انواع الکترود تنگستنی در جوش آرگون تیگ

جوش آرگون یا جوش تیگ یکی از روش‌های رایج جوشکاری استنلس استیل است که در آن از یک الکترود تنگستنی غیرمصرفی استفاده می‌شود. TIG مخفف عبارت Tungsten inert gas به معنای جوشکاری تنگستن با گاز بی اثر یا خنثی است. دستگاه جوش تیگ یک تورچ یا مشعل برای برقراری جریان و تزریق گاز محافظ به حوضچه مذاب دارد. الکترود تنگستنی در این مشعل قرار می‌گیرد. این الکترودها انواع مختلفی دارند که با توجه به شرایط جوشکاری انتخاب می‌شوند. در این مطلب از استیل رخ قصد داریم انواع مختلف الکترود تنگستن استیل را معرفی و بررسی کنیم.

چرا در جوشکاری تیگ از الکترود تنگستن استفاده می‌شود؟

استفاده از الکترود تنگستنی در تیگ به دلیل خواص و ویژگی‌های تنگستن است. اما الکترود تنگستن چیست؟ تنگستن فلزی با نقطه ذوب حدود 3400 درجه سانتی‌گراد است که این عامل سبب می‌شود در هنگام برقراری قوس الکتریکی ذوب نشود و یک قوس پایدار را تشکیل دهد. تنگستن مقاومتی عالی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا دارد. از طرف دیگر این فلز در برابر فرسایش نیز بسیار مقاوم است که همین امر می‌تواند سبب طول عمر بالای آن شود. با استفاده از این نوع الکترود می‌توان فلزاتی مانند انواع فولادها، استنلس استیل (ورق‌ها و لوله استیل)، آلیاژهای آلومینیم، آلیاژهای نیکل و … را جوشکاری کرد.

انواع الکترود تنگستنی

الکترودهای تنگستنی با توجه به ترکیب شیمیایی و هندسه نوک الکترود به چند دسته تقسیم می‌‌شوند که هرکدام برای جوشکاری در شرایطی خاص و برای آلیاژهای مشخص استفاده می‌شوند. برای مشخص کردن این الکترودها با توجه به ترکیب، از رنگ‌های مختلفی استفاده می‌شود. در جدول زیر اطلاعات ترکیب شیمیایی انواع الکترود تنگستن جوش آرگون ذکر شده است.

جدول ترکیب الکترود تنگستنی

الکترود	استاندارد ISO 6848	اکسید اصلی	درصد جرم اکسید	حالت جوشکاری	کاربرد	رنگ
تنگستن خالص	EWP/WP	–	–	AC	آلومینیوم و منیزیوم	سبز
تنگستن-توریم	EWTh-1/WT10	ThO2	0.8-1.2%	DC	فولاد ضدزنگ و آلیاژهای نیکل	زرد
	EWTh-2/WT20	ThO2	1.7-2.2%	DC	فولاد ضدزنگ و آلیاژهای نیکل	قرمز
تنگستن-سریوم	EWCe-2/WCe20	CeO2	1.8-2.2%	DC یا AC/DC	جوشکاری فلزات حساس	خاکستری
تنگستن-لانتانیوم	EWLa-1/WLa 10	La2O3	0.8-1.2 5	DC یا AC/DC	فولاد ضد زنگ	مشکی
	EWLa-1.5/WLa 15	La2O3	1.3-1.7%	DC یا AC/DC	فولاد ضد زنگ	طلایی
	EWLa-2/WLa 20	La2O3	1.8-2.2%	DC یا AC/DC	فولاد ضد زنگ	آبی
تنگستن-زیرکونیم	EWZr-1/WZr 3	ZrO2	0.15-0.5%	AC	آلومینیم	قهوه‌ای
	EWZr-8/WZr 8	ZrO2	0.7-0.9%	AC	آلومینیم	سفید

الکترود تنگستنی توریم دار

الکترود تنگستن توریم‌دار حاوی اکسید توریم ThO₂ یا توریا است و به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع الکترودهای تنگستنی شناخته می‌شود. این الکترود در مواقعی که جریان بیش از حد اعمال می‌شود، عملکرد خوبی ارائه می‌دهد.

دو نوع الکترود تنگستن توریم‌دار وجود دارد. EWTh-1 و EWTh-2، که به ترتیب حاوی 1% و 2% توریم هستند که به‌طور یکنواخت در طول الکترود توزیع شده است. الکترود تنگستن قرمز حاوی حدود 2% توریم است. الکترودهای تنگستن توریم‌دار در چند جنبه نسبت به الکترودهای تنگستن سبز که خالص هستند برتری دارند. توریم باعث افزایش 20% ظرفیت جریان‌دهی ، طول عمر بیشتر، و مقاومت بالاتر در برابر آلودگی جوش می‌شود.

این دو الکترود برای کاربردهای جریان مستقیم با قطبیت منفی (DCEN) طراحی شده‌اند. این الکترودها در حین جوشکاری، شکل نوک تیز خود را حفظ می‌کنند که برای جوشکاری فولاد ویژگی مطلوبی محسوب می‌شود. الکترودهای تنگستن توریم معمولاً در جوشکاری با جریان متناوب (AC) استفاده نمی‌شوند، زیرا نگه‌داشتن نوک کروی (Balled End) (که برای جوشکاری با حالت AC ضروری است)، بدون ترک‌خوردن الکترود دشوار است. این نوع الکترود برای جوشکاری استنلس استیل و آلیاژهای نیکل مورد استفاده قرار می‌گیرد.

الکترود تنگستن سریوم

الکترود تنگستن سریوم در اوایل دهه 80 میلادی به‌عنوان اولین جایگزین غیررادیواکتیو برای تنگستن توریم‌ در ایالات متحده معرفی شد. این الکترود معمولاً با ترکیب 2% سریوم تولید می‌شود و به دلیل شروع آسان قوس در جریان‌های پایین، برای جوشکاری DC با جریان کم بسیار مناسب است.

کاربردهایی با جریان بالا بهتر است توسط الکترود تنگستنی توریم‌دار یا لانتا‌ن‌دار انجام شود. می‌توان از الکترودهای EWCe-2  با جریان AC یا DC استفاده کرد اما اغلب با جریان DC استفاده می‌شوند، زیرا در صورت استفاده با جریان AC ممکن است دچار ترک شوند.

الکترود تنگستن لانتانیوم

لانتان یکی از عناصر نادر خاکی است که خاصیت رادیواکتیوی ندارد. در سال 1993 شرکت Diamond Ground Products, Inc الکترود تنگستنی لانتان دار را معرفی کرد. رایج‌ترین نوع تنگستن لانتان‌دار حاوی 2% اکسید لانتان (La₂O₃) است که به نام لانتانا شناخته می‌شود. در اروپا و ژاپن، تنگستن لانتان‌دار به عنوان جایگزین برای تنگستن توریم‌دار 2% در بسیاری از کاربردها شناخته شده است. این نوع الکترود با ترکیبات 2%، 1.5% و 1% تولید می‌شود.

الکترود اکسید لانتان دارای کمترین انرژی کاری در میان تمام الکترودهاست، بنابراین معمولاً به‌راحتی شروع به کار می‌کند و پایین‌ترین دما را در نوک خود دارد، که این ویژگی از رشد دانه‌ها جلوگیری کرده و همچنین عمر مفید الکترود را افزایش می‌دهد.

این الکترود در برابر جوشکاری در برابر تعداد پاس بالا، شوک حرارتی ناشی از پالس‌ها و آلودگی مقاوم است. برای شروع و حفظ قوس در جریان‌های پایین، معمولاً حدود 15% جریان کمتری نسبت به سایر الکترودها نیاز دارد. الکترود تنگستنی لانتان دار عمدتاً برای جوشکاری DC استفاده می‌شود، اما در جوشکاری AC نیز نتایج خوبی ارائه می‌دهد. برای جوشکاری فلزات ضد زنگ می‌توان از این الکترود استفاده کرد. درباره انواع روش‌های جوشکاری صنعتی بیشتر بخوانید.

الکترود تنگستن زیرکونیم

الکترود تنگستنی زیرکونیم حاوی مقدار کمی اکسید زیرکونیوم (ZrO2) است و بیشتر برای جوشکاری AC استفاده می‌شود. این الکترود در جوشکاری AC  قوس پایدارتری نسبت به تنگستن خالص دارد و همچنین در برابر آلودگی نیز مقاومت است. با این حال، از نظر عملکرد کلی، ضعیف‌ترین نوع الکترود تنگستنی است.

مزایای استفاده از الکترود تنگستن در جوش آرگون

استفاده از الکترود تنگستنی مزایایی دارد که سبب گسترش کاربرد آن در جوشکاری تیگ شده است. مزایای این الکترودها موارد زیر هستند:

• کیفیت بالای جوش: الکترود تنگستنی به دلیل هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، قوسی پایدار ایجاد می‌کند که سبب می‌شود تا جوش تمیز و با کیفیت به دست آید. این ویژگی برای جوشکاری آلومینیم و استنلس استیل بسیار مفید است.
• مقاومت در برابر حرارت: یکی از ویژگی‌های بسیار مهم الکترود تنگستنی، مقاومت در برابر حرارت است. نقطه ذوب استنلس استیل حدود 1400 الی 1500 درجه سانتی‌گراد است که این دما در برابر نقطه ذوب تنگستن بسیار کمتر است.
• غیرمصرفی بودن: با توجه به اینکه الکترود تنگستنی ذوب نمی‌‌شود، می‌توان از آن در جوشکاری فلزات مختلف استفاده کرد. علاوه بر این، استفاده از این الکترود سبب می‌شود تا هزینه‌های جوشکاری کاهش یابد.
• کاربرد در شرایط خاص: روش جوشکاری تیگ برای کاربردهای حساس نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. جوشکاری تحت خلا و یا زیر آب توسط این روش جوشکاری قابل اجراست.

معیاب استفاده از الکترود تنگستنی نیز موارد زیر هستند:

• قیمت بالا: این الکترودها نسبت به الکترودهای مصرفی از قیمت بالاتری برخوردار هستند
• نیاز به گاز محافظ: در جوش معمولی، پوشش الکترود در هنگام سوختن، گاز محافط تولید می‌کند و نیاز به اعمال گاز محافظ ندارد اما الکترود تنگستنی این قابلیت را ندارد. این مورد یکی از تفاوت‌های جوشکاری معمولی و جوش آرگون است.
• نیاز به مراقبت: الکترودهای تنگستنی نیاز به مراقبت دارند. در غیر این صورت احتمال ترک خوردن و شکستن آن‌ها وجود دارد
• ایجاد ناخالصی: در صورت تماس الکترود با حوضچه مذاب، احتمال ایجاد ناخالصی در قطعه وجود دارد

 سخن آخر

انواع الکترود تنگستنی در شرایط مختلف جوشکاری و برای آلیاژهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این الکترودها با رنگ‌های مختلف نشانه‌گذاری می‌شوند که بیانگر نوع و ترکیب آن‌ها هستند. برای جوشکاری فلزات ضد زنگ استفاده از الکترود حاوی لانتانیم و توریم توصیه می‌شود.