جوش پذیری فولادهای ساده کربنی

فولادهای ساده کربنی همانگونه که در بخش های قبلی معرفی شدند بخش وسیعی از تولیدات فولاد در سراسر دنیا را شامل می شود و به طور کلی شامل آن دسته از آلیاژهای آهن _کربن هستند که حداکثر درصد کربن و منگنز و سیلیسیم آن ها به ترتیت 1/7 و 1/7 و 0/6 بوده و فاقد سایر عناصر آلیاژی به میزان قابل توجهی باشند.بر این اساس فولادهای کربنی به سه دسته ی اصلی کاربردی تقسیم بندی می شوند:

1- جوش پذیری فولادهای ساده کربنی کم کربن(Low Carbon Steel Weldabilit):

درصد عناصر آلیاژی موجود در این فولادها به قرار حداکثر 0/2 درصد کربن و حداکثر 1/6 درصد منگنز و 0/6 درصد سیلیسیم می باشد. فولادهای ساختمانی مثل St37 , St52 و … در این خانواده قرار داشتهو به طور صدرصد با کلیه روش ها قابل جوشکاری بوده به گونه ای که نیازی به عملیات حرارتی قبل یا بعد از جوشکاری ندارند. جوشکاری این فولادها با کلیه الکترودها و سیم جوش های فولادی کربنی و کم آلیاژ امکان پذیر است. در استاندارد AWS و ASME شماره 9 تمام پرکننده هایی که در طبقه بندی های SFA-5.1 , SFA-5.2 ,SFA-5.5, FA-5.17,SFA-5.18, SFA–5.20,SFA-5.23,SFA-5.25,SFA-5.26,SFA-5.28,SFA-5.29 قرار دارند. برای جوشکاری دو قطعه فولادی کم کربن بدئن هیچ مشکلی قابل استفاده هستند. البته با توجه به فاکتورهای اقتصاد جوش همواره استفاده از پرکننده های طبقه SFA-5.1 و SFA-5.5 (الکترود) و طبقه SFA-5.2 (سیم جوش های اکسی استیلن) طبقه SFA-5.17 (زیرپودری) و طبقه SFA -5.18 (میگ و مگ و تیگ)و SFA-5.20 (الکترودهای توپودری) توصیه می شود .

2-جوش پذیری فولادهای ساده کربنی با کربن متوسط(Medium Carbon Steel Weldability):

میزان کربن این فولادها اغلب بین 0/2 تا 0/5 درصد است.برای جوشکاری این فولادها به عملیات حرارتی پیش گرم کردن و پس گرم کردن (تنشگیری ) نیاز است.

وقتی درصد کربن فولاد بیشتر از 0/2 درصد و درصد منگنز آن بیش از 1 درصد است(یعنی فولاد با کربن متوسط) باید برای جوشکاری به توصیه های زیر توجه نمود:

1- استفاده از الکترود یا مواد مصرفی کم هیدروژن (low Hydrogen) با روپوش های قلیایی و خشک مثل الکترود های E7018 , SFA-5.1.

2- پیش گرمایی قبل از جوشکاری به خصوص در مورد فلزات ضخیم به علت سریع سردشدن در حدود 40 تا 100 درجه سانتیگراد.

3- کنترل درجه حرارت بین پاس ها (Inter Pass Temperature) به خصوص در مورد فلزات ضخیم در حدود 60 تا 100 درجه سانتیگراد.

4- پس گرمیی برای تنشگیری بعد از جوشکاری در حدود 540 تا 600 درجه سانتیگراد به مدت 25 دقیقه به ازای هریک سانتیمتر ضخامت قطعه.

5- انتخاب طرح اتصال صحیح.

6- انتخاب صحیح قطر الکترود یا سیم جوش مصرفی شدت جریان و ولتاژ جوشکاری با توجه به ضخامت فلز پایه .

7- استفاده از شعله ی خنثی یا بسیار کم احیایی در هنگام استفاده از روش جوشکاری اکسی استیلن زیرا شعله اکسیدی سبب اکسیده شدن و تردی جوش و شعله احیایی سبب افزایش کربن (Carbonization) در جوش می شود.

8- تمیز کردن سطح قابل جوشکاری در هنگام استفاده از جوش های مقاومتی از هرگونه چربی و اکسید و همچنین صافی سطح مطلوب.با توجه به موارد گفته شده ملاحظه قابل انجام است که برای وصول به خواص مکانیکی مطلوب باید به موارد ذکر شده توجه کرد.

3- جوش پذیری فولادهای کربنی پرکربن( High Carbon Steel Weldability) :

فولادهای کربنی که درصد کربن آن ها بیش از 0/5 درصد مقدار منگنز بیش از 1 درصد و مقدار سیلیسیم آن ها در حدود 0/6 تتا 1 درصد باشد در این خانواده قرار داشته و اغلب برای ساخت غالب ها و ابزارهای برش و غلتک ها و به طور کلی مواردی که به مقاومت به سایش بالا نیاز است به کار می روند. جوشکاری این فولادها مشکل بوده و به دقت و کنترل بسیار دقیق نیاز دارد تا از ترک برداشتن جوش یا منطقه ی مجاور جوش جلوگیری به عمل آید.

افزایش درصد کربن در این فولادها سبب بروز سختی و ایجاد ساختار مارتنزیتی در اثر اعمال نیرو ترک های طولی در داخل و ناحیه کنار جوش اتفاق می افتد . نیروهای ضربه ای و به خصوص خستگی( Fatique) این حساسیت را افزایش می دهند.بنابراین باید سعی کرد تا حد امکان کاهش درصد کربن و کاهش سرعت سرد شدن را در هنگام جوشکاری این فولادها در دستور کار قرار گیرد.