در دنیای جوشکاری، هیچ روشی به اندازه جوشکاری با گاز محافظ تنگستن (TIG یا GTAW) برای جوشهای با کیفیت فوقالعاده، زیبایی ظاهری و دقت بینظیر شناخته شده نیست. این روش که معمولاً از گاز آرگون به عنوان گاز محافظ استفاده میکند، به طور گسترده در صنایع حساس مانند هوافضا، پزشکی و فرآوری مواد غذایی کاربرد دارد. اما عنصر کلیدی و غیرقابل تعویض در این فرآیند، الکترود تنگستن است. این الکترود که برخلاف سیم جوشهای MIG مصرف نمیشود، مسئول نگهداری قوس الکتریکی پایدار و متمرکز است که فلز پایه را با دقت ذوب میکند. اگر به دنبال تسلط بر هنر جوشکاری TIG هستید، یا میخواهید بفهمید که چرا جوشهای شما به پایداری لازم نمیرسند، درک انواع الکترود تنگستن جوش آرگون، ترکیب شیمیایی آنها و کاربرد صحیح هر کدام، نه تنها مفید، بلکه کاملاً ضروری است. در این مقاله، ما به شما نشان خواهیم داد که چگونه انتخاب از بین انواع الکترود تنگستن جوش آرگون و خرید الکترود جوشکاری مناسب میتواند کیفیت جوش شما را متحول کند.
برای مشاوره با کارشناسان مجموعه آلیاژ صنعت ایلیا با شماره 65020820 تماس بگیرید.
انواع الکترود تنگستن جوش آرگون چیست و چرا از تنگستن ساخته میشود؟
الکترود تنگستن یک میله غیرمصرفی است که در فرآیند جوشکاری TIG وظیفه تولید و حفظ قوس الکتریکی را بر عهده دارد. دلیل استفاده از فلز تنگستن برای ساخت این الکترودها، نقطه ذوب فوقالعاده بالای آن است که در حدود ۳۴۲۲ درجه سانتیگراد قرار دارد و این خاصیت به آن اجازه میدهد تا دمای بسیار بالای قوس الکتریکی را تحمل کند بدون اینکه خود ذوب شود. این مقاومت حرارتی استثنایی تضمین میکند که الکترود، پایداری خود را حفظ کرده و آلودگی فلز جوش را به حداقل برساند. با این حال، تنگستن خالص به تنهایی عملکرد مناسبی ندارد و به همین دلیل برای بهبود توانایی انتشار الکترون و پایداری قوس، با عناصر دیگری آلیاژ میشود که به تمایز انواع مختلف الکترودها منجر میشود.
تقسیمبندی اصلی انواع الکترود تنگستن جوش آرگون
الکترودهای تنگستن بر اساس نوع و درصد عنصر آلیاژی که به آنها اضافه شده است، تقسیمبندی میشوند و هر کدام با یک کد رنگی مشخص میشوند. این عناصر آلیاژی، که معمولاً شامل توریم، سریم، لانتانیم یا زیرکونیوم هستند، با کاهش «تابع کار» (Work Function) الکترود، توانایی آن را برای انتشار الکترونها و حفظ قوس پایدار، به ویژه در جریانهای پایین و هنگام شروع جوشکاری، به شدت افزایش میدهند. انتخاب عنصر آلیاژی مناسب، مستقیماً بر نوع جریان (AC یا DC)، طول عمر الکترود، مقاومت در برابر آلودگی و میزان انتقال حرارت به فلز پایه تأثیر میگذارد.
الکترود قرمز (توریمدار)
الکترودهای قرمز که حاوی حدود ۲ درصد توریم دیاکسید (ThO2) هستند، به دلیل عملکرد عالی و قابلیت تحمل جریان بالا، مدتها به عنوان استاندارد صنعتی برای جوشکاری با جریان مستقیم (DC) شناخته میشدند. توریم به الکترود اجازه میدهد تا دمای کاری پایینی داشته باشد و الکترونها را به آسانی گسیل کند که نتیجه آن قوسی پایدار و عمر طولانی الکترود است. این الکترودها معمولاً برای جوشکاری فولادهای کربنی، ضد زنگ و آلیاژهای نیکل که تحت جریان DC جوش داده میشوند، بسیار مناسب هستند. با این حال، به دلیل ماهیت رادیواکتیو ضعیف توریم، امروزه بسیاری از صنایع به دنبال جایگزینهای ایمنتری هستند که در بخشهای بعدی به آنها میپردازیم.
بیشتر بخوانید: سیم جوش ۱.۵ میلیمتر ابزاری فوق العاده در جوشکاری
الکترود طلایی (لانتانیومدار)
الکترودهای طلایی که حاوی حدود ۱.۵ درصد لانتانیوم اکسید (La2O3) هستند، به عنوان یکی از بهترین جایگزینهای غیررادیواکتیو برای الکترودهای توریمدار شناخته میشوند. این الکترودها عملکرد بسیار مشابهی با الکترودهای توریمدار دارند، به ویژه در قابلیت شروع قوس آسان و پایداری در جریانهای مستقیم (DC). مزیت اصلی الکترودهای لانتانیومدار در این است که عملکرد عالی در جوشکاری با جریان متناوب (AC) را نیز ارائه میدهند، که آنها را به یک انتخاب همهکاره برای جوشکاری طیف وسیعی از مواد از جمله فولاد، آلومینیوم و منیزیم تبدیل میکند. این ویژگی همهکاره بودن، سبب شده است که الکترود طلایی به سرعت در حال تبدیل شدن به محبوبترین الکترود در میان جوشکاران حرفهای باشد.
الکترود خاکستری (سریمدار)
الکترودهای خاکستری حاوی ۲ درصد سریم اکسید (CeO2) هستند و به دلیل عملکرد عالی در جوشکاری با آمپراژ پایین و جریانهای کم، بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. سریم به طور خاص توانایی الکترود را برای شروع قوس در آمپراژهای پایین بهبود میبخشد، که این ویژگی آن را برای جوشکاری لولههای نازک، قطعات ظریف و کاربردهای روباتیک که نیاز به حرارت ورودی بسیار کنترلشده دارند، ایدهآل میکند. هرچند که پایداری آنها در جریانهای بسیار بالا ممکن است کمی کمتر از الکترودهای توریمدار باشد، اما در مجموع، برای کاربردهای عمومی و مخصوصاً در فرآیندهای پالسی TIG بسیار مؤثر هستند.
الکترود سبز (تنگستن خالص)
الکترودهای سبز که از تنگستن خالص تشکیل شدهاند و فاقد هرگونه افزودنی آلیاژی هستند، تنها نوع الکترودی هستند که در هنگام جوشکاری با جریان متناوب (AC)، نوک آنها به شکل کروی یا گرد در میآید. این شکلگیری کروی برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم با جریان AC سنتی، که نیاز به تمیزکاری اکسید (Cleaning Action) دارند، ضروری است. با این حال، تنگستن خالص کمترین قابلیت گسیل الکترون را دارد، به همین دلیل برای جوشکاری با جریان DC به هیچ وجه توصیه نمیشود و پایداری قوس ضعیفی را در این حالت نشان میدهد.
بیشتر بخوانید: سیم جوش استیل 308 و کاربرد آن
الکترود سفید، قهوهای و آبی (زیرکونیوم و چند آلیاژی)
علاوه بر انواع اصلی، الکترودهای دیگری مانند الکترود سفید (زیرکونیومدار) که برای جوشکاری AC با قابلیت تحمل جریان بالاتر از تنگستن خالص طراحی شدهاند، و همچنین الکترودهای آبی (چندآلیاژی) که ترکیبی از لانتانیم و عناصر دیگر هستند و ادعا میشود که بهترین عمر و پایداری را در هر دو جریان AC و DC ارائه میدهند، وجود دارند. الکترودهای چندآلیاژی (مانند آبی) اغلب به عنوان “سوپر الکترود” معرفی میشوند و در تلاش هستند تا تمامی مزایای انواع مختلف را بدون معایب خاص آنها (مانند رادیواکتیویته یا پایداری ضعیف) ترکیب کنند و یک گزینه ممتاز برای حرفهایها محسوب میشوند.
اهمیت آمادهسازی نوک انواع الکترود تنگستن جوش آرگون
آمادهسازی صحیح نوک الکترود یکی از مهمترین عوامل در تعیین پایداری و شکل مهره جوش است. برای جوشکاری با جریان مستقیم (DC)، نوک الکترود باید به صورت مخروطی و نوکتیز تراشیده شود؛ زاویه این مخروط مستقیماً بر تمرکز قوس و نفوذ جوش تأثیر میگذارد. نوک تیز به ایجاد یک قوس متمرکز کمک کرده و از پهن شدن قوس جلوگیری میکند. در مقابل، برای جوشکاری با جریان متناوب (AC) با الکترودهای خالص یا غیرخالص، نوک باید به صورت گرد و کروی (Ball) درآید تا الکترونها به صورت کارآمد از آن ساطع شوند و عملکرد تمیزکاری مناسبی حاصل شود.
در سایت millerwelds در این رابطه اینگونه آمده است:
One of the reasons TIG welding is favored for sensitive welding applications is because it gives the welder superlative control. The heat for welding comes from an electric arc that streams from a tungsten electrode in the torch. Over the years, welding engineers have found many ways to tailor these electrodes for specific applications by adding small amounts of exotic elements to the tungsten. The different types of electrodes are identified by a band of color at one end.
یکی از دلایلی که جوشکاری TIG برای کاربردهای جوشکاری حساس مورد توجه قرار میگیرد، این است که به جوشکار کنترل فوقالعادهای میدهد. گرمای جوشکاری از قوس الکتریکی ناشی میشود که از الکترود تنگستن در مشعل جریان مییابد. در طول سالها، مهندسان جوشکاری با افزودن مقادیر کمی از عناصر عجیب و غریب به تنگستن، راههای زیادی برای تنظیم این الکترودها برای کاربردهای خاص پیدا کردهاند. انواع مختلف الکترودها با یک نوار رنگی در یک انتها مشخص میشوند.
تأثیر قطر انواع الکترود تنگستن جوش آرگون بر جریان جوشکاری و نفوذ
قطر الکترود تنگستن باید متناسب با جریان جوشکاری (آمپراژ) مورد نیاز و ضخامت قطعه کار انتخاب شود. یک الکترود با قطر کوچک (مانند ۱.۰ میلیمتر) برای جریانهای پایین و جوشکاری ورقهای بسیار نازک استفاده میشود، در حالی که الکترودهای با قطر بزرگتر (مانند ۳.۲ یا ۴.۰ میلیمتر) برای جریانهای بالا و جوشکاری قطعات ضخیم و سنگین به کار میروند. انتخاب قطر اشتباه میتواند منجر به گرم شدن بیش از حد الکترود، ذوب شدن و آلودگی جوش (برای قطر کوچک) یا قوس ناپایدار و تمرکز ضعیف انرژی (برای قطر بزرگ) شود.
سخن پایانی
انتخاب درست الکترود تنگستن جوش آرگون نه یک تخصص جانبی، بلکه یک بخش حیاتی از فرآیند جوشکاری TIG است. همانطور که آموختیم، تفاوتهای ظریف بین الکترودهای توریمدار قرمز برای DC و لانتانیومدار طلایی برای کاربردهای همهکاره یا تنگستن خالص سبز برای AC آلومینیوم، به طور مستقیم بر پایداری قوس، طول عمر الکترود و مهمتر از همه، کیفیت جوش نهایی شما تأثیر میگذارد. با درک نقش عناصر آلیاژی، توجه به نوع جریان و مهارت در آمادهسازی نوک الکترود، شما قدم بزرگی در جهت تبدیل شدن به یک جوشکار TIG حرفهای برداشتهاید و میتوانید اطمینان حاصل کنید که هر بار یک اتصال فلزی تمیز، قوی و زیبا ایجاد میکنید.
سوالات متداول
۱. آیا میتوان الکترود تنگستن را بدون تیز کردن استفاده کرد؟
خیر، برای جوشکاری با جریان DC، تیز کردن نوک الکترود به شکل مخروطی برای تمرکز قوس و نفوذ عمیقتر ضروری است. در جریان AC برای آلومینیوم، نوک باید به شکل گرد (کروی) باشد.
۲. چرا الکترودهای توریمدار (قرمز) به مرور زمان کمتر استفاده میشوند؟
دلیل اصلی، نگرانیهای مرتبط با رادیواکتیویته ضعیف توریم است که میتواند هنگام تیز کردن و استنشاق گرد و غبار، خطراتی را به همراه داشته باشد. جایگزینهای ایمنتری مانند الکترودهای لانتانیومدار (طلایی) عملکرد مشابهی دارند.
۳. وظیفه گاز آرگون در جوشکاری TIG چیست؟
گاز آرگون به عنوان یک گاز خنثی (غیرفعال) عمل میکند و وظیفه اصلی آن محافظت از الکترود داغ و حوضچه جوش مذاب در برابر اکسیژن و سایر آلایندههای موجود در اتمسفر است تا از اکسیداسیون، تخلخل و کاهش کیفیت جوش جلوگیری کند.
بدون دیدگاه