تحت شرایط خاصی میتوان توسط جوشکاری موثر قطعات چدنی توسط الکترود چدن در زمان و هزینه صرفه جویی کرد . اما چالش هایی وجود دارد. شکست جوش اغلب می تواند منجر به ترک یا آسیب های دیگر شود. اگر بخش‌های حیاتی درگیر هستند، ممکن است عاقلانه باشد که برای اطمینان از نتیجه موفقیت‌آمیز، کار یک مرکز جوشکاری را با جوشکاران باتجربه که توسط الکترود چدن عملیات جوش را انجام می دهند جستجو کنید. اگر جوشکاری در داخل انجام شود، تحقیق در مورد مراحل مورد نیاز برای تولید موثر یک قطعه جوش داده شده بسیار مهم است.
قبل از شروع، چهار مرحله کلیدی باید انجام شود:
آلیاژ را شناسایی کنید
چدن ها خانواده ای از آلیاژهای آهن-کربن هستند. محتوای کربن بالای آنها (معمولاً ۲-۴٪) به چدن سختی مشخص می دهد. با این حال، این سختی به قیمت از بین رفتن شکل پذیری تمام می شود. در مقایسه با فولاد یا آهن فرفورژه، شکل پذیری کمتری دارد. چرخه های گرمایش و سرمایش در حین جوشکاری باعث انبساط و انقباض فلز می شود و باعث ایجاد تنش کششی می شود. چدن ها در اثر گرما یا فشار کشیده نمی شوند و تغییر شکل نمی دهند – در عوض ترک می خورند – که جوش دادن آنها را بسیار دشوار می کند. این ویژگی را می توان با افزودن آلیاژهای مختلف بهبود بخشید.
چدن خاکستری چدن خاکستری رایج ترین نوع چدن است و برای هرکدام باید از الکترود چدن مناسب خود استفاده نمود. کربن در حین ساخت به صورت ریزساختار کریستالی پرلیت یا فریت به ورقه های گرافیت رسوب می کند. انعطاف پذیری و جوش پذیری بیشتری نسبت به چدن سفید دارد. با این حال، هنوز هم برای جوشکاران احتمالی چالشی ایجاد می کند، زیرا ورقه های گرافیتی درون چدن خاکستری می توانند وارد حوضچه جوش شوند و باعث شکنندگی فلز جوش شوند.
چدن سفید کربن را به عنوان کاربید آهن بدون رسوب کردن آن به صورت گرافیت حفظ می کند. ریزساختار کریستالی سمنتیت بسیار سخت و شکننده است. چدن سفید به طور کلی غیر قابل جوش در نظر گرفته می شود.
چدن داکتیل، ندولار یا چکش خوار این چدن ها به دلیل تفاوت های ریزساختاری به دلیل ساخت، شکننده تر هستند. هر سه دارای ریزساختارهای کربنی کروی هستند که توسط فرآیندهای تولید منحصر به فرد آنها ایجاد شده است.
صرف نظر از آلیاژ، تمام قطعات ریخته گری باید قبل از جوشکاری به درستی آماده شوند. هنگام آماده سازی ریخته گری برای جوشکاری، حذف تمام مواد سطح بسیار مهم است. ریخته گری باید در ناحیه جوش کاملا تمیز باشد. رنگ، گریس، روغن و سایر مواد خارجی را از ناحیه جوش جدا کنید. بهتر است حرارت را برای مدت کوتاهی به آرامی و با احتیاط به محل جوش اعمال کنید تا گاز محبوس شده از ناحیه جوش فلز پایه خارج شود. یک روش ساده برای آزمایش آمادگی سطح چدن، قرار دادن یک پاس جوش روی فلز است – در صورت وجود ناخالصی، متخلخل خواهد بود. این پاس را می توان آسیاب کرد و این فرآیند را چند بار تکرار کرد تا تخلخل از بین برود.
یش گرم کردن
همه چدن ها در برابر استرس آسیب پذیر هستند. کنترل حرارت تنها مهم ترین عامل در جلوگیری از ترک است.
دلیل اصلی کنترل حرارت، انبساط حرارتی است. وقتی فلز گرم می شود، منبسط می شود. هنگامی که کل یک جسم با همان سرعت گرم و منبسط می شود، هیچ تنشی ایجاد نمی شود، اما زمانی که گرما در یک منطقه کوچک متاثر از گرما (HZ) متمرکز شود، استرس ایجاد می شود.
گرمایش موضعی باعث انبساط محدود می‌شود
HZ توسط فلز خنک‌تر اطراف آن مهار می‌شود. درجه تنش حاصل به گرادیان حرارتی بین HZ و بدنه ریخته گری بستگی دارد. در فولاد و سایر فلزات انعطاف پذیر، تنش ایجاد شده توسط انبساط و انقباض محدود با کشش کاهش می یابد. متأسفانه، این می تواند باعث ایجاد ترک در طول دوره انقباض شود، زیرا چدن ها شکل پذیری نسبتاً ضعیفی دارند.
پیش گرمایش گرادیان حرارتی بین بدنه ریخته گری و HZ را کاهش می دهد و در نتیجه تنش کششی ناشی از جوشکاری توسط الکترود چدن را به حداقل می رساند. به طور کلی، روش های جوشکاری با دمای بالاتر نیاز به پیش گرمای دمای بالاتری دارند. هنگامی که پیش گرمایش کافی امکان پذیر نیست، بهترین استراتژی به حداقل رساندن گرمای ورودی است
انتخاب فرآیند جوشکاری با دمای پایین و میله ها یا سیم های جوشکاری با نقطه ذوب پایین.
سرعت سرد شدن عامل دیگری است که تأثیر مستقیمی بر تنش های ایجاد شده در جوش دارد. خنک شدن سریع باعث انقباض می شود که باعث ایجاد جوش های شکننده و به راحتی ترک می شود. در مقابل، خنک شدن کم باعث کاهش سخت شدن و تنش انقباضی می شود.
همه چدن ها در برابر استرس آسیب پذیر هستند، اما با پیش گرم کردن می توان از ترک خوردن جلوگیری کرد. برای مشاهده نحوه اعمال گرما به فلز قبل از جوشکاری، ویدیو را تماشا کنید.
روش های جوشکاری باید بر اساس تناسب آنها با آلیاژ چدن جوش داده شده انتخاب شوند. متداول ترین فرآیندهای جوشکاری عبارتند از جوشکاری چوبی، اکسی استیلن و بریز.
جوشکاری چوبی، همچنین به عنوان جوشکاری قوس فلزی محافظ یا MMA شناخته می شود، از یک الکترود مصرفی پوشیده شده با شار استفاده می کند. بسته به کاربرد، تطابق رنگ مورد نیاز و میزان ماشینکاری که باید بعد از جوشکاری انجام شود، می توان از انواع مختلفی از الکترود استفاده کرد.
سه نوع پرکننده اصلی وجود دارد که برای جوشکاری چوب چدن به خوبی کار می کنند:
قوس الکتریکی بین الکترود چدن و ناحیه جوش، فلزات را ذوب کرده و باعث همجوشی می شود. قوس باید به جای فلز پایه به سمت حوضچه جوش هدایت شود، زیرا این امر رقت را به حداقل می رساند. برای به حداقل رساندن تنش گرمایی توصیه می شود از کمترین تنظیم جریان مورد تایید سازنده استفاده کنید. قبل از جوشکاری با الکترودهای چدنی یا مسی، قطعات را تا حداقل ۲۵۰ درجه فارنهایت گرم کنید. الکترودهای نیکل را می توان بدون پیش گرم استفاده کرد.
در جوشکاری اکسی استیلن از الکترودها نیز استفاده می شود، اما به جای قوس تولید شده توسط جریان، یک مشعل اکسی استیلن انرژی لازم برای جوشکاری را فراهم می کند. الکترودهای چدن و الکترودهای روی مس، هر دو برای جوشکاری اکسی استیلن چدن مناسب هستند. در حین جوشکاری با استیلن باید دقت شود که چدن اکسید نشود، زیرا باعث از بین رفتن سیلیکون و تشکیل آهن سفید در جوش می شود. میله جوش باید در حوضچه جوش مذاب ذوب شود، نه مستقیماً توسط شعله، تا گرادیان دما به حداقل برسد.
جوشکاری بریز روشی متداول برای اتصال قطعات چدنی به دلیل کمترین ضربه به خود فلز پایه است. یک میله جوشکاری پرکننده ای را فراهم می کند که به سطح چدن می چسبد. به دلیل نقطه ذوب پایین تر فیلر نسبت به چدن، پرکننده با چدن رقیق نمی شود بلکه به سطح می چسبد.
تمیزی سطح برای این روش جوش بسیار مهم است زیرا اتصال به کیفیت پرکننده که سطح فلز پایه را خیس می کند بستگی دارد. با توجه به ماشین طراحی، استفاده از شار برای جلوگیری از تشکیل اکسیدها در حین لحیم کاری رایج است. این مایعی است که باعث خیس شدن می شود و به پرکننده اجازه می دهد روی قطعات فلزی که قرار است به هم متصل شوند جریان یابد. همچنین قطعات را از اکسیدها تمیز می کند تا فیلر محکم تر به قطعات فلزی بچسبد. علاوه بر این، در جوشکاری برای تمیز کردن سطوح فلزی از فلاکس استفاده می شود.
ترک خوردن معمولاً در مرحله انقباض حرارتی رخ می دهد – تنش کششی با سرد شدن و انقباض جوش ایجاد می شود. اگر تنش به نقطه بحرانی برسد، جوش ترک می خورد. شانس ترک خوردگی را می توان با اعمال تنش فشاری برای مقابله با تنش کششی در طول خنک شدن کاهش داد. جوشکارها از تکنیکی به نام پینینگ (ضربات متوسط با چکش گلوله ای) به مهره جوش قابل تغییر شکل در حالی که جوش هنوز نرم است استفاده می کنند. سوراخ کردن خطر ترک خوردگی در جوش و HZ را کاهش می دهد، اما فقط باید در هنگام کار با فلز جوش نسبتا انعطاف پذیر انجام شود. مرحله آخر جوش کنترل خنک کننده است. در این فرآیند از مواد عایق استفاده می‌شود تا خنک‌سازی را تا حد ممکن کاهش دهد، یا حرارت دوره‌ای را به جوش اعمال می‌کند تا فرآیند خنک‌سازی طبیعی را کندتر کند. جوشکاری داخلی در حالی که انعقاد جوش چدن به یک متخصص می تواند یک جوش با کیفیت را تضمین کند، می توان تعمیر جوش را در خانه با آماده سازی دقیق انجام داد. مراحل شناسایی آلیاژ خود، تهیه مواد و انتخاب مناسب ترین تکنیک جوش را دنبال کنید.
