زاویه الکترود در جوشکاری

مقدمه

زاویه الکترود در جوشکاری یکی از مهم‌ترین فاکتورهای فنی است که می‌تواند تأثیر مستقیم بر کیفیت جوش، نفوذ و استحکام اتصال داشته باشد. بسیاری از جوشکاران مبتدی و حتی حرفه‌ای در انتخاب زاویه صحیح الکترود دچار اشتباه می‌شوند و این موضوع می‌تواند منجر به نقص در جوشکاری، افزایش ریسک ترک و ضعیف شدن اتصال شود. در این مقاله، به صورت جامع به انواع زاویه‌های الکترود، نحوه محاسبه و تأثیر آن بر فرآیند جوشکاری پرداخته‌ایم.

اهمیت زاویه الکترود در جوشکاری

زاویه الکترود نه تنها بر کیفیت ظاهری جوش تأثیر می‌گذارد، بلکه پایداری قوس، نفوذ حرارت و یکنواختی جوش را نیز کنترل می‌کند. انتخاب زاویه اشتباه ممکن است منجر به:

• ایجاد نفوذ ناکافی و کاهش استحکام اتصال

• سوختگی کناره‌ها یا Overburn در فلز پایه

• ایجاد پاشش زیاد و کاهش کیفیت سطح جوش

• ایجاد ترک یا حفره‌های گازی در جوش

در جوشکاری قوسی با الکترود دستی (SMAW)، زاویه الکترود به سه دسته تقسیم می‌شود:

1. زاویه عمودی (Vertical Angle): زاویه بین الکترود و سطح کار

2. زاویه افقی یا شیب (Travel Angle): زاویه حرکت الکترود در مسیر جوش

3. زاویه پشتیبانی یا Push/Pull: تعیین می‌کند الکترود به سمت جلو یا عقب هدایت شود

زاویه عمودی یا Vertical Angle

زاویه عمودی الکترود که به عنوان زاویه عمود یا Right Angle نیز شناخته می‌شود، زاویه بین محور الکترود و سطح قطعه کار است. معمولاً در جوشکاری فلزات نازک یا اتصالات گوشه‌ای از زاویه عمودی نزدیک به 90 درجه استفاده می‌شود.

اهمیت زاویه عمودی:

• کنترل نفوذ حرارت و جلوگیری از سوختگی قطعه

• تثبیت قوس و کاهش پاشش

• یکنواختی جوش

زاویه پیشنهادی:

• فلزات نازک: 75 تا 90 درجه

• فلزات ضخیم: 80 تا 85 درجه

زاویه حرکت یا Travel Angle

زاویه حرکت یا شیب، زاویه‌ای است که الکترود نسبت به مسیر جوش ایجاد می‌کند. این زاویه تعیین می‌کند که جوش به جلو یا عقب پیشروی کند و به دو حالت رایج تقسیم می‌شود:

1. زاویه Push (رو به جلو): الکترود به سمت جلو حرکت می‌کند و حوضچه جوش به سمت عقب هدایت می‌شود. مزایا:

   • جوش سطح صاف‌تر

   • کاهش پاشش

   • مناسب برای فلزات نازک

2. زاویه Pull (کشیدن به عقب): الکترود به سمت عقب حرکت می‌کند و حوضچه جوش جلوتر است. مزایا:

   • نفوذ بیشتر در فلز پایه

   • مناسب برای فلزات ضخیم

زاویه پیشنهادی Travel: معمولاً بین 10 تا 30 درجه نسبت به مسیر جوش متغیر است.

مطالب مرتبط: نحوه حرکت الکترود در جوشکاری

تأثیر زاویه الکترود بر نفوذ و کیفیت جوش

زاویه صحیح الکترود باعث می‌شود که:

• نفوذ حرارتی یکنواخت ایجاد شود

• حوضچه جوش کنترل‌شده و پایدار باقی بماند

• احتمال ایجاد حفره‌های گازی یا ترک حرارتی کاهش یابد

زاویه نادرست می‌تواند منجر به:

• نفوذ کم: وقتی زاویه بیش از حد باز یا بسته باشد

• سوختگی: زمانی که زاویه خیلی کوچک است و تمرکز حرارت زیاد می‌شود

• پاشش زیاد: باعث کاهش کیفیت سطح و نیاز به عملیات پس‌جوشکاری

زاویه الکترود برای فلزات مختلف

زاویه ایده‌آل الکترود بسته به نوع فلز و ضخامت آن متفاوت است. انتخاب زاویه مناسب می‌تواند نفوذ بهینه و کیفیت جوش را تضمین کند:

1. آهن و فولاد ساده

• فلزات نازک (کمتر از 6 میلی‌متر): زاویه عمودی 75 تا 80 درجه و زاویه حرکت 10 تا 15 درجه Push مناسب است.

• فلزات ضخیم (بیشتر از 6 میلی‌متر): زاویه عمودی 80 تا 85 درجه و زاویه حرکت Pull یا Slight Push توصیه می‌شود.

2. فولاد ضدزنگ

• زاویه عمودی: 80 تا 85 درجه

• زاویه حرکت: معمولاً Pull، برای نفوذ بهتر و جلوگیری از ایجاد حفره‌های گازی

3. آلومینیوم

• آلومینیوم حساس به حرارت است و زاویه الکترود نقش مهمی در کنترل حوضچه جوش دارد.

• زاویه عمودی: 70 تا 75 درجه

• زاویه حرکت: Push برای توزیع یکنواخت حرارت

تکنیک‌های اصلاح زاویه الکترود در انواع اتصالات

زاویه الکترود باید با توجه به نوع اتصال تنظیم شود:

1. اتصال گوشه‌ای (Corner Joint)

• زاویه عمودی نزدیک به 90 درجه

• زاویه حرکت 10 تا 15 درجه به سمت جلو

2. اتصال T شکل (T-Joint)

• زاویه عمودی 80 تا 85 درجه

• زاویه حرکت Slight Pull برای نفوذ بهتر

3. اتصال V شکل (V-Joint) یا شکاف دار

• زاویه عمودی بسته به عمق شکاف بین 75 تا 85 درجه

• زاویه حرکت Push یا Pull بسته به ضخامت و نوع فلز

اشتباهات رایج در زاویه الکترود و راهکارها

1. زاویه بیش از حد باز: نفوذ ناکافی و حفره در جوش ایجاد می‌شود.
   راهکار: کاهش زاویه عمودی و بررسی وضعیت حوضچه جوش.

2. زاویه بیش از حد بسته: تمرکز حرارت زیاد و سوختگی کناره‌ها.
   راهکار: افزایش زاویه و حرکت یکنواخت الکترود.

3. زاویه حرکت اشتباه: باعث پاشش زیاد یا نفوذ ناکافی می‌شود.
   راهکار: تنظیم زاویه حرکت نسبت به مسیر جوش و ضخامت فلز.

4. تغییر زاویه در حین جوشکاری: باعث جوش ناهموار و ایجاد ترک می‌شود.
   راهکار: حفظ زاویه ثابت و کنترل حوضچه جوش در کل مسیر

نکات حرفه‌ای برای بهبود کیفیت جوش

• همیشه قبل از شروع، زاویه الکترود را بر اساس ضخامت و نوع فلز بررسی کنید.

• در جوشکاری طولانی، زاویه حرکت را به صورت یکنواخت حفظ کنید تا حوضچه پایدار بماند.

• برای فلزات حساس به حرارت مانند آلومینیوم، حرارت قوس را کنترل کنید و از زاویه Push برای توزیع حرارت استفاده کنید.

• از وسایل اندازه‌گیری زاویه و راهنمای الکترود استفاده کنید تا زاویه دقیق حفظ شود.

تصاویر شماتیک زاویه الکترود

برای درک بهتر زاویه الکترود، شماتیک زیر مفید است:

1. زاویه عمودی (Vertical Angle)

   • زاویه بین محور الکترود و سطح قطعه کار

   • تأثیر مستقیم بر نفوذ حرارت و یکنواختی جوش دارد

2. زاویه حرکت (Travel Angle)

   • زاویه بین محور الکترود و مسیر حرکت جوش

   • تعیین می‌کند جوش Push یا Pull انجام شود

3. زاویه پشتیبانی (Push/Pull)

   • زاویه هدایت الکترود به جلو یا عقب

   • کنترل حوضچه جوش و کاهش پاشش

نکته: برای فلزات نازک، زاویه عمودی کمی باز و زاویه حرکت Push توصیه می‌شود. برای فلزات ضخیم، زاویه عمودی نزدیک به عمود و زاویه Pull مناسب است.

نکات ایمنی در تنظیم زاویه الکترود

• استفاده از عینک و ماسک جوشکاری استاندارد برای جلوگیری از آسیب چشمی

• پوشیدن دستکش و لباس مقاوم در برابر حرارت

• کنترل جریان و ولتاژ قوس مطابق ضخامت فلز و نوع الکترود

• اطمینان از تهویه مناسب در فضای جوشکاری، مخصوصاً برای فلزات آلیاژی

جدول زاویه الکترود برای فلزات مختلف

جمع‌بندی

زاویه الکترود در جوشکاری یک عامل کلیدی است که می‌تواند کیفیت، نفوذ و استحکام اتصال را تحت تأثیر قرار دهد. رعایت زاویه عمودی مناسب، زاویه حرکت صحیح و تطبیق آن با نوع فلز و نوع اتصال، باعث می‌شود جوش یکنواخت، بدون ترک و با حداکثر نفوذ حرارت حاصل شود. توجه به این نکات می‌تواند تفاوت بین یک جوشکاری حرفه‌ای و جوشکاری سطح پایین را ایجاد کند.

با رعایت موارد مطرح شده، جوشکاران می‌توانند علاوه بر افزایش کیفیت جوش، پاشش را کاهش دهند، از سوختگی فلز جلوگیری کنند و طول عمر قطعات جوش‌شده را افزایش دهند.

دوره‌های مکمل در آموزشگاه تهران پایتخت

برای تکمیل مهارت‌های فنی، می‌توانید در دوره‌های زیر نیز شرکت کنید:  آموزش جوشکاری CO2 ، آموزش جوشکاری برق (SMAW)  ،  آموزش بازرسی جوش (NDT) ،  آموزش جوشکاری آرگون