بهترین روش برای جوشکاری انواع استیل و نکات کاربردی آن‌ها
دسترسی سریع به محتوای مقاله
خواص و قابلیت‌های شگفت‌انگیز فولادهای ضد زنگ بر کسی پوشیده نیست و این مواد معمولاً به‌عنوان انتخاب اول در صنایعی که به استحکام مطلوب به همراه مقاومت به خوردگی عالی نیاز است، در نظر گرفته میشوند. اما نباید این نکته را فراموش کرد که مهمترین روش اتصال قطعات در صنعت، جوشکاری است و جوشکاری استیل نیز یک چالش جدی برای جوشکارهای تازه‌کار محسوب می‌شود. حال باید دید که چگونه میتوان از پس جوشکاری استیل برآمد و چه نکاتی را باید برای جوشکاری استنلس استیل رعایت کرد. همچنین، بررسی و شناخت بهترین روش برای جوشکاری انواع فولاد ضد زنگ و نیز این نکته که این فولادها را به چه موادی میتوان جوش داد، بسیار حائز اهمیت است.
آیا می توان فولاد ضد زنگ را جوشکاری کرد؟
بااینکه جوشکاری استیل سخت است، اما در پاسخ به این پرسش باید گفت که بله. انواع فولاد ضد زنگ به‌وسیله هر روش جوشکاری مبتنی بر قوس الکتریکی مانند روشهای TIG، MIG، SMAW و FCW قابل جوشکاری هستند. هرکدام از این روشهای یادشده نتایج متفاوتی را به همراه خواهند داشت و برای انجام آن‌ها نیاز به مهارت بالایی است.
چرا جوشکاری استیل دشوار است؟
بااینکه جوشکاری فولاد ضد زنگ به‌اندازه جوشکاری فولاد ساده کربنی آسان نیست، اما با تمرین و کسب مهارت و دانش کافی، میتوان این پروسه را به انجام رساند. مشکلات جوشکاری استیل به میزان انتقال حرارت و سطح براق آن مربوط می‌شود. جوشکاری فولاد ضد زنگ برای جوشکاران بی‌تجربه و تازه‌کار یک چالش جدی محسوب می‌شود زیرا این آلیاژ، گرما را به‌طور موثری حفظ می‌کند و انتقال حرارت آن به‌اندازه فولادهای ساده کربنی نیست. بنابراین، اگر حرارت بیش‌ازحد به آن اعمال کنید، ممکن است که فولاد ضد زنگ تاب بردارد یا حتی در هنگام سرد شدن آسیب ببیند.
همچنین، فولاد ضد زنگ به‌وضوح هرگونه عیوب جوش را نشان می‌دهد. تنها به همین دلیل، برخی می‌گویند جوشکاری استنلس استیل فرآیندی پیچیده و غیرقابل انجام است که تنها از عهده جوشکاران ماهر برمی‌آید. اما باید گفت که هر کسی با تمرین کافی می‌تواند این نوع جوشکاری را یاد بگیرد. یکی دیگر از مسائل مربوط به جوشکاری فولاد ضد زنگ، انتخاب ماده پرکننده و الکترود جوشکاری مناسب است. شما باید از مواد پرکننده مناسب، گاز محافظ و تجهیزات منحصربه‌فرد برای جوشکاری هر یک از گریدهای فولاد ضد زنگ استفاده کنید.
بهترین روش جوشکاری استیل
برای انتخاب بهترین روش جوشکاری استیل، ابتدا باید با خواص و مشخصه‌هایی که هرکدام از این روش‌ها در مواجهه با استنلس استیل ارائه می‌دهند را بشناسیم. این خواص شامل یک جوش باکیفیت و عاری از عیوب، استحکام مناسب در منطقه HAZ، ظاهر زیبا و غیره میشوند. در ادامه به بررسی انواع روشهای جوشکاری فولاد ضد زنگ خواهیم پرداخت.
جوشکاری استیل به روش TIG
اگر ظاهر قطعه جوشکاری برایتان اهمیت دارد، جوشکار TIG باید اولین انتخاب شما باشد. این روش، جوش های تمیز و جذابی را در فولادهای ضد زنگ ایجاد می‌کند. همچنین، جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش TIG به دلیل استفاده از پدال پا (یا کنترل انگشت) امکان کنترل دقیق بر میزان حرارت را فراهم می‌سازد. کنترل حرارت در به حداقل رساندن تاب برداشتن یک قطعه فولادی ضد زنگ بسیار حائز اهمیت است.
بااین‌حال، مشکلاتی در جوشکاری استنلس استیل به روشTIG وجود دارد. شما باید میله پرکننده را هر از چند گاهی تعویض کنید، به این معنی که جوش های طولانی دارای پاس‌های توقف و شروع مجدد خواهند بود. به‌علاوه، شما باید از یک گاز محافظ گران‌قیمت استفاده کنید.
جوشکاری استیل به روش MIG
جوشکاری MIG یک فرآیند نیمه اتوماتیک است که در صورت انجام صحیح اتصال قوی دو قطعه فولاد ضد زنگ را ارائه می‌دهد. این فرآیند از یک گاز محافظ غنی از آرگون و یک الکترود استفاده می‌کند. جوشکاری MIG به این دلیل محبوب است که به جوشکار اجازه می‌دهد از منبع جریان پالسی استفاده کند، که می‌تواند جوشکاری نقاط سخت را در پروژه‌های پیچیده فولاد ضد زنگ آسان‌تر کند. مخلوط گازهای دیگر، ازجمله گازهای هلیوم، اکسیژن و دی‌اکسید کربن، اغلب برای تثبیت قوس و بهبود کیفیت جوش استفاده میشوند. این روش یکی از روشهای گران جوشکاری استیل است.
جوشکاری استیل به روش FCW
اگر هزینه مربوط به جوشکاری فولاد ضد زنگ با روش MIG برایتان مشکل‌ساز است، استفاده از روش FCW یا جوشکاری هسته شار پیشنهاد می‌شود. جوشکاری شار به شما این امکان را می‌دهد که از گاز CO2 که ارزان‌تر از گاز آرگون است استفاده کنید. همچنین، این فرآیند حتی می‌تواند بدون گاز محافظ نیز انجام شود. اما این روش یک مشکل اساسی دارد و آن مقابله با سرباره ناشی از شار هسته است که در هنگام انجام جوشکاری در تعداد پاس‌های بالا ایجاد می‌شود.
یکی دیگر از مزایای جوش شار این است که می‌توانید از آن در شرایط وزش باد نیز استفاده کنید. برای انواع گریدهای فولاد ضد زنگ، بسیاری تصور می‌کنند که به یک گاز محافظ نیاز است. اما ازآنجایی‌که در این روش از سیم‌های شاردار استفاده می‌شود، به گاز محافظ گران‌قیمتی که ممکن است در شرایط وزش باد از بین برود، نیاز نیست.
جوشکاری استیل به روش SMAW
در کاربردهای صنعتی یا ساختمانی، ظاهر ممکن است اولویت بالایی نداشته باشد. بنابراین، قابل‌حمل بودن تجهیزات و سهولت در اجرای جوش SMAW، آن را برای استفاده در سایت‌های جوشکاری بزرگ مناسب می‌گرداند. به‌علاوه، ازآنجایی‌که در این روش هیچ گاز محافظی وجود ندارد، می‌توانید در شرایط وزش باد از جوشکاری SMAW استفاده کنید. الکترودهای مورداستفاده در SMAW دارای یک پوشش خارجی هستند که حاوی شار است. شار یعنی این الکترودها سرباره تولید می‌کنند که باید با آن مقابله کنید و کنترل گرما در فلز می‌تواند یک چالش باشد. به‌علاوه، شما باید اغلب الکترود مصرفی را تعویض کنید.
فولاد ضد زنگ را به چه موادی می توان جوش داد؟
فلزات غیرمشابه ازجمله فولادهای ضد زنگ و دیگر فولادها را میتوان به یکدیگر جوش داد اما به چند دلیل، این امر یک چالش دشوار با ملاحظات خاص است. شما باید خطرات و این چالش‌ها را ارزیابی کنید و تصمیم بگیرید که آیا آن‌ها برای برنامه موردنظر قابل‌قبول هستند یا خیر.
در بسیاری از موارد، نیاز است تا دو فلز غیرمشابه با نقطه ذوب‌های متفاوت را به یکدیگر جوش دهیم که این امر یک چالش جدی محسوب می‌شود. به این دلیل که اگر اختلاف نقطه ذوب آن‌ها زیاد باشد، یکی بسیار زودتر ذوب شده و عمل اتصال آن‌ها در حالت ذوبی امکان‌پذیر نخواهد بود. این مشکل توسط انتخاب ماده پرکننده مناسب قابل‌حل است. به همین دلیل، ماده پرکننده‌ای که استفاده می‌کنید بسیار مهم است.
- اتصال فولاد ضد زنگ به فولاد کربنی: معمولاً نیاز به پیش گرم کردن فولاد کربنی است.
- اتصال فولاد ضد زنگ به فولاد کم کربن و کربن متوسط: استفاده از روش MIG با سیم پرکننده ER309L و گاز محافظ مخلوط سه تایی
- اتصال فولاد ضد زنگ به فولاد گالوانیزه: برای جوشکاری ورق گالوانیزه، حذف پوشش روی از آن به دلیل انتشار بخارات سمی و افت کیفیت جوش الزامی است.
- اتصال فولاد ضد زنگ به چدن: استفاده از روش buttering برای حفظ کربن در فولاد ضد زنگ با کمک پرکننده‌های NiFe-CI و Ni-CI
- اتصال فولاد ضد زنگ به آلومینیوم: بااینکه اتصال این دو به یکدیگر معمولاً انجام نمی‌شود، اما راه‌حل‌هایی مانند درج‌های انتقال دو فلزی وجود دارد که با استفاده از فرآیندهای خاصی ساخته میشوند و معمولاً در حالت‌های جوشکاری در محل امکان‌پذیر نیست.
نحوه جوشکاری استیل
برای اینکه جوشکاری فولادهای ضد زنگ به بهترین نحوه انجام شود، اطلاع از برخی نکات کاربردی ضروری است. در اینجا به 10 نکته مهم و کاربردی برای جوشکاری انواع استیل‌ها اشاره خواهیم کرد.
1- انجام جوشکاری با حرارت کم
همان‌طور که قبلاً اشاره شد، فولاد ضد زنگ در مواجهه با حرارت بالا، تاب برمی‌دارد. بنابراین، لازم است تا کنترل دقیقی بر روی حرارت ورودی به محل جوش داشته باشید.
2- پرهیز از مواد پرکننده با قطر بالا
هرچه سیم پرکننده ضخیم‌تر باشد، به گرمای بیشتری نیاز دارید. از طرفی، برای جوشکاری استیل، باید آمپر را پایین نگه‌دارید. بنابراین، از استفاده از سیم‌های پرکننده بزرگ به‌عنوان راه دیگری برای پایین نگه‌داشتن حرارت خودداری کنید.
3- استفاده از ماده پرکننده و الکترود مخصوص
شما می‌توانید فولاد ضد زنگ را با همان پرکننده فولادی ملایمی که به‌طور منظم استفاده می‌کنید، جوش دهید. اما در آن صورت، مشکل این است که جوش ممکن است خورده شود و برای جلوگیری از این خوردگی، باید خط جوش را پوشش دهید. بنابراین، با استفاده از پرکننده مخصوص فولاد ضد زنگ که با فلز پایه مطابقت دارد از بروز این مشکل جلوگیری می‌شود. همچنین، از آلوده کردن SS با کربن موجود در HAZ که می‌تواند باعث زنگ‌زدگی قطعات SS شود، خودداری کنید. مهمترین و پرکاربردترین الکترودها و فیلرهای مورداستفاده برای فولادهای ضد زنگ شامل 304، ER308L، ER316L و ER309 هستند.
4- تنظیم دقیق Fit-Up
فیت آپ مناسب به شما این امکان را می‌دهد که از مقدار مناسبی از مواد پرکننده استفاده کنید و نیاز به پر کردن شکاف‌ها را برطرف می‌کند. این بدان معناست که نیازی به اعمال حرارت بیش‌ازحد به فلز نخواهید داشت. بنابراین، برای جلوگیری از تاب برداشتن و ظاهر نامناسب، برای تنظیم دقیق قطعات کار وقت بگذارید.
5- استفاده از زاویه مناسب تورچ یا نازل
کشیدن الکترود، به شار این امکان را می‌دهد تا بالای حوضچه جوش رفته و حوضچه جوش را به‌درستی بپوشاند و این‌چنین، از آلوده شدن جوش به آخال‌های سرباره جلوگیری به عمل آید. برای جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش FCAW، استفاده از زاویه کشش 10 درجه توصیه می‌شود که این زاویه برای جوشکاری SMAW تندتر خواهد بود.
6- استفاده از سیم جوش با اندازه مناسب
با استفاده از MIG و جوشکاری با هسته شار، هنگام شروع جوشکاری برای ایجاد قوس صاف، باید از چسبندگی و اندازه مناسب سیم جوش اطمینان حاصل شود. به‌علاوه، هنگام جوشکاری باید از تغییر فاصله بین نازل و فلز خودداری کنید. همچنین، هنگام جوشکاری با هسته شار، هر بار که یک خط جوش ایجاد می‌کنید، نوک سیم را کوتاه کنید. در غیر این صورت، امکان تشکیل حباب سیلیکونی در نوک سیم وجود دارد که می‌تواند کیفیت جوش را تحت تأثیر قرار دهد.
7- حوضچه جوش TIG
قطر حوضچه جوش باید برابر با ضخامت فلز پایه باشد. اگر حوضچه جوش خیلی بزرگ شد، باید که حرارت ورودی کاهش یابد. در پایان جوش نیز، شیارها را با کاهش جریان و افزودن فلز پرکننده تا زمانی که حوضچه جوش منجمد شود، از بین ببرید.
8- نرخ نفوذ
فرآیندهای مختلف جوشکاری دارای نرخ‌های نفوذ متفاوتی هستند. به‌طورکلی، اگر به سرعت نفوذ بالا نیاز دارید، از جوشکاری شاردار با سیم دو محافظ استفاده کنید. این تنظیم معمولاً بهترین نرخ نفوذ را به شما می‌دهد.
9- سرعت جوشکاری
به‌طورکلی، برای جوشکاری فولاد ضد زنگ باید که سرعت جوشکاری در حد بالا نگه داشته شود تا از ایجاد گرمای اضافی در آن جلوگیری شود. همچنین، در جوشکاری SMAW و FCW، می‌توانید سرعت جوش را ارزیابی کنید. برای این منظور به نکات زیر توجه کنید:
- حرکت آهسته جوش: مهره شما تاج بالایی پیدا می‌کند و سرباره به‌خوبی روی جوش را نمی‌پوشاند. جوش را در نزدیکی تاج قرار می‌دهد و فلز خاکستری می‌شود. احتمالاً مشکل تخلخل دارید و جوش ممکن است مستعد زنگ‌زدگی باشد.
- حرکت سریع جوش: در این حالت، خط جوش خیلی باریک خواهد بود.
10- پیشگیری از زنگ‌زدگی جوش
خط جوش یک ناحیه مستعد زنگ‌زدگی است و باید برای جلوگیری از این اتفاق، اقداماتی انجام داد که عبارت‌اند از:
- انتخاب گاز محافظ صحیح
- تمیز کردن محل جوش پس از جوشکاری
- پایین نگه‌داشتن حرارت ورودی
سؤالات متداول
1- چرا جوشکاری فولاد ضد زنگ سخت است؟
سرعت انتقال حرارت فولادهای ضد زنگ پایین است و این امر جوشکاری آن‌ها را مشکل می‌کند. ضمن اینکه، این نوع فولاد عیوب جوشکاری را به‌خوبی نمایان می‌کند.
2- آیا امکان جوشکاری فولاد ضد زنگ وجود دارد؟
بله، باید حرارت ورودی پایین نگه داشته شود و از فیلرمتریال و الکترودهای مخصوص همچون 304، ER308L، ER316L و ER309 استفاده شود.
3- انواع استیل را به چه روشهایی میتوان جوشکاری کرد؟
مهمترین روشهای جوشکاری استنلس استیل شامل TIG، MIG، FCW و SMAW میشوند.
4- آیا میتوان فولاد ضد زنگ را به آلومینیوم جوش داد؟
اتصال فولاد ضد زنگ به آلومینیوم از طریق جوشکاری بسیار سخت است چراکه نقطه ذوب آن‌ها با یکدیگر تفاوت زیادی دارد.
5- کدام فلزات را میتوان به فولاد ضد زنگ جوش داد؟
فولادهای کربنی و چدنها برای اتصال به انواع استیل مناسب هستند. همچنین، فولادهای گالوانیزه پس از حذف پوشش روی نیز میتوانند به فولاد ضد زنگ جوش داده شوند.