چه عواملی بر جوش پذیری فولاد تاثیرگذار است؟

در این مطلب از خانه معماری به بررسی عوامل تاثیرگذار بر جوش پذیری فولاد می پردازیم. با ما همراه باشید.

تعریف جوشکاری

به اتصال دائمی مواد فلزی یا غیرفلزی به یکدیگر جوشکاری گفته می شود به گونه ای که خواص مواد بعد از اتصال برابر با خواص مواد پایه باشد. فولاد جوش پذیر به فولادی اطلاق می شود که بدون نیاز به روش های جانبی و به آسانی بتوان بر روی آن عملیات جوشکاری را انجام داد. انواع فولاد مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی قابل جوشکاری توسط قوس الکتریکی هستند و میزان جوشکاری آنها به سهولت جوشکاری بستگی دارد. به طور کلی، فولادهای ساختمان در دسته فولادهای جوش پذیر قرار دارند و برخی از آن ها برای جوشکاری سریع بسیار ایده آل می باشند.

معرفی عوامل تاثیرگذار بر جوش پذیری فولاد

یکی از عوامل موثر بر سرعت جوشکاری، ترکیب شیمیایی ورق های ضخیم تر است. چرا که به منظور جوشکاری این ورق ها جریان زیادی مصرف می شود و همچنین لبه های درز بعد از این که ذوب شدنن با فلز مذاب حاصل از الکترود ترکیب می شود. از جمله عواملی که در جوش پذیری فولاد تاثیرگذارند می توان به: کیفیت فولاد, ترکیب شیمیایی, ضخامت ورق ها و تنش های ایجاد شده در حین جوشکاری اشاره کرد.در صورت پایین بودن کیفیت جوشکاری، در فلز مبنا در کنار جوش درز ترک ایجاد می شود. فولاد جوش پذیر باید عاری از هرگونه هزینه اضافی بوده و در کل مقرون بصرفه باشد. همچنین باید عملیات جوشکاری بر روی آن آسان بوده و اتصال جوشی دارای کیفیت لازم باشد.

کیفیت اتصال جوش بستگی به عواملی از قبیل: جذب گاز توسط فلز جوش, ترک خوردگی و تغییر بافت فولاد در محل جوش دارد که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم:

عوامل تاثیرگذار بر جوش پذیری فولاد: نوع فولاد

نوع فولاد یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار در جوش پذیری آن است. به عبارتی باید از فولاد مناسب جوشکاری که میزان جوش پذیری خوبی دارد برای این کار استفاده کرد. فولادها در 4 دسته وجود دارند: فولاد نوع A که کاربرد آن بیشتر در ساختمان هایی است که مقاطع آن ها چندان اهمیت ندارد. فولاد نوع B که کاربرد آن ها در سازه هایی است که در معرض نیروهای ایجاد شده در مقاطع به دلیل عملیات جوشکاری هستند.

فولاد نوع C از کیفیت بالاتری در مقایسه با دو نوع اول برخوردار است. به طوری که به شکاف حساسیت نشان نمی دهد و در سازه ها و ساختمان هایی مورد استفاده قرار می گیرد که به دلیل شرایط اجرا و شکل خاص خود از انعطاف پذیری کمی برخوردارند و احتمال گسیختگی آنها بدون تغییر شکل وجود دارد. نوع چهارم فولاد که فولاد نوع D است، بهترین نوع فولاد از لحاظ کیفیت شناخته می شود و کاربرد آن در سازه ها و ساختمان هایی است احتمال گسیختگی ترد در آن ها بسیار بالا است.

جذب گاز توسط فلز جوش

یکی از عوامل تاثیرگذار بر جوش پذیری فولاد، جذب گاز توسط فلز جوش است. زمانی که فولاد مذاب در معرض هوا و گازهای ناشی از تجزیه مواد قرار می گیرد به جذب گازهایی مانند هیدروژن, اکسیژن و ازت می پردازد. گاز هیدروژن جذب شده توسط فولاد منجر به پاشیدگی آن و همچنین ایجاد محفظه های بسته می شود. به عبارتی ترک های موجود در محل جوش در حقیقت به دلیل جذب هیدروژن توسط فولاد و وجود آن در فلز جوش می باشد. میزان اکسیژن جذب شده توسط فولاد بسته به طول قوس الکتریکی, ضخامت و نوع روکش الکترود و همچنین میزان شدت جریان جوشکاری متغیر است. عواملی مانند نوع فلز الکترود و مشخصات جریان نیز در میزان جذب ازت توسط فولاد تاثیرگذارند.

عوامل تاثیرگذار بر جوش پذیری فولاد: ترک خوردگی

ترک خوردگی یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار بر جوش پذیری فولاد است که در اثر پایین بودن کیفیت اتصال جوشی به وجود می آید و باعث از بین رفتن پیوستگی در محل اتصال می شود. بهترین راهکار برای جلوگیری از ترک خوردگی، پیش گرمایش قطعات است که بسیار موثر عمل می کند و باعث به تاخیر افتادن زمان سرد شدن فلز می گردد و در نهایت مانع از ترد شدن آن می شود.

برای این منظور و برای دستیابی به نتیجه مطلوب باید درجه حرارت پیش گرمایش به اندازه کافی بالا باشد. همچنین با استفاده از الکترودهای قلیایی که تولید هیدروژن کمتری دارند و جوشکاری توسط الکترودهای قطور با جریان بالا می تواند روشی قابل قبول برای کاهش ترک خوردگی و یا جلوگیری از ایجاد آن باشد. در برخی موارد برای جلوگیری از ایجاد ترک خوردگی باید جوشکاری مداوم انجام داد. چرا که در این روش، سرعت فرآیند سرد شدن جوش کاهش می یابد.

ترک خوردگی فلز مبنا و فلز جوش

عواملی که ترک خوردگی را تحت تاثیر قرار می دهند، شرایط اجرای جوشکاری و نوع الکترود و همچنین کیفیت فلز مبنا و جوش پذیری آن می باشند. در فلز مبنا زمانی که در درجه حرارت پایین قرار گیرد و چند روز بعد از جوشکاری، ترک خوردگی به اشکال مختلف ایجاد می شود. ترک های ایجاد شده در فلز مبنا به شکل عمود بر جوش درز و یا موازی هستند و از عوامل موثر بر این ترک خوردگی عبارتند از: جذب هیدروژن, ترکیب شیمیایی فلز و ناخالص بودن آن, زنگ زدگی و تنش های ناشی از خمکاری و نورد. لازم به ذکر است، ترک خوردگی های کوچک در فلز مبنا ممکن است گسترش یافته و به بخش های دیگر نیز سرایت پیدا کنند.

ترک خوردگی فلز جوش از دیگر عوامل تاثیرگذار بر جوش پذیری فولاد است و علت ایجاد چنین ترک هایی در محل ذوب، انقباض و انبساط حرارتی است. ترک های محل ذوب معمولاً به شکل ترک های بسیار ریز ظاهر شده و در زمان شروع سرد شدن و انجماد فلز جوش ایجاد می شوند. عواملی از قبیل: شرایط نامطلوب, حبس شدن متریال های خارجی در فلز جوش و انتخاب نامناسب الکترود در ترک خوردگی فلز جوش نقش اساسی دارند. همچنین در اثر جذب ازت که به عواملی نظیر نوع فلز الکترود و مشخصات جریان بستگی دارد نیز ترک خوردگی در فلز جوش ایجاد می شود. چرا که منجر به افزایش شکنندگی فلز جوش و کاهش تغییر شکل آن می شود. با باریک تر در نظر گرفتن جوش درز و با استفاده پیش گرمایش می توان میزان ترک خوردگی در فلز جوش را به حداقل رساند و کاهش داد.