0
04136674922

راهنمای جوشکاری چدن طبق استاندارد AWS D11.2

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:

 

 

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:

 

 

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:

 


 

ارسال دیدگاه