در این مقاله به روش‌ها و ترفندهای جدید جوشکاری فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن می‌پردازیم. اگر شما هم نمی‌دانید که چه چیزی باعث ضد زنگ شدن فولاد می‌شود یا بهترین روش جوشکاری فولاد ضد زنگ چیست، حتما این مقاله را بخوانید. همچنین به انواع جوشکاری فولاد ضد زنگ و عیوب ظاهری آن می‌پردازیم.
به دلیل رسانایی حرارتی کم و تشکیل رسوب کاربید کروم در فولاد ضد زنگ، جوشکاری فولاد ضد زنگ با چالش همراه است. رسوب کاربید کروم در فولاد ضد زنگ به دلیل گرم شدن بیش از حد اتفاق می‌افتد. به همین دلیل ممکن است که استیل در حین یا پس از جوشکاری، مستعد ترک‌خوردگی شود. در این مقاله به روشهای جوشکاری فولاد زنگ نزن، معایب و مزایا اشاره میکنیم. برای خواندن ادامه مطلب، مجله کارآهن را دنبال کنید.
تاریخچه فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ برای اولین بار در سال ۱۹۱۳ برای حل مشکل زنگ زدگی لوله‌های تفنگ ساخته شد. این فلز منتخب مهندسان، معماران و طراحان صنعتی در همه جا است.
فولاد زنگ نزن یا استیل بخشی از زندگی روزمره ما است که برای همه چیز از ظروف آشپزی، لوازم آشپزخانه مانند کارد و چنگال گرفته تا آسمان خراش‌ها، پل ها و هواپیما استفاده می‌شود.
این آلیاژ آهنی همه کاره از آهن و کربن ترکیب شده با درصد کروم بالا، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر زنگ زدگی است. ویژگی‌هایی که مهندسان عمران و طراحان به دنبال آن هستند. برنامه‌ریزان و توسعه دهندگان شهری، فولاد ضد زنگ را برای امکانات عمومی شیک و مدرن و راه حل‌های مدیریت ترافیک، مانند بولاردها و قفسه های دوچرخه، دوست دارند.
آمارها نشان میدهد که تقاضا برای فولاد زنگ نزن در حال افزایش است، به خصوص در آسیا که شهرهای جدید و موجود همچنان به گسترش خود ادامه می‌دهند. چین با تولید بیش از نیمی از فولاد ضد زنگ جهان بر بازار امروز تسلط دارد.
چه چیزی فولاد زنگ نزن را ضد زنگ می‌کند؟
ماده جادویی فولاد ضد زنگ افزودن حداقل ۱۰.۵ درصد کروم است که سطح فلزات را سخت کرده و آن را در برابر زنگ‌زدگی مقاوم می‌کند. اکسیژن با آهن واکنش میدهد و در فرایندی به نام اکسیداسیون (زنگ‌زدگی) را به وجود می‌آورد.
هنگامی که کروم با اکسیژن واکنش میدهد، یک لایه رویی سخت ایجاد کرده که از آلیاژ در برابر خوردگی محافظت می‌کند. به همین دلیل فولاد ضد زنگ یک فلز ایده‌آل برای ساخت و ساز، مهندسی و معماری است.
با این حال، تنها یک نکته درباره فولاد زنگ نزن وجود دارد: جوش دادن این فلز دشوار است. به دلیل حرارت عالی و نیاز به حفظ لایه رویی ضد خوردگی آن، جوشکاری فولاد ضد زنگ حتی برای یک جوشکار با تجربه می‌تواند بسیار مشکل باشد.
چرا جوشکاری فولاد ضد زنگ مشکل است؟
اولین مشکلی که در هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ با آن مواجه خواهید شد این است که این آلیاژ، گرما را به صورت کارآمد حفظ می‌کند. این بدان معناست که اگر از گرمای بیش از حد استفاده کنید، فولاد ضد زنگ در حین جوشکاری تاب می‌خورد یا در طول فرآیند خنک‌سازی دچار اعوجاج یا ترک می‌شود.
علاوه بر این، فولاد زنگ نزن به راحتی عیوب جوش را نشان میدهد و آن را به ماده ای نابخشودنی برای پروژه‌های تزئینی یا زیبایی تبدیل می‌کند.
اطمینان از اینکه کروم بتواند خود را در حین جوش حفظ کند، احتمالا مهم‌ترین بخش جوشکاری فولاد ضد زنگ است. رنگ‌آمیزی حرارتی یا آبی شدن در طول فرآیند جوش، نشانه واضحی است که لایه کروم محافظ فولاد ضد زنگ از بین رفته است.
جوشکاری فولاد ضد زنگ همچنین مستلزم اطمینان از آلوده نشدن مواد با بقایای فولاد کربنی باقی مانده در ابزارهای دیگر است. این امر آهن را وارد جوش می‌کند و در طول زمان منجر به خوردگی می‌شود.
جوش فولاد ضد زنگ در مرحله آماده‌سازی و نهایی باید با احتیاط کامل اجرا شود. به طور مثال باید اطمینان حاصل کنید که مواد و نقطه جوش به درستی تمیز شده است. هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ بهتر است از ابزارها، برس‌ها و آسیاب‌های دارای برچسب جداگانه برای جلوگیری از آلودگی متقابل استفاده کنید.
بهترین روش جوشکاری فولاد ضد زنگ چیست؟
جوشکاری فولاد ضد زنگ را میتوان با استفاده از روشهای مختلفی از جمله TIG، MIG و جوش نقطه‌ای و چوبی انجام داد. مانند هر کار جوشکاری، مواد و ابزار مورد نیاز به نوع فولاد ضد زنگی که با آن کار می‌کنید بستگی دارد.
حتما الزامات منحصر به فرد جوش فولاد ضد زنگ خود را بر اساس ضخامت و ترکیب فلز و مشخصات کار بررسی کنید. مطمئن شوید که گرید فولاد زنگ نزن که با آن کار می‌کنید را به درستی شناسایی کرده‌اید.
۱- جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش TIG
جوشکاری TIG (تنگستن گاز خنثی) مسلما بهترین انتخاب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ است زیرا جوش حرارتی کمتری دارد و کنترل و دقت بهتری را ارائه داده و ظاهری کامل به کار میدهد.
در جوشکاری TIG از یک الکترود تنگستن ترکیب شده با یک گاز محافظ برای تولید یک جوش زیبا استفاده می‌شود. جوشکاری TIG با دست انجام می‌شود و نیاز به مهارت بالایی دارد.
از آنجایی که نمی‌توان آن را به صورت خودکار انجام داد، گزینه کندتری برای جوشکاری فولاد ضد زنگ است. پرداخت تمیز و صیقلی جوشکاری TIG آن را برای جوشکاری فولاد ضد زنگ مناسب می‌کند.
۲- جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش MIG
جوشکاری MIG یا جوشکاری قوس فلزی با گاز، از یک سیم الکترود برای عبور جریان الکتریکی بر روی سطح فلز استفاده می‌کند. برای جوشکاری MIG نیز باید از گاز محافظ استفاده شود.
جوشکاری میگ گزینه خوبی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ است. زیرا پاشیدگی تولید نمی‌کند و گزینه‌ای سریعتر از جوشکاری TIG به حساب می‌آید. روی قطعات ضخیم برای ایجاد جوش‌های محکم و مستحکم، به خوبی کار می‌کند.
۳- جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش مقاومتی الکتریکی (RW)
جوشکاری مقاومت الکتریکی یا نقطه‌ای یکی دیگر از گزینه‌های خوب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ است. این روش از دو الکترود برای عبور جریان الکتریکی از دو قطعه فلزی متصل به یکدیگر جهت ذوب و اتصال آن‌ها استفاده می‌کند.
جوش نقطه ای می‌تواند برای ساخت خطوط مونتاژ سریع به صورت خودکار باشد و نیازی به استفاده از پرکننده ندارد. به دلیل مقاومت الکتریکی و خواص حرارتی (حفظ حرارت)، جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش مقاومتی یا نقطه‌ای بهترین گزینه برای به حداقل رساندن زمان است.
۴- جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش قوس فلزی پوشش‌دار (SMAW)
اگر ظاهر جوش نگران‌کننده نباشد، جوشکاری چوبی یا قوس فلزی محافظ، انتخاب خوبی است. جوشکاری چوبی یکی از قدیمی‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین اشکال جوشکاری است و انتخاب خوبی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ در فضای باز یا در آب و هوای نامناسب به حساب می‌آید. زیرا نیازی به گاز محافظ ندارد.
جوشکاری قوس فلزی پوشش‌دار یا چوبی بر یک الکترود با جریان الکتریکی برای ذوب فلز و پرکننده اتصال جوش متکی است. متاسفانه، جوشکاری چوبی باعث ایجاد پاشش زیاد می‌شود.
جوشکاری انواع استنلس استیل
فولاد ضد زنگ دارای انواع مختلفی است که جوشکاری هر کدام نیز باید متفاوت باشد. جوشکاری فولاد ضد زنگ یا جوشکاری انواع فولاد زنگ نزن استیل، باید از نظر الکترود و مواد پرکننده بررسی شود. به همین دلیل به سراغ انواع استنلس استیل و جوشکاری انواع فولاد ضد زنگ رفته‌ایم.
- فرآیند جوشکاری سختی دارد.
- نیازمند دقت بالای جوشکار است.
- نیاز به پیش گرمایش دارد.
- بیشتر احتمال ترک‌خوردگی این آلیاژ، در هنگام سرد شدن است.
| جدول پرکننده‌های مناسب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی | |
| نوع پرکننده | نوع آلیاژ استیل |
| ۴۱۰ | ۴۰۲، ۴۱۰، ۴۱۴ و ۴۲۰ |
| ۳۰۸، ۳۰۹ و ۳۱۰ | ۳۰۸، ۳۰۹، ۳۱۰ و فلزات غیر مشابه |
۲- جوشکاری فولاد زنگ نزن آستنیتی
- جوشکاری آسانی دارد.
- نیازی به عملیات حرارتی در پیش و پس از جوشکاری ندارد.
- حداکثر دمای جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی ۳۵۰ درجه فارنهایت است.
- پس از متوقف شدن جوشکاری، باید اجازه داد تا مواد پرکننده به طور کامل سرد شود.
- برای جلوگیری از ترک خوردن فولاد زنگ نزن آستینی، باید از جوش محدب در حرارت کم استفاده کرد.
- استفاده از جوش مقعر در این نوع جوشکاری، ممنوع است.
| جدول پرکننده‌های مناسب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی | |
| نوع آلیاژ پرکننده | نوع آلیاژ استیل |
| ۳۰۸ | ۳۰۲ و ۳۰۴ |
| ۳۴۷ | ۳۲۱ |
۳- جوشکاری فولاد زنگ نزن رسوب سخت شونده
- به فولاد P-H معروف است.
- قابلیت جوشکاری بالایی دارد.
- فلز پرکننده این آلیاژ، از سری ۳۰۰ است.
- نیاز به پیش گرم ندارد.
- نیاز به عملیات حرارتی پس از جوشکاری دارد.
۴- جوشکاری فولاد زنگ نزن فریتی
- جوشکاری سخت و ضعیفی دارد.
- جوشکاری در دمای بالا، استحکام آن را کاهش میدهد.
- شکستن جوش زیاد است.
- بهتر است از پرکننده‌های مناسب و مخصوص به خود استفاده شود.
| جدول پرکننده‌های مناسب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ فریتی | |
| نوع آلیاژ پرکننده | نوع آلیاژ استیل |
| ۴۰۹ و ۴۳۰ | ۴۰۹ و ۴۳۰ |
| ۳۰۹ و ۳۱۲ | فلزات غیر مشابه |
۵- جوشکاری فولاد زنگ نزن داپلکس
- قابلیت جوشکاری بالایی دارد.
- نباید تحت حرارت زیاد قرار بگیرد.
- چالش اصلی این فلز، در دسترس نبودن فلز پرکننده است.
عیوب جوشکاری فولاد ضد زنگ
مهم‌ترین عیوب جوشکاری فولادهای ضد زنگ، احتمال ترک خوردگی در آن‌ها است. از جمله دلایل ترک‌خوردگی میتوان به متناسب نبودن پرکننده‌های مناسب برای جوشکاری فولاد زنگ نزن اشاره کرد.
همچنین درشت بودن دانه در این نوع آلیاژ، باعث ترک‌خوردگی می‌شود. برای رفع این موضوع، باید حرارت ورودی را بیشتر گرفت تا چنین مشکل پیش نیاید.
هیدروژن نیز یکی از چالش‌هایی است که در گروه فولاد ضد زنگ مارتنزیتی باعث بروز ترک‌خوردگی می‌شود. به طور کلی فولادهای کم کربن چنین مشکلاتی در رابطه با جوشکاری و ترک‌خوردگی دارند. به همین منظور باید از هیدروژن کم برای این نوع آلیاژ استفاده کرد.
بهترین نوع جوشکاری فولاد ضد زنگ، جوشکاری تیگ و میگ است. در ضمن سعی کنید عملیات حرارتی را پیش و پس از جوشکاری انجام دهید تا خطر ترک‌خوردگی کمتر شود.
کلام آخر
در این مقاله به روشهای مختلف جوشکاری فولاد ضد زنگ اشاره کردیم. برای جوشکاری فولاد ضد زنگ روشهای مختلفی وجود دارد که میتوان به جوش تیگ، میگ، مقاومتی الکتریکی و قوس فلزی پوشش‌دار اشاره کرد. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع روشهای جوشکاری فولاد زنگ نزن، با کارشناسان کارآهن مشورت کنید. همین حالا تماس بگیرید.
سوالات متداول
با استفاده از جوشکاری TIG، MIG، SMAW، RW، میتوان جوشکاری استیل را انجام داد
جوشکاری TIG و MIG، برای جوشکاری فولاد ضد زنگ مناسب است.
خیر. به دلیل تفاوت در ترکیب شیمیایی، مقاومت آن‌ها، شرایط انبساط و انقباض فلز، رطوبت محیط و نوع متفاوت جوشکاری، توصیه می‌شود از جوش دادن فولاد زنگ نزن به کربنی خودداری شود.