مشکالت رایج در جوشکاری چدن

مشکالت رایج در جوشکاری چدن

  1. ایجاد ساختارهای ترد در منطقه مجاور جوش :
    بطورکلی در جوشکاری چدنها فلز پایه تحت گرمایش و سرمایش بسیار شدیدی قرارگرفته و این امر منجر به رسوب کاربید آهن به منطقه خط ذوب می گردد و این منطقه ساختاری مشابه با چدن سفید می یابد. همچنین در منطقه تحت تاثیر حرارت نیز شاهد ایجاد فاز مارتنزیت هستیم.
  2. تنش ناشی از حرارت جوشکاری :
    با مطالعه بر روی منطقه خط ذوب، میتوان به این نکته پی برد که گرمایش و سرمایش ناشی از جوشکاری منجر به ایجاد تنش حرارتی می گردد. در واقع با انبساط ناشی از حرارت و انقباظ ناشی از سرد شدن این تنش ایجاد می گردد و ضروری اسـت فلز پایه توانایی تغییـر فرم پالستیک جهت مقاومـت در برابـر ایـن تنـش را داشتـه بـاشـد.در مجـموع می توان گفـت چدنها به دلیل عـدم انعطاف پذیری و عدم توانایی مقابله با تنشهای ناشی از سرد شدن پس از جوشکاری همواره در خطر وقوع ترک قرار دارند .
  3. درصد بالای عناصر مضر:
    درصد بالای فسفر و اکسیژن در چدنها منجر به ایجاد ترکیبات فلزی سخت با وجود عناصر آهن و کربن با نام کاربید آهن می گردد. پس از آن شاهد ایجاد ساختار سخت و ترد چدن سفید هستیم. در مجموع می توان گفت حل شدن عناصری همچون گوگرد و فسفر و اکسیژن منجر به افزایش خطر وقوع ترک خواهد شد .
  4. عیوب ناشی از ریخته گری:
    چدنها اغلب شامل عیوبی همچون ناخالصی های ماسه ای و حفرات انقباضی میباشند که این امر منجربه عدم ذوب شدن کامل مذاب و ترشوندگی سطحی پایین فلز جوش بر سطح فلز پایه خواهد شد.
  5. آلودگی سطحی:
    اغلب قطعات چدنی پس از سرویس دهی دارای سطحی آلوده به روغن هستند و این امر منجر به عیوبی همچون حفرات گازی پس از جوشکاری خواهد شد.
  6. اثر شکل گرافیت در ساختار بر جوش پذیری چدنها

جهت کاهش حضور ساختارهای کاربیدی و مارتنزیتی کربن بالا الزام است که ساختار گرافیتی به شکل کروی با نسبت پایین سطح به حجم موجود باشد. بر اثر کاهش سطح تماس گرافیت با شبکه آستنیتی، مقدار کربن در ساختار کاهش می یابد. اما در ساختار چدن خاکستری به دلیل سطح تماس بالای ورقه هـای گرافیتی با ساختار آستنیتی حل شدن ورقه های گرافیتی در زمینه به راحتی رخ می دهد، بنابراین چدنهای خاکستری با ورقه های گرافیتی بلند تر، جوش پذیری کمتری از چدنهایی با ورقه های کوتاه تر را خواهند داشت. در مجموع به دلیل وجود ساختار گرافیت کروی در چدنهای داکتیل و در نتیجه آن کاهش درصد کربن، این چدنها قابلیت انعطاف پذیری باالتری داشته و جوش پذیر ترند.

روشهای رایج جوشکاری ذوبی چدن

  1. جوشکاری با الکترود روکش دار دستی 
    بطور کلی در ۸۰ درصد مواقع جوشکاری، استفاده از روش الکترود دستی برای چدنها کاربرد دارد. در این زمینه ۵۰ درصد استفاده جهت آماده سازی قطعه تولید شده معمولا ریخته گری و در ۴۰ درصد مواقع جهت تعمیر و بهبود قطعه، استفاده از الکترود روکش دار رایج است. در ۱۰ درصد باقی مانده نیز اتصال چدنها به یکدیگر یا دیگر آلیاژها مطرح است . بطور کلی فلز جوش باید توانایی تحمل افزایش درصد کربن به دلیل امتزاج با فلز پایه را دارا باشد. به همین دلیل استفاده از الکترودهایی با مغزی نیکل و فوالدی کم کربن جهت اتصال و تعمیر چدنها توصیه می گردد. مطابق استاندارد انجمن جوش آمریکا ۳ کد CI-ENI و CI-ENIFE و ESt در این زمینه پیشنهاد می شود
  2. جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW)
    در این روش جوشکاری استفاده از روشهای انتقال مذاب اتصال کوتاه (Circuit Short) و جریان پالسی (Current Pulsed) اثر حرارتی کمی بر فلز پایه دارد و این امر منجر به کاهش شکل گیری سـاختار کاربید آهـن در منطقـه تحت تاثیر حـرارت و در نتیجـه آن کاهـش خطـر وقوع ترک می گردد. علاوه بر این حرارت ورودی کمتر منجر به امتزاج کمتر فلز پایه با فلز جوش شده و این امر وقوع ترک را بیش از پیش ناممکن می سازد. استفاده از روش انتقال مذاب افشانه ای زمانی قابل استفاده است که جوشکاری بر روی چدنهایی با استحکام پایین و انعطاف پذیری بالا مطرح باشد. گاز محافظ مورد استفاده برای این دسته از مواد می تواند موارد زیر باشد:(CO2%100) & (CO2%25-Ar%75) & (O2%2-Ar%98)
  3. جوشکاری با گاز محافظ خنثی (GTAW)
    استفاده از این روش جوشکاری برای تعمیرات عیوبی چون حفرات گازی ناشی از ریخته گری کاربرد دارد و اکثر فیلرهای کاربردی این روش از جنس چدن داکتیل، نیکل، نیکل آهن و نیکل آهن منگنز می باشند .

الکترود جوشکاری چدن