طرح توجیهی توليد الكترود جوشكاری

محصول مورد مطالعه طرح توجیهی تولید انواع الكترود جوشكاری می باشـد. ايـن الكترودهـا در صنعت جوشكاری با قوس الكتريكی كاربرد دارند. جوشكاری يكی از متداول ترين روشهای اتصال قطعات كار می باشد.

ايجاد قـوس الكتريكـی عبارت از جريان مداوم الكترون بين دو الكترود و يا الكترود و كار بوده كه در نتيجه آن حـرارت توليد می شود. بايد توجه داشت كه برای برقـراری قـوس الكتريـک بـين دو الكتـرود و يـا كـار و الكترود وجود هوا و يا يک گاز هادی ضروری است. بطوريكه در شرايط معمـولی نمـی تـوان در خلاء جوشكاری نمود.

در قوس الكتريكی گرما و انرژی نورانی در مكانهای مختلـف يكـسان نبـوده بطوريكـه تقريبـاً 43 % از حرارت درآند و تقريباً 36 %در كاتد و 21 % بقيه بصورت قـوس ظـاهر مـی شـود. دمـای حاصله از قوس الكتريكی بنوع الكترودهای آن نيز وابسته است بطوريكـه در قـوس الكتريكـی بـا الكترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتيگراد در كاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد.

دمـای حاصله در آندو كاتد برای الكترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتيگراد تا 2600 درجه تخمين زده شده است. در اين شرايط درجه حرارت در مركز شعله بين 6000 تا 7000 درجه سانتيگراد مـی باشـد از انرژی گرمایی حاصله در حالت فوق فقـط %70 تـا 60 %در قـوس الكتريـک مـشاهده گرديـده كـه صرف ذوب كردن و عمل جوشكاری شده و بقيه آن يعنی 30 % تا 40 %بصورت تلفات گرمایی بـه محيط اطراف منتشر می گردد.

طول قوس شعله Arc length بين 8/0 تا 6/0 قطر الكترود می باشد و تقريباً 90 % از قطرات مذاب جدا شده از الكترود به حوضچه مذاب وارد می گـردد و 10 % بـاطراف پراكنـده مـی گـردد. برای ايجاد قوس الكتريكی با ولتاژ كم بين 40 تا 50 ولت در جريان مستقيم و 60 تـا 50 ولـت در جريان متناوب احتياج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جريان بايد بالا باشد نه ولتاژ.

انواع الكترود جوشكاری

الكترودهایی كه در جوش اتصال فولاد به كار برده می شوند مفتولهای مغزی با آلياژ يا بدون آلياژ دارند كه جريان جوش را هدايت می كند. شعله برق بين قطعـه كـار و سـرآزاد الكتـرود مـی سوزد و الكترود به عنوان يک ماده اضافی ذوب می شود.

الكترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( DIN 1913) كه روی بـسته بنـدی آنهـا نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نكات مهمی كه در به كار بردن آن الكترود بايـد مراعـات شوند نشان می دهند.

ذيلا انواع الكترودهای مورد استفاده در صنعت ارائه شده است:

الكترودهای روتيلی
الكترودهای قليایی
الكترودهای سلولزی
الكترودهای مخصوص فولاد زنگ نزن
الكترودهای مخصوص آلياژهای نيكل
الكترودهای مخصوص فولادهای مقاوم به خزش
الكترودهای مخصوص لوله های نفت و گاز
الكترودهای مخصوص فولادهای ساختمانی ريز دانه
الكترودهای مخصوص چدن
الكترودهای مخصوص آلومينيوم و برنز
الكترودهای مخصوص شيارزنی

مشخصات الكترودها

در جوشكاری مشخصات الكترودها با يک سری اعداد مشخص می گردند ، اعداد مشخـصه بـه ترتيب زير می باشد:

E6010 که در آن حرف E : جريان برق ، عدد 60 = كشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اينچ مربع ، عدد 1 = حالات مختلف جوشكاری و عدد 0 = نوع جريان می باشد.

علامت اول

در علائم الكترود بالا E مشخص می نمايد كه اين الكترود برای جوشكاری برق اسـتفاده مـی شود. ( بعضی از الكترودهای پوشـش دار هـستند كـه در جوشـكاری بـا اكـسی اسـتيلن از آنهـا استفاده می شوند مانند FC18

در علامت دوم

عدد 6 و 0 يعنی مشخصه فشار كشش گرده جوش بر حسب پاونـد بـر ايـنچ مربـع بـوده كـه بايستی آن را در 1000 ضرب نمود يعنی فشار كشش گرده جوش اين نوع الكترود 60000 پاونـد بر اينچ مربع است.

علامت سوم

حالات جو را مشخص می كند كه هميشه اين علامت 1 يا 2 يا 3 مـی باشـد. الكترود هـایی كـه علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشكاری می توان از آنها استفاده كرد. و الكترودهـایی كه علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سـطحی و افقـی مـورد اسـتفاده قـرار مـی گيرنـد. الكترودهایی كه علامت سوم آنها 3 باشد تنهـا در حالـت افقـی مـورد اسـتفاده قـرار مـی گيرنـد.

علامت چهارم

خصوصيات ظاهری گرده جوش و نوع جريان را مشخص می نمايد كه اين علائم از 0 شـروع و به 6 ختم می گردند. چنانچه علامت چهارم يا آخر صفر باشد موارد استعمال اين الكترودها تنها با جريان مـستقيم يا DC و با قطب معكوس می باشد. نفوذ اين جوشكاری زياد و شكل مهره های جـوش آن تخـت و درجه سختی گرده جوش تقريباً زياد می باشد.

چنانچه علامت چهارم يک باشد موارد استعمال اين الكترود بـا AC , DC مـی باشـد. شـكل ظاهری جوش اين الكترود صاف و در شكافها و درزها كمی مقعر و درجـه سـختی جـوش كمـی زيادتر از گرده اول است AC = جريان متناوب و DC = جريان مستقيم ميباشد) اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الكترود با DC , AC می باشد.

نفوذ جوش متوسـط و درجه سختی جوش كمـی كمتـر از دو گـروه قبـل مـی باشـد نمـای ظـاهری آن محـدب اسـت. اگر علامت چهارم 3 باشد اين الكترود را می توان با جريان AC متناوب يا جريان مستقيم به كار برد. درجه سختی گرده جوش اين الكترود كمتـر از دو گـرده اول و دوم و كمـی بيـشتر از گـرده سوم میباشد و نيز در دارای قوس الكتريک خيلی آرام و نفـوذ كـم و شـكل مهـره هـای آن در درزهای شكل محدب می باشد.

اگر علامت چهارم 4 باشد اين الكترود را می توان با جريان AC , DC به كار برد موارد استعمال اين الكترود برای جوشكاری شكافهای عميق يا در جایی كه چندين گـرده جـوش بـه روی هم لازم است می باشد. چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه اين علامت اين است كه فقط جريان DC مورد اسـتفاده قرار میگيرد و موارد استعمال آن در شكافهای باز و عميق است.

درجه سختی گرده جوش ايـن الكتـرود كـم و دارای قـوس الكتريكـی آرامـی اسـت و پوشـش شـيميايی آن از گـروه پوشـش الكترودهای بازی است. چنانچه علامت آخر 6 باشد، خواص و مشخصه آن مطابق گروه 6 است با ايـن تفـاوت كـه بـا جريان AC مورد استفاده قرار می گيرد.

الكترودهای پر مصرف

انواع الكترود برای جوشكاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا:

استاندارد آما 421/1 م ج ← رنگ شناسایی : انتها – سورمه ای سير ، الكترود روتيلی روپوش متوسـط بـرای فولادهـای سـاده در تمـام حـالات مخـصوصاً جـوش سربالا و بالاسر و حالات اجباری، دارای اكسيد آهن.

دارای گواهی از لويدز ژرمن ، جوش دادن با اين الكترود بسيار آسان است و سرباره آن بخوبی پاک می شود – قوس آرام دارد – گرده جوش تميز است و حالات مختلف را با شدت جريان ثابت بخوبی جوش می دهد.

انواع الكترود برای جوش در تمام حالات مخصوصاً سربالا:

استاندارد آما 1/421 م ج ، استانداردآمريكایی AWS.E 6013 ،  رنگ شناسایی : انتها – زرد ، الكترود با روپوش متوسط روتيلی برای جوشكاری فولادهای معمـولی در سـاختمان اسـكلت های فلزی – خرپاها – پل سازی – در و پنجره سازی – ورق كاری و ساير كارهای آهنی.

ايـن الكترود را می توان برای جوش درهمه حالات ( عمودی – افقی – و بالاسر) اسـتفاده نمـود. محل جوش نرم است و بخوبی قابل براده برداری يا چكش كاری می باشد.

دارای گـواهی از لويـدز ژرمـن و دانـشكده پلـی تكنيـک تهـران و هنرسـتان صـنعتی تهـران. انواع الكترود مخصوص جوشكاری مخازن – ماشين سازی – پل سازی و كشتی سازی استاندارد آما 4/1 + 50 ک ج ، استانداردآمريكايی  AWS.E 7018/8018 ، رنگ شناسایی : انتها – نقره ای.

کد آیسیک محصول

محصولات مـورد مطالعـه مطـابق طبقـه بنـدی وزارت صـنايع و معـادن دارای كـد آيـسيک 28931285 ميباشد.

شماره تعرفه گمرکی

با استناد بر مقررات صادرات و واردات وزارت بازرگـانی ، شـماره تعرفـه گمركـی الكترود جوشكاری 83111000 بوده و حقوق ورودی آن 35 درصد استخراج شده است.

شرایط واردات محصول

با مراجعه به كتاب مقررات صادرات و واردات وزارت بازرگانی، نتيجه گيری شـده اسـت كـه محدوديت خاصی برای واردات محصولات مورد مطالعه وجود ندارد. لذا با پرداخت حقوق گمركی به شرح ميزان ذكر شده در بـالا ، امكـان واردات وجـود خواهـد داشت.

معرفی موارد مصرف و كاربرد محصولات

الكترود جوشكاری همانطوريكه از نام آن مـشخص اسـت بـرای جوشـكاری فلـزات از طريـق قوس الكتريكی مورد استفاده قرار می گيرد اين محصول از نوع الكترود ذوب شونده و مصرفی است و لذا با فلز پايه تركيب می گردد.

الكترود دارای انواع مختلف از نظر قطر و تركيب شيميایی و متالوژيكی می باشد ولی مـصرف آن همه برای جوش کاری است و علت وجود تنوع مختلف ، ايجاد قابليت استفاده از آن برای انـواع فولادها و چدن ها با ضخامت مختلف است. ذيلا به منظور آشنایی بيشتر اشاره ای مختصر به زمينه های مصرف شده است.

زمينه های مصرف الكترود
زمينه های مصرف الكترود	شرح
ساختمان سازی	ساخت اسكلت های فولادی ، در و پنجره سازی ، پله ها و نرده ها و …
ماشين سازی – تجهيزات سازی	جوشكاری و اتصال قطعات فولادی به همديگر
خودروسازی	جوشكاری و اتصال قطعات فولادی با ضخامت بالا به همديگر

بررسی كالاهای جایگزین محصول

الكترود جوشكاری جز اجتناب ناپذير تجهيزات و ادوات جوش كاری با قوس الكتريكـی اسـت و لذا هيچگونه كالای جايگزين برای آن وجود ندارد و كاملا می توان ادعـا كـرد كـه بـدون حـضور الكترود امكان جوش ذوبی با قوس الكتريكی وجود ندارد.

بررسی اهمیت استراتژیکی كالا در دنیای امروز

صنعت فولاد ( فولاد – آهن – چدن ) يكی از صنايع مادر در هر كشوری محسوب می گـردد و اين كالا سالانه در تناژ بسيار وسيع در داخل كشور توليد و يا از بازارهای جهانی وارد می گردد. ولی نكته ايكه در اينجا بايد ذكر گردد اين است كه بخش عمده فـولاد بـا همـان شـكل خريـداری شده از بازار قابل استفاده نبوده و لازم است عمليات شكل دهی و ساخت سازه های مـوردنيـاز.

به منظور تبديل آن به سازه ، ماشين ، تجهيز و …… موردنظر صورت گيـرد كـه در ايـن ميـان از انواع روش های مختلف توليد مانند ماشينكاری ، جوشكاری ، برشكاری ، پرسـكاری و ….. بـرای شكل دهی و يا ساخت سازه های مورد نياز استفاده می گـردد.

جوشـكاری يكـی از روش هـای معمول و پر مصرف در ساخت انواع سازه ها ، ماشين ها و ….. در صنعت اسـت كـه هـر چنـد از روشهای مختلفی برخوردار است ولی جوشكاری با قوس الكتريكی از عمده ترين آنهـا بـوده و از نظر ميزان استفاده می توان گفت كه حدود هفتاد درصد جوشكاری ها را شامل می گردد .

با توجه بر مطالب ذكر شده در بالا قابل ذكر اسـت كـه هـر چنـد الكتـرود خـود بـه تنهـایی در صنعت به عنوان يک كالای واسطه ای محسوب می گردد ولی در صـورت جايگـاه و نقـش آن درصنعت مورد ارزيابی قرار گيرد می توان با توجه بر ضرورت و اهميت كاربردی آن ، اين كـالا را هم رديف صنعت فولاد كشورها طبقه بندی كرده و اهميت استراتژيک همسان با فـولاد نيـز بـرای آن در نظر گرفت.

كشورهای عمده توليدكننده

الكترود جوشكاری يكی از مواد و احتياجات توليد صنعتی محسوب می گـردد از اينـرو توليـد آن در بسياری از كشورهای صنعتی جهان انجام می گيرد. ليكن در اينجا با اسـتفاده از آمـار ارائـه شده سازمان تجارت جهانی كشورهای عمده توليد كننده اين محصول به صورت زير استخراج شده است:

• چين
• آمريكا
• سوئد
• آلمان
• انگلستان
• كانادا
• تركيه

كشورهای عمده مصرف كننده

محصولات مورد مطالعه در كليه كشورهای جهان دارای كاربرد است و تقريبا نمی توان كشوری را از اين امر مستثنی كرد.

معرفی شرایط صادرات

از نقطه نظر مقررات وزارت بازرگـانی ، بـرای صـادرات محـصولات توليـدی طـرح هيچگونـه شرايط و محدوديتی وجود ندارد. ليكن از آنجايی كه اين محصولات، يک كالای صنعتی محـسوب ميگردند، از اينرو ورود به بازارهای جهانی مستلزم برخورداری توليدكننده از شرايطی ميباشد كه در جدول زير به شرايط فوق اشاره شده است.

معرفی شرايط موردنياز برای صادرات الكترود جوشكاری
ردیف	شرایط لازم	شرح
1	برخورداری از مزيت رقابتی به لحاظ قيمت	يكی از معيارهای مهم در صادرات ، برخورداری از قيمتهـای رقـابتی جهـانی ميباشد كـه ايـن مـورد نيـز بـه شـرايط اقتـصاد كـلان كـشور در مقايـسه بـا كـشورهای مقــصد صــادرات بــاز مــی گـردد. كــشور ايــران بعنــوان يكــی از كشورهای توليدكننده مواد اوليه محصولات موردمطالعه محسوب می شـود و لذا قدرت رقابتی آن در بازارهای جهانی برای اين محصولات بالا است. از جمله اين شرايط ديگر ميتوان به نرخ ارز، نرخ بهره، قيمت مواد اوليه، نرخ تورم و موارد مشابه اشاره كرد كه با توجه به متغير بودن عوامل فوق، لازم است توجيه پذيری اقتصادی صادرات در زمان واقعی صادرات و كشورهای مقصد مورد تحليل قرار گيرد.
2	برخورداری از مزيت رقابتی به لحاظ كيفيت	محصولات توليدی لازم است از كيفيت مناسب برخوردار باشد تا امكان واردسازی آن به بازارهای جهانی بوجود آيد. كيفيت در مورد اين كالا شامل فرمولاسيون و انتخاب درست فلز مغزی و همچنين تركيب شيميایی پوشش آن است كه اين انتخاب با توجه بر مورد استفاده الكترود تعيين می گردد.
3	رعايت اصول استانداردهای جهانی	در قسمت های گذشته استانداردهای ملی و جهانی الكترود معرفی گرديد.ازاينرو برای حضور در بازارهای جهانی رعايت آنها ضروری است
4	برخورداری از توان مالی مناسب	دوره وصول مطالبات در صادرات عموما بالا است از اينرو لازم است صادركننده از توان مالی مناسب برخوردار باشد.
5	آشنايی كامل با امور تجارت جهانی	فعاليت در بازارهای جهانی مستلزم آگاهی كامل صادركننده از مقررات و الزامات تجارت جهانی میباشد.
6	برخورداری ايران از مزيت نسبی در توليد فولاد	حدود هشتاد درصد وزنی الكترود مفتول داخل آن می باشد. از اينرو با توجه بر آن كه كشورمان در توليد فولاد دارای مزيت نسبی است ، لذا در توليد و صادرات الكترود نيز از مزيت نسبی برخوردار خواهد بود.

روش توليد الكترود جوشكاری

1- بخش توليد هسته فلزی الكترود : فلز اصلی الكترود بصورت رول وارد كارخانه می شود و قطر سيم رول های مورد استفاده 5 تا 6 ميلی متر می باشد كه از خارج وارد می گردد. قابل ذكر است عمليات زنگزدايی ، كشش و جرم گيری می تواند با استفاده از خدمات ديگر شركتها انجام بشود.

بنابراين ابتدا زنگ زدايی و (desealing) شده و سپس رولها به دستگاه كشش رفته و در آنجا مفتول به قطر موردنظر 3/2 ميلیمتر در می آيد و پس از شستشو و جرم گيری توسط دستگاه برش بطور اتوماتيک به مفتولهای فلزی با طول موردنظر (400 ميليمتر) در می آيند.

مفتولهای فلزی توسط پالت و ليفتراک به دستگاه تغذيه ميله الكترود فرستاده می شود و توسط اين دستگاه هسته فلزی الكترود با سرعت و پی در پی متناسب با ظرفيت های دستگاه پوشش دهنده فرستاده میشود.

2- بخش توليد پوشش الكترود : ابتدا مواد پوشش دهنده از انبار آورده شده و پس از سرند شدن در دستگاه الک الكتريكی هر كدام در ظروف فلزی ذخيره و طبق فرمولاسيون وزن و در دستگاه مخلوط كن ريخته می شود دستگاه فرمولاسيون می تواند هم بصورت خشک و هم تر عمل كند.

شارژ دستگاه در هر مرحله 120 كيلوگرم و زمان هر شارژ 4-3 دقيقه می باشد. سپس مخلوط تهيه شده در سيلندرهای دستگاه روكش دهنده ريخته و بصورت دستی آنرا متراكم نموده و بر روی دستگاه جداگانه ای جهت انجام عمل پرس و تراكم و هواگيری پودر استفاده نمود.

3- مراحل توليد الكترود : در دستگاه پوشش دهنده الكترودها بصورت اتوماتيک روكش را به مقدار موردنظر به مفتولهای فلزی می دهند. ظرفيت خروجی الكترود پوشش داده شده از اين دستگاه حداقل 500 كيلوگرم در ساعت است.

فشار دستگاه پرس حداقل 200 بار می باشد ، سپس الكترود جوشكاری جهت تميز شدن از ذرات و زوائد توسط تسمه نقاله ای به دستگاه پاک كن برده شده و سپس در دستگاه كوره ای قرار گرفته و در دمای 200c خشک می شود. سپس از كوره خارج شده و توسط ماشين مارک زنی ، مارک علائم لازم به روی آنها زده شده سپس بسته بندی می گردد و به انبار فرستاده می شود.

مقایسه روش تولید معمول کشورمان با دیگر کشورها

تكنولوژی و روش توليد در ساير كشورها همان روشی است كه در كشور ما انجام ميگيرد. آنچه كه در فرايند توليد محصولات دارای اهميت است و حتی ميتـوان گفـت كـه ايـن عوامـل كيفيت محصول توليد شده را تشكيل داده و در كشورهای صنعتی از درجـه بـالاتری برخـوردار ميباشد موارد ذيل هستند.

• دقت و كيفيت فرمولاسيون ساخت پوشش الكترود
• كيفيت مواد شيميایی انتخاب شده
• كيفيت مفتول الكترود از نظر خواص متالوژيكی
• كيفيت اكسترود و محاسبه دقيق فشار ، زمان و درجه حرارت آن
• دقت در فرايند پخت

تعیین نقاط قوت و ضعف

نقاط قوت و ضعف تكنولوژی توليد الكترود جوشكاری
نقاط قوت	نقاط ضعف
يكسان بودن تكنولوژی مورد استفاده در ايران و ديگر كشورهای جهان	1- ضرورت اسـتفاده از عمليـات مونتـاژ قطعـات در فرايندهای توليد 2- نياز تازه واردان به صنعت برای خريد دانش فنـی و تكنولوژی فرمولاسيون پودر

ماشين آلات وتجهيزات

ردیف	ماشين آلات وتجهيزات	تعداد
1	دستگاه كشش با موتور قابل كنترل	4
2	دستگاه پرس مفتول	3
3	ردیف کن از سر	1
4	خاک کیر و بازیافت	1
5	دستگاه جوش سربسر خط توليد برای مفتول	1
6	ماشين تغذيه كننده سيم به خط توليد	1
7	مخلوط كن مخصوص پودر	1
8	دستگاه پوشش دهنده خمير بر روی مفتول	1
9	ماشين آلات ساينده برای سر و ته الكترود با موتور با دور متغير	1
10	خط كمكی كوره خشک كن	1
11	كوره تمام اتوماتيک از نوع زنجيری هفت مرحله ای	1
12	جعبه زمان و كنترل تمام اتوماتيک	1
13	ماشين آلات جهت راست كردن مفتول	1
14	ماشين آلات بازيافت محصول صدمه ديده	1
15	ماشين آلات سيستم چاپ روی الكترود جوشكاری	1
16	صفحه لرزان جهت دانه بندی	1
17	ماشين آلات برای تعيين كردن مركز بودن هسته الكترود	2
18	ماشين آلات بسته بندی	1