0937-6060577

02166000448

info@weldskill.ir

ساعت کاری: 09:00 صبح تا 16:00 بعد از ظهر

تهران - میدان بهمن

مرکز تخصصی آموزش جوشکاری و بازرسی جوش فنی و حرفه ای

مرکز کرج : بلوار تربیت مربی مرکز ITC دپارتمان جوشکاری و متالوژی

10راز جوشکاری فلزات غیرهمجنس که باید بدانید!!![ویدئو]

جوشکاری فلزات غیرهمجنس همواره یک چالش بزرگ برای جوشکارها بوده است. این فرآیند شامل اتصال دو فلز با سیستم‌های آلیاژی متفاوت می‌شود، که می‌تواند شامل فولاد نرمال، فولاد استیل، آلومینیوم، نیکل و فلزات دیگر باشد. هرچند که تمام جوش‌های ذوبی می‌توانند به عنوان نوعی جوش غیرهمجنس در نظر گرفته شوند، اما جوشکاری فلزات غیرهمجنس خود مجموعه‌ای از چالش‌های منحصر به فرد را ارائه می‌دهد.

تیم تحریریه آموزشگاه جوشکاری ولداسکیل به دنبال ارائه راه‌حل‌های موثر برای چالش‌های جوشکاری فلزات غیرهمجنس است. این راهنمای جامع به شما برای گذر از این چالش ها تهیه و تدوین شده است پس با ما در ادامه همراه باشید

فهرست مطلب

چالش‌های جوشکاری فلزات غیرهمجنس چیست؟

1. تفاوت خواص فیزیکی و مکانیکی: فلزات متفاوت دارای خواص متفاوتی هستند، از جمله ضریب انبساط حرارتی، نقطه ذوب، و استحکام. این تفاوت‌ها می‌توانند باعث ایجاد تنش‌های حرارتی و نقص‌های مکانیکی شوند.
2. مشکلات متالورژیک: فرآیند ذوب و تبرید می‌تواند باعث ایجاد ساختارهای متفاوت و ناهمگن شود، که می‌تواند به خواص نهایی جوش آسیب بزند.
3. مقاومت به خوردگی: جوش باید مقاومت به خوردگی مناسبی داشته باشد، به ویژه در محیط‌های کوروسیونی.
4. کنترل پارامترهای جوشکاری: پارامترهای مانند دما، سرعت ذوب، و زمان تبرید باید با دقت کنترل شوند تا نقص‌های جوشکاری را کاهش دهند.

تعریف جوشکاری فلزات غیرهمجنس

جوشکاری فلزات غیرهمجنس به فرآیند اتصال دو فلز با سیستم‌های آلیاژی متفاوت اطلاق می‌شود. در واقع تمام جوش‌های ذوبی را می‌توان نوعی جوش غیرهمجنس دانست، زیرا فلزات پایه دارای ساختار کارشده و جوش دارای ساختار ریختگی است.

فاکتورهای متالورژیکی مهم در جوشکاری فلزات غیرهمجنس

جوشکاری فلزات غیرهمجنس نیازمند در نظر گرفتن چندین فاکتور متالورژیکی مهم است. این فاکتورها به شکل و خواص نهایی جوش تأثیر می‌گذارند و اگر به درستی مدیریت نشوند، می‌توانند باعث ایجاد نقص‌ها و کاهش کیفیت اتصال شوند. در این بخش به برخی از این فاکتورهای مهم می‌پردازیم:

1. ساختار میکروسکوپی:
– ساختار فلزات پایه اول و دوم : ساختار میکروسکوپی فلزات پایه قبل از جوشکاری بر خواص نهایی جوش تأثیر می‌گذارد. برای مثال، فولاد‌های فریتی و مارتنزیتی دارای ساختارهای متفاوتی هستند که بر استحکام و انعطاف‌پذیری جوش تأثیر می‌گذارند.
– ساختار فلز پرکننده: فلز پرکننده باید با فلزات پایه سازگار باشد و ساختاری را ایجاد کند که خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی مناسبی داشته باشد.

2. سازگاری ترمیک:
– نقطه ذوب: فلزات با نقاط ذوب متفاوت می‌توانند باعث ایجاد نقص‌های جوشکاری شوند. انتخاب فلز پرکننده مناسب که با نقاط ذوب فلزات پایه سازگار باشد، ضروری است.
– ضریب انبساط حرارتی: تفاوت در ضریب انبساط حرارتی فلزات پایه می‌تواند باعث ایجاد تنش‌های حرارتی و خستگی شود. کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری مانند پیشگرم و آب‌پزش می‌تواند این تنش‌ها را کاهش دهد.

3. خواص مکانیکی:
– استحکام: جوش باید استحکامی برابر یا بیشتر از فلز ضعیف‌تر داشته باشد. انتخاب فلز پرکننده مناسب و کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری می‌تواند به بهبود استحکام جوش کمک کند.
– انعطاف‌پذیری: جوش باید انعطاف‌پذیری مناسبی داشته باشد تا از شکستگی‌های محلی جلوگیری شود. فلزات پرکننده با ساختارهای آستنیتی معمولاً انعطاف‌پذیری بهتری دارند.
– مقاومت به خوردگی: جوش باید مقاومت به خوردگی مناسبی داشته باشد، به ویژه در محیط‌های کوروسیونی. انتخاب فلزات پرکننده با مقاومت بالا به خوردگی و استفاده از پوشش‌های مقاوم می‌تواند به بهبود این خاصیت کمک کند.

5 مزیت جوشکاری پالسیMIG و دابل پالسی [Dual Pulse]

مطلب

قدرت گرفته از weldskill

4. کنترل شرایط جوشکاری:
– پیشگرم: پیشگرم کنترل می‌شود تا از ایجاد تنش‌های حرارتی و نقص‌های هیدروژنی جلوگیری شود. برای فلزات با کربن بالا، پیشگرم ضروری است.
– دماهای میانی: دماهای میانی کنترل می‌شوند تا از ایجاد نقص‌های هیدروژنی جلوگیری شود.
– آب‌پزش: آب‌پزش انجام می‌شود تا از تنش‌های حرارتی و نقص‌های هیدروژنی جلوگیری شود و خواص مکانیکی جوش بهبود یابد.

راهنمای انتخاب فیلر جوشکاری

آلیاژ اول: آلیاژ دوم:

منبع: weldskill

روش‌های اتصال جوشکاری فلزات غیرهمجنس

جوشکاری فلزات غیرهمجنس به دلیل تفاوت‌های زیاد در خواص فیزیکی و مکانیکی فلزات، یک فرآیند پیچیده است. انتخاب روش جوشکاری مناسب به شرایط خاص هر کاربرد و خواص فلزات پایه بستگی دارد. در این بخش به برخی از روش‌های اتصال جوشکاری فلزات غیرهمجنس می‌پردازیم:

1. جوشکاری قوسی یا SMAW (Shielded Metal Arc Welding):
– توضیح: این روش شامل استفاده از یک کاتد مغلفه‌دار است که در حین جوشکاری ذوب می‌شود و فلز پرکننده را فراهم می‌کند. گاز حفاظتی توسط مغلفه تولید می‌شود که محیط جوش را از آلودگی‌های خارجی محافظت می‌کند.
– کاربردها: مناسب برای جوشکاری فولاد و آلومینیوم با فلزات دیگر. این روش به دلیل سادگی و مرونت آن، در صنایع مختلف مانند ساخت و ساز و تولید تجهیزات صنعتی گسترده استفاده می‌شود.

2. جوشکاری گاز فعال یا GMAW (Gas Metal Arc Welding):
– توضیح: در این روش، یک سیم فلزی به صورت مداوم به عنوان کاتد استفاده می‌شود و گاز حفاظتی از بیرون فراهم می‌شود. این روش به دلیل سرعت بالا و کیفیت خوب جوش، گزینه‌ای محبوب است.
– کاربردها: مناسب برای جوشکاری آلومینیوم، نیکل، و فولاد با فلزات دیگر. در صنایع خودروسازی، ساخت و ساز، و تولید تجهیزات صنعتی گسترده استفاده می‌شود.

3. جوشکاری تیگ یا GTAW (Gas Tungsten Arc Welding):
– توضیح: این روش شامل استفاده از یک کاتد وولفرامی است که برای ذوب فلزات پایه استفاده می‌شود. فلز پرکننده به صورت جداگانه اضافه می‌شود و گاز حفاظتی از بیرون فراهم می‌شود.
– کاربردها: مناسب برای جوشکاری فلزات رنگی مانند آلومینیوم، تیتانیوم، و نیکل. این روش به دلیل کیفیت بالا و دقت زیاد، در صنایع هواپیماسازی و تولید تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

4. جوشکاری بریده یا SAW (Submerged Arc Welding):
– توضیح: در این روش، کاتد در یک جوشکاری بریده که معمولاً از گرانول‌های معدنی تشکیل شده است، دفن می‌شود. این بریده گاز حفاظتی را فراهم می‌کند و همچنین به عنوان فلز پرکننده عمل می‌کند.
– کاربردها: مناسب برای جوشکاری فولاد‌های کربنی و آلیاژی با فلزات دیگر. این روش به دلیل سرعت بالا و تولید کمتر دخان و گاز، در صنایع نیروگاهی و تولید تجهیزات بزرگ استفاده می‌شود.

5. جوشکاری لیزر:
– توضیح: این روش شامل استفاده از نور لیزر برای ذوب فلزات پایه و فلز پرکننده است. لیزر می‌تواند با دقت بالا و سرعت زیاد فلزات را ذوب کند.
– کاربردها: مناسب برای جوشکاری فلزات با ضریب انبساط حرارتی کم مانند تیتانیوم و نیکل. این روش به دلیل دقت بالا و تولید کمتر نقص، در صنایع هواپیماسازی و ساخت و ساز پیشرفته استفاده می‌شود.

راهنمای جامع راه اندازی کارگاه تراشکاری (تجهیزات+برآورد هزینه1404)

مطلب

قدرت گرفته از weldskill

6. جوشکاری فریتیک یا FRW (Friction Welding):
– توضیح: این روش شامل استفاده از حرارت تولید شده توسط فریتیک (احتکاک) بین دو سطح فلزی است. فلزات پایه به صورت مکانیکی به هم متصل می‌شوند.
– کاربردها: مناسب برای جوشکاری فلزات با نقاط ذوب متفاوت مانند فولاد و آلومینیوم. این روش به دلیل سرعت بالا و عدم نیاز به فلز پرکننده، در صنایع خودروسازی و تولید تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شود.

استفاده از روش‌های جوشکاری مناسب:

اگر با چالش جوشکاری فلزات غیرهمجنس مواجه است برای هر فلز پیشنهاد ما استفاده از روش های زیر است.

– SMAW: برای فولاد و آلومینیوم با فلزات دیگر.
– GMAW: برای آلومینیوم، نیکل، و فولاد با فلزات دیگر.
– GTAW: برای فلزات رنگی مانند آلومینیوم، تیتانیوم، و نیکل.
– SAW: برای فولاد‌های کربنی و آلیاژی با فلزات دیگر.
– لیزر: برای فلزات با ضریب انبساط حرارتی کم مانند تیتانیوم و نیکل.
– فریتیک: برای فلزات با نقاط ذوب متفاوت مانند فولاد و آلومینیوم.

فیلرهای مناسب برای جوشکاری فلزات غیرهمجنس

در اینجا جفت‌های فلزات غیر همجنسی که شما درخواست کردید، به همراه فیلرهای مناسب برای جوش دادن آن‌ها آورده شده است:

1. استیل کم کربن و مس
– استیل کم کربن: فلزی با کربن کم که برای کاربردهای ساخت و ساز و تولید قطعات مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
– مس: فلزی با هدایت الکتریکی و حرارتی بالا که در بسیاری از کاربردها مورد استفاده است.
– فیلر مناسب: ENiCu-7, ENiCu-11 (نیکل مبتنی)

2. چدن و مس
– چدن: فلزی با مقاومت بالا در برابر خوردگی و فرس که در صنعت شیمیایی و نفت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
– مس: فلزی با هدایت الکتریکی و حرارتی بالا که در بسیاری از کاربردها مورد استفاده است.
– فیلر مناسب: ENiCu-7, ENiCu-11 (نیکل مبتنی)

3. چدن و آلومینیوم
– چدن: فلزی با مقاومت بالا در برابر خوردگی و فرس که در صنعت شیمیایی و نفت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
– آلومینیوم: فلزی با وزن کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی که در بسیاری از کاربردها مورد استفاده است.
– فیلر مناسب: ENi-Al-1, ENi-Al-3 (نیکل مبتنی)

4. آلومینیوم و کربن
– آلومینیوم: فلزی با وزن کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی که در بسیاری از کاربردها مورد استفاده است.
– کربن: عناصر کربنی مانند گرافیت و کربن فیبری که در تقویت مواد و بهبود خواص مکانیکی استفاده می‌شوند.
– فیلر مناسب: EAlSi-1, EAlSi-3 (آلومینیوم مبتنی)

5. استیل و آلومینیوم
– فیلر مناسب: ENi-Al-1, ENi-Al-3 (نیکل مبتنی)

6. استیل و مس
– فیلر مناسب: ENiCu-7, ENiCu-11 (نیکل مبتنی)

7. استیل و تیتانیوم
– فیلر مناسب: ENiCrFe-3, ENiCrFe-6 (نیکل مبتنی)

8. استیل و نیکل
– فیلر مناسب: ENi-1, ENi-2 (نیکل مبتنی)

9. استیل و برونز
– فیلر مناسب: ENiCu-7, ENiCu-11 (نیکل مبتنی)

10. آلومینیوم و نیکل
– فیلر مناسب: ENi-Al-1, ENi-Al-3 (نیکل مبتنی)

11. آلومینیوم و مس
– فیلر مناسب: EAlSi-1, EAlSi-3 (آلومینیوم مبتنی)

12. آلومینیوم و برونز
– فیلر مناسب: EAlSi-1, EAlSi-3 (آلومینیوم مبتنی)

13. نیکل و مس
– فیلر مناسب: ENiCu-7, ENiCu-11 (نیکل مبتنی)

14. نیکل و برونز
– فیلر مناسب: ENiCu-7, ENiCu-11 (نیکل مبتنی)

نکات مهم در جوشکاری فلزات غیر همجنس

1. پیش‌پردازش:
– فلزات باید به خوبی تمیز شوند تا از آلاینده‌ها و خاک برآمده شوند.
– برای برخی فلزات، پیش‌گرم کردن قبل از جوش‌دهی توصیه می‌شود.

حوضچه مذاب جوشکاری،جهانی پر از شگفتی و راز (Molten Metal)

مطلب

قدرت گرفته از weldskill

2. دما و سرعت جوش:
– دما و سرعت جوش‌دهی باید با دقت تنظیم شوند تا از تشکیل مواد با خواص نامناسب جلوگیری شود.
– برای فلزات با نقطه ذوب متفاوت، ممکن است نیاز به تنظیمات خاصی در دما باشد.

3. نگهداری پس از جوش:
– پس از جوش دادن، فلزات باید به درستی سرد شوند تا از تنش‌های داخلی جلوگیری شود.
– برای برخی فلزات، نگهداری حرارتی پس از جوش‌دهی توصیه می‌شود.

انتخاب فیلر TIG برای فلزات غیرهمجنس (رنگی)

راهنمای انتخاب فیلر TIG برای جوشکاری فلزات غیرهمجنس
فلز پایه 1	فلز پایه 2	فیلر (سیم‌جوش) پیشنهادی
فلز پایه 1	فلز پایه 2	AWS	ترکیب شیمیایی (تقریبی)	توضیحات
فولاد کربنی	فولاد زنگ‌نزن	ER309L	23%Cr, 13%Ni, کم‌کربن	رایج‌ترین فیلر برای این ترکیب
فولاد کربنی	چدن	ER Ni-CI	تقریباً 100% نیکل	برای چدن‌های با قابلیت جوشکاری خوب
فولاد کربنی	آلومینیوم	جوشکاری TIG این دو فلز به طور مستقیم توصیه نمی‌شود.
فولاد زنگ‌نزن	آلومینیوم	جوشکاری TIG این دو فلز به طور مستقیم توصیه نمی‌شود.
فولاد زنگ‌نزن 304	فولاد زنگ‌نزن 316	ER316L	18%Cr, 12%Ni, 2%Mo, کم‌کربن	مطابق با فلز پایه 316
فولاد زنگ‌نزن	مس	ER CuSi-A	مس-سیلیسیم	با احتیاط و پیش‌گرمایش مناسب
مس	آلومینیوم	جوشکاری TIG این دو فلز به طور مستقیم توصیه نمی‌شود.
مس	برنج	ER CuSn-A	مس-قلع (برنز فسفردار)	برای برخی از آلیاژهای برنج
آلومینیوم	آلیاژهای منیزیم	ER5356	5%Mg, Al	اگر منیزیم فلز پایه غالب باشد
تیتانیوم	فولاد زنگ‌نزن	جوشکاری TIG این دو فلز بسیار دشوار است و نیاز به شرایط خاص دارد.
توجه: این جدول فقط یک راهنمای کلی است. همیشه با یک متخصص جوشکاری مشورت کنید. پیش‌گرمایش و عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) ممکن است ضروری باشد. نوع گاز محافظ و تنظیمات دستگاه جوشکاری را به دقت انتخاب کنید. از تکنیک‌های جوشکاری مناسب برای جلوگیری از عیوب (ترک، تخلخل و...) استفاده کنید. در صورت امکان، از جوشکاری فلزات غیرهمجنس با اختلاف زیاد در خواص فیزیکی و شیمیایی خودداری کنید. منبع: weldskill.ir

نکات مهم در جوشکاری فلزات غیرهمجنس

– گاز حفاظتی: استفاده از گاز حفاظتی مناسب برای محافظت از فلزات پایه و فلز پرکننده در حین جوشکاری ضروری است.
– پوشش‌ها و تراپینگ‌ها: استفاده از پوشش‌های مقاوم و تراپینگ‌ها می‌تواند به بهبود خواص جوش کمک کند.

8. بررسی کاربردهای صنعتی:

– کاربردهای خاص: هر کاربرد نیازمند شرایط و خواص خاصی است. برای مثال، در صنایع نفت و گاز، مقاومت به خوردگی و تنش‌های حرارتی بسیار مهم است.

9. بررسی نقص‌های جوشکاری:

– پرتوزنی: نقص‌های پرتوزنی می‌توانند باعث کاهش کیفیت جوش شوند. استفاده از تکنیک‌های نظارت و کنترل کیفیت مانند رادیوگرافی و آزمایش‌های ناپنجره ضروری است.
– نقاط ضعف: نقاط ضعف مانند تنش‌های حرارتی و نقص‌های هیدروژنی باید شناسایی و کنترل شوند.

10. آموزش و آمادگی کارگران:

– آموزش: کارگران باید آموزش دیده و با تکنیک‌های جوشکاری فلزات غیرهمجنس آشنا باشند.
– آمادگی: تجهیزات و ابزارهای مناسب باید در دسترس باشند و کارگران باید آماده باشند تا با مشکلات احتمالی برخورد کنند.

نتیجه‌گیری

جوشکاری فلزات غیرهمجنس یک فرآیند پیچیده است که نیازمند توجه به جزئیات و دقت بالا است. با در نظر گرفتن نکات مهم مذکور، می‌توان به اتصال‌هایی با کیفیت بالا و مقاومت مناسب دست یافت. تیم تحریریه آموزشگاه جوشکاری ولداسکیل به جوشکاران کمک می‌کند تا با این چالش‌ها به خوبی برخورد کنند.