جوشکاری چه فلزاتی ساده‌تر است؟ بهترین فلز کدام است؟
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
جوشکاری فرآیند پیچیده‌ای است که علم الکتریسیته (به استثنای جوش اُکسی استیلن یا همان جوش گاز)، گرما، متالورژی، حالت‌های مختلف ماده و اکسیداسیون را ترکیب می‌کند. این بدان معناست که پیچیدگی‌های زیادی در این کار وجود دارد که می‌تواند موجب خرابی و شکست جوش شود. یکی از روش‌های کاهش این خطر، انتخاب فلزی است که به آسانی بتوان آن را جوشکاری کرد و به‌منظور جلوگیری از شکست جوش، نیازمند عملیات پیش و پس از جوشکاری زیادی نباشد. اما می‌خواهیم به این موضوع اشاره کنیم که جوشکاری چه فلزاتی ساده تر است؟
- فولاد نرمِ کم کربن
- آلومینیوم
- فولاد ضد زنگ
مشاهده کنید: آموزش جوشکاری آهن آلات
فولاد نرمِ کم کربن، بهترین فلز برای جوشکاری
جالب است بدانید که فولاد نرمِ کم کربن، یکی از بهترین فلزها برای جوشکاری است. ویژگی جوش پذیری فوق‌العاده این فلز به خاطر عوامل مختلفی است. یکی از دلایل آن این است که از نظر تاریخی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است.
فراوانی و تقاضای تاریخی برای فولاد کم کربن موجب آن شده است تا دانشمندان و مهندسان مجاب به توسعهٔ روش‌هایی برای جوشکاری این فلز شوند. این پیشرفت‌ها شامل ثبت اختراع قوس الکتریکی مواج، ترکیب‌های شیمیایی پُر کنندهٔ مخصوص، و مهم‌تر از همه، منابع برق در دسترس برای جوشکاری فولاد کم کربن است.
از آنجایی که ما در مقاله انواع فولاد در مورد فولاد کم کربن و موارد استفاده آن به صورت مفصل صحبت کردیم، پیشنهاد میکنم آن مطلب را نیز مطالعه کنید. اما به طور خلاصه می‌توان گفت یکی از دلایل رواج استفاده از فولاد کم کربن، تولید گسترده انواع مقاطع فولادی با این فلز می‌باشد. به عنوان مثال در سازه‌های فلزی، برای اتصال تیرآهن از دو روش پیچ و مهره و جوشکاری استفاده می‌شود که به طبع جنس تیرآهن از فولاد کم کربن است. به غیر از این مورد، حتی در نبشی و ناودانی‌ها هم از این نوع فولاد تولید شدهاند. سایر محصولات فولادی مانند ورق سیاه، میلگرد، قوطی ستونی و بسیاری از موارد دیگر نیز از فولاد کم کربن ساخته شدهاند.
دلیل دیگری که فولاد کم کربن را به فلزی ایده‌آل برای جوشکاری تبدیل می‌کند، چکش خواری بالای آن نسبت به سایر انواع فولاد است. این امر به خاطر آن است که این فولاد دارای مقادیر بسیار کمی از کربن و سایر عناصر آلیاژی است. این ویژگی نیز از تشکیل ریزساختارهای شکننده مثل مارتنزیت جلوگیری می‌کند. تمامی این موارد، خطر انواع خاصی از شکست‌ها در جوشکاری مثل شکستگی هیدروژنی را از بین می‌برد.
بروز باشید : قیمت انواع تیرآهن
آلومینیوم
بااینکه جوشکاری با آلومینیوم می‌تواند سخت‌تر از فولاد کم کربن باشد، اما در صورتی که دانش و تکنیک‌های لازم برای کار با آن را بلد باشید، جوشکاری آلومینیوم می‌تواند به کار بی‌دردسری برای شما تبدیل شود. یکی از موارد مهم، حصول اطمینان از انتخاب گرید مناسب آلومینیوم است.
جوشکاری گریدهای سری 1xxx بدون نیاز به هیچ‌گونه تلاش اضافه انجام می‌شود. گریدهای سری 6xxx را نیز می‌توان جوش داد، اما به‌منظور کمک به جلوگیری از ترک خوردگی، عملیات جوشکاری و مواد پر کنندهٔ مناسب باید مورد استفاده قرار گیرند. معمولاً جوشکاری آلومینیوم سری 2xxx به‌طور کلی امکان پذیر نیست، اما با این حال می‌توان تعداد کمی از گریدهای آن را با تکنیک و مواد پرکننده مناسب جوش داد.
یکی دیگر از مواردی که هنگام جوشکاری آلومینیوم باید در نظر گرفته شود، استحکام مواد است. بر روی برخی از آلیاژهای آلومینیوم، مانند آن‌هایی که با T6 نام‌گذاری شدهاند، به‌طور مصنوعی کار می‌شود تا استحکام آن‌ها افزایش یابد. این بدان معناست که آن‌ها را برای مدت مشخصی تا یک دمای خاص حرارت می‌دهند و از این رو رسوبات بین فلزی، اندازه و شکل مناسبی برای افزایش استحکام آلومینیوم پیدا می‌کنند.
زمانی که این گریدهای آلومینیوم جوشکاری شوند، رسوبات بین فلزی شکل خود را تغییر می‌دهند و سپس استحکام آلومینیوم به میزان زیادی کاهش می‌یابد. برای اینکه این آلیاژهای آلومینیومی جوش خورده به استحکام اولیه خود دست یابند، باید دوباره دوباره درطی یک فرآیند عملیات حرارتی قرار بگیرند.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ فلزی است که در صورت به‌کارگیری تکنیک مناسب و داشتن دانش کافی، می‌توان آن را بلافاصله جوشکاری کرد. بسیاری از فولادهای ضد زنگ که به خاطر مقاومت بالا در برابر خوردگی معروف‌اند را می‌توان علیرغم ترکیب شیمیایی پیچیده‌شان، جوش داد. مهم‌ترین نکته هنگام جوشکاری یک فولاد ضد زنگ، دانستن گریدی است که برای جوشکاری استفاده می‌شود. سه نوع اصلی از فولاد ضد زنگ وجود دارد:
- آستنیتی
- فریتی
- مارتنزیتی
یک نکته مهم هنگام جوشکاری فولادهای ضد زنگ، خوردگی بین دانه‌ای است. زمانی که فولادهای ضد زنگ در معرض دماهای بالای محیطی، مثل دمای جوشکاری، قرار می‌گیرند، کروم می‌تواند مستعد ایجاد پیوند با کربن درون فولاد باشد. این ساختار کاربید کروم مانع ترکیب کروم با اکسیژن می‌شود. از این رو، لایه کروم اکسید تشکیل نمی‌شود و اکسیژن می‌تواند به‌طور آزادانه درون فولاد ضد زنگ، با آهن واکنش دهد که منجر به خوردگی می‌شود.
به‌منظور جلوگیری از این اتفاق، چند روش وجود دارد. استفاده از گریدی که با تیتانیوم یا نیوبیوم به پایداری رسیده است، مثل گرید 321، می‌تواند مانع خوردگی بین دانه‌ای شود، چراکه قبل از کروم، تیتانیوم با اتم‌های کربن تشکیل پیوند می‌دهد.
یک روش دیگر برای جلوگیری از این خوردگی بین دانه‌ای، استفاده از فولادهای ضد زنگ کم کربن است. در این نوع فولادها به میزان کافی کربن وجود ندارد و از این رو دیگر کاربید کروم تشکیل نمی‌شود؛ در نتیجه، لایه محافظتی اکسید کروم به وجود می‌آید و از خوردگی بین دانه‌ای جلوگیری می‌کند.
سایر فلزات مناسب برای جوشکاری
با اینکه یکسری استثنائات وجود دارد، اما به‌طور کلی جوشکاری سایر فلزات پیچیده‌تر است. جوشکاری تیتانیوم به‌طور معمول نیازمند تجهیزات اضافی یا محافظتی است تا از اکسید شدن آن جلوگیری شود. فولادهای پُر کربن عموماً نیازمند حرارت قبل و بعد از عملیات جوش هستند تا از ترک خوردن آن‌ها جلوگیری شود. البته به یاد داشته باشید که برخی از سوپر آلیاژها را تنها در خلأ می‌توان جوش داد.
و در آخر، نکته بسیار مهم این است که باید برای هر فلزی که قصد دارید آن را جوش دهید، به‌صورت مجزا تحقیقاتی را انجام دهید و از وجود روش‌های موفقیت آمیز برای جوشکاری آن فلز اطمینان حاصل کنید.