جوشکاری استنلس استیل چگونه انجام می‌شود؟

جوشکاری استنلس استیل به طور قابل توجهی با جوشکاری مواد دیگر متفاوت است. تفاوت اصلی را می‌توان به ترکیبات شیمیایی و نوع آلیاژ این فلز مرتبط دانست. برای مثال، فولاد ضد زنگ با ضریب انتقال حرارت پایین در حین جوشکاری گرما را حفظ می‌کند، بنابراین یک جوشکار بی‌تجربه در حین جوشکاری ممکن است حرارت بیشتری را روی سطح اعمال کند. با اعمال حرارت بیشتر، استنلس استیل دچار تاب خوردگی می‌شود.

تاب خوردگی یک مشکل از چندین مسائل رایج در جوشکاری استنلس استیل است. درحقیقت، جوشکاری فولاد ضد زنگ کاری پیچیده و تخصصی است که باید توسط افراد مجرب و کارگاه‌های متخصص انجام شود. در این بررسی ما به طور کامل در مورد قابلیت و نحوه جوشکاری فولاد زنگ نزن صحبت می‌کنیم.

قابلیت جوشکاری انواع استنلس استیل

فولاد ضد زنگ در کنار آلومینیوم، بدون شک یکی از چالش برانگیزترین مواد برای جوشکاری است. همانطور که قبل‌تر بیان شد، استنلس استیل به طور موثر گرما را حفظ می‌کند و تحت دمای بیشتر دچار تاب خوردگی می‌شود. فولاد ضد زنگ همچنین می‌تواند در طول فرآیند خنک سازی بعد از جوشکاری ترک بردارد و یا خواص متالورژیکی خود را از دست دهد. به طور کلی، اگر یک قطعه ورق استیل استنلس به صورت تخصصی جوشکاری نشود، ممکن است مستعد هرگونه آسیب مختلفی باشد.

هر نوع آلیاژ فولاد ضد زنگ چالشی متفاوت برای جوشکارها ایجاد می‌کند. فولاد آستنیتی ممکن است تحت حرارت زیاد یا جوش مقعر ترک بخورد. اگر فولاد مارتنزیتی از قبل گرم نشود، مستعد ترک خوردگی خواهد بود. حتی اگر فولاد فریتی با حرارت ورودی زیاد گرم شود، استحکام خود را از دست می‌دهد. به همین دلیل، باید از مواد پرکننده مناسب، گاز محافظ و سایر موارد برای هر آلیاژ استفاده کرد تا جوش خوبی حاصل شود.

ویژگی‌های جوش پذیری انواع استنلس استیل در جدول زیر آورده شده است:

آستنیتی 304، 316، 310، 201، …	قابلیت جوشکاری خوب عدم نیاز به عملیات حرارتی قبل و بعد از جوشکاری استفاده از جوش‌های محدب استفاده از پرکننده‌های مناسب با ترکیب منطبق با مواد پایه آلیاژ
فریتی 430، 405، 409، …	قابلیت جوشکاری ضعیف نیاز به حرارت ورودی کم استفاده از یک پاس جوشکاری به دلیل ضخامت کم استفاده از پرکننده‌های مناسب با ترکیب منطبق بر سطح کروم آلیاژ
مارتنزیتی 410، 416، 420، 430F، …	قابلیت جوشکاری سخت نیاز به پیش و پس گرم داشتن حداقل دمای بینابینی و نیاز به دقت بسیار بالا در جوشکاری استفاده از پرکننده‌های مناسب با ترکیب منطبق بر محتوای کروم و کربن

روش‌های جوشکاری استنلس استیل

قبل از انجام جوشکاری باید به مسائل ایمنی توجه شود. بدین دلیل که در حین جوشکاری استنلس استیل بخار کادمیوم و کروم در هوا پراکنده می‌شوند که برای سلامتی مضر هستند. بنابراین حفظ اقدامات ایمنی مناسب، از جمله تهویه محلی اگزوز (LEV: Local exhaust ventilation) و تجهیزات حفاظت فردی جوشکار (PPE Personal protective equipment:) مانند ماسک‌های جوشکاری ضروری است. حالا به سراغ سه روش رایج در جوشکاری فولاد ضد رنگ می‌رویم:

1- جوشکاری قوسی تنگستن با گاز (TIG)

TIG مخفف Tungsten Inert Gas است که خود مخفف Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) یعنی جوشکاری قوسی با الکترود تنگستن (غیر مصرفی) و پوشش گاز بی اثر اطراف آن. این روش به دلیل کیفیت بالا، تطبیق پذیری و طول عمر، رایج‌ترین فرآیند جوشکاری فولاد زنگ نزن است. این فرآیند جوشکاری حرارت ورودی کمی ایجاد می‌کند که باعث می‌شود برای قطعات نازک انتخایی عالی باشد. گاز آرگون اغلب با گازهای دیگر از جمله هلیوم، هیدروژن و نیتروژن بسته به نیاز مخلوط می‌شود.

جوشکاری TIG برای اتصالات حساس و مقاطع نازک ایده آل است و به طور گسترده در صنعت برای جوش های دقیق و ظریف استفاده می شود و رایج ترین روش برای جوشکاری مقاطع نازک فولاد ضد زنگ بر روی فلزات نازک تر است. مزایای استفاده از جوشکاری TIG بر روی فولاد ضد زنگ شامل سایش کم الکترود، بدون منفذ و خُلل و فُرج، منبع گرمای متمرکز که به نوبه خود منجر به یک منطقه همجوشی باریک می‌شود، کنترل دقیق عملیات، قوس بسیار پایدار، جوشکاری با یا بدون پُرکننده و در نهایت باقی مانده اکسیداسیون حذف شده و در نتیجه فرآیند تمیز کردن نهایی ساده می شود.

2- جوشکاری مقاومتی یا نقطه‌ای

جوشکاری مقاومتی به صورت نقطه‌ای یا درز جوش یکی از اقتصادی‌ترین انواع جوشکاری استیل است. از تجهیزات جوشکاری مقاومتی (Resistance welding) می‌توان در پروژه‌های کوچک و بزرگ استفاده کرد. جوشکاری مقاومتی از جریان الکتریکی برای گرم کردن لبه‌های فلزی و مهر و موم کردن آنها بهره می‌برد. این نوع جوشکاری بر روی استیل با نقطه ذوب پایین بسیار کارآمد عمل می‌کند زیرا می‌توان آن را طوری طراحی کرد که از اعوجاج فولاد ضد زنگ جلوگیری کند.

در تولید، در مقایسه با سایر روش‌های جوشکاری، جوشکاری مقاومتی می‌تواند بسیار کارآمدتر باشد، زیرا فقط به فشار دادن یک دکمه برای انجام فرآیند نیاز دارد. به خصوص برای فولاد ضد زنگ، زمان گرمایش و شدت حرارت کمتر است و در نتیجه کمتر بر روی منطقه ای که روی آن کار می شود تأثیر می گذارد. برای تولید کنندگان، این فرآیند می تواند مکانیزه و خودکار باشد و نیازی به ساعت های طولانی آموزش جوشکاران ندارد. در نتیجه جوشکاری مقاومتی نه تنها از نظر زیبایی شناسی مناسب است، بلکه مزایایی مانند بهره وری بالا و هزینه کم، ایجاد دود کمتر و محیط کاری سالم تر را نیز دارد و در مجموع برای تولید کنندگان مقرون به صرفه تر می‌باشد.

3- جوشکاری فلز گاز خنثی (MIG)

جوشکاری MIG یا Metal Inert Gas  که خود مخفف Gas Metal Arc Welding (GMAW)  به معنی جوشکاری فلز با قوس الکتریکی و گاز است، یک فرآیند نیمه اتوماتیک می‌باشد که در صورت انجام صحیح آن، بین دو قطعه فولاد ضد زنگ اتصال قوی ایجاد می‌کند. در دنیای جوشکاری، اغلب از این روش به عنوان “تفنگ چسب داغ” یاد می شود و در دهه 1940 برای جوشکاری فلزات غیر آهنی توسعه یافت. این فرآیند از یک گاز محافظ غنی از آرگون و یک الکترود بهره می‌برد. مخلوط گازهای دیگر از جمله گازهای هلیوم، اکسیژن و دی اکسید کربن اغلب برای تثبیت قوس، سرعت جوشکاری و بهبود کیفیت جوش استفاده می‌شوند. البته بنا به نیاز و نوع جوشکاری ترکیب‌های مختلقی از عناصر تشکیل دهنده گاز محافظ پیشنهاد می‌شود. جوشکاری MIG به این دلیل محبوب است که به جوشکار اجازه می‌دهد تا از منبع جریان متناوب استفاده کند.

مزیت اصلی جوشکاری MIG این است که به فلز امکان می دهد خیلی سریعتر از تکنیک های سنتی “جوشکاری الکترودی” جوش داده شود. روش جوشکاری MIG جوش‌های طولانی و پیوسته را بسیار سریع‌تر تولید می‌کند و می‌تواند روی فولاد ضد زنگ ضخیم‌تر در کاربردهایی که به خطوط جوش طولانی نیاز است استفاده شود. از آنجایی که گاز محافظ از قوس جوش محافظت می‌کند، این نوع جوش یک جوش تمیز با پاشش بسیار کم ایجاد می‌نماید.

جوش استیل با دستگاه جوش معمولی

جوشکاری استیل با الکترود استیل یک روش در دسترس جوشکاری است که برای طیفی از جوشکاری‌های استیل در صنایع مختلف از جمله لوازم خانگی،  تجهیزات استیل صنایع غذایی و دارویی استفاده می‌شود. در این روش با حرارت ناشی از قوس الکتریکی جریان برق متناوب، الکترود استیل را ذوب کرده و دوقطعه را بهم متصل میکند. بدیهی است تمیز بودن قطعات استیل قبل از جوش در کیفیت نهایی کار اثرگذار خواهد بود.

از تجهیزات و مواد مورد نیاز برای جوشکاری استیل می‌توان به دستگاه جوش، الکترود استیل با آلیاژهای مختلف، و ژل تمیز کننده استیل اشاره کرد. شما می‌تووانید برای مشاوره و اطلاع از خدمات جوشکاری استیل در مجموعه استیل رخ با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

کدام روش جوشکاری استنلس استیل بهتر است؟

پاسخ به این پرسش به اهداف مورد نظر شما و عوامل تاثیرگذار محیطی بستگی دارد. برای یافتن بهترین فرآیند جوشکاری عواملی مانند سطح مهارت جوشکار، کیفیت سطحی مورد نظر، ضخامت قطعه، هزینه‌های جوشکاری، ویژگی‌های فلز پُرکننده، امکانات و تجهیزات، زمان بندی اجرا و غیره تاثیرگذار هستند. اگر کیفیت و ظرافت جوشکاری در اولویت باشد، روش TIG می‌تواند مناسب باشد اما اگر سرعت و کارآیی در اولویت است، جوشکاری MIG فرآیند بهتری خواهد بود. همچنین اگر کار ماهیت تولید انبوه داشته باشد، جوشکاری مقاومتی بهترین انتخاب است.

برای پروژه‌هایی که به جوش‎های تمیز و کنترل شده نیاز دارند، جوشکاری TIG به دلیل دقت بالا روش مناسب‌تری است. اگرچه این روش جوش‌های دقیق و زیبایی ایجاد می‌کند اما کندترین فرآیند جوشکاری محسوب می‌شود. همچنین برای انجام جوشکاری قوسی تنگستن با گاز به جوشکار با مهارت بالا نیاز است. از نظر ضخامت قطعه کار نیز باید بگوییم، جوشکاری TIG برای قطعات نازک مناسب است اما جوشکاری MIG برای قطعات با ضخامت بیشتر کاربرد دارد.

اگر به جوشکاری با ظاهر زیبا و دقت بالا نیاز نباشد و اولویت در صرفه جویی در هزینه‌ها و سرعت انجام کار است، جوشکاری MIG انتخاب بهتری خوآهد بود. همچنین در جوشکاری MIG به جوشکار بسیار ماهر نیاز نیست و تجهیزات مورد نیاز برای انجام کار ساده و قبل حمل هستند. به همین دلیل MIG روشی محبوب برای کارهای تعمیر و نگهداری است.

آیا جوشکاری استنلس استیل باعث زنگ زدگی می‌شود؟

در شرایط عادی، فولاد زنگ نزن در برابر خوردگی مقاومت است. اما در محیط بسیار خورنده، استیل ممکن است دچار خوردگی و زنگ زدگی شود. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که لایه اکسید کروم از بین می‌رود یا حذف می‌شود. گاهی اوقات نیز زنگ زدگی می‌تواند در حین جوشکاری (در طول فرآیند گرم کاری یا خنک سازی) رخ دهد.

حتی با جوشکاری TIG، زنگ زدگی می‌تواند یکی از بزرگترین چالش‌های جوشکاری استیل باشد. به همین دلیل تمیز کردن و آماده سازی قطعات قبل از شروع بسیار مهم است. با تمیز کاری و آماده سازی قطعات استیل می‌توان از زنگ زدگی در طول فرآیند جوشکاری جلوگیری به عمل آورد. برای تمیز کاری می‌توانید از برس سیمی استفاده کنید. فقط از برسی استفاده کنید که برای سایر سطوح فلزی استفاده نکرده باشید. زیرا که ذرات میکروسکوپی از فلزات دیگر در هنگام تمیز کردن روی سطح فولاد ضد زنگ می‌نشیند و باعث خوردگی می‌شوند.

نکات مهم در جوشکاری استنلس استیل

قبل از انجام جوشکاری استیل باید به نکات مهم زیر توجه کنید:

• همیشه قبل از هر چیز، تجهیزات جوشکاری، منبع تغذیه، کابل‌ها، آمپر و ولتاژ دستگاه جوش را بررسی کنید. در صورت نیاز به تعویض سریع، سیم‌های اضافی، مواد مصرفی و نازل تفنگ باید در حین کار در دسترس باشند.
• بر اساس آلیاژ فلزی که می‌خواهید جوشکاری کنید، مواد پُرکننده‌ای را انتخاب کنید که مناسب باشند. انتخاب مواد پُرکننده مناسب برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی و خوصوصیات دیگر فولاد ضد زنگ مهم است. برای انتخاب مناسب پُر کننده، جداول مربوط به انتخاب گریدهای استنلس استیل و فیلرهای آنها را بررسی کنید.
• مهم است در محیطی با تهویه مناسب کار کنید. توصیه می‌شود در مکانی باز کار کنید تا تهویه کافی برای جوشکار فراهم شود. اگر جریان هوای تازه در محل کار وجود نداشته باشد، می‌توان از سیستم‌های تهیه مطبوع مخصوص استفاده کرد. علاوه بر این، برای بهبود عملکرد کار باید نور کافی در فضا وجود داشته باشد.
• پوشیدن لباس و عینک مناسب، کاری ضروری است. این کار برای اطمینان از ایمن بودن جوشکار در برابر حوادث خطرناک مانند جرقه، سوختگی، پاشش، تشعشع و شوک الکتریکی است.
• یکی از راه‌های جلوگیری از تاب برداشتن در هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ، بستن یک قطعه برنج یا مس در پشت درز جوش است. این کار به عنوان یک مکانیسم خنک کننده یا «هیت سینک» عمل کرده و گرما را جذب می‌کند. همچنین می‌تواند به شما کمک کند تا کل درز را به طور مداوم جوش دهید.
• تفنگ جوش خود را در زاویه 90 درجه با زاویه حرکت 5 تا 15 درجه نگه دارید. برای اتصالات T و لبه، زاویه بیشتری را در حدود 45 تا 70 درجه امتحان کنید.

کلام آخر

فولاد ضد زنگ انتقال حرارت خوبی ندارد و حرارت را به شکل موثری در خود حفظ می‌کند و این مشکل عمل جوشکاری را دشوار خواهد کرد. هنگامی که حرارات در حین جوشکاری بالا می‌رود، استنلس استیل می‌تواند در اثر دماهای بالا تاب بردارد و در طول فرآیند خنک سازی دچار اعوجاج شود. بنابراین، انتخاب روش مناسب و دشتن مهارت در جوشکاری استیل امری بسیار مهم است. اگر به دنبال خدمات جوشکاری استنلس استیل هستید، «مجموعه استیل رخ» می‌تواند با استفاده از دانش روز و تجهیزات پیشرفته به شما در رفع نیازهایتان کمک کند. پس همین امروز با تیم پشتیبانی ما تماس بگیرید.