بهترین فلزات برای جوشکاری کدامند؟

جوشکاری فرآیند پیچیده ­ای است که علوم الکتریسیته (به ­جز در جوشکاری با گاز اکسیژن)، حرارت، متالورژی، حالت­های مختلف ماده و اکسیداسیون در آن به هم آمیخته ­اند. در نتیجه پیچیدگی ­های مختلفی وجود دارند که می­توانند در ضمن جوشکاری به تشکیل جوش نامناسب منتهی شوند. انتخاب فلز مناسبی که نیازی به عملیات متعدد پیش و پس از جوشکاری نداشته باشد می­تواند باعث کاهش ریسک ایجاد جوش معیوب شود. یکی از مواردی که باید قبل از شروع عملیات جوشکاری به آن توجه کنید، نوع فلز مورد نظر برای انجام جوش است.

این موضوع که کدام فلز برای جوشکاری مناسب تر است موضوعی است که در این مقاله میپردازیم. اگر میخواهید درباره جوشکاری اطلاعات مناسبی کسب کنید میتوانید به مقاله “جوشکاری چیست” در مجله ابزار ایران بور مراجعه کنید.

بهترین فلزات برای جوشکاری

برخی از جوش­ پذیر ترین فلزات عبارتند از:

• فولاد کم کربن (فولاد خفیف)
• آلومینیوم
• فولاد ضدزنگ
• سایر فلزات

فولاد کم کربن (فولاد خفیف)

فولاد کم کربن یکی از جوش ­پذیرترین فلزات است. این موضوع دلایل متعددی دارد. یکی از این دلایل کاربردهای بسیار متعدد این فلز از گذشته تا کنون بوده ­است. فراوانی و تقاضای تاریخی برای فولاد کم کربن باعث توسعه روش­های جوشکاری آن به وسیله دانشمندان و مهندسین شده­ است.

برای خرید انواع دستگاه جوش اینورتر با مشاوران ما تماس حاصل کنید

این پیشرفت­ها شکل ­های ابداعی موج قوس الکتریکی، ترکیبات خاص شیمیائی مواد پر­کننده (فیلر) و منابع انرژی جوشکاری پیشرفته برای فولاد کم کربن را در بر می­گیرند. تمامی این موارد باعث شده تا فولادهای کم ­کربن با سهولت نسبی و به صورت رضایت ­بخشی جوشکاری شوند. یکی دیگر از دلایل جوش­ پذیر بودن بیشتر فولادهای کربنی نسبت به سایر انواع فولاد، انعطاف ­پذیری (داکتیلیته) بیشتر این دسته از فولاد ها به دلیل مقدار کم کربن و مقدار بسیار ناچیز سایر عناصر آلیاژی است.  این موضوع از ایجاد ساختارهای شکننده­ ای مانند مارتنزیت جلوگیری می­کند. موارد یاد شده خطر ایجاد انواع خاصی از عیوب جوش مانند ترک­های هیدروژنی را از بین می­برند. با افزایش کربن فولاد، دستیابی به جوش رضایت­بخش دشوارتر می­شود.

آلومینیوم

با وجود آن­که جوشکاری آلومینیوم می­تواند دشوارتر از فولاد کم کربن باشد، اما در صورت در اختیار داشتن دانش و تکنیک لازم مشکل خاصی برای شما ایجاد نخواهد کرد. انتخاب گرید مناسب یکی از مواردی  است که باید در جوشکاری آلومینیوم مد نظر  قرار داده شود. جوشکاری گرید های سری 1XXX دشواری خاصی ندارد. گرید های سری 6XXX هم جوش پذیر هستند ولی برای جلوگیری از ایجاد ترک باید از مواد پرکننده و عملیات جوشکاری مناسب استفاده کرد. با وجود آن­که آلومینیوم­ های سری 2XXX معمولا به هیچ وجه جوش ­پذیر نیستند اما در صورت استفاده از پرکننده و تکنیک مناسب، جوشکاری برخی گرید های این سری نیز امکان پذیر می­شود. یکی دیگر از مواردی که در جوشکاری آلومینیوم باید مد نظر قرار داده شود استحکام است. برخی از آلیاژهای آلومینیوم مانند آلیاژهای T6 برای افزایش استحکام به صورت مصنوعی پیر شده­اند. در این حالت آلیاژ برای مدت زمان مشخصی تا دمای معینی به گونه­ای گرم شده­ تا تغییر شکل و اندازه رسوبات بین فلزی به افزایش استحکام نهائی آن منجر شود. تغییر شکل رسوبات بین ­فلزی این گرید های آلومینیوم در هنگام جوشکاری به کاهش شدید استحکام منتهی می­شود. برای رفع این مشکل این آلیاژها پس از عملیات جوشکاری مجددا طی عملیات حرارتی بعدی کهنه می­شوند تا استحکام اولیه خود را بازیابند.

 فولاد ضد زنگ

جوشکاری فولاد ضدزنگ در صورت استفاده از تکنیک مناسب و داشتن دانش کافی بسیار ساده است. علیرغم ترکیب شیمیائی پیچیده فولادهای ضد زنگ که به مقاومت در برابر خوزدگی مشهور هستند،  بسیاری از این فولادها جوش­پذیر هستند. مهم­ترین موضوعی که در جوشکاری این نوع از فولادها باید در نظر گرفته شود آگاهی از گرید فلز مورد نظر است.  سه نوع اصلی از فودلادهای ضد زنگ وجود دارد: فولادهای آستنیتی، فولادهای فریتی و فولادهای مارتنزیتی. بسیاری از انواع فولادهای ضد زنگ فریتی بسیار جوش پذیر هستند. فولادهای ضدزنگ آستنیتی هم جوش­پذیری خوبی دارند.  با این وجود به دلیل سختی بالا و تمایل به ایجاد ترک، جوشکاری فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی غالبا دشوارتر است. یکی از نکات مهم در جوشکاری این دسته از فولادها مسئله خوردگی بین دانه­ای است. کروم موجود در ساختار این فولادها، زمانی­که در معرض محیط­هائی با دمای بالا، مانند محیط جوشکاری، قرار می­گیرند، مستعد به ترکیب با کربن است. تشکیل کاربید کروم مانع از امکان ترکیب آن با اکسیژن می­شود و در نتیجه دیگر لایه اکسید کروم محافظ ایجاد نخواهد شد. در این حالت اکسیژن می­تواند به راحتی با آهن موجود در فولاد ترکیب شده و باعث ایجاد خوردگی شود. برای جلوگیری از ایجاد خوردگی بین دانه­ای چندین راه­حل وجود دارد. برای مثال می­توان از گریدهایی از فولاد ضد زنگ استفاده کرد که مانند گرید 321 به وسیله تیتانیوم یا نیوبیوم تثبیت شده­اند. در این حالت تمایل آلومینیوم به ایجاد ترکیب با کربن بیشتر از کروم خواهد بود. روش دیگر استفاده از فولادهای ضد زنگ کم کربن است. در این فولادها کربن کافی برای تشکیل ترکیب با کروم وجود ندارد و به راحتی از ایجاد مشکل جلوگیری می­شود.

سایر فلزات

هرچند استثنائاتی در این زمینه وجود دارد با این وجود معمولا در جوشکاری سایر فلزات با پیچیدگی بیشتری روبرو هستیم. جوشکاری تیتانیوم به تجهیزات اضافی یا محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون نیاز دارد. معمولا برای جلوگیری از ایجاد ترک در فولادهای پر کربن لازم است تا فلز قبل و بعد از جوشکاری حرارت داده شود. جوشکاری برخی از سوپر آلیاژها هم تنها در خلا امکان­پذیر است. هر فلزی که قرار است جوش داده شود باید به صورت جداگانه و جهت کسب اطمینان از وجود روش­های جوشکاری مناسب برای ایجاد جوش بی عیب، مورد بررسی قرار بگیرد.