جوشکاری چدن به دلیل ساختاری که دارد، یک فرآیند بسیار پیچیده است چرا که چدن بسیار شکننده و حساس به حرارت است. در این مقاله از شرکت پویا صنعت به طور کامل با اصول و روش های آن، تجهیزات و نکات کلیدی مربوط به جوشکاری چدن آشنا میشوید.
جوشکاری چدن چگونه است؟
جوشکاری چدن یعنی فرآیندی که برای اتصال یا ترمیم قطعاتی از جنس چدن ساخته شده است، اتفاق بیفتد. فلز چدن به دلیل ساختار کریستالی و داشتن درصد بالایی از کربن بسیار شکننده است پس باید در فرآیند اتصال آن از حرارت کنترل شده و مواد پرکننده مخصوص چدن یا مخصوص چدن-فولاد استفاده شود.
در ضمن لازم به ذکر است که جوشکاری چدن در مقایسه با آلومینیوم و فولاد، نیازمند دقت و مهارت بیشتری است و این مورد به دلیل ویژگی های خاص چدن است.
کاربرد چدن در صنعت
چدن در صنایع مختلف بسیار محبوب است. از جمله این صنایع میتوان به خودرو سازی، ماشین آلات سنگین، لوله سازی، تجهیزات هیدرولیکی و قطعات ریختهگری اشاره کرد. دلیل کاربرد فراوان آن مقاومت بالا در برابر سایش، قابلیت ریختهگری آسان و قیمت مناسب است. در ادامه این مطلب از مقالات پویا صنعت به چند مورد از قطعات چدنی اشاره کردیم:
- بلوک موتور
- بدنه پمپ
- شیرآلات صنعتی
- صفحه چرخدندهها
چرا چدن را جوش میدهیم
از جوشکاری چدن معمولا برای ترمیم شکستگی، رفع ترک های ریختهگری، یا اتصال قطعات استفاده میشود. همچنین قطعات چدنی به دلیل قیمت بالایی که دارند ارزش تعویض و نوسازی ندارند مگر در شرایطی که امکان تعمیر نداشته باشیم، به همین دلیل اقتصادیترین راهکار انجام تعمیرات و جوشکاری چدن است.
چرا جوشکاری چدن دشوار است؟
همانطور که بالاتر کر کردیم، چدن دارای 2 تا 4 درصد کربن است و همین مقدار باعث میشود ساختار آن ترد و شکننده باشد و زمانی که با حرارت مواجه میشود به سرعت دچار ترک خوردگی میشود. علاوه بر موارد ذکر شده، چدن ها دارای ناخالصی هستن که باعث میشود کنترل فرآیند جوشکاری دشوارتر باشد.
5 مرحله اصلی جوشکاری چدن
- شناسایی نوع چدن (خاکستری، داکتیل، سفید و…)
- پیشگرمایش قطعه برای کاهش شوک حرارتی
- انتخاب الکترود مناسب
- جوشکاری در آمپر پایین با قوس کوتاه
- خنکسازی تدریجی پس از جوش
مشخصات الکترود جوشکار چدن
همانطور که میدانید الکترود جوشکاری یک میله فلزی است که برق را به محل جوشکاری منتقل و ماده پر کننده را فراهم میکند. یکی از مهمترین نکات در جوشکاری چدن به کارگیری الکترود مناسب است چرا که ترکیب شیمیایی الکترود به طور مستقیم در جوشکاری تاثیر گذار است. در ادامه به اصلیترین ویژگی های الکترود جوشکاری چدن اشاره کردهایم:
- دارای روکش نیکل یا نیکل-آهن
- قابلیت جذب انبساط حرارتی
- جلوگیری از تردی و شکستگی در محل جوش
- امکان ماشینکاری پس از جوش
9 روش موثر جهت جوشکاری چدن
جوشکاری چدن معمولا از روش های اتصال فلزات دیگر پیروی میکند. برای درک بهتر این جمله میتوانید مقاله اتصال ورق های فلزی را مطالعه کنید.
جوشکاری چدن با CO₂
در این متود از گاز دیکسید کربن برای محافظت از حوضچه مذاب استفاده میشود ولی دارای یک ایراد است، افزایش احتمال تردی و ترک از معایب این روش است.
جوشکاری چدن با آرگون یا TIG
جوشکاری چدن با آرگون (TIG) از الکترود تنگستنی غیر مصرفی استفاده میکند. گاز آرگون (جوش آرگون) مانع از اکسید شدن سطح جوش میشود. این روش مناسب قطعات ظریف و نازک چدنی است.
جوشکاری چدن با برنج
در این روش فلز پرکننده از جنس برنج است که باعث ایجاد اتصالی نیمه دائمی میشود و برای قعاتی مصرف میشود که نیاز به استحکام بالایی ندارد.
جوشکاری چدن با الکترود
این روش پرکاربردترین روش جوشکاری است؛ انتخاب نوع الکترود بستگی به جنس و نوع چدن دارد ولی معمولا از الکترود نیکل، نیکل-آهن یا فولاد ضد زنگ استفاده میشود. در ضمن حتما نیاز است که جوش به صورت نقطهای و با فواصل زمانی انجام شود تا از ترک خوردن قطعات جلوگیری شود.
جوش چدن به آهن
اگر بخواهیم چدن را به فولاد متصل کنیم، بهتر است از الکترود نیکل خالص یا نیکل-آهن استفاده شود تا اختلاف انبساطی دو فلز به حداقل برسد.
جوش چدن خاکستری
چدن خاکستری به دلیل وجود گرافیت، بسیار ترد است. برای جوش این نوع چدن، از الکترود نیکل خالص (Ni99) استفاده میشود که خاصیت جذب تنش بالایی دارد و از ترکخوردگی جلوگیری میکند.
جوش استیک (MMA)
در این روش از الکترود دستی استفاده میشود. به دلیل کنترل راحتتر و هزینه پایین، یکی از رایجترین روشهای تعمیر قطعات چدنی است.
جوش اکسیاستیلن
یکی از قدیمیترین روشهاست و برای قطعات کوچک مناسبتر است. این روش با شعله گاز استیلن و اکسیژن انجام میشود و کنترل حرارت آن نسبتاً ساده است.
جوشکاری برنز
جوش برنزی نوعی لحیمکاری سخت است. فلز پرکننده بر پایه مس و قلع است و برای ترمیم قطعاتی با ضخامت کم یا ترکهای سطحی مناسب است.
جوشکاری با گاز محافظ خنثی (GTAW)
روش GTAW یا TIG Welding از گازهای خنثی مانند آرگون یا هلیوم برای محافظت استفاده میکند و کیفیت سطحی بسیار بالایی ایجاد میکند.
جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW)
در روش GMAW یا MIG Welding از سیم جوش مصرفی و گاز محافظ استفاده میشود. سرعت بالا و کنترل آسان از مزایای آن است، اما نیاز به تجهیزات خاص دارد.
4 نکته مهم قبل از جوشکاری چدن
- قطعه باید کاملاً تمیز و بدون روغن باشد.
- از پیشگرمایش در محدوده ۲۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد استفاده شود.
- جوشهای کوتاه و متناوب اجرا شوند.
- خنک شدن باید بهصورت تدریجی انجام گیرد.
مراحل انجام جوشکاری چدن
- پیشگرمایش: جلوگیری از شوک حرارتی
- اجرای پاسهای کوتاه: کنترل دما
- چکشکاری سبک: برای کاهش تنش
- پوششدهی: برای جلوگیری از زنگزدگی
نکات مهم پس از پایان جوش دادن چدن
- قطعه نباید ناگهانی خنک شود.
- از قرار دادن قطعه در محیط مرطوب پرهیز شود.
- در صورت امکان، عملیات پسگرمایش (Post Heating) انجام شود.
- محل جوش بررسی و در صورت نیاز ماشینکاری شود.
جوش پذیری انواع چدن
| نوع چدن | جوشپذیری | توضیح کوتاه |
| چدن سفید | بسیار ضعیف | تشکیل کاربیدهای سخت |
| چدن آلیاژی | متغیر | بستگی به نوع آلیاژ دارد |
| چدن داکتیل | نسبتاً خوب | ساختار کروی گرافیت باعث انعطاف بهتر میشود |
| چدن مالیبل | متوسط | مناسب برای جوشهای موضعی |
| چدن خاکستری | بسیار ضعیف | به سختی قابل جوشکاری است |
سوالات متداول درباره جوشکاری چدن
چرا جوشکاری چدن دشوار است؟
چون درصد کربن بالایی دارد و در برابر تغییرات حرارتی حساس است.
بهترین روش برای جوش چدن کدام است؟
روش الکترودی یا TIG برای چدن داکتیل و خاکستری بهترین گزینهها هستند.
آیا میتوان چدن را بدون پیشگرمایش جوش داد؟
در بیشتر موارد خیر، چون احتمال ترک خوردن بسیار زیاد است.
بهترین الکترود برای جوش چدن خاکستری چیست؟
الکترود نیکل خالص (Ni99).
آیا چدن سفید قابل جوش است؟
تقریباً خیر، مگر با عملیات حرارتی خاص.
چرا پس از جوشکاری چدن، ترک ایجاد میشود؟
به دلیل انقباض سریع هنگام سرد شدن.
آیا میتوان چدن را با آهن جوش داد؟
بله، با الکترود نیکل-آهن قابل انجام است.
دمای مناسب پیشگرمایش چدن چقدر است؟
بین ۲۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد.
آیا جوشکاری چدن با CO₂ توصیه میشود؟
فقط در شرایط خاص و کنترلشده، چون خطر تردی بالاست.
مهمترین نکته برای موفقیت در جوش چدن چیست؟
پیشگرمایش و کنترل دمای خنک شدن.
نظر بدهید