طرح توجیه فنی، مالی، اقتصادی تولید الکترود جوشکاری

فصل اول

چکیده مطالعات فنی، مالی و اقتصادی

فصل دوم

کلیات معرفی محصول

کلیاتی در راستای شناسائی محصول و

ارتباط منطقی آن با زنجیره تولید

1-2 تعریف، ویژگیها و مشخصات فنی محصول از نظر شکل ظاهری، طبقه‎بندی، فرمول، چگونگی بسته‎بندی اجزاء و قطعات متشکله، حد استاندارد ملی وجهانی

الکترود جوشکاری

ماده‎ای است که به مواد دیرگداز برای کمک به ذوب آن‎ها اضافه میشود. عمل ثانوی گدازآور، که علت اصلی کاربرد آن نیز هست، به عنوان عامل احیاءکننده جهت اکسیژن‎زدائی یا تجزیه ناخالصی‎ها و زدودن آن‎ها به صورت سرباره‎ها یا گازها است. گدازآور که در لحیم‎کاری‎ها برای زدودن اکسیدها از سطحی که باید لحیم شود نیز ممکن است به عنوان گدازآور تلقی گردند. سنگ گدازآور، اصطلاح عمومی سنگ آهک یا دولومیت است که در ذوب آ‌هن بکار برده می‎شود. حدود 400 کیلوگرم سنگ آهک برای هر تن آهن خام تولیدی در کوره بلند به  کار برده می‎شود. هرگاه کانه آهن بدون گدازآور قلیایی احیا شود. سیلیس و آلومین با اکسیدهای اهن به هم پیوسته  تشکیل سیلیکات‎های مضاعف آهن و آلومین می‎دهند و افت سنگین آهن به وجود می‎آید. با اضافه کردن سنگ آهن، سیلیس و آلومین که میل ترکیبی شدید با آهک و منیزی دارند، تشکیل ترکیباتی را می‎دهند که محتوی آهن بسیار کمی هستند. این ترکیبات دوباره مذاب را تشکیل و روی سطح آهن مذاب شناور که به آسانی زدوده می‎شوند. گدازآور، گوگرد و فسفر را نیز از آهن می‎زداید. بعضی کارخانه‎های آهن محتوی مقدار کافی کربنات آهک برای تقریباً خودگداز شدن هستند. آهک، به عنوان گدازآور مؤثرتر از سنگ آهک ولی گرانتر است. کار کوره بلند در درجه اول تبدیل سنگ آهک به آهک است. سنگ آهک با حرارت دیدنی تا ‎°C830 به آهک تجزیه می‎شود، که سپس در حرارت حدود ‎°C1430، ذوب با تشکیل سرباره شروع می‎گردد. سنگ‎های آهکی که به عنوان گدازآور بکار برده می‎شوند،‌باید نسبتاً خالص باشند، که در غیر این صورت ترکیبات اضافی غیرمطلوبی تشکیل می‎شود. در مورد برنج، مفرغ، یا فلزات سفید نرم‌ (بابیت)، رزین‎ها را می‎توان بکار برد، و گدازآور پوششی ممکن است زغال چوب،‌ نمک طعام، یا بوراکس باشد. کریوالیت (یخ سنگ) گدازآور آلومینیوم و شیشه است.

آلیاژهای گدازآور

برای برنج‎ها و مفرغ‎ها عبارتند از:

فسفر، قلع، فسفر مس، یا سیلیسیم مس.

فلزات را در همان زمان اضافه کردن عناصر آلیاژی اکسیژن‎زدایی می‎کنند. برای قلع پوششی فولاد، روغن نخل به عنوان گدازآور بکار برده می‎شود، برای لحیم‎کاری معمولی، کلرور روی گدازآور متداول است. پیه، کلوفون، یا روغن زیتون را نیز در لحیم‎کاری می‎توان به کار برد. استامید، برای لحیم‎کاری فلزات رنگ شده بکار برده می‎شود. لحیم نرمی با هسته هیدرازین ساخته شده که فلزات را به خوبی خیس کرده، و بر اثر حرارت لحیم کاری بخار، و هیچ چیز از خود باقی نمی‎گذارد. برای لحیم‎های نقره، بوراکس گدازآور متداول است. برای لحیم‎کاری فولاد زنگ نزن، بوراکس با اسید بوریک مخلوط می‎شود یا خمیرهایی از کلرور روی و بوراکس ساخته می‎شود. برای لحیم‎های نقره، بوراکس گدازآور متداول است. برای لحیم‎کاری فولاد زنگ نزن، بوراکس با اسید بوریک مخلوط می‎شود یا خمیرهایی از کلرور روی و بوراکس ساخته می‎شود. بوراکس به عنوان گدازآور جوشکاری نیز ممکن است بکار برده شود گدازآور سفید، مخلوطی از نیترات و نیتریت سدیم و اکسیژن قوی است که در جوشکاری بکار برده می‎شود.

گدازآورهای جوشکاری

برای جوشکاری گرمای زیاد، معمولاً یک الکترود روکش و محتوی اکسیژن‎زدا و یک سرباره‎ساز هستند. فلوئورور لیتیم، ‎LIF، گدازآور قوی با گدازآوری لیتیم و فلوئور هر دو است و سرباره مایعی با نقطه ذوب کم به دست می‎دهد. اکسیژن‎زداها ممکن است فرومنگنز یا سیلیکد منگنز باشند.

سرباره‎سازه‎ها

عبارتند از:

دی اکسید تیتان، کربنات منیزیم، آسپست، یا سیلیس.

سیلیکات محلول، یک چسب است، در حالی که سلولز برای حفاظت قوی ممکن است بکار برده شود. یک نوع مفتول جوشکاری با یک گدازآور معدنی روکش و با آسپست پوشیده شده که گدازآور و آسپست سرباره را داده از جوش جدا می‎شود. مخلوطی از کربن و خاک رس برای پوشاندن روی فولاد مذاب، پس از ریختن در قالبهای شمش، بکار برده می‎شود. گرمازا بوده و به حفظ دوره طولانی‎تر مذاب کمک می‎کند، به طوری که مواد اکسیژن‎زدایی شده روی سطح مذاب بالا می‎آیند.

1-1-2 تعریف محصول

الکترود جوشکالی معمولاً، به صورت میلگرد، سیم (الکترود)، یا گرد هستند که برای جوشکاری برقی یا گازی، یا برای تغییر سطوح، یا سخت‎گردانی سطوح بکار برده می‎شوند به صورت آلیاژهای جوشکاری با طولهای یکسره و قطرهای کم، می‎باشند. میل‎گردهای غیرآهنی که برای جوشکاری مفرغ‎ها به کار برده می‎شوند، معمولا میله‎های زر جوشکاری (میله‎های لحیم‎کاری سخت) نامیده می‎شوند. زیرا، هنگام کاربرد آن‎ها، فلز مورد جوشکاری ذوب نمی‎شود.

الکترودهای جوشکاری ممکن است فلزات استاندارد یا آلیاژهای خاص باشند که با مواد گدازآور روکش شده یا اینکه روکش نشده‎اند (لخت هستند) و معمولاً به قطرهای 38/2 الی 3/6 میلیمتر هستند. ترکیب الکترودهای جوشکاری از مشخصات انجمن جوشکاری تبعیت می‎کنند. کربن قالبی، به ابعاد 3 الی 25 میلیمتر، نیز برای جوشکاری برقی بکار برده می‎شود.

میله‎های فولادی کم کربن، برای جوشکاری چدن و فولاد، محتوی کمتر از 18% کربن هستند. میله‎های پرکن رسوبی سخت تولید می‎کنند که به قالبکاری نیاز دارد. ولی برای تولید پرکننده‎ای سخت نیز به کار برده می‎شود. میله‎های پر کربن، با 85/0 الی 10/1 درصد کربن، رسوبهایی با سختی اولیه 575 بر نیل بدست می‎دهند. در حالیکه سختی رسوبهای میله پرمنگنز، کمتر از 200 بر نیل بوده ولی با کار سختی بیش از 500 بر نیل سخت می‎گردد. برای جوشکاری خودکار با تولید زیاد، سیم فولاد کربنی ممکن است روکش نازک از مس، به جهت تسهیل در کار و جلوگیری از پاشیدگی، داشته باشد. الکترودهای فولاد زنگ نزن، با ترکیبات  مختلف دادوستد می‎شوند که ممکن است حاوی فولاد زنگ نزن با روکشی با تیتان یا آهک و یا عناصر دیگری نظیر مولیبدن، کربور تنگستن و کلیه آلیاژهای این خانواده باشند.

درجاتی که از الکترودهای فولادی پرمنگنز، سختی به میزان 500 الی 700 بر نیل اضافه می‎کنند و نوعی از آن الکترودی از فولاد تندبر، برای روکش ابزارهای تراشکاری چرخ‎دنده مارپیچی است، رسوب جوشکاری دارای ترکیب 30 درصد گرم، 8 درصد کبالت، 8 درصد مولیبدن، 05/0 درصد بور و 02/0 درصد کربن است. انواع دیگری از الکترودهای سخت روکشی، دارای درون داشت غیرآهنی هستند. نوع دیگر این الکترودها، فولادهای کم آلیاژهای کرم، مولیبدن، برای جوشکاری فولادهای آلیاژی بدون پیش گرم کردن هستند. گروهی از آلیاژها، به ویژه با مس یا نقره و الکترودهایی برای خال جوش هستند. نه الکترودهای جوشکاری. الکترودهای تنگستنی، ممکن است تنگستن خالص، تنگستن توریادار، یا تنگستن زیرکونیم باشند. دو تای آخری برای جریان برق مستقیم هستند. تنگستن توریادار، ثبات قوسی زیادی دارد و توریا قابلیت ماشین‎کاری تنگستن را نیز افزایش می‎دهد.

زیر کونیم تنگستن بین الکترود توپر و فلز مذاب، به جهت اضافه همگنی در جوش، چسبندگی ایجاد می‎کند. ترمیت، مخلوطی از  گرد آلومینیوم و اکسید آهن است که برای جوشکاری مقاطع بزرگ آهن یا فولاد یا برای پر کردن حفره‎های بزرگ به کار برده می‎شود. فرایند شامل سوختن آلومینیوم و فعل و انفعال با اکسید و آزاد کردن آهن به صورت آهن مذاب است. برای آتش زدن آلومینیوم و فعل و انفعال،  حرارتی حدود ‎°C1540 مورد لزوم است و این امر به کمک مشعل گازی با آتش زدن گرما صورت می‎گیرد. و درجه حرارت گرمازای آن حدود ‎°C2540 است. ترمیت چدن که برای جوشکاری چدن بکار برده می‎شود، ترمیتی به اضافه حدود ‎c درصد فروسیلیسم و 20 درصد فولاد ضایعات سبرکاری‎ها است. ترمیت قرمز، با اکسید قرمز و ترمیت سیاه با اکسید سیاه ساخته می‎شود. ترمیت ریل راه‎آهن، ترمیتی با اضافات نیکل، منگنز و فولاد است.

نوعی الکترودهای سخت روکشی عبارتند از:

آلیاژهای بر مبنای کبالت

که سختی خود را در حرارت سرخ حفظ و بسیار مقاوم خوردگی هستند. انواع آن دارای استحکام‎های کششی تا حد 5/73 کیلوگرم بر میلیمتر مربع و سختی آن تا حد 52 راکول ‎x هستند. نوعی الکترود جوشکاری که برای فولادهای زنگ نزن برای اندوه‎ها ساخته شده است. محتوی 70 درصد نیکل، 16 درصد کرم، 8 درصد آهن، 2 درصد منگنز، 3 درصد تیتیان، و کمتر از 07/0 درصد کربن است. جوش تابکاری شده آن، دارای استحکام کششی 56 کیلوگرم به میلیمتر مربع با درازش 12 درصد است. الکترود جوشکاری نیکلی، که برای چدن‎ها زیاد به کار برده می‎شود و عملیات زر جوشکاری است و فلز بنیان ذوب نمی‎شود. محتوی 5/46 درصد مس و 38/43 درصد روی، 10 درصد نیکل، 1% سیلیسیم و 2% فسفر است.

رسول حاصله به رنگ آهن است. گرد جوشکاری آلیاژ نیکل، برای جوشکاری چدن و پر کردن کک‎های ریختگی‎ها چدنی به کاربرد مشعل، دارای 3/2 درصد سیلیسیم 25/1 درصد بور، 1% کربن، کمتر از 5/1 درصد آهن و بقیه نیکل با نقطه ذوب ‎°C1065 است. الکترودهای جوشکاری در ساختمانهای بزرگ که عملیات حرارتی جوشکاری امکان ندارد، باید دارای ترکیباتی متعادل بدون عناصری که ترکیبات شکننده تشکیل می‎دهند، باشند.

2-1-2 مشخصات و اجزاء سازنده محصول

علیرغم اختراع و پیشرفت و روشهای مختلف در جوشکاری خودکار، هنوز جوش الکتریکی به کمک دست به طور وسیعی به کار برده می‎شود. الکترودهای جوشکاری از دو بخش فلز اصلی (رسوب داده شده) و پوشش تشکیل می‎شوند. اگر ترکیبات فلز اصلی الکترودها را فولاد معمولی تشکیل می‎دهند اکثر ترکیبات فلز اصلی الکترودها را فولاد معمولی تشکیل می‎دهد و فقط تفاوت عمده در ترکیبات پوشش آنها می‎باشد. قطر الکترودهای فولادی معمولی که بیشتر مورد استفاده قرار می‎گیرند، 1:8، 5:32، 3:16، 7:32، 1:4، 16:5، 3:8، اینچ می‎باشد.

طول معمولی الکترودها 3 اینچ است ولی الکترودهایی با طول 18 اینچ نیز موجود است. البته بسته به عملیات و فلز مورد نظر جهت جوشکاری فلز اصلی الکترود از فلزات و آلیاژهای دیگری نیز تهیه می‎گردد که آنها به شرح زیر می‎باشد:

1- آلیاژهای ناخالص فولاد.

2- فولاد کروم‎دار.

3- فولاد منگنز‎دار.

4- فولاد نیکلی.

5- آلیاژ فولادی منگنز و نیکل.

6- آلیاژ فولادی نیکل و وانادیوم.

7- آلیاژ آلومینیوم و مس.

8- آلومینیوم.

9- آلیاژ سرب و منگنز.

10- آلیاژ فسفر و برنز.