مقاله شماره 7: جوشکاری فولادها (تکنولوژیکی)

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
جوشکاری فولادها ( با برق)
برای مصارف در صنعت فولاد را با مواردی از قبیل منگنز- نیکل – تنگستن و کرم ترکیب می کنند. این آلیاژهای فولاد را با قوس الکتریکی می توان به هم جوش داد ولی جوش کاری آنها به مراتب سخت تر از آهن است. زیرا در بعضی موارد و اوقات آلیاژ اصلی فولاد در نتیجه حرارت زیاد تجزیه می شود یا باعث سخت شدن قسمت گرم شده گشته و در سطح جوشکاری شده ترکهائی ایجاد می شود. ضمناً شلاکه (گل جوش) و گاز حاصل از سوختن پوسته الکترود در گرده جوشکاری باقی می ماند و باعث کم شدن استحکام جوش می شود.
جوشکاری آلیاژهای فولاد با کربن کم و زیاد و متوسط ( با برق )
فولادهای با آلیاژ کربن کم و متوسط را می توان بدون اشکال جوش داد ولی جوشکاری فولادهای با کربن زیاد مشکلتر است و برای جلوگیری از ترک هائی ریز گرده جوش باید الکترودهای مخصوص به کار برد.

نکاتی که در موقع جوشکاری آلیاژهای فولاد باید رعایت شود:
1. لبه قطعات کار را قبل از جوشکاری نسبت به ضخامت آنها آماده کنید و فاصله درز جوش کمتر از درز جوش آهن باشد.
2. قبل از شروع جوشکاری قطعات حدود 200 تا 300 درجه سانتیگراد گرم کنید.
3. الکترود را مناسب با جنس کار با پوشش مناسب و مخصوص و متناسب با قطر کار انتخاب کنید.
4. شدت جریان دستگاه جوش را حتی المقدور کمتر انتخاب کنید.
5. در پاس اول جوشکاری برای اینکه جوش نفوذ بیشتری داشته باشد و به اندازه کافی گرده جوش پهن باشد با سرعت آهسته تری دست را حرکت دهید.
6. سعی کنید که گرده جوش به شکل محدب قرار گیرد و از گرده های جوش مقعر که باعث ترک بیشتری میشود خودداری کنید.

جوشکاری روی سطوح گالوانیزه و یا رنگ دار:
پاین سطوح را باید به وسیله مشعل یا برش کاری قبل از کار نمودن سوزاند و چون رنگ و مواد گالوانیزه بخارهای مضر سلامتی صادر خواهند کرد باید توجه نمود که از ماسک تنفسی مناسب استفاده نمود و ضمناً سطح سوزانده شده برای عملکرد بعدی با برس تمیز شده و پاک شود.
جوشکاری فولاد منگنزی ( با برق(
مقدار منگنز فولاد بین 2 تا 14 درصد تغییر می کند و بر دو نوع است. فولاد با منگنز کم ( حدود 2 درصد) و فولاد با منگنز زیاد ( حدود 12 تا 14 درصد).
این آلیاژ بیشتر برای مقاومت در برابر سایش در وسایلی مانند وسائل سنگ خوردکنی و بیلهای خاک برداری به کار می رود.

چند نکته ی دیگر:
1. لبه های کار را پخ بزنید و سطح جوشکاری کاملاً تمیز کنید.
2. برا ی جلوگیری از ترک زیاد حتی المقدور شدت جریان را کمتر انتخاب کنید زیرا فولاد منگنزی در اثر حرارت زیاد ترک خواهد خورد.
3. الکترود از نوع فولاد منگنزدار که دارای حدود 2/1 درصد کربن و 11 تا 14 درصد منگنز و درصدی کمی از مواد دیگر می باشند والکترود را از نوع آلیاژ آنها و یا نیکل و منگنز انتخاب کنید.
4. جوشکاری را به طول 5 سانتیمتر انجام دهید و بعد از اتمام 5 سانتیمتر جوش فرصت دهید که کاملاً خشک شود و سپس گرده بعدی را شروع کنید. برای خنک کردن از هوای تحت فشار یا از پارچه مرطوب استفاده کنید. حرارت قطعه کار باید طوری باشد که بتوان در محلی که حدود 15 سانتیمتر گرده جوش باشد دست زد.
 
آخرین ویرایش توسط مدیر:

behtam

عضو جدید
؟؟؟؟
چرا مدیر بخش مهندسی مواد یه موادی نیست؟یا من دارم اشتباه می کنم؟ نمی دونم
کلا جالب که یه مهندس شیمی تو این بخش ها فعالیت می کنه
بابت این مطلب ممنون ولی بهتر بود اولاً منبعشو(حتی اگه از خودتونه)ذکر می کردین
ثانیاً این مطلب بیشتر شاید به درد یه جوش کار بخوره.درسته که مهندسای مواد یه واحد آز جوش می گذرونن (البته در دوره کارشناسی)ولی بیشتر با علم و علل سز و کار دارن تا با طریقه هر چند باید بلد باشن ،یا یه آدمی که می خواد یکم از جوش کاری بدونه مثل بچه های رشته های دیگه .
برای من متریالیست یا باقی دوستانی که در این تالارها شرکت می کنن فک کنم یکمی خنده دار می آد صحبت از تاثیر منگنز به همین راحتی !
من فک کنم بهتره بحث کمی تخصصی تر باشه بحث منگنز در فولادها دنیایی به بزرگیه یه رشته است.
 

matink64

عضو جدید
؟؟؟؟
چرا مدیر بخش مهندسی مواد یه موادی نیست؟یا من دارم اشتباه می کنم؟ نمی دونم
کلا جالب که یه مهندس شیمی تو این بخش ها فعالیت می کنه
بابت این مطلب ممنون ولی بهتر بود اولاً منبعشو(حتی اگه از خودتونه)ذکر می کردین
ثانیاً این مطلب بیشتر شاید به درد یه جوش کار بخوره.درسته که مهندسای مواد یه واحد آز جوش می گذرونن (البته در دوره کارشناسی)ولی بیشتر با علم و علل سز و کار دارن تا با طریقه هر چند باید بلد باشن ،یا یه آدمی که می خواد یکم از جوش کاری بدونه مثل بچه های رشته های دیگه .
برای من متریالیست یا باقی دوستانی که در این تالارها شرکت می کنن فک کنم یکمی خنده دار می آد صحبت از تاثیر منگنز به همین راحتی !
من فک کنم بهتره بحث کمی تخصصی تر باشه بحث منگنز در فولادها دنیایی به بزرگیه یه رشته است.
behtam عزیز البته ایشون مدیر تالار فنی ومهندسی هستند که به دلیل عدم فعالیت بخش مواد لطف می کنند وکمک می کنند . درمورد نظر شما کاملا موافقم البته با این تفاوت که ما چهار واحد جوش میگذرانیم . یک واحد آز و سه واحد متالورژی جوش و این مطالب که در مورد جوش در این تایپیک گفته شده بیشتر جنبه دست گرمی برای یک متالورژ ترم بالایی دارد .
 

k.m.r.c

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
؟؟؟؟
چرا مدیر بخش مهندسی مواد یه موادی نیست؟یا من دارم اشتباه می کنم؟ نمی دونم
کلا جالب که یه مهندس شیمی تو این بخش ها فعالیت می کنه
بابت این مطلب ممنون ولی بهتر بود اولاً منبعشو(حتی اگه از خودتونه)ذکر می کردین
ثانیاً این مطلب بیشتر شاید به درد یه جوش کار بخوره.درسته که مهندسای مواد یه واحد آز جوش می گذرونن (البته در دوره کارشناسی)ولی بیشتر با علم و علل سز و کار دارن تا با طریقه هر چند باید بلد باشن ،یا یه آدمی که می خواد یکم از جوش کاری بدونه مثل بچه های رشته های دیگه .
برای من متریالیست یا باقی دوستانی که در این تالارها شرکت می کنن فک کنم یکمی خنده دار می آد صحبت از تاثیر منگنز به همین راحتی !
من فک کنم بهتره بحث کمی تخصصی تر باشه بحث منگنز در فولادها دنیایی به بزرگیه یه رشته است.
دوست عزیز بررسی مباحث جوش در علم متالورژی امریسیت جداناشدنی و در مورد رشته ی مهندسی جوش ذکر این نکته حائز اهمیته که تمامی مباحث جوش از متالورزی جوش تبعیت می کند. و دوستانی که در این تالار شرکت می کنند اقلب از متد متالورژی با گرایش های مختلف انشعاب دارند.از نظرتون ممنون;)
از مقاله ی شما هم ممنون بهتاشک جان.:gol:
 

yalda neshin

اخراجی موقت
خیلی ممنون از مقالت
دوست خوبم و همکار عزیز تر از جانم
به به ... به به
 

فرهنگ

مدیر بازنشسته
ترک گرم در جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی

ترک گرم در جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی


فولادهای زنگ نزن آستنیتی در حین جوشکاری بشدت مستعد ترک گرم میباشند. بدین منظور در اغلب موارد برای جوشکاری این فولادها از فلز پرکننده ای استفاده میشود که جوش حاصل از آن دارای مقداری فاز فریت باشد. فاز فریت در احتمال ایجاد ترک گرم در جوش فولادهای زنگ نزن آستنیتی نقش موثری ایفا میکند. فریت در مقایسه با آستنیت، ناخالصیهایی مانند گوگرد، فسفر، سرب و قلع را بهتر در خود حل میکند. این عناصر میتوانند از ساختار خارج شده و در مرزدانه ها فازهای ثانویه با دمای ذوب پایین تشکیل دهند. این فازها در خلال سرد شدن فلز جوش میتوانند ایجاد ترک گرم نمایند. این موضوع، در ادامه مطلب تشریح شده است.
در خلال انجماد معمولا فلز جوش منجمد شده ترکیب شیمیایی متفاوتی از فلز مذاب دارد. این تفاوت ناشی از اختلاف اکتیویته شیمیایی عناصر آلیاژی در حالت جامد و مذاب در یک غلظت مشخص میباشد. در نتیجه این پدیده، در قسمت جلوی جبهه انجماد یک لایه نازک مذاب با غلظت بیشتر یا کمتر عناصر موجود تشکیل میشود.
در سیستم Fe-Cr-Ni و خصوصا فولادهای زنگ نزن آستنیتی این پدیده بسیار پیچیده تر است. حلالیت برخی از عناصر مانند گوگرد، فسفر، سرب و قلع در فاز آستنیت بسیار پایین میباشد، در نتیجه در خلال انجماد و تشکیا فاز جامد آستنیت، لایه مذاب ذکر شده از این عناصر غنی میگردد. با پیشرفت انجماد، به نقطه ای میرسیم که تنها مقدار کمی مذاب بین دانه های منجمد شده باقی میماند که دراصل تشکیل دهنده مرزدانه ها است(شکل 1). اما این لایه مذاب دارای درصد بالاتری از عناصر ناخالصی مانند گوگرد است در نتیجه با تشکیل ترکیبات زود ذوب حاصل از این عناصر، دمای انجماد آن پایین تر از فلز زمینه میباشد.


شکل1- تشکیل ترک گرم حین انجماد در جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی​
از طرفی در حین سرد شدن، فلز پایه شروع به انقباض میکند و در اثر این انقباض یک تنش کششی به ناحیه جوش اعمال میگردد. اگر مقدار این تنش بیشتر از 1 bar باشد، باعث گسیختگی جوش از ناحیه لایه های مذاب باقیمانده بین دانه ها میشود. این موضوع متاثر از عامل نحوه انجماد و مقدار تنشهای انقباضی و یا به عبارت دیگر ضریب انقباض فلز جوش است.
اما در فاز فریت احتمال وقوع این مشکل بسیار کم است، چراکه از یک طرف مقدار حلالیت عناصر ناخالصی مزبور در فاز فریت بیشتر از آستنیت بوده و در نتیجه احتمال ایجاد فازهای زود ذوب ناشی از غنی شدن این عناصر در لایه های مذاب باقیمانده بین دانه ها بسیار کمتر خواهد شد. از طرف دیگر ضریب انبساط و انقباض فاز فریت تقریبا دو سوم فاز آستنیت بوده و به تبع آن تنشهای انقباضی ایجاد شده حین انجماد در آن نیز کمتر خواهد بود.
با توجه به توضیحات ارائه شده میتوان نتیجه گرفت در صورتیکه بتوان ترتیبی اتخاذ کرد که جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی در هنگام انجماد به فاز فریت تبدیل شود و یا به عبارت دیگر انجماد آن فریتی باشد، احتمال ایجاد ترک گرم بشدت کاهش خواهد یافت. برای توضیح بیشتر این موضوع از نمودار فازی آهن-کرم-نیکل در 72% آهن (شکل 2) استفاده میکنیم.


شکل 2- نمودار فازی آهن-کرم-نیکل در مقدار آهن 72%​
همانطور که در شکل 2 ملاحظه میکنید، چهار آلیاژ با مقادیر مختلف کرم و نیکل در خلال انجماد در نظر گرفته شده اند. آلیاژ 1 دارای 13% کرم و 16% نیکل میباشد و انجماد آن با ایجاد فاز آستنیت آغاز شده و در انتها نیز ساختار آن کاملا آستنیتی خواهد بود. در آلیاژ 2 انجماد با فاز آستنیت آغاز شده و مقادیری فریت نیز در بین دانه ها تولید میشود. آلیاژ 3 عکس آلیاژ 2 رفتار کرده و انجماد با فاز فریت شروع شده و مقداری آستنیت نیز بین دانه ها ایجاد میگردد. اما آلیاژ 4 بطور کامل در فاز فریت منجمد میشود. در حین سرد شدن ساختار هر سه آلیاژ 2،3 و 4 باید استحاله یافته و به آستنیت تبدیل شوند. اما این پدیده در حالت تعادلی اتفاق می افتد و احتیاج به زمان بالا و سرد شدن آهسته دارد. در جوشکاری بدلیل بالا بودن سرعت سرد شدن امکان تکمیل فرآیند استحاله وجود نداشته و همواره مقداری فریت در ساختار این آلیاژ ها باقی میماند. این مقدار فریت باقیمانده میتواند شاخص خوبی در انتخاب صحیح مشخصات جوشکاری در مورد کاهش ریسک ترک گرم باشد. شکل زیر ساختار نهایی این چهار آلیاژ را بصورت شماتیک نمایش میدهد.

از مجموع موارد گفته شده میتوان به این نتیجه رسید که برای کاهش خطر ترک گرم در جوشکاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی باید فلز پرکننده جوش به گونه ای انتخاب شود که ترکیب فلز جوش حاصله بصورت فریتی منجمد شده و یا به عبارت ساده تر اینکه میزان فریت باقیمانده جوش از مقدار معینی بیشتر باشد.


http://mhmetall.persianblog.ir/
 

فرهنگ

مدیر بازنشسته
عناصر مختلف در فولاد چه تاثيری در خواص جوشکاری آن ايجاد ميکنند؟

عناصر مختلف در فولاد چه تاثيری در خواص جوشکاری آن ايجاد ميکنند؟

عناصر مختلف که بطور متداول در فلزات یافت میشوند تاثیر مشخصی روی قابلیت جوشکاری آنها دارند. بعضی از این عناصر مهم و اثرات حاصل از آنها بر جوشکاری فولاد عبارتند از:

1- کربن (Carbon) از آنجایی که میزان سختی پذیری (hardenability) در فولاد را معین میکند مهمترین عنصر موجود در فولاد است. هرچه میزان کربن بیشتر باشد فولاد سخت تر میشود.اگر فولاد کربنی (بالای 0.30 درصد) جوشکاری شود و ناگهان سرد شود یک ناحیه ترد و شکننده (brittle) در کنار جوش ایجاد میگردد. بعلاوه اگر کربن اضافی از مخلوط گازهای جوشکاری بدست آید، جوش بوجود آمده آنقدر سخت میشود که به آسانی ترک میخورد.




بطور کلی بهترین جوش هنگامی ایجاد میشود که میزان کربن موجود در فولاد تا جای ممکن کمترین حد خود باشد.




2- منگنز (Manganese) در فولاد باعث افزایش سختی پذیری و استحکام کششی (tensile strength) میشود. به هر حال اگر مقدار منگنز بالای 0.60 درصد باشد و بخصوص اگر با درجه بالایی از کربن ترکیب شود، قابلیت جوشکاری قطعا کم خواهد شد.در این شرایط معمولا ترک افزون ایجاد خواهد شد. اگر میزان منگنز خیلی کم باشد تخلخل داخلی (internal porosity) و ترک ممکن است گسترش یابد.




بهترین نتیجه جوشکاری وقتی بدست می آید که فولاد محتوی 0.40 تا 0.60 درصد منگنز باشد.




3- سیلیکون (Silicon) برای بهبود کیفیت و استحکام کششی در فولاد بکار می آید.میزان بالای سیلیکون بخصوص همراه با کربن بالا منتج به ترک می شود.




4- گوگرد (Sulfur) اغلب برای بهبود خواص ماشین کاری(machining) فولاد به آن اضافه میگردد. به هر حال مقدار آن در انواع دیگر فولاد پایین نگه داشته میشود (0.035 درصد و حداکثر 0.05 درصد) زیرا که درصد بالای گوگرد احتمال ترک را افزایش میدهد. فولادهای ماشینی پر گوگرد بطور معمول با الکترود کم هیدروژن بدون هیچ دشواری جوشکاری می شوند.




5- فسفر (Phosphorus) به عنوان ناخالصی در فولاد در نظر گرفته می شود در نتیجه مقدار آن تا حد امکان پایین نگهداشته میشود .میزان فسفر بالای 0.04 درصد باعث میشود که جوش شکننده (brittle) شود.



6- عناصر دیگر (نیکل،کروم،وانادیم و غیره) تاثیرهای مختلفی بر قابلیت جوشکاری فلزات دارند.جوشکاری این آلیاژها باید با احتیاط خاصی انجام گیرد و معمولا برای جلوگیری از ایجاد نواحی سخت و شکننده در جوش پیش گرمی(preheat) و پس گرمی(postheat) مورد نیاز میباشد.

http://mhmetall.persianblog.ir/post/3
 

mahmoudfarhang

عضو جدید
سلام به همه

سلام به همه

با عرض سلام:heart::heart::heart::heart::heart::heart::heart::heart: خدمت همه دوستان متالورژ:)
شاید من که یه تازه وارد هستم و برای اولین بار خدمت شما دوستای گل رسیدم حق انتقاد نداشته باشم:sweatdrop: ولی خوب از قدیم بچه های متالورژی تو همه دانشگاه ها یه ذره با بقیه فرق داشتن ( :smoke:شر تر بودن:lol: ).
به همین دلیل من هم به یاد دوران خوب دانشجویی امروز پررویی می کنم و عرض می کنم که:
این مطلبی که دوست خوبمون اینجا درج کردن در مورد جوشکاری و ایضا اکثر مطالب این گروه شایسنه مهندسای متالورژی نیست .این مطالب بسیار کلی بوده و شاید به درد باقی رشته ها که از متالورژی فقط علم مواد را خوندن می خوره.
این که جوشکاری آلیاژ های فولاد را در 6 نکته بیان کنیم نشانه سطحی نگری و درد همیشگی بچه های متالورژی (یعنی جدی گرفته نشدن:evil: ) می باشد .
البته بنده فقط انتقاد نمی کنم و پیشنهاداتی واسه بچه ها دارم که اگر مدیر گروه صلاح بدونن سر فرصت بیان می کنم.:w30:
 

Similar threads

بالا