الکترودهای جوشکاری ورق گالوانیزه و چالش های پیش روی آن

آیا با چالش های پیش رو در جوشکاری ورق گالوانیزه آشنا هستید؟ آیا جوشکاری ورق فولادی نیاز به مهارت و تبحر بالایی دارد؟ الکتورد های مصرفی تا چه میزان در کیفیت جوش ورق فولادی مهم هستند؟ با ما همراه باشید تا در مورد جوشکاری ورق گالوانیزه ، نحوه تولید آن و جوشکاری و اتصال این نوع از ورق فولادی آشنا شوید.

در ابتدای توضیحات به بررسی ماهیت ورق گالوانیزه و نحوه تولید آن می‌پردازیم. از آن جایی که بزرگترین تهدید برای سازه های فولادی، رطوبت بالا است. و محصولات آهنی با توجه به درصد بالای آهن در آن، در برابر آب و رطوبت مقاومت کمی دارند و زنگ می زنند. برای جلوگیری از این معضل با تغییر ترکیب شیمیایی و یا ایجاد تغییرات سطحی روی فولاد، مقاومت آن را در برابر رطوبت افزایش می دهند.

*** ورق گالوانیزه

اگر آهن و یا آلیاژ حاوی آهن برای مدت زمان طولانی در معرض اکسیژن، رطوبت و آب باشد، اکسژن در سطح واکنش می دهد و اکسید آهن را تشکیل می دهد. در ابتدا، آهن الکترون های خود را به اکسیژن می دهد، پس از آن یون های آهن با آب واکنش می دهد و هیدروکسید آهن و هیدروژن تولید می شود. پس از این، با ناجام اکسایش بر سطح جسم آهنی، آند شکل می گیرد و در ثسمت دیگر که آب و اکسیژن حضور دارد، کاتد شکل می کیرد، با این فرآیند یک سلول ولتایی ایجاد می شود و با حرکت آند به سمت کاتد زنگ زدگی صورت می گیرد. با وجود فرایند محافظت در برابر خورگی، شاید دیده باشید که گاهی بر روی ورق های گالوانیزه شوره ای سفید نشسته است. علت شوره سفید بر روی ورق گالوانیزه چیست؟

یکی از روش های تولید محصولات فولادی مقاوم در برابر رطوبت، آهن گالوانیزه است، که معمولا به صورت ورق و به اسم ورق گالوانیزه وارد بازار می شود.

ورق گالوانیزه به این صورت است که یک لایه نازک «روی» روی محصول فولادی مورد نظر پوشش داده می شود تا آهن را از رطوبت مصون بدارد. در طول سالیان گذشته این نوع ورق با توجه به صرفه اقتصادی آن محبوبیت بسیار بالایی را در میان متخصصین این حوزه داشته است. در سازه های بزرگ که مدام در برابر رطوبت و آب قرار دارند، فولاد گالوانیزه بهترین گزینه روی میز است. اما ساختار ورق گالوانیزه به چه شکل است؟ با آرتان پرس همراه باشید تا در ادامه به سوالات شما پاسخ داده شود.

کاربرد فولاد گالوانیزه به قدری زیاد است که شما می توانید در نقاط مختلف شهر خود این نوع فولاد را ببینید. پل ها، استادیوم، سازه های بزرگ فولادی، نرده ها، چراغ ها در خیابان، ورق گالوانیزه در اتومبیل و منازل، از کاربرد های گسترده این نوع فولاد است.

*** گالوانیزه کردن محصولات آهنی

گالوانیزه کردن فلزات که معمولا توسط  فلز روی صورت می گیرد به ۲ صورت امکان پذیر است، اگرچه در نهایت محصولات تولیدی هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند.

*** روش حرارتی (گالوانیزه گرم HOT-DIP-Galvanizing)

در این روش آهن یا محصولات فولادی را درون مخزنی از مذاب فلز روی غوطه ور می کنند، پس از غوطه وری و خنک شدن آن، سطح فولاد و فلز روی به یکدیگر چسبیده می شوند که به عنوان پوشش محافظ فولاد است. همانطور که اشاره کرد توسط این روش با قیمت نسبتا پایین ترذی مقاومت محصولات فولادی به خصوص ورق های فولادی در مقابل رطوبت و اکسیژن افزایش می یابد.

*** مزایای استفاده از ورق گالوانیزه

• طول عمر بالا
• هزینه کمتر در مقایسه با سایر روش ها
• بازرسی آسان
• سختی بالای پوشش روی
• سادگی در تمیزکردن
• تطبیق‌پذیری و قابلیت اطمینان بالا

عمر مفید ورق گالوانیزه معمولا ۲۰ تا ۳۰ سال تخمین زده می شود. البته بستگی به محیط آن دارد. اگر محیط خشک و عاری از هرگونه رطوبت باشد، به طبع عمر آن افزایش می یابد.

*** کاربرد های ورق گالوانیزه

همانطور که اشاره شد از ورق گالوانیزه در صنایع مختلفی استفاده می شود که به صورت تیتر وار به آنها اشاره می شود.

• صنعت اتومبیل
• صنعت حمل و نقل
• پانل های ساندویچی
• استفاده در صنعت ساختمان
• پروژه های عمرانی
• ساخت بشکه
• و …

پس از آشنایی با ماهیت ورق گالوانیزه و چرایی تولید آن، در ادامه این مقاله به بررسی تکنولوژی جوشکاری ورق گالوانیزه که بسیار چالش بر انگیز است، پرداخته می شود.

*** جوشکاری ورق گالوانیزه

معمولا جوشکاری ورق گالوانیزه در صنایع مختلفی نظیر هواپیما سازی، خودرو سازی، حمل و نقل و ساخت و ساز کاربرد دارد. اما با توجه به نازک بودن آن، جوشکاری ورق گالوانیزه نیاز به مهارت بالایی دارد. برای دست یابی به کیفیت بالای جوش در ورق گالوانیزه بایستی به موارد زیر دقت شود.

*** نقطه جوش ورق گالوانیزه

با توجه به اینکه ورق گالوانیزه معمولا نازک است، هنگام جوشکاری ان بایستی به این نکته توجه شود که دمای آن بیش از حد زیاد نشود، چون امکان دارد ورق سوراخ شود و از کیفیت نهایی محصول کاسته شود. تکنیک های مختلفی برای جلوگیری از این وجود دارد. می توان با گذاشتن یک فویل مسی از آن به عنوان عایق حرارتی استفاده کرد تا دما را به سایر نقاط صفحه منتقل نکند.

*** انتخاب دستگاه جوشکاری ورق گالوانیزه

می توان با بالا بردن سرعت جوشکاری، دمای جوشکاری ورق گالوانیزه را کنترل کرد. در واقع انتخاب نوع الکترود که در ادامه به بررسی آن خواهیم پرداخت و نوع دستگاه جوشکاری، یکی از عوامل تاثیر گذار در کیفیت جوشکاری ورق گالوانیزه است.

جوشکاری به شیوه قوس الکتریکی در جوشکاری ورق های گالوانیزه به وفور مورد استفاده قرار می گیرد، که به مهارت بالایی نیاز دارد. ضخامت درز جوش نیز یکی دیگر از عوامل مهم است که معمولا آن را به اندازه ۲٫۵ میلی متر تنظیم می کنند.

یکی از روش‌هایی که برای حفظ کیفیت ورق گالوانیزه حین جوشکاری استفاده می‌شود، جوشکاری به شیوه قوس الکتریکی است که البته به مهارت بالا و دستگاه‌های حرفه‌ای نیاز دارد. معمولاً استفاده از دستگاه‌های نیمه اتوماتیک محصول نهایی خوبی را عرضه می‌کنند. ضخامت درز جوش نیز در کیفیت جوشکاری ورق گالوانیزه مهم است. معمولاً این ضخامت را ۲٫۵ میلی‌متر در نظر می‌گیرند.

در ادامه به بررسی انواع جوشکاری های صورت گرفته برای ورق گالوانیزه و همچنین الکترود های مورد استفاده در جوشکاری ورق گالوانیزه پرداخته می شود.

*** جوشکاری ورق نازک با الکترود

*** جوش قوس الکتریکی با الکترود دارای گاز محافظ  (GMAW) در جوشکاری ورق گالوانیزه

این روش که به روش جوشکاری CO_۲ نیز معروف است، به صورت نیمه اتوماتیک و چند منظوره است که در جوشکاری مقاطع نازک و محصولات ورق فولادی به کار می رود. پوشش روی در این روش عملا مشکلی به وجود نمی آورد. البته ممکن است تغییرات ظاهری در آن به دلیل پاشش جوش به وجود بیاورد.

استفاده از گاز CO_۲ با خلوص ۱۰۰ درصدی برای جوشکاری ورق گالوانیزه کفایت می کند، و نیازی به استفاده از گازهای گران قیمت نیست.

لازم به ذکر است که نفوذ جوش در اورق گالوانیزه و ورق های پوشش دار کمتر از ورق های فولادی بدون پوشش است. تفاوت این دو در آن است که حرارت بایستی در فولاد پوشش دار بیشتر باشد تا بتواند روی را از حوضچه مذاب حذف کند. و همچنین سرعت جوشکاری به منظور سوزاندن و حذف روی کم است.

لازم به ذکر است که تبخیر شدن روی ناشی از دمای بالای جوش، برای سلامتی تکنسین بسیار مضر است، بنابراین بایستی تدابیری در این خصوص اندیشیده شود. به عنوان مثال بهتر است در محیط بیرون و هوای آزاد جوشکاری ورق گالوانیزه صورت گیرد. و یا به صورت مکانیکی و یا با ساییدن خط جوشف روی را از آن قسمت حذف کرد تا مشکلی پیش نیاید.

*** جوشکاری قوسی با الکترود روکش‌دار (SMAW)

این نوع جوشکاری یکی از متداول ترین نوع جوشکاری است. در این روش از الکترود روکش دار استفاده می کنند. شرایط جوشکاری در این روش اگرچه تا حد زیادی شبیه به جوشکاری ورق فولادی بدون پوشش است، اما مهارت های مخصوص خود را می طلبد. به عنوان مثال، زاویه الکترود را تا ۳۰ درجه کاهش می دهند. سپس با حرکت شلاقی الکترود به سمت جلو و عقب فلز روی ذوب شده را به دور از خط جوش نگه می دارند. تفاوت عمده بین جوشکاری ورق بدون پوشش و ورق گالوانیزه در این است که بایستی میزان نفوذ جوش در فلز پایه افزایش یابد. و لازم به ذکر است که میزان پاشش جوش در جوشکاری فولاد گالوانیزه نسبت به ورق فولادی بدون پوشش بیشتر است. در مورد جوشکاری استیل با الکترود نیز نکات مهمی وجود دارد که باید به آنها دقت شود.

همانطور که قبلا اشاره شد تفاوت عمده جوشکاری ورق گالوانیزه و ورق های بدون پوشش، نیاز به حرارت ورودی بیشتر و سرعت کم برای ورق گالوانیزه است. البته با این تدبیر، ممکن است سرباره سیال تر شود و پاشش جوش نیز بیشتر شود، که ممکن است در بلند مدت از قسمت جوش دچار زنگ زدگی و خوردگی گردد. بنابراین بایستی تکنسین حالت بهینه جوشکاری ورق گالوانیزه را با توجه به تجربه و مهارت به دست آورد.

*** جوشکاری اکسی استیلن در جوشکاری ورق گالوانیزه

در این روش نیز اساس کار شبیه به جوشکاری ورق فولادی بدون پوشش است. حرارت بیشتر موجب می شود ناحیه بیشتری از پوشش روی تحت تاثیر قرار بگیرد. و به اندازه ۷ میلی متر از هر دو طرف جوش تبخیر می شود. که این نواحی را در برابر خوردگی در بلند مدت ضعیف می کند. در این روش از گاز استیلن که یک گاز سوختنی است به همرا اکسیژن استفاده می شود. واکنش سوختن این ترکیب، حرارت مورد نیاز جوشکاری را فراهم می کند.

از دیگر الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری ورق گالوانیزه می توان به الکترود های تیتانیم اکسید، سلولزی، و الکترودهای با هیدروژن کم اشاره کرد، که در ادامه به بررسی هر کدام از آنها خواهیم پرداخت.

*** الکترودهای روتیلی یا تیتانیم اکسید در جوشکاری ورق گالوانیزه

این نوع الکترود معمولا در عموم جوشکاری ها مورد استفاده قرار می گیرد. وجود مقدار زیادی اکسید تیتانیم در ترکیب این الکتردو باعث می شود قوس پایدار شود. و امکان جوشکاری را برای تمامی حالات فراهم می کند.

*** الکترودهای سلولزی در جوشکاری ورق گالوانیزه

قسمت زیادی از این الکترودها سلولزی است. در مقابل رطوبت آسیب پذبر هستند. از خواهص خوب این الکتورد ها می توان به خواص مکانیکی عالی، و نفوذ کافی الکترودها اشاره کرد. برای نگهداری این الکترود ها از محفظه های مخصوص ضد رطوبت استفاده می کنند.  

*** الکتورد های قلیایی یا هیدروژن کم در جوشکاری ورق گالوانیزه

مواد اصلی سازنده این الکترود ها، کربنات کلسیم و فلورید کلسیم است. منگنز و ترکیبات آن، پودر آهن و چسب سیلیکاتی هم به آن اضافه می کنند. این الکترود ها دارای واکنش های قلیایی بوده و اکسید های اسیدی را در خود حل می کند، به این دلیل است که این نام را روی این نوع الکترود ها گذاشته اند. عدم حضور هیدروژن بسیار مهم است که این الکترود فراهم کرده است. زیرا هیدروژن باعث ایجاد ترک در زیر خط جوش می شود.

استفاده از الکترودهای قلیایی مزایای قابل توجهی دارد. اول اینکه جوش آن استحکام بالا و در عین حال انعطاف پذیری خوبی دارد. دومین ویژگی مهم ان مقاومت بالای آن در برابر ترک های سرد و گرم است.

اما جذب رطوبت در این الکترود ها باعث می شود هیدروژن به مذاب جوش در اثر یونیزاسیون آب در قوس الکتریکی برسد. بنابراین بایستی این الکترود ها را نیز به دور از رطوبت نگه داشت.

*** قیمت سیم جوش گالوانیزه

سیم جوش در جوشکاری ورق گالوانیزه در سایز های مختلفی به صورت رول و بسته به سفارش مشتریان در بازار عرضه می شود. عوامل زیادی در قیمت سیم جوش تاثیر گذار است. نوع، سایز، حالت، استاندارد در تعیین قیمت سیم جوش تاثیر زیادی دارند.

*** جوشکاری پروفیل سبک و نازک

پروفیل سبک درب و پنجره که معمولا از ورق سرد ۱٫۵ میلی متری تولید می شود، توسط دستگاه های جوشکاری با الکترود دستی پوشش دار (SMAW) ، جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW)، و جوشکاری تیگ صورت می گیرد.

آرتان پرس