کاوش در جوشکاری کارآمد دنیای فلز: فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت و تحمل دمای پایین، به طور گسترده در کارد و چنگال، لوازم خانگی، ماشین آلات ساخت، دکوراسیون معماری، زغال سنگ، پتروشیمی و سایر زمینه ها استفاده می شود. از روزهای اولیه جمهوری خلق چین تا قبل از اصلاحات و دوره بازگشایی، تقاضای فولاد ضد زنگ چین عمدتاً برای کاربردهای صنعتی و دفاعی بود. امروزه، تولید فولاد ضد زنگ چین بیش از 50 درصد از تولید فولاد ضد زنگ جهان را به خود اختصاص می دهد و موقعیت قابل توجهی را در بازار جهانی فولاد ضد زنگ ایجاد می کند. با این حال، فرآیند جوشکاری فولاد ضد زنگ کار آسانی نیست و مستلزم تسلط بر یک سری نکات فنی و غلبه بر مشکلات فنی مختلف است.

I. ویژگی های فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ به طور خلاصه به فولادی اطلاق می شود که عنصر اولیه کروم (کروم) آن بالاتر از 12 درصد باشد. این ترکیب، فولاد را در حالت غیرفعال قرار می دهد، بنابراین ویژگی های فولاد ضد زنگ را به آن می دهد. بر اساس ساختار و ترکیب شیمیایی، فولاد ضد زنگ را می توان به طور کلی به چهار دسته طبقه بندی کرد: فولاد زنگ نزن آستنیتی، فولاد ضد زنگ مارتنزیتی، فولاد ضد زنگ فریتی و فولاد ضد زنگ دوبلکس.

فولاد ضد زنگ آستنیتی، با مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت و خواص غیر مغناطیسی، به طور گسترده در لوازم خانگی، قطعات خودرو و ابزار پزشکی استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی که به دلیل ماشین کاری خوب، سختی بالا و خواص مغناطیسی معروف است، اغلب برای ساخت کارد و چنگال، تیغه ها، قطعات مکانیکی و غیره استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ فریتی، غنی از تیتانیوم، مقاوم در برابر دماهای بالا و خوردگی است که معمولاً در تولید لوله های اگزوز خودرو، مبدل های حرارتی و سایر اجزاء استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ دوبلکس مزایای فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی را ترکیب می کند و استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی را ارائه می دهد.

علاوه بر این، فولاد ضد زنگ نیز دارای ویژگی های قابل توجه زیر است:

مقاومت در برابر خوردگی عالی: عنصر کروم در فولاد ضد زنگ می تواند یک لایه اکسید متراکم را روی سطح خود ایجاد کند و به طور موثر در برابر فرسایش اکسیژن، آب و سایر رسانه های خورنده مقاومت کند.

استحکام و چقرمگی بالا: فولاد ضد زنگ دارای استحکام و چقرمگی بالایی است که می تواند تنش مکانیکی قابل توجهی را تحمل کند.

مقاومت در برابر دماهای بالا و پایین: فولاد ضد زنگ خواص مکانیکی خوبی را در دماهای بالا و پایین حفظ می کند.

جذابیت زیبایی شناختی و سهولت پردازش: فولاد ضد زنگ دارای درخشش فلزی درخشان است، پردازش و شکل دادن به آن آسان است، مناسب برای تولید محصولات با اشکال و ساختارهای مختلف پیچیده.

با این حال، فولاد ضد زنگ هدایت حرارتی نسبتاً ضعیفی دارد و ضریب انبساط حرارتی زیادی دارد که منجر به مسائلی مانند ترک‌های داغ و خوردگی بین دانه‌ای در حین جوشکاری می‌شود. برای اطمینان از کیفیت و عملکرد اتصالات جوش داده شده، انتخاب روش های جوشکاری مناسب، کنترل پارامترهای جوشکاری و انجام اقدامات حفاظتی مناسب ضروری است.

II. روشهای اصلی جوشکاری فولاد ضد زنگ

جوشکاری مقاومتی

ویژگی ها: در جوشکاری مقاومتی از گرمای مقاومتی تولید شده توسط جریان عبوری از سطح تماس برای ذوب و اتصال سطوح تماس استفاده می شود. جوشکاری مقاومتی دارای مزایای سرعت جوش سریع، راندمان تولید بالا و کیفیت جوش پایدار است.

دامنه کاربرد: جوش مقاومتی برای جوشکاری ورق ها و لوله های فولادی ضد زنگ با ضخامت های نسبتا نازک و اشکال منظم مناسب است.

نقاط عملیاتی: قبل از جوشکاری، اطمینان حاصل کنید که سطح قطعه کار تمیز و صاف است. جریان جوش و زمان جوش مناسب را انتخاب کنید. فشار جوش را برای اطمینان از کیفیت جوش کنترل کنید.

جوشکاری قوسی دستی

ویژگی ها: جوشکاری قوس دستی روشی برای جوشکاری است که با استفاده از تفنگ جوش قوس الکتریکی به صورت دستی انجام می شود که انعطاف پذیری قوی و قابل اجرا برای اشکال و اندازه های مختلف قطعه کار را ارائه می دهد.

دامنه کاربرد: جوشکاری قوس دستی برای جوشکاری قطعات فولادی ضد زنگ با ضخامت های نسبتا نازک و اشکال پیچیده مناسب است.

نقاط عملیاتی: در طول جوشکاری، طول قوس را کنترل کنید و سرعت جوشکاری را ثابت نگه دارید. الکترودهای جوشکاری مناسب و جریانهای جوشکاری را انتخاب کنید. به پارامترهایی مانند سرعت جریان گاز محافظ و طول گسترش الکترود تنگستن توجه کنید.

جوشکاری محافظ گاز (جوشکاری MIG/MAG و جوشکاری TIG)

جوشکاری MIG/MAG: در این روش از گاز بی اثر یا گاز مخلوط به عنوان یک لایه محافظ استفاده می شود و سیم جوش را از طریق دستگاه های تغذیه سیم اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک برای جوشکاری وارد حوضچه مذاب می کند. از مزایای سرعت جوش سریع، کیفیت پایدار و هزینه کم برخوردار است. مناسب برای مناطق جوشکاری با توزیع چگالی بالا.

جوشکاری TIG: در این روش از گاز آرگون به عنوان گاز محافظ استفاده می شود، الکترود جوش فولاد ضد زنگ را به حالت مذاب گرم می کند، سپس آن را با قطعه کار تماس می دهد تا یک جوش ایجاد شود. مزایایی مانند شکل گیری جوش خوب، سطح بالا و مناسب بودن برای جوشکاری صفحات نازک و صفحات متوسط ​​تا سنگین لوله ها را ارائه می دهد. با این حال، فرآیند پیچیده است، سرعت جوشکاری کند است و هزینه ها بالاتر است.

جوش لیزری

ویژگی ها: جوشکاری لیزر از چگالی انرژی بالای پرتو لیزر برای دستیابی به جوش استفاده می کند که دارای دقت بالا، سرعت بالا و کیفیت جوش خوب است.

دامنه کاربرد: جوش لیزری برای جوشکاری قطعات فولادی ضد زنگ با الزامات کیفیت جوش بسیار بالا و اشکال پیچیده مناسب است.

نقاط عملیاتی: در حین جوشکاری، قدرت و موقعیت نقطه کانونی پرتو لیزر را کنترل کنید. حفظ سرعت جوش پایدار؛ به سرعت جریان گاز محافظ و پایداری پرتو لیزر توجه کنید.

سایر روش های جوشکاری

جوشکاری زیر آب : مناسب برای جوشکاری صفحات فولادی ضد زنگ با ضخامت متوسط ​​به بالا با ارائه مزایایی مانند بهره وری بالا و کیفیت جوش خوب. با این حال، به راحتی می تواند باعث جداسازی عناصر آلیاژی و ناخالصی ها شود.

جوشکاری الکتروسرلاگ : برای جوشکاری از گرمای مقاومتی تولید شده از جریان عبوری از سرباره مایع استفاده می‌کند که برای موارد تولید انبوه مناسب است. با این حال، محدودیت های خاصی در مورد مواد و اندازه قطعه کار دارد.

III. مشکلات فنی و راه حل در جوشکاری فولاد ضد زنگ

پدیده ترک داغ

دشواری فنی: فولاد زنگ نزن آستنیتی، به ویژه گریدهای فولادی حاوی نیکل، گوگرد و عناصر دیگر، مستعد ترک خوردگی داغ در حین جوشکاری است که بر کیفیت جوش تأثیر می گذارد.

راه حل: برای کاهش تنش جوشکاری، پیش گرم کردن و عملیات پس از حرارت را اتخاذ کنید. به طور همزمان، انتخاب مواد پرکننده مناسب و بهینه سازی پارامترهای جوشکاری (مانند جریان، ولتاژ، سرعت) نیز بسیار مهم است.

خوردگی بین دانه ای

مشکل فنی: ترکیب کربن و کروم در فولاد زنگ نزن آستنیتی، کاربید کروم را تشکیل می‌دهد که در مرز دانه‌ها رسوب می‌کند و در نتیجه کروم در مرز دانه‌ها تخلیه می‌شود و در نتیجه باعث ایجاد خوردگی بین دانه‌ای می‌شود.

راه حل: از مواد فولادی ضد زنگ با انتشار کربن کم استفاده کنید یا از طریق عملیات حرارتی پس از جوش، رسوب کاربید کروم را از بین ببرید یا کاهش دهید.

تغییر شکل جوش

دشواری فنی: فولاد ضد زنگ دارای ضریب انبساط حرارتی زیادی است که آن را مستعد تغییر شکل در طی فرآیندهای گرمایش و سرمایش می‌کند.

راه حل: فرم اتصال را به طور منطقی طراحی کنید، یک ترتیب جوش متقارن را اتخاذ کنید و به طور مناسب از فیکسچرها برای تثبیت برای کاهش تغییر شکل جوش استفاده کنید.

تخلخل جوشکاری

مشکل فنی: حفاظت ضعیف در حین جوشکاری یا آلاینده ها روی سطح فلز پایه ممکن است منجر به تشکیل منافذ هیدروژن یا سایر منافذ گاز شود.

راه حل: از تمیز کردن کامل سطحی که قرار است جوش داده شود، قبل از جوشکاری اطمینان حاصل کنید و در حین جوشکاری محیط حفاظت از گاز را حفظ کنید.

جوشکاری فولاد زنگ نزن از نظر فنی فرآیندی چالش برانگیز است که نیازمند بررسی جامع خواص مواد، روش های جوشکاری، مشخصات عملیاتی و سایر عوامل است. با انتخاب روش های جوشکاری و پارامترهای فنی مناسب و اتخاذ راه حل های موثر می توان از کیفیت و عملکرد جوش فولاد ضد زنگ اطمینان حاصل کرد. در آینده، ما ظهور فناوری‌ها و تجهیزات پیشرفته‌تر جوشکاری را پیش‌بینی می‌کنیم که فضاهای وسیع‌تری را برای استفاده از فولاد ضد زنگ باز می‌کند.  حواصیل  همچنین به کاوش عمیق در نوآوری ها در فناوری جوش فولاد ضد زنگ ادامه خواهد داد و تخصص حرفه ای خود را در بهبود کیفیت و عملکرد جوش کمک می کند.