محمد حسن ستاره شنبه 19 شهریور 1390 01:23 ق.ظ نظرات ()
مقدمه

چدنها در مقایسه با فولادهای كربنی دارای قابلیت جوشكاری كم و محدود تری هستند . در میان چدن ها ، چدن با گرافیت كروی بهترین جوشپذیری را دارا است و بعد از آن چدن چكش خوار قرار دارد . جوشكاری چدن خاكستری به مهارت و توجه ویژه نیاز دارد و چدن خاكستری را به دشواری زیاد می توان جوشكاری كرد. با این ملاحظات دامنه جوشكاری چدنها بسیار محدود می شود و صرفا به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و قطعات فرسوده و شكسته شده منحصر می گردد .


علت های جوش پذیری محدود چدن ها

به علت زیادی كربن در فلز مبنا ، سیكل جوشكاری باعث ایجاد كاربیدهایی در منطقه فلز جوش و تشكیل فاز مارتنزیت پركربن در HAZ منطقه متاثر از حرارت می شود . هر دوی این ریز ساختار ها شكننده بوده و باعث ایجاد ترك در حین جوشكاری و یا بعد از آن می شود . این مطلب در مورد تمامی چدن ها مصداق دارد. همچنین به علت ضعف چقرمگی، چدن ها قابلیت تغییر شكل پلاستیكی را ندارند و از این رو نمی توانند تنش های حرارتی ایجاد شده جوشكاری را تحمل كنند. هر چه نرمی چدن بهبود یافته باشد احتمال ترك خوردگی آن كاهش می یابد . لذا چدن چكش خوار و چدن با گرافیت كروی كمتر از چدن خاكستری ترك خواهند خورد.

شكنندگی منطقه HAZ به میزان و سهولت حل شدن گرافیت در آستنیت در حین جوشكاری بستگی پیدا میكند . در مورد چدن خاكستری كه دارای پولك های گرافیتی با سطح رویه نسبتا وسیعی می باشند ، انحلال این نوع گرافیت در آستنیت به سهولت انجام می شود . در حالیكه در مورد چدن با گرافیت كروی ، چون نسبت حجم رویه به حجم كره گرافیت كم می باشد بنابراین مقدار گرافیت كمتری در آستنیت حل میگردد و در نتیجه كاربید های درشت كمتری و مارتنزیت كم كربن تری در منطقه HAZ تشكیل میشود . این مطلب گواه دیگری بر قابلیت بهتر جوش پذیری چدن با گرافیت كروی در مقایسه با سایر انواع چدن هاست. برای اجتناب از تمایل منطقه حرارت پذیرفته به ترك خوردن لازم است كه قطعه چدنی را در موقع جوشكاری با قوس برقی با انرژی حرارتی كم جوشكاری نمود . زیرا این روش باعث كاهش پهنای منطقه سخت و شكننده كنار فلز جوش می شود . برای غلبه بر سختی و تردی منطقه حرارت پذیرفته اعمال تدابیری نظیر پیش گرمایش و خنك كردن تدریجی قطعه جوشكاری شده ضرورت دارد.

در مورد جوشكاری چدن با قوس برقی دامنه درجه حرارت پیش گرم از درجه حرارت محیط كارگاه تا 300 درجه سانتی گراد توصیه میشود . این حرارت برای جوشكاری با استیلن در محدوده 450-650 درجه سانتی گراد قرار دارد . چدن خاكستری به حرارت پیش گرم بیشتری زیادتری و چدن با گرافیت كروی و چدن چكش خوار به درجه حرارت پیشگرم كمتری نیاز دارند. درجه حرارت پیش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشكاری ، نوع الكترود و مقدار فلز جوشی كه باید رسوب داده شود بستگی پیدا می كند. در مورد قطعات حساس ریختگری چدنی ، درست پس از خاتمه جوشكاری عملیات تنش زدایی از طریق حرارت دهی قطعه تا حدود 600 درجه سانتی گراد و نگهداری در این حرارت بمدت كافی صورت می پذیرد


جوشكاری چدن خاكستری

قطعات ریختگی چدن خاكستری به منظور اتصال به یكدیگر، تصحیح عیوب ریخته گری و انجام تعمیرات جوشكاری می شوند. جوشكاری همچنین برای ایجاد سطوح مقاوم به خوردگی یا سایش، در قطعات ریختگی چدنی و نیز برای بازسازی سطوح خورده شده به كار می رود.به دلیل وجود كربن زیاد در چدن، انجماد سریع چدن مذاب حین جوشكاری می تواند سبب تشكیل كاربیدهای سخت آهن و استحاله فازی شود. كاربرد فنون صحیح جوشكاری می تواند هر دو این مشكلات را یا به حداقل رسانیده یا حذف كند.

فرآیندهای جوشكاری بسته به اینكه فلز زمینه در فرآیند جوش ذوب شود یا نه به دو دسته ی جوشكاری ذوبی (Fusion Welding) و غیر ذوبی طبقه بندی می شوند. منبع حرارتی در فرآیند ذوبی یك مشعل اُكسی استیلن و ماده پركننده آلیاژی با مبنای نیكل و آهن است. بعضی قطعات ریختگی چدنی در برخورد با ماده پركننده ذوب می شوند و در این محل بین فلز ریختگی و ماده پركننده تداخل ایجاد می شود. در جوشكاری غیر ذوبی قطعه ی ریختگی ذوب نمی شود. در دمایی كمتر از دمای ذوب چدن فلز پركننده ذوب می شود و توسط نفوذ، با چدن جامد داغ مخلوط می شود.آلیاژهای برنز و برنج با مبنای مس، و سایر آلیاژهای غیر آهنی به عنوان فلز پركننده به كار برده می شوند. حرارت لازم برای جوشكاری غیر ذوبی توسط یك مشعل و یا كوره ایجاد می شود. برای روشهای جوشكاری ذوبی و غیر ذوبی چدنها، دامنه وسیعی از مواد پركننده آهنی و غیر آهنی وجود دارد. مواد پركننده ی مخصوص مورد مصرف در جوشكاری چدنها در جدول زیر ذكر شده اند.



عوامل موثر بر كیفیت جوش

فرآیندهای جوش شامل بردن جوش و فلز مجاور آن به یك فرآیند گرم و سرد شدن است كه به نحو مشهودی بر ساختار و خواص اتصالات جوش داده شده تأثیر می گذارند.

 قسمتهایی از جوش كه توسط این فرآیند سرد و گرم شدن تغییر می كنند به طور معمول به حوضچه ذوب، ناحیه ذوب جزئی و ناحیه تحت تأثیر حرارت موسومند.

ممكن است دربعضی فرآیندهای جوشكاری هر سه ناحیه مشاهده شوند در صورتی كه در یك فرآیند دیگر ممكن است فقط یك ناحیه مشاهده شود.