جوشکاری فولاد گرمکار

جوشکاری فولاد گرمکار یک روش جوشکاری است که در آن از حرارت بالایی برای اتصال قطعات فولادی استفاده می‌ شود.
این روش برای اتصال قطعات با ضخامت بالا یا قطعاتی که نیاز به اتصال در دما های بالا تر دارند مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
جوشکاری فولاد به فرایند اتصال قطعات فلزی فولادی با استفاده از جوش است.
در این روش، قطعات فولادی با یک دیگر به صورت محلی گرم می‌ شوند تا دمای لازم برای ذوب شدن جوش فلز پایه و الکترود رسانا یا الکترود جوش به دست آید.
سپس، الکترود جوش در نقطه اتصال قطعات قرار داده می‌ شود و با استفاده از جرقه‌ زنی و حرارت تولید شده، جوش تشکیل می‌ شود.
در نهایت، پس از خنک شدن و سفید شدن جوش، قطعات به هم متصل می‌ شوند و اتصال دائمی بین آن‌ ها بر قرار می‌ گردد.
جوشکاران فولاد عموماً در صنایع ساختمانی، خودروسازی، دریایی، نفت و گاز و صنایع ساخت و ساز استخدام می‌ شوند.
در ادامه توضیحات بیشتری درباره جوشکاری فولاد گرمکار آمده است.

۱- فرآیند
در جوشکاری فولاد گرمکار، قطعات فولادی به دما های بالایی غالباً بیش از ۹۰۰ درجه سانتی گراد گرم می‌ شوند.
در این دما، فلزات نرم‌ تر می‌ شوند و به راحتی قابل شکل‌ دهی و اتصال می‌ شوند.
سپس با استفاده از روش‌ های مختلفی مانند جوش‌ کاری برشی به عنوان مثال: فنوم، جوش می‌ زنند.
این روش به دلیل دمای بالا می‌ تواند به طور موثر قطعات را به هم متصل کند.

۲- کاربرد ها
جوشکاری فولاد گرمکار بیشتر در صنایعی مانند صنایع فولاد، متالورژی، ساخت و ساز و خودرو سازی مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
این روش برای اتصال قطعات بزرگ و ضخیم مانند تیر ها، ورق‌ های ضخیم و قطعات پیچیده کاربرد دارد.

۳- مزایا و معایب
مزیت اصلی جوشکاری فولاد گرمکار این است که باعث ایجاد اتصالات محکم با مقاومت بالا می‌ شود.
همچنین، این روش می‌ تواند به کاهش تنش‌ های داخلی در ناحیه جوش کمک کند.
اما نیاز به تجهیزات و تخصص بالا، مصرف انرژی بالا و هزینه‌ های بیشتر از معایب این روش به حساب می‌ آید.

۴- اجزای مهم
در جوشکاری فولاد گرمکار، اجزای مهمی مانند منبع حرارتی مثلاً کوره‌ های گازی یا الکتریکی، تجهیزات کنترل دما، مواد پوشش‌ دهنده، و ابزار های مورد نیاز برای انجام جوشکاری به کار می‌ روند.
در هر صورت، جوشکاری فولاد گرمکار به دلیل پیچیدگی و مشکلات احتمالی، نیازمند تخصص و دانش فنی می‌باشد.
اگر قصد دارید از این روش استفاده کنید، توصیه می‌ شود که با کارشناسان متخصص در این زمینه مشورت کنید.

دمای پیش گرم در جوشکاری فولاد گرمکار

در جوشکاری فولاد گرمکار، دمای پیش‌گرم به دمایی اشاره دارد که قبل از انجام عملیات جوشکاری به قطعات فولادی داده می‌ شود تا آن‌ ها را به دمای معینی برساند.
این کار به منظور کاهش تنش‌ های داخلی و بهبود خواص مکانیکی اتصال انجام می‌ شود.
دمای پیش‌ گرم ممکن است در محدوده دما های مختلف قرار بگیرد که بسته به نوع فولاد، ضخامت قطعه و شرایط جوشکاری متغیر است.

به طور عمومی، دمای پیش‌ گرم در جوشکاری فولاد گرمکار معمولاً در محدوده ۱۲۰۰-۱۴۰۰ درجه سانتی گراد قرار می‌گیرد.
این دما ها به عنوان مثال برای جوشکاری بعضی از نوع‌ های فولاد ها مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
هدف از دادن دمای پیش‌ گرم این است که فلز به دمایی برسد که میزان تغییر شکل و تنش‌ ها به حداقل برسد و به اتصال محکمی بین قطعات منجر شود.
در هر صورت، دمای پیش‌ گرم ممکن است بسته به شرایط کاری و نیاز های اتصال متغیر باشد.
بهتر است با کارشناسان جوشکاری یا مهندسان متخصص در این زمینه در مورد دمای مناسب برای نوع فولاد و شرایط خاص خود مشورت کنید.

انواع فولاد های ابزار گرمکار قابل جوشکاری

فولاد های ابزار گرمکار معمولاً از نوعی فولاد‌ های آلیاژی هستند که برای مقاومت به دما های بالا و خواص مکانیکی بر جسته شناخته می‌ شوند.
این نوع فولاد ها معمولاً به عنوان ابزار هایی برای کار با دما های بالا، مانند ابزار های گرمکاری و فرآیند های حرارتی، مورد استفاده قرار می‌ گیرند.
اینجا تعدادی از انواع فولاد های ابزار گرمکار که قابلیت جوشکاری دارند آورده شده است.

۱- فولاد های آلیاژی معمولی یا Alloy Steels
این نوع فولاد ها شامل مقادیر متنوعی از عناصر آلیاژی مانند کروم، مولیبدن، وانادیوم و نیکل هستند.
آن ها دارای خواص مکانیکی بالا، مقاومت در برابر سایش و اشکال‌ پذیری خوبی در دما های بالا هستند.

۲- فولاد های ابزاری برای کار با گرما یا Hot Work Tool Stee
 این نوع فولاد ها برای کار هایی که به دما های بالا و گرمکاری نیاز دارند، طراحی شده‌ اند.
آن ها دارای مقاومت در برابر تغییر شکل حرارتی و مقاومت در برابر سایش هستند.

۳- فولاد های ابزاری برای کار با سردازدن یا Cold Work Tool Steels
 این نوع فولاد ها به طور عمده برای ساخت ابزار هایی که در دما های پایین‌ تر مورد استفاده قرار می‌ گیرند، استفاده می‌ شوند.
آن ها دارای مقاومت در برابر سایش و خوردگی، همچنین دقت و تحمل در برابر ضربه هستند.

۴- فولاد های ابزاری آلیاژی خاص یا Special Alloy Tool Steels
 این دسته شامل فولاد های آلیاژی با ترکیبات خاصی از عناصر آلیاژی می‌ شود که برای کار های خاصی مانند برش و سوراخکاری فلزات خاص به کار می‌ رود.

۵- فولاد آلات سریع یا High-Speed Steel
 این نوع فولاد برای ساخت ابزار های برشی مانند مته، تیغه برش و دیسک برش استفاده می‌ شود.
این فولاد دارای خواص مقاومت در برابر حرارت و سختی بالا است.

۶- فولاد آلات آلیاژی یا Alloy Steel
این نوع فولاد شامل ترکیبات مختلفی از عناصر آلیاژی مانند کروم، وانادیوم، مولیبدن و نیکل است.
این فولاد ها دارای خواص سخت شدن قابل تغییر با حرارت (Heat Treatable) هستند و برای ساخت قطعات پایه‌ ای در صنایع خودروسازی، هوافضا و صنعت عمومی استفاده می‌ شوند.

۷- فولاد آلات کروم-واناد یا Chrome-Vanadium Steel
این نوع فولاد دارای خصوصیات سخت شدن با حرارت و مقاومت در برابر خوردگی است.
به عنوان مثال، ابزار های دستی مانند گیره، کلید و تیرچه از این نوع فولاد ساخته می‌ شوند.

۸- فولاد آلات ضد زنگ یا Stainless Steel
 این نوع فولاد دارای خاصیت مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی است.
به همین دلیل، برای ساخت ابزار های کشاورزی، تجهیزات پزشکی و صنایع غذایی استفاده می‌ شود.

۹- فولاد آلات کاربید یا Carbide Steel
 این نوع فولاد شامل ترکیبات کاربید تنگستن است و دارای خصوصیات سخت شدن با حرارت و مقاومت در برابر سایش است.
به همین دلیل، برای ساخت ابزار های برشی مانند تراشکاری و فرز استفاده می‌ شود.

۱۰- فولاد آلات نقره‌ ای یا Silver Steel
 این نوع فولاد دارای خصوصیات سخت شدن با حرارت و مقاومت در برابر سایش است.
از این فولاد برای ساخت ابزار های مختلفی به کار می‌ رود.
لطفاً توجه داشته باشید که هر نوع فولاد ابزاری دارای ترکیبات و خواص خاص خود است.
برای جوشکاری هر نوع فولاد، بهتر است با مشاوره از کارشناسان جوشکاری یا مهندسان متخصص در این زمینه، اطمینان حاصل کنید که روش مناسب و شرایط مناسب برای جوشکاری انتخاب شود.

مشخصات الکترود های فولاد گرمکار

الکترود های فولادی انواع الکترود هایی هستند که در فرآیند های جوشکاری فولاد استفاده می شوند.
این الکترود ها از میله های فولادی تشکیل شده اند که حاوی ماده پرکننده ای به نام ماده پیشین هستند.
از آنها برای جوشکاری و تعمیر تجهیزات و سازه های فولادی مانند کشتی ها، پل ها، ساختمان ها و لوله ها استفاده می شود.
خواص الکترودهای فولادی بر اساس نوع و ترکیب آنها متفاوت است، زیرا الکترودهای فولادی جوشکاری معمولی می توانند در شرایط دمای بالا، مقاوم در برابر زنگ زدگی یا مقاوم در برابر خوردگی قابل استفاده باشند.
فرآیند استفاده از الکترودهای فولادی شامل مشتعل کردن آنها با قوس الکتریکی بین میله الکترود و قطعه ای است که قرار است جوش داده شود.
جریان الکتریکی باعث ذوب شدن میله و پیش ماده می شود و ماده جوشی ایجاد می کند که به فلز جوش می چسبد.
الکترود مناسب باید با توجه به نوع فولاد مورد جوش و شرایط کاری خاص انتخاب شود.
این ممکن است به انتخاب الکترودهای فولادی فرموله شده خاص برای اطمینان از کیفیت و استحکام جوش نیاز داشته باشد.
الکترود های جوشکاری فولاد گرمکار برای اتصال قطعات فولادی در دما های بالا و در شرایطی که ممکن است تحت تنش‌ های حرارتی قرار بگیرند، طراحی شده‌ اند.
این الکترود ها باید خواص مکانیکی مناسب، مقاومت به تغییر شکل در دما های بالا و مقاومت به سایش و خوردگی داشته باشند.
در اینجا چند مشخصه کلی که برای الکترود های جوشکاری فولاد گرمکار مهم است آورده شده است.

۱- کد نام الکترود
هر نوع الکترود دارای یک کد نام است که به عنوان مثال AWS E7018، که مشخصه‌ های مهمی از جمله نوع مواد پایه، نوع پوشش، خواص جوش و ویژگی‌ های خاص الکترود را نمایان می‌ سازد.

۲- نوع پوشش
پوشش الکترود به مواد اضافی اشاره دارد که به رشته جوش افزوده می‌ شود و بهبود خواص جوش را تضمین می‌ کند.
انتخاب پوشش مناسب بر اساس نوع فولاد، دمای کاری و خواص مورد نیاز ضروری است.

۳- خواص مکانیکی
الکترود های فولاد گرمکار باید دارای مقاومت به تغییر شکل در دما های بالا و خواص مکانیکی مناسب برای اتصال قطعات در دما های حرارتی باشند.

۴- دمای کاری
 الکترود های فولاد گرمکار معمولاً برای کار در دما های بالا طراحی شده‌ اند.
دمای کاری الکترود باید با دمایی که قطعات جوشکاری در آن تحت تنش قرار می‌ گیرند، هماهنگ باشد.

۵- مقاومت به سایش و خوردگی
الکترود های فولاد گرمکار باید دارای مقاومت به سایش و خوردگی مناسب باشند زیرا از اتصالات جوشی در شرایط سخت استفاده می‌ شود.

۶- قطر الکترود
انتخاب قطر مناسب الکترود بر اساس ضخامت قطعات و نوع کاری بسیار مهم است.
توجه داشته باشید که مشخصات الکترود ها ممکن است بسته به استاندارد ها و کد های مختلفی که استفاده می‌ شوند، متفاوت باشد.
بهتر است با تولید کنندگان الکترود ها یا مهندسان جوشکاری مشورت کنید تا الکترود مناسب برای نیاز های خاص شما انتخاب شود.
مشخصات فولاد به ویژگی‌ ها و خصوصیاتی اشاره دارد که  می تواند از جمله‌ های زیر باشد.

۱- میزان آهن و کربن
مقدار آهن و کربن در فولاد مشخص کننده خواص آن می‌ باشد.
فولاد حاوی مقدار کمتری کربن نسبت به آهن نسبت به آهن‌ – آهن است.

۲- آلیاژ ها
علاوه بر آهن و کربن، فولاد ممکن است دارای آلیاژ های دیگری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و… باشد که به خصوصیات آن افزوده می‌ شوند.

۳- مقاومت
مقاومت فولاد در برابر فشار، کشش و خمش از ویژگی‌ های مهم آن است.
مقاومت فولاد با ترکیبات و آلیاژ های مختلف متفاوت خواهد بود.

۴- تنش و کشش
تنش و کشش معمولاً به وضوح نشان‌ دهنده تحمل فولاد در مقابل نیرو ها و اعمال مکانیکی است.

۵- چگالی
چگالی فولاد نیز مهم است و به نسبت بین وزن و حجم مشخصه.

۶- سختی
فولاد های مختلف می‌ توانند دارای سطوح مختلف سختی باشند که به مقدار کربن و آلیاژ های دیگر بستگی دارد.

۷- زنگ‌ زدگی و خوردگی
ویژگی‌ های مقاومت به زنگ‌ زدگی و خوردگی در فولاد نیز مهم است و با افزودن آلیاژ های خاص می‌ توان این ویژگی‌ ها را بهبود داد.

۸- نقطه ذوب
درجه حرارتی که فولاد در آن ذوب می‌ شود، نقطه ذوب نام دارد.

۹- جوش‌ پذیری
 امکان جوشکاری و اتصال قطعات فولادی نیز در مشخصات آن تاثیر دارد.

۱۰- مصارف خاص
مشخصات ممکن است بر اساس نوع مصرف یا صنایع مختلف تغییر کنند.
در کل، مشخصات فولاد از جمله عواملی هستند که بر اساس آن‌ ها انتخاب نوع مناسب فولاد برای هر کاربرد خاص انجام می‌ شود.

روش های جوشکاری برای فولاد های ابزار گرمکار

جوشکاری برای فولاد یک فرایند مهم در صنعت فولاد سازی و ساخت و ساز است.
جوشکاران متخصص در این حوزه با استفاده از تجهیزات و تکنیک‌ های خاص، قطعات فولادی را به هم متصل می‌ کنند.
برای جوشکاری فولاد، ابتدا قطعات مورد نظر برای جوشکاری آماده می‌ شوند.
سپس با استفاده از دستگاه‌ های جوشکاری مناسب، قطعات را به هم متصل می‌ کنند.
در این فرآیند، الکترود جوش به قطعات نزدیک می‌ شود و با تولید حرارت بالا، قطعات را ذوب کرده و پس از خنک شدن، به هم چسبانده می‌ شود.
برخلاف دستگاه‌ های جوش القایی کلاسیک که برق القایی را بر روی الكترود تأمين كرده و با استفاده از يك تابلوي كنترل كامپيوتري عملكرد دستگاه را كنترل مي‌ كنند، دستگاه‌ های جوشکاری برای فولاد از جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می‌ کنند.
در این روش، الکترود جوش به قطعات نزدیک می‌ شود و با تولید حرارت بالا، قطعات را ذوب کرده و پس از خنک شدن، به هم چسبانده می‌ شود.
جوشکاران باید دقت کافی را در انجام این فرآیند داشته باشند تا جوش صحیح و قابل اعتماد بین قطعات فولادی تولید شود.
همچنین، آن ها باید با استفاده از تجهیزات ایمنی مناسب، خود و دستگاه‌ های جوشکاری را در مقابل خطرات حفاظت کنند.
جوش صحیح و قابل اعتماد در صنعت فولاد سازی و ساخت و ساز بسیار مهم است زیرا قطعات فولادی در شرایط سخت و استفاده طولانی مدت قرار می‌ گیرند و باید تحمل فشار، لرزش و دما را دائما کنترل کنند.
برای جوشکاری فولاد های ابزار گرمکار که در دما های بالا و تحت تنش‌ های حرارتی کار می‌ کنند، روش‌ های مختلفی وجود دارد که متناسب با نوع فولاد و نوع اتصال مورد نیاز می‌ توان از آن ها استفاده کرد.
در زیر تعدادی از روش‌ های معمول جوشکاری برای فولاد های ابزار گرمکار آورده شده است.

۱- جوشکاری TIG (Tungsten Inert Gas)
در این روش، یک قطب الکترود از ورودی حرارتی انرژی تامین می‌ کند و از طریق یک قطب کمکی به کمک یک گاز نیتروژن یا آرگون محافظت می‌ شود.
این روش جوشکاری دقیق است و معمولاً برای جوشکاری فولاد های ابزاری با دقت بالا و قطر های کوچک الکترود مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

۲- جوشکاری MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas)
این روش از یک الکترود پیچیده‌ تر به نام سیم جوش استفاده می‌ کند.
در MIG، گاز غیر فعالی مانند آرگون و در MAG، گاز فعالی مانند CO2 یا مخلوطی از گاز ها مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
این روش جوشکاری سریع‌ تر از TIG است و برای جوشکاری مقاومتی و مهارتی مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

۳- جوشکاری SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
در این روش، از الکترود‌ های پوشش‌ دار برای جوشکاری استفاده می‌ شود.
این روش معمولاً در محل‌ هایی که دسترسی به قطعه محدود است یا در محیط‌ های خارجی مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

۴- جوشکاری SAW (Submerged Arc Welding)
در این روش، قسمت‌ های فولادی را با الکترود سیم جوش در یک محیط تحت پودری جوش می‌ زنند.
این روش جوشکاری سریع و مؤثری است و به خصوص برای جوشکاری فولاد های ضخیم و با تراکم بالا مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
هر کدام از این روش‌ ها دارای مزایا و معایب خود هستند و بسته به نوع کار و نوع فولاد گرمکاری که دارید، ممکن است یکی از این روش‌ ها برای شما مناسب‌ تر باشد.
بهتر است با کارشناسان جوشکاری یا مهندسان متخصص در این زمینه مشورت کنید تا روش مناسب برای نیاز های خاص شما انتخاب شود.