فولادهای ضدزنگ به سبب خواص مطلوب خود نظیر استحکام بالا و مقاومت به خوردگی بسیارخوب، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، واضح است که هر نوع قطعه مهندسی از هرجنسی، نیازمند اتصال به دیگر قطعات برای ساخت یک سازه مهندسی می‌باشد. متداول‌ترین روش اتصال در صنایع نیز، جوشکاری می‌باشد. در ادامه به بررسی جوش‌دادن فولاد ضدزنگ خواهیم پرداخت.

جوش‌دادن فولاد ضدزنگ

جمع‌شدن و سیاه‌شدن از دشواری‌های جوش‌دادن فولاد ضدزنگ است. فولاد ضد‌زنگ دارای شباهت‌های زیادی به فولاد کربنی معمولی است اما در آلیاژ آن عناصر دیگر مثل مولیبدن و کروم نیز وجود دارند. ‌این عناصر سبب ایجاد چالش‌هایی برای جوش‌دادن دو قطعه فولاد ضد‌زنگ به یکدیگر می‌شوند. اکسیژن موجود در اطراف ناحیه جوش باید به حداقل رسانده‌شود. چرا که ناحیه جوش متفاوت از آلومینیوم (خرید آلومینیم) و فولاد معمولی عمل می‌کند.

رسانایی گرمایی بسیار کم است که همین موضوع حرارت‌‌دادن به آن را دشوار کرده‌است. در هنگام جوشکاری فولاد ضدزنگ مسائل زیادی را باید در نظر گرفت ولی یکی از مهم‌ترین مسائل انتخاب روش جوش‌دادن است.

در ادامه جهت آشنایی بیشتر با مشخصات فلز آلومینیوم و نیز آلیاژهای آلومینیوم توصیه می کنیم مقالات را مطالعه نمایید.

روش‌های جوش‌دادن فولاد ضدزنگ

در زیر ما پرکاربردترین روش‌های جوش‌دادن فولاد ضدزنگ را بررسی می‌کنیم.

• جوش‌دادن گاز خنثی-فلز (MIG)

جوش‌دادن به روش MIG بیشتر به طور رسمی شناخته شده‌است‌. به همین دلیل روش محبوبی است. شباهت‌های زیادی بین جوشکاری فولاد ضدزنگ و جوش‌دادن فولاد معمولی به روش MIG وجود دارد. نیازی به استفاده از لوله‌های هدایت خاصی نیست و قطبیت الکتریکی هم یکسان باقی می‌ماند. اما ترکیب گاز‌های محافظ با یکدیگر متفاوت هستند.

میزان کمتری از اکسیژن در زمان جوشکاری فولاد ضدزنگ مطلوب است. پس میزان اکسیژن و کربن‌دی اکسید باید حدود ۲ درصد و یا کمتر نگه‌ داشته شوند. گاز‌های محافظ سه گانه تشکیل شده از آرگون، هلیوم و کربن‌دی‌اکسید/اکسیژن در هنگام جوش‌دادن فولاد ضدزنگ با روش MIG مرسوم هستند.

برای ایجاد خاصیت ضد‌زنگ در نواحی جوش‌داده‌شده، علاوه‌بر سایر نقاط، بایستی از سیم‌هایی از جنس فولاد ضدزنگ برای نقاط جوش استفاده کرد. برای جلوگیری از ترک‌خوردن فلز پایه و فلز پرکننده نقطه جوش باید درصد کربن پایینی داشته باشند و یا دارای تثبیت‌کننده‌های از جنس تانتال و نیوبیوم باشند. استفاده از تکنیک جوشکاری ضربان‌دار می‌تواند به جوش‌دادن به روش MIG کمک کند.

• جوشکاری گاز خنثی-تنگستن(TIG)

جوشکاری TIG یا به صورت رسمی‌تر GTAW یکی دیگر از روش‌های پرکاربرد برای جوشکاری فولاد ضدزنگ است. شباهت‌هایی بین جوش‌دادن فولاد ضدزنگ و جوش‌‌دادن فولاد معمولی با استفاده از این روش وجود دارد. هر دو نوع فولاد برای جوش‌ خوردن نیاز به قطبیت با جریان مستقیم الکترود منفی دارند. تقریبا از ۱۰۰ درصد گاز‌های محافظتی آرگون و هلیوم استفاده می‌شود.

در این روش هم برای جلوگیری از زنگ‌زدگی به پرکننده از جنس فولاد ضدزنگ نیاز است. همچنین فولاد پایه و فولاد به کار رفته در نقاط جوش باید درصد کربن پایینی داشته باشند و یا دارای تثبیت‌کننده باشند. در هنگام جوشکاری فولاد ضدزنگ به روش TIG باید سرعت حرکت زیاد و میزان حرارت پایین باشد.

• جوشکاری قوس فلاکس-هسته

به طور کلی روش‌های جوشکاری فلاکس-هسته برای جوشکاری فولاد ضدزنگ زیاد مناسب نیستند. با این حال، جوش‌دادن با این روش امکان‌پذیر است، ولی ترکیب خاصی از گاز‌ها باید استفاده شوند. جوش‌دادن فولاد ضدزنگ با این روش به همراه گاز‌های محافظتی، بسیار بهتر از جوشکاری فولاد ضدزنگ با فلاکس-هسته است.‌ چرا که تمرکز کمتری روی ذوب دارد تا از فلز در برابر اتمسفر محافظت کند.

• جوشکاری قوس فلز-هسته

این روش جایگزین بهتری نسبت به جوش‌دادن‌های فلز-هسته محافظت شده با گاز و محافظت‌شده تنها است. چرا که این روش اصلا روی ذوب تمرکز ندارد. با گاز محافظ مناسب، سیستم تغذیه سیمی خوب می‌توان از جوش‌دادن به روش فلز-هسته برای جوشکاری فولاد ضدزنگ با کیفیت بالا استفاده کرد. در این روش هم جوشکاری ضربان‌دار می‌تواند به کیفیت جوش‌دادن کمک کند.

• جوشکاری با پرتو لیزر

این روش جوشکاری به طور قابل توجهی برای اتصال و جوش‌دادن فولاد ضدزنگ با سرعت بالا و حرارت کم به کار می‌رود. در هنگام جوشکاری با لیزر باید دقت کرد که تخلخل و ترک ایجاد نشود. برای جلوگیری از ایجاد این تخلخل‌ها وترک‌ها باید میزان اکسیژن درون گاز‌های محافظتی را کاهش داد. جوشکاری با پرتو لیزر اگر برای جوش‌دادن فولاد ضدزنگ انتخاب شود، باید به صورت اتوماتیک انجام شود.

• دیگر روش‌های جوش‌دادن فولاد ضدزنگ

روش‌های شرح داده شده در بالا شاید پرکاربردترین روش‌ها برای جوشکاری فولاد ضدزنگ باشند. در صنعت روش‌های کمتر شناخته‌‌شده‌ای برای این کار نیز  وجود دارد. این روش‌ها شامل جوشکاری قوس پلاسما، جوشکاری پرتو الکترون، جوشکاری قوس فلز محافظتی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، جوشکاری مقاومتی هستند. این لیست کامل نیست و روش‌های دیگری برای جوشکاری فولاد ضدزنگ با درصد‌های موفقیت مختلف وجود دارند.

 

برخی واژه‌های تخصصی

قطبیت: polarity

گاز‌ محافظ: shielding gas

فلز پرکننده: filler metal

جوشکاری گاز خنثی-تنگستن: Tungsten Inert Gas

جوشکاری گاز خنثی-فلز: Metal Inert Gas

قطبیت با جریان مستقیم الکترود منفی: direct current electrode negative polarity

جوشکاری قوس فلاکس-هسته: Flux Cored Arc Welding

جوشکاری قوس فلز-هسته: Metal Cored Arc welding 

فرآیند جوشکاری قوس پلاسما: Plasma Arc Welding

جوشکاری پرتو الکترون: Electron Beam Welding 

جوشکاری قوس فلز محافظ: Shielded Metal Arc Welding 

فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی: Friction Stir Welding

جوشکاری مقاومتی: Resistance Welding