مقاله فرآیند جوشکاری دستی با قوس الکتریکی

مقدمه:
جوشکاری با قوس الکتریکی دستی، که با علامت اختصار SMAW یا Stick Welding شناخته می شود، یکی از قدیمی ترین و متداول ترین روش های اتصال فلزات است و نقش اساسی در صنایع مختلف دارد. این فرآیند بر پایه تولید حرارت شدید توسط قوس الکتریکی بین نوک الکترود پوشش دار و قطعه کار عمل می کند و موجب ذوب شدن فلز پایه و مغزی الکترود می شود تا اتصال مقاوم و یکپارچه ای ایجاد گردد. در واقع، جوشکاری با قوس الکتریکی دستی ترکیبی از اصول فیزیکی و شیمیایی است که کنترل صحیح آن نیازمند درک دقیق نحوه عملکرد قوس، تأثیر پارامترهای جریان و ولتاژ و شناخت ویژگی های الکترود و فلز پایه می باشد.

یکی از ویژگی های بارز SMAW سادگی تجهیزات و انعطاف پذیری آن است. دستگاه های جوشکاری مورد استفاده در این روش نسبتاً ارزان و قابل حمل هستند و امکان اجرای جوشکاری در محیط های متنوع و حتی فضاهای محدود را فراهم می آورند. علاوه بر این، فرآیند جوشکاری دستی با قوس الکتریکی قابلیت کاربرد برای انواع فلزات، به ویژه آهن و فولادهای کم کربن، را دارد و برای تعمیرات و ساخت قطعات فلزی بسیار مناسب است. به همین دلیل، این روش در کارگاه ها، صنایع سنگین و پروژه های عمرانی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

عملکرد صحیح فرآیند SMAW به دقت در ایجاد و کنترل قوس الکتریکی وابسته است. برای شروع جوشکاری، نوک الکترود به قطعه کار نزدیک می شود تا قوس برقرار شود. حرارت شدید حاصل از قوس باعث ذوب شدن فلز پایه و مغزی الکترود شده و حوضچه مذاب تشکیل می شود. روپوش الکترود در این مرحله نقش دوگانه ای ایفا می کند؛ بخشی از آن به شکل گاز محافظ اطراف حوضچه مذاب را پوشش می دهد و مانع واکنش فلز با اکسیژن و نیتروژن محیط می شود و بخش دیگر به صورت گل جوش حوضچه را از سرد شدن سریع محافظت می کند و از تغییر ترکیب شیمیایی و آلودگی فلز جوش جلوگیری می کند. این محافظت شیمیایی و فیزیکی موجب می شود که کیفیت جوش بالا و استحکام آن با فلز پایه برابری یا حتی بیشتر شود.

پارامترهای الکتریکی از جمله ولتاژ و شدت جریان نیز تأثیر مستقیم بر کیفیت جوش دارند. ولتاژ قوس الکتریکی، که معمولاً بین ۱۵ تا ۴۰ ولت است، میزان انرژی مورد نیاز برای حفظ قوس را تعیین می کند و با تغییر طول قوس تغییر می یابد. شدت جریان جوشکاری، اندازه گیری شده بر حسب آمپر، تعیین کننده میزان حرارت تولیدی و میزان ذوب فلز پایه و مغزی الکترود است. کنترل دقیق این پارامترها و تنظیم مناسب طول قوس الکتریکی، تأثیر مستقیم بر شکل، نفوذ و مقاومت جوش دارد و از ایجاد عیوبی مانند سوختگی، حفره های گازی یا جوش های شکننده جلوگیری می کند.

طول قوس نیز از عوامل کلیدی در فرآیند SMAW محسوب می شود. هرگونه افزایش یا کاهش بیش از حد طول قوس موجب تغییر مقاومت مدار و توزیع حرارت در حوضچه مذاب می شود. طول قوس کوتاه باعث افزایش شدت جریان و حرارت شدید می شود، در حالی که طول قوس بلندتر انرژی قوس را کاهش داده و ممکن است جرقه های ناخواسته و جوش سرد ایجاد کند. بنابراین، حفظ طول قوس بهینه و متناسب با نوع و قطر الکترود، یکی از مهارت های اساسی جوشکاران در این فرآیند است.

جوشکاری با قوس الکتریکی دستی ترکیبی از دانش فنی، تجربه عملی و کنترل دقیق پارامترهای فیزیکی و شیمیایی است. شناخت دقیق نحوه تشکیل قوس، اثر ولتاژ و جریان، نقش پوشش الکترود و اهمیت طول قوس، زمینه ای برای تولید جوش های با کیفیت بالا فراهم می آورد. این فرآیند با وجود سادگی نسبی تجهیزات، نیازمند مهارت بالا و دقت عملی است و همچنان به دلیل کارایی، انعطاف پذیری و استحکام جوش، در صنایع مختلف جایگاه ویژه ای دارد.