نویسنده: محمد حسین بدیهه اقدم – عصر مواد
آهن به عنوان یک عنصر خالص، خواص خوبی نداشته و فلز مناسبی برای استفاده صنعتی نیست. برای استفاده صنعتی از آهن، آن را با عناصر دیگر ترکیب می کنند. مهم ترین عنصری که با آهن ترکیب شده و تشکیل آلیاژ می دهد، کربن است. به آلیاژهای آهن و کربن که بیشترین استفاده را در زندگی بشر دارند، فولاد و چدن گفته می شود. فرق اساسی بین فولاد و چدن، در میزان کربن موجود در آن ها است. کربن موجود در فولاد بین صفر تا دو درصد و کربن موجود در چدن بیش از دو درصد است.
تقریباً حدود ۹۵ درصد وزنی چدن را آهن تشکیل می دهد و عناصر آلیاژی اصلی آن کربن و سیلیسیم هستند. روش کلی تولید چدن ها به این صورت است که مخلوط با نسبت معین از موادی مانند شمش های آهن خام، براده ها و قطعات برگشتی ریخته گری و سایر افزودنی ها همچون فرومنگنز و آهک را در داخل کوره های الکتریکی یا کوره کوپل می ریزند تا ذوب شوند. البته این فلز از طریق ذوب مجدد سنگ آهن به همراه آهن و فولاد قراضه نیز به دست می آید و با طی مراحلی برای حذف عناصر ناخواسته مانند فسفر و گوگرد همراه است و پس از تکمیل ذوب، مذاب آن به کوره نگهدارنده یا قالب ریخته می شود.
برخی از خواص ویژه چدن ها که آن ها را از فولاد متمایز می کند عبارتند از: نقطه ذوب پایین، قابلیت سیال شدن زیاد، کم بودن میزان انقباض در زمان انجماد و سرد شدن، مقاومت کم در برابر ضربه، انعطاف پذیری کم، قابلیت جذب ارتعاش خوب، مقاومت خوب به سایش و عدم حساسیت در برابر شیارهای سطحی. نکته قابل ذکر در مورد خواص فوق این است که بسیاری از آن ها به ساختمان میکروسکوپی زمینه و چگونگی توزیع کربن در آن بستگی دارد.
انواع گوناگون چدن های غیر آلیاژی را مي توان بر اساس ريز ساختار به صورت زیر دسته بندی کرد:
- چدن سفيد
- چدن چکش خوار
- چدن خاکستری
- چدن داکتيل
- چدن با گرافيت فشرده
در چدن سفید به دلیل تشکیل فاز کاربید آهن یا سمنتیت، هیچ فاز گرافیتی در حالت جامد وجود ندارد. به دلیل عدم وجود گرافیت آزاد، وقتی این چدن شکسته می شود مقطع آن به رنگ سفید در می آید. در اثر انجام یک سیکل حرارتی می توان کاربید آهن موجود در چدن سفید را تجزیه کرد و به دسته ای دیگر از چدن ها تحت عنوان چدن چکش خوار رسید. چدن خاکستری نیز که به خاطر رنگ سطح مقطع این گونه نامگذاری شده است، دارای ساختاری ورقه ای از گرافیت می باشد. چدن داکتیل حاوی گرافیت کروی شکل است. اگر قبل از ریخته گری به مذاب کمی منیزیم افزوده شود، گرافیت کروی حاصل می شود. حالت ساختاری مابین چدن خاکستری و داکتیل را می توان برای چدن با گرافیت فشرده در نظر گرفت. در حقیقت در این نوع چدن، گرافیت از حالت ورقه ای خارج شده ولی به صورت کروی کامل نیز در نمی آید و به اصطلاح کرمی شکل می شود. معمولاً از اضافه کردن تیتانیوم به مذاب برای رسیدن به این ساختار استفاده می شود.
بسته به نوع این چدن ها می توان از آن ها برای کاربردهایی همچون بدنه ماشین آلات صنعتی، بلوک ترمز راه آهن، مته و مهره، قطعات خودرو مانند چرخدنده و سرسیلندر، مشعل گاز، قطعات ماشینآلات کشاورزی، لوله، شیر و اتصالات، قطعات پمپ و غیره بهره برد.
اگر علاقمندید مطالب بیشتری در خصوص چدن ها ببینید، پیشنهاد من به شما نوشته های زیر از عصر مواد است:
- چدن چیست؟ چدن ها چه خواص و کاربردی دارند؟ انواع چدن ها کدامند؟
- از سیر تا پیاز چدن ها – قسمت های اول، دوم، سوم، چهارم، پنجم، ششم و هفتم
- مفهوم نامگذاری چدن های GG-20 و GG-25
در مقایسه با فولادها، چدن ها دارای قابلیت جوشپذیری پایینی هستند. در میان انواع چدن هم، چدن داکتیل بهترین جوش پذیری را دارا است و چدن سفید به دلیل حضور کاربیدها در ساختار، تقریباً قابلیت جوشکاری ندارد. از این رو دامنه جوشکاری چدن ها معمولاً محدود به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و بازسازی قطعات فرسوده می شود. جوشکاری چدن ها با چند مشکل اساسی همراه است که عبارتند از:
۱- هنگامی که چدن تحت سیکل حرارتی جوشکاری قرار می گیرد، امکان دارد در درجه حرارت بالا، زمینه از کربن غنی شده و هنگام سرد شدن کربن، ترکیبی با فاز سخت و ترد نظیر سمنتیت و یا کاربیدهای دیگر تشکیل شود و بنابراین فلز جوش و یا منطقه مجاور آن غیر قابل ماشینکاری و یا اصطلاحاً الماسه شود.
۲- مشکل مهم دیگر در ارتباط با جوشکاری چدن ها، احتمال بالای وقوع ترک در فلز جوش و یا منطقه مجاور آن است و علت آن اینست که فاز ترد و سخت کاربیدی تحت تاثیر تنش های حرارتی ناشی از جوشکاری یا تنش های پسماند ترک می خورد.
۳- مشکل دیگر که اغلب در جوشکاری چدن اتفاق می افتد، تشکیل خلل و فرج و حفرات گازی در فلز جوش است که باعث کاهش استحکام جوش و یا عدم موفقیت در آب بندی قطعه می شود. این حفرات به دلیل حبس یا خروج گازهای CO و CO2 (ناشی از واکنش کربن چدن با اکسیژن هوا) از مذاب فلز جوش به وجود می آید.
+ استاندارد AWS D11.2، راهنمایی برای جوشکاری چدن ها
انجمن جوشکاری آمریکا (American Welding Society) یا به اختصار (AWS) در سال ۱۹۱۹ با هدف استانداردسازی و توسعه فرایندهای مبتنی بر جوش بنا نهاده شد. کمیته فنی این سازمان در سال ۱۹۸۸ به منظور ارائه روش مناسب جوشکاری برای چدن استانداردی تحت کد D11 به چاپ رساند. نسخه ثانویه این استاندارد در سال ۲۰۰۶ و تحت عنوان “راهنمایی برای جوشکاری چدن” به روز گردید و مطالب جدید در حوزه ایمنی و سلامت در جوشکاری و روش های نوین جوشکاری چدن به منظور به حداقل رساندن عیوب این آلیاژ، افزوده شدند. هدف اصلی این استاندارد را می توان در پیشرفت جوشکاری و آموزش افراد در زمینه جوش قوس الکتریکی و گاز دانست. نویسندگان این استاندارد با آوردن مطالبی در ارتباط با تاریخچه چدن ها، دسته بندی و خواص ساختاری آن ها تلاش کرده اند تا مخاطب را از نیاز به مطالعات منابع مقدماتی بی نیاز سازند. محور اصلی این استاندارد اما قابلیت جوش انواع مختلف چدن، فلزات پرکننده و روشهای جوش می باشد. نحوه آماده سازی، طراحی، حرارت دهی، پیش گرمایش، الکترودها، سرمایش و عملیات تکمیلی برای جوشکاری چدن ها در این استاندارد به طور مفصل بحث شده است. همچنین انواع روش های جوشکاری قوس و گازی چدن ها با شرح عملیات، کنترل کیفیت، عیوب و کاربرد در دو فصل به صورت مجزا بررسی شده اند.
استفاده متعدد از تصویرها (بیش از ۳۵ تصویر) و جدول ها (بیش از ۲۰ جدول) در این استاندارد منجر شده است تا علاوه بر اینکه مخاطب درک راحت تری از موضوع داشته باشد، این استاندارد را نیز به عنوان یک ابزار کامل برای مهندسان جوش قرار دهد. در بخش ضمیمه این استاندارد به تقسیم بندی قطعات چدنی جوش داده شده، کاربردها و آزمون جوش پذیری این قطعات نیز اشاره شده است و مطالبی اضافی در مورد برخی فصول استاندارد نیز آورده شده است. این استاندارد در ۹ فصل و به ترتیب زیر نوشته شده است:
- چدن (متالورژی، جوش پذیری، سختی جوش و آزمون پیش از جوش)
- ملاحظات عمومی در حین جوشکاری چدن مانند آماده سازی و طراحی
- فرآیندهای جوشکاری با گاز (جوشکاری با گاز سوختنی و اکسیژن، اسپری شعله ای چدن و جوش برنز)
- فرآیندهای قوسی (جوشکاری قوسی با الکترود دستی یا SMAW، جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ یا GTAW، جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ یا GMAW، جوشکاری قوس زیر پودری یا SAW و جوشکاری قوس توپودری یا FCAW)
- عملیات سطحی و روکش کاری با جوش
- کاربردها (ترمیم عیوب در بخش های ریخته گری، ماشین کاری، سرویس دهی و بعد از سرویس دهی)
- تهیه دستورالعمل های جوشکاری یا WPS، گزارش آزمون های تایید دستورالعمل جوشکاری یا PQR و تست جوشکار
- کنترل کیفیت
- ایمنی و سلامت
این استاندارد راهنمای بسیار ارزشمندی برای صنعت گران و طراحانی است که با جوشکاری چدن ها سر و کار دارند. این استاندارد را می توانید از لینک زیر در عصر مواد دریافت کنید:
AWS D11.2- 1989 (R2006) : Guide for Welding Iron Castings
فرمت: PDF
تعداد صفحه: ۲۱۰
زبان: انگلیسی
حجم: ۶٫۶۴ مگابایت
لینک دانلود:
مطالب مرتبط:
- چدن خاکستری یا چدن با گرافیت ورقه ای
- معرفی چدن مقاوم به سایش نوریهارد برای استفاده در پمپ های اسلاری و آسیاب ها
- آموزش گام به گام تهیه دستورالعمل جوشکاری (WPS) و تایید آن (PQR) – قسمت ۱
- ۷ روش یا فرایند پرکاربرد جوشکاری که صنعتگران آن ها را باید بشناسند
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.