توضیح دقیق دانش پایه جوشکاری فلزات غیر مشابه

برخی مشکلات ذاتی در جوشکاری فلزات غیرمشابه وجود دارد که مانع از توسعه آن می شود، مانند ترکیب و عملکرد منطقه همجوشی فلزی غیر مشابه.بیشتر آسیب به ساختار جوش فلزی غیر مشابه در ناحیه همجوشی رخ می دهد.با توجه به ویژگی‌های تبلور متفاوت جوش‌ها در هر بخش در نزدیکی ناحیه همجوشی، تشکیل لایه انتقالی با عملکرد ضعیف و تغییر در ترکیب نیز آسان است.

علاوه بر این، به دلیل زمان طولانی در دمای بالا، لایه انتشار در این ناحیه منبسط می شود که ناهمواری فلز را بیشتر می کند.علاوه بر این، هنگامی که فلزات غیر مشابه جوش داده می شوند یا پس از عملیات حرارتی یا عملیات در دمای بالا پس از جوشکاری، اغلب مشاهده می شود که کربن در سمت کم آلیاژ از طریق مرز جوش به جوش با آلیاژ بالا مهاجرت می کند و لایه های کربن زدایی را تشکیل می دهد. دو طرف خط همجوشیو لایه کربنات، فلز پایه یک لایه کربن زدایی را در سمت کم آلیاژ تشکیل می دهد و لایه کربنی سازی در سمت جوش با آلیاژ بالا تشکیل می شود.

موانع و موانع استفاده و توسعه سازه های فلزی غیر مشابه عمدتاً در جنبه های زیر آشکار می شود:

1. در دمای اتاق، خواص مکانیکی (مانند کشش، ضربه، خمش و غیره) ناحیه اتصال جوشی فلزات غیرمشابه عموماً بهتر از فلز پایه برای جوشکاری است.با این حال، در دماهای بالا یا پس از عملیات طولانی مدت در دماهای بالا، عملکرد ناحیه اتصال کمتر از فلز پایه است.مواد

2. یک منطقه انتقال مارتنزیت بین جوش آستنیت و فلز پایه پرلیت وجود دارد.این ناحیه چقرمگی پایینی دارد و یک لایه شکننده با سختی بالا است.همچنین یک منطقه ضعیف است که باعث خرابی و آسیب قطعات می شود.ساختار جوش داده شده را کاهش می دهد.قابلیت اطمینان استفاده

3. مهاجرت کربن در حین عملیات حرارتی پس از جوش یا عملیات در دمای بالا باعث تشکیل لایه های کربوره و لایه های کربن زدایی در دو طرف خط همجوشی می شود.عموماً اعتقاد بر این است که کاهش کربن در لایه کربن زدایی شده منجر به تغییرات عمده (به طور کلی زوال) در ساختار و عملکرد منطقه می شود و این منطقه را مستعد خرابی زودهنگام در حین سرویس می کند.قطعات شکست بسیاری از خطوط لوله با دمای بالا در حال سرویس یا در حال آزمایش در لایه کربن‌زدایی متمرکز شده‌اند.

4. شکست به شرایطی مانند زمان، دما و تنش متناوب مربوط می شود.

5. عملیات حرارتی پس از جوش نمی تواند توزیع تنش پسماند را در ناحیه اتصال از بین ببرد.

6. ناهمگنی ترکیب شیمیایی.

هنگامی که فلزات غیر مشابه جوش داده می شوند، از آنجایی که فلزات دو طرف جوش و ترکیب آلیاژ جوش کاملاً متفاوت است، در طول فرآیند جوشکاری، فلز پایه و مواد جوشکاری ذوب شده و با یکدیگر مخلوط می شوند.یکنواختی اختلاط با تغییر فرآیند جوش تغییر خواهد کرد.تغییرات و یکنواختی اختلاط نیز در موقعیت های مختلف اتصال جوش داده شده بسیار متفاوت است که منجر به ناهمگنی ترکیب شیمیایی اتصال جوش شده می شود.

7. ناهمگنی ساختار متالوگرافی.

به دلیل ناپیوستگی ترکیب شیمیایی اتصال جوشی، پس از تجربه چرخه حرارتی جوش، ساختارهای مختلفی در هر ناحیه از اتصال جوش داده شده ظاهر می شود و اغلب ساختارهای سازمانی بسیار پیچیده در برخی مناطق ظاهر می شود.

8. عدم تداوم عملکرد.

تفاوت در ترکیب شیمیایی و ساختار متالوگرافی اتصالات جوشی باعث ایجاد خواص مکانیکی متفاوتی در اتصالات جوشی می شود.استحکام، سختی، پلاستیسیته، چقرمگی، خواص ضربه، خزش در دمای بالا و خواص دوام نواحی مختلف در امتداد اتصال جوش داده شده بسیار متفاوت است.این ناهمگنی قابل توجه باعث می شود که نواحی مختلف اتصال جوش داده شده در شرایط یکسان رفتار بسیار متفاوتی داشته باشند و مناطق ضعیف و مناطق تقویت شده ظاهر شوند.به خصوص در شرایط دمای بالا، اتصالات جوش فلزی غیر مشابه در طول فرآیند سرویس در خدمت هستند.شکست های اولیه اغلب رخ می دهد.

 ویژگی های روش های مختلف جوشکاری هنگام جوشکاری فلزات غیر مشابه

بیشتر روش‌های جوشکاری را می‌توان برای جوشکاری فلزات غیرمشابه استفاده کرد، اما هنگام انتخاب روش‌های جوشکاری و فرمول‌بندی اقدامات فرآیندی، همچنان باید ویژگی‌های فلزات غیر مشابه را در نظر گرفت.با توجه به نیازهای مختلف فلز پایه و اتصالات جوش داده شده، جوشکاری ذوبی، جوشکاری فشاری و سایر روش های جوشکاری در جوشکاری فلزات غیرمشابه استفاده می شود، اما هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.

1. جوشکاری

متداول ترین روش جوشکاری ذوبی در جوشکاری فلزات غیرمشابه جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود، جوشکاری قوس زیردریایی، جوشکاری قوس الکتریکی محافظ گاز، جوشکاری الکتریکی سرباره، جوشکاری قوس پلاسما، جوشکاری با پرتو الکترونی، جوشکاری لیزری و غیره است. به منظور کاهش رقت، ذوب را کاهش دهید. نسبت یا کنترل مقدار ذوب مواد پایه فلزی مختلف، معمولاً می توان از جوشکاری با پرتو الکترونی، جوش لیزری، جوشکاری قوس پلاسما و سایر روش های با چگالی انرژی منبع حرارت بالاتر استفاده کرد.

به منظور کاهش عمق نفوذ، می توان اقدامات تکنولوژیکی مانند قوس غیرمستقیم، سیم جوش نوسانی، الکترود نواری و سیم جوش بدون انرژی اضافی را اتخاذ کرد.اما مهم نیست که تا زمانی که جوشکاری ذوبی باشد، بخشی از فلز پایه همیشه در جوش ذوب می شود و باعث رقت می شود.علاوه بر این، ترکیبات بین فلزی، یوتکتیک و غیره نیز تشکیل خواهند شد.برای کاهش چنین اثرات نامطلوبی، زمان ماندن فلزات در حالت جامد مایع یا دمای بالا باید کنترل و کوتاه شود.

با این حال، علیرغم بهبود و بهبود مستمر روش‌های جوشکاری و اقدامات فرآیند، هنوز حل تمام مشکلات در هنگام جوشکاری فلزات غیرمشابه دشوار است، زیرا انواع فلزات، الزامات عملکردی مختلف و اشکال مختلف اتصال وجود دارد.در بسیاری از موارد، برای حل مشکلات جوشکاری اتصالات فلزی خاص غیر مشابه، جوشکاری تحت فشار یا سایر روش های جوشکاری ضروری است.

2. جوشکاری تحت فشار

اکثر روش های جوشکاری تحت فشار فقط فلز مورد نظر را تا حالت پلاستیک گرم می کنند یا حتی آن را گرم نمی کنند، اما فشار خاصی را به عنوان ویژگی اصلی اعمال می کنند.در مقایسه با جوشکاری ذوبی، جوشکاری تحت فشار هنگام جوشکاری اتصالات فلزی غیر مشابه مزایای خاصی دارد.تا زمانی که فرم اتصال اجازه می دهد و کیفیت جوش می تواند الزامات را برآورده کند، جوشکاری تحت فشار اغلب انتخاب معقول تری است.

در حین جوشکاری تحت فشار، سطوح رابط فلزات غیرمشابه ممکن است ذوب شوند یا نشوند.اما در اثر فشار، حتی اگر فلز مذاب روی سطح وجود داشته باشد، اکسترود و تخلیه می شود (مانند جوشکاری فلاش و جوشکاری اصطکاکی).فقط در چند مورد زمانی که فلز مذاب پس از جوشکاری تحت فشار باقی می ماند (مانند جوش نقطه ای).

از آنجایی که جوشکاری تحت فشار گرم نمی کند یا دمای گرمایش پایین است، می تواند اثرات نامطلوب چرخه های حرارتی بر خواص فلزی فلز پایه را کاهش داده یا از آن جلوگیری کند و از تولید ترکیبات بین فلزی شکننده جلوگیری کند.برخی از اشکال جوشکاری تحت فشار حتی می توانند ترکیبات بین فلزی ایجاد شده از محل اتصال را تحت فشار قرار دهند.به علاوه مشکلی از تغییرات خواص فلز جوش ناشی از رقیق شدن در حین جوشکاری فشاری وجود ندارد.

با این حال، اکثر روش های جوشکاری تحت فشار الزامات خاصی برای فرم اتصال دارند.به عنوان مثال، در جوشکاری نقطه ای، جوشکاری درز، و جوشکاری اولتراسونیک باید از اتصالات لبه استفاده شود.در طول جوشکاری اصطکاکی، حداقل یک قطعه کار باید دارای سطح مقطع بدنه چرخان باشد.جوشکاری انفجاری فقط برای اتصالات بزرگتر و غیره قابل استفاده است. تجهیزات جوشکاری تحت فشار هنوز رایج نیستند.اینها بدون شک دامنه کاربرد جوشکاری تحت فشار را محدود می کنند.

3. روش های دیگر

علاوه بر جوشکاری ذوبی و جوشکاری تحت فشار، روشهای مختلفی برای جوشکاری فلزات غیرمشابه وجود دارد.به عنوان مثال، لحیم کاری روشی برای جوشکاری فلزات غیر مشابه بین فلز پرکننده و فلز پایه است، اما آنچه در اینجا مورد بحث قرار می گیرد، روش لحیم کاری خاص تری است.

روشی به نام جوشکاری ذوب - لحیم کاری وجود دارد، یعنی طرف فلز پایه با نقطه ذوب پایین اتصال فلزی غیرمشابه با جوش ذوبی و طرف فلز پایه با نقطه ذوب بالا لحیم کاری می شود.و معمولاً همان فلزی که ماده پایه نقطه ذوب پایین است به عنوان لحیم کاری استفاده می شود.بنابراین، فرآیند جوش بین فلز پرکننده لحیم کاری و فلز پایه با نقطه ذوب پایین همان فلز است و هیچ مشکل خاصی وجود ندارد.

فرآیند لحیم کاری بین فلز پرکننده و فلز پایه با نقطه ذوب بالا است.فلز پایه ذوب یا متبلور نمی شود، که می تواند از بسیاری از مشکلات جوش پذیری جلوگیری کند، اما فلز پرکننده باید بتواند فلز پایه را به خوبی خیس کند.

روش دیگر لحیم کاری یوتکتیک یا لحیم کاری انتشار یوتکتیک نام دارد.این برای گرم کردن سطح تماس فلزات غیرمشابه تا دمای معینی است، به طوری که این دو فلز یک یوتکتیک با نقطه ذوب پایین در سطح تماس تشکیل دهند.یوتکتیک با نقطه ذوب پایین در این دما مایع است و اساساً بدون نیاز به لحیم کاری خارجی به نوعی لحیم کاری تبدیل می شود.روش لحیم کاری.

البته این مستلزم تشکیل یک یوتکتیک با نقطه ذوب پایین بین دو فلز است.در حین جوشکاری نفوذی فلزات غیرمشابه، یک ماده لایه میانی اضافه می‌شود و ماده لایه میانی تحت فشار بسیار کم حرارت داده می‌شود تا ذوب شود یا در تماس با فلزی که قرار است جوش داده شود، نقطه ذوب پایینی تشکیل شود.لایه نازکی از مایع تشکیل شده در این زمان، پس از یک دوره مشخص از فرآیند حفظ حرارت، باعث ذوب شدن مواد لایه میانی می شود.هنگامی که تمام مواد لایه میانی در مواد پایه پخش شده و همگن می شوند، یک اتصال فلزی غیر مشابه بدون مواد میانی می تواند تشکیل شود.

این نوع روش در طی فرآیند جوشکاری مقدار کمی فلز مایع تولید می کند.بنابراین به آن جوش انتقال فاز مایع نیز می گویند.ویژگی مشترک آنها این است که ساختار ریخته گری در مفصل وجود ندارد.

نکاتی که باید در هنگام جوشکاری فلزات غیرمشابه مورد توجه قرار گیرد

1. خواص فیزیکی، مکانیکی و ترکیب شیمیایی جوش را در نظر بگیرید

(1) از منظر استحکام مساوی، میله های جوشکاری را انتخاب کنید که خواص مکانیکی فلز پایه را برآورده می کند، یا قابلیت جوشکاری فلز پایه را با میله های جوشکاری با استحکام نامساوی و جوش پذیری خوب ترکیب کنید، اما شکل ساختاری را در نظر بگیرید. جوش دهید تا مقاومت برابر را برآورده کنید.استحکام و سایر الزامات سختی.

(2) ترکیب آلیاژی آن را مطابق یا نزدیک به مواد پایه قرار دهید.

(3) هنگامی که فلز پایه حاوی سطوح بالایی از ناخالصی های مضر C، S و P باشد، میله های جوشکاری با مقاومت در برابر ترک و مقاومت در برابر تخلخل بهتر باید انتخاب شوند.استفاده از الکترود اکسید تیتانیوم کلسیم توصیه می شود.اگر باز هم قابل حل نباشد، می توان از میله جوشکاری نوع کم هیدروژن سدیم استفاده کرد.

2. شرایط کار و عملکرد جوش را در نظر بگیرید

(1) تحت شرایط تحمل بار دینامیکی و بار ضربه ای، علاوه بر اطمینان از استحکام، الزامات بالایی برای چقرمگی ضربه و ازدیاد طول وجود دارد.الکترودهای نوع کم هیدروژن، تیتانیوم کلسیم و نوع اکسید آهن باید در یک زمان انتخاب شوند.

(2) در صورت تماس با رسانه های خورنده، میله های جوش فولاد ضد زنگ مناسب باید بر اساس نوع، غلظت، دمای کاری محیط و اینکه آیا لباس عمومی یا خوردگی بین دانه ای است انتخاب شود.

(3) هنگام کار در شرایط سایش، باید تشخیص داد که آیا سایش طبیعی است یا ضربه ای، و اینکه آیا در دمای معمولی یا دمای بالا سایش دارد.

(4) هنگام کار در شرایط غیر دما، میله های جوشکاری مربوطه که خواص مکانیکی دمای پایین یا بالا را تضمین می کنند باید انتخاب شوند.

3. پیچیدگی شکل جمعی جوش، سفتی، آماده سازی شکستگی جوش و موقعیت جوش را در نظر بگیرید.

(1) برای جوشکاری با اشکال پیچیده یا ضخامت های زیاد، تنش انقباض فلز جوش در هنگام سرد شدن زیاد است و ترک ها مستعد ایجاد ترک هستند.میله های جوشکاری با مقاومت در برابر ترک قوی باید انتخاب شوند، مانند میله های جوشکاری هیدروژن پایین، میله های جوشکاری با چقرمگی بالا یا میله های جوشکاری اکسید آهن.

(2) برای جوش هایی که به دلیل شرایط نمی توانند برگردانده شوند، میله های جوشکاری که در همه موقعیت ها قابل جوش هستند باید انتخاب شوند.

(3) برای جوشکاری قطعاتی که تمیز کردن آنها دشوار است، از میله های جوشکاری اسیدی استفاده کنید که به شدت اکسید کننده و غیر حساس به رسوب و روغن هستند تا از نقص هایی مانند منافذ جلوگیری شود.

4. تجهیزات محل جوشکاری را در نظر بگیرید

در مکان هایی که دستگاه جوش DC وجود ندارد، استفاده از میله های جوش با منبع تغذیه محدود DC توصیه نمی شود.در عوض باید از میله های جوشکاری با منبع تغذیه AC و DC استفاده شود.برخی از فولادها (مانند فولاد مقاوم در برابر حرارت پرلیت) باید پس از جوشکاری تنش حرارتی را از بین ببرند، اما به دلیل شرایط تجهیزات (یا محدودیت های ساختاری) نمی توان آنها را عملیات حرارتی کرد.میله های جوشکاری ساخته شده از مواد غیر فلزی (مانند فولاد ضد زنگ آستنیتی) باید به جای آن استفاده شود و عملیات حرارتی پس از جوشکاری ضروری نیست.

5. بهبود فرآیندهای جوشکاری و حفاظت از سلامت کارگران را در نظر بگیرید

در جایی که الکترودهای اسیدی و قلیایی می توانند الزامات را برآورده کنند، باید تا حد امکان از الکترودهای اسیدی استفاده شود.

6. بهره وری نیروی کار و عقلانیت اقتصادی را در نظر بگیرید

در مورد عملکرد مشابه، باید سعی کنیم به جای میله های جوش قلیایی از میله های جوش اسیدی با قیمت پایین تر استفاده کنیم.در میان میله های جوشکاری اسیدی، نوع تیتانیوم و تیتانیوم-کلسیم گران ترین هستند.با توجه به وضعیت منابع معدنی کشورم، آهن تیتانیوم باید به شدت ترویج شود.میله جوشکاری روکش دار.