علت ترک خوردن جوش چدن

📖 زمان مطالعه : ۶ دقیقه ⏲️

جوش چدن از روش های جوشکاری است که تفاوت های عمده ای با دیگر فرایند های جوشکاری دارد. به طور کلی می توان فرایند جوشکاری این فلز را به سه مرحله تقسیم نمود. نخستین مرحله آن، پیش گرم کردن است. در مرحله بعدی که، اصطلاحا با نام لایه برداری شناخته می شود، جوشکاران با یک چکش ضربات کوتاهی به فلزی که نرم شده است، وارد می کنند. مرحله آخر که به عنوان حسن ختام فرایند جوشکاری فلز چدن شناخته می شود، به مرحله پس گرم کردن مشهور است.

جوش چدن چیست؟

چدن یکی از فلزات رایجی است که در صنایع کاربرد های متفاوتی دارد. جوش چدن با جوشکاری سایر فلزات کمی متفاوت است و نیاز به دقت بالایی دارد. همچنین این نوع جوشکاری فرایندی گران قیمت است و اصولا در صنایع مهم و در کارخانجات بزرگ انجام می گیرد. چدن، آلیاژ های متفاوتی دارد و باید دقت کرد که برای هر نوع آلیاژ چدن، از یک روش جوشکاری متفاوت استفاده شود.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره ☎️   ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

 

در فلز چدن درصد بالایی کربن وجود دارد و این امر باعث شده تا جوشکاری این فلز، با محدودیت های خاصی روبرو شود‌. در واقع استفاده از این فرایند جوشکاری برای اتصال دائمی قطعات، به ندرت پیش می آید و امکان پذیری کمی دارد. به همین دلیل، از این نوع جوشکاری برای رفع عیوب سایر جوشکاری ها و بازسازی قطعات ‌کهنه استفاده می شود. از دیگر ویژگی های چدن ها می توان به غیر قابل انعطاف بودن آنها اشاره کرد. به همین دلیل است که در هنگام جوشکاری فلز چدن برای ساخت و اتصال قطعات، امکان شکستگی در ناحیه جوش خوردگی بسیار بالا می باشد.

کاربرد های اساسی جوشکاری فلز چدن

جوشکاری فلز چدن در صنایع، می تواند کمک کننده به ساختن قطعات جدید باشد. اما به تنهایی کاربردی در اتصالات دائمی ندارد. اصلی ترین کاربرد این فرایند جوشکاری را می توان رفع عیب های ریخته گری دانست. در فرایند های جوشکاری مختلف ممکن است عیوبی نظیر ایجاد حفره های گازی، حبس سرباره، ترک های ریز و یا حفره های ریزش ماسه ای ایجاد شود. از این رو با ریخته گری چدنی، می توان این عیوب را برطرف ساخت. استفاده از فرایند جوشکاری فلز چدن همچنین در تعمیر قطعات استهلاک یافته و یا بازسازی قطعه های شکسته شده می تواند موثر واقع شود. جبران کردن خطا های ایجاد شده از ماشین کاری های اشتباه، از دیگر کاربرد های جوشکاری فلز چدن است.

روش های رایج برای جوشکاری چدن

جوشکاری فلز چدن متناسب با نوع و آلیاژ های متفاوت آن انجام می گیرد. چدن ها به طور کلی به چهار نوع تقسیم می شوند که شامل چدن خاکستری، چدن سفید، چدن چکش خوار و چدن گرافیت کروی می باشد. لازم به ذکر است که چدن چکش خوار با نام چدن مالیبل، و چدن گرافیت کروی با نام داکتیل نیز شناخته می شوند. در میان تمامی آنها، چدن گرافیت کروی دارای خاصیت جوش پذیری بالایی به نسبت دیگر انواع دیگر چدن است. پس از آن، چدن چکش خوار و چدن خاکستری قرار می گیرند.

چدن سفید غیر قابل جوش است و از آن برای فرایند جوش چدن استفاده نمی شود. دلیل این امر را می توان خاصیت شکنندگی و تردی بیش از اندازه چدن های سفید عنوان کرد. فرایند جوشکاری چدن ها را می توان با روش های مختلفی به سرانجام رساند. رایج ترین روش برای جوش چدن، فرایند جوشکاری با قوس الکتریکی و یا همان الکترود دستی می باشد. پس از این روش، روش های جوشکاری قوسی با گاز محافظ، جوشکاری با گاز محافظ خنثی و جوشکاری زیر پودی پرکاربرد هستند.

جوش چدن با گاز اکسی استیلن

استفاده از گاز اکسی استیلن برای جوشکاری فلز چدن، بسیار متداول می باشد. در این روش می توان قطعات کوچک چدن را که حداکثر وزنی معادل ۱۱ کیلو گرم دارند، با شعله گاز اکسی استیلن پیش گرم کرد. اما برای قطعات بزرگ تر، باید فلزات را در کوره های اکسی استیلن گرم نمود. پس از آن می توان فرایند جوشکاری فلز چدن را آغاز کرد. اما در این روش محدودیت هایی وجود دارد. یکی از بزرگ ترین محدودیت های این روش، پراکنده شدن حرارت، در مسیر اتصال می باشد. همچنین در این روش، محل جوشکاری دیر تر از روش های دیگر سرد می شود و استحکام مناطق اطراف جوش، کمتر خواهد بود.

الکترود های مخصوص جوشکاری فلز چدن

برای این نوع جوشکاری می توان از الکترود های مختلفی استفاده کرد. الکترود های جوش چدن، می توانند مفتول هایی از فولاد نرم، قلع برنز، آلومینیوم برنز و یا نیکل خالص باشند. در میان الکترود های نام برده شده، الکترود با مفتول نیکل برای جوشکاری فلز چدن، بسیار نرم تر و مستحکم تر خواهد بود و همچنین خاصیت ازدیاد طول بیشتری را داراست. این الکترود در برابر فسفر اضافی درون چدن ها، تحمل بیشتری دارد و مقاومت بیشتری در برابر گرم ترک خوردن جوش چدن از خود نشان می دهد بنابراین استفاده از مفتول های نیکلی برای این نوع جوشکاری، بسیار پرکاربرد می باشند..

مهمترین عوامل قبل از جوشکاری فلز چدن

برای این که فرایند جوش فلز چدن به خوبی انجام پذیرد، لازم است تا نکات مهمی را رعایت نمود. به طور کلی این نکات و تکنیک ها، به دو مرحله قبل از انجام جوش چدن و مرحله حین انجام جوش چدن، تقسیم می شوند. برای این که جوشکاری به نحو احسنت انجام پذیرد، بهتر است فلز چدن را از قبل، پیش گرم کرد. لازم به ذکر است که در میان انواع چدن ها، چدن خاکستری حرارت بیشتری برای پیش گرم کردن نیاز دارد و چدن چکش خوار، با حرارت کمی می تواند به پیش گرمی مد نظر برسد.

به طور کلی می توان عنوان کرد که درجه حرارت پیش گرم، به عواملی مانند اندازه قطعه چدن، نوع چدن، روش جوشکاری، نوع الکترود مصرفی و … بستگی دارد. همچنین استفاده از الکترود نیکلی موجب بالا رفتن کیفیت کار می شود و بهتر است که قطر الکترود کم باشد. برای این نوع جوشکاری باید از پخ هایی با درز پهن و باز استفاده کرد. زاویه باز بودن پخ ها بهتر است ۶۰ تا ۹۰ درجه باشد. استفاده از انرژی جوش کم و شدت جریان کم، از دیگر عواملی است که در بهبود کیفیت کار موثر می باشد.

مهمترین عوامل در حین و بعد از فرایند جوشکاری فلز چدن

نکاتی که در حین و بعد از انجام فرایند جوشکاری فلز چدن باید رعایت کرد، می تواند تاثیر چشمگیری در کیفیت نتیجه جوش چدن داشته باشد. مهم ترین نکته این است که برای کاسته شدن انرژی جوش، از روش حرکت زیگزاگی الکترود ها استفاده نشود. بلافاصله پس از این که فرایند جوشکاری به پایان رسید، به محل جوش ضربه وارد شود. پس گرم کردن، از مهمترین عوامل در جوشکاری آلیاژ های مختلف چدن می باشد. با رعایت تمامی نکات گفته شده، می توان فرایند جوشکاری فلز چدن را با بهترین کیفیت ارائه داد و ترک در ریشه جوش چدن را تا حد چشمگیری کاهش داد.

علت ترک خوردن جوش چدن

یکی از رایج ترین مشکلاتی که در رابطه با جوشکاری فلز چدن وجود دارد، ترک خوردگی آن می باشد. همانطور که ذکر شد، از جوشکاری فلز چدن تنها به حالت ریخته گری شده استفاده می شود و نمی توان با آن، قطعات جدید با اتصال دائمی را ایجاد کرد. به طور کلی می توان دلیل ترک خوردن جوش چدن را انعطاف پذیری بسیار پایین این فلز عنوان کرد. فلز چدن دارای درصد بسیار بالا کربن بوده که موجب می شود انعطاف این فلز کاربردی کاسته شود. به همین دلیل در حین ریخته گری، این فلز ممکن است با تنش های ناشی از سرد کردن رو به رو شود و به شدت در معرض ترک خوردگی قرار بگیرد.

اصولا به این نوع ترک خوردگی ها، ترک خوردگی انجمادی جوش می گویند. این ترک خورگی حتی می تواند در دما بسیار بالا نیز اتفاق بیفتند. در جوش فلز چدن، غالبا با ترک های چاله و اطراف جوش و یا ترک های مرکزی رو به رو می شویم. ترک خوردی این فلز، همچنین می تواند به دلیل تنظیم نبودن پارامتر های مخصوص فرایند جوشکاری و یا نامطلوب بودن سطح تنش، رخ دهد. باید ذکر کرد که راه حل قطعی برای جلوگیری از ترک خوردگی چدن وجود ندارد. اما می توانید با کنترل و تنظیم صحیح پارامتر های جوشکاری، میزان ترک خوردگی چدن را کاهش دهید. همان طور که ذکر شد، چدن خاکستری انعطاف پذیری بهتری نسبت به سایر آلیاژ های چدن دارد و ترک خوردگی در این نوع چدن، بسیار کمتر می باشد.

مشکلات رایج در جوشکاری آلیاژ های چدن

چدن ها با این که در برخی صنایع کاربرد دارند، اما در هنگام عملیات جوش دادن، مشکلات بسیاری را ایجاد می کنند. در این نوع جوشکاری، فلز پایه در دما گرمایش و سرمایش بسیار شدید قرار می گیرد و موجب ایجاد ساختار های ترد و شکننده در اطراف منطقه جوش می شود. در ساختار این فلز، عناصر مضری مانند گوگرد و فسفر وجود دارد که در صورت حل شدن این عناصر با گاز اکسیژن، احتمال ترک خوردگی عمیق جوش چدن افزایش خواهد یافت. فلز چدن اغلب دارای ناخالصی های ماسه ای شکل و حفره های انقباضی می باشد، که این امر از ذوب شدن کامل مواد جلوگیری می کند و عمل ریخته گری را با نواقص چشمگیری روبرو خواهد کرد. آلودگی های روغنی شکل بر روی سطح قطعات چدنی، از دیگر مشکلاتی است که در جوشکاری فلز چدن با آن روبرو می شویم.