مقدمه

جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روپوش‌دار (Shielded Metal Arc Welding - SMAW) که معمولاً به نام جوشکاری الکترود دستی شناخته می‌شود، یکی از پرکاربردترین و قدیمی‌ترین روش‌های جوشکاری در صنعت است. این روش که به "جوشکاری چوبی" نیز معروف است، با وجود ظهور تکنیک‌های مدرن، هنوز هم جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف دارد.

تاریخچه و تکامل جوشکاری الکترود

• کشف اولیه: در سال 1802 توسط سر همفری دیوی

• توسعه تجاری: اواخر قرن 19 توسط نیکولای بناردوس و استانیسلاو اولژسکی

• الکترود روپوش‌دار: اختراع شده توسط اسکار کجلبرگ سوئدی در 1904

• جنگ جهانی: رشد سریع در جنگ جهانی اول و دوم برای ساخت کشتی‌ها و تانک‌ها

اصول کار و فیزیک جوشکاری الکترود

جوشکاری SMAW بر اساس ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود مصرفی و قطعه کار عمل می‌کند. این قوس با دمای حدود 4000-6000 درجه سانتیگراد باعث ذوب همزمان الکترود و فلز پایه می‌شود.

اجزای اصلی فرآیند:

1. منبع قدرت: ترانسفورماتور یا اینورتر جوشکاری

2. الکترود مصرفی: میله فلزی با روکش فلاکس

3. کابل‌های جوشکاری: شامل کابل الکترود و کابل اتصال

4. انبر جوشکاری: برای نگهداری الکترود

انواع الکترودهای جوشکاری

طبقه‌بندی بر اساس جنس مغزی:

1. الکترودهای فولاد کربنی (E60xx, E70xx)

2. الکترودهای فولاد کم‌آلیاژ (E80xx, E90xx, E100xx)

3. الکترودهای فولاد ضد زنگ (E308, E309, E316)

4. الکترودهای چدن (ENi-CI, ENiFe-CI)

5. الکترودهای آلومینیوم (E4043)

طبقه‌بندی بر اساس نوع روکش:

1. سلولزی (E6010, E6011)

2. روتیلی (E6013, E6012)

3. بازی (E7018, E7028)

4. اسیدی (E6020)

5. مخصوص (الکترودهای کم هیدروژن)

پارامترهای مهم در جوشکاری الکترود

1. قطر الکترود: معمولاً 1.6 تا 6 میلی‌متر

2. جریان جوشکاری:

   • جریان مستقیم (DC) با قطبیت مثبت یا منفی

   • جریان متناوب (AC)

3. طول قوس: معمولاً برابر با قطر الکترود

4. زاویه الکترود: 5-15 درجه از عمود

5. سرعت جوشکاری: بسته به ضخامت قطعه

مزایای جوشکاری الکترود

1. تجهیزات ساده و قابل حمل

2. قابلیت استفاده در فضای باز

3. عدم نیاز به گاز محافظ اضافی

4. انعطاف‌پذیری بالا در شرایط مختلف

5. هزینه پایین تجهیزات و نگهداری

6. امکان جوشکاری در موقعیت‌های مختلف

معایب و محدودیت‌ها

1. بازده پایین (حدود 50-60%)

2. نیاز به توقف برای تعویض الکترود

3. تولید سرباره که نیاز به تمیزکاری دارد

4. نیاز به مهارت بالای جوشکار

5. سرعت پایین نسبت به روش‌های مدرن

6. محدودیت در جوشکاری فلزات غیرآهنی

کاربردهای صنعتی

1. صنعت ساخت و ساز

• اسکلت‌های فولادی ساختمان‌ها

• پل‌سازی

• سازه‌های فلزی

2. صنایع نفت و گاز و پتروشیمی

• خطوط لوله انتقال

• مخازن ذخیره

• تجهیزات پالایشگاهی

3. صنایع دریایی

• ساخت و تعمیر کشتی‌ها

• اسکله‌ها و سکوهای دریایی

4. صنایع خودروسازی و ریلی

• تعمیرات بدنه

• ساخت شاسی

• واگن‌سازی

5. تعمیرات و نگهداری

• تعمیر ماشین‌آلات سنگین

• تجهیزات معدنی

• دستگاه‌های صنعتی

نکات ایمنی در جوشکاری الکترود

1. حفاظت از چشم: استفاده از ماسک جوشکاری با شیشه مناسب

2. حفاظت از پوست: لباس کار ضخیم و دستکش چرمی

3. تهویه مناسب: جلوگیری از استنشاق دود جوشکاری

4. ایمنی الکتریکی: بررسی عایق‌بندی کابل‌ها

5. محیط کار: دوری از مواد قابل اشتعال

مقایسه با سایر روش‌های جوشکاری

آینده جوشکاری الکترود

با وجود توسعه روش‌های جدید، جوشکاری الکترود به دلایل زیر همچنان کاربرد خواهد داشت:

• قابلیت اطمینان در شرایط سخت

• سادگی تجهیزات

• هزینه پایین

• انعطاف‌پذیری در کارهای میدانی

پیشرفت‌های اخیر شامل توسعه الکترودهای با بازده بالاتر و تولید دود کمتر بوده است.

نتیجه‌گیری

جوشکاری الکترود دستی با بیش از یک قرن سابقه، هنوز هم یکی از ارکان اصلی صنعت جوشکاری محسوب می‌شود. این روش با وجود محدودیت‌ها، به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری بالا، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و تعمیراتی جایگزین‌ناپذیر باقی مانده است. برای جوشکاران حرفه‌ای، تسلط بر این روش پایه‌ای ضروری است.