الکترود چدن الکترود جوشکاری چدن و روش جوشکاری چدن خاکستری

الکترود جوشکاری چدن

الکترود چدن الکترود جوشکاری چدن و روش جوشکاری چدن خاکستری

الکترود چدن الکترود جوشکاری چدن و روش جوشکاری چدن خاکستریReviewed by Ehsan Khajavi on Nov 19Rating: 5.0

اگر شما حوزه جوشکاری فعالیت می کنید حتما می دانید بخشی از کار شما جوشکاری چدن بوده که نیاز به الکترود چدن و مخصوص چدن خاکستری می باشد.

به همین دلیل این مقاله را تهیه کنیم تا اطلاعات کاملی در مورد جوشکاری چدن و چدن خاکستری در اختیار شما قرار دهد.

ضمناً هر سوالی در حوزه تامین قطعات جوشکاری و الکترودها داشتید می توانید با

شرکت تجهیز جوش شادمان

تنها نماینده رسمی الکترود هیوندای در ایران

تماس بگیرید!



در ابتدا نگاهی داشته باشیم به معنی الکترود

 

الکترود چیست؟

مفتول فلزی که به وسیله ی پوشش فلاکس احاطه شده باشد را الکترود می گویند. جنس روکش الکترود می تواند از آزبست، اکسید سدیم، سلولز، آهک یا خاک رس باشد و قطر آن از روی قطر مغزی الکترود مشخص می گردد. با استفاده از الکترود فضای خالی بین اتصالات در طی فرآیند جوشکاری پر می شود.

در مقاله ای کامل در مورد الکترود، انواع و کاربرد الکترود جوشکاری و نام گذاری الکترودهای جوشکاری صحبت کرده ایم.

الکترودهای جوشکاری چدن

چدن ها از آلیاژهای آهنی تشکیل شده اند که خواص گوناگون و زیادی دارند. کار بر روی چدن ها در حالت جامد صورت نمی گیرد بلکه در حالت مذاب به شکل مورد نظر ریخته گری می شوند.

چدن ها از ۲ تا ۴ درصد کربن و ۱ تا ۳ درصد سلسیم تشکیل شده اند این درحالیست که فولادها از ۲ درصد کربن و یا کمتر تشکیل می شوند. فرآیندهای نرخ انجماد، عملیات گرمایی و انجامد بر روی خواص چدن اثر دارد و از استحکام و سختی بالایی برخوردار هستند.

آلیاژ چدن یکی از پرکاربردترین آلیاژها در صنایع گوناگون است. ویژگی هایی همچون نقطه ذوب پایین، قابلیت سیال شدن زیاد، قابلیت جذب ارتعاش خوب، مقاومت بالا در مقابل سایش، عدم حساسیت در برابر شیارهای سطحی و کم بودن میزان انقباض در زمان انجماد و سرد شدن از ویژگی های مثبت این آلیاژ است.

کاربرد انواع چدن

۱٫خـودرو و صـنایع وابسـته به آن

۲٫ قطعات غیر فشاری برای کاربردهای درجه حرارت بالا مانند میله های شبکه، قطعات کوره ها، قالب های شمش، قالب های شیشه

۳٫ تولید قطعات ریختگی تحت فشار از جمله شیر فلکه ها، بدنه های پمپ ماشین آلات، میل لنگ ها، چرخ دنده ها، غلتک ها، تجهیزات فرآیند شیمیایی

۴٫ -راه آهن، کشتیرانی و خدمات سنگین و …

مسئله تعمیر و نگهداری تجهیزات چدنی از جمله نکات کلیدی در بهره وری و افزایش عمر مفید این دسته از مواد می باشد. در این میان فرآیند جوشکاری به عنوان یکی از اصلی ترین روش ها جهت تعمیر این دسته از مواد شناخته می شود.

الکترود جوشکاری چدن

جوشکاری فلزات چدن

همانطور که گفته شد چدن ها همانند همانند فولاد آلیاژی از آهن و کربن هستند . تفاوت اساسی این دو دسته از مواد به درصد کربن مربوط است..

وجود درصـد بالاتر کربن در این دسـته از مواد، جوشکاری آنها را همواره با محدودیتهایی مواجه می سازد. از این رو جوشکاری فلزات چدنی به قصد اتصال به ندرت رخ داده و عمده دلیل جوشکاری آنها به قصد تعمیر و بازسازی عیوبی مانند ترکها انجام می شود.

بزرگترین مشکل در جوشکاری چدنها عدم خاصیت انعطاف پذیری آنها می باشد. بطور مثال اگر یک قطعه چدنی تحت نیروی کششی در محدوده استحکام تسلیم قرار گیرد، وقوع شکست قطعه قبل از هرگونه تغییر فرم دور از انتظار نیست.

دلایل جوشکاری چدن

۱٫ تعمیر عیوب ناشی از ریخته گری
۲٫ تعمیر عیوب جهت بهبود خواص و یا بازیابی قطعات ریختگری قبل از سرویس دهی
۳٫ تصال قطعات ریختگی به یکدیگر

تعمیر عیوبی همچون عیوب ماهیچه ها، حفرات گازی، ناخالصی ها و عیوبی که هنگام تولید به دلیل تخخل و ماشین کاری حادث شده براحتی قابل انجام است.

به این دلیل که چدن ها از رنج گسترده ای از آلیاژها تشکیل شده اند و ماهیت آن ها با هم متفاوت است در نتیجه باید در هنگام جوشکاری به انتخاب روش جوشکاری و تکنیک به کار رفته در انجام عملیات جوشکاری دقت کرد.

الکترود جوشکاری چدن خاکستری

چـدن خاکستری بوسیله شکل بخصوص گرافیت در ساختارش شناخته می شـود (ساختار ورقه ای) نام گذاری این ماده به دلیل سطح مقطع خاکستری شکست این ماده می باشد. این نوع از چدن دارای بیشترین کاربرد در میان گروه چدنها می باشد.

چدن خاکستری یکی از پرکاربرد ترین مواد در دسته چدنها می باشد که معموال دارای ۵/۲ تا ۴ درصد کربن و ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم می باشد.

مـعمولا شکست قطـعات با جنـس چـدن خاکستـری در راسـتای ورقـه های گرافیتی رخ می دهد، استحکام چدن خاکستری به طور مستقیم به نحوه توزیع ورقه های گرافیتی در زمینه شبکه آهنی بستگی دارد.

به دلیل وجود ورقه های گرافیتی در ساختار این آلیاژ، ورود گرافیت به حوضچه مذاب در حین جوشکاری اجتناب ناپذیر است و این امر در نهایت منجر به تردی ساختار فلز جوش می گردد.

در این مورد توصیه می گردد از روشی برای جوشکاری استفاده شود که کمترین میزان امتزاج فلز جوش و پایه در آن رخ دهد تا ورود گرافیت به حوضچه مذاب به حداقل برسد.

توجه به اقدامات الزم جهت کاهش تنشهای ناشی از انجماد حوضچه مذاب ضروری است، بنابراین استفاده از الکترود و سیم جوش های با استحکام پایین، به کاهش خطر وقوع ترک بدون کاهش کلی استحکام طرح اتصال کمک خواهد کرد.

بطور کلی چدنهای خاکستری در حین جوشکاری به وقوع حباب های گازی مستعد هستند. این امر می تواند بوسیله اتخاذ ۲ روش به حداقل برسد:

۱ -کاهش مقدار امتزاج فلز جوش و فلز پایه

۲ -افزایش زمان انجماد، جهت فرصت دهی به حبابهای ایجاد شده برای خروج از حوضچه مذاب.

عملیات پیشگرم روشی موثر جهت کاهش وقوع حفرات گازی و ترک می باشد. از جمله پرکاربـرد تریـن روشها جهـت جـوشکاری چدنهای خاکستـری استفاده از الکترودهای روکش دار با مغزی نیکل و نیکل-آهن می باشد و استفاده از این الکترودها با یا بدون پیشگرم و پسگرم امکان پذیر است.

در صورت استفاده از الکترودهای فولادی و چدنی اعمال عملیات حرارتی پیشگرم در دمای ۵۵۰ درجه جهت جلوگیری از سخت شدن ساختار و وقوع ترک ضروری است.

الکترود جوشکاری چدن

مشکالت رایج در جوشکاری چدن

۱٫ 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.

۲ -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 .

۳٫ 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 .

۴٫ 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.

۵٫ 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.

۶٫ 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

۱ -جوشکاری با الکترود روکش دار دستی (SMAW)
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

۲ -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)

۳ -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 .

 

۴ -جوشکاری زیر پودری (SAW)
در این روش استفاده از فیلرهایی با کد CI-ERNiFeMn و CI-ENiFeT3 با پودر مناسب جهت جوشکاری انواع چدنها کاربرد دارد. لازم به ذکر است در این روش جوشکاری استفاده از مفتولی با قطر کم و جریان و سرعت پایین پیشنهاد می گردد. از این روش جوشکاری جهت تعمیر طبله های نگهدارنده کابلها و هر شی ای با سطح سیلندری استفاده می شود .

الکترود جوشکاری چدن

کلاس بندی الکترودهای مناسب در جوشکاری چدنها بوسیله الکترود روکش دار

۱ -الکترود با مغزی نیکل خالص
۲٫ الکترود با مغزی نیکل – آهن

تکنیکهای توصیه شده جهت جوشکاری چدنها

۱٫ آماده سازی فلز پایه
۲٫ پیشگرم قطعات چدنی پیش از جوشکاری
۳٫ آماده سازی محل جوشکاری
۴٫ تکنیک گل میخ زنی و ماهیچه گذاری
۵٫ -تکنیک چکش کاری
۶٫ -اجرای صحیح توالی پاسهای جوشکاری
۷٫ تکنیک وصله زنی
۸٫ پسگرم قطعات چدنی پس از جوشکاری
۹٫ پسگرم قطعات با رویکرد کاهش فازهای مضر

به اشتراک گذاری پست