مقدمه و نکته اصلی
اصلی ترین مطلب در مورد جوشکاری چدن اینه که یا باید رومی روم بود یا زنگی زنگ . اما اشتباهی که بعضیا میکنند اینه که اینطور عمل نمیکنند چون اطلاعات تو ذهنشون طبقه بندی نشده و فقط میخوان از یه سری دستوراتی که علتشو نمیدونند تبعیت کنند که نتیجه کار این میشه که فاز های شکننده در حجم زیاد توی ساختار به وجود میاد و جوش ترک میخوره .
ما برا جوشکاری چدن ها یا باید از تکنیک جوش سرد یا تکنیک جوش گرم استفاده کنیم . تکنیک جوش گرم با مجموعه دستورالعمل هاش مال خودشه و تکنیک جوش سرد هم مخصوص خودش . اگر هر کدوم از این تکنیک ها رو انتخاب کردید در ادامه هم باید بر اساس همون پیش برید نه اینکه کار های تکنیک جوش سرد رو قاطی عملیات تکنیک جوش گرم کنید . نکته اصلی دقیقا همینجاست . اما این دو تکنیک هر کدوم چطور اعمال میشن ؟
تکنیک جوش گرم
تو این تکنیک ما سعی داریم با اعمال گرمای زیاد ، جلوی سرد شدن سریع فلز جوش و منطقه haz رو بگیریم تا گرافیت فرصت کافی برای تشکیل شدن داشته باشه . اگر کربن ها فرصت کافی برای تشکیل گرافیت نداشته باشن خب با آهن ترکیب میشن و تشکیل سمنتیت و مارتنزیت پر کربن میدن که اصلا برا ما مطلوب نیست .
مفهومش به همین راحتی بود . اما چطوری گرمای ورودی رو ببریم بالا ؟؟
- قطعه رو تا حدود 250 درجه سانتیگراد پیشگرم کنیم و دمای بین پاسیش هم پایین نیاد .
- از الکترود های کوچیک مثل سایز2.5 استفاده نکنیم . برای الکترود سایز 3.25 هم در حدود جریان بالاش کار کنیم . یعنی مثلا اگر الکترود 1094Ni آما سایز 3.2 دارید ، میبینید که روی بسته الکترود نوشته جریان اعمالیبین 80 تا 110 آمپر باشه . اما خب به دلیل اینکه شما تکنیک جوش گرمو انتخاب کردید ، در آمپر های 100 تا 110 کار میکنید نه 80 . تا به این وسیله گرمای ورودی رو از طرف الکترود هم بیشتر کنیم .
- تو این تکنیک میتونید از الکترود های فولادی مثل 7018 استفاده کنید اما پیشنهاد میکنم محض احتیاط از این کار خود داری کنید و الکترود نیکل به کار ببرید .
- کنترل سرعت سرد شدن فراموش نشه . یا باید توی کوره 250 درجه قرارش بدید و کوره رو خاموش کنید تا خیلی آروم آروم سرد بشه . یا باید زیر ماسه دفن کنید تا سریع توی هوا سرد نشه و فرصت کافی داشته باشه برا تشکیل گرافیت .
حالا کار اشتباهی که خیلیا انجام میدن اینه که میاند پیشگرم میکنند اما الکترود های سایز کوچیک با آمپر های کم انتخاب میکنند . یا اینکه پیشگرم میکنند اما پسگرم رو فراموش میکنند و این میشه که خب کاربید تشکیل میده و یا همون دم ترک میخوره یا عمر زیادی هم نمیکنه چون تنش پسماند فوق العاده بالایی توی قطعه ایجاد شده . برا همینه که میگم یا باید رومی روم باشید یا زنگی زنگ .
اما تکنیک جوش سرد چیه ؟
تو تکنیک جوش سرد ما سعی میکنیم اصلا مذابی به اون صورت تشکیل نشه که حین سرد شدنش کاربید تشکیل بشه . شاید پیش خودتون بگید خب اساس جوشکاری تشکیل مذابه … مگه میشه مذاب تشکیل نشه ؟
جواب : ما یه ناحیه فلز جوش داریم و ناحیه کناری یا اصطلاحا haz . توی تکنیک سرد ، همونطور که میدونید بالاخره خود فلز جوش اولش مذابه و به مرور زمان سرد میشه . اگر الکترود فولادی استفاده کنید ، در ناحیه مجاورت فلز جوش و فلز پایه ، یه ترکیبی مثل چدن سفید یا فولاد های ابزاری به وجود میاد با 1.5 تا 2 درصد کربن که فوق العاده تنش پسماند بالایی داره و احتمال ترک خوردنش بالاست .
اما چرا این ترکیب به وجود میاد ؟؟
تصور کنید دارید توی یه ناحیه ای چدن با 3.5 درصد کربن رو با الکترود فولادی با 0.1 درصد کربن مخلوط میکنید ( چیزی که واقعا تو جوشکاری اتفاق میوفته ) وقتی این دو تا مخلوط میشن ، حاصل کار میشه آلیاژی با 1.5 تا 2 درصد کربن که به شدت ترد و شکننده است .
خب پس چیکار کنیم ؟ نمیتونیم که جلو مخلوط شدن این دو تا رو بگیریم .
راهکارش فقط و فقط همینه که بیایم و الکترود نیکلی استفاده کنیم اما فقط در پاس اول . نیکل به خوبی با چدن سازگاره و به سریع سرد شدن هم حساس نیست . از طرفی مقاومت به ترک و ضربه رو توی کناره های جوش بالا میبره .
مسئله حوضچه جوش حل شد . فقط میمونه مسئله منطقه haz . برا haz هم باید کاری کنیم که اصلا مذابی تشکیل نشه که بخواد هنگام سرد شدن فاز ترد تشکیل بده . یعنی کاری میکنیم که اصلا انگار haz تقریبا هیچ حرارتی نمیبینه . اینجاست که تکنیک جوش سرد مطرح میشه . برا اجرای جوش سرد موارد زیر رو مد نظر قرار بدید :
- اصلا پیشگرم انجام ندید
- تا حد امکان ازالکترود های سایز 2.5 استفاده کنید و جریانو در حداقل ممکن قرار بدید تا گرمای زیادی به haz وارد نشه .
- پیوسته جوشکاری نکنید . جوشکاری باید مقطعی انجام بشه یعنی حدودا دو سانتی متر جوشکاری کنید و صبر کنید تا یه اندازه کافی سرد بشه طوری که با دست هم بتونید حوضچه جوش رو لمس کنید . این کار رو تا زمانی که جوشکاری تموم بشه ادامه بدید . در ضمن از الگو های زیگزاگی و مثلثی و … اصلا استفاده نکنید و سعی کنید جوشکاری روی یه خط صاف انجام بشه . حتی همین گرده های جوش کوچیکی که ایجاد میکنید بهتره از چند محل مختلف شروع بشن و در نهایت به هم برسن . یعنی حجم جوش رو توی یه ناحیه متمرکز نکنید .
- اگر از فرایند جوشکاری تیگ یا همون جوش آرگون استفاده میکنید ، پالس زدن هم میتونه خیلی به شما کمک کنه توی کمتر شدن حرارت ورودی . برای آموزش ولوم ها و مفهوم پالس زدن توی جوشکاری آرگون کلیک کنید .
- پسگرم هم اصلا توصیه نمیشه .
- تو این روش حتما باید از الکترود نیکلی استفاده کنید .
انتخاب بین این دو تا تکنیک همیشه هم اختیاری نیست دوستان . به عنوان مثال میگم اگر قطعه تون خیلی بزرگ باشه و کوره ای نداشته باشید که بتونید قطعه رو توش جا بدید خب ناچارا نمیتونید از تکنیک جوش گرم استفاده کنید . یا اینکه زمان کافی برای انجام عملیات جوش گرم ندارید خب در اینجور مواقع ناچارا باید برید سراغ جوش سرد .
اما یه نکته رو بدونید . اینکه اگر برای قطعه ای هم جوش سرد هم جوش گرم انجام پذیر باشه ، تکنیک جوش گرم ، بیشتر سلامت قطعه رو تضمین میکنه و ایمن تره . هر چند هزینه و زمان بیشتری هم لازم داره .
چه الکترودی مناسبه استفاده کنیم ؟
شدیدا توصیه میکنم از الکترود های فولادی در هر نوعش استفاده نکنید . الکترود های پایه نیکل که توی بازار به الکترود چدن معروفن گزینه های مناسبی هستند . حتی اگر میخواین هزینه هاتون پایین تر بیاد و ماشینکاری راحت تری داشته باشین ، پیشنهاد میکنم پاس اول رو حتما با الکترود های نیکلی جوش بزنید و پاس های بعدی با 7018 . البته به نحوی که مطمئن باشید الکترود فولادی 7018 به هیچ عنوان با چدن مخلوط نمیشن . با این کار جلوی تشکیل لایه سمی سمنتیت رو هم میگیرید .
نکته مهم اینجاست که اگر تکنیک جوش سرد رو انتخاب کردید ، ناچارا حتما باید از الکترود نیکلی استفاده کنید . باز هم برا کمتر شدن هزینه ها و افزایش قابلیت ماشین کاری پیشنهاد میکنم حداقل پاس های اول و دوم رو با الکترود نیکل جوشکاری کنید . اگر جوشکاری تیگ ( آرگون ) کار میکنید اون سیم جوش میتونه ER NiCrFe3 یا ERNiCrMo-3 یا حتی ERNiCrMo6 باشه .
البته منظور از پاس اول ، لایه های اوله . باید طوری نیکلو روی چدن لایه نشانی کنید که مطمئن باشید الکترود فولادی بعد از جوشکاری فقط روی نیکل میشینه و با چدن هیچ تماسی نداره .
نکته ای که تا الان ازش غافل شدم بگم اینه که اختلاف ضریب انبساط حرارتی بین نیکل و آهن توی تعمیر قطعاتی که مدام تحت گرم و سرد شدن هستند ممکنه کار دستتون بده . تو این موارد سعی کنید فقط لایه اولو از نیکل جوشکاری کنید و بقیشو الکترود فولادی به کار ببرید تا گرفتار این مشکل نشید .
چدن ها روغن رو در خودشون جذب میکنند . علی الخصوص چدن خاکستری اینکارو خیلی قوی انجام میده و همین امر باعث خاصیت خود روانکاری چدن میشه . قبلا هم اینو گفته بودیم اما مگه تو جوشکاری چه اهمیتی داره ؟
اهمیتش اینجاست که قبل از جوشکاری ما باید محل جوش رو با استون یا هر شوینده مناسبی از چربی و گرد و خاک ، تمیز کنیم . فولاد و بقیه آلیاژها رو میشه به این وسیله تمیز کرد اما چدن رو خیر .
برای تمیزکاری صحیح چدن به غیر از تمیزکاری با مواد حلال مثل استون باید روی محل جوشکاری رو با شعله بسوزونید . یعنی در حد چند ثانیه روی محل جوشکاری شعله باشه تا گرافیت ها و روغن هاش کاملا گرفته بشه و سوخته بشه و باز توصیه میشه با استون محل کار تمیز بشه . الان دیگه میشه گفت سطح کار آماده جوشکاری هست .
با همه این کار ها باز هم میشه گفت که ممکنه مقداری روغن توی سطح کار مونده باشه که توصیه میشه بعد از جوشکاری لایه اول ، به اندازه یک الی دو میلیمتر روی لایه اول رو سنگ بزنیم تا آثار مک های احتمالی از بین بره و بعد از اون شروع کنیم به جوشکاری کردن . چون پاس های بعدی دیگه با روغن محبوس شده دست و پنجه نرم نمیکنند دیگه لازم نیست روشون سنگ زنی انجام بشه .
یادتون باشه که این اعمال شعله برای سوزوندن چربی های باقیمونده ، حسابش از پیشگرم جداست . یعنی شما چه بخواین پیش گرم کنید چه نخواین پیشگرم کنید ، باید این شعله رو به منظور سوزوندن چربی اعمال کنید . و همینطور بدونید که پیشگرم کردن اصلا جایگزین مناسبی برای شعله نیست . یعنی اگر پیشگرم کردید و دیدید سهوا یا عمدا قبل از تمیزکاری ، تمیزکاری به وسیله شعله و استون انجام نشده باید صبر کنید قطعه خنک بشه تا تمیز کاری سه مرحله ای انجام بشه .
دومین مورد اینکه بعد از جوشکاری علی الخصوص توی تکنیک سرد ، یه تنش پسماند کششی توی قطعه ایجاد شده که برای ما میتونه خطر ناک باشه . به همین منظور میان و با ضربات آروم چکش ، تنش پسماندو از بین میبرن تا توی سیکل های ضربه ای یا دمایی بعد از تعمیر به اندازه کافی عمر داشته باشه . این ضربات چکش مخصوص خودشو داره و باید به صورت ملایم و متوسط اعمال بشه . ضربات سنگین نتیجه عکس دارن .
نکته مهم در همین مورد اینه که بعضا برای از بین بردن مک ها میان و چکش کاری میکنن که اصلا پیشنهاد نمیشه چون اثر عکس داره . یادتون باشه ضربات چکشی نه تنها مک رو از بین نمیبرن بلکه باعث وخیم تر شدنش میشن . برای از بین بردن مک بهتره تمیز کاری رو بهتر انجام بدید و مهارتتونو ببرید بالا نه اینکه با چکش سعی در حذف صورت مسئله داشته باشید
