√دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

تاريخ : چهارشنبه ۳۱ تیر ۱۳۸۸


 

منبع : راسخون




 پسگرمی روی کل جوش و یا فقط یک قسمت از آن و برای به دست اوردن یک یا تمامی اهداف زیر انجام می شود:
1- تنش زدائی
2- افزایش چقرمگی
3- افزایش استحکام
4- افزایش مقاومت خوردگی
5- زدودن کار سرد
عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارند که با تغییرات فوق مرتبط بوه و بنام های الف- عملیات حرارتی تنش زدایی ب- آنیله کردن یا تابانیده ج- نرمالیزه کردن، د- سخت کردن ه- آبدادن یا تمپره کردن و- استمپره کرده و ز- مارتمپره کردن خوانده می شوند. اختلاف بین این عملیات های حرارتی عموماً ‌به دمای به کار گرفته شده و یا روش سرد کردن مرتبوط می گردد دماهای عملیات حرارتی تنش زدایی زیر حد بحرانی فولاد است در حالی که دماهای لازم برای آنیله کردن، نرمالیزه کردن و سخت کردن همیشه بالای حد بحرانی می باشند. شاید یک مورد استثناء برای این وجود داشته باشد عمل نرم کردن گاهی در دمای زیر حد بحرانی انجام می شود که به آن «آنلیه زیربحرانی» یا انیله تمپرهای می گوین گاهی دو عمل حرارتی برای یک منظور خاص به کار گرفته می شود انتخاب صحیح روش تعملیات حرارتی نیازمند بررسی عوامل متعددی نظیر نوع فولاد، شرایط ایجاد تنش در جوش و ساختار ناحیه گرما دیده می باشد.

عملیات حرارتی تنش زدائی

عملیات حرارتی تنش زدائی عبارت از گرم کردن یکنواخت یک سازه تا دمای مناسب زیر حد بحرانی و سپس سرد کردن یکنواخت آن است معمولاً ‌عملیات حرارتی در محدوده دمای بحرانی نامناسب هستند و به همین علت تنش زدایی در بیشتر موارد زیر حد بحرانی انجام می گیرد.
تصمیم تنش زدایی °F 1250-900 می باشد که پایین تر از حد بحرانی است، مدت دمای تنش زدائی فولاد معمولاً برای هر اینچ ضخامت یک ساعت است. برای قطعات پیشگرم شده اغلب تشن زدایی لازم می شود. قطعات پیچیده یا فولادهایی که میل زیادی به ترک خوردن دارند باید بلافاصله پس از جوشکاری و قبل از سرد شدن تا دمای پیشگرمی،‌در کوره های تنش زدایی قرار بگیرند.
اگرچه عملیات تنش زدایی فقط به خاطر از بین بردن تنش ها به کار می روند و تغییرات ساختاری فولاد از ان انتظار نمی رود ولی با این حال تاثیرات عمومی عملیات حرارتی تنش زدایی به صورت های زیر می باشند:
- بازیابی(Recovery)
- افت تنش(Relaxation)
- تمپره کردن (از بین بردن نواحی سخت)
- تبلور مجدد(Recrestauization)
- گرداله سازی(spheroidizing)
اثر اول عمومی است، اثر دوم هنگای ایجاد می شود که تنش زدائی در دمای بالا و به مدت کافی انجام بگیرد، اثر سوم فقط موقعی به دست می آید که در اثر جوشکاری نواحی سخت به وجود امده باشند و دو اثر آخر در جوشکاری کم اهمیت هستند.
سازه های جوش شده چه هنگام جوشکاری مهار شده و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسلیم دارای تنش های پسماند یا باقیمانده هستند، این تنشها قادر اشکالاتی در جوش به وجود بیاورند البته احتمال پدید امدن این اشکالات به ترکیب شیمایی فولاد، روش جوشکاری، طرح جوش و شرایط بهره برداری و غیره بستگی دارد. با این وصف از بین بردن این تنش ها فوائد زیر را نیز در پی خواهد داشت:
- به حداقل رسانیدن احتمال گسترش خرابی، مخصوصاً ‌در مواردی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد.
- پایداری بیشتر ابعاد
- مقاومت فراوان در مقابل خوردگی، مخصوصاً ترک خوردگی تنشی(SCC)
از بین بردن این تنش های باقیمانده و تنش های واکنش در جوش چقدر اهمیت دارد؟ آیا لازم است این تنش ها به صفر برسند، و آیا ممکن است که یک جوش کاملاً از تنش آزاد شود؟
جوش ها در اثر انقباض ناشی از جوشکاری داری تنش های چند محوره می باشند در بررسی و تحلیل احتمال شکست ترد این تنش ها اهمیت زیادی دارند عوامل دیگری نظیر چقرمگی فولاد، احتمال ایجاد شیار در طراحی جوش، و دماهائی که این بارها در آن وارد می شوند در این بررسی نقش دارند. لازم است یک فرمول عملی وتجربی بریا محاسبه و براورد میزان اهمیتاین عوامل در پدیده شکست ترد به دست آید. آزادسازی تنش ها در جوش عموماً بر اس تجربه بوده و از اطلاعات به دست آمده از آزمایشات چقرمگی ، تیزی ومقدار شیار و میزان تنش های باقیمانده حاصل می گردد. پایداری ابعادی در یک جوش مستقیماً از تنش هایی که در قطعه محبوس مانده باشند،‌متاثر می شود. هنگامی که یک جوش در عین حال که در زیر تنش های پسماند یا باقیمانده قرار دارد تراشیده شود پخش مجدد تنش ها و انقباض جوش رخ می دهد تراشکار نمی تواند مطمئن باشد که در جهت درستی تراشکاری می کند یا نه، چون جوش همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه می دهد. تنش زدائی جوش قبل از ماشینکاری باعث می شود که قطعه از نظر شکل پایدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشینکاری تغییر نکن سوال این است که این تنش ها باید تا چه حد آزاد شوند تا پایداری ابعاد تأمین شود میزان مجاز تنش باقیمانه در مرحله اول به مقدار فلزی که باید تراشیده شود محل آن نسبت به ناحیه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه های نهایی بستگی دارد. بسیاری از فلزات و آلیاژها در معرض ترک خوردگی تنشی قرار دارند. فولاد از این امر مستثنی نمی باشد. این نوع خرابی خوردگی در فولاد را شکنندگی سودسوزآور می نامند. تغییر ماهیت محیط خورنده یا کاهش تنش می تواند احتمال ترک خوردگی تنشی را از بین ببرد. اغلب تنش پسماند خیلی زیاد در نزدیکی جوش باعث تشدید شرایط ایجاد ترک می گردد و کاهش این تنش ها به وسیله عملیات حرارتی تنش زدائی برای از بین بردن احتمال ایجاد ترک کافی می باشد.در روی جوش ها اکثراً کار سرد انجام می شود و مهندس جوش یا ناظر از آن بی اطلاع می ماند این نوع کار سرد معمولاً‌در اثر خشم سرد یا چکش کاری اتصال در هنگام جفت کردن و تراز به وجود می آیدهدف از انجام آزمایشات تعیین کیفیت روش جوشکاری آن است که نشان دهیم ، روش جوشکاری تدوین شده ( WPS ) با اتصالی سالم و با خواص مکانیکی مطلوب و قابل پذیرش در محدوده استاندارد مربوطه ، بوجود می آورد . نتیجه آزمایشات در فرم خاصی ثبت شده که به آن گزارش کیفیت روش جوشکاری ( PQR ) Procedure Qualification Record می گویند .
مراحل تهیه PQR
برای تهیه یک PQR چهار مرحله زیر طی می شود :
1. آماده سازی و جوشکاری نمونه های مناسب
2. آزمایش نمونه های تهیه شده
3. ارزیابی نتایج و نتیجه گیری راجع به آماده سازی ، جوشکاری و آزمایشات
4. ثبت و تائید نتایج ( در صورت قابل قبول بودن آن ها )
1 – 3 ) آماده سازی و جوشکاری نمونه های مناسب
معمولاً نمونه ها به نحوی مونتاژ و ساخته می شوند که درز اتصال در وسط نمونه قرار بگیرد . اندازه ، نوع و ضخامت نمونه باید متناسب با نوع و ضخامت موادی که در تولید جوشکاری می شوند و نیز تعداد ، نوع و اندازه نمونه های آزمایشی لازم برای آزمایشات باشد . مواد ، نحوه و جزئیات جوشکاری نمونه ها باید مطابق با WPS مربوط باشد ، به عبارت دیگر متغیرهای ضروری باید یکسان باشد . ابعاد و اندازه نمونه ها باید حداقل با مقادیر ذکر شده در استاندارد ( ASME. Sec IX, QW-463.1 ) مطابقت باشد . مطابق با همین استاندارد اندازه و محل نمونه های آزمایش که از نمونه های جوشکاری شده بدست می آیند ، مشخص شده است

تحقیق برشکاری حرارتی

فرآیند‌های برشکاری برای برش و جدا سازی قطعات، تکه‌برداری و پخ‌سازی لبه‌های مورد جوش و یا برداشتن مناطقی از جوش عیب‌دار کاربرد دارد. برای آماده‌سازی اجزاء یک اسکلت نیز اغلب عملیات برشکاری قبل از جوشکاری ضروری است. یکی دیگر از موارد کاربردی آن با برشکاری سیستم‌های راهگاهی و تغذیه و قسمت‌های اضافی قطعات ریختگی می‌باشد.
عملیات برشکاری می‌تواند بوسیله وسایل مکانیکی (اره، ماشین‌کاری، و سنگ زدن)، ذوب کردن با شعله‌ و واکنش‌ شیمیائی ( اکسید کردن) و یا ذوب کردن با قوس‌الکتریکی بعدی که خود شامل چندین نوع است موضوع این بخش را تشکیل می‌دهد. برشکاری با اکسیژن (ox fuel gas) Oxygen – cutting، برشکاری با فلاکس شیمیایی chemical flux – cutting برشکاری با پودر فلزی Metal powder cutting برشکاری قوس- اکسیژن oxygen – arc cutting گروهی از فرآیند‌های برشکاری را تشکیل می‌دهد که حرارت مسیر برشکاری را ذوب کرده و اکسیژن آنرا اکسید کرده و از درز برش به بیرون ریخته می‌شود.
گروه دیگر از فرآیند‌های برشکاری فلزی که موضوع پروژه می‌باشد. به کمک حرارت ناشی از قوس‌الکتریکی بین الکترود و سطح کار ذوب شده و مذاب بر اساس نیروی ثقل یا بکمک فشار پلاسما جت هوا یا اکسیژن به بیرون جاری می‌شود و شامل فرآیند‌های برشکاری: هوا – کربن ARI- Carbon الکترود فلزی – گازGas metal- arc، الکترود تنگستن – گاز Gas tungsten – arc قوس پلاسما plasma- arc والکترود پوشش‌دار shielded metal- arc می‌باشد.

چگونگی تعمیر و اصلاح جوش

در یک پروژه امکان رخ دادن عیب به طور حتمی وجود دارد بنابراین با داشتن دستورالعمل ساخت،دستورالعمل جوشکاری WPS و معیارهای عیوب در استاندارها و بازرسی دقیق و ملاحضات اقتصادی می توان به تعمیر جوشها بدون ایجاد هر گونه مشکلی فایق آمد.
عیب چیست :در جوشکاری رعایت نکردن بعضی از اصول سبب کاهش استحکام جوش می شود که نتیجه آن عیب می باشد.
جوش معیوب: جوشی که یکی یا همه نیازهای مطرح شده در استاندارد یا کد مرجع را دارا نباشد جوش معیوب تلقی می شود.

انواع عیوب معروف در جوشکاری عبارتند از:


 

*پروفیل نا مناسب جوش

(Bad Profile)

تخلخل

(حفرهPorosity)

ترک

(Crack)

تقعر

(Concavity)

*تحدب                                                   

(Convexity)

*جرقه                                                        

(Spater)

*لکه قوس            

(Arc Stricke)

*روی هم افتادگی لبه                           

(Over Lap)

*سوختگی سراسری                  

(Burn Through)

*عدم ذوب کافی      

(Lack of Fusion)

*عدم نفوذ کافی        

(Lack of Penetration)

*عدم هم ترازی                                   

(High-Low)

*نفوذ بیش از حد

(Exesses Peneteration)

*سرباره حبس شده                 

(Slag Inclusion)

*بریدگی کنار جوش

(Under Cut)

*چاله سیاه جوش                           

(Black Point)

*تنگستن حبس شده     

((Tungstan Inclusion

*عدم پر شدگی شیار                          

(Under Fill)

*تورق                                               

(Lamination)

*عیوب فلز پایه در حین فولاد سازی 

(Seam/Lap)

*باز شدن دو پوستگی    

Delamination))

گرده اضافی در جوشهای شیاری

Weld Reinforcement))

 *مشکلات ابعادی         

(Dimensional)


بررسی طبقه بندی سیم و پودرهای جوشکاری زیر پودری‘ مخصوص فولادهای دانه ریز و غیرآلیاژی بر اساس استاندارد EN756 :
این طبقه بندی‘ در سال 1995 میلادی بازنگری شد و به EN 756-95 مشهور گردید. در این طبقه بندی‘ فرم کلی برای معرفی یک سیم و پودر به قرار زیر است:
S XX XX XX SXXX
S: به معنای جوشکاری زیرپودری است‘
XX: حداقل تنش تسلیم بر حسب 2N/mm است‘ که در جدول(زیر) طبقه بندی شده اند.
حداقل تنش تسلیم و نشانه های آن برای سیم و پودرهای طبقه بندی شده در EN756

نشانه

حداقل تسلیم (2N/mm)

استحکام کششی (2N/mm)

انعطاف پذیری (درصد)

35

355

570-440

22>

38

380

600-470

20>

42

420

640-500

20>

46

460

680-530

20>

50

500

720-560

18>


XX: در جدول (زیر). حداقل انرژی ضربه در درجه حرارت های مختلف را نشان می دهد.

مشخصات مربوط به تنش تسلیم


 

نشانه

محدوده R(تنش تسلیم فلزپایه)

محدوده Rm  (تنش تسلیم فلزپایه )

T3

355>

470>

T4

420>

520>

T5

500>

600>


جدول مشخصات مربوط به انرژی ضربه


 

نشانه

انرژی ضربه (j)

درجه حرارت cْ

z

استاندارد نشده است.

A

47

20

0

47

0

2

47

20-

3

47

30-

4

47

40-

5

47

50-

6

47

60-

7

47

70-

8

47

80-


XX: نوع پودر مصرفی را نشان می دهد. مشخصات این جدول‘ شباهت زیادی به علایم و مشخصاتی دارد که در همین مورد برای طبقه بندی EN 760 گفته شد.
SXXX: نشان دهنده ترکیب شیمیایی سیم جوش مصرفی است و راجع به آن در جدول زیرتوضیحات کاملی داده شده است.
ترکیب شیمیایی سیم جوش های مصرفی در فرایند جوشکاری زیر پودری مطابق استاندارد طبقه بندی شده ی EN 756-95

نشانه

سیلیسیم

منگنز

نیکل

مولیبدن

S0

استاندارد نشده

S1

15/0

35/0-6/0

-

-

S2

15/0

3/1-8/0

-

-

S3

15/0

75/1-31/1

-

-

S4

15/0

25/2-7601

-

-

S1 SI

4/0-15/0

6/0-35/0

-

-

S2 SI

4/0-15/0

3/1-8/0

-

-

S3 SI

6/0-4/0

3/1-8/0

-

-

S4 SI

4/0-15/0

85/1-31/1

-

-

S1 MO

4/0-15/0

25/2-86/1

-

-

S2 MO

25/0-05/0

6/0-35/0

-

-

S3 MO

25/0-05/0

3/1-8/0

-

-

S4 MO

25/0-05/0

75/1-31/1

-

2/0-54/1

S2 NI 1

25/0-05/0

25/2-76/1

-

2/0-54/1

S2 NI 1/5

25/0-05/0

3/1-8/0

-

2/0-54/1

S2 NI 2

25/0-05/0

3/1-8/0

2/1-8/1

2/0-54/1

S2 NI 3

25/0-05/0

3/1-8/0

8/1-21/1

2/0-54/1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مخلوط آرگون – هیدروژن :(Argon –Hydrogen Mixtures )

ترکیبات آرگون هیدروژن کاربردهای خاصی دارند،مثلاجوشکاری مکانیزه لوله های فولادی ضدرنگ سبک که هیدروژن باعث تاثیرات متالوژیکی مخرب تخلخل وشکاف های حاصل از هیدروژن نمی شود.افزایش سرعت جوشکاری تناسب مستقیم با مقدار هیدروژن اضافه شده به آرگون دارد،دلیل آن نیز افزایش ولتاژ قوس می باشدمقدارمجاز هیدروژنی که می تواند به آرگون اضافه شود نسبت به ضخامت فلز ونوع اتصال درهرکاربرد خاص ،تغییر می کند.وجود هیدروژن بیش ازحدمجاز،باعث ایجاد تخلخل می گردد.هنگام جوشکاری مکانیزه اتصالات سخت لب به لب فولادی های ضدرنگ با حداکثر ضخامت 620/0 اینچ (6/1 میلیمتر) درسرعت های مشابه با هلیم استفاده می شود (50% سریعتر از آرگون ).درجوشکاری های دستی ،برای ایجاد جوشهای تمیزتر ،استفاده از ترکیب 5%هیدروژن مناسب تراست
SWPS
هدف از تنظیم یک WPS مشخص و تعیین کردن جزئیات فرایند جوشکاری یک قطعه است برخی از کارخانه ها برای تولیدات خود گواهی کیفیت نیز تنظیم می کنند تا به وسیله آن شرایط آماده سازی بررسی و تائید مشخصات بیان شده در روش جوشکاری ،کنترل شود .
بر اساس نوع سازه ،استانداردهای مختلفی برای طراحی و ساخت سازه در کشورهای مختلف وجود است و تقریباً در تمامی این استانداردها بخشی به جوشکاری و کنترل کیفی اختصاص داده شده است. به عنوان مثال در آمریکا ،طراحی و ساخت بویلرها ف مخازن تحت فشار و نیرو گاه های اتمی بر اساس استانداردهای منتشره از سوی انجمن ASME صورت می گیرد.همچنین برای سازه های فلزی انجمن AWS استانداردهایی را منتشر ساخته است. انجمن API نیز برای مخازن ذخیره فولادی و لوله ها ی انتقال گاز،کدهایی را معرفی کرده است.
امروزه خواسته های کیفیتی جوش جهت کسب استاندارد ISO 9001 ،باید بر اساس کد EN -729 تنظیم گردد. این استاندارد در چهار بخش به ترتیب راهنمای انتخاب و استفاده ،خواسته های کیفیت کامل ،خواسته های کیفیتی استاندارد و خواسته های کیفیتی ابتدایی جوشکاری را مطرح می سازد.
معیارهای تعیین کیفیت و کنترل کیفیت جوشکاری را برای سازه ها و تجهیزات مختلف متفاوت است.
ASME , Sec 1X ، درباره کیفیت جوشکاری بویلر ها و مخازن تحت فشار ، استاندارد AWS.D1.1 برای کنترل کیفیت جوشکاری سازه های فلزی و API 1101,API650 به ترتیب برای تعیین کیفیت جوشکاری مخازن ذخیره فولادی و خطوط لوله گاز می باشد .در کشورهای اروپایی نیز استاندارد EN -288 به تنظیم روش جوشکاری اختصاص داده شده است .
نکته حائز اهمیت آن است که هدف تمامی استانداردهای مذکور تعیین کیفیت مطلوب جوش است و تنها بسته به مسائل طراحی مورد نظر ، متغیرهای اساسی مورد توجه جهت ارائه روش جوشکاری می کند .
مشخصات روش جوشکاری بر اساس نیاز های سازنده و بنا به تایید مشاور طرح تنظیم می گردد. ماخذ مورد استفاده در این دوره استاندارد ASME , Sec 1x بوده وبه استاندارد مشابه AWS.D1.1 نیز اشاره شده است.

موارد توصیه شده در استاندارد ASME عبارتند از :

1- نام شرکت
2- شماره WPS .این شماره استاندارد خاصی نداشته و بنا به قرار دادها و بخشنامه های داخلی هر شرکت تعیین می شود .
3- تاریخ تنظیم WPS
4- شماره گزارش کیفیت جوشکاری تایید کننده (PQR NO )
5- شماره تجدید نظر
6- تاریخ تجدید نظر
7- فرایند یا فرایند های جوشکاری مورد استفاده
8- نحوه انجام فرایند جوشکاری

پارامتر های انتخاب صحیح روش جوشکاری:

1- اندازه ابعاد و طرح اتصال قطعات
2- جنس مواد پایه
3- قابلیت دسترسی(فرایند و قطعه کار)
4- تعداد قطعات
5- تجهیزات در دسترس
6- موقعیت جوشکاری
7- اقتصاد جو
منابع: 1- http://iranwelding.blogfa.com
2- http://www.joshkari.150m.com
3-- http://www.iran-eng.com
4- مجموعه مقاله‌های شانزدهمین سمینار سالانه جامعه ریخته‌گران ایران ناشرانتشارات جامعه ریخته گران ایران
5-http://ultra-science.blogfa.com
6- کتاب اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها و چدنه

 

 



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : جمعه ٢٦ تیر ۱۳۸۸
 
جوش وعیبیابی جوش

 

 

سازه های جوش داده شده نظیر سایر قطعات مهندسی به بازرسی در مراحل مختلف وساخت و همینطور در خاتمه ساخت نیاز دارندبازرسی جوش می تواند از انجام کار طبق دستورالعمل های توافق شده، به کارفرما اطمینان دهد.
برای حصول اطمینان از مرغوبیت جوش و مطابقت آن با نیازمندیهای طرح باید کلیه عوامل موثر در جوشکاری در مراحل مختلف اجرا مورد بررسی قرار گیرد.

مراحل بازرسی جوش

ـ بازرسی قبل از جوشکاری به منظور آماده کردن مقدمات کار جوشکاری است بطوریکه که موجب بروز عیوب جوش را از بین برده و یا به حدود قابل قبولی تقلیل دهد.
بمصداق «پیشگیری موثرتر از درمان است» می توان گفت:
اعمال یک برنامه بازرسی جشمی مسئولانه می تواند از پیدایش 80 تا 90 درصد از عیوب معمول در جوشکاری جلوگیری کند.
این بازرسی شامل اقدامات زیر می باشد
ــ اطلاع از کیفیت مورد نظر کار و شرایط بهره برداری از قطعات و مجموعه کار
ــ مطالعه دقیق نقشه ها و مشخصات فنی
ــ انتخاب استانداردهای اجرایی
ــ انتخاب و ارزیابی روش جوشکاری
ــ انتخاب مصالح
ــ بازرسی مصالح
ــ انتخاب مواد مصرفی
ــ بازرسی موادمصرفی
ــ طرح و تنظیم نحوه اجرای جوشکاری
ــ بررسی تجهیزات جوشکاری
ــ آزمون جوشکاری و اپراتورها
ـ بازرسی در موقع جوشکاری به منظوراجرای صحیح عملیات جوشکاری ساخت و نصب اطمینان از بکار بردن مصالح و مواد مصرفی درست و جلوگیری از تخلف ها ضروری است
چند نمونه از این بازرسی موقع جوشکاری عبارتند از
ـ بازرسی قطعا متصل شده و درزهای آماده جوشکاری
ـ بازرسی محل های جوش و سطوح مجاور به منظور اطمینان از تمیزی و عدم آلودگی با موادی که اثرات زیانبخش بر جوش دارند.
ـ بازرسی سطوح برشکاری شده با شعله یا شیار زده شده بروش قوسی هوایی از نظر تضاریس ، پوسته، ترک و غیره.
ـ بازرسی ترتیب و توالی جوشکاری، استفاده از قیدها وگیره ها وسایر تمهیدات به منظور کنترل پیچیدگی ناشی از جوشکاری.
ـ بازرسی مواد مصرفی جوشکاری از نظر دارا بودن شرایط مطلوب و گرم و خشک کردن الکترودهای روپوش قلیائی طبق دستورالعمل های مصوبه.
ـ بررسی وضعیت جوشکاران و اپراتورهای جوشکاری از نظر داشتن مهارت و قبولی در آزمون مربوطه.
ـ بازرسی پیش گرم کردن و حفظ درجه حرارت بین پاسی در صورت لزوم .
ـ بازرسی بعد از جوشکاری به منظور درستی مجموعه ساخته شده یا نصب شده و کنترل کیفیت جوش انجام می شود.
چند نمونه از فعالیت های بازرسی بعد از جوشکاری عبارتند از:
ـ بازرسی چشمی از نظر وجود عیوب مرئی، ترک های سطحی( چه در جوش و جه در فلز مبنا)، بریدگی کناره، کندگی، سوختگی، تقعر یا تحدب زیاد نیمرخ جوش، نامساوی بودن ساق ها، گرده اضافی، پرنشدگی کامل، کندگی، نفوذ اضافی، موجدار بودن بیش از حد، چاله انتهای جوش، گره قطع و وصل قوس و غیره.
ـ بازرسی تغییر شکل های ناشی از جوشکاری ( انقباض موضعی، خیز ، خم شدگی، تابیدگی، چرخش ،کمانش، موجدار شدن و غیره) شکستگی محور، به هم خوردگی زاویه ها و غیره.
ـ بازرسی ابعاد جوش و قطعه جوشکاری شده
ــ بازرسی تنش زدائی و سختی پس از تنش زدائی
ــ بازرسی های غیر مخرب ( پرتونگاری، امواج فراصوتی، عیب یابی ذره مغناطیسی، مایع نافذ، جریان گردابی و غیره.
ـ ارزیابی کیفیت جوش بایستی در هر سه مرحله بازرسی قبل از جوشکاری، بازرسی در موقع جوشکاری و بازرسی بعد از جوشکاری صورت پذیرد. جوش انجام شده و قطعه جوش داده شده بایستی با استانداردهای مطلوب کیفیت مطابقت داشته باشند. ارزیابی کیفیت جوشکاری بعهده بازرس است.
برای ارزیابی کیفیت جوشکاری، لازم است استاندارد پذیرش یا معیار پذیرش جوش مشخص باشد و نوع آزمایش غیر مخرب و میزان آزمایش ( صد در صد تصادفی و غیره) تعیین شود. بازرس بایستی نتایج آزمایش ها و بازرسی های انجام شده را تجزیه و تحلیل نماید.
ـ پذیرش جوش در هر سه مرحله بازرسی از اهمین ویژه ای برخوردار است. در واقع پذیرش جوش پس از مقایسه کیفیت جوش حاصل با کیفیت مطلوب انجام می شود. پذیرش باید قطعی و غیر مبهم باشد. برای پذیرش باید گواهینامه صادر شود یا فرم مربوطه تنظیم و امضاء گردد.
ـ تهیه گزارش برای مراحل مختلف بازرسی و کلیه آزمایش های انجام شده، ضروری است.
گزارش نتایج آزمایش ها و بازرسی های انجام شده بایستی بصورت مرتب و مشخص و جداگانه تهیه و تنظیم شود. برای کارهای بازرسی تهیه گزارش خوب که کار ارزیابی و پذیرش نهایی را تسهیل نماید. اعتبار ویژه ای دارد.

وظایف بازرس جوش

مسئولیت ایجاب می کند که بازرس جوش دارای شخصیت حرفه ای با توانایی و شعور خوب باشد، بازرس جوش ممکن است با کارخانجات متعدد ساخت و کارگاه های متعددی سرو کار داشته باشد که بایستی در همه موارد ساعات کار و مقررات کاری و سازمان های مربوطه را رعایت نماید.
مراعات دقیق قواعد و مقررات کار خصوصاً در موارد پرسنلی ، ایمنی و امنیتی الزامی است.
هیچگاه بازرس نبایستی خود را مستحق امتیازات ویژه بداند.
بازرس بایستی در مورد کارگاه ساخت بی طرف باشد، بی معطلی تصمیم بگیرد، بدون آنکه تحت تاثیر نظر دیگران واقع شود و با اتکاؤ به حقایق تصمیم بگیرد و با عقاید مختلف، تصمیم قبلی خود را به آسانی عوض نکند.
چند نمونه از وظایف بازرس جوش عبارتند از:
ـ تفسیر نقشه های جوشکاری و مشخصات.
ـ بررسی سفارش خرید به منظور حصول اطمینان از درستی تعیین مواد جوشکاری و مواد مصرفی.
ـ بررسی و شناسایی مواد دریافت شده طبق سفارش خرید.
ـ برسی ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی از روی گزارش نورد طبق نیازمندیهای معین شده.
ـ بررسی فلز مبنا از نظر عیوب و انرحافات مجاز.
ـ بررسی نحوه انبار کردن فلز پرکننده و دیگر عوامل مصرفی.
ـ بررسی تجهیزات مورد استفاده.
ـ بررسی آماده سازی اتصال جوش .
ـ بررسی بکار گرفتن دستورالعمل جوشکاری تایید شده.
ـ بررسی ارزیابی صلاحیت جوشکاران و اپراتورهای جوشکاری.
ـ انتخاب نمونه های آزمایش تولیدی.
ـ ارزیابی نتایج آزمایشات.
ـ نگهداری سوابق.
ـ تهیه و تنظیم گزارش.
دسته بندی بازرسان جوش
بازرسان جوش را به دسته های ذیل می توان تقسیم بندی نمود:
ـ بازرس کد
ـ بازرس نماینده دولت
ـ بازرس خریدار، مشتری، یا کارفرما
ـ بازرس کارخانه ، سازنده یا پیمانکار
ـ بازرس نماینده مهندس معمار
ـ بازرس یا متخصص آزمایش های مخرب
ـ بازرس یا متخصص آزمایش های غیرمخرب
گر چه وظایف بازرس داخلی و خارجی ( بازرس انتخاب شده از داخل سازمان یا خارج از سازمان) ممکن است با یکدیگر متفاوت باشد ولی در اینجا فقط به ذکر بازرس اکتفا می شود.
مطالبی که در اینجا عرضه می شود گاهی ممکن است به همه دسته بندی های فوق اتلاق شود یا فقط به یک یا چند تا از دسته بندی های فوق محدود گردد.
در همه حالات فرض بر آن است که بازرس صلاحیت های لازم را داشته و قادر است نوع سازه مورد نظر را که به او محول شده است، بازرسی نماید.

ویژگی بازرس جوش

برای بازرس شدن، دارا بودن ویژگی های ذیل ضروری است:
به منظور انجام وظایف بازرسی با رعایت جنبه های وجدانی و حرفه ای اهمیت هیچ یک از ویژگی ها را نمی توان سبک شمرد.

آشنایی با نقشه ها و مشخصات فنی

بازرس جوش بایستی با نقشه های مهندسی اشنا بوده و بتواند مشخصات فنی را تفسیر نماید.
بازرس جوش بایستی علاوه بر نقشه خوانی، با علائم قراردادی جوش و آزمایش های غیرمخرب اشنایی کامل داشته باشد.

آشنایی با زبان جوشکاری

بازرس نمی تواند بدون آشنایی با زبان جوشکاری خود را بازرس بنامد. بازرس بایستی با فرهنگ جوشکاری آشنا بوده و اصطلاحات درست برای هر فرایند جوشکاری را بکار ببرد.
بازرس احتیاج دارد یافته های بازرسی خود را به جوشکاران و دیگر افراد کارگاه که جوش داده اند یا تعمیرات را انجام می دهند و به مهندسانی که نقشه کار را کشیده اند و کسانی که سازه نهایی را می پذیرند، تفهیم نماید.
بنابراین بایستی گزارش خود را طوری تنظیم نماید که برای همه افراد مربوطه قابل درک باشد.
بازرس بایستی فرهنگ جوشکاری را مظالعه نموده، ناپیوستگی ها و عیوب جوش را بشناسد و با روش های بازرسی آشنا باشد.
در بعضی مواقع برای بعضی از فرایندهای جوشکاری از نام های تجارتی استفاده می شود ولی بازرس بایستی در کفتارها و نوشتارهای خود اصطلاحات استاندارد را بکار ببرد.

اشنایی با فرایندی های جوشکاری

بازرس جوش بایستی با فرایندهای مختلف جوشکاری آشنا بوده و منظور از فرایند و کاربرد آن شرح فرایند، منبع حرارتی یا منبع انرژی مورد استفاده، چگومگی کنترل فرایند، جنبه های عملیاتی و مسائل ایمنی مربوط را بداند و بطور کلی از مزایا و محدودیت های فرایند جوشکاری آگاهی کامل داشته باشد.

شناخت روش های آزمایش

برای معلوم شدن انطباق جوش از نظر کیفیت با خواسته های استاندارد، از روش های ازمایش متعددی استفاده می شود.
هر روش آزمایش محدودیت های خود را دارد. بازرس جوش بایستی بداند هر روش
آزمایش چه کاربردی دارد و نتایج حاصله چگونه تجزیه و تحلیل می شود.

توانایی گزارش نویسی و حفظ سوابق

بازرس جوش بایستی در حفظ سوابق بازرسی ها مهارت داشته باشد.
بازرس جوش بایستی قادر به تهیه گزارش کوتاه بادش که بدون هیچگونه مشکلی مفهوم باشد. گزارشات بازرس جوش بایستی آنقدر کامل باشد که دلیل تصمیم او برای ماه های آینده روشن باشد.
بازرس باید منظور خود را در گزارش طوری بیان نماید که برای خواننده نااشنا به موضوع، نیز درک مطلب آسان باشد. بازرس بایستی بخاطر بسپارد حقایقی که در زمان نوشتن گزارش معلومند بعدها و بمرور زمان ممکن است بهمان روشنی، همانظور کامل یا با همان دقت به یاد نماند.
گزارش بازرس بایستی نه تنها تمام نتایج بازرسی و آزمایشات را در برداشته باشد، بلکه بایستی به موضوع دستور العمل جوشکاری، ارزیابی دستور العمل جوشکاری و کنترل مواد جوشکاری نیز اشاره نماید.
تهیه گزارش خوب باعث زیاد شدن اعتبار بازرس می شود.

داشتن وضعیت خوب جسمانی

شرایط جسمانی بازرس بایستی اجازه فعالیت به او بدهد. برای بازرس قبل از جوشکاری، حین جوشکاری و بعد از جوشکاری گاهی صعود از داربست مرتفع یا ورود و خروج از دریچه بازدید لازم است.
معمولاً طوری برنامه ریزی می شود که کار برای جوشکاران با اپرانورهای جوشکاری راحت باشد و از اینرو ممکن است شرایط بازرسی برای بازرس دشوار باشد.

داشتن دید خوب

دارا بودن دید خوب ضروری است. بازرس بایستی قادر باشد از نزدیک جوش ها و نتایج رادیوگرافی یا سایر آزمایش های غیر مخرب را نگاه کند. بازرس دیصلاح از نظر پزشکی دید قابل قبول داشته باشد.

حفظ متانت حرفه ای

بر حفظ متانت حرفه ای بازرس نبایستی بیش از حد تاکید شود. این موضوع در موفقیت یا عدم موفقیت بازرس تاثیر دارد. بازرس برای موفق شدن در کار خود نیاز به همکاری دیگر همکاران دارد و بایست بنحوی کمک آنان را جلب نماید.
بازرس بایستی در بی طرفی و سازگاری در همه تصمیم ها بکوشد. بازرسی بایستی از دستورالعمل بازرسی مشحصی پیروی کند و بازرس بایستی نه سرسخت و نه به آسانی تغییر عقیده داده و رام شود. بازرس تحت هیچ وضعیتی نبایستی طرفداری کند یا بالاجبار تصمیم بگیرد یا تصمیم گرفتن را به تعویق بیندازد.
بازرس ممکن است در موقعیت شغلی جدید در روزها و هفته های نخست مشکل داشته باشد. بازرس در این مدت از نظر خط مشی مورد بازرسی قرار می گیرد. اسناد قرارداد، نیازمندیها، وظایف ، اختیارات و مسئولیت های بازرس را مشخص می نماید.
اگر بازرس شخص مطلع، میانه رو و سازگار باشد و منظور مشخصات قرارداد را مراعات نماید، احترام و همکاری دیگران را کسب خواهد نمود.

تحصیل و آموزش

گذراندن دوره رسمی مهندسی علوم پایه و متالورژی برای بازرسی با ارزش است و بسیاری از بازرسان عالی معلومات معادل را از طریق تجربه و مطالعه کسب نموده اند.
کتاب «راهنمای ارزیابی و تعیین صلاحیت بازرس جوش» منتشره از انجمن جوشکاری آمریکا برای دیپلمه ها می تواند بعنوان درس پیش دانشگاهی یا بعنوان جایگزین دو سال تجربه در بازرسی جوش تلقی شود.

تجربه بازرسی

نگرش فردی و نقطه نظر بازرس خوب فقط از طریق بازرسی بدست می آید . تجربه بازرسی قطعات بدون جوش نیز برای بازرس جوش، فوق العاده مفید است، زیرا طرز فکر و دیدکاری بازرس را وسعت می بخشد.
در بعضی محافل برای صدور گواهینامه صلاحیت بازرسی جوش، از نظر عملی، سوابق بازرسی جوش با وظایفی که در رابطه با بازرسی جوش هستند را ملاک دادن امیتاز می شمارند.

تجربه جوشکاری

تجربه واقعی در جوشکاری یا اپراتوری جوشکاری برای بازرس جوش گرانبهاست. تجربه جوشکاری، دانش جوشکاری بازرس را وسیع می کند، برای او اعبتر می آورد و در توجیه علل مردود کردن کار ضعیف او را یاری می نماید.
بعضی از کارفرمایان خواستار داشتن تجربه جوشکاری برای بازرس مورد نظر خود هستند.

نتیجه گیری

در تمام فعالیت های مهندسی، به منظور آگاهی از کیفیت جوش و مجموعه جوش داده شده، بازرسی جوش ضروری است.
بازرسی جوش می تواند بمقدار قابل توجهی از پیدایش عیوب و تکرار اشتباهات جلوگیری کرده و در هزینه تعمیران صرفه جویی نماید.
ـ بازرسی جوش می تواند از چگونگی رعایت اصول فنی، ضوابط و استانداردها خبر دهد.
ـ بازرسی جوش می تواند ایمنی، بهره وری و عمر بیشتر تأسیسات و تجهیزات راتأمین نماید.
ـ بازرسی جوش می تواند از مطابقت جوش و سازه جوش داده شده با نیازمندیهای طرح اطمینان دهد.
ـ بازرسی جوش بایستی توسط بازرس صلاحیت دار انجام شود

بازرسی چشمی

کاربرداطلاعاتی که در این راهنما آمده است برای مسئولیتها و وظایف عمومی بازرسان چشمی جوش و همچنین کسانی که مسئولیتها و وظایف دقیقی که در کد و استانداردهای خاصی تعریف شده دارند، قابل اجرا می باشد.بازرس باید دانش هر یک از اصول و روشهای آزمون موردنیاز جهت یک جوش مشخص را داشته باشد
مدیریت و نظارت بر بازرسی باید از اصول و روشهای اعمال شده ،درک کافی داشته باشند و این جزئی از مسئولیتهای آنان می باشد.
طراحی و ذکر خصوصیات مناسب مربوط به بازرسی چشمی باید به عنوان قسمتی از قرارداد در نظر گرفته شود. در غیاب چنین ملزوماتی از سازنده باید خواسته شود که بصورت کتبی ،جزئیات روشهای مورد استفاده شامل روشهای آزمون را تهیه کند.
استانداردهای پذیرفته شده باید از طریق سازنده و خریدار ، قبل از هر گونه شروع جوشکاری ، دقیقا درک و تفهیم شود.این مساله فقط به خاطر استفاده موثرتر از روشهای آزمون نمی باشد بلکه برای جلوگیری از بوجود آمدن هر گونه اشکال در جوشکاری انجام گرفته است که ایا جوشکاری ،رضایت بخش و بر طبق خصوصیات ذکر شده در قرارداد بوده یا نه.
هدف: این راهنما شامل پیش زمینه ای از اصول ضروری برای پرسنلی که بازرسی چشمی جوش را انجام می دهند، همچون توانایی ها و محدودیت های فیزیکی ، مثل دانش فنی ، آموزش، تجربه، قضاوت و تاییدیه می شود.این راهنما اصولا یک معرفی از آزمونهای چشمی مربوط به جوشکاری را در برمی گیرد. این بازرسی ها بر حسب زمانی که انجام می گیرند در سه بخش طبقه بندی می شوند:
قبل از جوشکاری
در حین جوشکاری
بعد از جوشکاری
بازرسی چشمی ممکن است بوسیله افراد یا سازمانهای مختلفی انجام گیرد.افرادی که بازرسی چشمی را در مراحل جوشکاری انجام می دهند شامل جوشکاران ، ناظران جوش ، بازرس جوش کارفرما، بازرس خریدار یا بازرس هماهنگ کننده ، می شوند.همچنین در این جزوه در مورد وسایل و تجهیزات بازرسی چشمی که مکررا استفاده می شود همچون وسایل اندازه گیری و دستگاههای نشان دهنده مروری شده است.یک بخش نیز در مورد رکوردهای ثبت شده است وابعادی را که در یک سند رسمی نتایج بازرسی چشمی باید در نظر گرفته شود را بیان می کند. بالاخره این راهنما مرجع یا مطالب بیشتری را در بر میگیردکه ضرورت هایی با جزئیات بیشتر را برای برنامه های بازرسی چشمی ویژه در اختیار قرار می دهد.
اطلاعات عمومی .در بسیاری از برنامه های تدوین شده توسط سازنده جهت کنترل کیفیت محصولات،از آزمون چشمی به عنوان اولین تست و یا در بعضی موارد به عنوان تنها متد ارزیابی بازرسی ،استفاده می شود اگر آزمون چشمی بطور مناسب اعمال شود،ابزار ارزشمندی می تواند واقع گردد
بعلاوه یافتن محل عیوب سطحی، بازرسی چشمی می تواند بعنوان تکنیک فوق العاده کنترل پروسه برای کمک در شناسایی مسائل و مشکلات مابعد ساخت بکار گرفته شود
آزمون چشمی روشی برای شناسایی نواقص و معایب سطحی می باشد نتیجتا هر برنامه کنترل کیفیت که شامل بازرسی چشمی می باشد،باید محتوی یک سری آزمایشات متوالی انجام شده در طول تمام مراحل کاری در ساخت باشد.بدین گونه بازرسی چشمی سطوح معیوب که در مراحل ساخت اتفاق می افتد،میسر میشود.
کشف و تعمیر این عیوب در زمان فوق،کاهش هزینه قابل توجهی را در بر خواهد داشت.بطوری که نشان داده شده است بسیاری از عیوبی که بعدها با روشهای تست پیشرفته تری کشف می شوند،با برنامه بازرسی چشمی قبل،حین و بعد از جوشکاری به راحتی قابل کشف می باشند سازندگان فایده یک سیستم کیفیتی که بازرسی چشمی منظمی داشته است را بخوبی درک کرده اند.
میزان تاثیر بازرسی چشمی هنگامی بهتر می شود که یک سیستمی که تمام مراحل پروسه جوشکاری(قبل،حین و بعد از جوشکاری) را بپوشاند،نهادینه شود.
قبل از جوشکاری ،یک سری موارد نیاز به توجه بازرس چشمی دارد که شامل زیر است:
مرور طراحی ها و مشخصات
چک کردن تاییدیه پروسیجرها و پرسنل مورد استفاده
بنانهادن نقاط تست
نصب نقشه ای برای ثبت نتایج
مرور مواد مورد استفاده
چک کردن ناپیوستگی های فلز پایه
چک کردن فیت آپ و تراز بندی اتصالات جوش
چک کردن پیش گرمایی در صورت نیاز
اگر بازرس توجه بسیار دقیقی به این آیتم های مقدماتی بکند،می تواند از بسیاری مسائل که بعدها ممکن است اتفاق بیافتد،جلوگیری نماید.مساله بسیار مهم این است که بازرس باید بداند چه چیزهایی کاملا مورد نیاز می باشد.این اطلاعات را می توان از مرور مستندات مربوطه بدست آورد.با مرور این اطلاعات،سیستمی باید بنا نهاده شود که تضمین کند رکوردهای کامل و دقیقی را می توان بطور عملی ایجاد کرد.

نقاط نگهداری.

باید بنا نهادن نقاط تست یا نقاط نگهداری جایی که آزمون باید قبل از تکمیل هر گونه مراحل بعدی ساخت انجام شود، در نظر گرفته شود. این موضوع در پروژه های بزرگ ساخت یا تولیدات جوشکاری انبوه بیشترین اهمیت را دارد

روشهای جوشکاری

مرحله دیگر مقدماتی این است که اطمینان حاصل کنیم آیا روشهای قابل اعمال جوشکاری ،ملزومات کار را برآورده می سازند یا نه؟مستندات مربوط به تایید یا صلاحیت های جوشکاران هر کدام بطور جداگانه باید مرور شود.طراحی ها و مشخصات معین می کند که چه فلزهای پایه ای باید به یکدیگر متصل شوند و چه فلز پرکننده باید مورد استفاده قرار گیرد.برای جوشکاری سازه و دیگر کاربردهای بحرانی،جوشکاری بطور معمول بر طبق روشهای تایید شده ای که متغیرهای اساسی پروسه را ثبت می کنند و بوسیله جوشکارانی که برای پروسه ،ماده و موقعیتی که قرار است جوشکاری شود،تایید شده اند،انجام می گیرد.در بعضی موارد مراحل اضافی برای آماده سازی مواد مورد نیاز می باشد.بطور مثال در جاهایی که الکترودهای از نوع کم-هیدروژن مورد نیاز باشد،وسایل ذخیره آن باید بوسیله سازنده در نظر گرفته شود.

موادپایه

قبل از جوشکاری ، شناسایی نوع ماده و یک تست کامل از فلزات پایه ای مربوطه باید انجام گیرد.اگر یک ناپیوستگی همچون جدالایگی صفحه ای وجود داشته باشد و کشف نشده باقی بماند روی صحت ساختاری کل جوش احتمال تاثیر دارد.در بسیاری از اوقات جدالایگی در طول لبه ورقه قابل رویت می باشد بخصوص در لبه هایی که با گاز اکسیژن برش داده شده است.

مونتاژ اتصالات

برای یک جوش،بحرانی ترین قسمت ماده پایه،ناحیه ای است که برای پذیرش فلز جوشکاری به شکل اتصال،آماده سازی می شود.اهمیت مونتاژ اتصالات قبل از جوشکاری را نمی توان به اندازه کافی تاکید کرد.بنابراین آزمون چشمی مونتاژ اتصالات از تقدم بالایی برخوردار است.
مواردی که قبل از جوشکاری باید در نظر گرفته شود شامل زیر است:
زاویة شیار (Groove angle)
دهانه ریشه (Root opening)
ترازبندی اتصال (Joint alignment)
پشت بند (Backing)
الکترودهای مصرفی (Consumable insert)
تمیز بودن اتصال (Joint cleanliness)
خال جوش ها (Tack welds)
پیش گرم کردن (Preheat)
هر کدام از این فاکتورها رفتار مستقیم روی کیفیت جوش بوجود آمده دارند .اگر مونتاژ ضعیف باشد،کیفیت جوش احتمالا زیر حد استاندارد خواهد بود.دقت زیاد در طول اسمبل کردن یا سوار کردن اتصال می تواند تاثیر زیادی در بهبود جوشکاری داشته باشد.اغلب آزمایش اتصال قبل از جوشکاری عیوبی را که در استاندارد محدود شده اند را آشکار می سازد،البته این اشکالات ،محلهایی می باشند که در طول مراحل بعدی بدقت می توان آنها را بررسی کرد.برای مثال،اگر اتصالی از نوع T (T-joint) برای جوشهای گوشه ای(Fillet welds) شکاف وسیعی از ریشه نشان دهد،اندازه جوش گوشه ای مورد نیاز باید به نسبت مقدار شکاف ریشه افزوده شود. بنابراین اگر بازرس بداند چنین وضعیتی وجود دارد،مطابق به آن ،نقشه یا اتصال جوش باید علامت گذاری شود، و آخرین تعیین اندازه جوش به درستی شرح داده شود.

حین جوشکاری

در حین جوشکاری،چندین آیتم وجود دارد که نیاز به کنترل دارد تا نتیجتا جوش رضایتبخشی حاصل شود.آزمون چشمی اولین متد برای کنترل این جنبه از ساخت می باشد.این می تواند ابزار ارزشمندی در کنترل پروسه باشد.بعضی از این جنبه های ساخت که باید کنترل شوند شامل موارد زیر می باشد:
کیفیت پاس ریشه جوش(weld root bead(
آماده سازی ریشه اتصال قبل از جوشکاری طرف دوم
پیش گرمی و دماهای میان پاسی
توالی پاسهای جوش
لایه های بعدی جهت کیفیت جوش معلوم
تمیز نمودن بین پاسها
پیروی از پروسیجر کاری همچون ولتاژ،آمپر،ورود حرارت،سرعت.
هر کدام از این فاکتورها اگر نادیده گرفته شود سبب بوجود آمدن ناپیوستگی هایی می شود که می تواند کاهش جدی کیفیت را در بر داشته باشد.

پاس ریشه جوش

شاید بتوان گفت بحرانی ترین قسمت هر جوشی پاس ریشه جوش می باشد.مشکلاتی که در این نقطه وجود داردودر نتیجه بسیاری از عیوب که بعدها در یک جوش کشف می شوند مربوط به پاس ریشه جوش می باشند.بازرسی چشمی خوب روی پاس ریشه جوش می تواند بسیار موثر باشد.وضعیت بحرانی دیگر ریشه اتصال در درزهای جوش دو طرفه هنگام اعمال جوش طرف دوم بوجود می آید. این مساله معمولا شامل جداسازی سرباره(slag)
تراشه برداری(chipping)
رویه برداری حرارتی(thermal gouging)
سنگ زنی(grinding)
می باشد.وقتی که عملیات جداسازی کاملا انجام گرفت آزمایش منطقه گودبرداری شده قبل از جوشکاری طرف دوم لازم است.این کار به خاطر این است که از جداشدن تمام ناپیوستگی ها اطمینان حاصل شود.اندازه یا شکل شیار برای دسترسی راحت تر به تمام سطوح امکان تغییر دارد.

پیش گرمی و دماهای بین پاس

پیش گرمی و دماهای بین پاس می توانند بحرانی باشند و اگر تخصیص یابند قابل اندازه گیری می باشند.محدودیت ها اغلب بعنوان می نیمم،ماکزیمم و یا هر دو بیان می شوند.همچنین برای مساعدت در کنترل مقدار گرما در منطقه جوش،توالی و جای تک تک پاسها اهمیت دارد بازرس باید ازاندازه و محل هر تغییر شکل یا چروکیدگی سبب شده بوسیله حرارت جوشکاری آگاه باشد. بسیاری از اوقات همزمان با پیشرفت گرمای جوشکاری اندازه گیری های تصحیحی گرفته می شود تا مسائل کمتری بوجود آید.

آزمایش بین لایه ای

برای ارزیابی کیفیت جوش هنگام پیشروی عملیات جوشکاری،بهتر است که هر لایه بصورت چشمی آزمایش شود تا از صحت آن اطمینان حاصل شود.همچنین با این کار می توان دریافت که آیا بین پاسها بخوبی تمیز شده اند یا نه؟ با این عمل می توان امکان روی دادن ناخالصی سرباره در جوش پایانی را کاهش داد.بسیاری از این گونه موارد احتمالا در دستورالعمل جوشکاری اعمالی،آورده شده اند
در این گونه موارد،بازرسی چشمی که در طول جوشکاری انجام می گیرد اساسا برای کنترل این است که ملزومات روش جوشکاری رعایت شده باشد.

بعد از جوشکاری

بسیاری از افراد فکر می کنند که بازرسی چشمی درست بعد از تکمیل جوشکاری شروع می شود.به هر حال اگر همه مراحلی که قبلا شرح داده شد،قبل و حین جوشکاری رعایت شده باشد،آخرین مرحله بازرسی چشمی به راحتی تکمیل خواهد شد.از طریق این مرحله از بازرسی نسبت به مراحلی که قبلا طی شده و نتیجتا جوش رضایت بخشی را بوجود آورده اطمینان حاصل خواهد شد.
بعضی از مواردی که نیاز به توجه خاصی بعد از تکمیل جوشکاری دارند عبارتند از:
ظاهر جوش بوجود آمده
اندازه جوش بوجود آمده
طول جوش
صحت ابعادی
میزان تغییر شکل
عملیات حرارتی بعد از جوشکاری
هدف اساسی از بازرسی جوش بوجود آمده در آخرین مرحله این است که از کیفیت جوش اطمینان حاصل شود. بنابراین آزمون چشمی چندین چیز مورد نیاز می باشد.بسیاری از کدها و استانداردها میزان ناپیوستگی هایی که قابل قبول هستند را شرح می دهد و بسیاری از این ناپیوستگی ها ممکن است در سطح جوش تکمیل شده بوجود آیند.

ناپیوستگی ها

بعضی از انواع ناپیوستگی هایی که در جوشها یافت می شوند عبارتند از:
تخلخل
ذوب ناقص
نفوذ ناقص در درز
بریدگی(سوختگی) کناره جوش
رویهم افتادگی
ترکها
ناخالصی های سرباره
گرده جوش اضافی
در حالی که ملزومات کد امکان دارد مقادیر محدودی از بعضی از این ناپیوستگی ها را تایید نماید ولی عیوب ترک و ذوب ناقص هرگز پذیرفته نمی شود برای سازه هایی که تحت بار خستگی و یا سیکلی
می باشند، خطر این ناپیوستگی های سطحی افزایش می یابد. در اینگونه شرایط،بازرسی چشمی سطوح ،پر اهمیت ترین بازرسی است که می توان انجام داد
وجود سوختگی) کناره Undercut)رویهم افتادگی)Overlap) و کنتور نامناسب سبب افزایش تنش می شود؛ بار خستگی می تواند سبب شکستهای ناگهانی شود که از این تغییر حالتهایی که بطور طبیعی روی می دهد، زیاد می شود.به همین خاطر است که بسیاری اوقات کنترل مناسب یک جوش می تواند بسیار با اهمیت تر از اندازه واقعی جوش باشد،زیرا جوشی که مقداری از اندازه واقعی کمتر باشد،بدون ناخالصی ها و نامنظمی های درشت،می تواند بسیار رضایت بخش تر از جوشی باشد که اندازه کافی ولی کنتور ضعیفی داشته باشد.
برای تعیین اینکه مطابق استاندارد بوده است ،بازرس باید کنترل کند که آیا همه جوشها طبق ملزومات طراحی از لحاظ اندازه و محل(موقعیت) صحیح می باشند یا نه؟اندازه جوش گوشه ای(Fillet) بوسیله یکی از چندین نوع سنجه های جوش برای تعیین بسیار دقیق و صحیح اندازه تعیین می شود.
در مورد جوشهای شیاری(Groove) باید از لحاظ گرده جوش مناسب دو طرف درز را اندازه گیری کرد.بعضی از شرایط ممکن است نیاز به ساخت سنجه های جوش خاص داشته باشند.

عملیات حرارتی بعد از جوشکاری

به لحاظ اندازه،شکل، یا نوع فلز پایه ممکن است عملیات حرارتی بعد از جوش در روش جوشکاری اعمال شود.این کار فقط از طریق اعمال حرارت(گرما) در محدوده دمایی بین پاس یا نزدیک به دمای آن ،صورت می گیرد تا از لحاظ متالورژیکی خواص جوش بوجود آمده را کنترل نمود. حرارت دادن در درجه حرارت دمای بین پاس،ساختار بلوری را به استثناء موارد خاص تحت تاثیر قرار نمی دهد.بعضی از حالات ممکن است نیاز به عملیات تنش زدایی حرارتی داشته باشند.بطوری که قطعات جوش خورده بتدریج در یک سرعت مشخص تا محدوده تنش زدایی تقریبا °F1100 تا F °1200 (590 تا 650 درجه سانتی گراد) برای اکثر فولادهای کربنی گرما داده می شود.
بعد از نگهداری در این دما به مدت یک ساعت برای هر اینچ از ضخامت فلز پایه،قطعات جوش خورده تا دمای حدود °F600 (315 درجه سانتی گراد) در یک سرعت کنترل شده سرد می شود. بازرس در تمام این مدت مسئولیت نظارت بر انجام کار را دارد تا از صحت کار انجام شده و تطابق با ملزومات روش کار اطمینان حاصل نماید.

آزمایش ابعاد پایانی

اندازه گیری دیگری که کیفیت یک قطعه جوشکاری شده را تحت تاثیر قرار می دهد صحت ابعادی آن می باشد. اگر یک قسمت جوشکاری شده بخوبی جفت و جور نشود،ممکن است غیر قابل استفاده شود اگرچه جوش دارای کیفیت کافی باشد.
حرارت جوشکاری ، فلز پایه را تغییر شکل داده و می تواند ابعاد کلی اجزاء را تغییر دهد.بنابراین، آزمایش ابعادی بعد از جوشکاری ممکن است برای تعیین متناسب بودن قطعات جوشکاری شده برای استفاده موردنظر مورد نیاز واقع شود.

اطلاعات عمومی

همانند روشهای دیگر بازرسی غیر مخرب، پیش نیازهای مختلفی وجود دارد که باید قبل از انجام آزمون چشمی در نظر گرفته شود. بعضی از مشخصات بسیار رایج که باید در نظر گرفته شود در پایین بحث شده است.

تیزبینی

یکی از پیش نیازهای بسیار واضح این است که بازرس چشمی تیزبینی و دقت چشم کافی برای انجام بازرسی داشته باشد. در این مورد باید بینایی کافی در دور و نزدیک با استفاده از عینک یا بدون آن در نظر گرفته شود. تست چشم (بینایی) بوسیله یک شخص صلاحیت دار،یکی از پیش نیازهای تاییدیه AWS به عنوان بازرس جوش تایید شده (CWI) و یا کمک بازرس جوش صلاحیت دار(CAWI) می باشد.

تجهیزات

آزمون های چشمی که به استفاده از ابزار و تجهیزات ویژه ای نیاز دارند، به کاربرد و میزان دقت مورد نیاز برای بازرسی بستگی دارد.بعضی از ابزار ممکن است به خصوصیات خاصی قبل از استفاده نیاز داشته باشند مانند کالیبراسیون. اگر چه در این راهنما بطور اجمالی درباره آزمون چشمی بحث شده است ولی مفاهیم مختلف و تنوع زیادی در تجهیزات وجود دارد.
بعنوان یک قانون عمومی آن ابزاری که با یک کد و مشخصات ویژه ای مطابقت می کند، و برای اندازه گیری با دقتی که قابل پذیرش باشد یا با نیاز بازرسی همخوانی داشته باشد ،می تواند استفاده شود.

تجربه و کارآموزی

از دیگر پیش نیاز ها این است که بازرس چشمی باید دانش و مهارت کافی بر انجام دقیق آزمون داشته باشد. دانش و مهارت از طریق تحصیل و یا کارآموزی بدست می آیند. هر دو روش بصورت (کلاسهای آموزشی) و یا در کار می توانند حاصل شوند. تنوع روشها و پروسه های کسب کردن دانش و مهارت بسیارند ولی هنر خوب قضاوت کردن به راحتی و آسانی بدست نمی آید. باید به افراد مختلف فرصت کافی برای درک نکات کلیدی راجع به آماده سازی اتصالات ، پیش حرارت جوشکاری، دمای بین پاس (Interpass) ، تغییر شکل جوش(Distortion) ، مواد مصرفی جوش و دیگر مواد داده شود. بعلاوه زمان داده شود تا با بسیاری از انواع گوناگون ساخت آشنا شوند.

پروسیجرها

دستورالعمل های بازرسی بطور معمول بوسیله کارفرما تهیه می شوند و نوعا شامل دستورات جزء به جزئی که به پروسه های مختلف ساخت مربوط می شود، ملزومات جزء به جزء مشتری و میزان بازرسی می شود. مواردی مثل چه کسی بازرسی را انجام می دهد، چه وقت بازرسی انجام می گیرد، چگونه آزمون انجام گیرد، و کجا آزمون انجام گیرد؛ نوعا در روش کار شامل شده است.
فاکتورهای جزء به جزء آزمون شامل مواردی همچون طرز کار، تصاویر، فهرستهای کنترل خواص، نیاز به تجهیزات و دیگر موارد می شود. هنگامی که پروسیجرهای نوشته شده در دسترس نمی باشد، ممکن است از بازرس خواسته شود تا مستقیما با کدها و استانداردها کار کند.

برنامه های تاییدیه

برای مطمئن شدن از اینکه بازرسان چشمی با صلاحیت می باشند( یعنی پیش نیازهای کافی برقرار می باشد) باید پرسنل بازرسی چشمی بطور رسمی تایید شوند. گواهینامه(Certification) مدرک تایید می باشد.موسسه جوشکاری آمریکا برنامه های CWI (بازرس جوش با صلاحیت) و (CAWI)کمک بازرس جوش را ارائه داده است.برنامه های دیگری برای بازرسان چشمی جوش ممکن است استفاده شود.

ایمنی

بازرسان چشمی باید تعلیمات کافی در تمارین ایمنی جوشکاری را دریافت نمایند.خطرهای ایمنی بالقوه بسیاری وجود دارد (الکتریسیته،گازها،فوم ها،اشعه UV(ماورابنفش)،گرماو...) هر کسی که برای کار یا رفت و آمد به محیط جوشکاری می اید باید در مورد ایمنی جوشکاری یک دوره کارآموزی بگذراند.

جوشکاری و برش کاری با لیزر

جوشکاری و برشکاری با استفاده از اشعه لیزر از روشهای نوین جوشکاری بوده که در دههای اخیر مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کیفیت ، سرعت و قابلیت کنترل آن به طور وسیعی در صنعت از آن استفاده می شود .به وسیله متمرکز کردن اشعه لیزر روی فلز یک حوضچه مذاب تشکیل شده و عملیات جوشکاری انجام می شود .
اصول کار و انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری به طور عمده از دو نوع لیزر در جوشکاری و برشکاری استفاده می شود : لیزرهای جامد مثل Ruby و ND:YAG و لیزرهای گاز مثل لیزر CO2 . در زیر اصول کار لیزر Ruby که از آن بیشتر در جوشکاری استفاده می شود توضیح داده می شود . این سیستم لیزر از یک کریستال استوانه ای شکل Ruby (Ruby یک نوع اکسید آلومینیوم است که ذرات کرم در آن پخش شده اند . ) تشکیل شده است . دو سر آن کاملا صیقلی و آینه ای شده و در یک سر آن یک سوراخ ریز برای خروج اشعه لیزر وجود دارد . در اطراف این کریستال لامپ گزنون قرار دارد که لامپ فوق برای کار در سرعت حدود 1000 فلاش در ثانیه طراحی شده است . لامپ گزنون با استفاده از یک خازن که حدود 1000 بار در ثانیه شارژ و تخلیه شده فلاش می زند و هنگامی که کریستال Ruby تحت تاثیر این فلاش ها قرار بگیرد اتمهای کرم داخل شبکه کریستالی تحریک شده و در اثر این تحریک امواج نور از خود سطع می کنند و با باز تابش این اشعه ها در سطوح صیقلی و تقویت آنها اشعه لیزر شکل می گیرد . اشعه لیزر شکل گرفته از سوراخ ریز خارج شده و سپس به وسیله یک عدسی بر روی قطعه کار متمرکز شده که بر اثر برخورد انرژی بسیار زیادی در سطح کوچکی آزاد می کند که باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب می شود .
محدودیت لیزر Ruby پیوسته نبودن اشعه آن است در حالیکه انرژی خروجی ان بیشتر از لیزر های گاز مانند لیزر CO2 است که در آنها اشعه حاصله پیوسته است، از لیزر CO2 بیشتر به منظور برش استفاده می شود و از لیزر ND:YAG بیشتر برای جوشکاری آلومینیوم استفاده میشود .
از انجا که در این روش مقدار اعظمی از انرژی مصرف شده به گرما تبدیل می شود این سیستم باید به یک سیستم خنک کننده مجهز باشد .
در جوشکاری لیزر دو روش عمده برای جوشکاری وجود دارد : یکی حرکت دادن سریع قطعه زیر اشعه است تا که یک جوش پیوسته شکل بگیرد و دیگری که مرسوم تر است جوش دادن باچند سری پرتاب اشعه است .
در جوشکاری لیزر تمامی عملیات ذوب و انجماد در چند میکروثانیه انجام می گیرد و به خاطر کوتاه بودن این زمان هیچ واکنشی بین فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از این رو گاز محافظ لازم ندارد .
طراحی اتصال در جوشکاری لیزر : بهترین طرح اتصال برای این نوع جوشکاری طرح اتصال لب به لب می باشد و با توجه به محدودیت ضخامت در آن می توان ازطرح اتصال های T یا اتصال گوشه نیز استفاده نمود .

مزایای جوشکاری لیزر:

حوضچه مذاب می تواند داخل یک محیط شفاف ایجاد شود باعکس روشهای معمولی که همیشه حوضچه مذاب در سطح خارجی آنها ایجاد می شود محدوده بسیار وسیعی از مواد را مانند آلیاژها با نقاط ذوب فوق العاده بالا ، مواد غیر همجنس و ... را میتوان به یکدیگر جوش داددر این روش میتوان مکان های غیر قابل دسترسی را جوشکاری نمود
از آنجا که هیچ الکترودی برای این منظور استفاده نمی شود نیازی به جریانهای بالا برای جوشکاری نیست
اشعه لیزر نیاز به هیچگونه گاز محافظ یا محیط خلایی برای عملکرد ندارد
. جوشکاری لیزر نسبت به سایر روشهای جوشکاری تمیز تر است

محدودیت ها و معایب جوشکاری لیزر:

سیستم های جوشکاری لیزرنسبت به سایر دستگاههای سنتی جوشکاری بسیار گران هستند و در ضمن لیزرهایی مانند Ruby به خاطر پالسی بودن اکثر آنها از سرعت پیشروی کمی برخوردارند ( 25 تا 250 میلیمتر در دقیقه ) . همچنین این نوع جوشکاری دررای محدودیت عمق نیز می باشد .

موارد استفاده اشعه لیزر

از اشعه لیزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشکاری استفاده می شود . این نوع جوشکاری در اتصال قطعات بسیار کوچک الکترونیکی و در سایر میکرو اتصال ها کاربرد دارد . از اشعه لیزر میتوان در جوش دادن آلیاژها و سوپر الیاژها با نقطه ذوب بالا و برای جوش دادن فلزات غیر همجنس استفاده نمود . به طور کلی این روش جوشکاری برای استفاده های دقیق و حساس استفاده میشود . از این روش میتوان در صنعت اتومبیل و مونتاژآن برای جوش دادن درزهای بلند استفاده نمود.

جوشکاری مقاومتی

همانطور که می دانید جوشکاری مقاومتی استفاده وسیعی در صنعت به خاطر تمیز بودن و سهولت انجام کار دارد و امروزه گستره استفاده از آن به میکرو اتصال ها و اتصالات بسیار کوچک نیز رسیده است . در جوشکاری مقاومتی به وسیله عبور جریان بالا از اتصال ( همراه با اعمال فشار ) و ذوب شدن فلزات در نقطه اتصال جوش شکل می گیرد .
این نوع جوشکاری از لحاظ اصول شکل گیری جوش مانند جوشکاری مقاومتی معمولی است ( مانند نقطه جوش Spot Welding ). قطعات روی الکترود مسی پایین قرار گرفته و الکترود بالایی همراه با اعمال فشار به قطعات رسیده و با اعمال جریان بالا و ذوب شدن در نقطه اتصال جوش شکل می گیرد (شکل 3) . تفاوت این نوع جوشکاری با جوشکاری مقاومتی ساده در این است که در این نوع جوشکاری به خاطر دقت بالای مورد نیاز، کنترل فرآیند مشکل است و دیگر اینکه لایه اکسید ایجاد شده به خاطر کوچک بودن منطقه جوش درصد قابل توجهی از جوش را تشکیل می دهد .
حیاتی ترین قسمت این فرایند جریان در نقطه تماس می باشد . در جوش مفاومتی معمولی جریان توسط یک دکمه وصل و سپس طی مدت معینی قطع می شود تا جوش شکل بگیرد ولی در این نوع جوشکاری جریان به یکباره وصل نشده بلکه ابتدا یک جریان کم به اتصال اعمال شده و بعد از مدت معینی به آرامی جریان زیاد میشود ، بعد از نگه داشتن در مدت معینی دوباره به آرامی کم می شود یعنی جریان به صورت یک پروفیل اعمال می شود و دستگاه تغذیه باید توانایی ایجاد این پروفیل جریان را داشته باشد . این امر به خاطر شکستن لایه های اکسید و کم کردن آن در فلز جوش انجام می شود . برای آگاهی از پروفیل جریان و بهترین شکل آن برای فلزات مختلف به مقالات تخصصی که در این زمینه تهیه شده مراجعه کنید .
کاربرد این نوع جوشکاری بیشتر در صنایع الکترونیک ، ساخت اتومبیل ، هوا فضا و ساخت تجهیزات پزشکی می باشد . از جمله کاربرد های آن در در صنایع الکترونیک می توان به اتصال سریع یک سیم به یک سیم دیگر یا قطعه دیگر اشاره نمود مانند ساخت سنسورها ، باتری ها و سلول های خورشیدی . استفاده آن در صنعت اتومبیل ایجاد جوش و اتصال در مونتاژهای سبک مانند سنسورها ، سیستم ایر بگ و کنترل جرقه است . در صنعت پزشکی از این نوع جوشکاری در ساخت وسایلی مانند ابزارهای جراحی و سمعک ها استفاده می شود .
جوشکاری مقاومتی میکرو اتصال ها یا Micro Resistance Welding یک روش مقرون به صرفه برای قطعات کوچک است که بسیار سریع بوده ( در حد کسری از ثانیه ) ،و بسیار تمیز است و قیمت هر اتصال در آن به خاطر مصرف جریان برق ناچیز و استفاده از تجهیزاتی که خیلی گران نیستند بسیار پایین است . با توجه به مزایای فوق استفاده از این روش به سرعت گسترش خواهد یافت

عیوب جوش

تخلخل (porosity )

دلایل تشکیل تخلخل در جوش به شرح زیر است:
عدم خروج به موقع گازها هنگام انجماد جوش

واکنشهای شیمیائی حین جوشکاری

آلودگیها
عیب تخلخل به صورت حفرات کروی شکل برخی اوقات به فرم کرمی شکل نیز در می آید دیده شده است . تخلخلا به صورت مجتمع در برخی از نقات دیده می شوند.
روشهای خذف و یا کاهش تخلخل به صورت زیر است:
انتخاب الکترود و فیلرمتال مناسب
بهبود تکنیکهای جوشکاری از جمله بکار گیری پیش گرمایش و افزایش حرارت ورودی
تمیز کاری مناسب و جلوگیری از دخول آلودگیها

آخلهای سرباره ای:( inclusion )

اکسیدها، شسماند فلاکسها و گل جوش (روپوش الکترود) اگر در فلز جوش محبوس شوند آخال به حساب می آیند. همچنین اگر گاز محافظ به درستی استفاده نشود آلودگیها می توانند سبب بروز آخال در جوش شوند. البته با انتخاب شرایط و تکنیک جوشکاری صحیح می توان سرباره مذاب سیال بر روی فلز جوش مذاب بوجود آورد تا اینکه دیگر در حین انجماد، سرباره درون جوش محبوس نگردد.
روشهای جلو گیری از تشکیل آخال به شرح زیر می باشد:
تمیز کردن سطح جوش پاس قبلی ( خذف گل جوش ) قبل از شروع پاس بعدی توسط برس دستی یا ماشینی
استفاده از گاز محافظ مناسب و به حد کافی
تغییر آلیاژ فیلرمتال و الکترود
ذوب ناقص:(lack of fusion )
این عیب سبب بوجود آمدن گرده جوش ناقص می شود که از نظر استحکام مسلماً مشکل خواهد داشت.
راههای جلوگیری از تشکیل این عیب عبارتند از:
افزایش درجه حرارت فلز پایه
تغییر طرح اتصال و نوع الکترود
تمیز کردن فلزات پایه قبل از جوشکاری
تامین گاز محافظ و کافی حین جوشکاری

نفوذ ناقص: (lack of penetration )

وقتی عمق نفوذ جوش کامل نیست سبب می شود که استحکام اتصال در حد قابل قبولی نباشد.
این عیب می تواند به روشهای زیر از میان رود
افزایش حرارت ورودی
کاهش سرعت جوشکاری
تغییر طرح اتصال
ترک (crack )
ترک می تواند در مناطق و جهات مختلف فلز جوش بوجود اید . انواع ترک عبارتند از: ترکهای طولی، ترکهای عرضی، ترکهای ستاره ای انتهای جوش، ترکهای زیرگرده و ترکهای لبه جوش.
دلایل بوجود آمدن این نوع ترکها یک یا چند عامل از عوامل زیر می باشد:
شیب حرارتی که سبب ایجاد تنشهای حرارتی در ناحیه جوش می شود
تغییرات در فلز جوش که سبب تغییر در میزان انقباض می شود
ترد شدن مرز دانه ها با جدایش عناصری همچون گوگرد در مرزدانه ها حین انجماد فلز جوش
تردی هیدروژنی
عدم انقباض آزادانه فلز جوش حین سرد شدن چیزی مشابه با عاملی که سبب بروز ترکهای گرم در ریخته گری می شود
پیچش در جوش

پیچیدگی:(Distortion)

پیچیدگی وتغییرابعاد یکی ازمشکلاتی است که در اثراشتباه طراحی و تکنیک عملیات جوشکاری ناشی میشود.
با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره میکنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی که میبایست در تمام قطعه پخش میشد به ناچار در همان محدوده خلاصه میشود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه دار باشد منجر به اعوجاج زاویه ای میشود
در نظر بگیرید تغییر زاویه ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می کند.
حال اگر خط جوش در راستای طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان میشود.اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی قطعه میباشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند.
نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه (Bowing) میباشد.
ذکر یکی از تجربیات در این زمینه شاید مفید باشد. قطعه ای به طول 20 متر آماده ارسال برای نصب بود که بنا به خواسته ناظرمیبایست چند پاس دیگر در تمام طول قطعه جوش داده میشد.تا ساق جوش 2-3میلیمتر بیشتر شود.
بعد از انجام اینکارکاهش 27میلیمتری در قطعه بوجود آمد. واین یعنی فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذیر نیست و اگر هم با روشهای کارگاهی کلکی سوار کنیم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ایم و چه بسا حین استفاده از قطعه آن وصله کاری توان تحمل بارهای وارده را نداشته باشد وایرادات بعدی نمایان شود
بهترین راه برای رفع این ایراد جلوگیری ازبروز Distortion است.
و(طراح یا سرپرست جوشکاری خوب) کسی که بتواند پیچیدگی قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگیری از آن راهم پیشنهاد بدهد.

بعضی راهکارهای مقابله با اعوجاج:

1-اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاریم هر چقدر که میخواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد و پیچیدگی در آن ایجاد شود.پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری...حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعادانجام میگیرد.
2-حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.
3-از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد نیاز استفاده شود.
4- تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.
5-ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه میشود.
6-در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بیشتر نمود دارد.
7-تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثی
8-طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد میتواند فرضا مصالح جوش را در اطاف محور خنثی پخش کند و تاحد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.
9-بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج:

1-حرارت داده شده موضعی , طبیعت و شدت منبع حرارتی و روشی که این حرارت به کار رفته و همچنین نحوه سرد شدن
2-درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.
3-تنش های پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنش های ناشی از جوشکاری شده و در مواردی مقداری از این تنش ها را خنثی میکند.
4-خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانندمیزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضریب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد.مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی میباشد.

منابع:

1-http://dawod1360.blogfa.com
2-http://laser.persianblog.com
3-: http://www.smeir.ir



ارسال توسط محسن حیدری

عملیات حرارتی بهینه برای کاهش صدای گیربکس





یکی از عیب‌های گیربکس، صدا دادن و زوزه کشیدن آن در حین کار کردن است. از دلایل مهم این پدیده لقی1 چرخ‌دنده‌های گیربکس در محل اتصال با یکدیگر است. عوامل زیادی می‌تواند باعث ایجاد لقی شود. از مهم‌ترین عوامل ایجاد لقی در چرخ‌دنده‌های گیربکس، اعوجاج2 و تغییر شکل این چرخ‌دنده‌ها پس از انجام عملیات حرارتی آنهاست. اگر از این منظر بخواهیم به رفع عیب صدای چرخ‌دنده‌های گیربکس بپردازیم، یعنی تغییر شکل چرخ‌دنده‌ها را پس از عملیات حرارتی حذف کرده یا به حداقل برسانیم، باید علاوه‌بر انتخاب نوع فولاد بهینه، عملیات حرارتی سطحی بهینه‌ای را نیز برای چرخ‌دنده‌های گیربکس انتخاب کنیم. از فرایندهای عملیات حرارتی سطحی نفوذی، چهار فرایند کربن‌دهی3، نیتروژن‌دهی4، کربن نیتروژن‌دهی5 و نیتروژن کربن‌دهی6 در مورد فولادها متداول‌ترند که انتخاب عملیات حرارتی بهینه از بین این چهار عملیات حرارتی سطحی، انجام می‌شود.
فولادهای مناسب برای انواع عملیات حرارتی متداول
برای هر کدام از چهار عملیات حرارتی سطحی متداول در فولادها (کربن‌دهی، نیتروژن‌دهی، کربن- نیتروژن‌دهی و نیتروژن- کربن‌دهی)، یک‌سری از فولادها مناسب بوده و توسط عملیات حرارتی مورد نظر، خواص بهینه‌ای به دست می‌آورند. در زیر، فولادهای مناسب برای هر عملیات سطحی با ذکر دلیل معرفی شده است.
الف- فولادهای مناسب برای کربن‌دهی
فولادهای ساده کربنی که برای سخت کردن سطحی به روش کربن‌دهی انتخاب می‌شوند، معمولاً کمتر از 2/0 درصد کربن دارند. این میزان کربن موجب می‌شود که فولاد پس از سخت شدن، حداکثر استحکام به ضربه و بیشترین انعطاف‌پذیری را داشته باشد. تحت شرایطی که استحکام بیشتری نیاز باشد، فولاد با درصد کربن اولیه تا حداکثر 3/0 درصد را نیز می‌توان انتخاب کرد.
منگنز باعث پایداری سمنتیت شده و تا حدود 4/1 درصد، به کربن‌دهی کمک می‌کند. همچنین، کاربرد منگنز، ضخامت لایه سخت شده را افزایش می‌دهد. بنابراین، ضمن سرد کردن سریع، امکان ترک برداشتن قطعه بیشتر می‌شود که این امر باید در نظر گرفته شود.
سیلیسیم، عنصری گرافیت‌زاست و باعث تجزیه سمنتیت می‌شود. لذا وجود آن در فولاد، کربن‌دهی را به تعویق می‌اندازد. بنابراین در فولادهایی که قرار است تحت عملیات کربن‌دهی قرار گیرند، مقدار سیلیسیم کمتر از 35/0 درصد انتخاب می‌شود.
کروم، باعث پایداری سمنتیت و افزایش سختی و مقاومت به سایش پوسته سخت شده می‌شود. همچنین، حضور این عنصر منجر به افزایش استحکام مغز قطعه (تا حدودی) می‌شود، اما انعطاف‌پذیری آن را به میزان اندکی کاهش می‌دهد. با این وجود، از آنجا که کروم مقاومت به ضربه را کاهش می‌دهد، مقدار آن در فولادهایی که قرار است تحت عملیات سطحی کربن‌دهی قرار گیرد از 5/1 درصد نباید بیشتر شود.
نیکل، باعث پیشگیری از رشد دانه‌ها به هنگام کربن‌دهی شده و با کاربرد آن معمولاً نیازی به عملیات نرماله کردن قطعه برای ریز کردن دانه‌ها نیست. لذا وجود آن در فولاد کربن‌دهی شده، مفید است.
به‌طور کلی از مباحث فوق نتیجه می‌شود که فولادهای ساده کربنی که برای کربن‌دهی انتخاب می‌شوند، تا 4/1 درصد منگنز، تا 3/0 درصد کربن و کمتر از 35/0 درصد سیلیسیم دارند. فولادهای آلیاژی مناسب برای کربن‌دهی علاوه‌بر عناصر فوق، می‌توانند دارای 5/4 درصد نیکل، 5/1 درصد کروم و 3/0 درصد مولیبدن باشند. نقش عناصر آلیاژی یاد شده، افزایش استحکام بدون کاهش انعطاف‌پذیری و مقاومت قطعه به ضربه (تافنس) است.
ب - فولادهای مناسب برای نیتروژن‌دهی
به‌طور کلی، فولادهای زیر را می‌توان برای کاربردهای خاص تحت عملیات حرارتی نیتروژن‌دهی قرار داد:
1. فولادهای کم آلیاژ آلومینیم‌دار
2. فولادهای کم‌آلیاژ کروم‌دار با کربن متوسط (بیش از 25/0 درصد کربن) از گروه‌های 4100، 4300، 5100، 6100، 8600، 8700، 9300 و 9800 (دو رقم سمت راست این گروه‌ها که بیانگر صدم درصد کربن است، باید بیشتر از 25 باشد)
3. فولادهای قالب گرم کار حاوی 5 درصد کروم نظیر11 H13، H 12، H.
4. فولادهای زنگ نزن فریتی و مارتنزیتی از گروه 400.
5. فولادهای زنگ نزن آستنیتی از گروه 300.
6. فولادهای زنگ نزن سخت‌شونده رسوبی نظیر
PHا4 - 17، PHا7 - 17 و 286 - A.
فولادهای ساده کربنی برای نیتروژن‌دهی مناسب نیستند. این امر تشکیل یک لایه سطحی بسیار ترد است که به سادگی از سطح جدا می‌شود. به علاوه، افزایش سختی در ناحیه نفوذ نیتروژن در این نوع فولادها کم است.
پ- فولادهای مناسب برای کربن- نیتروژن‌دهی
سختی‌پذیری که معیاری برای سهولت تشکیل مارتنزیت و تشکیل آن در آهنگ‌های سرد شدن کمتر است، به هر اندازه که بیشتر شود، مفید خواهد بود. برای تشکیل پوسته سخت شده با ضخامت مشخص، نیاز به آهنگ سرد شدن کمتری وجود دارد. لایه کربن- نیتروژن داده شده، دارای سختی‌پذیری بیشتری در مقایسه با لایه کربن داده شده به تنهایی است. بنابراین، فولادهای کربن- نیتروژن داده شده را می‌توان با سرد کردن در روغن و یا حتی توسط گاز (در برخی موارد) و در نتیجه، کاهش احتمال اعوجاج و تاب برداشتن قطعه، به حداکثر سختی مورد نظر رساند. از سویی دیگر، در این فرایند با هزینه کمتر به ضخامت پوسته سخت شده مورد نظر خواهیم رسید.
فولادهایی که معمولاً کربن- نیتروژن‌دهی می‌شوند، عبارتند از:
گروه‌های 1000، 1100، 1200، 1300، 1500، 4000، 4100، 4600، 5100، 6100، 8600 و 8700 با درصد کربنی حداکثر برابر با 25/0 درصد.
تحت شرایطی که در آنها، به مجموعه‌ای از خواص نظیر سخت شدن سرتاسری با تافنس قابل قبول و سطحی سخت با مقاومت به سایش زیاد، نظیر شافت‌ها و دنده‌ها نیاز باشد، می‌توان سطح بسیاری از فولادهای گروه‌های یاد شده را با درصد کربنی بین 3/0 تا 5/0 درصد، تا عمق 3/0 میلی‌متر تحت عملیات کربن- نیتروژن‌دهی قرار داده و سخت کرد. برای دستیابی به پوسته‌ای نازک با سختی و مقاومت به سایش بیشتر در مقایسه با شرایط سخت کردن حجمی مرسوم، اغلب فولادهای کربنی آلیاژی با کربن متوسط را در اتمسفر کربن- نیتروژن‌دار حرارت داده و سپس سریع سرد می‌کنند. در مورد فولادهایی نظیر: 4140، 5140، 8640 و 4340 که برای کاربردهایی مانند چرخ‌دنده‌های سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند می‌توان عملیات حرارتی مشابهی انجام داد. دمای عملیات حرارتی برای این منظور حدود 845 درجه سانتی‌گراد (دمای آستنیته کردن) است.
ت- فولادهای مناسب برای نیتروژن- کربن‌دهی
به‌طور کلی از عملیات حرارتی نیتروژن کربن‌دهی، در مواردی استفاده می‌شود که نیاز به افزایش مقاومت در برابر سایش و خستگی و یا هر دو باشد. مثال‌هایی در این زمینه عبارتند از: چرخ‌دنده‌های ماشین‌آلات نساجی، میل‌لنگ‌ها، انواع شافت‌ها، محورها و قطعات مشابه. بیشترین افزایش مقاومت در برابر خستگی و خراشیدگی در اثر این فرایند، در مورد فولادهای ساده کم کربن گزارش شده است.
مشخص شده است که برای بهره‌گیری از حضور لایه سفید رنگ (حاوی فاز کاربونیترید اپسیلن به علاوه نیتریدها و اکسیدهای دیگر) برای افزایش مقاومت در برابر خراشیدگی، تنش‌های تماسی نباید آن‌قدر زیاد باشد که از استحکام تسلیم فلز در زیر لایه نیترید بیشتر شود. تحت شرایطی که تنش‌های تماسی بسیار زیاد باشند، اگر از روی سختکاری سطحی نیتروژن- کربن‌دهی استفاده شود، استحکام فلز زیر لایه باید افزایش داده شود. برای این کار افزایش ضخامت پوسته سخت شده در این روش الزامی است. در غیر این صورت، استفاده از روش سخت کردن سطحی کربن- نیتروژن‌دهی توصیه می‌شود.
عملیات حرارتی بهینه برای فولاد 27CD4
برای ساخت دنده‌های گیربکس خودرو می‌توان از فولاد 27CD4 استفاده کرد. درصد کربن فولاد 27CD4 به‌طور میانگین 27/0 درصد است. در بررسی قطعات گیربکس، ملاحظه می‌شود که عمق پوسته سخت شده در دنده‌های گیربکس و شافت ورودی و خروجی (در صورتی که در ساخت همه آنها از فولاد 27CD4 استفاده شده است) برابر با 35/0 میلی‌متر است. از آنجا که لایه کربن- نیتروژن داده شده، دارای سختی‌پذیری بیشتری در مقایسه با لایه صرفاً کربن داده شده است، برای تشکیل پوسته سخت شده با ضخامت مشخص، به آهنگ سرد شدن کمتری نیاز خواهد بود. بنابراین، اگر در عملیات حرارتی سطحی، کربن و نیتروژن را با هم به سطح قطعه نفوذ دهیم، بهتر است. علاوه‌بر مزیت ذکر شده، سطوح کربن- نیتروژن داده شده، دارای مزایای زیر هستند:
1. مقاومت سطوح کربن- نیتروژن داده شده در برابر نرم شدن به هنگام بازپخت، به مراتب بیشتر از سطوح کربن داده شده تنهاست.
2. سطوح کربن- نیتروژن داده، استحکام ضربه‌ای (تافنس) و مقاومت خستگی بهتری در سختی یکسان دارند. (در مقایسه با سطوح کربن داده شده)
3. مقاومت به پوسته شدن در سطوح کربن- نیتروژن داده شده نسبت به سطوح کربن داده شده بیشتر است.
4. سطوح کربن- نیتروژن داده شده مقاومت به سایش بیشتری دارند.
5. الگوی تنش پسماند در سطوح کربن- نیتروژن داده شده به علت کاهش نرخ سرد کردن سریع آنها از سطوح کربن داده شده بهتر است.
در نتیجه، احتمال ایجاد اعوجاج در قطعه به حداقل ممکن می‌رسد که نتیجه آن حذف یا به حداقل رسیدن لقی در چرخ‌دنده‌های گیربکس به علت وجود تمامی مزایای گفته شده است.
عملیات حرارتی کربن- نیتروژن‌دهی یا نیتروژن- کربن‌دهی، بر عملیات کربن‌دهی در مورد فولاد 27CD4، ارجحیت دارد. عملیات نیتروژن‌دهی در مورد این فولاد توصیه نمی‌شود. زیرا اولاً با توجه به درصد کربن نسبتاً کم این فولاد نیتروژن‌دهی ممکن است سختی لازم برای سطح را تأمین نکند و ثانیاً خطر ترک خوردن و یا پوسته شدن لایه نیترید وجود دارد. حال باید دید که از دو فرایند کربن- نیتروژن‌دهی و نیتروژن کربن‌دهی، کدام یک مناسب‌تر است. تحت شرایطی که تنش‌های تماسی بسیار زیاد باشد، مانند چرخ‌دنده‌های گیربکس، استحکام فلز در زیر لایه سخت شده باید افزایش داده شود. برای تأمین این منظور اگر از عملیات حرارتی نیتروژن- کربن‌دهی استفاده کنیم باید ضخامت لایه سفید حاوی نیتریدها افزایش داده شود که این امر هزینه و وقت زیادتری لازم دارد. بنابراین بهتر است که روش کربن- نیتروژن‌دهی را برای سخت کردن سطح این فولاد انتخاب کنیم. محیط خنک‌کننده هم می‌تواند روغن داغ انتخاب شود.
روش‌هایی مناسب برای به حداقل رساندن اعوجاج قطعه
1. گرم و یا سرد کردن قطعات به طور یکنواخت
2. استفاده از روش صحیح برای فرو بردن قطعات در محیط سردکننده
3. عدم انتخاب دمای بسیار بالا برای آستنیته کردن
4. آرام سرد کردن قطعه در زیر نقطه MS (دمای آغاز تشکیل مارتنزیت)
5. کاربرد عملیات حرارتی مارتمپرینگ در صورت امکان
6. تمیز کردن سطح قطعات قبل از کوئنچ کردن
7. طراحی قطعات مورد عملیات حرارتی حتی‌الامکان به صورت قرینه
8 . استفاده از روش کوئنچ تحت فشار
9. تثبیت ابعاد قطعه با ضربه مکانیکی
از بین 9 روش مورد اشاره، توضیح دو مورد آخر ضروری به‌نظر می‌رسد.
الف- تثبیت ابعاد با ضربه مکانیکی
برای تأمین ثبات اندازه‌ها می‌توان بعد از عملیات حرارتی ضربه مکانیکی را به‌کار برد. این عمل به منظور به وجود آوردن تغییر شکل جزئی ماندگار، انجام می‌گیرد. در نتیجه با تکرار تغییر شکل الاستیکی، تنش‌های باقیمانده برطرف می‌شوند. در شکل (1) تغییر طول فولاد W1 سخت شده به اضافه برگشت دیده، تحت شرایط ساچمه‌زنی و بدون ساچمه‌زنی، مشاهده می‌شود.

شکل 1: تأثیر ضربه بر تثبیت ابعاد فولاد W1
ب- کوئنچ تحت فشار
برای به حداقل رساندن اعوجاج به هنگام عملیات کوئنچ قطعات حساس نظیر چرخ‌دنده‌ها، به جای کوئنچ معمولی تحت فشار پتک به اندازه 10-7اT در روغن به‌کار برده می‌شود. در این روش، تغییر ابعاد اتفاق می‌افتد اما پیچیدگی، در حدی بسیار پایین است.

پى‏نوشتها

1. Looseness
2. Distortion
3. Carburizing
4. Nitriding
5. Carbonitriding
6. Nitrocarburizing

منابع:
1. AGMA STANDARD: "Sound Manual Section II", "Sources, Specifications and Levels of Gear Sound".
2. Steel and its Heat Treatment Bofors Handbook, Butterworth thinning, K.E. 1981.
3. Case Hardening of Steel, ASM, 1987. Boyer.
4. عملیات حرارتی و مهندسی سطح.م. گلعذار 1377.
5. عیوب عملیات حرارتی و پیشگیری و اصلاح آنها، محمدحسن جولازاده 1371.
6-http://ultra-science.blogfa.com


ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : چهارشنبه ٢٤ تیر ۱۳۸۸
کاربرد انواع مختلف فولاد (1)
کاربرد انواع مختلف فولاد

 

تهیه کنندگان : عبدالامیر کربلایی و حسین جمالی
منبع : راسخون


فولاد

اصطلاح فولاد برای آلیاژهای آهن که بین ۰/۰۲۵ تا حدود ۲ درصد کربن دارند بکار می‌رود فولادهای آلیاژی غالبا با فلزهای دیگری نیز همراهند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.

کاربرد انواع مختلف فولاد

از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.

ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد

آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیم، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. در تولید فولاد دو هدف دنبال می‌شود:
• سوزاندن ناخالصی‌های چدن
• افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن
منگنز، فسفر و سیلیسیم در چدن مذاب توسط هوا یا اکسیژن به اکسید تبدیل می‌شوند و با کمک ذوب مناسبی ترکیب شده، به صورت سرباره خارج می‌شوند. گوگرد به صورت سولفید وارد سرباره می‌شود و کربن هم می‌سوزد و مونوکسید کربن (CO) یا دی‌اکسید کربن (CO۲) در می‌آید. چنانچه ناخالصی اصلی منگنز باشد، یک کمک ذوب اسیدی که معمولاً دی‌اکسید سیلسیم (SiO۲) است، بکار می‌برند:
• (MnO + SiO۲ -------> MnSiO۳(l
و چنانچه ناخالصی اصلی سیلسیم یا فسفر باشد (و معمولاً چنین است)، یک کمک ذوب بازی که معمولاً اکسید منیزیم (MgO) یا اکسید کلسیم (CaO) است، اضافه می‌کنند:
• (MgO+SiO۲------->MgSiO۲(l
(۶MgO + P۴O۱۰ -------> ۲Mg۳(PO۴)۲(l

کوره تولید فولاد و جدا کردن ناخالصی‌ها

معمولاً جداره داخلی کوره‌ای را که برای تولید فولاد بکار می‌رود، توسط آجرهایی که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، می‌پوشانند. این پوششی مقداری از اکسیدهایی را که باید خارج شوند، به خود جذب می‌کند. برای جدا کردن ناخالصی‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده می‌کنند. این کوره یک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن ۱۰۰ تا ۲۰۰ تن آهن مذاب جای می‌گیرد.
بالای این ظرف، یک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روی سطح فلز مذاب منعکس می‌کند. جریان شدیدی از اکسیژن را از روی فلز مذاب عبور می‌دهند تا ناخالصی‌های موجود در آن بسوزند. در این روش ناخالصیها در اثر انتقال گرما در مایع و عمل پخش به سطح مایع می‌آیند و عمل تصفیه چند ساعت طول می‌کشد، البته مقداری از آهن، اکسید می‌شود که آن را جمع‌آوری کرده، به کوره بلند باز می‌گردانند.

روش دیگر جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن

در روش دیگری که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و کمک ذوب در کوره‌ای بشکه مانند که گنجایش ۳۰۰ تن بار را دارد، می‌ریزند. جریان شدیدی از اکسیژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدایت می‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌ای از فلز مذاب را در معرض اکسیژن قرار می‌دهند.
اکسایش ناخالصی‌ها بسیار سریع صورت می‌گیرد و وقتی محصولات گازی مانند CO۲ رها می‌شوند، توده مذاب را به هم می‌زنند، بطوری که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی آنکه از گرمای خارجی استفاده شود، تقریباً به دمای جوش آهن می‌رسد و در چنین دمایی، واکنشها فوق‌العاده سریع بوده، تمامی‌ این فرایند، در مدت یک ساعت یا کمتر کامل می‌شود و معمولاً محصولی یکنواخت و دارای کیفیت خوب بدست می‌آید.

تبدیل آهن به فولاد آلیاژی

آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن (Fe۳C) به نام «'سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:
• Fe۳C <------- گرما + ۳Fe + C
هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولکهای گرافیت جدا می‌شود. این مکانیزم در چدن‌ها که درصد کربن در آنها بیشتر است، اهمیت بیشتری دارد. برعکس، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتاً به شکل سمنتیت باقی می‌ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه‌ای کند است که عملا انجام نمی‌گیرد.

عملیات حرارتی

گرم کردن و سرد کردن زمانبندی شدهٔ فلزات، سرامیک‌ها و آلیاژها را به منظور بدست آوردن خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب،‌ عملیات حرارتی می‌نامند. عملیات حرارتی برای مواد غیرفلزی مانند شیشه‌ها و شیشه-سرامیک‌ها نیز بکار می‌رود.

عملیات حرارتی فولادها

کربن‌دهی سطحی
بازپخت کامل (آنیلینگ)
آنیلینگ جهت کروی کردن سمنتیت
نرماله کردن (نرمالیزاسیون)
کوئنچ‌کردن
برگشت دادن (تمپر کردن)

نمودار فازی آهن-کربن

نمودار فازی آهن-کاربید کربن

نمودار تعادلی آهن-کربن (Fe-C) راهنمایی است که به کمک آن می‌توان روش‌های مختلف عملیات حرارتی، فرآیندهای انجماد، ساختار فولادها و چدن‌ها و... را بررسی کرد.
قسمتی از این نمودار که در متالورژی اهمیت بیشتری دارد، قسمت آهن-کاربیدآهن (سمنتیت) است.
چون کاربید آهن یک ترکیب شبه‌پایدار است، بنابراین دیاگرام آهن-کربن را سیستم شبه‌پایدار می‌نامند. حالت پایدار کربن در فشار اتمسفر، کربن آزاد (گرافیت) است.
قسمت‌هایی که در نمودار با حروف یونانی مشخص شده‌اند، نشانگر محلول‌های جامد از نوع بین‌نشینی هستند.

تحولات هم‌دما (ایزوترم) در سیستم آهن-کربن شبه پایدار

خطوط افقی در نمودار، نشان دهندهٔ استحاله‌های هم‌دما هستند.
• استحالهٔ یوتکتیک : دما ۱۱۴۸ºC، غلظت کربن ۴٫۲۰ درصد
• استحالهٔ یوتکتوئید : دما ۷۲8ºC، غلظت کربن ۰٫۸۰ درصد
• استحالهٔ پریتکتیک : دما ۱۴۹۵ºC، غلظت کربن ۰٫۱۸ درصد
البته باید توجه داشت که غلظت‌ها و دماهای ذکرشده برای آهن-کربن خالص بوده و با حضور عناصر آلیاژی دیگر، این ثابت‌ها تغییر می‌کنند.

آلوتروپ‌های آهن

• آهن آلفا
• آهن گاما
• آهن دلتا

فازها و ساختارهای مخلتف نمودار فازی

• فریت
• اوستنیت
• سمنتیت
• لدبوریت
• پرلیت
• بینیت
• مارتنزیت

آهن آلفا

آهن آلفا یکی از آلوتروپ‌های آهن است. این آلوتروپ از دمای ۲۷۳- درجه سانتیگراد تا ۹۱۰ درجه سانتیگراد پایدار است. این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است.
ثابت شبکهٔ آهن آلفای فرومغناطیس، ۲/۸۶ آنگستروم است.

آهن گاما

آهن گاما یکی از آلوتروپ‌های آهن است که در محدودهٔ دمایی ۹۱۲ تا ۱۳۹۴ درجه سانتیگراد پایدار بوده و ساختمان بلوری fcc (مکعبی مرکزپر) دارد.

آهن دلتا

آهن دلتا یکی از آلوتروپ‌های آهن است که از دمای ۱۴۰۱ درجه سانتیگراد تا ۱۵۳۹ درجه سانتیگراد (نقطهٔ ذوب آهن) پایدار است.
آهن دلتا دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است. آهن دلتا دارای خاصیت پارامغناطیس بوده و ثابت شبکه‌ی آن بزرگ‌تر از آهن آلفا است.
ثابت شبکهٔ آهن دلتا، ‎۲/۹۳ آنگستروم است.

فریت

به محلول جامد از نوع بین‌نشینی کربن در آهن آلفا α-Fe (آهن مکعبی مرکزپر) فِریت گفته می‌شود.
حداکثر غلظت کربن در فریت حدود ۲/. درصد وزنی و در دمای ۷۲۷ درجه سانتیگراد است.
مقاومت کششی فریت در حدود ۴۰۰۰۰ پسی (psi) است.

اوستنیت

نمودار فازی تعادلی آهن-کاربید آهن

اوستِنیت (به انگلیسی: Austenite) محلول جامد از نوع بین‌نشینی کربن در آهن گاما (آهن مکعبی وجوه مرکزپر) است.
حداکثر حلالیت کربن در آهن گاما، ۲ درصد در دمای ۱۱۴۷ درجه سانتیگراد است. اوستنیت در دمای محیط پایدار نیست.

ریشه لغوی

نام این فاز از ویلیام چاندلر روبرتز-اوستن متالورژیست انگلیسی گرفته شده‌است.

سمنتیت

سِمِنتیت یا کاربید آهن یک ماده مرکب شیمیایی به فرمول شیمیایی Fe3C دارای ‎۶/۶۷ درصد کربن با ساختار بلوری ارتورومبیک است. سمنتیت فازی بسیار سخت و شکننده است.

لدبوریت

نمودار فازی تعادلی آهن-کاربید آهن

لدبوریت (به آلمانی: Ledeburit) به مخلوط یوتکتیکی اوستنیت و سمنتیت گفته می‌شود که از مذابی با ۴/۳ درصد کربن در دمای ۱۱۴۷ درجه سانتیگراد تحت یک واکنش یوتکتیکی حاصل می‌شود. از آنجایی که اوستنیت در دمای محیط پایدار نیست و بر اساس یک واکنش یوتکتوئیدی به پرلیت تبدیل می‌شود، بنابراین ساختمان لدبوریت در دمای محیط بصورت پرلیت و سمنتیت خواهد بود.
نام این ساختار از کارل هاینریش آدولف لدبور متالورژیست آلمانی گرفته شده‌است.

پرلیت

نمودار فازی تعادلی آهن-کاربید آهن
پرلیت به مخلوط یوتکتوئیدی فریت و سمنتیت ‌گفته می‌شود.
پرلیت تحت یک تحول یوتکتوئیدی از آهن گاما با ۰/۸ درصد کربن در ۷۲۳ درجه سانتیگراد حاصل می‌شود.

خواص مکانیکی

مقاومت کششی پرلیت سه برابر فریت است یعنی تقریباً ۱۲۰۰۰۰ psi

بینیت

بینیت (به انگلیسی: Bainite) یک محصول ریزساختاری از تجزیه‌ی یوتکتوئید است. این ساختار هنگامی ایجاد می‌شود که یک فاز دما-بالا هنگام سرمایش، به دو فاز متفاوت تجزیه می‌شود.
تفاوت این ساختار با پرلیت در مورفولوژی آن است. بینیت مخلوط غیرلایه‌ای است و زمانی به وجود می‌آید که سرعت رشد دو فاز محصول متفاوت باشد.
با اینکه ساختار بینیت در بسیاری از آلیاژهای غیرفلزی نیز دیده‌شده‌است، اما تحقیقات در این زمینه عمدتاً بر روی آلیاژهای فولادی متمرکز بوده است.

مارتنزیت

مارتنزیت (به آلمانی: Martensite) بطور کلی به ساختارهای بلورینی گفته می‌شود که توسط استحاله مارتنزیتی به وجود بیایند. اما این اصطلاح بیشتر به فاز مارتنزیت در فولادهای سخت‌شده اطلاق می‌شود.

تصویر میکروسکوپ نوری بازتابی از مارتنزیت سوزنی در فولاد AISI 4140 آستنیته شده در ۸۵۰ درجه سانتیگراد و کوئنچ شده در روغن
اگر اوستنیت به قدری سریع سرد شود که هیچ یک از استحاله‌های بر پایهٔ نفوذ در آن اتفاق نیافتد و فوق سرمایش تا حدی ادامه یابد که ساختار fcc پایدار نباشد، این ساختار بصورت برشی به bcc تبدیل می‌شود که از کربن فوق اشباع شده است. فاز حاصل را مارتنزیت می‌نامند.

ریشه لغوی

مارتنزیت از نام متالورژیست آلمانی آدولف مارتنز گرفته شده است.

تهیه فولاد

اطلاعات اولیه محصول کوره ذوب آهن ، چدن است که معمولا دارای ناخالصی کربن و مقادیر جزئی ناخالصی‌های دیگر است که به نوع سنگ معدن و ناخالصی‌های همراه آن و همچنین به چگونگی کار کوره بلند ذوب آهن بستگی دارد. از آنجایی که مصرف عمده آهن در صنعت بصورت فولاد است، از این رو ، باید به روش مناسب چدن را به فولاد تبدیل کرد که در این عمل ناخالصی‌های کربن و دیگر ناخالصی‌ها به مقدار ممکن کاهش ‌یابند. روشهای تهیه فولاد از سه روش برای تهیه فولاد استفاده می‌شود: روش بسمه در این روش ، ناخالصی‌های موجود در چدن مذاب را به کمک سوزاندن در اکسیژن کاهش داده ، آن را به فولاد تبدیل می‌کنند. پوشش جدار داخلی کوره بسمه از سیلیس یا اکسید منیزیم و گنجایش آن در حدود 15 تن است. نحوه کار کوره به این ترتیب است که جریانی از هوا را به داخل چدن مذاب هدایت می‌کنند تا ناخالصی‌های کربن و گوگرد به‌صورت گازهای SO2 و CO2 از محیط خارج شود و ناخالصی‌های فسفر و سیلیس موجود در چدن مذاب در واکنش با اکسیژن موجود در هوا به‌صورت اکسیدهای غیر فرار P4O10 و SiO2 جذب جدارهای داخلی کوره شوند و به ترکیبات زودگداز Mg3(PO4)2 و MgSiO3 تبدیل و سپس به‌صورت سرباره خارج شوند. سرعت عمل این روش زیاد است، به همین دلیل کنترل مقدار اکسیژن مورد نیاز برای حذف دلخواه ناخالصی‌های چدن غیرممکن است و در نتیجه فولاد با کیفیت مطلوب و دلخواه را نمی‌توان به این روش بدست آورد.
روش کوره باز (یا روش مارتن) در این روش برای جدا کردن ناخالصی‌های موجود در چدن ، از اکسیژن موجود در زنگ آهن یا اکسید آهن به جای اکسیژن موجود در هوا در روش بسمه (به منظور سوزاندن ناخالصی‌هایی مانند کربن ، گوگرد و غیره) استفاده می‌شود. برای این منظور از کوره باز استفاده می‌شود که پوشش جدار داخلی آن از MgO و CaO تشکیل شده است و گنجایش آن نیز بین 50 تا 150 تن چدن مذاب است. حرارت لازم برای گرم کردن کوره از گازهای خروجی کوره و یا مواد نفتی تأمین می‌شود. برای تکمیل عمل اکسیداسیون ، هوای گرم نیز به چدن مذاب دمیده می‌شود. زمان عملکرد این کوره طولانی‌تر از روش بسمه است. از این نظر می‌توان با دقت بیشتری عمل حذف ناخالصی‌ها را کنترل کرد و در نتیجه محصول مرغوب‌تری بدست آورد. روش الکتریکی از این روش در تهیه فولادهای ویژه‌ای که برای مصارف علمی ‌و صنعتی بسیار دقیق لازم است، استفاده می‌شود که در کوره الکتریکی با الکترودهای گرافیت صورت می‌گیرد. از ویژگی‌های این روش این است که احتیاج به ماده سوختنی و اکسیژن ندارد و دما را می‌توان نسبت به دو روش قبلی ، بالاتر برد.
این روش برای تصفیه مجدد فولادی که از روش بسمه و یا روش کوره باز بدست آمده است، به منظور تبدیل آن به محصول مرغوبتر ، بکار می‌رود. برای این کار مقدار محاسبه شده ای از زنگ آهن را به فولاد بدست آمده از روشهای دیگر ، در کوره الکتریکی اضافه کرده و حرارت می‌دهند. در این روش ، برای جذب و حذف گوگرد موجود در فولاد مقدار محاسبه شده‌ای اکسید کلسیم و برای جذب اکسیژن محلول در فولاد مقدار محاسبه شده ای آلیاژ فروسیلیسیم (آلیاژ آهن و سیلیسیم) اضافه می‌کنند. انواع فولاد و کاربرد آنها از نظر محتوای کربن ، فولاد به سه نوع تقسیم می‌شود: فولاد نرم این نوع فولاد کمتر از 0,2 درصد کربن دارد و بیشتر در تهیه پیچ و مهره ، سیم خاردار و چرخ دنده ساعت و ... بکار می‌رود. فولاد متوسط این فولاد بین 0,2 تا 0,6 درصد کربن دارد و برای تهیه ریل و راه آهن و مصالح ساختمانی مانند تیرآهن مصرف می‌شود. فولاد سخت فولاد سخت بین 0,6 تا 1,6 درصد کربن دارد که قابل آب دادن است و برای تهیه فنرهای فولادی ، تیر ، وسایل جراحی ، مته و ... بکار می‌رود.

فولاد های مقاوم حرارتی :

امروزه فولادها در شرایط متغیر و گسترده ای ؛ شامل محیط هایی با دمای بالا و خورنده تحت شرایط تنش استاتیکی و دینامیکی بکار می روند. از قبیل دریچه های موتور هواپیما ، حامل های کوره ، رتورت ها ، واحدهای کراکینگ نفت و توربین های گازی . سه مشخصه برای فلزاتی که در دمای بالا به کار می روند ؛ مورد نیاز است :
1- مقاومت به اکسیداسیون و پوسته شدن
2- حفظ استحکام در دمای کاری
3- پایداری ساختار ؛ با توجه به رسوب کاربیدها ، کروی شدن ، کاربیدهای سیگما، تردی بازپخت
دیگر ویژگی ها نیز ممکن است در کاربرد مهم باشند ؛ همچون مقاومت ویژه و ضریب حرارتی برای اهداف الکتریکی ، ضریب انبساط برای واحدهای ساختمانی و مقاومت به نفوذ در اثر پدیده سوختن در بعضی کاربردهای کوره ای . در مورد فولادهای توربین های گازی مشخصات دیگری نیز مطرح می شود ، ظرفیت میرایی داخلی و استحکام خستگی ، حساسیت به فاق و استحکام ضربه ای ( سرد و گرم ) ، مشخصه جوشکاری و ماشینکاری ، بویژه در رتورهای بزرگ که باید با حداقل مقاطع جوشکاری شده ساخته شوند .
پوسته اکسیدی که بر روی آهن شکل می گیرد متخلخل بوده و چسبنده نیست، اما این پوسته در اثر اضافه کردن عناصر ویژه ای به فولاد ، چسبنده و محافظ می شود . این عناصر کرم ، سیلیسیم و آلومینیوم هستند و آنها بوسیله میل ترکیبی زیاد با اکسیژن توصیف می شوند ؛ اما واکنش بوسطه شکل گیری فیلم اکسیدی خنثی به سرعت متوقف می شود. مقاومت به اکسیداسیون فولاد نرم بوسیله شکل گیری آلیاژ آهن - آلومینیوم در سطح ، به مقدار زیادی بهبود می یابد. این عمل به وسیله حرارت دادن در 0C 1000 و تماس با پودر آلومینیوم (calorising ) یا اسپری حرارتی انجام می شود.
بهبود مقاومت خزشی نیز بوسیله روش های زیر بدست می آید :
- بالا بردن دمای نرم شدن بوسیله انحلال عناصر آلیاژی
- استفاده معقول از رسوب سختی در دمای کاری ، بدون پدیده فراپیری . سختی فاز ثانویه شدیدا وابسته به درجه و یکنواختی ، پراکندگی بدست آمده است و ضریب خزش وابسته به دامنه فاصله اجزا است .
- کنترل درجه کارسختی در بازه دمایی مناسب که اغلب اندازه خزشی اولیه را کاهش می دهد.
- تغییرات در پروسه تولید ، اکسیژن زدایی و ذرات درون مرزهای کریستالی نیز می توانند روی خواص خزشی تاثیر گذار باشند.
- ذوب در خلا مزایایی دارد که در روش های معمول نمی توان به آنها دست یافت .
خواص مکانیکی نیز بوسیله اضافه کردن عناصر گوناگون بهبود بخشیده می شود ؛ کبالت ، تنگستن و مولیبدن باعث استقامت فولاد در برابر عمل تمپر کردن می شود. فولادهای آستنیتی آلیاژی هیچ تغییری ندارندو بنابراین بوسیله سرد کردن در هوا سخت نمی شوند . اما مقاومت به سایش آنها خوب نیست . مقدار کافی از عناصر آلیاژی همچون سیلسیم و کرم خط Ac را بالا می برد. فولاد با درصد بالای نیکل نباید در دمای بالا در تماس با دی اکسید گوگرد و یا دیگر ترکیبات گوگردی قرار گیرد ؛ چون فیلم های کریستالی سولفید نیکل شکل می گیرد.
در فولادهایی با کرم بالا کاربیدها به هم پیوسته و بزرگ می شوند، که این منجر به کم کردن مسدود شدن رشد دانه های فریت در دمای بالای 0C 700 می شود. رشد بیش از اندازه دانه ها باعث کم شدن تافنس می شود. همچنین رشد دانه در بالای 0C 1000 در فولاد های آستنیتی اتفاق می افتد، اما هیچ مشکلی بوجود نمی آید . چون آنها حتی در شرایط دانه های درشت چقرمه و داکتیل باقی می مانند. هنگام گرم کردن در بازه 0C 500- 900 فولادهای آستنیته ، کاربیدها در طول مرزهای آستنیت رسوب نمی کنند و بعلت اینکه ترک های درون بلوری احتمالا افزایش می یابند اگر فولاد تحت تنش پیوسته در شرایط کششی در این رنج دمایی قرار گیرد. فولادهای فرتیک و آستنیتیک در ترکیب ویژهای بوسیله شکل گیری فاز سیگما ترد می شوند.

شناخت فولادهای زنگ نزن

آهن خالص بسیار نرم تر از آن است که بتواند به قصد ساختارش از آن استفاده شود. اما اضافه کردن مقداری از عناصر دیگر ( مانند کربن، منگنز، سیلیکون) به طور مشخص استحکام مکانیکی آن را افزایش می دهد. در مورد کروم اضافه شده به آهن مزیت دیگری وجود دارد که باعث افزایش قابل توجهی در مقاومت خوردگی نسبت به آهن خالص می شود.
فولاد زنگ نزن یک لغت عمومی برای یک خانواده بزرگ از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی که حداقل% 5/10 کروم دارند، می باشد (مطابق با استاندارد اروپایی EN 10088) . مهمترین ویژگی برای آلیاژهای حاوی کروم در گروه فولادهای زنگ نزن دارا بودن کروم به حدی است که آنها را نسبت به خوردگی، اکسیداسیون و گرما مقاوم می سازد.
فیلم اکسید کروم نازک ولی فشرده که روی سطح فولاد زنگ نزن تشکیل می شود باعث ایجاد مقاومت خوردگی می شود. از جمله ویژگی های دیگر این آلیاژها شکل پذیری عالی، چقرمگی زیاد در دمای پایین و مقاومت خوب در برابر پوسته شدن، اکسایش و خزش در دماهای بالاست.
ممکن است عناصر دیگری نظیر نیکل، مولیبدن،کربن، منگنز، نیتروژن، گوگرد، فسفر، سیلیکون و... نیز در این فولاد به کار رود. نیکل عمدتاً موجب بهبود انعطاف پذیری و فرم پذیری فولاد ضدزنگ می شود . مولیبدن نیز باعث افزایش مقاومت خوردگی در محیط های کلریدی و کاهش احتمال ترک برداشتن در آلیاژهای Fe-Cr و آلیاژهای Fe-Cr-Ni می شود. حضور منگنز در فولادهای زنگ نزن باعث افزایش سختی پذیری و نیتروژن نیز باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره ای فولادهای زنگ نزن می شود. کربن نیز یک عنصرآستنیت زای قوی است و استحکام فولاد را افزایش می دهد. اثر کربن در مقاومت به خوردگی در تمام آلیاژهایی که کربن حضور دارد دیده می شود. اگر کربن با کروم یک ترکیب جداگانه مثل کاربید کروم بسازد، با مصرف کروم از محلول جامد اثر نامطلوبی بر روی مقاومت به خوردگی آلیاژ خواهد گذاشت. این اثر زمانی بوجود می آید که آلیاژ به آرامی پس از کار گرم یا آنیلینگ سرد شود که سبب تشکیل رسوب ناخواسته کاربید کروم می شود. این رسوب در مرزدانه ها تشکیل می شود و باعث کاهش مقاومت به خوردگی فولاد می شود.
فولادهای زنگ نزن به پنج گروه تقسیم می شوند: مارتنزیتی، فریتی، آستنیتی، آستنیتی- فریتی یا دوفازی و رسوب سختی.
فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی( Fe-Cr-C-(Ni-Mo)) حاوی 5/11تا %18 کروم و در حدود 15/0تا %2/1 کربن است و در مقایسه با دیگر فولادهای زنگ نزن مولیبدن هم در ترکیب آن می تواند استفاده شود. بیشترین کاربرد این فولادها در تیغه های چاقو، ابزار جراحی و شافت ها و ... است.
فولادهای زنگ نزن فریتی(Fe-Cr-Mo) دارای 5/10 تا %30 کروم و %8/0 کربن است. این فولاد به دلیل افزایش مقاومت به خوردگی در مقابل تنش های کلریدی در سیستم های اگزوز خودرو و قسمت های داخلی خودرو استفاده می شود. این گروه زمانی انتخاب می شوند که چقرمگی ضرورت اولیه نباشد و مقاومت به خوردگی در مقابل تنش های کلریدی مورد نیاز باشد.
در فولادهای زنگ نزن آستنیتی(Fe-Cr-Ni-Mo) کربن در حد پایین و کمتر از%8/. نگه داشته می شود وکروم در محدوده 16 تا %28 متغیر و میزان نیکل 5/3 تا % 32 است. این آلیاژ با عملیات حرارتی سخت نمی شوند و خواص کلیدی مانند مقاومت به خوردگی، انعطاف پذیری و چقرمگی در این فولادها بسیار عالی است. کاربرد این فولادها در تجهیزات مواد غذایی، تجهیزات محصولات شیمیایی، کاربردهای خانگی و ساختمانی است.
در فولاد زنگ نزن آستنیتی- فریتی(Fe-Cr-Ni-Mo-N) نیز میزان کربن در حد پایین و کمتر از %3/0 در نظر گرفته می شود. کرم نیز در رنج 21 تا %26 و میزان نیکل حدود 5/3 تا %8 متغیر است. این آلیاژها ممکن است بیش از %4 مولیبدن داشته باشد. این آلیاژ دارای خاصیت مغناطیسی است و استحکام کششی و استحکام تسلیم بالاتری نسبت به فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارند. کاربردهای متداول این آلیاژ در کارخانه های پتروشیمی، کارخانه های تولید نمک، مبدل های حرارتی و صنعت کاغذسازی است.
آخرین گروه از فولادهای زنگ¬نزن فولاد زنگ¬نزن رسوب سختی(Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N(PH)) می¬باشد. استحکام بالا، مقاومت خوردگی متوسط، تولید آسان از مزیت های اولیه ارایه شده توسط این نوع آلیاژ است. بعد از عملیات حرارتی در دمای پایین حدود (660-500) درجه سانتیگراد استحکام بسیار افزایش می یابد.
اگر دماهای کمتر انتخاب شود اعوجاج در قطعه کمتر رخ می دهد که آنها را برای مصارف با دقت بالا می توان به کار برد.
فولادهای زنگ نزن رسوب سختی شده دارای میکروساختاری از مارتنزیت یا آستنیت می باشد. فولادهای آستنیتی می توانند با عملیات حرارتی تبدیل به نوع مارتنزیتی شوند البته قبل از اینکه رسوب سختی رخ دهد. رسوب سختی زمانی رخ می دهد که عملیات حرارتی باعث تشکیل شدن ترکیبات بین فلزی شود.
رایج ترین موارد استفاده از این آلیاژ در صنایع هوافضا و دیگر صنایع با تکنولوژی بالاست.

صنعت فولاد ایران در جهان چه جایگاهی دارد؟ (گزارش آماری)

جهت آغاز ارایة تحلیل‌هایی از صاحب‌نظران و مسئولین پیرامون صنعت فولاد، لازم است گزارش آماری در خصوص میزان تولید و مصرف، صادرات و واردات و اشتغالزایی و غیرة صنعت فولاد در جهان و ایران ارایه شود. متن زیر که با استناد به آمار ارایه شده توسط مؤسسه بین‌المللی آهن و فولاد (ویرایش سال ۲۰۰۳) تهیه شده است جایگاه ایران و وضعیت صنعت فولاد جهان را به اختصار نشان می‌دهد:
فولادها ترکیبات بسیار متنوعی از آهن، کربن و عناصر آلیاژی هستند به طوری¬که می‌توان با تغییر مقدار و نوع این عناصر، ترکیبات مختلف فولادی با خواص بسیار جالب و متفاوت را تولید نمود. اگرچه تاریخچه تولید آهن و فولاد به حدود 3000 سال قبل برمی‌گردد، ولی روش¬های جدید جهت تولید محصولات فولادی در قرن 19 میلادی به کارگرفته شدند. توسعه تکنولوژی تولید فولاد در آن زمان، باعث تولید مقادیر بسیار زیاد این محصول گردید و در نتیجه کاربردهای جدیدی جهت استفاده از آن مثلاً در راه‌آهن و صنایع اتومبیل‌سازی به وجود آمد که از آن زمان تا به حال، دامنه کاربرد و تولید این محصول روزبه‌روز گسترش بیشتری یافته است.

تولید جهانی فولاد خام

درسال 1950 میلادی، مجموع فولاد تولید شده درجهان کمتر از 200 میلیون تن در سال بوده است و این در حالی است که تولید سالیانه فولاد تا پایان سال 2002 بیش از 900 میلیون تن گزارش شده است. جداول زیر میزان فولاد تولید شده و همچنین نرخ رشد تولید فولاد را بین سال¬های 1970 تا 2002 نشان می‌دهند.

از آمارهای فوق نتیجه‌گیری می‌شود که در تمام این سال¬ها لزوماً تولید جهانی فولاد افزایش نیافته و حتی در بعضی موارد، رشد تولید این محصولات منفی بوده است؛ همچنین نشان داده شده است که در چند سال اخیر، تولید فولاد رشد بسیار زیادی داشته است.

بزرگترین شرکت¬های تولید‌کنندة فولاد

جدول زیر 40 شرکت عمدة تولیدکننده فولاد جهان را در سال 2002 میلادی نشان می‌دهد که برحسب میزان تولید مرتب شده‌اند. در این میان شرکت اروپایی Arcelor با تولید 44 میلیون تن فولاد در سال 2002، بزرگترین شرکت تولیدکننده فولاد جهان است. در این بین، شرکت ملی فولاد ایران (NISCO) به عنوان بزرگترین شرکت تولیدکننده فولاد درخاورمیانه در رده 24 جدول قرار دارد که تولید سالانه آن درسال 2002 برابر 7,3 میلیون تن فولاد خام بوده است.

بزرگ¬ترین کشورهای تولیدکننده فولاد

به دلیل اهمیت بسیار بالای تولید فلزات اساسی و از جمله فولاد، کشورهای صنعتی جهان هرکدام به دنبال جایگاه ویژه‌ای در تولید این محصول هستند. در این بین کشور چین در سال 2002 میلادی با تولید بیش از 180 میلیون تن فولاد،‌ مقام اول تولید جهانی را دارا است و این در حالی است که کشورهای ژاپن با تولید 107.7 و آمریکا با تولید 2,92 میلیون تن در سال در رده¬های دوم و سوم جهانی قراردارند.
جدول زیر وضعیت 39 کشور بزرگ تولیدکننده فولاد خام در جهان در سال 2002 میلادی را نشان می‌دهد.

در حال حاضر در بیش از یکصد کشور جهان محصولات فولادی تولید می¬شود که از این میان، کشور ایران در سال 2002 میلادی با تولید 3,7 تن و در حال حاضر با تولید حدود 8 میلیون تن فولاد، به عنوان بیست-و¬دومین تولیدکننده این محصول در جهان و ششمین تولیدکننده بزرگ آسیا مطرح است.

عمده‌ترین صادرکنندگان و واردکنندگان فولاد

با توجه به آمار ارایه شده برای سال 2001 میلادی، ژاپن و روسیه به ترتیب با صادرات 5,29 و 6,25 میلیون تن، بزرگ ترین صادرکننده فولاد جهان بودند؛ درحالی که کشورهای آمریکا و چین به ترتیب با واردات 8,27 و 6,25 میلیون تن،‌ عنوان بزرگ ترین واردکنندگان فولاد در جهان را به خود اختصاص دادند. جالب تر اینکه در این سال، چین به عنوان بزرگ ترین تولیدکننده جهان با 9,150 میلیون تن و آمریکا به عنوان سومین تولیدکننده جهانی فولاد با تولیدی معادل 1,90 میلیون تن در سال معرفی شده بودند. این امر بیان گر این موضوع است که در سال 2001، اگرچه چین و آمریکا جزو بزرگ ترین تولیدکنندگان فولاد بوده اند، ولی حتی به اندازه مصرف داخلی کشورهای خود نیز محصولات فولادی تولید نکرده بودند.
در این بین اطلاع از وضعیت کشور ایران نیز خواندنی و جالب توجه است. ایران در سال 2001 توانست 9,6 میلیون تن فولاد تولید کند که از این مقدار تنها 600 هزارتن آن را به کشورهای دیگر صادر نمود؛ ‌این درحالی است که ایران با واردات 7,4 میلیون تن فولاد رتبه 17 جهانی واردکنندگان فولاد را در این سال به خود اختصاص داد. البته در حال حاضر ایران توانسته است سقف صادرات فولاد خود را به حدود 5,1 میلیون تن در سال برساند.

جایگاه فولاد ایران در خاورمیانه

با توجه به آمار موجود، در سال 2002، از میان کشورهای خاورمیانه ایران با تولید 3,7 میلیون تن و عربستان سعودی با تولید 6,3 میلیون تن فولاد خام، مهم ترین تولیدکنندگان هستند و این درحالی است که مجموع تولید سایر کشورهای خاورمیانه درحدود 3,1 میلیون تن است.
نکته جالب دیگر در مورد کشورهای خاورمیانه، درصد تولید و مصرف جهانی فولاد در این کشورهاست. در سال 2002، کشورهای خاورمیانه تنها موفق به تولید 2,1 درصد از فولاد جهان شده بودند و این در حالی است که مصرف حدود 2 درصد فولاد جهان برای این کشورها گزارش شده است. این امر می تواند به عنوان یک مزیت برای صنعت فولاد ایران مطرح باشد به این صورت که در کشورهای همسایه ایران، فولاد زیادی تولید نمی شود ضمن اینکه این کشورها از بازار مصرف نسبتا‌‌ً خوبی نیز برخوردار هستند. بنابراین برای محصولات فولادی کشور می-توان یک بازار مصرف بسیار مناسب در کشورهایی مثل عراق، بحرین، افغانستان، پاکستان و حتی ترکمنستان، آذربایجان و ارمنستان پیش-بینی کرد.

تولیدات چدن در ایران و جهان

درسال 2002 میلادی کشورهای چین، ژاپن و روسیه به ترتیب با تولید 7,170 و 81 و 2,46 میلیون تن چدن بزرگ ترین تولیدکنندگان این محصول بودند. ایران در این سال 2,2 میلیون تن چدن تولید نمود که تمام این مقدار در کشور مصرف شد و در این زمینه صادرات و وارداتی صورت نگرفت.

اشتغال زایی صنعت فولاد

از دیرباز یکی از جنبه‌های مهم صنایع فولادی در جهان،اشتغالزایی این صنعت بوده است به گونه‌ای که در این صنعت، نیروی کار زیادی به طور مستقیم و غیرمستقیم به کار گرفته می‌شده‌اند؛ اما بررسی‌های صورت گرفته از کاهش 65 درصدی نیروی کار در صنعت فولاد جهان بین سال های 1974 تا 2000 میلادی خبر می دهند که علت آن را می‌توان جایگزینی تکنولوژی‌های جدید نظیر ریخته‌گری مداوم و همچنین فرآیندهای کنترل کامپیوتری در این صنعت دانست.
البته لازم به ذکر است که نیروی کار به کار گرفته شده در صنعت فولاد کشور، با کشورهای پیشرفته و صنعتی بسیار متفاوت است؛ به‌طوریکه در این کشورها برای تولید هر میلیون تن فولاد به طور مستقیم در حدود 1500 نفر نیروی کار لازم است ولی در ایران، برای تولید یک میلیون تن فولاد به نیروی کار مستقیمی در حدود 4 الی 5 هزار نفر نیاز است که در حدود 3 برابر آمار جهانی کشورهای پیشرفته است.

کاربرد فولاد در قالب‌های تزریق پلاستیک

انتخاب نوع فولاد نقش مؤثری در عمر، عملکرد و هزینه قالب دارد. در این جا به نقش فولاد در قالب سازی، تأثیر عناصر آلیاژی در فولاد، دسته بندی فولادها، فولادهای اجزای قالب و فولادهای مورداستفاده برای محفظه قالب های پلاستیک (کروکویته) می پردازیم.

نقش فولاد در قالب سازی

نمودار زیر، نشانگر هزینه طراحی، مواد، ماشینکاری، مونتاژ، سود و سربار قالب است و نشان می دهد که حدود 28 درصد هزینه کل قالب مربوط به مواد است و این مقدار با توجه به شکل هندسی و پیچیدگی قطعه، تغییر خواهد کرد.

چنانچه در شکل ملاحظه می شود بیشتر هزینه های تولید، توسط قالب به-صورت غیر مستقیم وابسته به فولاد است که با عدم انتخاب فولاد مناسب، باعث تحمیل هزینه های اضافی به قالب شود.

خصوصیات قطعه که برای ساخت قالب و انتخاب فولاد مربوطه مؤثر است عبارتند از:
• صافی سطح
• گرین کاری
• خورنده بودن یا ساینده بودن جنس قطعه
• دقت ابعادی
• تیراژ تولیدی
• زمان ساخت
جنس قطعات پلاستیکی متنوع است و با توجه به خواص مختلف مواد و به فولادهای متفاوت برای ساخت قالب، نیاز است. در زیر برخی ازانواع پلاستیک هاو خصوصیات فولادهای مناسب برای آنها ارائه شده است.

PC(Poly Carbonate),PMMA(Polymethyl Methacrylate Acrylic) - :

معمولاً برای لنز های چراغ استفاده می شوند و فولاد مورداستفاده می-بایست خاصیت پولیش پذیری خوب و مقاوم در مقابل خش و اکسید شدن را دارا باشد باتوجه به‌اینکه PC خاصیت جریان پذیری خوبی ندارد و ماده سختی است، فولاد مورداستفاده برای پلیمر فوق باید تنش تسلیم بالا و چقرمگی خوبی داشته باشد.

- POM (Polyoxymethylene), PA(Nylon):

دمای تزریق این مواد نسبتاً بالا است و برای بست ها و کلیپ ها، استفاده می شود. با توجه به حساسیت های ابعادی این نوع قطعات، فولاد این قالب ها می بایست سخت و مقاوم در مقابل سایش باشد.

- PA(Naylon)+GF:

با توجه به سایندگی الیاف شیشه، فولاد باید مقاوم به سایش باشد.

-PP(Polypropylene):

این نوع پلیمر، برای قطعات سپر و گل ‌پخش‌کن استفاده می شود. با توجه به حجم قطعه باید فولاد مربوطه، دارای ثبات ابعادی مناسب، مقاوم در مقابل تنش های فشاری و دارای قابلیت ماشینکاری خوبی بوده و خواص مکانیکی آن یکنواخت باشد.

- PP(Polypropylene), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene):

برای قطعات تزیینی خودرو استفاده می شود که معمولاً سطح اینگونه قطعات چرمی کاری (گرین) هستند و فولاد قالب می بایست خاصیت خوبی برای عملیات چرمی کاری (اسیدکاری یا گرین) داشته باشد.

- PVC (Polyvinyl Chloride):

این پلیمر به علت آزادسازی گاز کلر و ترکیب آن با آب موجود در هوا،اسیدکلریک تولید می کند و باعث خوردگی قالب می شود. بنابراین استفاده از فولادهای مقاوم در مقابل خورندگی برای قالب های فوق پیشنهاد می‌شود.
با عدم انتخاب فولاد صحیح، عمر قالب کوتاه می شود و قطعه تولیدی کیفیت مطلوب را نخواهدداشت که منجر به ساخت مجدد قالب و هزینه های اضافی می شود.

خواص فولاد

استحکام فولاد پارامتر کلی کیفیت است که برای سنجش آن باید معیارهای گوناگون مکانیکی خواص وجود داشته باشد. این معیارها در ادامه، ارائه شده است .

خصوصیات مکانیکی فولادها

- تنش تسلیم (Yield Stress) : میزان تنش کششی که در آن قططه شروع به تغییر شکل پلاستیک می کند.
- چکشخواری(Ductility Brittleness): قابلیت شکل پذیری ماده درحالت پلاستیک را بدون خطر شکست، چکشخواری می گویند.
- خزش (creep): مدت زمانی که طول می کشد که قطعه ای، تحت تنش کششی تغییر شکل دائم، داشته باشد.
-چقرمگی(Toughness): مقدار کار لازم برای شکستن واحد حجم ماده است.
- سختی(Hardness): مقاومت در مقابل فرو رفتن مواد دیگر در سطح قطعه را سختی یا مقاومت در مقابل خراش می گویند.
- استحکام در دمای بالا: خواص مکانیکی قطعه نباید با افزایش دما تغییر محسوسی کند.
خصوصیاتی از فولاد که در قالب های پلاستیک در نظر گرفته می شود و با توجه به انتظارات ما از هر کدام از آنها، نوع فولاد انتخاب می-شود.
• قابلیت ماشینکاری
• قابلیت پولیشکاری
• عملیات حرارتی
• عملیات به‌سازی سطح
• مقاوم در برابر سایش
• مقاوم در مقابل خوردگی
• مقاوم در مقابل تنش های فشاری
• قابلیت جوشکاری
• چقرمگی

فولادهای قالب های پلاستیک

فولادهای قالب های پلاستیک با توجه به چقرمگی آنها (نوع عملیات حرارتی) در گروه های زیر به بازار عرضه می شوند:
پیش سخت شده (Pre Hardened)
آنیل(Annealed)
پیر سخت شونده(Age Hardening)

فولادهای پیش سخت شده (Pre Hardened):

این فولادها به‌صورت سخت کاری شده و باز پخت شده به بازار ارائه می شوند و مستقیماً می توان نقش قالب را روی آنها اجرا و بهره برداری کرد.

مزایای این فولادها

- کوتاه شدن فرایند های ساخت: این فولاد، در فرایند بهره برداری، قبلاً سخت کاری شده و نیازی به عملیات حرارتی و فرایند ماشین کاری بعد از آن را ندارد.
- عدم ایجاد ترک های ریز در اثر عملیات حرارتی: معمولاًٌ فولادها بعد از عملیات حرارتی در اثر شوک های حرارتی تابیده و در سطح آنها ترک های ریزی به‌وجود می آید. نظر به اینکه این گونه فولادها پیش از عرضه به بازار توسط تولید کننده فولاد سختکاری شده اند و بعد از فرایندهای ماشینکاری نیازی به‌عملیات حرارتی ندارند، ترک های ریز و پسماند تنش های حرارتی در فولاد، وجود نخواهد داشت و طول عمر آن بالاتر خواهدبود.

معایب این فولادها

- زمان ماشین کاری این فولادها با توجه به سختی آنها بیشتر از فولادهای آنیل شده است.
- با توجه به اینکه سختی اینگونه فولادها به‌تدریج از سطح به عمق کم می شود، قالب هایی که توسط اینگونه فولادها تهیه می شوند دارای سختی یکنواخت نیستند.
- برای رزین هایی که بسیار ساینده یا دارای دمای پروسه بسیار بالا هستند، مناسب نیستند.

فولادهای پیر سخت شونده(Age Hardening)

سختی این فولادها شبیه فولادهای پیش سخت شده است که برای افزایش سختی آن می توان فولاد را عملیات حرارتی کرد.
باتوجه به‌اینکه دمای گرم شدن آن به‌هنگام عملیات حرارتی حدود 500 الی 600 درجه سانتیگراد است، فولاد دچار تابیدگی یا ترک های سطحی نمی شود و می توان آن را بدون فرایندهای جانبی، استفاده کرد.
ثبات ابعادی اینگونه فولادها در طولانی مدت خوب است.
مراحل بهره برداری از فولاد
ماشینکاری نیمه نهایی یا نهایی
عملیات حرارتی
ماشینکاری نهایی چنانچه مورد نیاز باشد
مراحل فرایندهای بهره برداری اینگونه فولادها بیشتر از پیش سخت شده است.

فولادهای آنیل

این فولادها به‌صورت آنیل شده به بازار ارائه می شوند.
مراحل بهره برداری از فولاد
ماشینکاری اولیه
عملیات حرارتی
ماشینکاری نهایی

مزایای این فولادها

باتوجه به‌اینکه بعد از ماشینکاری روی فولاد، عملیات حرارتی بر روی آن انجام می‌شود، برخلاف فولادهای پیش سخت شده سطح محفظه قالب دارای سختی و خصوصیات مکانیکی یکنواختی خواهدبود. به‌دلیل آنیل‌بودن فولاد در هنگام ماشینکاری، زمان این فرایند کوتاه تر می شود.

مقاوم بودن نسبت به سایش و چقرمگی
معایب

بعد از عملیات حرارتی احتمال ایجاد ترک های ریز در سطح قطعه و تابیدگی آن وجود دارد که پس از آن با عملیات ماشینکاری نهایی از بین می رود. این موضوع باعث طولانی تر شدن فرایندهای ساخت قالب می-شود.

فولادهای ماریجینگ ( 18 % Ni)

یکی از نیازهای اساسی صنایع پیشرفته احتیاج به موادی با قابلیت اطمینان بالا از استحکام و تافنس شکست می باشد . در این راستا محققان زیادی فولادهای استحکام بالای مختلفی را گسترش داده اند ؛ که در این میان تنها فولادهای ماریجینگ توانسته اند به هر دو نیاز صنایع پیشرفته پاسخ گویند . مهمترین کاربرد این فولاد ها در صنایع نظامی ، هوافضا ، اجزاء الکترومکانیکی و ... است.
این فولادها که تعلق به خانواده آلیاژهای پایه آهن دارند . ابتدا تحت پروسه استحاله مارتنزیت قرار می گیرند و سپس به وسیله پیری یا رسوب سختی دنبال می شوند . که کلمه Maraging از دو کلمه Martensite و Aging گرفته شده است .
فولادهای ماریجینگ دارای 18 % Ni به دو کلاس گسترده تقسیم می شوند. که بستگی به عناصر تقویت کننده در آنالیز شیمیایی آنها دارد . فولاد ماریجینگ اورجینال در اوایل 1960 معرفی شد ، که کبالت به عنوان عنصر تقویت کننده و استحکام بخش ( 7-12% ) در فولاد ماریجینگ 18 % Ni بکار برده می شد . در اوایل دهه 70 کار بر روی این فولادها کمرنگ شد . که دلیل آن افزایش قیمت کبالت بود که منجر به نوع جدیدی از فولادهای ماریجینگ شد ، این دسته تیتانیوم را به عنوان عامل اصلی تقویت کننده به همراه داشتند. درجه تقویت کبالت یا " C-type 18 Ni Maraging " به وسیله حرف " C " در شناسائی این کلاس انتخاب می شود ؛ همچنین درجه استحکام تیتانیوم یا " T-type 18 Ni Maraging " را با حرف " T " نشان می دهند.
این دو نوع فولاد با توجه به میزان استحکام آنها به 200 ، 250، 300، 350 درجه پیری طبقه بندی می شوند و به طور C-200 و T-200 آنها را نمایش می دهند . استحکام دهی به وسیله رسوب دهی آسان اجزاء فلزی در حین عملیات پیر سازی صورت می گیرد . که این رسوب سختی به واسطه عناصر آلیاژی همچون Co , Mo , Ti در مارتنزیت Fe-Ni با کربن بسیار کم 0.03% یا کمتر صورت می گیرد.
فولاد های ماریجینگ در شرایط آنیل محلول سازی تهیه می شوند پس دارای چقرمگی و نرمی نسبی ( 28 - 32 RC ) هستند . پس به سهولت شکل می گیرند و ماشین می شوند . خواص کامل آنها از طریق پیرسازی مارتنزیت بدست می آید .

خصوصیات فولادهای ماریجینگ :

الف ) خواص مکانیکی عالی :
1-استحکام نهایی و استحکام تسلیم بالا
2-تافنس ، داکتیلیتی و مقاومت به ضربه بالا در مقایسه با فولاد کوئنچ و تمپر شده با استحکام مشابه
3-استحکام خستگی زیاد
4-استحکام فشاری بالا
5-سختی و مقاومت به سایش کافی برای بعضی از ابزار های کاربردی
ب) خصوصیات عملیات حرارتی :
1-دمای مورد نیاز برای کوره پایین است
2-رسوب سختی و عملیات حرارتی پیری
3-انقباض یکنواخت و قابل پیش بینی در طول عملیات حرارتی
4-حداقل اعوجاج در طول عملیات حرارتی
5-سخت شدن بدون کوئنچ کردن
6-درصد پایین کربن ، که جلوگیری از مشکل دکربوره شدن می کند.
ج) کارپذیری عالی
1-ماشینکاری آسان
2-مقاومت بالا در برابر انتشار ترک
3-شکل پذیری آسان در حالت سرد ، گرم و داغ
4-قابلیت جوشکاری خوب به خاطر درصد پایین کربن
5-مقاومت به خوردگی خوب که نرخ خوردگی آن در حدود نصف فولادهای کوئنچ و تمپر شده است
این فاکتورها نشان می دهد که فولادهای ماریجینگ در کاربردهایی مثل شفت ها و اجزایی که تحت خستگی ضربه ای همچون کلاچ ها و چکش ها بهترین استفاده را دارد.

تولید و فرآوری فولادهای ماریجینگ

روش متداول برای تولید فولادهای ماریجینگ به ترتیب زیر است :
1-ذوب و ریخته گری
2-همگن سازی
3-آهنگری و نورد گرم
4-آنیل معمولی
5-پیر سازی
در فولادهای ماریجینگ رسیدن به استحکام و تافنس بالا مستلزم کنترل دقیق ریزساختار می باشد. از طرف دیگر چون آخال های موجود در زمینه این نوع فولادها تاثیر منفی شدیدی بر روی تافنس شکست دارند. باید ترکیب ، ابعاد و توزیع آخال ها کنترل گردد. در این نوع فولادها به علت زیاد بودن عناصر آلیاژی جدایش شدید این عناصر در حین انجماد وجود دارد که این جدایش تاثیر زیادی بر روی کاهش قابلیت آهنگری ، نورد گرم و .. خواهد داشت . پس لازم است که شرایط انجمادی مناسب به صورت کنترل شده و سریع برای فولادها مهیا گردد. برای تهیه این فولادها از روش ذوب چند مرحله ای استفاده می شود. روش استاندارد برای تهیه فولادهای ماریجینگ استفاده از روش ذوب تحت خلاء دو مرحله ای می باشد که در آن ابتدا به روش ذوب القائی تحت خلاء آلیاژ سازی صورت گرفته و سپس شمش تهیه شده به روش ذوب مجدد قوسی تحت خلاء الیاژ سازی صورت گرفته و سپس شمش تهیه شده به روش ذوب مجدد قوسی تحت خلا تصفیه می گردد.
عملیات حرارتی همگن کردن نیز به منظور افزایش قابلیت شکل پذیری شمش ها صورت می گیرد . همگن سازی فولاد ماریجینگ در 1250 c0 به مدت 2 الی 3 ساعت انجام می گیرد و به دنبال آن فولاد تحت کار مکانیکی گرم قرار گرفته و یا اینکه سریع سرد می گردد. این فولادها تحت انواع کارهای مکانیکی از قبیل آهنگری ، نورد ، اکستروژن گرم قرار می گیرند . بعد از مراحل فوق فولادهای ماریجینگ تحت عملیات آستنیته و سپس پیری قرار می گیرند.

عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ

فولادهای ماریجنینگ فولادهای پر آلیاژ-کم کربن-آهن ونیکل باساختار مارتنزیتی هستند که دارای ترکیبی عالی از استحکام وتافنسی به مراتب بالاتر از فولادهای پر کربن کوینچ شده می باشند.
این فولادها دو کاربرد بحرانی ومتمایز فولادهای کربن آبداده که استحکام بالا وتافنس وانعطاف پذیری خوب مورد نیاز است را دارا میباشد . فولادهای کربنی آبداده استحکامشان را از مکانیسمهای تغییر فاز وسخت گردانی بدست میآورند. ( مثل شکل گیری مارتنزیت و بینیت ) واین استحکام پس از رسوب گیری کاربیدها در طول مدت تمپر کردن بدست می آید. درمقایسه فولادهای ماریجینگ استحکامشان را از شکل گیری یک فولاد مارتنزیتی کم کربن انعطاف پذیرو سخت آهن ونیکل بدست می آورند که می توانند بوسیله رسوب گیری ترکیبات بین فلزی در طول مدت پیرسختی استحکام بیشتری داشته باشند. دوره ماریجینگ بر اساس پیرسختی ساختار مارتنزیتی وضع شده است.

متالورژی فیزیکی:

قبلا اشاره شد که استحکام وتافنس خوب فولادهای ماریجینگ بوسیله پیر سختی یک ساختار مارتنزیتی کم کربن بسیار انعطاف پذیربا استحکام نسبتا خوب بدست میآید.در حین پیرسازی ساختار مارتنزیتی هدف اصل روش توزیع یکنواخت رسوبات بین فلزی خوب است که صرف تقویت کردن بافت مارتنزیتی می شود. یکی دیگر از هدفهای اصلی در مدت پیر سازی فولادهای ماریجینگ کم کردن یا حذف کردن برگشت فاز نیمه پایدارمارتنزیت به آستنیت و فریت می باشد .

شکل گیری مارتنزیت :

مارتنزیت فولادهای ماریجینگ معمولا مکعب مرکز دار (bcc ) کم کربن است که این مارتنزیت شامل چگالی بالای نابجایی می باشد اما نه به صورت دوقلویی. در حین سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی آستنینت fcc بوسیله بازگشت برشی کم نفوذ تجزیه به ساختارهای متعادل به ساختار bcc تبدیل میشود.این تبدیل آستنیت به مارتنزیت ناپایدار اتفاق نمی افتد تا دمای شروع مارتنزیت (Ms) بدست آید ودمای شروع مارتنزیت باید به اندازه کافی بالا باشد بنابراین یک تبدیل کامل به مارتنزیت قبل از خنک شدن فولاد تا دمای اتاق اتفاق می افتد.
بیشتر انواع فولادهای ماریجینگ دمای شروع مارتنزیت حدود 200 تا300 درجه سانتیگراد را دارند ودر دمای اتاق به طور کامل مارتنزیت هستند . نتیجه ساختار مارتنزیت یک فولاد نسبتا قوی و فوق العاده انعطاف پذیر میباشد .
عناصر آلیاژی دمای شروع مارتنزیت را بطور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد اما تغییر مشخصه این استحاله به مقدار زیادی بستگی به سرعت سرد شدن دارد.
اغلب عناصرآلیاژی اضافه شده در فولادهای ماریجینگ (به استثناء کبالت ) درجه حرارت شروع مارتنزیت را کاهش می دهند.
یکی از دونوع ممکن مارتنزیت که در سیستم آلیاژی آهن- نیکل ممکن است شکل بگیرد بستگی به مقدار نیکل در ماده مورد سوال میباشد.در سرعتهای سرد کردن بالا در فولادهای شامل 5 تا 10 درصد نیکل ،و بیش از 10 درصد پایین آوردن سرعت سرد کردن، لازمه شکل گیری مارتنزیت در فولادها می انجامد وشکل گیری کامل ساختار مارتنزیتی را تعیین می کند.در فولادهای شامل 25 درصد نیکل ، مارتنزیت لایه ای وبالای 25 درصد مارتنزیت دو قلویی داریم .مطالعه برروی آلیاژهای مارجنیگ آهن – 7 درصد کبالت 5 درصد مولیبدن و4/. درصد تیتانیم در ( ماریجینگ 18 درصد نیکل 250 ) شامل مقادیر متفاوت نیکل نشان می دهد که یک ساختار مارتنزیتی لایه ای با مقادیر نیکل بیش از 23 درصد بدست می آید .
اگر چه مقادیر نیکل بیش از 23 درصد شکل گیری مارتنزیت دو قلویی را نتیجه داده است . معمولا یک ساختار مارتنزیتی لایه ای در فولادهای ماریجینگ ترجیح داده می شود زیرا در مدت پیر سازی این ساختار سخت تر از یک ساختار مارتنزیتی دو قلویی میباشد.

چگونگی انجام عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ:

تابکاری انحلالی : تابکاری انحلالی مستلزم حرارت دادن آلیاژی به اندازه کافی،بالای درجه حرارت پایان آستنیت و نگهداری در زمان کافی تا جا گیری عناصر در محلول جامد و سرد کردن آن تا دمای اتاق .متداول ترین سیکل عملیات حرارتی برای فولادهای ماریجینگ 18 درصد نیکل 200 ،250 300 درگیر کردن آلیاژهای در دمای 815 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و سپس سرد کردن آن بوسیله هوا.تولید برای کاربردهای فورجینگ معمولا در حالت آنیل نشده خریداری می شود زیرا حرارت دادن سیکل تابکاری حرارتی قبلی را خنثی میکند .استفاده از خلا ، کنترل گردش هوای اتمسفر ، تمام نمک خنثی یا کوره های سیال تخت برای حداقل کردن صدمات سطحی ممکن است مورد نیاز باشد .
اثرزمان و درجه حرارت تابکاری بر خواص پیرسازی: اطلاعات نشان میدهد که بیشترین استحکام در دمای تابکاری انحلالی 800 تا815 درجه بوجود می آید. استحکام وانعطاف پذیری پایین تر با درجه حرارت تابکاری از 760 تا 800 درجه ناشی از انحلال ناقل عناصر سخت کننده میباشد و کاهش استحکام مربوط به درجه حرارت تابکاری انحلالی بالای 815 درجه ناشی از درشتی ساختار دانه ها میباشد. سرعت سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی از اهمیت کمتری برخورداراست چون اثر کمتری بر خواص زیر ساختاری ومکانیکی دارد.
اصلاح دانه ها بوسیله سیکل حرارتی : سیکل حرارتی فولادهای ماریجینگ بین درجه حرارت پایان مارتنزیت و دمای بسیار بالاتر از دمای تابکاری انحلال می تواند برای اصلاح ساختار دانه هایی که درشت هستند استفاده شود.این عمل استحاله برشی کم نفوذ ، مارتنزیت به آستنیت واز آستنیت به مارتنزیت نیروی محرکه برای تبلور مجدد در حین سیکلهای حرارتی تامین میکند.

پیر سختی:

نوعی پیر سختی بعد از تابکاری انحلالی معمولا شامل حرارت دادن آلیاژ تا رنج دمایی 455 تا 510 درجه سانتیگراد و نگاه داشتن در این دما به مدت 3 الی 12 ساعت وخنک کردن آن در معرض هوا تا دمای اتاق می باشد. استفاده از فولادهای ماریجینگ در کاربردهای مانند ابزارآلات دایکست لازم است استفاده از یک حرارت پیر سازی تقریبا 530 درجه سانتیگراد که ساختار متعادلی را فراهم می کند و از نظر حرارتی تثبیت شده است. هنگامی که زمان پیر سازی افزایش پیدا میکند تا جائیکه به نقطه ای می رسیم که سختی واستحکام شروع به کاهش میکند به علت شکل گیری بازگشت آستنیت که معمولا از ذرات ریز باندهای آستنیت دور دانه ای قبلی شروع میشود.

کار سرد وپیر سازی :

استحکام تسلیم واستحکام نهایی کششی فولادهای ماریجینگ می توانند بوسیله کار سرد قبل از پیر سازی تا 15 درصد افزایش پیدا کنند . بوسیله کار سرد قبل از تابکاری انحلالی ماده بالای 50 درصد کاهش قبل از پیر سازی ،نتیجه رسیده است .این سازگاری کمی با انعطاف پذیری وچغرمگی است .از کاهش سرما بیش از 50 درصد باید خوداری شود زیرا ممکن است که پوسته پوسته شدن تولیدات بوجود آید.

نیتریده کردن :

سختی سطح را می تواند بوسیله نیتریده کردن فولادهای ماریجینگ در آمونیاک بدست آید . سطح سختی معادل 65 تا70 راکول سی به عمق 15/0 میلیمتر بعد از نیتریده کردن به مدت 24 الی 48 ساعت در دمای 455 درجه سانتیگراد میتواند بدست آید. نیترده کردن در این دما می تواند همزمان با پیرسختی اتفاق بیافتد . حمام نمک نیتریده کردن برای 90 دقیقه در دمای 540 درجه سانتیگراد بخوبی می تواند این عمل را شکل بدهد اگر چه برای پرهیز از فوق پیر سازی شدن بیش از حد این عمل باید بخوبی کنترل شود. استحکام خستگی ومقاومت به سایش فولادهای ماریجینگ بوسیله نیتریده کردن بهبود پیدا می کنند.

پخت :

عملیاتی است برای حذف هیدروژن که در دمای پایین بین150 تا 200 درجه سانتیگراد قرارمیگیرد. تردی هیدروژن ممکن است در فولادهای ماریجینگ اتفاق بیافتد وقتی که در معرض کارهای الکترومکانیکی مثل آبکاری قرار میگیرد. حذف هیدروژن کار مشکلی است باید در یک سیکل عملیات حرارتی (پخت) بین 3تا 10 ساعت قرار بگیرد.
سند بلاست موثرترین روش برای حذف اکسید ناشی عملیات حرارتی است . فولادهای ماریجینگ را میتوان بوسیله مواد شیمیائی تمیز کننده مثل اسید شوئی در محلول اسید سولفوریک یا محلول اسید کلریدریک و اسیدنیتریک واسید هیدروفلوریک . اگر چه باید مراقب بود که بیش از حد اسید شوئی نشود
عملیات حرارتی که روی این نوع فولادها انجام می گیرد عبارت است از عملیات محلول سازی در دمای بالاتر از 1000 C0 و نگهداری در این دما به مدت یک ساعت به منظور اینکه کاربیدهای آلیاژی کاملا حل شوند و ساختار 100% آستنیته تشکیل گردد.
به علت وجود عناصر آلیاژی منحنی TTT برای این فولاد به سمت راست حرکت می کند. پس با سرد کردن این فولاد در هوا نیز ساختاری مارتنزیتی داریم که مارتنزیت بدست آمده نرم بوده و قابلیت کار مکانیکی دارد. ساختار مارتنزیتی ایجاد شده را در 480-500 درجه تمپر می کنند. این تمپر کردن منجر به یک رسوب سختی قوی می گردد. رسوبات بین فلزی به واسطه مارتنزیت که فوق اشباع از عناصر آلیاژی است صورت می گیرد . ساختار فولادهای ماریجینگ تجاری با حداکثر سختی می تواند شامل رسوبات کوهرنت از فاز نیمه پایدار Ni3Mo و Ni3Ti باشد. ذرات میان مرحله ای اینتر متالیک در فولاد ماریجینگ به شدت پراکنده هستند که ناشی از رسوب آنها در نابجایی ها است . ساختار فولادهای ماریجینگ دارای دانسیته بالایی از نابجایی ها است . که در چیدمان مجدد لتیس مارتنزیت ظاهر می شوند . در مارتنزیت دوقلویی نشده ، چگالی دیسلوکیشن ها 1011 - 1012 cm-2 است که مشابه فلزات شدیدا کار سخت شده است.
این طور فرض می شود که رسوب فازهای میان مرحله ای در هنگام تمپر کردن فولادهای ماریجینگ مقدم تر از جدایش اتم های اجزاء آلیاژی در دیسلوکیشن ها است . این اتمسفر شکل گرفته در دیسلوکیشن ها به عنوان مراکزی برای تمرکز لایه های بعدی مارتنزیت که با عناصر آلیاژی اشباع شده اند بکار می رود. در فولادهای ماریجینگ ساختار دیسلوکیشن ها که در ضمن استحاله مارتنزیت شکل می گیرد . بسیار پایدار است . و در طی گرمادهی بعدی و در دمای بهینه تمپرینگ عملا بدون تغییر می ماند .
دانسیته بالای دیسلوکیشن ها در طی تمپرینگ ممکن است به علت فضای محسوس و پین شدن انها بوسیله تفرق رسوبات باشد . نگه داری زیاد در یک دمای تمپر بالا ( بیشتر یا 550 C0 ) می تواند رسوبات را درشت و فضای میان ذره ای را افزایش دهد . که بر خلاف آن از دانسیته دیسلوکیشن ها کاسته می شود . با زمان نگه داری بالا رسوبات سمی کوهرنت اینتر متالیک با رسوبات درشت اینکوهرنت از فازهای پایداری چون Fe2Mo یا Fe2Ni جایگزین می شوند. در دمای افزایش یافته تمپرینگ ؛ فولادهای ماریجینگ ممکن است متحمل استحاله معکوس مارتنزیت شوند . به طور کلی می توان گفت که خصوصیات استحکامی این نوع از فولاد ها بعد از یک نرمی به سوی ماکزیمم افزایش پیدا می کند . سختی موثر به علت شکل گیری جدایش در دیسلوکیشن ها و شکل گیری رسوبات کوهرنت از فازهای میانی همچون Ni3Ti و Ni3Mo است . دلیل نرم شدن را نیز می توان گفت که به علت جایگزینی رسوبات پراکنده که فضای میان ذره ای زیادی دارند و استحاله معکوس مارتنزیت است.

استفاده از کامپوزیت‌ها به جای فولاد

استفاده از مصالح جدید و به خصوص کامپوزیت‌ها به جای فولاد در دهة اخیر در دنیا به شدت مورد علاقه بوده است. کامپوزیت‌ها از یک مادة چسباننده (اکثراً اپوکسی) و مقدار مناسبی الیاف تشکیل یافته است. این الیاف ممکن است از نوع کربن، شیشه، آرامید و ... باشند، که کامپوزیت حاصله به ترتیب، به نام AFRP, GFRP, CFRP خوانده می‌شود. مهمترین حسن کامپوزیت‌ها، مقاومت بسیار عالی آنها در مقابل خوردگی است. به همین دلیل کاربرد کامپوزیت‌های FRP در بتن‌آرمه به جای میلگردهای فولادی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است لازم به ذکر است که خوردگی میلگرد در بتن مسلح به فولاد به عنوان یک مسئلة بسیار جدی تلقی می‌گردد. تاکنون بسیاری از سازه‌های بتن‌آرمه در اثر تماس و مجاورت با سولفاتها، کلرورها و سایر عوامل خورنده دچار آسیب جدی گردیده‌اند، چنانچه فولاد به کار رفته در بتن تحت تنش‌های بالاتر در شرایط بارهای سرویس قرار گیرند، این مسئله به مراتب بحرانی‌تر خواهد بود. یک سازة بتن‌آرمة معمولی که به میلگردهای فولادی مسلح است، چنانچه در زمان طولانی در مجاورت عوامل خورنده نظیر نمک‌ها، اسیدها و کلرورها قرار می‌گیرد، قسمتی از مقاومت خود را از دست خواهد داد. به علاوه فولادی که در داخل بتن زنگ می‌زند، بر بتن اطراف خود فشار آورده و باعث خرد شدن آن و ریختن پوستة بتن می‌گردد.
تاکنون تکنیک‌هایی جهت جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن‌آرمه توسعه داده شده و به کار رفته است که در این ارتباط می‌توان به پوشش میلگردها توسط اپوکسی، تزریق پلیمر به سطح بتن و یا حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود هر یک از این روش‌ها تا حدودی و فقط در بعضی از زمینه‌ها موفق بوده‌اند. به همین جهت به منظور حذف کامل خوردگی میلگردها، توجه محققین و متخصصین بتن‌آرمه به حذف کامل فولاد و جایگزینی آن با مواد مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است. در همین راستا کامپوزیت‌های FRP )پلاستیک‌های مسلح به الیاف) از آنجا که به شدت در محیط‌های نمکی و قلیایی در مقابل خوردگی مقاوم هستند، موضوع تحقیقات گسترده‌ای به عنوان یک جانشین مناسب برای فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌های ساحلی و دریایی گردیده‌اند.
لازم به ذکر است که اگر چه مزیت اصلی میلگردهای از جنس FRP مقاومت آنها در مقابل خوردگی است، با این وجود خواص دیگر کامپوزیت‌های FRP نظیر مقاومت کششی بسیار زیاد (تا ۷ برابر فولاد)، مدول الاستیسیتة قابل قبول، وزن کم ، مقاومت خوب در مقابل خستگی و خزش، عایق بودن در مقابل امواج مغناطیسی و چسبندگی خوب با بتن، مجموعه‌ای از خواص مطلوب را تشکیل می‌دهد که به جذابیت کاربرد FRP در بتن‌آرمه افزوده‌اند. اگر چه بعضی از مشکلات نظیر مشکلات مربوط به خم کردن آنها و نیز رفتار کاملاً خطی آنها تا نقطة شکست، مشکلاتی از نظر کاربرد آنها فراهم نموده‌اند که امروزه موضوع تحقیقات گسترده‌‌ای به عنوان یک جانشین مناسب برای فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌های ساحلی و دریایی گردیده‌اند.
با توجه به آنچه که ذکر شد ، بسیار به جاست که در ارتباط با کاربرد کامپوزیت‌های FRP در بتن‌ سازه‌های ساحلی و دریایی مناطق جنوبی ایران و به خصوص منطقة خلیج‌فارس، تحقیقات گسترده‌ای صورت پذیرد. در همین راستا مناسب است که تحقیقات مناسبی بر انواع کامپوزیت‌های FRP(AFRP, CFRP, GFRP) و میزان مناسب بودن آنها برای سازه‌های دریایی که در منطقة خلیج‌فارس احداث شده است، صورت پذیرد. این تحقیقات شامل پژوهش‌های گستردة تئوریک بر رفتار سازه‌های بتن‌آرمة متداول در مناطق دریایی (به شرط آنکه با کامپوزیت‌های FRP مسلح شده باشند) خواهد بود. در همین ارتباط لازم است کارهای تجربی مناسبی نیز بر رفتار خمشی، کششی و فشاری قطعات بتن‌آرمة مسلح به کامپوزیت‌های FRP صورت پذیرد.
لازم به ذکر است که چنین تحقیقاتی در ۱۰ سال اخیر در دنیا صورت گرفته که نتیجة این تحقیقات منجمله آئین‌نامة ACI-۴۴۰ است که در چند سال اخیر انتشار یافته است. با این وجود کامپوزیت‌های FRP در ایران کماکان ناشناخته باقی مانده است و به خصوص کاربرد آنها در بتن‌آرمه در سازه‌های ساحلی و دریایی کاملاً دور از چشم متخصصین و مهندسین ایرانی بوده است. تحقیقاتی که در این ارتباط صورت خواهد گرفت، می‌تواند منجر به تهیة دستورالعمل و یا حتی آئین‌نامه‌ای جهت کاربرد FRP در بتن‌آرمه به عنوان یک جسم مقاوم در مقابل خوردگی در سازه‌های بندری و دریایی ایران گردد. این حرکت می‌تواند فرهنگ کاربرد این مادة جدید در بتن‌آرمة ایران را بنیان گذارد و از طرفی منجر به صرفه‌جویی‌ میلیاردها ریال سرمایه‌ای ‌شود که متأسفانه همه ساله در سازه‌های بتن‌آرمة احداث شده در مناطق جنوبی ایران (به خصوص در مناطق بندری و دریایی)، به جهت خوردگی میلگردها و تخریب و انهدام سازة بتنی، به‌هدر می‌رود.
مآخذ :
http://www.worldsteel.org
http://www.uneptie.org/
http://www.rahyarbamin.com
http://www.netiran.com/
http://www.key-to-steel.com/
http://www.bamehrgan.com/
http://www.sanatekhodro.com/
http://steel-institute.ir/
http://www.infosanat.com
http://metallurg.mihanblog.com
آفتاب
دانشنامهٔ رشد

مراجع:
گلعذار، محمدعلی - عملیات حرارتی فولادها - انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان- ۱۳۸۳
• M. S. Andrade, O. A. Gomes, J. M. C. Vilela, A. T. L. Serrano and J. M. D. de Moraes, Formability Evaluation of Two Austenitic Stainless Steels, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Science & Engineering, 24, 47-50 2004.
• A. Westgren and G. Phragmen, X-ray studies on the crystal structure of steel, Journal of Iron Institute, 105, 241-262, 1922.
• H. K. D. H. Bhadeshia, Bainite in Steels, 2nd Edition, Institute of Materials, Woodhead Pub Ltd, 2001, ISBN 1861251122
• Zenji NISHIYAMA, Atsuo KORE'EDA and Ken'ichi SHIMIZU, Morphology of the Pearlite Examined by the Direct Observation Method of Electron Microscopy, Journal of Electron Microscopy, 7, 41-47, 1959.
• V. B. Spiridonov, Yu. A. Skakov and V. N. Iordanskii, Microstructure of martensite in chromium-nickel steel, Metal Science and Heat Treatment, 6, 630-632, 1964. doi:10.1007/BF00648705
• . The family of steels for plastic moulding- LUCCHINI SIDERMER -MECCANICA- June 2005
• . Tool steels for the plastics industry-Edelstahlwerke Buderus AG-2007
• . Plastic mould steels-FLETCHER EASYSTEEL-2007
• . Steels for plastic moulding-EDELSTAHL WITTEN- KREFELD GMBH-2007
• . Plastic mould steels- BOHLER-11.2003
• . Plastic mould steels- ESCHMANN STAHL-2007
• . Table of plastic steels properties- ASSAB-2008


ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : چهارشنبه ٢٤ تیر ۱۳۸۸

چدن و استانداردهای آن(cast iron and its standard )

 

تهیه کننده : اثیر کربلایی
منبع : راسخون
آلیاژی از آهن- کربن و سیلیسیم است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 0.1 درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از 0.1 درصد) بوده و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود. عناصر آلیاژی ای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شود. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند. اساسا خواص مکانیکی چدن به زمینه ساختاری آن بستگی دارد و مهمترین زمینه ساختار چدن‌ها عبارتند از: فریتی ، پرلیتی ، بینیتی و آستینتی. انتخاب نوع چدن و ترکیب آن براساس خواص و کاربردهای ویژه مربوطه تعیین می‌شود.

طبفه‌بندی چدن‌ها

چدن ها به دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش ، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چدن های معمولی (عمومی)

این چدن ها چزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و براساس شکل گرافیت به انواع زیر تقسیم می‌شوند: چدن های خاکستری ورقه ای یا لایه ای: چدن های خاکستری جزو مهمترین چدن های مهندسی هستند که کاربردی ارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود.خواص چدن های خاکستری به اندازه ، مقدار و نحوه توزیع گرافیت‌ها و ساختار زمینه بستگی دارد. خود این‌ها نیز به کربن و سیلیسیم (C.E.V=%C+%⅓Si+%⅓P) و همچنین روی مقادیر جزئی عناصر ، افزودنی‌های آلیاژی ، متغیرهای فرایندی مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زنی و سرعت خنک شدن بستگی پیدا می‌کنند. اما به طور کلی این چدن ها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته، مدول الاستیستیه و قابلیت تحمل شوکهای حرارتی کمی دارند و قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشینکاری و سطح تمام شده ماشینکاری آنها نیز مقاوم در برابر سایش از نوع لغزشی است. این خواص آنها را برای ریختگی هایی که در معرض تنش‌های حرارتی محلی با تکرار تنشها هستند، مناسب می‌سازد. افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی خواهد شد. این نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدنی بدنه موتورها مشاهده می شود دیواره نازک و لاغر سیلندر دارای زمینه‌ای فریتی و قسمت ضخیم نشیمنگاه یا تاقان‌ها زمینه‌ای با پرلیت زیاد را پیدا می‌کند. همچنین در ساخت ماشین آلات عمومی ، کمپرسورهای سبک و سنگین ، قالب‌ها ، میل لنگ‌ها ، شیر فلکه‌هاو اتصالات لوله‌ها و غیره از چدنهای خاکستری استفاده می‌شود. چدن های مالیبل یا چکش خوار: چدن های چکش خوار با دیگر چدن ها به واسطه ریخته گری آنها نخست به صورت چدن سفید فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. ترکیب به کار برده شده براساس نیازهای اقتصادی ، نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان تولید ریخته‌گری انتخاب می‌شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عملیات حرارتی خوب و سریعی با سیلکی کوتاه می‌شود و در ضمن مقاومت مکانیکی را نیز اصلاح می‌نماید. تاثیر عناصر به مقدار بسیار کم در این چدن ها دست آورد دیگری در این زمینه هستند. Te و Bi تشکیل چدن سفید در حالت انجماد را ترقی داده، B و Al موجب اصلاح قابلیت بازپخت و توام با افزایش تعداد خوشه‌های گرافیت می‌شود میزان Mn موجود و نسبت Mn/S برای آسان کردن عمل بازپخت می‌بایستی کنترل گردد. عناصری از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است برای بدست آوردن مقاومت بالاتر یا افزایش مقاومت به سایش و خوردگی به چدن افزود. دلیل اساسی برای انتخاب چدن های چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنهاست. کاربردهای آنها در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی است.

چدن های گرافیت کروی یا نشکن:

این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 3.7% ، سیلیسیم 2.5% ، منگنز0.3% ، گوگرد 0.01% ، فسفر 0.01% و منیزیم 0.04% است. وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازیابی بهتر منیزیم برخی از اضافه شونده‌هایی از عناصر دیگر با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سمت کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهای این چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است.

چدن های گرافیت فشرده یا کرمی شکل:

این چدن شبیه خاکستری است با این تفاوت که شکل گرافیت‌ها به صورت کروی کاذب ، گرافیت تکه‌ای با درجه بالا و از نظر جنس در ردیف نیمه نشکن قرار دارد. می‌توان گفت یک نوع چدنی با گرافیت کروی است که کره‌های گرافیت کامل نشده‌اند یا یک نوع چدن گرافیت لایه‌ای است که نوک گرافیت گرد شده و به صورت کرمی شکل درآمده‌اند. ایت چدن ها اخیرا از نظر تجارتی جای خود را در محدوده خواص مکانیکی بین چدن های نشکن و خاکستری باز کرده است. ترکیب آلیاژ موجود تجارتی که برای تولید چدن گرافیت فشرده استفاده می‌شود عبارت است از: Mg%4-5 ،Ti%8.5-10.5 ، Ca% 4-5.5 ، Al%1-1.5 ، Ce %0.2-0.5 ،Si%48-52 و بقیه Fe. چدن گرافیت فشرده در مقایسه با چدن خاکستری از مقاومت به کشش ، صلبیت و انعطاف‌پذیری ، عمر خستگی ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دمای بالا و برتری بازمینه‌ای یکسان برخوردار است و از نظر قابلیت ماشینکاری ، هدایت حرارتی نسبت به چدن های کروی بهتر هستند. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگی برتر از سایر چدن ها است. در هر حال ترکیبی از خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب ، این چدن ها را به عنوان انتخاب ایده آلی جهت موارد استعمال گوناگون مطرح می‌سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک‌خوردگی آنها را برای قالبهای شمش‌ریزی مناسب می‌سازد. نشان دادن خصوصیاتی مطلوب در دماهای بالا در این چدن ها باعث کاربرد آنها برای قطعاتی از جمله سر سیلندرها ، منیفلدهای دود ، دیسکهای ترمز ، دیسکها و رینگهای پیستون شده است.

چدن های سفید و آلیاژی مخصوص

کربن چدن سفید به صورت بلور سمانتیت (کربید آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می‌شود و این چدن ها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.
• چدن های بدون گرافیت: شامل سه نوع زیر می باشد:

چدن سفید پرلیتی:

ساختار این چدنها از کاربیدهای یکنواخت برجسته و توپر M3C در یک زمینه پرلیتی تشکیل شده است. این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولی بی‌نهایت شکننده هستند لذا توسط آلیاژهای پرطاقت دیگری از چدن های سفید آلیاژی جایگزین گشته‌اند.

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل- سخت:

نخستین چدن های آلیاژی که توسعه یافتند آلیاژهای نیکل- سخت بودند. این آلیاژها به طور نسبی قیمت تمام شده کمتری داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهیه شده و چدن های سفید مارتنزیتی دارای نیکل هستند. Ni به عنوان افزایش قابلیت سختی پذیری برای اطمینان از استحاله آستنیتی به مارتنزیتی در طی مرحله عملیات حرارتی به آن افزوده می‌شود. این جدن ها حاوی Cr نیز به دلیل افزایش سختی کاربید یوتکتیک هستند. این چدنها دارای یک ساختار یوتکتیکی تقریبا نیمه منظمی با کاربیدهای یکنواخت برجسته و یکپاره M3C هستند که بیشترین فاز را در یوتکتیک دارند و این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند.

چدن سفید پرکرم:

چدن های سفید با Cr زیاد ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر خوردگی ، حرارت و سایش را دارا هستند این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولادهای ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهایی که در معرض ضربه و یا بازهای اعمالی زیادی نیستند به کار برده می‌شوند این چدنها در سه طبقه زیر قرار می‌گیرند:
1.چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28
2. چدنهای فریتی با 34-30% Cr
3. چدنهای آستنیتی با 30-15%Cr و 15-10% Niبرای پایداری زمینه آستنیتی در دمای پایین.
طبقه بندی این چدنها براساس دمای کار ، عمر کارکرد در تنش های اعمالی و عوامل اقتصادی است. کاربرد این چدنها در لوله‌های رکوپراتو ، میله ، سینی ، جعبه در کوره‌های زینتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌های ساخت بطری شیشه و کاسه نمدهای فلکه‌ها است.

چدن های گرافیت دار:

o چدن های آستنیتی: شامل دو نوع )نیکل- مقاوم) و نیکروسیلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت و خوردگی را دارا هستند. اگرچه چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند، این چدنها به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص خودشان هستند. چدن های نیکل مقاوم آستنیتی با گرافیت لایه‌ای که اخیرا عرضه شده‌اند از خواص مکانیکی برتری برخوردار بوده ولی خیلی گران هستند. غلظت نیکل و کرم در آنها بسته به طبیعت محیط خورنده شان تغییر می‌کند. مهمترین کاربردها شامل پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ خلا و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم‌های بخار و جابه‌جایی محلول‌های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.

چدن های فریتی

: شامل دو نوع زیر می‌باشد:
چدن سفید 5% سیلیسیم در سیلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع دیگر چدن پرسیلیسیم (15%) که از مقاومتی عالی به خوردگی در محیطهای اسیدی مثل اسید نیتریک و سولفوریک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن های نیکل- مقاوم ، عیب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ‌زنی می‌توان ماشینکاری نمود. مقاومت به خوردگی آنها در برابر اسیدهای هیدروکلریک و هیدروفلوریک ضعیف است. جهت مقاوم سازی به خوردگی در اسید هیدروکلریک می‌توان با افزودن Si تا 18-16% ، افزودن Cr%5-3 یا Mo %4-3 به آلیاژ پایه ، اقدام نمود.

چدن های سوزنی

در این چدنها Al به طور متناسبی جانشین Si در غلظت های کم می‌گردد. چدن های آلیاژهای Alدار تجارتی در دو طبقه بندی یکی آلیاژهای تا Al %6 و دیگری Al%18-25 قرار می‌گیرند. Al پتانسیل گرافیته‌شدگی را در هر دوی محدوده‌های ترکیبی ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستری بدست می‌آید. این آلیاژ به صورت چدنهای گرافیت لایه‌ای ، فشرده و کروی تولید می‌شوند. مزایای ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتی و تمایل به گرافیته شدن و سفیدی کم می‌باشند که قادر می‌سازند قطعات ریختگی با مقاطع نازک‌تر را تولید کرد. چدن های با Al کم مقاومت خوبی به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابلیت ماشینکاری مناسبی را نیز دارا هستند. محل های پیشنهادی جهت کاربرد آنها منیفلدهای دود ، بدنه توربوشارژرها ، روتورهای دیسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سیلندرها، میل بادامکها و رینگهای پیستون هستند. وجود Al در کنار Si در این نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانیکی خوب توام با مقاومت به پوسته‌شدگی در دماهای بالا می‌شود. این آلیاژها مستعد به تخلخل‌های گازی هستند. آلومینیوم حل شده در مذاب می توان با رطوبت یا هیدروکربنهای موجود در قالب ترکیب شده و هیدروژن آزاد تولید کند. این هیدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک‌های سوزنی شکل در انجماد می‌شود

جوش پذیری چدنها

چدنها در مقایسه با فولادهای کربنی دارای قابلیت جوشکاری کم و محدود تری هستند . در میان چدن ها ، چدن با گرافیت کروی بهترین جوشپذیری را دارا است و بعد از آن چدن چکش خوار قرار دارد . جوشکاری چدن خاکستری به مهرت و توجه ویژه نیاز دارد و چدن خاکستری را به دشواری زیاد می توان جوشکاری کرد .
با این ملاحظات دامنه جوشکاری چدنها بسیار محدود می شود و صرفا به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و قطعات فرسوده و شکسته شده منحصر می گردد .

علت های جوش پذیری محدود چدن ها :

- بعلت زیادی کربن در فلز مبنا ، سیکل جوشکاری باعث ایجاد کاربیدهایی در منطقه فلز جوش و تشکیل فاز مارتنزیت پرکربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ میشود . هردوی این ریز ساختار ها شکننده بوده و باعث ایجاد ترک در حین جوشکاری و یا بعد از آن می شود . این مطلب در مورد تمامی چدن ها مصداق دارد .
- به علت ضعف چقرمگی ، چدن ها قابلیت تغییر شکل پلاستیکی را ندارند و از این رو نمی توانند تنش های حرارتی ایجاد شده جوشکاری را تحمل کنند . هرچه نرمی چدن بهبود یافته باشد احتمال ترک خوردگی آن کاهش می یابد . لذا چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی کمتر از چدن خاکستری ترک خواهند خورد .
با توجه به عامل اول شکنندگی منطقه HAZ به میزان و سهولت حل شدن گرافیت در آستنیت در حین جوشکاری بستگی پیدا میکند . در مورد چدن خاکستری که دارای پولک های گرافیتی با سطح رویه نسبتا وسیعی می باشند ، انحلال این نوع گرافیت در آستنیت به سهولت انجام می شود . در حالیکه در مورد چدن با گرافیت کروی ، چون نسبت حجم رویه به حجم کره گرافیت کم می باشد بنابراین مقدار گرافیت کمتری در آستنیت حل میگردد و در نتیجه کاربید های درشت کمتری و مارتنزیت کم کربن تری در منطقه HAZ تشکیل میشود . این مطلب گواه دیگری بر قابلیت بهتر جوش پذیری چدن با گرافیت کروی در مقایسه با سایر انواع چدن ها ست .
برای اجتناب از تمایل منطقه حرارت پذیرفته به ترک خوردن لازم است که قطعه چدنی را در موقع جوشکاری با قوس برقی با انرژی حرارتی کم جوشکاری نمود . زیرا این روش باعث کاهش پهنای منطقه سخت و شکننده کنار فلز جوش می شود . برای غلبه بر سختی و تردی منطقه حرارت پذیرفته اعمال تدابیری نظیر پیش گرمایش و خنک کردن تدریجی قطعه جوشکاری شده ضرورت دارد .
در مورد جوشکاری چدن با قوس برقی دامنه درجه حرارت پیش گرم از درجه حرارت محیط کارگاه تا 300 درجه سانتی گراد توصیه میشود . این حرارت برای جوشکاری با استیلن در محدوده 450-650 درجه سانتی گراد قرار دارد . چدن خاکستری به حرارت پیش گرم بیشتری زیادتری و چدن با گرافیت کروی و چدن چکش خوار به درجه حرارت پیشگرم کمتری نیاز دارند. درجه حرارت پیش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشکاری ، نوع الکترود و مقدار فلز جوشی که باید رسوب داده شود بستگی پیدا میکند .
در مورد قطعات حساس ریختگری چدنی ، درست پس از خاتمه جوشکاری عملیات تنش زدایی از طریق حرارت دهی قطعه تا حدود 600 درجه سانتی گراد و نگهداری در این حرارت بمدت کافی صورت می پذیرد.

چدن نسوز

این نوع از چدن ها به گروهی از آلیاژهی آهنی گفته میشود که شرایط کاری آنها در محیط گرم ودر درجات حرارتی تا حدود 1100 درجه سانتی گراد می باشد در چنین درجات حرارتی چدن ها نبایستی اکسیده شده وتحمل نیرو های مکانیکی را نیز دارا باشند. در هنگامی که حد اکثر درجه حرارت 600 درجه سانتی گراد باشد این نوع چدن ها حتی میتوانند تحت شرایط دینامیکی( همان نیروهای سیکلی یا متحرک بر قطعه به خوبی کار کنند نیکل کرم و مولیبدن از مهمترین عناصری هستند که دراین نوع چدن هاوجود دارد دارند علاوه بر مسئله مقاوم بودن این نوع چدن ها در مقابل اکسیداسیون بایستی در اثر حرارت دیدن باد نکرده وترک نخورند. میزان باد کردگی و رشد چدن ها در درجه حرارتی بالای400 درجه سانتی گراد زیاد بوده می تواند تا 10 درصد نیز برسد علت رشد وباد کردگی چدن ها به دلیل تجزیه شدن سمنتیت به آهن وگرافیت در اثر حرارت است که توام با رشد وباد کردگی قطعات خواهد بود لذا برای جلوگیری از این مشکل از عناصری نظیر مولیبدن مس وکرم و فسفر استفاده می گردد به طور کلی منظور از افزودن عناصر آلیاژی حفظ استحکام چدن در درجه حرارت کار قطعه – اکسیده نشدن وعدم رشد و باد کردن چدن می باشند مهمترین عنصر آلیاژی و ارزانترین آن کرم می باشد. چدن هایی که دارای 20 درصد کرم هستند می توانند تا درجات حدود1000 درجه سانتی گراد کار نموده وچدن هایی که دارای 35درصد کرم هستند تا درجه حرارت 1150 درجه سانتی گراد اکسیده نمی شوند

تر کیبات مربوط به این نوع چدن ها

کربن 2تا6/2 – سیلسسیم حدود 1 – تا 5/1 در صد نیکل – کرم 18 تا 23 مس حدود5/1 –
گوگرد کمتر از 06/0 – فسفر حدود1/0 درصد
مقدار کرم در این نوع چدن ها را می توان تا 35 درصد نیز افزایش داد
نمونه ای دیگر از ترکیب این نوع چدن ها : کربن 1تا 2 – سیلیسیم 5/0 تا 2/2 – منگنز حد
اکثر 25/0 گوگرد 05/0 – فسفر حد اکثر 1/0 وکرم 30 تا 34 درصد در تولید این نوع
چدن ها از فروتیتا نیم یا فروکرم به عنوان جوانه زا استفاده می شود
انواع دیگر چدن هابژی مقاوم در مقابل حرارت چدن های پر سیلیسیم می باشد این نوع چدن
ها در شرایطی مصرف می گردند که درجه حرارتی کار بالا تر از 900 درجه سانتی گراد نباشد
ترکیبات نمونه ای از این نو ع چدن ها :
1: کربن 2/2 تا 3/2- سیلیسیم 5/4 ت 5/5 – منگنز 1تا 5/1 نیکل 18 تا 22 کرم 8/1 تا 5/4

چدن با گرافیت کروی( چدن نشکن)

این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 3.7% ، سیلیسیم 2.5% ، منگنز0.3% ، گوگرد 0.01% ، فسفر 0.01% و منیزیم 0.04% است.

توضیحات تکمیلی :

وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سم کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است.در این نوع چدن کربن بصورت گرافیت بوده و شکل آن بصورت تکه های کروی بوده است.در چدنهای نشکن درصد گوگرد فسفر در آن کمتر از چدن خاکستری می باشد.خاصیت مکانیکی آن نزدیک و مشابه چدنهای معمولی می باشد ،برای آلیاژ سازی این نوع چدن ،کمی قبل از ریختن مذاب در قالب، منیزیم (Mg)،سدیم (Na) و یا کلسیم (Ca) به صورت آلیاژهای اولیة نیکل و سیلیسیم اضافه می گرد،منیزیم اضافه شده به مذاب توسط جوانه های گرافیت جذب شده و تنش سطحی را آنچنان تغییر می دهدکه شرایط رشد درتمام جهات یکنواخت شود.چدنهای باگرافیت کروی (نشکن )همانند چدنهای خاکستری دارای سیالیّت بالا بوده و نقطه ذوب آن پایین است و قابلیت ماشین کاری و مقاومت سایشی چدن خوب است،مزیت بزرگ استفاده از این نوع چدن در صنایع ریخته گری نسبت به چدن خاکستری،استحکام و انعطاف پذیری آن است که در حقیقت چدنی است که خواص فولادی داشته , ساختار آن به فولاد نزدیک است از کاربردهای این نوع از چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است

چدنهای نشکن آستمپرشده:

Astempered ( ADI)Ductile Iron) خانواده جدیدی از چدنهای نشکن هستند که در صنعت امروز از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند نیاز روزافزون به قطعات با استحکام بالا همراه با انعطاف‌پذیری خوب باعث رشد سریع این چدنها در دهه 1980 میلادی گشت. بطوریکه این دهه در صنایع ریخته‌گری جهان به دهه آستمپر مشهور شده است. در گذشته
برای قطعات با استحکام و انعطاف‌پذیری بالا، عموماً از فولادهای کم آلیاژی و یا فولاد‌های فورج و عملیات حرارتی شده استفاده می شد. اما از آنجا که صنعت فولادریزی و آهنگری اصولاً مشکل‌تر از ریخته‌گری چدنها می‌باشد، سعی بر آن است که چدنهای آستمپرشده جایگزین آنها شده و به این ترتیب از مشکلات تولید آنها کاسته وسرعت تولید را نیز افزایش دهند. آستمپر کردن، چدن داکتیل را به یک ماده عالی بهبود می بخشد که ابن ماده دارای خواص جالبی مانند استحکام بالا ،داکتیلیته و چقرمگی ،آمیخته با پوششی مقاوم وقابلیت ماشین کاری می باشد .همه این خواص را میتوان با عملیات حرارتی کافی بدست آورد ،که حاصل آن میکرو ساختاری مطلوب با یک ترکیب شیمیائی معین است. در این مقاله نتایج آستمپر کردن آلیاژی با45/0 درصد مس برای یک محدوده زمانی و دمایی گزارش وبررسی شد. در تمامی عملیات ریز ساختار و مقطع شکست با وسائلی نظیر میکروسکوپ نوری والکترونی و پراش اشعه ایکس تعین گردید. اینها استحکام را نشان می دهند، افزایش طول وانرژی شکست شدیدا به مقدار فریت بینیتی و آستنیت باقیمانده وابسته است .ساختار اصلی زمینه چدنهای آستمپرشده، بینایت می باشد. این زمینه توسط افزودن عناصر آلیاژی مثل نیکل و مولیبدن به ترکیب چدن های داکتیل و انجام عملیات حرارتی آستمپرینگ ( حرارت دادن تا دمای آستنیت و سپس نگهداری در دماهای تشکیل بینایت) حاصل می گرددباید توجه داشت که با تغییر پارامترهای مختلف عملیات حرارتی از جمله دما و زمان آستینیته و همچنین دما و زمان آستمپرینگ، می‌توان به ساختارهای با درصدهای مختلف از فریت،
آستنیت باقی مانده، کاربید و مارتنزیت در زمینه دست یافت. وجود فریت و آستنیت باعث استحکام این نوع چدنها در برابر ضربه خواهد شد و وجود کاربید و مارتنزیت در زمینه نیز افزایش سختی را حاصل می‌نماید.
« استانداردهای چدن »
هدف از مشخصات استاندارد برای ریخته گری چدن داکتیل تهیه بک مجموعه ای از اطلاعات است که هر دو، طراح و ریختگر میتوانند با اطمینان از آن استفاده کنند.که طراح توسط این مجموعه میتواند برای انتخاب مجموعه ای از خصوصیات وی‍‍ژه مورد نظر خود، کارگاهای ریخته گری را به استفاده ازطرح، متقاعد کند. استفاده از استاندارد مشخصات فنی از خرید قطعات ریختگی توسط کارپردازکه طراح نیازی به آنها ندارد، جلوگیری میکند. چون یک ریخته گری استاندارد بیان میکند که چه چیزهائی نیازهای طراح را برطرف میکند.
بدون توجه به مکان و یا اینکه قطعه ریختگی چطور تولید میشود . این مشخصات باید با دقت انتخاب و استفاده شوند به طوری که مقرون به صرفه باشد تا متقاعد کند که آنها به قدر کافی نیازهای طراح را برطرف میکند، بدون اینکه هزینه های غیر ضروری را افزایش دهد و بی جهت سبب محدود کردن انتخابات کارپرداز میشود.از جمله وظایف طراح وریختگر به منظورجلوگیری ازپیچیده شدن فرایند ریخته گری و افزایش هزینه ها، این است که هر دو آنها آگاه باشند از نقش عواملی که خواص را محدود میکند. و همچنین هر دو آنها روی یک مشخصه که یک نسبت بهینه از هزینه های اجراء را فراهم میکند ، موافق باشند. این مربوط به طراح است که یک مجموعه ازمناسبترین خواص مکانیکی ، فیزیکی و شیمیائی یا ابعادی را برای اهداف طراحی خود، تعیین بکند. این خواص یکبار انتخاب میشوند و کارخانه ریختگری باید این همه قطعه تحویل داده شده را تضمین بکند یا خواص را بالا ببرد. مواد خام و روش تولید بوسیله کارخانه ریخته گری بکار میرود بمنظور فراهم کردن تطابق با قطعات ریختگری و معمولاً بوسیله طراح محدود نمیشوند. مگر اینکه خواص جزئی شامل این چنین دستور العملی باشد . و یا طراح و ریختگر به اضافه کردن چنین دستورالعملهائی موافق باشند.چنین دستورالعملهائی باید عاقلانه باشد چون آنها تقریباً به طور ثابت هزینه ها را افزایش میدهند. و فقط محدود میشود به تعدادی از کارخانه های ریخته گری که بحثهای رقابتی را مطرح میکند.

آمریکای شمالی

ASTM پنج استاندارد در مورد چدن داکتیل دارد. ASTM A536 بیشترین کاربرد را در زمینه مهندسی پوشش چدن داکتیل دارد . سایر استانداردها با پوشش آستنیتی که مخصوص چدن داکتیل است . ASTM یک جزئیات جدیدی از خواص چدن داکتیل آستمپر شده را تعریف میکند که در سال 1990 بیان شد . استاندارد ASTM J434 معمولاً برای تعیین خواص قطعاتی از جنس چدن داکتیل که در خودرو استفاده میشود ، بکار می رود . به منظور بوجود آمدن یک سیگنال ، سیستم جامعی برای تعیین فلزات وآلیاژها بیان میشود که از اشتراک ASTM و ASA حاصل شده است. که سیستم شمارگذاری متحد نامیده میشود (UNS) . زمانی این سیستم ناشناخته بود ولی UNS در حال حاضر دارای مقدار قابل قبولی در امریکای شمالی است و به عنوان یک وسیله مناسب در خلاصه کردن انواع مشخصات موجود بکار میرود. UNS هم برای چدن داکتیل بکار برده میشود. crossreferenced به ASTM corresponding و AMS و SAE و مشخصات mil در پائین نشان داده شده است.

مشخصاتUNSمطابق مشخصات امریکایئ

استاندارد

Numbers/Grades

UNS

F3000

F32800

F32900

F33100

F33101

F33800

F34100

ASTM A395

  

60-40-18

  

  

  

  

  

ASTM A536

  

60-40-18

  

65-45-12

  

80-55-06

  

ASTM A476

  

  

  

  

  

   

80-60-03

ASTM A716

  

  

 

 

 

  

  

  

  

AMS

  

  

  

  

5315

  

5316

SAE J434

DQ & T

D4018  

  

D4512

  

D5506

  

MIL-I-24137

  

  

  

  

(A)

  

  

  

UNS

F34800

F36200

F43000

F43001

F43002

F43003

F43004

ASTM A439

  

  

D-2

D-2B

D-2C

C-3

C-3A

ASTM A536

100-70-03

120-90-02

  

  

  

  

  

SAE J434

D7003

  

  

  

  

  

  

  

UNS

F43005

F43006

F43007

F43010

F43020

F43021

F43030

ASTM A439

D-4

D-5

D-5B

  

  

  

  

ASTM A571

  

  

  

D-2M

  

  

  

AMS

  

  

  

  

  

  

5395

MIL-I-24137

  

  

  

  

(B)

(C)

  

 

سایر استاندارها :

در این بخش همچنین استانداردهای عمومی چدن داکتیل برای کشورهای صنعتی اصلی و استاندارد بین المللی ISO بیان شده است . به جای این استاندارد،‌استاندارد اروپائی EU ) EuroNorm) اهمیت بیشتری پیداخواهد کرد به شکلی که به عنوان انجمن اوپائی بیان میشمود .
علاوه بر این استانداردهائی برای چدن داکتیل ،که برخی عمومی و برخی دیگر فقط برای یک تکنیک فنی یا سازمان تجاری است بکار میرود. ممکن است هر ویژگی مشخصات مخصوص به خودش را داشته باشد، و یا ممکن است شباهتهائی بین مشخصات وجود داشته باشد . قبل از استفاده کردن از هر مشخصه طراح باید یک کپی کاملی از موضوعات رایج از specifying body برای آشنا کردن خود با اینکه هر دو این خصوصیات و حالات مشخص شده تحت چه عواملی سنجیده میشوند . مشخصات استاندارد برای چدن داکتیل معمولاًمبنی بر خواص مکانیکی است به جز چدن داکتیل آستنیتی که بر مبنای ترکیب تعریف میشود .خواص مکانیکی مشخصات سطح را بیان میکند و متغیرهای سیستم متریک SI است که در پایان این قسمت قرار دارد و در مقایسه مشخصات کمک خواهد کرد.

مشخصات چدن داکتیل

چدن داکتیل فریتی با تنش حرارتی بالا ASTM A395 

این استاندارد مشخصات فیزیکی ، شیمیائی و سختی را بیان میکند .

خواص شیمیائی
قطعات ریخته گری شده باید خواص شیمیائی درج شده در قسمت جلو را داشته باشد( نکته 3)

خواص فیزیکی
خواص کششی چدن داکتیل باید با خواص بدست آمده ازنمونه های  آزمایش مطابقت داشته باشد.

کمترین درصد کربن
بیشترین درصد سیلیسیم
بیشترین درصد فسفر

3.00
2.50
0.08

Tensile strength, min, psi (MPa)
Yield strength, min, psi (MPa)
Elongation in 2 in. or 50 mm min.

60 000 (414)
40 000 (276)
18%

سختی : سختی چدن داکتیل عملیات حرارتی شده باید بوسیله آزمایش بدست آید و سختی قطعات در حدود زیر باشد 

HB, 3000-kgf load

143 to 187

ASTM A439 ریخته گری چدن داکتیل آستینیتی

ترکیبات مورد نیاز

عنصر

نوع

D-2A

D-2B

D-2C

D-3A

D-3A

D-4

D-5

D-5B

D-5S

 

% ترکیبات

بیشترین کربن نهائی

3.00

3.00

2.90

2.60

2.60

2.60

2.40

2.40

2.30

سیلیسیم

1.50-3.00

1.50-3.00

1.00-3.00

1.00-2.80

1.00-2.80

5.00-6.00

1.00-2.80

1.00-2.80

4.90-5.50

منگنز

0.70-1.25

0.70-1.25

1.80-2.40

1.00 maxB

1.00 maxB

1.00 maxB

1.00 maxB

1.00 maxB

1.00 max

یشترین مقدار فسفر

0.088

0.08

0.08

0.08

0.08

0.08

0.08

0.08

0.08

نیکل

18.00-22.000

18.00-22.000

21.00-24.00

28.00-32.00

28.00-32.00

28.00-32.00

34.00-36.00

34.00-36.00

34.00-37.00

کرم

1.75-2.75

2.75-4.00

0.50-maxB

2.50-3.50

1.00-1.50

4.50-5.50

0.10 max

2.00-3.00

 

افزایش مولیبدن از 7/0 درصد به 1درصد سبب افزایشخواص مکانیکی در حدود800oF (425oC)

خواص مکانیکی مورد نیاز

عنصر

نوع

D-2

D-2B

D-2C

D-3

D-3A

D-4

D-5

D-5B

D-5S

مقدار

استحکام کششی, min, ksi (MPa)

58 (400)

58 (400)

58 (400)

55 (379)

55 (379)

60 (414)

55 (379)

55 (379)

65 (449)

استحکام تسلیم(0.2percent offset), min, ksi (MPa)

30 (207)

30 (207)

28 (193)

30 (207)

30 (207)

--

30 (207)

30 (201)

30 (207)

مدول کشسانی    j2 in. or 50mm, min, %

8.0

7.0

20.0

6.0

10.0

--

20.0

6.0

10

   (300 kg)سختیبرینل

139-202

148-211

121-171

139-202

131-193

202-273

131-185

139-193

131-193

ASTM A 476 ریخته گری چدن داکتیل برای کارخانه تولیدابزار مته

ترکیب شیمیائی مورد نیاز

استحکام مورد نیاز

قطعات ریختگی باید از ترکیبات شیمیائی مورد نظرپیرویکنند

Test Coupon Section Thickness

1 in.

3 in.
 

Total carbon, min, %

3.0

Tensile strength, min, ksi

80

80

Silicon, max, %

3.0

Yield strength, min, ksi

60

60

Sulfur, max, %

0.05

 

کربن معادل قطعه ریختگیبایدشامل
3.8الی4.5 باید باشد

ASTM A 536 ریخته گری چدن داکتیل

خواص مورد نیاز

 

Grade
60/40/18

Grade
65/45/12

Grade
80/55/06

Grade
100/70/03

Grade
120/90/02

استحکام کششی
, min, psi

60 000

65 000

80 000

100 000

120 000

استحکام کششی, min, MPa

414

448

552

689

827

تنش تسلیم
, min, psi

40 000

45 000

55 000

70 000

90 000

 تسلیم
, min, MPa

276

310

379

483

621

مدول کشسانی
 in 2 in. or 50 mm,
min, %

18

12

6.0

3.0

2.0

استحکام مورد نیاز برای کاربرد

 

Grade
60/42/10

Grade
70/50/05

Grade
80/60/03

استحکام کششی, min, psi

60 000

70 000

80 000

استحکام کششی, min, MPa

415

485

555

تنش تسلیم, min, psi

42000

50 000

60 000

تنش تسلیم, min, MPa

290

345

41

مدول کشسانی
 in 2 in. or 50 mm, min, %

10

5

3

ASTM A 571 قطعات جدن داکتیل آستینیتی برای کاربرد هایتحت فشار 
مقدار عناصر مناسب برای کاربردها که تحت درجه حرارت پائین قرارمیگیرند

طبق این استانداردها قطعات ریختگی باید تحت یک عملیاتحرارتی آنیل بین1600_1800درجه فارنهایت برای یک ساعت در اینچ و سپس قطعات در کورهآرام سرد شوند

ترکیب شیمیائی مورد نظر

خواص مکانیکی مورد نیاز 

عنصر

% مقدار

دسته 1

دسته 2

کربن نهائی

2.2-2.7A

استحکام کششی, min, ksi

65

60

سیلیسیم

1.5-2.50

استحکام تسلیم  0.2
% min,ksi

30

25

منگنز

3.75-4.5

مدول کشسانی
, min, %

30

25

نیکل

21.0-24.0

, 3000 kgسختیبرینل

121.171

111.171

کرم

0.20 max

متوسط 3 آزمایشft-lbf

15

20

فسفر

0.08 max

min, آزمایش منحصر به فرد

12

15

ممکناست مطلوب باشدin 4/1 برای قطعاتی باقطر زیر.
برای تنظیم کردن کربن تا بالای مقدار ماکزیمم خود%9/2
 

چگونگی تحت عملیات گرمائی قرار گرفتن

ASTM A 897          چدن داکتیل آستمپرشده 
          A897 M

 

Min. استحکام کششی

Min. تنش تسلیم

مدول کشسانی

انرژی پیچش*

سختی

Grade

MPa

Ksi

MPa

Ksi

Percent

Joules

Ft-lb

BHN**

125/80/10

 

125

 

80

10

 

75

269-321

850/550/10

850

 

550

 

10

100

 

269-321

150/100/7

 

150

 

100

7

 

60

302-363

1050/700/7

1050

 

700

 

7

80

 

302-363

175/125/4

 

175

 

125

4

 

45

341-444

1200/850/4

1200

 

850

 

4

60

 

341-444

200/155/1

 

200

 

155

1

 

25

388-477

1400/1100/1

1400

 

100

 

1

35

 

388-477

230/185/-

 

230

 

185

 

 

 

 

 

444-555

1600/1300/-

1600

 

1300

 

 

 

 

 

 

444-555

* مقدار شکست بدست آمده در( درجه سانتیگراد 72oF (20. ونتایج از حد متوسط بیش از چهار نمونه آزمایش بدست آمده است.
** سختی فقط برای نشان دادن اطلاعات است ، و تعیین کننده نتایج نیست. تمام نتایج بدست آمده ممکن است ، بدست آیند از :
انجمن تست مواد امریکا " 345 East 47th Street. New York, NY10017
جامعه مهندسی خودرو " 485 Lexington Ave., New York , NY 10017.
جامعه مهندسی مکانیک امریکا" 1916 Race Street, Philadelphia, PA19103


نکته: SAE برای تعیین قطعات ریختگی چدن داکتیل است ، و قطعات چدن داکتیل که آستمپر میشوند چون معمولاً تحت عملیات اصلاح قرار میگیرند ، بنابراین نمیتوان از آن برای این چدنها استفاده کرد.

SAE J434C   قطعات ریخته گری شده از چدن داکتیل مربوط ماشینآلات

Grade

استحکام تسلیم, Rm1 min.

نشانه تنش, Rpo.2 min.

مدول کشسانی
A, min.

سختی

ساختار
 

N/mm2

kgf/mm2

tonf/in2

lbf/in2

N/mm2

kgf/mm2

tonf/in2

lbf/in2

%

HB

D4018

414

42.2

26.8

60,000

276

28.1

17.9

40,000

18

170 max.

فریت

D4512

448

45.7

29.0

65,000

310

31.6

20.1

45,000

12

156-217

فریت -پرلیت

D5506

552

56.2

35.7

80,000

379

38.7

24.6

55,000

6

187-255

پرلیت -فریت

D7003

689

70.3

44.6

100,000

483

49.2

31.3

70,000

3

241-302

پرلیت-مارتنزیت

* این چدن اصولاً بر اساس سختی و ساختار تعیین میشود.خواص مکانیکی فقط برای نشان دادن اطلاعات است.
** کوئنچ و درجه تمپرکردن ، سختی مطلوب بین خریدار و کارپرداز را فراهم میکند.

JAPAN چدن با گرافیت لایه ای آستمپر شده
JIS G 5503-1995     

خواص مکانیکی تفکیکی از قطعات ریخته گری شده

نشانهءدرجه

استحکام کششیN/mm2

استحکام تسلیم
 N/mm2

مدول کشسانی %

سختی برینل
 HB

FCAD 900-4

900 min.

600 min.

4 min.

-

FCAD 900-8

900 min.

600 min.

8 min.

-

FCAD 1000-5

1000 min.

700 min.

5 min.

-

FCAD 1200-2

1200 min.

900 min.

2 min.

341 min.

FCAD 1400-1

1400 min.

1100 min.

1 min.

401 min.

JAPAN قطعات ریختگی ، با گرافیت لایه ای
JIS G 5502-1995

خواص مکانیکی تفکیکی از قطعات ریخه گری شده

نشانهءدرجه

استحکام کششیN/mm2

 تسلیمN/mm2

مدول کشسانی
%

Charpy absorption energy

منابع اطلاعات

 

350 min.

 

 

حرارت آزمایش. oC

مقدار بدست آمده از 3 نمونه
 J

فقط مقدار J

سختیHB

ساختار زمینه

FCD 350-22

220 min.

22 min.

23 ± 5

17 min

14 min.

150 max.

فریت

FCD 350-22L

 

 

-40 ± 2

12 min.

9 min.

 

 

FCD 400-18

400 min.

250 min.

18 min.

23 ± 5

14 min.

11 min.

130 to 180

 

FCD 400-18L

-20 ± 2

12 min.

9 min.

 

 

FCD 400-15

15 min.

-

-

-

 

 

FCD 450-10

450 min.

280 min.

10 min.

140 to 210

 

FCD 500-7

500 min.

320 min.

7 min.

150 to 230

فریت+پرلیت

FCD 600-3

600 min.

370 min.

3 min.

170 to 270

پرلیت+فریت

FCD 700-2

700 min.

420 min.

2 min.

180 to 300

پرلیت

FCD 800-2

800 min.

480 min.

 

200 to 330

پرلیت یا ساختار تمپرشده

خواص مکانیکی بدست آمده از یک نمونه آزمایش

نشانهءدرجه

ضخامت عمده قطعات ریختگی
 mm

استحکام کششسN/mm2

استحکام تسلیم
 N/mm2

درصد مدول کشسانی
%

قابلیت جذب انرژی

مرجع اطلاعات

 

 

 

 

 

درجه حرارت آزمایش
oC

مقدار متوسط از 3 نمونه
J

مقدار منحصر به فرد
J

سختی برینل
 HB

ساختار زمینه

FCD 400-18A

Over 30, up to and incl. 60

390 min.

250 min.

15 min.

23 ± 5

14 min.

11 min.

120 to 180

فریت

 

Over 60, up to and incl. 200

370 min.

240 min.

12 in.

12 min.

9 min.

FCD 400-18AL

Over 30, up to and incl. 60

390 min.

250 min.

15 min.

-20 ± 2

 

Over 60, up to and incl. 200

370 min.

240 min.

12 in.

10 min.

7 min.

FCD 400-15A

Over 30, up to and incl. 60

390 min.

250 min.

15 min.

-

-

-

 

Over 60, up to and incl. 200

370 min.

240 min.

12 min.

FCD 500-7A

Over 30, up to and incl. 60

450 min.

300 min.

7 min.

130 to 230

فریت+پرلیت

 

Over 60, up to and incl. 200

420 min.

290 min.

5 min.

FCD 600-3A

Over 30, up to and incl. 60

600 min.

360 min.

2 min.

160 to 270

پرلیت+فریت

 

Over 60, up to and incl. 200

550 min.

340 min.

1 min.

چدنریختگی با گرافیت لایه ای : استاندارد اروپائی
EN 1563 : 1997

خواص مکانیکی بدست آمده از نمونه آزمایش ماشینکاری شده که از قطعاتریختگی بریده شده اند

طراحی کلی

استحکام کششی

Rm
N/mm2
min.

0.2% مقیاستنش
Rp0.2
N/mm2
min.

مدولکشسانی
A
%

min.

Symbol

Number

EN-GJS-350-22-LT1)

EN-JS1015

350

220

22

EN-GJS-350-22-LT2)

EN-JS1014

350

220

22

EN-GJS-350-22-LT

EN-JS1010

350

220

22

EN-GJS-400-18-LT1)

EN-JS1025

400

240

18

EN-GJS-400-18-LT2)

EN-JS1024

400

250

18

EN-GJS-400-18-LT

EN-JS1020

400

250

18

EN-GJS-450-15

EN-JS1030

400

250

15

EN-GJS-450-10

EN-JS1040

450

310

10

EN-GJS-500-7

EN-JS1050

500

320

7

EN-GJS-600-3

EN-JS1060

600

370

3

EN-GJS-700-2

EN-JS1070

700

420

2

EN-GJS-800-2

EN-JS1080

800

480

2

EN-GJS-900-2

EN-JS1090

900

600

2

1. برای درجه حرارت پائینLT  .
 2. برای درجه حرارت اتاقRT.
NOTE 1. مقدار این رفتارها در شرایطی که از قالب ماسه ای برای ریخته گری قطعات استفاده میشود ، بدست میاید. مبحث اصلاح کردن هم در این تئوری قرار میگیرد. همچنین آنها در ریخته گری های پیوسته بکار میروند .

NOTE 2. هرجند در ساخت قطعات ریختگی از روشهای مختلفی استفاده میشود ، مراحل این روشها روی مقدار خواص مکانیکی اساسی است ،که این نمونه های ساده از قطعات ریخته گری شده در قالب ماسه ای، بریده میشود.
 N/mm21   .NOTE 3 معادل MPa1
NOTE 4. نام مواد بر اساس EN 1560.



کمترین مقاومت شکست ، که از روی نمونه هایV که از ماشینکاری قطعات بریده شده از قطعه ریختگی اندازه گیری می شود.

نام مواد

کمترین مقدار مقاومت شکست

 

در دمای اطاق
(23 ± 5) oC

At (-20 ± 2) oC

At (-40 ± 2) oC

علامت

شماره

مقدار متوسط از 3 نمونه

مقدار منحصر به فرد

مقدار متوسط از 3 نمونه

مقدار منحصر به فرد

مقدار متوسط از 3 نمونه

مقدار منحصر به فرد

EN-GJS-350-22-Lt1)

EN-JS1015

 -

 -

 -

 -

12

9

EN-GJS-350-22-Rt2)

EN-JS1014

 

 

 -

 -

 -

 -
 

EN-GJS-400-18-Lt1)

EN-JS1025

 -

 -

12

9

 -

 -

EN-GJS-400-18-Lt2)

EN-JS1024

14

11

 -

 -

 -

 -

1.  برای درجه حرارت پائینLT
2.  برای درجه حرارت اتاقRT.
نکته 1) مقدار این رفتارها در شرایطی که از قالب ماسه ای برای ریخته گری قطعات استفاده میشود ، بدست میاید. مبحث اصلاح کردن هم در این تئوری قرار میگیرد. همچنین آنها در ریخته گری های پیوسته بکار میروند .
نکته 2) هرجند در ساخت قطعات ریختگی از روشهای مختلفی استفاده میشود ، مراحل این روشها روی مقدار خواص مکانیکی اساسی است ،که این نمونه های ساده از قطعات ریخته گری شده در قالب ماسه ای، بریده میشود.
نکته 3) نام مواد بر اساس EN 1560.

استاندارد اروپائی:
EN 1563 : 1997 (continued)

خواص مکانیکی اندازه گیری شده از نمونهآزمایش که از قطعات ریختگی بریده و ماشینکاری شده است.

نام مواد

ضخامت مناسب دیواره 
t
mm

استحکام کششیRm
N/mm2
min.

0.2% proof stress
Rp0.2
N/mm2
min.

مدول کشسانی

A
%
min.

علامت

شماره

EN-GJS-350-22U-Lt1)

EN-JS1019

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

350
330
320

220
210
200

22
18
15

EN-GJS-350-22U-Rt2)

EN-JS1029

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

350
330
320

220
210
200

22
18
15

EN-GJS-350-22U

EN-JS1032

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

350
330
320

220
210
200

22
18
15

EN-GJS-400-18U-LT1)

EN-JS1049

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

400
390
370

240
230
220

18
15
12

EN-GJS-400-18U-RT2)

EN-JS1059

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

400
390
370

250
250
240

18
15
12

EN-GJS-400-18U

EN-JS1062

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

400
390
370

250
250
240

18
15
12

EN-GJS-400-15U

EN-JS1072

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

400
390
370

250
250
240

15
14
11

EN-GJS-450-10U

EN-JS1132

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

 450 310 10
} برای سازنده و خریدارباید مناسب باشد.

EN-GJS-500-7U

EN-JS1082

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

500
450
420

320
300
290

7
7
5

EN-GJS-600-3U

EN-JS1092

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

600
600
550

370
360
340

3
2
1

EN-GJS-700-2U

EN-JS1102

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

700
700
660

420
400
380

2
2
1

EN-GJS-800-2U

EN-JS1112

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

 800 480 2
} برای سازنده و خریدار بایدمناسب باشد.

EN-GJS-900-2U

EN-JS1122

t<30
30<T<60
60<T<200< TD>

 900 480 2
} برای سازنده و خریدار بایدمناسب باشد0.

1. برای درجه حرارت پائینLT
2.  برای درجه حرارت اتاق.RT
نکته1) خواصی که از نمونه آ‍‍زمایش بدست میاید ، نمی تواند درست خواص قطعه ریختگی رابیان کند.
نکته 2) 1 N/mm2  معادل MPa1
نکته 3) نام مواد بر اساس  EN1560.
 


استاندارد اروپائی

EN 1563 : 1997 : کمترین مقاومت شکست ، که از روی نمونه هایV
که از ماشینکاری قطعات بریده شده از قطعه ریختگی اندازه گیری می شود.

نام مواد

 

محدوده سختی برینل

HB

خواص دیگر

Rm
N/mm2

Rp0.2
N/mm2

علامت

شماره

EN-GJS-HB130

EN-JS2010

Less than 160

350

220

EN-GJS-HB150

EN-JS2020

130 to 175

400

250

EN-GJS-HB155

EN-JS2030

135 to 180

400

250

EN-GJS-HB185

EN-JS2040

160 to 210

450

310

EN-GJS-HB200

EN-JS2050

170 to 230

500

320

EN-GJS-HB230

EN-JS2060

190 to 270

600

370

EN-GJS-HB265

EN-JS2070

225 to 350

700

420

EN-GJS-HB3001)

EN-JS20801)

245 to 335

800

480

EN-GJS-HB3301)

EN-JS20901)

270 to 360

900

600

EN-GJS-HB300 (EN-JS2080) and EN-GJS2090) ، برای نمونه های ضخیم استفاده نمیشوند .
نکته 1)  1 N/mm2  معادل MPa1
 

نام مواد

ضخامت مناسب دیواره
t
 
mm

کمترین مقدار مقاومت به شکست   (in J)

 دردمای اطاق

(23+5) oC
 

At (-20+2) oC

At (-40+2) oC

Symbol

Number

مقدار متوسط از 3 نمونه

مقدار منحصر به فرد

مقدار متوسط از 3 نمونه

مقدار منحصر به فرد

مقدار متوسط از 3 نمونه

مقدار منحصر به فرد

EN-GJS-350-22U-LT1)

EN-JS1019

t<60
60<T<200
t<60
60<T<200< TD>

-

-

-

-

12
10

9
7

EN-GJS-350-22U-RT2)

EN-JS1029

t<60
60<T<200< TD>

17
15

14
12

-

-

-

-

EN-GJS-400-18U-LT1)

EN-JS1049

30<T<60
60<T<200< TD>

-

-

12
10

9
7

-

-

EN-GJS-400-18U-RT2)

EN-JS1059

30<T<60
60<T<200< TD>

14
12

11
9

-

-

-

-

.1  برای درجه حرارت پائینLT
2.  برای درجه حرارت اتاقRT.

 نکته 1) این مقدار معمولاً برای قطعات ریختگی با ضخامت بین200-300mm و هنگامیکه بار بیش از 200kgبکار میرود دیواره ممکن است در بین 200-300 تغییر کند.
 نکته 2) خواص یک قطعه ریختگی از روی نمونه آزمایش نمی تواند بدست آید ، ولی بعنوان یک معیاری برای تخمین زدن نتایج حاصل شده از نمونه های ریختگی بسیار مناسب است. بنابراین مقدار معینی در ضمیمه Dبرای راهنمائی وجود دارد
نکته 3) 1 N/mm2  معادل MPa1
نکته 4) نام مواد بر اساس  EN1560.
 

استاندارد اروپائی ( چدن داکتیل آستمپرشده)
EN 1564 : 1997 :

خواص مکانیکی از روی نمونه های آزمایش که از قطعات ریختگی بریده و ماشبنکاری شده اند، اندازه گیری میشوند.

نام مواد

استحکام کششی
Rm
N/mm2
min.

0.2% proof stress
Rp0.2
N/mm2
min.

مدول کشسانی
A
%
min.

علامت

شماره

EN-GJS-800-8

EN-JS1100

800

500

8

EN-GJS-1000-5

EN-JS1110

100

700

5

EN-GJS-1200-2

EN-JS1120

1200

850

2

EN-GJS-1400-1

EN-JS1130

1400

1100

1

نکته 1) هزینه های موادی که برای تهیه قطعات ربختگی در قالب ماسه ای بکار میرود مانند thermal diffusivityاست. مبحث اصلاح با این تئوری موافق است. آنها میتوانند برای تولید قطعات از روشهای پیوسته استفاده کنند.
 نکته 2) هرچقدر روشی که برای بدست آوردن قطعه ریختگی بر اساس خواص مکانیکی درجه بندی شده باشد مانند thermal diffusivityاست.
نکته 3) 1 N/mm2  معادل MPa1
نکته 4) نام مواد بر اساس  EN1560.

 

محدوده سختی

 

نام مواد

محدوده سختی برینل
HB

 

علامت

مقدار

 

EN-GJS-800-8

EN-JS1100

260 to 320

 

EN-GJS-1000-5

EN-JS1110

300 to 360

 

EN-GJS-1200-2

EN-JS1120

340 to 440

 

EN-GJS-1400-1

EN-JS1130

380 to 480

 

نکته 1) نام مواد بر اساساست  EN15600

 

استحکام کششی
Rm min.

Proof stress
Rp0.2 min.

مدول کشسانی
A min.

سختی

 

 

درجه

N/mm2

kgf/m2

ton/in2

N/mm2

kgf/m2

ton/in2

%

HB

§ساختار

 

SG38

375

38.0

24.2

245

25.0

16.0

17

<180

فریت

 

SG42

410

42.0

2.5

275

28.1

17.7

12

<200

فریت

 

SG50

490

50.0

31.7

345

35.2

22.3

7

§170 - 240

فریت+پرلیت

 

SG60

590

60.0

38.1

390

39.8

25.2

4

§210 - 250

پرلیت

 

SG70

685

70.0

44.4

440

44.9

28.5

3

§230 - 300

پرلیت

 

SG80

785

80.0

50.8

490

50.0

31.7

2

§260 - 330

پرلیت یا ساختار حرارتی

 

§  فقط بمنظور اطلاع.

 

ریخته گری چدن نشکن
SABS 1656 : 1995

Grade

حداقل استحکام کششی
Rm
MPa

حداقل مقیاس تنش Rp0.2
MPa

حداقل کشسانی
%

انرژی تحت فشار
(energy loss)
J

سختی1

ADI 850

850

550

110

100

269-321

ADI 1050

1050

700

7-

80

302-363

ADI 1200

1200

850

4

60

341-444

ADI 1400

1400

1100

1

35

388-477

ADI 1600

1600

1300

-

-

444-555

1. فقط بمنظور اطلاع

آفریقای جنوبی: چدن آستمپرشده با گرافیت لایه ای

 

استحکام کششیRm min.

Proof stress
Rp0.2 min.

ازدیاد طول
A min.

سختی
max.

Grade

N/mm2

kgf/m2

ton/in2

N/mm2

kgf/m2

ton/in2

%

HB

ASG-2A

375

38.0

24.2

205

21.0

13.3

8

200

ASG-2B

375

38.0

24.2

205

21.0

13.3

6

255

ASG-3A

375

38.0

24.2

195

20.0

12.5

20

170

ASG-4A

375

38.0

24.2

205

21.0

13.3

10

230

ASG-5A

375

38.0

24.2

205

21.0

13.3

7

200

ASG-6A

410

42.0

26.5

205

21.0

13.3

25

170

خواص فیزیکی برخی از عناصر:

عنصر

وزن اتمی

دمای ذوب

دمای جوش F

چگالیgrs/cc

F

oC

AL

26.97

1220

660

3272

2.7

Sb

121.76

1167

630

2516

6.62

Ba

137.36

1562

850

2084

3.5

Be

9.02

2462

1350

2732

1.82

Bi

209.00

520

271

2642

9.8

B

10.82

4172

2282

4622

2.30

Cd

112.41

610

321

1408

8.65

Ca

40.08

1564

851

2522

1.55

C

12.00

-

-

6512

2.22

Ce

140.13

1427

640

2552

6.79

Cr

52.01

3326

1812

3992

7.14

Co

58.94

2696

1480

5252

8.90

Nb

92.91

3542

1932

5972

8.57

Cu

63.57

1982

1082

4259

8.94

Au

197.2

1945

1062

4712

1930

Fe

55.84

2795

1535

5430

7.87

Pb

207.22

621

327

2948

11.35

Li

6.94

367

186

2437

0.53

Mg

24.32

1204

652

2007

1.74

Mn

54.94

2273

1245

3452

7.2

Hg

200.61

-38

-

676

13.55

Mo

96.00

4748

2602

6692

10.2

Ni

58.69

2645

1452

5252

8.85

Pd

106.7

2831

1555

3992

12.00

P

31.02

111

42

536

1.82

Pt

195.23

3224

1755

7772

21.45

K

39.09

144

62

1400

0.86

Rh

102.91

3551

1882

4532

12.50

Se

78.96

428

220

1270

4.81

Si

28.06

2588

1420

4712

2.40

Ag

107.88

1761

961

3542

10.50

Na

22.99

207

97

1616

0.97

Sr

87.63

1472

800

2102

2.60

S

32.06

235

112

832

2.07

Ta

180.88

5162

2832

7412

16.60

Te

127.61

846

451

2534

6.24

Thi

204.39

578

302

3002

11.85

Th

232.12

3353

1827

5432

11.50

Sn

118.70

450

232

4100

7.30

Tit

47.90

3272

1782

5432

4.50

W

184.00

6098

3334

10526

19.30

U

238.14

3074

1672

6332

18.70

V

50.95

3110

1692

5432

5.68

Zn

65.38

787

419

1661

7.14

Zr

91.22

3092

1682

5252

6.40


تبدیلات : سیستم متریکSI به سیستم غیر متریک SI

1 lbf/in2

= 1 psi

1 ksi

= 1000 psi
= 6.895 N/m2
= 6.895 MPa
= 0.7031 kgf/mm2
=0.4464 tonf/in2

1 N/mm2

= 1 MN/m2
= 1 MPa
= 0.06475 tonf/in2
= 145.04 lbf/in2
= 0.10197 kgf/mm2

1 kgf/mm2

= 9.8067 N/mm2
= 0.63497 tonf/in2
= 1422.4 lbf/in2

1 tonf/in2

= 9.8067 N/mm2
= 0.63497 tonf/in2
= 1422.4 lbf/in2

1 ft-lbf

= 1.3558 J
= 0.1369 kgf-m

1 J

= 0.73757 ft-lbf
= 0.10197 kgf-m

1kgf-m

= 9.8067J
= 7.3068 ft lbf

 

واحد انگلیسی

افزایش فاکتور

واحدSI

مساحت

in2

6.45

cm2

مساحت

ft2

.093

m2

طول

in

2.54

cm

طول

ft

.305

m

حجم

lb.

.454

kg

دما

(oF - 32)

.556

oC

 

مشخصات برتر:

استاندارد، مشخصات یکنواختی را تامین میکند. و به هر دو طراح ( ریخته گر) و کارخانه ریخته گری در تعریف مهمترین خواص قطعه ریخته گری کمک میکند. هرچند اکثر مشخصات شناخته شده اند. از رنج خواص مشخص میشود که تعریف میشود ، استنباط میشود که قطعاتی که خواص آنها در کمترین مقدار یا در هر قسمتی از این محدوده باشند قابل قبول است. اگرکمتریا بیشتر از این از این محدوده قرار بگیرند نتایج قابل قبولی بدست نمی آید. و اغلب یک محدوده مناسبی را مهندس پیشنهاد میکند. طبق ضمانت به SPC و بهبود مداوم کیفیت بسیاری از کارخانه های ریختگی امکانات خود را برای تولید قطعه ریختگی گسترش داده اند. بطوریکه بصورت آماری بتوان نشان داد. طراح باید از این توانائی بهره مند باشد تا بتواند کیفیت مطمئنی را با مشخصات مناسب براساس نیاز حاصل کند.
منابع:
1-Annual Book of ASTM Standards, Volume 01.02, Ferrous Castings, 1987
2-I. C. H. Hughes, "Ductile Iron," Metals Handbook, American Society for Metals. 3-Vol. 15, 9th edition, 1988.
4-American Society of Automotive Engineers Inc., Warrendale, PA, 1989.
5-: http://iranwelding.blogfa.com
6- مجموعه مقاله‌های شانزدهمین سمینار سالانه جامعه ریخته‌گران ایران ناشرانتشارات جامعه ریخته گران ایران
7- : http://parsifa.wordpress.com
8- http://www.daneshju.ir


ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : چهارشنبه ٢٤ تیر ۱۳۸۸
الکترودهای روپوشدار
الکترودهای روپوشدار

 

تهیه کننده : اثیر کربلایی
منبع: راسخون

 

جوشکاری قوس ا.لکتریکی برای اولین بار وبا الکترود زغالی در سال 1881 میلادی انجام شد0 و 7 سال بعد ،یعنی در سال 1888 میلادی ،الکترود زغالی با یک میله فولادی لخت جایگزین گردید .کیفیت اتصال به مراتب از قبل بهتر شده بود، اما ورود گازهای موجود در اتمسفر، به ویژه اکسیژن و نیتروژن به صورت غیر قابل کنترل به داخل مذاب جوش و تاثیرات متالورژیکی و مکانیکی آن ها،کیفیت درونی جوش را به سبب ایجاد ترددی و سختی و شکنندگی بیش از حد ونیز وجود حفرات گازی داخلی ،به شدت کاهش می داد. علاوه برآن ،قطع ووصل شدن های قوس ،حالتی ناپایدار پدید آورد که برای این منظور ،به یک جوشکار با مهارت های بالا نیازبود.درضمن جرقه های جوشی که به اطراف پاشیده می شد، کیفیت سطح فلز و ایمنی جوشکار را به خطر می انداخت، از این رو در سال 1904 برای نخستین بار در سوئد ،روپوشی از آهک همراه با افزودنی های دیگر به روی مفتول فلزی لخت چسبانده شد که مشکلات گفته شده را تا حدی کاهش داد. این فرآیند تا سال 1950 سیر ترقی خود را پیمود تا در این دهه، شناخت نسبتا کاملی از روپوشها مزایا و محدودیت های هر کدام به دست آمد.آن چه مشخص است، هرچه پوشش الکترود ضخیم تر باشد ،جوش از کیفیت بالاتری برخودار خواهدبود ،اما قیمت تمام شده تولید آن نیز بیشتر خواهدشد.

جنس مفتول فلزی الکترود(مغزی الکترود)

با وجود آن که برای دستیابی به یک جوش مناسب، نزدیک بودن ترکیب شیمیایی الکترود به ترکیب شیمیایی فلز پایه از اهمیت ویژه ای برخوردار است، اما وجود پوشش های متنوع وفراوان، سبب شده تا سازندگان الکترود فقط از تعداد معدودی مغزی الکترود (با تنوع محدود ) برای تولید صدها نوع الکترود اقدام نمایند.عوامل چسباننده که باعث خمیری شدن و چسبیدن پوشش روی مغزی می گردند، مثل سیلیکات سدیم و سیلیکات پتاسیم و یا چسب نشاسته .

الکترود سلولزی

بیش از 40 درصد وزنی پوشش این نوع الکترودها را سلولز تشکیل می دهد که در اثر سوختن ،مقدار زیادی هیدروژن واکسید کربن آزاد می کند. گازهای حاصل حوضچه مذاب وقوس الکتریکی را از نفوذ گازهای مخرب موجود در اتمسفر محافظت می نمایند .از این رو ،استفاده از این خانواده الکترودها ،اغلب در جوشکاری پاس ریشه خطوط لوله انتقال نفت و گاز و سایر سیالات که در فضای باز انجام می شوند کاربرد وسیعی پیدا کرده است .وجود گازهای فعال آزاد شده حاصل ازسوختن سلولز مثل هیدروژن و اکسید کربن ،درداخل حوضچه جوش، علاوه بریونیزاسیون آن ها که قوسی با ولتاژ بالا پدید می آورند،به دلیل انرژی فزاینده خود ،حرارت حوضچه جوش را نیز تاحد قابل توجهی افزایش داده وسبب نفوذ بسیار خوب جوش مذاب درداخل ساختار فلز پایه می گردند(الکترودهای نفوذی) .نظربه این که اغلب حجم مواد تشکیل دهنده پوشش های سلولزی را مواد فرار و سوزنده تشکیل می دهند، در نتیجه ،سرباره حاصل از جوشکاری با این الکترودهاکه روی جوش تشکیل می شود ،بسیار نازک و غیر چسبنده بود وبه آسانی ازسطح جوش برداشته می شود.

تاثیر رطوبت بر روکش الکترودها

وجود رطوبت بیش ازحد در روپوش الکترود، معایب بسیاری را در جوش به دست آمده ایجاد می کند، به همین دلیل باید در خشک نگه داشتن الکترودها کوشش بسیاری به عمل آورد .به طور کلی ،الکترودها پس ازساخت و خروج از کارخانه سازنده، آماده جذب رطوبت از اتمسفر می باشند.اگر میزان رطوبت نسبی هوا ،بیش از 80 درصد باشد ،روپوش الکترود ،جذب رطوبت را با شدت آغاز می کند و اگر این میزان از 90 درصد بیشتر شود ،جذب رطوبت شدت بسیار زیادی پیدا خواهد کرد . الکترودهای قلیایی به طور معمول در شرایطی که فقط 24 ساعت درمعرض رطوبت قرارگیرند، کاملا مرطوب شده و غیرقابل استفاده می شوند و در صورتی که درصد رطوبت از 80 درصد کمتر باشد، مدت زمان لازم برای تخریب روکش الکترودهای قلیایی ، یک هفته در معرض هوا قرارداشتن است .فقط در صورتی که رطوبت نسبی هوا کمتر از 40 درصد باشد، الکترودها هیچگونه آسیبی نخواهند دید.

ساختار دندریتی

سرعت های رشد بالا که در بسیاری از فرایندهای انجماد دیده می شوند غالبا سبب می شوند رشد دانه در صفحات کریستالوگرافی ترجیحی رخ دهد .دانه ها می توانند ظاهر سلولی داشته باشند. یاشاخه هایی که می توانند برروی تنه سلولی پیشروی کنند تاظاهر درخت مانند را ایجادکنند.این ساختار که به ساختار دندریتی معروف است .باافزایش سرعت انجماد،تمایل به تشکیل دندریت افزایش می یابد.آلیاژهای دارای محدوده انجماد وسیع نیز تمایل به داشتن رشد دندریتی دارند، بنابراین ترکیب شیمیایی آلیاژ می تواند تعین کند که آیا جهبه انجمادصفحه ای سلولی یا دندریتی است.
شیب های دما جهات کلی رشد را برای دانه ها تعیین می کنند،اما اتم های مذاب برروی صفحات بلوری خاصی می توانند به راحتی جای گیرند و این صفحات سریعتر رشد می کنند.دانه هایی با چنین صفحاتی درامتداد شیب دما(موازی ) قرارگرفته و از دانه های ضعیف جهت یافته پیش می گیرند و جهات رشد دانه ای در نتیجه همین اثر منحرف می شود. صفحات رشد دندریتی به ساختاربلوری فلز وابسته اند.انشعاب دومین وسومین شاخه ها درساختارهای دندریتی نیزبرروی صفحات بلوری ویژه ای رخ می دهد.درساختارهای بلوری مکعبی،شاخه های ثانوی عمود بردندریت های اولیه وشاخه ها در نتیجه فوق تبرید،ودرآلیاژها به علت فوق تبرید ترکیبی است.با افزایش سرعت انجماد شاخه ای شدن افزایش یافته و فاصله های کاهش می یابد که با مهیا کردن سطح لازم، سردشدن سریع راممکن می سازند. دندریتها یا سلولها تا وقتی که به یکدیگر برخورد کنند یا این که مذاب بین شاخه ای به دمای انجماد خود برسد به رشد خوددرداخل مذاب و رشد عرضی خود ادامه می دهند.

روکش های قطب مثبت (آند )

احتیاجات روکش قطب مثبت ( بصورت آند یا قطب مثبت در آوردن ) برای یک جوشکاری باید در انتخاب یک فلز پر کننده مورد توجه قرار گسیرد ز مانی که ظاهر و رنگ با هم مطابق دارند مهم است ( جدول 8.9 را مشاهده نمائید) ناحیه جوش ممکن است تیره تر یا روشن نتر از فلز پایه بعد از بصورت قطب مثبت در آوردن باشد مگر اینکه یک فلز پرکننده مناسب بکار رود تفاوت رنگ ممکن است به وسیله ی شرایط زیر یابیشتر رخ دهد :
1)ترکی ب فلز جوش به طور شخصی با فلز پایه متفاوت است .
2)طرح ریزی ساختار طرح فلز جوش به وسیله ی فرآیند به وصورت قطب مثبت در آوردن
3) حرارت دادن و سرد کردن فلز پایه در ناحیه تحت تاثیر حرارت قرار گرفته .
تفاوت های رنگ می تواند کاهش یابد اگر یک فلز پر کننده منا سب برای به وجود آوردن یک تطبیق رنگ بهتر با فرایند ویژه بصورت قطب مثبت در آوردن انتخاب شود .
به هر حال نیازهای خدمات نیز بایددر زمان انتخاب فلز پر کننده مناسب مورد توجه قرار گیرد بعنوان مثال یک فلز پر کننده که یک جوئش حساس به ترک را به وجود خو اهد آورد تحت هیچ شرایطی قابل قبول نیست بیش از یک فلز پرکننده ممکن است برای یک شیوه بصوت قطب مثبت درآوردن قابل قبول باشد . سپس سبک انتخاب می تواند برپایه سایر نیازهای سرویس انجام شود . اگر تطبیق قدرت ، رنگ خوب مورد درخواست است یکی از آلیاژهای فلزهای پرکننده منیزیم ماند ER5356یا 5654 ER ممکن ا ست مور قبول باشد فلزهای پر کننده ای که شامل هستند مانندER4043 به خاکستری تیره می گرایند با این روش ها بعلت به دام افتادن سیلیکون عنصری میان روکش مثبت (آند ) می باشد در نتیجه آنها در جایی که به صورت قطب مثبت در آوردن نیاز است پیشنهاد نمی شود مگر اینکه یک ظاهر تیره مورد ایراد نیست . وجود یک روکش قطب مثبت بر سطح آلومینیوم که باید جوش زده شود ممکن خواهد بود تا سبب نا پیوستگی شود که برای کاربرد غیر قابل قبول است اینها ممکن است شامل پور منفذ ، که عدم وجود ترکیب و اقنراج است) و گنجایش های اکسیدی درفلز جوش شود زمانی که جوش دادن باید بعد از بصورت قطب مثبت در آوردن انجام شود روکش ابتدا باید از ناحیه جوش پاک شود حرارت جوش دادن ممکن است بعضی از گونه های مهره ها و رنگ دانه ها را در هر یک از طرفین ا تصال جوش بیرنگ نماید . الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود. الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین 1913 ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.

مشخصات الکترودها

در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.
E 60 10
E = جریان برق
60 = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
1 = حالات مختلف جوشکار ی
0 = نوع جریان می باشد.

علامت اول

در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند (FC18 ).

در علامت دوم

عدد 6 و 0 یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود 60000 پاوند بر اینچ مربع است.
Kg/mm2

علامت سوم

حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا

استاندارد آما 1/421 م ج
رنگ شناسائی : انتها – سورمه ای سیر
الکترود روتیلی روپوش متوسط برای فولادهای ساده در تمام حالات مخصوصاً جوش سربالا و بالاسر و حالات اجباری، دارای اکسید آهن.
دارای گواهی از لویدز ژرمن
جوش دادن با این الکترود بسیار آسان است و سرباره آن بخوبی پاک می شود – قوس آرام دارد – گرده جوش تمیز است و حالات مختلف را با شدت جریان ثابت بخوبی جوش می دهد.

انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا

استاندارد آما 1/421 م ج
استانداردآمریکائی: AWS.E 6013
رنگ شناسائی : انتها – زرد
الکترود با روپوش متوسط روتیلی برای جوشکاری فولادهای معمولی در ساختمان اسکلت های فلزی – خرپاها – پل سازی – در و پنجره سازی – ورق کاری و سایر کارهای آهنی – این الکترود را می توان برای جوشکاری درهمه حالات ( عمودی – افقی – و بالاسر ) استفاده نمود. محل جوش نرم است و بخوبی قابل براده برداری یا چکش کاری می باشد.
دارای گواهی از لویدز ژرمن و دانشکده پلی تکنیک تهران و هنرستان صنعتی تهران.

انواع الکترود مخصوص جوشکاری مخازن – ماشین سازی – پل سازی و کشتی سازی

استاندارد آما 4/1 + 50 ک ج
استانداردآمریکایی: AWS.E 7018/8018
رنگ شناسائی : انتها – نقره ای
الکترود قلیائی برای کارهائی که به جنس جوش فشار زیاد وارد می شود مانند مخازن دیگها – مصارف ماشین سازی – کشتی سازی – پل سازی و بناهای فولادی – قابل کار روی فولادهای ساختمانی ، 33 St ، 34 St ، 42 St ، 50 St ، 52 St ، 60 St ، 70 St و فولادهای دانه ریز با مقاومتهای 50 تا 62 کیلوگرم مثل فولادهای 50 Fb ، 50 Hsb ، 4 Mn 19 ، 5 Mn 17، 39 Bh ، 154 Dillinal ، 50 Aldur ، F 38 Sb ، 6 Fk ، 50 Hoag ، 36 Union ، 36 Bh ورقهای دیگ سازی HIII ، HII ، HI ، ورقهای لوله سازی ، 4/55 St ، 55 St ، 8/45 St ،5/45 St ، 45 St ، 8/35 St ، 35 St ، 4/35 St ، 35 St ، و فولادهای کشتی سازی A . B .C . D .E و فولادهای مقاوم در سرما N 35 TT St ، N 45 TT St ، N 45 TT St ، V 41 TT St ، N 41 TT St ، V 35 TT St و فولادهای مقاوم در کهنگی و سرما.
دارای گواهی از خط آهن دولتی آلمان فدرال و لویدزژرمن برای فولادهای ، 50 St ، 60 St ، 70 St آزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان تا منهای 80 درجه سانتیگراد.
این الکترود با پاشیدن متوسط در همه حالات به آسانی جوش می خورد. فقط الکترودهای خشک مصرف شود. با قوس کوتاه جوشکاری شده و حتی المقدور کمتر نوسان دهند. سربار آن به آسانی پاک می شود. مخصوصاً ثبات فرم آن حتی در حرارتهای کم و تنشهای نامناسب جالب توجه است.

الکترودهای مخصوص رنده های ماشین تراش و صفحه تراش یا فولادهای تنه بر

عملیات حرارتی

الف- تاباندن 5 ساعت در 820 درجه سانتیگراد
ب- آب دادن : حرارت سردکردن 1280 تا 1320 درجه سانتیگراد
وسیله سردکردن : روغن – حمام گرم – هوای خشک فشرده
حرارت حمام کردن : 500 تا 550 درجه سانتیگراد
حرارت رنگ گیری : 560 تا 580 درجه سانتیگراد

نمونه مصرف

رنده صفحه تراش طبق دین 4552 __
ساختمان یک رنده صفحه تراش نوبا :__
این فولاد بهتر از همه است زیرا دارای تمام خواص جوشکاری و آبدهی می باشد.
حتی المقدور از مصرف فولادهائی که بیش از 45/0 % و کمتر از 35/0% کربن دارند اجتناب شود.

طرز کار

الف- گرم کردن سریع 600 تا 700 درجه سانتیگراد
ب- جوش دادن
د- سائیدن مقدماتی ( در صورت تاباندن جهت نرم شدن عملیات براده برداری هم ممکن است)
هـ - آب دادن در حرارت 1280 درجه سانتیگراد ( در روغن )
و- رنگ گیری نیم ساعت در 560 درجه سانتیگراد
ز- به اندازه سائیدن
برای محدود کردن جوش روکشی قطعاتی از مس یا فلزات سبک و همچنین قطعات گرافیت پهلوی آن قرار می دهند. این قطعات کار جوش را آسان کرده و سرعت کار را زیاد می نماید.
قطعات فوق باید طوری باشند که جلوی جریان جوش را نگیرند.برای این منظور یا باید یخ خورده باشند ( 45 درجه ) و یا بین قطعات و قطعه کار 2 تا 3 میلیمتر فاصله باشد.
انتخاب قطر الکترود بسته به سطحی است که باید روکش شود.
آما 1105
رنگ شناسائی : انتها – زرد با خال نقره ای
استاندارد :آمریکائیE FE.5B
مخصوص تهیه و اصلاح لبه های افزارها مثل رنده های ماشین تراش و صفحه تراش.
آما 1105 می تواند در تهیه کارهای نو روی فولادهای ساده و در کارهای اصلاحی روی تمام افزارهای فولاد تندبر روکشی شود.
این الکترود دارای قوس آرام است و آسان هدایت می شود جنس جوش متراکم و بدون خلل و فرج بوده سخت و پر مقاومت می باشد و عملیات حرارتی لازم ندارد ولی به هر صورت با آن عملیات سخت تر خواهد شد.
جنس جوش در هر حال قابل براده برداری نیست و فقط ممکن است با سنگ سمباده سائیده شود. در جوش روکشی به روی فولاد کربن دار وقتی بهترین نتیجه حاصل می شود که به فلز مبنا حداقل حرارت لازم جهت چسبیدن جوش برسد. برای این منظور باید حتی المقدور با جریان کم جوشکاری کرد و الکترود را نوسان نداد. فلز مبنا باید قبلاً در حدود 600 الی 700 درجه سانتیگراد گرم شده باشد و هنگام جوش این حرارت حفظ شود از نظر ترکیبات خاصی که در روپوش وجود دارد با الکترود آسیب دیده نباید جوش داد.

الکترودهای روکش سخت و مقاوم در برابر فرسودگی

رنگ شناسائی : انتها – سبز با خال سفید
الکترود روپوش کلفت اوستنیتی همراه با کرم – نیکل – و مانگانز برای جوشکاری اتصالات عالی و ترک نخور- فولادهای بد جوش یا فولاد ریختگی .جوش روکشی ریل های تراموای سوزن خط آهن – زنجیرهای حرکت تراکتورهای زنجیری و امثال آن – قشر لائی پر مقاومت در روکشهای سخت مخصوصاً قسمتهای فرسوده شونده در فولاد سخت کرم دار مخصوص فولادهای ساده و آلیاژدار با استحکام زیاد- فولادهای احیا شده فولادهای زنگ نزن کرم دار فولادهای مقاوم در پوسته شدن – فولادهای سخت منگنز و فولادهای معمولی.
دارای گواهی از خط آهن آلمان فدرال برای روکشی و جوش دادن فولاد سخت منگنز آما 1090 با قوس آرام ذوب می شود در حال عادی پس از جوشکاری جنس جوش نرم و پر مقاومت است ومی تواند با عملیات سخت کننده سرد تا 400 برینل سخت گردد. جنس جوش به مقدار زیادی زنگ نزن و مقاوم در الکتروشیمی است. تا 800 درجه سانتیگراد سخت است و پوسته نمی کند.
الکترودهای مقاوم در برابر حرارت برای ساختمان تاسیسات نفتی و شیمیائی آماجی 1248 ن
رنگ شناسی : انتها – سفید با خال آبی
الکترودی است با روپوش قلیائی و با 5/0% کرم و 5/0% مولیبدن مناسب برای کار به روی فولادهای مقاوم در برابر حرارتهای زیاد و عملیات پر فشار مانند ساختمانهای مراکز جدید تاسیسات نفتی و شیمیائی.
دارای گواهی از کارخانه شل هندی. این الکترود جریان آرام و روان دارد سرباره آن آسان پاک می شود و در تمام وضعیت به آسانی کار می کند. درز آن تمیز و خوش منظره است. برای رسیدن به یک جوش بی نقص نباید الکترود را نوسان داد و همچنین باید حتی المقدور طول قوس را کوتاه نگهداشت. فقط باید الکترودهای خشک مصرف کرد. در صورت مرطوب شدن الکترودها باید آنها را دو ساعت در حرارت 150 درجه سانتیگراد خشک کرد و سپس به مصرف رساند.
پیش گرم کردن قطعه کار از 200 تا 300 درجه سانتیگراد و گرم کردن آن برای رفع تنش از 720 تا 750 درجه سانتیگراد توصیه می شود.
رنگ شناسائی : انتها – سفید با خال سفید
استاندارد : آلمانی KB^IS
الکترود قلیائی با روپوش کلفت برای جوشکاری فولادهائی که حداکثر تا 550 درجه سانتیگراد را به طور قائم تحمل می نمایند مانند دیگها- مخزن و لوله ها و فولادهای ریخته گری مخصوص جوشکاری روی فولادهای 17Mn4,19Mn5,15Mo3,HIV و فولاد ریخته گری Gs22Mo4 و فولادهای دانه ریز با مقاومت 50 تا 60 کیلوگرم بر میلی متر مربع آزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان- دفتر آمریکائی و لویدژرمن.
این الکترود دارای قوس آرام و ثابت است. پاشیدن آن بسیار کم می باشد. سرباره در قطعات متوسط به آسانی پاک می شود. منظره گرده جوش تمیز است. اندازه های تا 25/3 میلیمتری آن مخصوص لایه ریز در حالات اجباری درست شده است. این الکترود به طریقه مخصوصی با دو روپوش تهیه گردیده و در تمام حالات به استثنای از بالا به پایین قابل جوشکاری است. (فقط الکترودهای خشک را مصرف نمائید( .

الکترودهای مخصوص جوشکاری سربالا

استاندارد آما 1/322 ن ج
رنگ شناسائی : ندارد
الکترودی است برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً عمودی سربالا, دارای قابلیت پل زنی خوب, با این الکترود می توان ورقهای نازک را هم بخوبی ورقهای ضخیم جوش داد. درز جوش ریز فلس بوده و بسیار تمیز است. گرده جوش کمی برجسته و بدون اثر سوختگی است. برای جوشکاری تعمیراتی و جوشکاری نوسازی در اطاق کامیون- قطعات اتومبیل – مخازن و ساختمانهای فولادی و ورقهای نازک مناسب است.
برای جوشکاری همیشه طول قوس کوتاه انتخاب کنید. در جوشکاری بالا سر قطر کوچکتری انتخاب نمائید.
استاندارد آما 1/421 م.ج
رنگ شناسائی انتها : زرد با خال قرمز
استاندارد : آمریکائی E 6013
الکترود با روپوش متوسط تیتانی برای جوش اتصالی در ساختمانهای فولادی ماشین سازی- واگن سازی- دیگ و مخزن سازی – کشتی سازی – درزهای لب به لب و گلوئی روی فولادهای ساده
st33 , st34 , st33 , st37 , st43 , st52 و فولادهای لوله سازی 35 st ,
st35/4 , st35/8 , st45 , st45/4 , st45/8 , st55 , st55/4 و فولاد دیگ سازی HIII, HII, HI و فولاد کشتی سازی A, B,C و فولادهای طبق دین 1623 و فولاد رخته گری.
دارای گواهی از خط آهن آلمان فدرال تا 52 st – لویدز ژرمن – آزمایش ده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان.
این الکترود به آسانی روشن می شود.پاشیدن کم دارد- در همه حالات جوش می دهد و سرباره آن به آسانی جدا می گردد

خصوصیات کاری الکترودها :

مواد تشکیل دهنده روپوش الکترود نه تنها خواص فیزیکی و شیمیایی جوش را تعیین می کند . بلکه خصوصیات کاری الکترود را نیز روشن می سازد . استفاده از الکترودهای مختلف نیاز به فنون مختلفی دارد بنابراین این الکترودها را می توان مطابق خصوصیات کاری و شرایط اتصالات جوش شونده به عنوان پر کن، پی گیر سریع و شکل گیر سریع طبقه بندی نمود .
الکترود پر کن سریع :الکترود پرکن سریع سرعت جوشکاری بالایی دارد و نقطه مقابل الکترود شکل گیر سریع (الکترود با انجماد سریع) می باشد .
گروه الکترود پر کن سریع شامل الکترودهای روپوش دار ضخیم ،پودر آهنی می باشند . که بطور گسترده ای برای جوش های گلوئی و شیاری عمیق مورد استفاده قرا می گیرند . الکترود پر کن سریع به طور ویژه ای برای جوشکاری سریع در حالت تخت طراحی شده است . سرعت جوشکاری آن زیاد پاک کردن سرباره آن آسان است . بریدگی کناره کمی دارد و قوس آن نرم و نفوذ آن کم است . یعنی به مقدار کمی فلز مینا و فلز جوش را مخلوط می نماید . ظاهر جوش خیلی صاف است . رویه تخت تا قدری محدب دارد و پاشیدگی آن کم است . بعضی از این الکترود ها برای جوشکاری حالت غیر عادی تدارک شده اند که خصوصیات منجمد شوندگی آنها سریع تر است مثل الکترود Exx14 . الکترود های Exx24 وExx27 عموما برای جوشکاری گلوئی های تخت و شیاری بکار برده می شوند .
الکتروده پی گیر سریع :این گروه از الکترودها به عنوان الکترودهای پر کن – زودگیرنیز معروف هستند .آنها خصوصیات ترکیبی پرکنی سریع و شکل گیری سریع را دارا می باشند . در انجام جوشهای لب رولب یا جوشهای ورق نازک فلزی برای تشکیل جوش ، فلز اضافی کمی لازم است . اقتصاد ترین را جوشکاری این نوع اتصال حرکت سریع می باشد به علت آن که بدنبال حرکت قوس ، لازم است هرچه سریعتر چاله تشکیل شود . این نوع الکترودها به الکترودپی گیر سریع معروف هستند . این الکترود قوس نسبتا قوی و نفوذ متوسط دارد . این الکترود همراه با شدت جریان کمتر و ورودی حرارت کمتر ، مساله سوختگی درونی را کاهش می دهد . عموما الکترودهای پی گیر سریع به عنوان الکترودهای قطبیت مستقیم معروف هستند ولی می توانند با جریان متناوب نیز کار کنند . این الکترودها سرباره کاملی دارند و مهره های جوش فلس های صاف دارد . این نوع الکترود ها در کارگاه های تولیدی مصارف عمومی داشته و برای کار تعمیر نیز به طور گسترده استفاده می شوند .در کارگاههای که با ورق نازک سروکار دارند از الکترود پی گیر سریع برای جوشکاری عمومی به صورت سرازیر استفاده می کنند .
مثال : این الکترود ها برای جوشکاری با جریان مسقیم Exx12 و برای جوشکاری با جریان متناوب Exx13
الکترود شکل گیر سریع : الکترودهای شکل گیر سریع یا الکترود با انجماد سریع جوشی تولید می کند که بسرعت منجمد می شود و شکل می گیرد . این نوع موضوع برای جوشکاری در حالتهای عمودی و سقفی حائز اهمیت است و از ریزش فلز مذاب جلوگیری می شود. الکترودهای شکل گیر سریع قوس قوی و نفوذ عمیق دارند و به الکترود های با قطبیت معکوس معرروفند گرچه بعضی از آنها با جریان متناوب هم کار می کنند . سرباره این الکترود کم است و مهره های تخت تولید می کنند .
با چند استثنا این الکترود ها جوشکاری عکسی (کنترل کیفیت جوش با پرتونگاری )تولید می کنند . و در کارهای کدی لوله و مخزن تحت فشار مورد استفاده قرار می گیرند .
این الکترود ها در ساخت و تعمیر برای جوشکاری در همه حالتها به طور گسترده ای به کار برده می شود .
الکترود مرکب : بعضی از اتصالات خصوصیات الکترود ها ی پر کن سریع و شکل گیر سریع را جا لازم دارند بهترین الکترود های شکل گیر سریع یا الکترودهای با ا نجماد سریع الکترودهای Exx10 و Exx11 هستند . الکترود پودر آهنی و مناسب برای همه حالتها که خصوصیات پر کنی سریع و ا نجماد سریع را با هم دارد آنرا الکترود Exx14 می باشند . الکترود Exx14 حالت پر کنی سریع دارد . نه به اندازه Exx10 انجماد سریع دارد بلکه ترکیبی بین این دو می باشد و از این رو الکترود Exx14 الکترود مرکب گفته می شود .
الکترود کم هیدروژن : روپوش این الکترودها کم هیدروژن یا عملا بی هیدروژن هستند . الکترودهای گم هیدروژن جوشهای بدون ترک ریز و زیر مهره ای تولید می کنند و قابلیت نرمی استثنا ئی دارند .
در جوشهای فولادهای گوگرد دار تخلخل ایجاد ننموده و جوشها از نظر پرتو نگاری دارای کیفیت مطلوبی هستند . به دلیل آنکه استفاده از الکترود کم هیدروژن نیاز به گرمایش را کا هش مید هد مصرف عمده آن در جوشکاری فولادهای سخت جوش و فولادهای آ لیاژی با مقاومت کششی بالا می باشد .
E7028 E 7018 E7016 E7015 به بعنوان مثال: این الکترودها عبارتند از: ٍExx28 و Exx18
الکترود پود آ هنی : پودر آ هن در روپوش بسیاری از الکترودها اضا فه می شود . پودر آ هن در حرارت شدید قوس تبدیل به مذاب شده و به فلز جوش استفاده میشود . وقتی پودر آ هن در مقادیر نسبتا زیاد 30 درصد بیشتر به روپوش اضافه میشود سرعت جوشکاری بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و پاک کردن سرباره آسان تر می گردد . ضاهر جوش خیلی صاف است . مثال : برای الکترودهای پودر آهنی می توان الکترودهای ٍE7027 , E7028 , E7024 را نام برد .
زاویه دادن به الکترود در وضعیت های مختلف جوشکاری Electrode Angle
علاوه بر سه حرکت اشاره شده در بالا جوشکار باید الکترود را با زاویه ، معین و مشخص نسبت به سطح کار و امتداد جوش نگه دارد . زاویه بین الکترود با خط عمود بر جوش در صفحه طولی را زاویه راهنما Lead angle و زاویه الکترود با خط عمود برجوش در صفحه عرضی را زاویه کار می گویند . وضعیت صحیح الکترود باعث کاهش ذرات حبس شده سرباره در جوش و تقلیل زیر جوش under cUT می شود . در میانه کار معمولا جوشکار باید برای قرار دادن الکترود های جدید قوس را چندین بار مرتبا قطع کند . اگر قوس در نتیجه عقب کشیدن آنی الکترود قطع شود حفره ای کاسه شکل بدون اینکه از فلز مذاب کافی پر شود ایجاد می گردد که شبیه دهانه آتش فشان می باشد و احتمال ایجاد عیوب در این ناحیه زیاد است برای جولوگیری از وقوع این دهانه بر روی باند جوش در خاتمه هر الکترود بهتر است الکترود را به آهستگی به عقب در سر تا سر گرده جوش کشیده و همزمان طول قوس را افزایش داد . قبل از شروع الکترود بعدی باید این ناحیه را تمیز کرد تا از محبوس شدن سرباره اجتناب شود . قوس در الکترود بعدی پیشاپیش دهانه شروع و به عقب برگشت داده تا انتهای قبلی باند جوش را در بر گیرد . نقطه تعویض الکترود یک منبع جدی برای تجمع سرباره و حباب گاز و فقدان ذوب کامل جوش است . این قسمت از عملیات جوشکاری احتیاج به مهارت زیاد دارد تا بتوان جوش با کیفیت خوب تولید نمود . همانطور که قبلا اشاره شد انتهای الکترود باید به اندازۀ کافی به کار نزدیک باشد تا قطرات مذاب مستقیم از الکترود به حوضچه جوش منتقل شود . طول قوس فاصله بین انتهای الکترود و حوضچه جوش است که تا حدودی تابع نوع پوشش الکترود و شرایط کار می باشد . به طور کلی طول قوس نباید از قطر هسته الکترود بیشتر باشد و جوشکار باید با مهرت و تجربه ای که دارد آنرا کنترل کند . طول قوس کنترل کننده ولتاژ قوس بوده و بر سرعت پیشرفت جوش و راندمان آن تاثیر می گذارد . با قوس کوتاه شدت جریان افزایش یافته و در نتیجه نرخ رسوب زیاد می شود . در حالیکه قوس بلند احتمال اکسیده و نیتره شدن مذاب را بیشتر کرده و مقداری حرارت قوس تلف شده و تولید جرقه به مراتب بیشتر می شود . اگر لازم است که چندین پاس و لایه جوش کناره و یا روی هم رسوب داده شود باید توجه داشت که سرباره از روی لایه های قبلی کاملا پاک شود در مواردی که پاس ها کنار یکدیگر قرار می گیرند به منظور حذف زاویه تندبین دو پاس و کاهش موضع تمرکز تنش حاصل از آن الزامی است .

حرکت الکترود :

پس از شروع قوس الکتریکی ، جوشکاری باید قوس الکتریکی را به داخل محل اتصال جهت دهد تا فلز جوش در محل مورد نظر رسوب داده شود . برای اینکار جوشکار باید سه حرکت را همزمان بطور یکنواخت و قابل کنترل انجام دهد که عبارت است از :
الف: تثبیت فاصله نوک الکترود با سطح مذاب حوضچه جوش یا انطباق همزمان ذوب الکترود و حرکت آن سوی و سمت جوش
ب: حرکت الکترود و قوس در سر تا سر مسیر جوش که در اصل سرعت پیشرفت جوشکاری است .
ج: در صورت لزوم حرکت های زیگزاکی یا موجی متناسب با وضعیت جوش ، تا نیروی قوس فلز مذاب را در محل مورد لزوم هدایت داده نگه دارد و سر باره را نیز به اطراف جارو کند .لازم به تذکر است که این حرکت ها باید به طریقی انجام شود تا باعث حبس شدن ذرات سرباره در جوش یا وارد شدن هوای اتمسفر به محفظه قوس نشود .

نرخ یا میزان ذوب الکترود : Melting rate

طول الکترود ذوب شده در دقیقه را نرخ ذوب الکترود می نامند . نرخ ذوب الکترود به عوامل مختلفی بستگی دارد و در شرایط مشابه (از نظر اندازه و شدت جریان ) در موتورهای زنراتور بیشتر از ترانسفورماتورهای یکسوکننده و در ترانسفورماتورهای یکسو کننده بیشتر از ترانسفورماتورهای AC است . برای منبع با قدرت معین نرخ ذوب با ازدیاد شدت جریان افزایش می یابد . ولی شدت افزایش در الکترودهای ضخیم تر کمتر از الکترودهای باریک است . باید توجه داشت که در شدت جریان های خیلی زیاد به علت وزش قوس و جرقه و حرارت مقاومتی زیاد در الکترود ، نرخ ذوب دوباره اندکی کاهش می یابد .

انتقال فلز از الکترود به حوضچه مذاب Metal transfer – Droplet transfer

انتقال فلز مذاب از الکترود مصرفی به طرف حوضچه جوش اثر مهمی بر روی استفاده فرآیند جوشکاری و قابلیت آنها برای اتصال در وضعیت های مختلف دارد . نحوه انتقال قطرات مذاب ممکن است بر روی میزان عمق نفوذ پایداری حوضچه جوش و مقدار ترشح و جرقه نیز تاثیر داشته باشد .انواع مکانیزههای انتقال فلز از الکترود به حوضچه جوشی در شکل زیر نشان داده می شود .

انتقال ثقلی یا کروی : Globular Transfer – Gravitation Transfer

در این مکانیزم قطر قطرات ذوب شده از الکترود مساوی یا بزرگتر از قطر الکترود است .
جوشکاری با الکترود از نوع کم هیدروزن جوشکاری قوس با گاز Co2 با جریان بالا و جوشکاری MIG با جریان پایین این نوع انتقال فلز را دارا می باشد . در این مکانیزه جرقه یا ترشح براحتی بوقوع می پیوندد.
انتقال مدار بسته یا پلی : Short Circuit Transfer در این مکانیزم قطرات ذوب شده در انتهای الکترود با حوضچه جوش به صورت پلی قرار می گیرند . جوشکاری قوس با گاز محافظ با جریان پایین این نوع مکانیزم انتقال را دارا می باشد .این نوع جوشکاری برای جوشکاری ورقهای نازک با عمق نفوذ کم و در جاهایی که جوشکاری یکطرفه بوده و بستر جوش با کیفیت مناسب در جهت دیگر مد نظر می باشد مناسب است .

انتقال اسپری یا انتقال ریزش شدید :Spray transfer

در این مکانیزم قطرات با قطر کوچکتر از قطر الکترود از میان ستون قوس به سمت حوضچه پرتاب می شوند . جوشکاری MIG با جریان نسبتا بالا و جوشکاری با الکترود ا زنوع اکسید تیتانیم بالا این نوع انتقال را دارا می باشد . قوس در این حالت معمولا پایدار بوده و جرقه کمی تولید می کند .
نیروهایی که در انتقال فلز از الکترود به حوضچه جوش نقش دارند عبارتند از :
الف : کشش سطحی
ب : شتاب ثقل (وزن )
ج : نیروی الکترومغناطیس
د : هیدرو دینامیک در اثر جریان و جنبش گازها
معمولا نوع انتقال به ترکیب الکترود و فلاکس ، قطر الکترود ،قطب الکتریکی ،گاز محافظ و عوامل دیگر بستگی دارد. برای ثبت و مشاهده و نحوه انتقال فلز از الکترود به حوضچه جوش از دوربین های فیلمبرداری با سرعت بالا (10000 فیلم در ثانیه ) استفاده می شود .

الکترود

جنس هسته الکترود :
بطور کلی متریال مورد استفاده در ساخت هسته الکترود را بدو گروه عمده تقسیم می کنند .
الف:گروه آهنی : نظیر فولاد
ب:گروه غیر آهنی : نظیر مس ، آلومینیوم
لازم به توضیح است که در گروه آهنی هم از فولاد های ساده کم کربن بهره می گیرند و هم از فولادهای آلیازی .
مثلا برای جوشکاری فولاد های ضد زنگ از الکترودهایی استفاده می کنند . که جنس هسته آن از فولاد پر آلیاژ باشد . این الکترودها در بازار به الکترودهای استیل معروفند .

مواد سازنده پوشش الکترود :

الف:سلولز : ترکیب شیمیایی غیر کامل از خمیر چوب که تولید کننده گاز COو H2 می باشد .
ب: اکسید تیتانیوم که نام دیگر آن روتایل است . (Tio2)
ج: اکسید آلومینیوم که نام دیگر آن آلومنیی است . (Al2o3)
د: اکسید آهن .
ه: کربنات آهن – کربنات کلسیم – کربنات منیزیم .
و: فلدسپات (که ترکیبی از آلومنینیم سیلسکات است  .
ز: بعضی از سیلسکات ها که سرباره ساز هستند .
ح: بعضی از سیلسکات ها که نقش چسب را دارند مثل سیلیکات سدیم و سیلیکات پتاسیم .
ط: فرو آلیاژ ها مثل فرمنگنز و فرو سیلیس .
ی: پودر آهن از 5 تا 50 در صد .

وظایف پوشش الکترود :

الف : فضای گازی و سرباره محافظ را بوجود می آورد و حوضچه مذاب را از تماس با اتمسفر محافظت می کند .
ب: پایدار کننده قوس می باشد .
ج: وظیفه افزون برخی عناصر آلیازی را به حوضچه جوش بر عهده دارد .
د : به کمک ویسکوزیته ای که دارد شکل گردۀ جوش را منظم و قانونمند می کند .
ه: پوشش از سریع سرد شدن جوش جلوگیری کرده و رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب را ممکن می سازد .
و : کاهش دهنده پاشش فلز جوش به اطراف بوده و عمل رسوب فلز را به حوضچه تسهیل می بخشد .
ز: تشکیل سرباره داده و لزا واکنش های سرباره و فلز مذاب را خواهیم داشت که این امر در تصفیه نا خالصی ها از حوضچه مذاب کمک خواهد کرد .
ح: بر روی می زان نفوذ قوس تاثیر خواهد داشت .
همانطور که می توان انتظار داشت الکترودی ساخته نشده است که کلیه خواسته ها را در تمام شرایط پاسخگو باشد بنابر این انواع گوناگون الکترود تولید می شود که هر نوع آن مناسب برای درخواست های خاصی است .عناصر مختلفی در پوشش الکترود بکار گرفته می شود که در هنگام ساخت الکترود پس از انتخاب مواد پوشش آنها را مخلوط کرده و با اضافه کردن مواد چسبنده (چسب شیشه) بصورت خمیر در می آورند . سپس این خمیر را از طریق اکسترود (Extrude) بر روی میله فولادی بصورت یکنواخت پوشش می دهند و پس از خشک کردن در کوره پخته می شوند .

طبقه بندی پوشش های الکترود ها :

این طبقه بندی بر اساس استاندارد جهانی ISO ارائه شده است . بر اساس پوشش ها را به شش کلاس تقسیم می کنند
کلاس اول یا سلولزی : پوشش این نوع الکترودها از مقدار زیادی سلولز تشکیل شده است که در اثر سوختن آن مقداری زیاد هیدروزن و اکسید کربن به وجود می آید که قوس و حوضچه جوش را از اتمسفر محافظت می نماید . حضور این گازها در قوس الکتریکی با قدرت (یونیزه شدن) بالا ایجاد ولتاژ بالای قوس کرده و در نتیجه انرزی تولید شده بالا بوده و موجب نرخ بالای سوختن Burn – off rate و عمق نفوذ جوش خوب می شود . قسمتس از ترکیبات سلولز در اثر حرارت مقاومتی تولید شده در هسته الکترود حین جوشکاری تمایل به تجربه دارد . گرم شدن الکترود هم چنین یک (افت)کوچک ولتاز قوس شده که احیانا می تواند ترکیب شیمیایی جوش راتغییر دهد . همانطور که می توان انتظار داشت چون بیشتر مواد کربنی و سوختنی در پوشش این نوع الکترودها است . در پایان سرباره کمی بر روی جوش باقی می ماند ولی قوس حاصل شده به علت (جت پلاسمای ) قوس این مکان را به الکترود می دهد تا در وضعیت های مختلف استفاده می شود . نبودن عناصر پایدار مننده قوس در پوشش موجب آن می شود تا این الکترود را با جریان الکتریکی یکنواخت و قطب مثبت بکار برند .
کلاس دوم و سوم یا رتیلی: اکسید تیتانیوم به صورت طبیعی آن (رتیل) پوشش اصلی این دو نوع الکترودها است . وجود مقدار زیادی مواد یونیزه کننده استفادده از الکترود را آسان می سازد . در نوع دوم به علت وجود ترکیبات بازی اضافه شده روان تر بوده و برای وضعیت های دیگر هم مناسب می باشد . یک نفوذ متوسط همراه با قوس ملایم و آرامیکی از مشخصات این نوع الکترود می باشد . به علت وجود رتیل و عناصر یونیزه کننده در پوشش الکترود می توان این گروه الکترودها را با جریان متناوب هم بکار برد .
کلاس چهارم یا اسیدی : پوشش این نوع الکترودها شامل اکسید ها و کربناتهای منگنز و آهن و مقداری سیلسیم می باشد . این پوشش تولید یک سرباره حجیم و روان کرده که نتیجه آن جوش با ظاهر بسیار صاف و تمیز می باشد .سر باره براحتی از روی جوش جدا می شود . هم چنین از وقوع ذرات سرباره محبوسشده در جوش چند (پاسه)می کاهد . با این الکترود می توان از جریان یکنواخت و متناوب استفاده کرد .
کلاس پنجم یا اکسیدی : اکسید آهن به مقدار زیاد در پوشش آن است و به علت سرباره سنگین مقدار نفوذ جوش کم بوده اما جوش حاصل پخ و صاف می باشد ولی دارای استحکام کمتری نسبت به جوش حاصل از الکترودهای دیگر است
کلاس ششم یا بازی : احتمالا مهمترین نوع الکترود از نظر متالوژیکی است . پوشش الکترود شامل مقدار قابل ملاحضه ای کربنات کلسیم و فلورید آهک و فلوراسپار می باشد . به علت می زان رطوبت کم در پوشش الکترود جوش حاصل دارای می نیمم مقدار هیدروزن شده است . همه الکترودهای هیدروزن پائین لزوما از این نوع نیست . به علت تولید فلز جوش با هیدروزن کم ، این نوع الکترود برای جوشکاری فولادی کم آلیاژی که در مقابل )ترک برداشتن) منطقه مجاور جوش حساس هستند .بسیار مناسب می باشد همچنین جوش حاصل مقاومت خوبی در برار (ترک گرم) دارد و برای فولادهای ضخیم و کربن بالا نیز مناسب است . فلز جوش دارای خواص مکانیکی خوب بویزه مقاومت ضزبه ای است . الکترودهای بازی ممکن است براحتی الکترودهای دیگر قابل بکار بردن نباشد . اما از آنها می توان در تمام وضعیت ها و جریان دائم متناوب استفاده کرد . چون این نوع الکترود برای جوش با کیفیت بالا استقاده می شود . برای پائین نگهداشتن رطوبت حتی الامکان باید آنها را در جای خشک نگهداری کرد و حتی بهتر است قبل از استفاده چند ساعتی آنها را در اجاق پخت (بویزه در مورد جوشکاری فولادهای آلیاژی (
* شرط لازم برای حصول یک جوش عالی ،داشتن الکترود سالم است .*
انتخاب نوع الکترود Selecting the Electrode
عوامل موثر در انتخاب الکترود عبارتند از :
الف : ترکیب شیمیایی فلز مورد جوشکاری : به عنوان مثال در فولادهای کربنی ( بالاتر از 35 % کر بن ) و استحکام کششی بیشتر از PSI 60000 یا به عبارتی (2 MM/Kg 42) الکترود باید از نوع کم هیدروزن و یا الکترود با پوشش پودر آهن و هیدروزن پا ئین ا نتخا ب شو د .
ب :گیفیت محل جوش : چنا نچه فا صله ریشه درز اتصال باز باشد باید از الکترود های مشخص و معینی که سرباره حجیم ایجاد می کنند استفاده کرد .
ج : وضعیت جوشکاری:در جوشکاری حالت قائم verticalوبالای سر یا سقفی overhead تعداد معدودی از الکترودها قابل استفاده هستند .
د :شرایط کاربری : بعنوان مثال در مواردیکه جوش باید دارای استحکام زیاد ویا استحکام ضربه ای بالا در درجات زیر صفر باشد . نوع الکترود مصرفی با مواردی که فقط ظاهر تمیز و صاف مورد انتظار است متفاوت خواهد بود .
ه : میزان نفوذ جوش یا عمق نفوذ
و : هزینه جوش : هزینه عمل جوش در انواع الکترود ها بر دو مبنا بر آورد و مقایسه می شود . یکی از نظر میزان بازدهی و نرخ رسوب و دیگری از دیدگاه قیمت الکترود . الکترودهای پودر آهن دار دارای نرخ رسوب بالا و بطور کلی هزینه عمل کمتری نسبت به الکترود های دیگر هستند هر چند که ممکن است کمی گرانتر باشند .
ز : مهارت جوشکاری : کار کردن با بعضی الکترودها راحت تر و نیاز به مهارت کمتری دارد و حتی سرعت عملیات جوشکاری بیشتر است . علاوه بر انتخاب نوع الکترود . اندازه الکترود از نظر اقتصادی وعملیات جوشکاری نیز حائز اهمیت و قابل توجه است که بر حسب طراحی اتصال ضخامت لایه جوش وضعیت جوشکاری حرارت داده شده مجاز (شدت جریان ) و مهارت جوشکار تعیین میشود .
قاعده کلی آن است که هرگز نباید از الکترودی که اندازه آن از ضخامت کار است استفاده کرد .
جوشکار الکترود بزرگتر رابه علت اینکه می تواند جوش را با سرعت بیشتری با تعداد تعویض کمتری انجام دهد ترجیح می دهد و سعی می کند حتی الامکان بزگترین اندازه الکترود مجاز را استفاده کرند که این امر مستلزم مهارت جوشکار در تشخیص صحیح اندازه می باشد .
الکترود کلفت برای جوشکاری در وضعیت عمودی یا قائم و بالاسریا سقفی مناسب نیست چون کنترل حوضچه جوش حجیم در آن شرایط مشکل است . الکترود" 1875/0 (5/4 میلیمتر) تقریبا بزرگترین الکترود قابل استفاده در این وضعیت ها است . در مورد جوشکاری ورق های ضخیم با لبه های آماده سازی شده v یا جناقی و k باید اولین " پاس " جوش از الکترود نازک و برای ردیف های بعدی به ترتیب از الکترود های کلفت تر استفاده کرد .

عوامل فساد الکترود :

الف : عدم هم محوری پوشش و هسته یکی از عوامل فساد است .
ب :رطوبت :بصورت مستقیم و یا غیر مستقیم ، در حین حمل و نقل یا ا نبارداری رطوبت جذب پوشش می شود در هر حالت چنین الکترودی فاسد تلقی می شود . چرا که وقتی الکترود با پوشش مرطوب را استفاده می کنیم رطوبت بخار شده این بخار باعث افزایش تر شح یا پاشیدگی شده و ضمنا رطوبت ایجاد شده باعث متخلخل شدن جوش (porosity) گشته و از اینها بدتر تجزیه بخار آب است که تردی هیدروزن ودر نتیجه ترکید گی سر و قطعه را در پی خواهد داشت .میزان رطوبت و قدرت جذب رطوبت در الکترود ها متفاوت است . الکترودها ی سلولزی یا روتیلی فدرت جذب کمی دارند و اکثرا در فرایند ساخت اندکی رطوبت می گیرند . الکترودهایی داریم که قدرت جذب رطوبت بالایی دارند مثل الکترودهای قلیایی :بسته بندی این الکترودها کاملا آب بندی شده و ایزوله است بعضی از الکترودها را بعد از باز شدن جعبه بایستی در گرم کن یا oven قرار داده و آنها را همواره خشک نگه داشت . بطور کلی الکترودهایی که دو رقم اول بعد ازE آن بزرگتر باشد از نظر جذب رطوبت بسیار حساس هستند . اگر الکترود مرطوب تا حد معین و مشخصی رطوب زیاد طولانی باشد ممکن است هسته زنگ زده باشد و یا در پوشش هایی که پودر آهن دارند . پودر آهن موجود اکسد شده و در حین جوشکاری تنظیم آ نالیز شیمیایی را به هم می زند گاهی اوقات در حین پروسه خشک کردن ، ترکیب پوشش تغییرات بنیادی میکند .
)مثلا اگر الکترود سلولزی تا 400 درجه گرم شود ممکن است سلولز بسوزد واز بین برود

الکترود مرطوب را چگونه تشخیص میدهند :

1 : به روش سنتی : a - از روی صدای برخورد الکترود با قطعه فلزی سالم ( صدای خفه میدهد )
b :1 با گرفتن الکترود به سنگ و از روی گرد و خاک حاصله نم دار بودن الکترود بررسی میشود.
2 :به روش آ زمایشی : اندازه گیری میزان رطوبت با روشهای شیمیایی
:3 تغییر رنگ : تغییر رنگ پوشش الکترود یا طبله زدن پوشش ( در صورت بالا بودن رطوبت )
ج : عامل دیگر چربی و روغن است که الکترودها را فاسد می کند
چری در حین جوشکاری می سوزد و بخش عمده آن خارج می شود ولی بخش جزئی آن می ماند خصوصا در مورد فولادهای ضد زنگ چربی می تواند کربن را تغییر دهد . لذا خیلی مهم است چون ممکن است کل کربن فولاد 3% باشد ولی با وجود چربی این مقدار به 4 یا 5 صدم درصد برسد که مضر است در مورد الکترودهای چرب گرفتاری های مرطوب را نیز داریم مثل پا شش (SPLASH) و تخلخل ( POROSITY)
:4 شکسته شدن پوشش الکترود : این پدیده گاهی اوقات در پروسه ساخت صورت می گیرد اما در مواردی در ضمن حمل و نقل و استفاده و نگهداری این حالت روی میدهد . الکترودی که پوشش آن شکسته شده ولی نریخته باشد در حین جوشکاری پوشش کنده شده و روی حوضچه می افتد و آن قسمتی که پوشش ندارد پر از حفرات و آخال اکسید ی خواهد شد .
:5 نیم سوز بودن پوشش الکترود : اگر الکترود به کار به چسبد و جدا نشود گداخته شده و حرکت های چپ و راست جوشکار برای کندن الکترود پوشش را خراب نموده و گداخته شدن پوشش باعث نیم سوز شدن آن می شود .

شناسایی الکترود بر اساس کد بندی :

انجمن جوشکاری امریکا ((AWS)) برای الکترودهای نورد شده پوشش دار مورد مصرف در جوشکاری قوس الکتریکی دستی کد بندی به صورت ذیل ارائه کرده است:
XXXX(X)E
دو رقم اول با سه رقم اول بعد از علامتE))اکر چهار عدد بود دو رقم اول و اگر پنج عدد بود سه رقم اول ) استحکام کشتی فلز جوش بر اساس و واحد PSI که بر هزار تقسیم شده را نشان میدهد .
مثال: E60XX یعنی نمونه ای که از محل جوشکاری خارج شده و به ماشین وصل شده است حداقل 60000 پوند بر اینچ مربع استحکام کششی دارد
معمولا اعداد ذیل را دارند : 45-60-70-80-90-100-120
اگر پنج حرفی بود X چهارم و اگر چهار حرفی بود X سوم نشان دهند موقعییت جوشکاری است
1- ( همه موقعیت ها )وضعیتها
2- فقط FLAT (تخت ( یا افقی (( HORIZONTAL ))
3- فقط FLAT (تخت )

منابع:

1-http://www.joshkari.150m.com
2--: http://iranwelding.blogfa.com
3-مجموعه مقاله‌های شانزدهمین سمینار سالانه جامعه ریخته‌گران ایران ناشرانتشارات جامعه ریخته گران ایران
4-کتاب پودمانی جوشکاری قوس الکتریکی ( با الکترود روپوش دار در حالت سطحی )
5- کتاب آموزش جوشکاری سازه های فولادی



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : چهارشنبه ٢٤ تیر ۱۳۸۸

اصول سنگ ‌زنی




معمول ترین کارهای سنگ‌زنی عبارت از تیز کردن ابزارها و کار روی قطعات آب داده شده و بدون آب. منظور از سنگ زدن برطرف کردن ناهمواری های سطوح کار (پلیسه‌گیری) و یا سنگ زدن قطعات گرد و یا تخت که باید دقت اندازه داشته و سطوح آنها کاملا دقیق و صاف باشند.
سنگ زدن نیز جزو کارهای براده‌برداری است. وسیله یا ابزار سنگ زدن اکثر اوقات سنگ سمباده گردان است که بوسیله دانه‌های خود از روی قطعات براده‌های بسیار ریز و ظریفی جدا می‌کنند. چون معمولاً سرعت محیطی سنگ سمباده خیلی زیاد است موجب اصطکاک زیاد شده و در نتیجه باعث سرخ شدن براده‌ها می‌گردد.

ترکیبات سنگ سمباده :

سنگهای سمباده از ذرات سخت گوشه‌دار و تیز (وسیله تیز کردن) که با چسب مخصوصی بهم متصل شده‌اند ساخته می‌شوند.

وسیله یا مواد سنگ‌زنی :
انواع مواد سمباده‌زنی :

مواد سمباده‌کاری بر دو نوع اند مصنوعی و طبیعی.
مواد سمباده کاری طبیعی عبارتند از کروند طبیعی و خاک سمباده یک نوع از مواد سمباده زنی طبیعی سنگ چخماق است. برای سنگهای مسباده اغلب مواد سمباده‌کاری مصنوعی مصرف می‌کنند.

الکتروکروند :

(اکسید آلومینیوم) از خاک رس در کوره‌های الکتریکی استخراج می‌شود.دو نوع کروند وجود دارد یکی نرمال کروند (NK) دیگری کروند خالص (EN).

سیلیسیوم کاربید :

یاکاربوروند که از شن سنگ چخماق و پودر زغال استخراج می‌شود دارای رنگی نزدیک به خاکستری یا سبز بوده و عبارت از ذرات براق از نوع الماس است.

انتخاب وسیله یا مواد سمباده زنی :

کروند طبیعی برای فلزات سمج مانند فولاد و سیلیسیوم کاربید برای فلزات شکننده مانند چدن.

دانه‌بندی مواد سمباده‌زنی :

مواد سمباده‌کاری ابتدا بوسیله دستگاه‌های آسیا به ذرات ریز خوردمی‌شوند و بزرگی دانه‌های حاصله به این طریق را به نام دانه‌بندی آن خوانده‌اند.برای ساختن سنگ سمباده درشت و ریز (زبر و نرم) ذرات آسیا شده را از الک‌های مختلف می‌گذرانند و آنها را از نظر بزرگی ذرات تقسیم‌بندی می‌کنند.علامت‌گذاری دانه‌ها از نظر شماره الک صورت می‌گیرد به این طریق که آنها را از الک عبور داده و هر یک را بر حسب نوع و شماره الکی که دانه‌ها از آن گذشته‌اند با اعداد عربی شماره‌گذاری می‌‌نمایند.

انتخاب دانه‌بندی:

دانه‌بندی سنگ سمباده در قدرت سمباده‌کاری و نوع سطح قطعه کار از نظر پرداخت اثر مستقیم دارد.
دانه‌بندی خشن: سنگهای سمباده‌ای که دانه‌بندی درشت داشته باشند دارای قدرت زیاد بوده ولی سطح قطعه کار زبر خواهد بود.
دانه‌بندی ظریف: قدرت سمباده کاری اینگونه سنگها کم بوده ولی سطح کار را کاملاً صاف پرداخت می نمایند‌.

اتصال یا چسب مواد سمباده‌کاری :

ذرات یا دانه‌های بیشمار تیز کننده با چسبی مخلوط شده و در قالب‌ها به فرم سنگ سمباده در می‌آیند.
چسب سرامیک: یا چسب سفال از گل و سنگ چخماق و (فلدشپات) بدست می‌آید. سنگها را پس از درآوردن از قالب در کوره‌های مخصوص حرارت داده و می‌پزند.معمولاً بیش از 75 درصد کلیه سنگهای سمباده با چسب سرامیک مخلوط و چسبانده شده‌اند سنگها در برابر ضربه خیلی حساس بوده لیکن در مقابل حرارت دوام بسیار خوبی دارند.

چسب‌های معدنی :

چسب ماگنزیت : درهوا سخت می‌شود در برابر رطوبت خیلی حساس و فقط برای سمباده‌کاری خشک مناسب می‌باشد.
چسب سیلیکات : که ماده اصل آن سیلیکات دو سدیم و در مقابل آب دوام دارد و از همین جهت برای سمباده‌کاری مربوط مصرف دارد.

چسب گیاهی :

که از لاستیک و لاک (صمغ درخت) یا با کلیت بدست می‌آید.چون با دوام بوده و خاصیت ارتجاعی دارد برای ساختن سنگ سمباده‌های نازک که پروفیل تیز دارند خیلی مناسب است.چسب با کلیت برای حرارتهای بسیار زیاد مصرف می‌شود.لاستیک و لاک در مقابل حرارت چسبناک می‌شوند.

انتخاب چسب :

ارتباط با نوع سمباده‌کاری دراد مثلاً کف‌سایی،گردسایی و ابزارسایی و هم چنین به جنس سائیدنی و بزرگی سطح اصطکاک حاصل بین سنگ سمباده و قطعه کار نیز مربوط است.

سختی سنگهای سمباده :

اگر در موقع سنگ زدن یکی از دانه‌های سنگ کند شود در نتیجه اضافه شدن فشار برش آن دانه از چسب بدنه جدا خواهد شد.سختی یا نرمی سنگ هیچ ارتباطی با سختی ذرات سمباده کاری ندارد بلکه ارتباط مستقیم با نوع چسب یا اتصال آن دارد. سنگهای سخت نسبت به سنگهای نرم دارای اتصال محکمتری هستند.درجه سختی سنگهای سمباده را با حروف مشخص می‌کنند.

انتخاب درجه سختی :

ذرات کند و سائیده شده سنگ بایستی از چسب جدا و جای خود را به دانه‌های تیز بدهند از این جهت سنگهای نرم را برای فلزات سخت و سنگهای سخت را برای فلزات نرم بکار می‌برندن.
چنان چه سطح اصطکاک بین سنگ و قطعه کار زیاد باشد دانه‌های سنگ خیلی زود سائیده می‌شود و به این جهت برای چنین کارها لازم است که سنگهای نرم استعمال شود و در مورد سختی سنگ سمباده باید سختی سنگ را از سختی کار تشخیص داد. منظور از سختی خود سنگ سختی آن در حال سکون است در حالی که سختی کار ارتباط با سرعت محیطی آن دارد و هرچه سرعت محیطی کمتر شود به همان نسبت اثر سنگ نرمتر خواهد بود.

شکافهای ذره بینی سنگهای سمباده :

منظور از شکافهای ذره‌بینی عبارت از تقسیمات فضایی دانه‌ها و وسیله اتصال (چسب) و سایر سوراخها و خلل و فرجی است که در سنگ موجود است . شکافهای ذره‌بینی سنگ سمباده ها ممکن است خیلی باز و یا متراکم باشد و نوع این شکافها را معمولاً با اعداد عربی مشخص می‌کنند.

سنگهای سمباده :

برای انجام کارهای مختلف سنگ‌زنی سنگهای فرم‌دار متناسبی بکار برده می‌شوند. فرم و اندازه سنگ سمباده‌ها بفرم درآمده‌اند.

مواظبت سنگهای سمباده :

سنگها را باید از تصادم و ضربه محافظت کرده و در محل خشکی نگاه داری کنند.

بستن سنگهای سمباده :

قبل از بستن سنگ به روی میل خود باید از آن از نظر ترک‌خوردگی آزمایش صدا به عمل آورند. برای انجام این کار سنگ را بحال آزاد روی میله‌ای واداشته و با یک چکش چوبی به آن می‌کوبند در این حال سنگ باید صدای کاملاً روشنی داشته باشد سنگ هایی که با چسب گیاهی چسبانده شده باشند بدون صدا خواهند بود.برای آن که گردش چرخ سنگ سمباده کاملاً آرام بوده و سطح سنگ خورده کاملاً صاف درآید لنگی سنگ از هر جهت گرفته می‌شود.
برای برطرف کردن لنگی سنگ از وزنه‌های تعادلی که در فلانش سنگ روی راهنمای دم چلچله قابل حرکت می‌باشند استفاده کرده و آنها را آن قدر روی راهنما تغییر مکان می‌دهند تا چرخ تعادل پیدا کند.سنگ سمباده روی میل مربوط خود بین فلانشهای تراشکاری شده توخالی طبق محکم بسته می‌شود.
سوراخ این فلانشها بایستی آن قدر بزرگ باشد که به راحتی روی میل سنگ داخل شود و برای آن که سنگ بوسیله دو فلانش کاملاً محکم نگاه داری شود از دو طرف زیر فلانشها پولک های مقوایی یا نمدی و یا چرمی می‌گذارند.

صاف کردن سنگهای سمباده :

منظور از صاف کردن سنگهای سمباده از بین بردن چربی یا کثافات جمع شده روی سنگ و یا پریدگی و شکستگی‌های جزئی دور آن است به ترتیبی که پس از انجام این عمل سنگ کاملاً بدون لنگی گردش کند وسایل صاف‌کاری سنگهای سمباده مختلف است.برای صاف کردن سنگهای خشن کاری چرخهای فولادی پره‌دار به کار می‌برند لیکن برای کارهای ظریف و صاف‌گیری کاملاً دقیق الماس‌های مخصوص بکار برده می‌شود.

سرعت محیطی سنگ های سمباده :

سرعت محیطی سنگ سمباده نیز عبارت از همان سرعت برش آن است و بر حسب متر در هر ثانیه معین می‌شود.
در اثر زیاد شدن سرعت محیطی خطر شکستن و از جا در رفتن سنگ در اثر نیروی گریز از مرکز اضافه می‌شود و در نتیجه پرتاب قطعات سنگ به اطراف امکان تولید خطرات جانی وجود دارد برای جلوگیری از این پیش آمد و سایر خطرات برای سنگهای مختلف که با چسبهای مختلفی چسبانده شده‌اند و هم چنین برای کارهای مخلتف سنگ زدنی حداکثر دور لازم تعیین شده است.برای سنگ هایی که با چسب سرامیک یا چسب گیاهی چسبانده شده‌اند این حداکثر سرعت برای کارهایی که با دست سنگ زده می‌شوند است باید توجه داشت که هر سنگ سمباده همیشه قبل از آن که مورد استفاده قرار داده شود باید یک آزمایش از نظر گردش از آن برای مدت پنج دقیقه به عمل آید.

تیز کردن ابزارها :

ابزارهایی مانند تیغه فرز و نظائر آن اغلب در موقع تحویل از طرف کارخانه سازنده ضمیمه یادداشتی که در آن جمله مختصر «مکرر تیز شونده» توصیه شده است تسلیم خریدار می‌شود.ابزارهای کند زمان لازم برای انجام کار را بالا برده و ضمناً سطوح کار تراشیده شده با آنها نیز ناصاف و غیر تمیز خواهد بود به اضافه اگر لب ابزار برنده به موقع تیز نشود و کندی آن خارج از وضع عادی شود برای تیز کردن مجدد آن بایستی مقدار زیادی از آن را به وسیله سنگ سمباده از بین برد و بدیهی است که این کار توأم با ضرر مادی است مضاف براینکه در اثر از بین بردن لبه کند شده ممکن است این خطر پیش آید که بعلت تولید گرمای زیاد ابزار برنده سختی خود را از دست بدهد.به این جهت صلاح در این است که به مجرد کند شدن ابزار آن را در اسرع وقت تیز کنند.

ماشین برای سنگ زدن (تیز کردن)افزار :

سنگ سمباده‌های رومیزی و پایه‌دار قاعدتاً برای تیز کردن ابزارهای یک لبه بوسیله دست می‌باشند.
این ابزارها عبارتند از : قلمهای دستی،رانده‌های تراشکاری و صفحه‌تراشی و نظائر آنها.روی پایه ماشین میله‌ای افقی یاطاقان شده است و در یک یا هر دو طرف این میله سنگ سمباده سوار می‌شود و میز یا تکیه‌گاه ابزار اغلب اوقات به درجات زاویه تقسیم‌بندی شده است.

ماشینهای ابزار تیزکنی اونیورسال :

این ماشینها را برای تیز کردن ابزارهای چندلبه مانند برقوها،تیغه فرزها،قلاویزها و نظائر آنها به کار می‌برند.این گونه ابزارها را موقع تیز کردن به دستگاهی بسته و با یک حرکت جبری از مقابل سنگ می‌گذرانند.

انتخاب سنگ سمباده :

برای تیز کردن ابزارها سنگهایی از جنس کروند که دانه‌بندی و سختی متوسطی داشته باشند به کار می‌برند.اکثراً ابزارهایی مانند رنده‌های تراشکاری و صفحه‌تراشی را ابتدا با سنگ زبرتری تیز کرده و بعد با سنگهای نرمتر آنها را دقیق تیز می‌نمایند و ابزارهایی که از جنس فلزات سخت باشند با سنگهای سیلیسیوم کاربید تیز می‌نمایند.
نکاتی که در تیز سنگ زدن باید مراعات شود :
1) باید در جهت مخالف لبه برنده سنگ زد والاّ تولید پلیسه می‌کنند.
2) مقدار فشار باید کم باشد تا از گرم شدن زیاده از حد جلوگیری شود.
3) در سنگ زدن مرطوب مایع خنک‌کاری باید به اندازه کافی جاری باشد و چنانچه قطره قطره بچکد در قطعه کار ترکهایی در اثر تنش داخلی ایجاد می‌شود.برای آنکه وضع سنگ زدن کار دیده شود اغلب از طریق خشک کارها را سنگ می‌زنند و باید توجه داشت که در این حال ابزارها که زیاده از حد گرم شده‌اند نباید به منظور خشک کاری در آب فرو برد (ترکهای تنشی).

سنگ زدن ناهمواریهای کارها :

لبه و درزهای قطعات ریختگی و پرس شده و سایر ناهمواریها را اکثراً بوسیله سنگهای دستی از بین می‌برند.قطعات کوچک و دستگیر را با دستگاه سنگ میزی یا زمینی کوچک درست می‌کنند و اگر وضع کارها طوری باشد که به سهولت غیرقابل حمل ونقل باشند مثلاً کارهای بزرگ و سنگین و یا کارها ریختگی که اغلب فرم غیر ساده‌ای دارند و هم چنین ریل های تراموا و خط آهن و قطعات ساختمانهای فولادی و غیره را در این مورد با دستگاه سنگ قابل حمل و نقل مانند دستگاه سنگ خرطومی کار می‌کنند.در این دستگاه سنگ توسط موتوری که وصل به یک میله قابل خم شدن است به گردش در می‌آید این میله را مانند یک لوله پلاستیکی می‌توان به هر طرف خم کرد و با سنگی که به سر آن بسته شده است نقاط مختلف کار را مطابق دلخواه سنگ زد. در این طریق سنگهایی که به کار برده می‌شوند خشن بوده و نتیجتاً نقاط سنگ خورده کاملاً صاف و پرداخت نیست.دستگاه های سنگ خرطومی را ضمناً برای ساختن قالبها و شابلون ها و نظائر این ها بکار می‌برند.

خنک‌کاری در سنگ زدن :

جرقه‌هایی که موقع سنگ زدن به اطراف می‌پرند (براده‌های ریز فلزی سرخ شده) نشانه آن است که در اثر اصطکاک سنگ با کار حرارت بسیار زیادی تولید می‌شود.این حرارت در سنگ و قطعه کار پخش می‌شود.سنگ در اثر حرارت زیاد ممکن است که از هم جدا شده و به اطراف پراکنده شود.از طرف دیگر خود کار هم ممکن است که تغییر فرم داده و یا در صورتیکه آب داده باشد سختی خود را از دست بدهد.رنگ های مختلفی که موقع سنگ زدن روی کار تولید می‌شوند خود علامت بارزی از ایجاد حرارت زیاد است.
برای هدایت و از بین بردن گرمای زیاد باید سنگ و کار را خنک کرد.مایع خنک‌کاری که در عین حال وظیفه دور کردن براده‌های حاصله را دارد بایستی در محل برش با فشار زیاد جاری باشد. وسیله‌ای که برای خنک‌کاری مصرف می‌شود آب است که با پنج درصد سود و یا روغن مخصوص به نام امولزیون مخلوط شده.فولاد را قاعدتاً مرطوب و چدن را اکثراً خشک سنگ می‌زنند پس از انجام کار با سنگ باید جریان مایع خنک کاری را قطع و سنگ را برای مدت کوتاهی در حال گردش به حال خود بگذارند تا مایع مکیده شده در خلل و فرج آن به خارج پاشیده شود.
سنگ زدن خشک منحصراً در حالی باید انجام شود که روی سنگ مخصوصاً جمله (برای خشک سنگ زدن) ذکر شده باشد.در این سنگها برای جلوگیری از ایجاد ترک تنشی هرگز نبایستی کار را در ابتداء خشک سنگ زد و بعد بطور ناگهانی مایع خنک کاری را به جریان انداخت.

جلوگیری از خطرات سنگ کاری :

1) قبل از بستن سنگ باید توجه کرد که سنگ ترک خوردگی نداشته باشد.
2) باید امتحان کرد که سنگ در موقع گردش بدون لنگی باشد.
3) قبل از استفاده از سنگ آزمایش گردش اجرا شود.
4) سرعت محیطی سنگ از حد مجاز تجاوز نکند.
5) برای چشم عینک یا حافظ دیگری حتماً به کار برده شود.
6) موقعی که با سنگهای رومیزی یا پایه دار کوچک کار می‌شود تکیه گاه کار نباید بیش از دو میلیمتر با سنگ فاصله داشته باشد در غیر این حال قطعه کار ما بین سنگ و تکیه‌گاه کشیده شده و باعث شکستن و به اطراف پریدن سنگ خواهد شد.
7) در سنگ‌کاری خشک براده‌های حاصله باید به خارج مکیده شوند.
8) پوشش روی سنگ نباید برداشته شود.
9) سنگی که در حال گردش است نباید به هیچ وجه با دست لمس شود.

سنگ زدن کارهای گرد :

بوسیله سنگ زدن می‌توان قطعات کار را به اندازه دقیق درآورد و سطح خارجی بسیار صاف و خوب به آنها داد سنگ زدن قطعات به دو دسته متمایز تقسیم می‌شود: یکی سنگ زدن سطوح خارجی و یکی سطوح داخلی.
بدست آوردن اندازه صحیح برای قطعات کار بوسیله سنگ زدن خیلی سهل تر از تراشکاری انجام‌پذیر است.دلیل آن هم این است که در سنگ زدن عمق براده بسیار کم است مثلاً 0025/0 میلیمتر تا 03/0 میلی متر توجه به حفظ تلرانسهای خیلی کوچک در ساختمان قطعات یدکی و قابل تعویض و هم چنین ابزارها نهایت اهمیت را دارد. با داشتن سطح خارجی بسیار صاف و پرداخت شده در قطعاتی که روی هم می‌لغزند نه تنها از مقدار اصطکاک کاسته بلکه خواص گردش و حرکت هم اضافه می‌شود. به اضافه در اثر کاسته شدن خطوط روی کار به استحکام قطعات نیز افزوده می‌گردد.

سنگ زدن سطوح خارجی گرد :

قطعات دوار استوانه‌ای و مخروطی جزو این دسته از کارهای سنگ زدنی محسوب می‌شوند.موقع سنگ زدن باید سنگ و قطعه کار حرکت‌های معینی را انجام دهند.

ماشینهای سنگ برای کارهای گرد :

حرکت لازم برای سنگ زدن توسط ماشینهای سنگ مخصوص کارهای گرد صورت می‌گیرد.معمول ترین این ماشینها از نوع ساختمانی نرتن هستند.

بستر ماشین سنگ :

حامل میل سنگ و میز که روی آن میل کار نصب است و هم چنین دستگاه مرغک می‌باشد.

میل سنگ :

که حرکت اصلی دورانی و بار را به سنگ می‌دهد. این میل روی پایه پهلویی میز بطور متحرک تنظیم شده است.سنگ روی این میل سوار شده و حرکت خود را از موتوری می‌گیرد.قطعه کار حرکت دورانی خود را از دستگاه میل‌کار می‌گیرد و برای حرکت آن از موتوری استفاده می‌شود.جعبه دنده ایکه در این دستگاه تعبیه شده است امکان تنظیم دورهای مختلفی را می‌دهد.مرغک قاعدتاً گردش دورانی ندارد.برای بگردش درآوردن کار صفحه مرغکی که روی میله کار گردش می‌کند بکار برده می‌شود.جهت گردش سنگ و قطعه کار هر دو یکی است بطوری که مخالف هم به حرکت در می‌آیند. میز ماشین :
بار جنبی را انجام می‌دهد (حرکت طولی) و شامل قسمت زیر و رو است.قسمت رویی یا بالایی میز عبارت از دستگاه میل کار و مرغک است و هر دوی آنها روی راهنمایی بطور قابل تنظیم پیچ شده‌اند و کار بین دو مرغک دستگاه میل کار و دستگاه مرغک بسته می‌شود.
میز توسط دستگاه چرخنده‌ای یا هیدرولیکی بطرف راست و چپ حرکت طولی خود را که بوسیله بسته ایی در طرفین محدود و قابل تنظیم است انجام می‌دهد.یک حرکت رفت و برگشت میز را کورس مضاعف می‌گویند و تنها یک حرکت رفت یا برگشت را کورس می‌نامند.
بار جنبی را باید متناسب با نوع سطح کار تقاضا شده بتوان کمتر یا بیشتر نمود.در دستگاه چرخنده‌ ای بارهای مختلف (سرعت میز) بطرو محدود قابل تنظیم است و در دستگاه هیدرولیکی تنظیم سرعت میز بطور غیرپله‌ای در حدود معینی انجام پذیر است.

دستگاه مرغک :

تکیه‌گاهی برای قطعه کار است.استوانه توخالی دستگاه مرغک با مرغک توسط فنری مخالف کار فشرده می‌شوند بطوریکه قطعه کار در اثر گرم شدن آزادانه قابل انبساط خواهد بود.

وسیله صاف کردن :

صاف کردن و دقیق کردن سنگهای سمباده توسط قطعه الماسی که در دستگاهی بسته می‌‌شود صورت می‌گیرد. این دستگاه را موقع صاف کردن ممکن است روی مرغک یا میز و یا روی میل سنگ محکم بست.با به کار بردن لینت‌هایی که روی میز بسته می‌شوند می‌توان از خمیده شدن قطعات نازک و بلند جلوگیری بعمل آورد.

سنگ زدن سطوح خارجی گرد روی ماشین‌ تراش :

این طریقه در موارد استثنایی به کار برده می‌شود و برای انجام این کار دستگاهی لازم است که بتوان آن را روی قلم گیر ماشین تراش نصب کرد.راهنماهای این ماشین را بایستی با نهایت دقت از براده‌های سنگ و آب خنک‌کاری محافظت کرد.

سنگ زدن طولی :

نوع و طریقه سنگ زدن ارتباط با نوع و اندازه قطعات دارد مثلاً قطعات بلند مانند انواع میله‌ها و میل پیچ‌ها و نظائر آنها را طولی سنگ می‌زنند و در این حال کار را ما بین مرغک‌ها می‌بندند.برای آن که انجام این کارها از نظر اقتصادی مقرون به صرف باشد باید علاوه بر انتخاب سنگ صحیح توجه کرد که سرعت برش سنگ و سرعت محیطی قطعه کار و بار جنبی و عمق آن و خنک‌کاری به طرز صحیحی صورت گیرد.

انتخاب سنگ :

برای سنگ زدن طولی،اغلب اوقات سنگهای تخت بکار برده می‌شوند.قاعدتاً سنگهای نرم با وجودی که نسبت به سنگهای سخت زودتر سائیده شده و از بین می‌روند معهذا مقرون بصرفه هستند زیرا که این گونه سنگها تیزی خود را خود به خود حفظ کرده و قدرت براده‌گیری قابل ملاحظه‌ای دارند.


منبع: www.manufacturengineers.blogfa.com


ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : چهارشنبه ٢٤ تیر ۱۳۸۸

دمای بین پاسی





تعریف:

دمای بین پاسی عبارتست از دمای قطعه در ناحیه جوشکاری درست قبل از اعمال پاس دوم و یا بین هر دو پاس متوالی. در عمل حداقل دمای بین پاسی اغلب برابر است با دمای پیش گرم قطعه٫ هرچند که طبق تعریف این مورد الزامی نمی باشد.

اهمیت دمای بین پاسی:

اهمیت دمای بین پاسی از نظر تاثیر بر خواص مکانیکی و میکروساختار قطعه٫ اگر بیشتر از اهمیت دمای پیش گرم نباشد از آن کمتر هم نیست. بعنوان مثال استحکام تسلیم و استحکام کششی فلز جوش تابعی از دمای بین پاسی می باشند. مقادیر بالای دمای بین پاسی باعث کاهش استحکام فلز جوش می شود. علاوه بر این دماهای بین پاسی بالا اغلب باعث بهبود خواص ضربه و تافنس جوش می شود. هرچند که در صورت افزایش این دما به بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتیگراد این اثر عکس خواهد شد.

حداکثر دمای بین پاسی:

هنگامی که دستیابی به خواص مکانیکی مشخصی در فلز جوش مد نظر باشد٫ کنترل حداکثر دمای بین پاسی اهمیت ویژه ای میابد. درصورتی که طراح حداقل استحکام را برای قطعه ای که ممکن است در اثر شرایط جوشکاری به دماهای بین پاسی بالایی برسد٫ مشخص کرده باشد٫ باید حداکثر دمای بین پاسی نیز تعیین گردد. در غیر این صورت ممکن است استحکام جوش بشدت کاهش یابد.کنترل حداکثر دمای بین پاسی هم چنین در جوشکاری فولادهای کونچ و تمپر شده (مانند A514 ) نیز اهمیت خاصی دارد. بدلیل این که عملیات حرارتی خاصی روی این فولادها اجرا شده است٫ دمای بین پاسی باید در محدوده مجاز کنترل شود تا به خواص مکانیکی مورد نظر در فلز جوش و HAZ دست یابیم. البته کنترل حداکثر دمای بین پاسی در همه موارد الزامی نیست.در مورد فلزات حساس٫ حداقل دمای بین پاسی باید به حد کافی باشد تا از ایجاد ترک جلوگیری نماید٫ در حالی که حداکثر دمای بین پاسی نیز جهت دستیابی به خواص مکانیکی مناسب باید کنترل شود. برای رسیدن به یک تعادل بین ایندو٫ پارامترهای زیر نیز باید مد نظر قرار گیرد: زمان بین اعمال پاسها٫ ضخامت فلز پایه٫ دمای پیشگرم٫ شرایط محیطی٫ خصوصیات انتقال حرارت و حرارت ورودی حین جوشکاری.برای مثال جوشهایی با سطح مقطع کوچکتر طبیعتا دمای بین پاسی را افزایش میدهند. بدین صورت که با ادامه عملیات جوشکاری دمای قطعه بدلیل انتقال حرارت کمتر٫ بطور مداوم افزایش میابد. بعنوان یک قانون کلی اگر سطح مقطع جوش کمتر از ۱۳۰ سانتیمتر مربع باشد٫ دمای بین پاسی در اثر اعمال هر پاس ( درصورت ثابت بودن سرعت عملیات ) افزایش میابد. در حالی که اگر سطح مقطع بیشتر از ۲۶۰ سانتیمتر مربع باشد٫ دمای بین پاسی در صورت عدم وجود منبع حرارتی دیگری٫ در خلال جوشکاری کاهش میابد.

اندازه گیری و کنترل دمای بین پاسی:

یک روش پذیرفته شده برای کنترل دمای بین پاسی استفاده از دو شمع حرارتی یکی با دمای ذوبی برابر با حداقل دمای بین پاسی یا دمای پیش گرم و دیگری با دمای ذوبی برابر با حداکثر دمای بین پاسی می باشد. جوشکار ابتدا ناحیه اتصال را گرم می کند تا زمانی که شمع حرارتی اول ذوب شده و رسیدن به دمای پیش گرم را تایید کند. پس از اینکه قطعه به دمای پیشگرم رسید پاس اول اجرا میشود. درست قبل از اعمال پاس دوم ( و پاسهای بعدی) حداقل و حداکثر دمای بین پاسی توسط شمعهای حرارتی در محلهای مناسب کنترل میشود. بدین صورت که شمع اولی (با دمای ذوب کمتر) باید ذوب شود (نشاندهنده رسیدن به حداقل دمای بین پاسی) در حالیکه شمع دوم ( با دمای ذوب بیشتر) نباید ذوب شود ( نشاندهنده عدم عبور دمای بین پاسی از حداکثر تعیین شده). اگر شمع حرارتی مربوط به دمای ذوب کمتر ذوب نشود باید حرارت بیشتری به قطعه اعمال گردد و درصورتی که شمع حرارتی مربوط به دمای بیشتر ذوب شود باید قطعه در هوای محیط به آهستگی سرد شود تا حدی که دیگر شمع دمای بالاتر ذوب نشده ولی شمع اولی ذوب شود. در این هنگام می توان پاس بعدی را اعمال کرد

محل اندازه گیری دمای بین پاسی:

محل اندازه گیری دمای بین پاسی در استانداردها مشخص شده است. بعنوان مثال در AWS D 1.1 و AWS D 1.5 چنین آمده که دمای بین پاسی باید در فاصله ای حداقل برابر با ضخامت قطعه ضخیمتر ( اما نه کمتر از ۳ اینچ یا ۷۵ میلیمتر) در تمامی جهات از نقطه جوشکاری٫ اندازه گیری شود. این حالت برای اندازه گیری حداقل دمای بین پاسی قابل درک است. اما وقتی کنترل حداکثر دمای بین پاسی نیز ضروری باشد٫ دمای ناحیه مجاور جوش ممکن است بسیار بالاتر از حد مشخص شده باشد. در این حالت بهتر است دما در فاصله یک اینچی از کناره گرده جوش ( Weld Toe ) اندازه گیری شود. در موارد دیگری نیز صنایع خاص دستورالعملهای مخصوص به خود را دارند. بعنوان مثال در صنایع کشتی سازی٫ دمای بین پاسی معمولا در فاصله یک اینچی از کناره گرده جوش و در ۳۰۰ میلیمتر اول از نقطه آغاز جوشکاری اندازه گیری می شود. در این حالت خاص پیش گرم از طرف مقابل محل اندازه گیری اعمال می شود تا از پیشگرم شده کامل ضخامت قطعه اطمینان حاصل شود.
منبع: www.parsigold.com


ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : جمعه ۱٢ تیر ۱۳۸۸

 

سیکل قالبگیری:

در ساده ترین و در عین حال مرسوم ترین روش،قالب تزریق از دو نیمه تشکیل می شود که هر کدام از آنها مستقیما به صفحات ماشین قالبگیری نصب شده اند.نیمه تزریق ثابت ونیمه پران متحرک،دو جزء اصلی هستند که مستقل از طراحی در هر قالبی وجود دارند.به این اجزاء نیمه نر و ماده (Core & Cavity) هم گفته می شود. ...




در ساده ترین و در عین حال مرسوم ترین روش،قالب تزریق از دو نیمه تشکیل می شود که هر کدام از آنها مستقیما به صفحات ماشین قالبگیری نصب شده اند.نیمه تزریق ثابت ونیمه پران متحرک،دو جزء اصلی هستند که مستقل از طراحی در هر قالبی وجود دارند.به این اجزاء نیمه نر و ماده (Core & Cavity) هم گفته می شود.
مراحل عملیاتی-سیکل قالبگیری-به صورت شماتیک در شکل 1 نمایش داده می شود.در ابتدا (مرحله 1،تزریق)مواد مذاب به داخل قالب بسته تزریق می شود.که این قالب برای جلوگیری از خروج مذاب از حفره قالب یا حفره قالبها با نیروی زیاد قسمت گیرنده(نیروهای گیرنده)بسته می شود.مذاب از قسمت نرم سازی،عموما حلزونی رفت و برگشت سری،به حفره قالب تزریق می شود.قسمت نرم سازی و قالب باید به صورت محکم به هم متصل باشند تا ماده مذاب اتلاف نشود.

step1injection_machine.jpg

به علت اختلاف دمای زیاد بین قسمت نرم سازی و قالب اتصال این دو قسمت فقط به مقداری که لازم است حفظ می شود و این مدت تا زمانی است که مذاب توانایی جریان پیدا کردن دارد.پس از پر شدن حفره قالب،مذاب شروع به انجماد می کند.بنابراین حجم آن به مقدار کم وبیش مشخصی کم می شود.این انقباض حجمی با تزریق مذاب بیشتر جبران می شود.بنابراین فشار مذاب تا پایان انجماد باید حفظ شود(مرحله2).

step2injection_machine.jpg

از آنجا که در نرم سازی مقذاری زمان صرف می شود،حلزون شروع به چرخش کرده و مواد تغذیه می شود،این مواد با مقدار مشخص به داخل حلزونی ریخته و ذوب شده و به سر حلزونی برده می شود.فضای لازم با عقب کشیدن حلزونی به صورت هم محور،اغلب مقابل پشت،ایجاد می شود.
هنگامی که قطعه قالبگیری منجمد می شود،قسمت تزریق از قالب جدا می شود تا ماده داخل نازل هم به این شکل سرد نشود.قسمت گیرنده تا موقعیکه قطعه قالبگیری برای بیرون اندازی به اندازه کافی محکم نشده باشد(از نظر استحکام پایدار نشده باشد)بسته می ماند.(مرحله 3،،پایین.)

step3injection-machine.jpg


منبع : پایگاه اطلاع رسانی قالب سازان



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : جمعه ۱٢ تیر ۱۳۸۸
کاربرد انواع مختلف فولاد:

 

از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.

ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد:

آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیم، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. در تولید فولاد دو هدف دنبال می‌شود:سوزاندن ناخالصی‌های چدن 

افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن


منگنز، فسفر و سیلیسیم در چدن مذاب توسط هوا یا اکسیژن به اکسید تبدیل می‌شوند و با کمک ذوب مناسبی ترکیب شده، به صورت سرباره خارج می‌شوند. گوگرد به صورت سولفید وارد سرباره می‌شود و کربن هم می‌سوزد و مونوکسید کربن (CO) یا دی‌اکسید کربن (CO۲) در می‌آید. چنانچه ناخالصی اصلی منگنز باشد، یک کمک ذوب اسیدی که معمولاً دی‌اکسید سیلسیم (SiO۲) است، بکار می‌برند:

(MnO + SiO۲ -------> MnSiO۳(l


و چنانچه ناخالصی اصلی سیلسیم یا فسفر باشد (و معمولاً چنین است)، یک کمک ذوب بازی که معمولاً اکسید منیزیم (MgO) یا اکسید کلسیم (CaO) است، اضافه می‌کنند:(MgO + SiO۲ -------> MgSiO۲(l

 

(۶MgO + P۴O۱۰ -------> ۲Mg۳(PO۴)۲(l


کوره تولید فولاد و جدا کردن ناخالصی‌ها:

معمولاً جداره داخلی کوره‌ای را که برای تولید فولاد بکار می‌رود، توسط آجرهایی که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، می‌پوشانند. این پوششی مقداری از اکسیدهایی را که باید خارج شوند، به خود جذب می‌کند. برای جدا کردن ناخالصی‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده می‌کنند. این کوره یک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن ۱۰۰ تا ۲۰۰ تن آهن مذاب جای می‌گیرد.

بالای این ظرف، یک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روی سطح فلز مذاب منعکس می‌کند. جریان شدیدی از اکسیژن را از روی فلز مذاب عبور می‌دهند تا ناخالصی‌های موجود در آن بسوزند. در این روش ناخالصیها در اثر انتقال گرما در مایع و عمل پخش به سطح مایع می‌آیند و عمل تصفیه چند ساعت طول می‌کشد، البته مقداری از آهن، اکسید می‌شود که آن را جمع‌آوری کرده، به کوره بلند باز می‌گردانند.


روش دیگر جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن:

در روش دیگری که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و کمک ذوب در کوره‌ای بشکه مانند که گنجایش ۳۰۰ تن بار را دارد، می‌ریزند. جریان شدیدی از اکسیژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدایت می‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌ای از فلز مذاب را در معرض اکسیژن قرار می‌دهند.

اکسایش ناخالصی‌ها بسیار سریع صورت می‌گیرد و وقتی محصولات گازی مانند CO۲ رها می‌شوند، توده مذاب را به هم می‌زنند، بطوری که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی آنکه از گرمای خارجی استفاده شود، تقریباً به دمای جوش آهن می‌رسد و در چنین دمایی، واکنشها فوق‌العاده سریع بوده، تمامی‌ این فرایند، در مدت یک ساعت یا کمتر کامل می‌شود و معمولاً محصولی یکنواخت و دارای کیفیت خوب بدست می‌آید.

تبدیل آهن به فولاد آلیاژی:

آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن (Fe۳C) به نام «'سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:

Fe۳C <------- گرما + ۳Fe + C


هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولکهای گرافیت جدا می‌شود. این مکانیزم در چدن‌ها که درصد کربن در آنها بیشتر است، اهمیت بیشتری دارد. برعکس، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتاً به شکل سمنتیت باقی می‌ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه‌ای کند است که عملا انجام نمی‌گیرد.

نمودار فازی آهن-کربن:

نمودار تعادلی آهن-کربن (Fe-C) راهنمایی است که به کمک آن می‌توان روش‌های مختلف عملیات حرارتی، فرآیندهای انجماد، ساختار فولادها و چدن‌ها و... را بررسی کرد.

قسمتی از این نمودار که در متالورژی اهمیت بیشتری دارد، قسمت آهن-کاربیدآهن (سمنتیت) است.

چون کاربید آهن یک ترکیب شبه‌پایدار است، بنابراین دیاگرام آهن-کربن را سیستم شبه‌پایدار می‌نامند. حالت پایدار کربن در فشار اتمسفر، کربن آزاد (گرافیت) است.

قسمت‌هایی که در نمودار با حروف یونانی مشخص شده‌اند، نشانگر محلول‌های جامد از نوع بین‌نشینی هستند.

تحولات هم‌دما (ایزوترم) در سیستم آهن-کربن شبه پایدار

خطوط افقی در نمودار، نشان دهندهٔ استحاله‌های هم‌دما هستند.استحالهٔ یوتکتیک : دما ۱۱۴۸ºC، غلظت کربن ۴٫۲۰ درصد
استحالهٔ یوتکتوئید : دما ۷۲8ºC، غلظت کربن ۰٫۸۰ درصد
استحالهٔ پریتکتیک : دما ۱۴۹۵ºC، غلظت کربن ۰٫۱۸ درصد


البته باید توجه داشت که غلظت‌ها و دماهای ذکرشده برای آهن-کربن خالص بوده و با حضور عناصر آلیاژی دیگر، این ثابت‌ها تغییر می‌کنند.


آلوتروپ‌های آهنآهن آلفا
آهن گاما
آهن دلتا


فازها و ساختارهای مخلتف نمودار فازیفریت:

اوستنیت
سمنتیت
لدبوریت
پرلیت
بینیت
مارتنزیت



ارسال توسط محسن حیدری

نرم افزار برنامه نویسی ماشین های تراش CNC

مدل BOX250

دستگاه های تراش کامپیتری BOX250  توسط شرکت باکسفورد انگلستان ساخته شده است.

این دستگاه ها یک دستگاه  CNC  آموزشی بوده ، و می توان از آنها درکارگاه های آموزشی استفاده کرد.

با این دستگاه ها می توان در محدوده خاصی ، قطعات صنعتی را نیز تولید نمود.

لازم به ذکر است دستگاه از طریق نرم افزار نصب شده بر روی کامپیوتری که جدا از آن می باشد و بوسیله کابلی بهم متصل می شوند دستور می گیرد.

دانلود نرم افزار

 

با تشکر از رضا



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : جمعه ۱٢ تیر ۱۳۸۸

دانلود کتاب ریاضیات مهندسی Erwin Kreyszig

دانلود حل المسائل ریاضیات مهندسی

توجه : برای دانلود فایل مورد نظر بعد از کلیک کردن روی لینک دانلود شما وارد سایت خواهید شد.ابتدا گزینه Repuest Download Link را در ابتدای صفحه زده و سپس گزینه Download File را در ردیف دوم انتخاب کنید.



ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس