هر فلز با توجه به ویژگی‌ها و کاربردهای خاص آن، دارای مراحل ویژه‌ی جوشکاری است. در این مطلب قصد داریم صفر تا صد نکات و ترفندهای جوشکاری چدن (Cast iron welding) به زبان ساده را شرح دهیم. این مطلب می‌تواند برای جوشکاران مبتدی و حرفه‌ای مفید باشد. همچنین در این مقاله به بهترین کارگاه جوشکاری در تهران با تجهیزات پیشرفته متشکل از متخصصان این حوزه اشاره کرده ایم. تا پایان همراه ما باشید.
چدن چیست و چه ویژگی هایی دارد؟
چدن یکی از فلزات سنگین و غنی به آهن است که به علت ویژگی‌های خاص آن، در صنایع مختلف و زندگی روزمره استفاده می‌شود. این فلز از آهن و کمی از آهن ریخته‌گری تشکیل شده است و حاوی حدود 2 تا 4 درصد کربن و مقادیر کمی عناصر دیگر مانند سیلیسیوم، منگنز و گرافیت است. درصد کربن بالاتر از این باعث افزایش سختی و شکل‌پذیری کمتر چدن می‌شود.
وجود گرافیت به عنوان یک عنصر اصلی در چدن، آن را از آهن و فولاد معمولی متمایز می‌کند. گرافیت به چدن سبکی و خاصیت شکل‌پذیری بالا می‌بخشد. به همین دلیل، چدن معمولاً در فرآیندهای ریخته‌گری استفاده می‌شود تا قطعات با شکل‌های پیچیده و دقیق تولید شوند.
چدن به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: چدن سفید و چدن خاکستری. چدن سفید دارای سختی بالا و شکل‌پذیری کمتری است، در حالی که چدن خاکستری دارای شکل‌پذیری بالا و سختی نسبتاً کمتری است. هر نوع چدن برای کاربردهای خاص خود استفاده می‌شود. به عنوان مثال، چدن سفید در قطعاتی که نیاز به سختی و مقاومت بالا دارند مانند قطعات ماشین‌آلات استفاده می‌شود، در حالی که چدن خاکستری در قطعاتی که نیاز به شکل‌پذیری بالا دارند مانند محورها و قطعات اتصال استفاده می‌شود.
کاربردهای چدن در زندگی روزمره و صنعت
چدن به علت ویژگی‌های خاص خود در صنایع مختلف و همچنین در زندگی روزمره استفاده می‌شود. در زیر به برخی از کاربردهای چدن در صنعت و زندگی روزمره اشاره می‌کنم:
کاربردهای صنعتی
- صنعت خودروسازی: چدن در تولید قطعات خودروها مانند موتورها، قطعات جعبه‌دنده، قطعات ترمز و… استفاده می‌شود. چدن به دلیل مقاومت بالا در برابر سایش و ضربه، مناسب برای قطعاتی است که در شرایط سخت قرار دارند.
- صنعت ساختمانی: در صنعت ساختمانی، چدن در تولید قطعات ساختمانی مانند لوله‌ها، اتصالات، تیرها، نمای ساختمان و درب‌ها استفاده می‌شود. چدن به دلیل مقاومت خود در برابر فشار و وزن بارگذاری شده، برای سازه‌های ساختمانی قوی و پایدار استفاده می‌شود.
- صنعت ماشین‌آلات: چدن در تولید قطعات ماشین‌آلات صنعتی مانند قرقره‌ها، پیستون‌ها، شفت‌ها و قطعات بزرگ مکانیکی استفاده می‌شود. چدن به دلیل سختی، مقاومت در برابر سایش و پایداری در شرایط سخت کاری، برای قطعاتی که نیاز به استحکام بالا دارند، مناسب است.
کاربردهای چدن در زندگی روزمره
- ظروف آشپزخانه: ظروف آشپزخانه مانند قابلمه‌ها، ماهیتابه‌ها و تابه‌ها معمولاً از چدن ساخته می‌شوند. چدن به دلیل توزیع حرارت یکنواخت و مقاومت در برابر سایش و خوردگی، برای پخت و پز و طبخ غذاها بسیار مناسب است.
- لوازم خانگی: در تولید برخی از لوازم خانگی مانند دستگاه‌های آبگرمکن، رادیاتورها، توسترها و یخچال‌ها از قطعات چدن استفاده می‌شود. چدن به دلیل مقاومت در برابر حرارت، برای این لوازم خانگی مناسب است.
- تزئینات و وسایل دکوری: چدن در تولید تزئینات و وسایل دکوری مانند مبلمان، لوسترها، آینه‌ها و شمعدان‌ها استفاده می‌شود.
موارد فوق فقط چند مثال از کاربردهای چدن در صنعت و زندگی روزمره است و کاربردهای فلز می‌تواند بسیار گسترده‌تر از موارد فوق باشد.
نکات و مراحل جوشکاری چدن
جوشکاری چدن یک فرآیند پیچیده است که نیاز به توانایی ها و تجربه کاربر دارد. در زیر، مراحل و نکات مهم جوشکاری چدن را بررسی می کنیم و مشخص می کنیم که مراحل جوش چدن چگونه است ؟
- انتخاب روش جوشکاری: روش جوشکاری بستگی به نوع چدن و کاربرد آن دارد. روش های متداول جوشکاری چدن شامل جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری گاز، جوشکاری نقطه ای، جوشکاری الکترونیکی هستند. جوشکاری آرگون و co2 یکی از روش های پیشرفته و متداول در صنعت است. ارگون و co2 به عنوان یک گاز غیرفعال و محافظ استفاده می شود که هدف اصلی آن جلوگیری از اکسیداسیون و آلایش قطعه چدن در حین جوشکاری است.
- انتخاب الکترود یا مواد جوشکاری مناسب: برای جوشکاری چدن با الکترود، الکترودها یا مواد جوشکاری خاصی استفاده می‌شود که بتوانند با خواص چدن سازگار باشند و عملکرد مناسب را به دست آورند. الکترودهای چدن خاکستری (Grey Cast Iron) برای جوشکاری چدن خاکستری از الکترودهای با روکش گرافیتی استفاده می‌شود. این الکترودها معمولاً با کد AWS A5.15 شناخته می‌شوند و مناسب برای جوشکاری چدن خاکستری با رده مقاومتی کمتر و ساختار گرافیتی منظم هستند.
- آماده سازی سطح: قبل از جوشکاری، سطح قطعات چدن باید به دقت تمیز شده و از هرگونه روغن، چربی، زنگ و آلاینده های دیگر پاک شود. همچنین، سطح قطعات باید مورد خراش داده و خشک شود.
- تنظیم پارامترهای جوشکاری: پارامترهای مهم جوشکاری چدن شامل جریان الکتریکی، ولتاژ، سرعت جوشکاری و زمان جوشکاری است. این پارامترها بستگی به ضخامت قطعات چدن و نوع چدن دارد و باید به طور دقیق تنظیم شوند.
- انجام جوشکاری: در این مرحله، با استفاده از روش جوشکاری انتخاب شده، قطعات چدن با هم جوش داده می شوند. در حین جوشکاری، باید به دما و کنترل حرارت دقت شود تا خرابی و تغییرات ساختاری در چدن جلوگیری شود.
در کارگاه صنعتی میناسیان، خدمات جوشکاری چدن با آرگون و جوشکاری چدن با co2 ، با رعایت دقت، ایمنی و به‌کار گرفتن پیشرفته‌ترین تجهیزات انجام می‌شود. تضمین فرآیند جوش و هزینه مناسب از ویژگی‌های کارگاه میناسیان می باشد.
جوشکاری چدن با ارگون
جوشکاری چدن با استفاده از گاز آرگون یکی از روش‌های مورد استفاده در صنعت جوشکاری برای اتصال قطعات چدن به یکدیگر است. چدن به دلیل خواص خود مانند سختی و خواص مکانیکی مناسب، در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، صنایع ماشین‌سازی و ساخت و ساز استفاده می‌شود.
فرآیند جوشکاری چدن با استفاده از گاز آرگون معمولاً به صورت TIG (Tungsten Inert Gas) یا GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) انجام می‌شود. در این روش، یک الکترود تنگستن به عنوان الکترود غیرفلزی استفاده می‌شود که در مخزن گاز آرگون موجود در دستگاه جوشکاری قرار دارد. آرگون به عنوان یک گاز غیرفعال برای جلوگیری از اکسیداسیون و کاهش ترشحات مضر در هنگام جوشکاری استفاده می‌شود.
نکات مهم جوشکاری چدن
- استفاده از تجهیزات ایمنی مانند عینک جوشکاری، لباس محافظ، دستکش و کفش ایمن.
- رعایت نسبت مناسب بین جریان الکتریکی و ضخامت قطعه چدن.
- کنترل حرارت به دقت جهت جلوگیری از تغییر ساختار چدن.
- آزمایش و بررسی دقیق قبل و بعد از جوشکاری برای اطمینان از کیفیت و قابلیت استفاده قطعات چدن.
علت ترک خوردن جوش چدن
ترک خوردن جوش در فرآیند جوشکاری چدن می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد. در زیر به برخی از عواملی که ممکن است منجر به ترک خوردن جوش چدن شوند اشاره می‌کنم:
- محتوای اکسیژن: چدن از جمله موادی است که حساسیت بالایی نسبت به اکسیژن دارد. در هنگام جوشکاری، تماس با هوا و اکسیژن می‌تواند باعث ایجاد ترک‌ها در جوش شود. بنابراین، استفاده از محافظت مناسبی مانند گازهای مخصوص جوشکاری (مانند آرگون) برای جلوگیری از تماس مستقیم با هوا بسیار مهم است.
- تنش حرارتی: ترک خوردن جوش ممکن است به دلیل تغییرات حرارتی ناشی از جوشکاری و خنک شدن سریع قطعات باشد. تنش‌های حرارتی می‌توانند منجر به تشکیل ترک‌ها در ناحیه جوش شود، به خصوص اگر کنترل دماها و تعادل حرارتی به درستی صورت نگیرد.
- در مرحله ی خنک شدن قطعه‌ی جوش‌داده شده، تغییرات حرارتی شدید می‌توانند باعث تشکیل تنش‌های داخلی در قطعه و منجر به ترک خوردن آن شوند.
- اگر جوش بلافاصله پس از اتمام جوشکاری خنک شود (بدون حرارت پس از جوش)، ممکن است تنش‌های حاصل از سرد شدن باعث ترک خوردن جوش شوند.
- استفاده از فرآیند جوشکاری با فرکانس بالا ممکن است باعث کاهش استحکام جوش شود و در نتیجه ترک‌های جوشی ایجاد شود.
بررسی کیفیت جوش: پس از انجام جوشکاری، باید کیفیت جوش را بررسی کنید. می‌توانید از روش‌هایی مانند تست رادیوگرافی (X-ray) یا دستگاه‌های تست فاصله‌ی خوردگی (UT) استفاده کنید تا هرگونه نقص یا ترک در جوش را تشخیص دهید. در صورت وجود نقص، باید آن را تصحیح کرده و جوش را مجدداً بررسی کنید.
جوشکاری چدن با اینورتر
اینورتر روش جدیدی برای جوشکاری چدن است که با انرژی برق و همچنین حرارت بالا عملیات جوش انجام می‌گیرد. در حقیقت گرمای حاصل از دستگاه اینورتر باعث ذوب شدن دو قطعه چدن می‌شود و در نهایت آن‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند. امروزه جوشکاری چدن با اینورتر سبب سهولت روند کار شده است.
مزایای جوشکاری چدن با اینورتر
از مهمترین مزایایی که اینورترها در جوشکاری چدن ارائه می‌دهند عبارتند از:
- امکان استفاده از الکترودهای مختلف و فیلرهای متنوع در فرآیند جوشکاری
- عدم آلودگی صوتی
- قابلیت کنترل جریان
- بازدهی بالا
- قابلیت حمل دستگاه به علت سبک بودن آن
- مصرف انرژی پایین و صرفه جویی در هزینه‌ها
- قیمت مناسب
جوشکاری چدن با CO2
در جوشکاری چدن به آهن و یا هر قطعه دیگری با استفاده از گاز دی اکسید کربن انرژی لازم برای فرایند جوش توسط قوس الکتریکی تأمین می‌شود. در واقع با ایجاد جریان الکتریکی میزان حرارت لازم برای جوشکاری تهیه می‌شود و سبب ذوب فلز خواهد شد.
در این نوع روش جوشکاری چدن اصولاً گاز co2 به عنوان یک گاز محافظ برای بالا بردن کیفیت جوشکاری به کار می‌رود. این تکنیک با استفاده از دستگاه جوش چدن به غیر از جوشکاری قطعات چدنی جهت اتصال فلزات آهنی و فولادهای معمولی هم به کار می‌رود.
جوشکاری چدن با برنج
در آموزش جوش چدن با دستگاه جوش یکی از روش‌های دیگری که برای جوشکاری چدن و اتصالات متنوع مورد استفاده قرار می‌گیرد روش جوشکاری چدن با برنج است. حتماً می‌پرسید این نوع جوشکاری چدن چگونه است؟ آماده سازی این روش برای جوشکاری قطعات چدنی همانند فرایند جوشکاری قطعات چدن با استفاده از سیم جوش چدنی است. اساساً در این روش جوش چدن شکسته لازم است از پَخ کردن لبه‌ها و درزهای قطعات چدنی با استفاده از سنگ سمباده خودداری کنید؛ چون این کار مانع از اتصال جوش خوردن قطعات چدن به یکدیگر می‌شود.
جوشکاری چدن با الکترود
جوشکاری چدن سفید و خاکستری با استفاده از الکترودهای مختلف به سختی انجام می‌شود. معمولاً این مفتول‌های الکترود از نوع نیکل، آلومینیوم و همچنین قلع، برنز و یا فولاد نرم هستند. اما در این فرآیند، متناسب با نوع کاربرد فلز و هماهنگی رنگی مورد احتیاج در قطعات چدن خاکستری بیشتر از الکترودهای ذیل استفاده می‌شود مانند:
- الکترودهای آلیاژ چدن
- الکترودهای آلیاژ مس
- الکترودهای آلیاژ نیکل
جوشکاری چدن با اکسی استیلن
در این روش برای تأمین میزان گرمای لازم از یک مشعل استیلن اکسی استفاده می‌شود. البته در انجام این تکنیک باید تا حد ممکن مانع از اکسید شدن چدن شوید. در غیر این صورت مقداری آهن سفید به صورت یک لایه روی سطح جوشکاری ایجاد می‌شود. پس سعی کنید برای جوشکاری چدن با اکسی استیلن حتماً میله‌های جوشکاری را درون استخر جوش داده شده به صورت ذوب درآورید؛ چون این کار سبب کاهش کمترین شیب‌های دما می‌شود.
نکته مهم قبل از جوشکاری چدن
در هنگام جوشکاری چدن با اینورتر باید یکسری نکات فنی را قبل از عملیات رعایت کنید؛ چون این عوامل نقش بسزایی در سطح کیفیت جوشکاری و همچنین افزایش مقاومت جوش دارد. مهم‌تر اینکه رعایت این نکته‌های اساسی از ایجاد ترک و یا خوردگی بعد از جوش دادن قطعات چدنی جلوگیری می‌کند. برخی از این نکات عبارتند از:
- پیشگرم شدن
- کاربرد الکترودهایی با ضخامت کم
- استفاده از پَخ کردن مناسب
- استفاده از میزان جریان پایین
- به کار بردن انرژی جوش کم
بعد از پایان جوش دادن چدن باید چیکار کنیم؟
با سرد شدن جوش روی قطعات چدن و ایجاد تنش الکتریکی گاهی اوقات در محل انقباض حرارتی یکسری ترک خوردگی‌ها رخ می‌دهد. این نقص باید توسط جوش‌های کوتاه برای اتصال بخش ریخته گری ترمیم شود. در حقیقت جوشکاری چدن باید با دقت زیادی انجام شود تا ایجاد تنش و همچنین ترک خوردگی به کمترین مقدار برسد. چنانچه تمایل دارید برای جوشکاری چدن بهترین روش را با بالاترین کیفیت جوش انجام دهید بهتر است به کارگاه صنعتی میناسیان مراجعه نمایید.
سخن پایانی
کارگاه صنعتی میناسیان با بیش از یک دهه فعالیت در زمینه برش لیزر، خمکاری CNC ورق های فلزی، جوشکاری ارگون، خدمات پانچ cnc، جوشکاری Co2 و بسیاری زمینه‌های دیگر در حوزه ورقکاری و شیت متال، در خدمت مشتریان عزیز می باشد.
