جوشکاری قوس الکتریکی یک فرآیند حرارتی است که در آن دو یا چند قطعه فلزی را با استفاده از انرژی الکتریکی به هم وصل می‌کنند. در این روش، جریان برق بین الکترود و قطعه کار قوس الکتریکی ایجاد می‌کند که حرارتی بسیار زیاد (بین ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) تولید می‌کند. این حرارت فلز پایه و فلز پرکننده را ذوب می‌کند و پس از سرد شدن، اتصال محکمی بین قطعات شکل می‌گیرد. سرعت بالا، کیفیت مناسب و امکان جوشکاری انواع فلزات مانند فولاد، آلومینیوم و مس باعث شده این روش در صنایع مختلف کاربرد فراوان داشته باشد.
جوشکاری قوس الکتریکی در سال ۱۸۸۱ با استفاده از الکترودهای کربنی آغاز شد که به دلیل ناپایداری قوس و کیفیت پایین جوش، محدودیت‌هایی داشت. اما در سال ۱۸۸۸ با جایگزینی الکترودهای فولادی مصرفی به جای کربنی، امکان ذوب همزمان فلز پایه و تأمین فلز پرکننده فراهم شد که تحولی مهم در این روش بود. در سال‌های بعد، با پیشرفت پوشش الکترودها و بهبود تجهیزات، کیفیت جوش به طور چشمگیری افزایش یافت و عیوب کاهش یافتند. همچنین، در جریان جنگ جهانی اول و دوم، نیاز به اتصال‌های سریع و مقاوم باعث توسعه و گسترش سریع‌تر جوشکاری قوس الکتریکی گردید، به طوری که این فناوری به یکی از روش‌های اصلی اتصال فلزات در صنایع تبدیل شد.
الکترود دستی (SMAW): الکترود پوشش‌دار ذوب می‌شود و پوشش آن هنگام ذوب شدن گاز محافظ و سرباره تولید می‌کند که جوش را محافظت می‌کند. این روش ساده است و در ساختمان‌سازی و تعمیرات کاربرد دارد.
جوشکاری زیرپودری (SAW): الکترود سیمی بدون پوشش زیر لایه‌ای از پودر محافظ ذوب می‌شود که برای ورق‌های ضخیم و سازه‌های سنگین مناسب است و جوشی تمیز و مقاوم ایجاد می‌کند.
جوشکاری قوس با الکترود توپودری (FCAW): الکترود لوله‌ای که داخل آن مواد پرکننده وجود دارد، با یا بدون گاز محافظ به کار می‌رود. این روش سرعت جوشکاری را بالا می‌برد و در ساخت اسکلت‌های فلزی کاربرد زیادی دارد.
جوشکاری قوس با گاز محافظ (GMAW/MIG): الکترود سیمی بدون پوشش به همراه گاز محافظی مانند آرگون یا مخلوط آرگون و CO2 استفاده می‌شود. این روش جوش تمیز و با کیفیت بالا تولید می‌کند و در صنعت خودرو و هوافضا به کار می‌رود.
جوشکاری قوس تنگستنی (TIG/GTAW): از الکترود غیرمصرفی تنگستنی و گاز خنثی به عنوان محافظ استفاده می‌کنند. کیفیت جوش بسیار بالا و ظریف است و این روش برای قطعات حساس و فلزات غیرآهنی مناسب است.
جوشکاری قوس پلاسما (PAW): نسخه پیشرفته TIG است که قوس متمرکزتری تولید می‌کند و حرارت بالاتری دارد. برای جوشکاری قطعات نازک و دقیق، مانند قطعات صنایع هوافضا کاربرد دارد.
جوشکاری قوس کربن (CAW): از الکترود غیرمصرفی کربنی استفاده می‌شود و قوس الکتریکی بین نوک الکترود کربنی و قطعه کار برقرار می‌شود.
جوشکاری هیدروژن اتمی (AHW): دو الکترود تنگستنی غیرمصرفی قوس بین آنها برقرار می‌شود و گاز هیدروژن به محل جوش وارد می‌شود. انرژی حاصل از قوس باعث شکستن مولکول‌های هیدروژن شده و حرارت بسیار بالا تولید می‌کند. این روش برای فلزات حساس مناسب است اما به دلیل هزینه بالا کمتر استفاده می‌شود.
جوش قوسی با هسته شار (FCAW): از الکترود سیمی توخالی استفاده می‌کنند که داخل آن مواد شار وجود دارد. مواد شار هنگام ذوب شدن از فلز مذاب در برابر اکسیژن و آلودگی‌ها محافظت می‌کند. جوشکاری FCAW می‌تواند خودمحافظ یا همراه با گاز محافظ انجام شود و سرعت جوشکاری بالایی دارد.
کوره قوس الکتریکی دستگاهی است که با ایجاد قوس الکتریکی پرحرارت، فلزات را ذوب می‌کند. این کوره بیشتر برای فولادسازی کاربرد دارد و با استفاده از الکترودهای تنگستن یا گرافیت، دمایی بسیار بالا—بیش از ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد—تولید می‌کند تا قراضه‌ها و مواد اولیه سریع ذوب شوند. این فرآیند به بازیافت فولاد کمک می‌کند و باعث تولید فولادی با کیفیت بالا می‌شود.
در این روش، ابتدا قراضه‌های آهن یا فولاد به همراه مواد کمکی مثل سنگ آهن و آهک داخل کوره قرار می‌گیرند. سپس الکترودها جریان برق دریافت می‌کنند و قوس الکتریکی بین نوک الکترودها و مواد برقرار می‌شود که حرارتی بسیار زیاد ایجاد می‌کند. اپراتورها با تنظیم ارتفاع الکترودها میزان گرما را کنترل می‌کنند تا ذوب شدن به صورت کامل و یکنواخت انجام شود. در نهایت، فولاد مذاب پس از تصفیه از کوره خارج شده و آماده استفاده در مراحل بعدی می‌شود.
• هزینه این روش پایین و اقتصادی است، به ویژه برای پروژه‌های کوچک و متوسط.
• تجهیزات ساده و قابل حمل این امکان را می‌دهد که در مکان‌های با دسترسی محدود نیز جوشکاری انجام شود.
• استفاده از تجهیزات پرهزینه و پیچیده لازم نیست و کار با دستگاه‌ها ساده‌تر است.
• جوشکاری قوس الکتریکی از اکسیداسیون فلزات جوش و پرکننده جلوگیری می‌کند و کیفیت جوش را افزایش می‌دهد.
• این روش امکان جوشکاری انواع مختلف فولادها و فلزات پرکننده را فراهم می‌کند و کاربرد گسترده‌ای دارد.
• گرمای زیاد ممکن است باعث تغییر شکل و اعوجاج در قطعات نازک شود.
• ایجاد جرقه و دود در حین کار نیاز به رعایت دقیق نکات ایمنی و استفاده از تجهیزات حفاظتی دارد.
• سرعت جوشکاری متوسط است و پس از جوشکاری باید سرباره روی جوش را برداشت که زمان فرآیند را افزایش می‌دهد.
• میزان رسوب فلز پرکننده نسبت به برخی روش‌های دیگر کمتر است که در برخی کاربردها محدودیت ایجاد می‌کند.
• در حین جوشکاری مقدار زیادی پاشش فلز ایجاد می‌شود که محیط کار را کثیف کرده و نیاز به تمیزکاری بیشتر دارد.
• این روش برای جوشکاری فلزات غیرآهنی چندان مناسب نیست، هرچند در موارد خاص می‌توان استفاده کرد.
• سرعت جوشکاری نسبتاً پایین است و زمان بیشتری می گیرد.
• پس از جوشکاری، باید سرباره تشکیل شده روی جوش را پاک کرد که این مرحله زمان‌بر است.
• این روش برای فلزاتی مانند سرب، روی و قلع مناسب نیست زیرا حرارت زیاد قوس باعث آسیب دیدن این فلزات می‌شود.
• در نقاطی که الکترود تعویض می‌شود، احتمال ایجاد عیوب و ضعف در جوش وجود دارد.
• فلزات حساس مانند تیتانیوم و زیرکونیوم به دلیل نیاز به محافظت کامل در برابر اکسیژن و آلودگی‌های محیطی، به سختی با این روش جوشکاری می‌شوند.
جوشکاری قوس الکتریکی فلزات (Electric arc welding) به‌عنوان یکی از روش‌های پرکاربرد و اقتصادی اتصال فلزات، در بسیاری از صنایع جایگاه ویژه‌ای دارد. با وجود برخی محدودیت‌ها و معایب، این روش به‌خاطر سادگی تجهیزات، قابلیت حمل و کیفیت مناسب جوش، همچنان گزینه‌ای قابل اعتماد و موثر برای پروژه‌های مختلف به شمار می‌رود. آشنایی دقیق با اصول و نکات فنی این فرآیند می‌تواند به بهبود کیفیت و افزایش عمر مفید اتصالات جوش کمک کند.