عوامل موثر بر جوشکاری فولاد ساده کربنی

فولاد ساده کربنی دسته بزرگی از انواع فولاد است که ترکیبات شیمیایی متنوعی را شامل می شود. اگرچه این فولاد بیشتر از آهن تشکیل شده، اما چندین عنصر دیگر وجود دارد که می توانند به فولاد کربن اضافه شوند (به عنوان مثال مقداری کربن). افزودن عناصر تأثیر زیادی در جوشکاری فولاد خواهد داشت. درک این که از انواع فولاد ساده کربنی برای پروژه ای که شامل جوشکاری است کدام مورد انتخاب شود، بسیار مهم است. ندانستن متغیرهای مهم مانند عناصر اضافه شده یا محدوده محتوای کربن در هر گرید می تواند منجر به خرابی جوش شود. برای جوشکاری فولاد ساده کربنی ، آشنایی با نکات زیرخالی از لطف نیست:

• مقدار کربن
• کربن معادل
• سرعت سرد شدن
• سایر عناصر آلیاژی و رسوبات موجود

محتوای کربن

یکی از مهمترین مواردی که هنگام جوشکاری فولاد ساده کربنی باید به آن توجه کنید، میزان کربن است که به طور معمول از حدود 0٪ وزنی تا حدود 2.1٪ متغیر است.

فولادهای کم کربن حاوی کمتر از تقریباً 0.3٪ کربن هستند

فولادهای کربن متوسط تقریباً 0.30٪ - 0.60٪ کربن دارند

فولادهای کربن بالا تقریباً 0.61٪ - 2.1٪ کربن دارند

هنگام جوشکاری انواع فولاد ساده کربنی، به موارد متعددی باید توجه کرد. فولاد کم کربن به طور معمول راحتترین فولاد برای جوش داده شدن در دمای اتاق است. نمونه هایی از فولاد کم کربن مناسب برای جوشکاری عبارتند از: C1008 ، C1018 ، A36 ، A1011 و A500. فولاد کربن متوسط مانند C1045  برای جلوگیری از ترک خوردگی جوش، نیاز به پیش گرم و عملیات حرارتی بعد از گرما دارد. فولاد کربن بالا نسبت به دو گروه دیگر مستعد ترک خوردگی است. برای جلوگیری از این امر ، جوشکاری فولاد کربن بالا به مراحل پیش گرم و پس گرم شدن نیاز دارد. همچنین به فلزات پرکننده مخصوص جوشکاری احتیاج دارد. جوشکاری فولاد ساده کربنی st37 نیز نیازمند توجه به نکات بالا میباشد.

کربن معادل

فرمول کربن معادل همچنین برای تعیین قابلیت جوشکاری فولادهای ساده کربنی نیز مورد استفاده قرار میگیرد. فرمول کربن معادل، عناصر دیگر که در فولاد وجود دارد را نیز دربر دارد. علاوه بر کربن این عناصر نیز می توانند در جوشکاری تأثیر داشته باشد. به طور کلی هرچه کربن معادل فولاد کربن بیشتر باشد، قابلیت جوش پذیری آن کمتر شده و در نتیجه جوشکاری آن دشوارتر می‌شود. اگر فولاد کربن، کربن معادل نسبتاً بالایی داشته باشد،  برای جلوگیری از ترک خوردگی جوش ، فرآیندهای پیش گرم و پس گرم انجام می‌شود. اگرچه دو صفحه مجزای فولاد C1045 باید مقدار کربن یکسانی داشته باشند، اما می توانند مقادیر مختلفی از یک عنصر آلیاژی مانند منگنز را داشته باشند. این موضوع می تواند در کربن معادل دو ماده با یک نام مشابه، تفاوت ایجاد کند. لازم به ذکر است که معادل سازی کربن معمولا در فولادهای آلیاژی بیشتر است.

سرعت خنک‌ سازی

هنگام انتخاب فولاد مناسب برای جوشکاری، سرعت خنک سازی جوش فولاد نیز حائز اهمیت است. سرعت خنک سازی زیاد می تواند احتمال ترک خوردگی جوش را افزایش دهد. به طور کلی ، یک فولاد کربن با مقادیر کربن بالا و عناصر دیگر در فرمول کربن معادل به سرعت خنک کننده کمتری نیاز دارد تا از ترک خوردگی جوش جلوگیری کند.

عوامل بسیاری می توانند در میزان خنک شدن جوش نقش داشته باشند. یکی از این عوامل ضخامت قطعه در جوشکاری فولاد است. هرچه ماده ضخیم تر باشد، گرمای بیشتری درون آن پراکنده می شود. حجم بیشتر، این امکان را می دهد که جوش این قسمت سریعتر از قسمت نازک تر، خنک شود. در این صورت فولاد کربن ضخیم تر نیز کمتر تحریف می شود.  این مساله می تواند تنش های باقیمانده را آزاد کند که درنهایت منجر به ترک خوردگی جوش می‌شود. یکی دیگر از عوامل موثر در سرعت خنک کننده جوش، دمای محیط است.

نکات مربوط به سایر ترکیب شیمیایی

برخی از عناصری که در فولاد کربن یافت می شوند صرف نظر از اینکه از پیش گرم یا فلز پرکننده در فرآیند جوشکاری استفاده می شود، برای جوشکاری مساعد نیستند. رده هایی مانند C12L14 حاوی سرب است که باعث ترک خوردگی جوش می شود. به همین دلیل هنگام انجام جوشکاری فولاد ساده کربنی، از فولادهای حاوی سرب باید صرف نظر کرد. مواد دیگری که می تواند باعث ترک خوردگی جوش شود گوگرد و فسفر هستند.  فولادهای کربنی با مقادیر کم گوگرد و فسفر قابل جوشکاری هستند. اما فولادهای کربن با مقادیر بیش از 0.05 درصد از هر دو مستعد ترک خوردگی هستند. به دلیل وجود مقادیر زیاد گوگرد و فسفر ، باید از جوشکاری فولاد قابل ماشینکاری مانند C1141 و C1144 جلوگیری کرد.

تهیه شده توسط تیم تولید محتوای فولاد ایرانیان