انتخاب و استفاده از سیم‌جوش یا فیلر مناسب استیل

 

روند و شرایط مربوط به انتخاب یک آلیاژ مناسب برای فیلر یا فلز پرکننده در جوشکاری فلزات، شامل مراحلی همچون انطباق با آلیاژ فلز پایه، انتخاب گاز محافظ مناسب و همچنین برآورد مقدار محتوای فریت (ferrite) و کُل حرارت ورودی است. این روند در زمینه انتخاب الکترود استیل نیز صدق می‌کند. شاید به نظر برسد، افرادی که آشنایی کاملی با علوم مواد و متالورژی ندارند، نمی‌توانند نسبت به شناخت و انتخاب بهترین مواد و آلیاژها برای جوشکاری در چنین شرایطی اقدام کنند.

همین امر موجب شده است تا درک موضوع انتخاب الکترود جهت جوشکاری به یک موضوع بسیار مهم تبدیل شود. در این مطلب قصد داریم به نکاتی اشاره کنیم که راهنمای شما در انتخاب الکترود یا فیلر مناسب برای جوشکاری انواع فولادهای ضدزنگ یا استنلس استیل باشد. اهمیت این موضوع ما را بر آن داشت تا در این متن به بحث انتخاب سیم جوش مناسب بپردازیم. درصورتی‌که نیازمند کسب اطاعات بیشتر در زمینه الکترود و فیلر استیل هستید، توصیه می‌کنیم مطالعه ادامه متن را به‌هیچ‌وجه از دست ندهید.

برای جوشکاری استیل باید دانش متالورژیکی خود را  افزایش دهید

انواع مختلف الکترود

به‌طورکلی می‌توان گفت انتخاب الکترود استیل شامل بررسی انواع مختلف الکترودها از نظر نوع آلیاژ و ترکیب عناصر آلیاژی آنهاست تا بتوان متناسب با شرایط و گریدی که قرار است جوشکاری شود الکترود یا سیم‌جوش انتخاب کرد. برای مثال، جهت جوشکاری دو گرید 304L و 316L به همدیگر، که هردو از رایج‌ترین آلیاژهای استیل هستند، کاربران باید در بسیاری از مواقع الکترود یا فیلر مورد نظر خود را از بین گزینه‌هایی مانند موارد زیر انتخاب کنند:

• 316L با 19٪ کروم، 12٪ نیکل، 3٪ Mo، 0.4٪ Si: این مورد را می‌توان یک انتخاب عالی دانست؛ اما تشکیل حوضچه جوش نسبتاً کند خواهد بود و جوشکاری را کمی دشوارتر می‌کند.
• 316LSiنیز همان ترکیب گزینه قبلی را دارد؛ اما 0.9 درصد سیلسکون به آن اضافه شده است. همین مقدار سیلیکون، روند موسوم به wettingیا تشکیل حوضچه جوش را بهبود می‌بخشد و جوشکاری را روان‌تر خواهد کرد. این امر به‌خودی‌خود موجب بهبود فرایند جوش می‌شود.
• 309LSi با 24٪ کروم و 13٪ Ni: این گزینه می‌تواند مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان دهد. دلیل آن را می‌توان وجود میزان بیشتری از کروم در ترکیب آن دانست.

عموماً باید از آلیاژ بالاتر نسبت به دو فلز پایه استفاده شود. برای مثال، 308L با 19% کروم، 9% نیکل یا 308LSi با 19٪ کروم، 9٪ نیکل و 0.9٪ سیلیکون گزینه‌های خوبی برای مثال فوق در زمینه انتخاب الکترود استیل به نظر می‌رسند؛ اما به اندازه کافی بهینه نیستند.

انتخاب صحیح انواع سیم جوش استیل در پروژه‌های حساس یک امر حیاتی است. این امر مستلزم شناخت شرایط مختلفی مانند میزان و نوع خورندگی محیط، ‌دما و حتی خواص مکانیکی مورد انتظار است. برای مثال در محیطی با محتوای اسید نیتریک، یک پرکننده یا فیلر 310L (که مولیبدن ندارد) به دلیل حمله انتخابی مولیبدن توسط این اسید خاص، انتخاب بسیار مناسبی نسبت به 316L و یا 310LMo محسوب می‌شود.

هزینه نیز عامل دیگری است که در انتخاب نوع فیلر یا الکترود جو.ش تأثیر می‌گذارد. صنعتگران از 309L برای جوشکاری آلیاژهای فریتی سری 400 استفاده می‌کنند، اما محتوای بالای آلیاژ 309L شامل 24% کروم و 13% نیکل قیمت این فیلر را به نسبت بالا می‌برد. فیلر 307 اصلاح شده با 8% نیکل و 7% منگنز، ممکن است جایگزین کم‌هزینه‌تری باشد، زیرا منگنز قیمت کمتری دارد و به عنوان یک عامل آستنیته‌کننده برای ایجاد یک ریزساختار مناسب و مقاوم در برابر ترک‌خوردگی در فلز جوش عمل می‌کند.

انتخاب یک فیلر یا الکترود مناسب در جوشکاری استیل کاملاً ضروری است.

انتخاب گاز محافظ

معمولاً به‌منظور ساده‌سازی روند کنترل جوشکاری استیل با الکترود و یا حتی کاهش میزان هزینه‌ها، افراد نسبت به استفاده از گازهای محافظی که برای جوش MIG یا جوش قوسی توپودری (FCAW) در جوشکاری فولاد کربنی معمولی مصرف می‌شوند استفاده می‌کنند. متأسفانه این گازها با گریدهای استنلس استیل تطابق ندارند؛ زیرا گازهای محافظ با محتوای دی‌اکسیدکربن بیش از پنج درصد، موجب اضافه‌شدن کربن زیادی به جوش می‌شوند و در نتیجه مقاومت به خوردگی آن را به‌شدت کاهش یافته و حتی باعث ترک‌خوردگی جوش می‌شود.

همین امر خود نشان‌دهنده اهمیت انتخاب گاز محافظ مناسب جوشکاری استیل است. برای جوش MIG استیل بیشتر توصیه می‌شود که به سراغ گازهای سه‌گانه (tri-mix) بروید. این ترکیب گازها شامل 85 تا 90 درصد هلیوم، تا 10 درصد آرگون و 2 تا 5 درصد دی‌اکسیدکربن هستند. همچنین آرگون به همراه 1 تا 2 درصد دی‌اکسیدکربن (CO₂) نیز نتایج خوبی به‌دست می‌دهد.

انتخاب‌های رایج به عنوان گاز محافظ جوش MIG استیل عبارت است از:

• آرگون به همراه 1 تا 2 درصد اکسیژن (O₂)
• آرگون به همراه 1 تا 2 درصد دی‌اکسیدکربن (CO₂)
• آرگون و 30% هلیوم و 1 تا 2 درصد اکسیژن (O₂)
• آرگون و 30% هلیوم و 1 تا 2 درصد دی‌اکسیدکربن (CO₂)

. افزودن اکسیژن (O₂) به ترکیب گاز محافظ باعث می‌شود حوضچه جوش سیالیت بهتری پیداکند و پایداری قوس را فراهم می‌کند. هلیوم نفوذ جوش را بهتر می‌کند و سیالیت حوضچه جوش را افزایش می‌دهد و CO2 باعث افزایش و گسترش نفوذ می‌شود.

محاسبه حرارت ورودی در جوشکاری نیز بسیار مهم است

محاسبه مقدار فریت

نکته قابل توجه در جوشکاری فولادهای ضدزنگ آستنیتی که بسیار پُرکاربرد و رایج هستند، مستلزم رعایت نکاتی است تا مقرار و میزان فریت تشکیل شده در حد مناسب باقی بماند. میزان فریت باید به اندازه کافی بالا باشد تا جوش در برابر ترک مقاومت کند اما به اندازه‌ای پایین باشد تا از فلز به فاز تُرد و شکننده وارد نشود. به‌منظور تعیین میزان تعادل بین آستنیت و عناصر تشکیل‌دهنده مربوط به فریت در آلیاژهای فولادی از جمله استنلس استنیل، مهندسان هنگام انتخاب الکترود استیل، از یکی از سه نمودار ساختاری Schaeffler، DeLong و WRC-1992 استفاده می‌کنند.

نمودارهای اشاره شده در دسترس هستند، اما امروزه برنامه‌های کاربردی آنلاین و اپلیکیشن‌های تلفن همراه به مهندسان این امکان را می‌دهند که به راحتی بین گزینه‌های نمودار جابجا شوند، متغیرها (به عنوان مثال، درصد کربن، کروم، مولیبدن، نیکل، نیتروژن و غیره) را وارد کنند و نتایج را به دست آورند.

میزان حرارت ورودی

به‌منظور حفظ خواص متالورژیکی و دراجرای خدمات جوش استیل، در بعضی از شرایط باید میزان حرارت ورودی نیز اندازه‌گیری و کنترل شود. به‌عنوان‌ مثال در زمان جوشکاری یک آلیاژ داپلکس باید میزان حرارت ورودی تحت کنترل باشد؛ زیرا جوشکاری با حرارتی کمتر از حداقل حرارت ورودی می‌تواند منجر به تعادل فاز نامناسب پس از جوشکاری شود، در حالی که گرمای اضافی نیز می‌تواند مقاومت در برابر خوردگی را تحت تاثیر قرار دهد یا فلز را شکننده کند. حرارت یا گرمای ورودی را بر حس کیلوژول بر میلی‌متر اندازه‌گیری می‌کنند. برای محاسبه آن باید مقادیر جریان، ولتاژ، سرعت جوش را بدانید. فرمول میزان حرارت ورودی به شکل زیر است:

حرارت ورودی (کیلوژول بر میلی‌متر) = (آمپر ضربدر ولت) تقسیم بر (هزار ضربدر سرعت بر حسب میلی‌متر بر ثانیه)

جوش بیش از حد اغلب باعث ایجاد اعوجاج و گرمای اضافی می‌شود. به جای کاهش ولت یا آمپر، یک راه حل بهتر می‌تواند افزایش سرعت حرکت برای ایجاد مهره جوش به شکل ایده‌آل‌تر باشد. برخی از گریدهای فیلر ضدزنگ سال‌هاست که وجود دارند و رایج هستند، اما انواع جدیدی از فیلر و الکترود برای برآورده کردن الزامات آلیاژهای مدرن دوفازی، شرایط کارکرد سخت‌تر از نظر خوردگی، استحکام تسلیم بالاتر و محدودیت‌های هزینه در حال توسعه هستند. در نتیجه، حتی سازندگان باتجربه نیز می‌توانند با مشورت با متخصصین سیم‌جوش، الکترود جوش و فیلر و استفاده از منابعی مانند دیتاشیت تولیدکنندگاه و برنامه‌های کاربردی آنلاین به اطلاعات خود در این زمینه بیفزایند.

کاربران باید بر حسب نیازشان فیلر یا الکترود را انتخاب کنند

سخن پایانی

امروزه انتخاب انواع گرید سیم جوش های استیل به یک امر تخصصی تبدیل شده است. همه صنعتگران به دنبال دستیابی به بهترین محصول هستند تا بتوانند علاوه بر حفظ میزان مقاومت کلی جوش، موجب تغییر در ویژگیهای فلز اصلی نشوند. آلیاژهایی مثل انواع فولادهای ضدزنگ با توجه به ویژگی‌های بارزی که دارند و کاربردهای تخصصی، در این زمینه بسیار حساس می‌باشند. انتخاب الکترود استیل شاید در نگاه اول دشوار به نظر برسد؛ اما مهم‌ترین امر در این زمینه بهره‌گیری از نظرات کارشناسی، منابع آنلاین و دیتاشیت‌های الکترودها، سیم‌جوش‌ها و فیلرهای مختلف است. در صورت نیاز به کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید با کارشناسان استیل رخ در این زمینه در ارتباط باشید.