سلام، دوستان علاقمند به فلز! به‌عنوان تامین‌کننده فولادهای بور، من در مورد جوشکاری این مواد با استحکام بالا با چالش‌های زیادی روبرو هستم. فولادهای بور به دلیل نسبت استحکام - به - وزن عالی آنها شگفت انگیز هستند که آنها را در صنایعی مانند خودروسازی و هوافضا بسیار محبوب می کند. اما اجازه دهید با آن روبرو شویم، جوشکاری فولادهای بور پیاده روی در پارک نیست. در این وبلاگ، نکاتی را در مورد چگونگی حل مشکلاتی که در حین جوشکاری فولادهای بور ایجاد می شود، به اشتراک می گذارم.
آشنایی با مبانی فولادهای بور
قبل از اینکه به مشکلات و راه حل های جوشکاری بپردازیم، بیایید به سرعت به چیستی فولادهای بور بپردازیم. بور در مقادیر کم، معمولا کمتر از 0.005٪ به فولاد اضافه می شود. این افزوده کوچک تأثیر زیادی بر سختی پذیری فولاد دارد. هنگامی که بور وجود دارد، باعث تشکیل مارتنزیت در هنگام خنک شدن می شود که به فولاد استحکام بالایی می بخشد.
اما همین خاصیت که فولادهای بور را بسیار قوی می کند باعث ایجاد سردرد در حین جوشکاری نیز می شود. سختی پذیری بالا می تواند منجر به تشکیل ریزساختارهای سخت و شکننده در منطقه متاثر از گرما (HAZ) و خود فلز جوش شود.
مشکلات رایج جوشکاری با فولادهای بور
ترک خوردن
یکی از رایج ترین مشکلات کرک است. دو نوع اصلی ترک وجود دارد که اغلب شاهد آن هستیم: ترک سرد و ترک گرم.
ترک سرد معمولاً پس از اتمام جوشکاری اتفاق می‌افتد، گاهی اوقات حتی چند ساعت یا چند روز بعد. عمدتاً به دلیل وجود هیدروژن، تنش‌های پسماند بالا و ریزساختارهای سخت و شکننده در HAZ ایجاد می‌شود. هیدروژن می تواند از منابع مختلفی مانند رطوبت در مواد مصرفی جوشکاری، سطح فلز پایه یا اتمسفر اطراف به دست آید.
از طرف دیگر، ترک داغ در طول انجماد فلز جوش رخ می دهد. این به دلیل جداسازی ناخالصی ها در مرزهای دانه در حوضچه جوش است که ساختار را ضعیف می کند و با سرد شدن و انقباض فلز باعث ایجاد ترک می شود.
کیفیت جوش ضعیف
مشکل دیگر کیفیت پایین جوش است. این می تواند به صورت عدم همجوشی، تخلخل، یا شکل ناهموار مهره ظاهر شود. عدم همجوشی زمانی اتفاق می‌افتد که فلز جوش به خوبی با فلز پایه پیوند نخورد. تخلخل وجود سوراخ های کوچک در جوش است که می تواند در اثر گیر افتادن گاز در طول فرآیند جوشکاری ایجاد شود. و شکل ناهموار مهره می تواند بر استحکام و ظاهر جوش تأثیر بگذارد.
نرم کننده HAZ
در برخی موارد، ما همچنین ممکن است شاهد نرم شدن در HAZ باشیم. زیرا حرارت ورودی بالا در حین جوشکاری می تواند باعث شکسته شدن فازهای غنی از بور و کاهش استحکام در این ناحیه شود.
راه حل مشکلات جوشکاری
آماده سازی قبل از جوشکاری
اول از همه، آماده سازی مناسب قبل از جوشکاری بسیار مهم است.
تمیز کردن: از تمیز بودن سطوح فلز پایه اطمینان حاصل کنید. هرگونه زنگ زدگی، روغن، رنگ یا رطوبت را از بین ببرید. برای تمیز کردن سطوح می توانید از حلال ها، برس سیمی یا انفجار ساینده استفاده کنید. این به کاهش مقدار هیدروژنی که می تواند وارد جوش شود کمک می کند و همچنین خیس شدن فلز جوش روی فلز پایه را بهبود می بخشد.
پیش گرم کردن: پیش گرم کردن فلز پایه یک راه عالی برای کاهش سرعت سرد شدن پس از جوشکاری است. این به جلوگیری از تشکیل ریزساختارهای سخت و شکننده در HAZ کمک می کند. دمای پیش گرم به ضخامت مواد، فرآیند جوشکاری و نوع فولاد بور بستگی دارد. به طور کلی، دمای پیش گرم کردن می تواند از 100 درجه سانتی گراد تا 250 درجه سانتی گراد متغیر باشد.
انتخاب مواد مصرفی جوش: مواد مصرفی جوشکاری مناسب را انتخاب کنید. به دنبال مواد مصرفی باشید که برای فولادهای با استحکام بالا طراحی شده اند و می توانند چقرمگی و مقاومت در برابر ترک را ارائه دهند. به عنوان مثال، برخی از الکترودهای هیدروژن کم یا سیم های جامد می توانند انتخاب خوبی باشند.
کنترل فرآیند جوشکاری
در طول فرآیند جوشکاری، کنترل پارامترها کلیدی است.
ورودی گرما: حرارت ورودی را تحت کنترل نگه دارید. گرمای ورودی بالا می تواند باعث رشد بیش از حد دانه در HAZ شود و منجر به نرم شدن شود. از طرف دیگر، یک ورودی گرمای کم ممکن است انرژی کافی برای جوشکاری مناسب فلز جوش با فلز پایه را تامین نکند. باید تعادل مناسب را پیدا کنید. به عنوان مثال، در جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW)، می توانید ولتاژ، جریان و سرعت جوشکاری را برای کنترل گرمای ورودی تنظیم کنید.
سرعت جوش: سرعت جوش نیز بر کیفیت جوش تاثیر می گذارد. سرعت بسیار آهسته می تواند منجر به یک مهره جوش عریض و کم عمق شود، در حالی که سرعت بیش از حد سریع می تواند باعث عدم همجوشی شود. سعی کنید سرعت جوشکاری ثابتی را در طول فرآیند حفظ کنید.
گاز محافظ: از گاز محافظ مناسب استفاده کنید. برای فولادهای بور، مخلوطی از آرگون و دی اکسید کربن اغلب در GMAW استفاده می شود. گاز محافظ حوضچه جوش را از اکسیداسیون محافظت می کند و به کنترل پایداری قوس کمک می کند.
درمان پس از جوشکاری
پس از جوشکاری، عملیات پس از جوشکاری می تواند کیفیت جوش را بیشتر بهبود بخشد.
پس از گرمایش: مانند پیش گرم کردن، پس گرمایش می تواند به کاهش تنش های پسماند کمک کند و اجازه دهد هر هیدروژن موجود در جوش خارج شود. می توانید محل جوش را تا دمای حدود 200 درجه سانتیگراد تا 300 درجه سانتیگراد گرم کنید و بسته به ضخامت ماده آن را برای مدت زمان مشخصی نگه دارید.
کاهش استرس: عملیات حرارتی تنش زدایی را می توان برای کاهش تنش های پسماند در جوش و HAZ انجام داد. این شامل گرم کردن کل قطعه تا دمای خاص (معمولاً کمتر از دمای بحرانی فولاد) و سپس خنک کردن آهسته آن است.
ملاحظات ویژه برای فولاد روی آلومینیوم با پوشش منیزیم
اگر بافولاد روی آلومینیوم با پوشش منیزیم، موارد دیگری وجود دارد که باید در نظر داشته باشید. این پوشش می تواند در حین جوشکاری تبخیر شود که می تواند باعث تخلخل و سایر عیوب جوش شود. برای مقابله با این، می‌توانید قبل از جوشکاری، پوشش ناحیه جوش را جدا کنید یا از تکنیک‌های جوشکاری و مواد مصرفی ویژه‌ای استفاده کنید که برای رسیدگی به فولادهای پوشش‌دار طراحی شده‌اند.
نتیجه گیری
جوشکاری فولادهای بور می تواند مشکل باشد، اما با رویکرد صحیح، می توانید بر مشکلات غلبه کنید. با پیروی از آماده سازی مناسب قبل از جوشکاری، کنترل فرآیند جوشکاری و انجام عملیات پس از جوشکاری، می توانید به جوش هایی با کیفیت بالا با استحکام و چقرمگی خوب دست یابید.
اگر در بازار فولادهای بور هستید یا در مورد جوشکاری آنها سوالی دارید، در تماس با آنها درنگ نکنید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم از این مواد شگفت انگیز بیشترین بهره را ببرید. چه در حال کار بر روی یک پروژه کوچک یا یک برنامه صنعتی در مقیاس بزرگ باشید، ما می توانیم فولادهای بور مناسب را در اختیار شما قرار دهیم و پشتیبانی فنی برای نیازهای جوشکاری شما ارائه دهیم. بیایید با هم گپ بزنیم و ببینیم چگونه می توانیم برای حل چالش های جوشکاری شما با هم کار کنیم!
مراجع
- کتاب راهنمای جوشکاری AWS، جلد 1: علوم و فناوری جوشکاری
- کتابچه راهنمای ASM، جلد 6: جوشکاری، لحیم کاری و لحیم کاری
- مقالات تحقیقاتی در مورد جوشکاری فولاد با استحکام بالا از مجلات صنعتی