی الکترود، مهارت و تجربه جوشکار، ضخامت اجسامی که جوشکاری می‌شوند و اندازه‌ی آن‌ها نقش دارد. اگر قطر الکترود کوچک باشد، سرعت رسوب یا سرعتی که فلز جوش به جوش اضافه می‌شود کمتر است. با الکترودهای قطر کم، جوش‌های قابل قبولی روی ورق‌های ضخیم می‌توان ایجاد کرد ولی اغلب نیاز به زمان زیادی دارند.

اگر قطعات کوچک و نازک را با الکترودهای قطر بزرگ جوشکاری کنیم، قطعات بسیار داغ می‌شوند.

برای تعیین اینکه جوش خیلی داغ است یا نه، به شکل لبه‌هایی که به دنبال حوضچه‌ی مذاب جوش ایجاد شده‌اند نگاه کنید. اگر قطر الکترود کوچک باشد، سرعت رسوب یا سرعتی که فلز جوش به جوش اضافه می‌شود کمتر است. با الکترودهای قطر کم، جوش‌های قابل قبولی روی ورق‌های ضخیم می‌توان ایجاد کرد. ولی اغلب نیاز به زمان زیادی دارند.

اگر قطعات کوچک و نازک را با الکترودهای قطر بزرگ جوشکاری کنیم، قطعات بسیار داغ می‌شوند.

موج‌های گرد نشان می‌دهند که خنک شدن جوش یکنواخت بوده و حرارت بیش از اندازه نبوده است. موج‌های نوک تیز نشان می‌دهند که سرعت خنک شدن فلز جوش به دلیل حرارت زیاد، خیلی پایین است. حرارت بیش از حد باعث سوختگی می‌شود که تعمیر آن مشکل است .

برای حل مشکلات داغ شدگی، جوشکار می‌تواند شدت جریان را کم نماید، از قوس کوتاه‌تر استفاده کند، سرعت جوشکاری را بالا ببرد و یا از مبرد و یا الکترود کوچکتر با شدت جریان کمتر استفاده نماید.

عمق نفوذ اتصال متأثر از چندین فاکتور است که مهم‌ترین آنها حرارت داده شده به موضع جوش است. به عنوان مثال، افزایش شدت جریان الکتریکی باعث عمیق‌تر شدن عمق نفوذ اتصال می‌شود. فاکتورهای دیگری که قابل اندازه‌گیری می‌باشند عبارتند از: سرعت پیشرفت جوشکاری، قطبیت الکترود، نوع پوشش الکترود یا پودر جوش، نوع گاز محافظ، طرح اتصال و زاویه‌ی الکترود با سطح کار .

افزایش قطر سطح الکترود باعث افزایش رسوب گذاری سطح مقطع جوش می‌شود.

هر الکترود باید در رنج جریان (آمپر) خاصی به کار برده شود:

جوشکاری با جریان خیلی پایین باعث ذوب و پایداری ضعیف قوس خواهد شد. جوش دارای ناخالصی‌های سرباره و گاز خواهد شد؛ زیرا فلز جوش به مدت کافی روان نبوده تا پوشش الکترود وارد واکنش شود. همچنین فلز جوش نفوذ کمی در فلز پایه داده و یا اصلا نفوذ ندارد. با جریان خیلی پایین، طول قوس خیلی کوتاه خواهد بود. قوس خیلی کوتاه باعث چسبیدن و کوتاه شدن الکترود می‌شود. جریان جوشکاری محدود به ظرفیت حمل جریان مغزه‌ی الکترود است.

با افزایش جریان، دمای سیم به دلیل مقاومت الکتریکی افزایش می‌یابد.

پیش گرم شدن شدن الکترود باعث می‌شود که بعضی از عناصر شیمیایی پوشش خیلی زودتر بسوزند. از دست رفتن توازن بین عناصر پوشش، باعث ضعف پایداری قوس می‌شود؛ این شرایط باعث پاشش مک می‌شود. افزایش پاشش به دلیل بلندتر شدن قوس نیز رخ می‌دهد. خط جوشی که با شدت جریان بالا ایجاد شده، پهن و صاف و با نفوذ زیاد است. پاشش‌ها زیاد و اغلب دارای سختی زیادی هستند. شدت جریان بسیار زیاد باعث تغییر رنگ، ترک، قرمز شدن و سوختن الکترود می‌شود.

افزایش قطر الکترود باعث کاهش مقاومت الکتریکی در برابر عبور جریان می‌شود که طبق رابطه‌ی  V=IR در ولتاژ ثابت، کاهش مقاومت الکتریکی باعث افزایش جریان الکتریکی می‌شود که این موضوع باعث افزایش عمق نفوذ می‌گردد.