آموزش فرآیند جوشکاری با استلایت 1

آموزش فرآیند جوشکاری با استلایت 1

استلایت 1 یکی از پرکاربردترین آلیاژهای کبالت-کروم-کاربید است که به دلیل مقاومت بسیار بالای آن در برابر سایش، خوردگی و حرارت بالا، به طور گسترده در صنایع مختلف به خصوص در پوشش دهی سطوحی که در معرض سایش شدید هستند، استفاده می‌شود. جوشکاری با استلایت 1 به منظور افزایش عمر مفید قطعات و بهبود عملکرد آن‌ها در شرایط سخت صورت می‌گیرد.

آلیاژهای استلایت در چه مواردی کاربرد دارند؟

در جایی که با وجود مکانیزم‌های سایش، دمای بالا و احتمالاَ شرایط خورنده وجود دارد، آلیاژهای گروه استلایت، می‌توانند به عنوان یک راهکار اساسی و قابل اعتماد مطرح شوند.

علیرغم اینکه معمولاَ دیده می‌شود آلیاژهای مقاوم به حرارت بالا نظیر اینکونل‌ها و اینکولوی‌ها و … در زمینه مقاومت به سایش، ضعف دارند. و از طرفی آلیاژهای مقاوم به سایش نیز در زمینه مقاومت به خوردگی، حرف چندانی برای گفتن ندارند، اما این مزیت ویژه و استثنایی آلیاژهای استلایت است که می‌توانند همزمان در هر سه جبهه سایش، حرارت و خوردگی پیروز میدان مبارزه باشند.

یکی از ویژگی‌های مهم آلیاژهای استلایت، مقاومت خوب آن‌ها به سایش چسبان یا گالینگ (Galling) است. لذا در مواقعی که نیاز به آب بندی بین دو فلز داریم، انتخاب خوبی به شمار می‌روند و نیاز به روانکاری کمی داشته و ضریب اصطکاک پایینی ایجاد می‌کنند. برای همین ویژگی خاص است که آلیاژهای استلایت کاربرد زیادی در ساخت قطعات مختلف کنترل ولوها، پمپ‌های فرایندی، شیرآلات خاص و … پیدا کرده اند.

همچنین آلیاژهای مذکور می‌توانند سختی و خواص مقاوم به سایش خود را در دماهای بالا نیز حفظ کنند. به همین منظور در فرایندهای شکل دهی گرم و همچنین اکسترود فلزات، کاربرد وسیعی داشته باشند.

دیگر ویژگی شاخص آلیاژهای استلایت، مقاومت به خوردگی در فلز مذاب است. این ویژگی، کاربرد آنها را در وان‌های فلز مذاب گسترش داده است.

از دیگر ویژگی‌های شاخص آلیاژهای استلایت، مقاومت مناسب نسبت به کاویتاسیون (Cavitation)، اکسیداسیون دما بالا و فرسایش (Erosion)

انواع فرایندهای پوشش دهی

انجام پوشش دهی بر روی فلزات با استفاده از سوپرآلیاژهای پایه کبالت استلایت، روش‌های گوناگونی دارد. اما معمولاً پرکاربردترین روش‌های پوشش دهی آنها، موارد ذیل می‌باشد:

• روش HVOF یا پاشش حرارتی

• روش TIG یا جوشکاری با گاز آرگون

• روش SAW یا جوشکاری زیرپودری

• روش MIG یا جوشکاری میگ

• روش PTA یا جوشکاری قوس پلاسمای انتقالی (Plasma Transferred Arc Welding)

• روش LWD یا لیزر (Laser Weld Deposition)

با توجه به نوع، موقعیت، اندازه، تیراژ و شرایط کاری قطعه مورد نظر، یکی از روش‌های فوق جهت پوشش دهی استلایت انتخاب می‌شود.

مسلماَ هر یک از روش‌های فوق، نقاط قوت و ضعف خود را دارند. مثلاَ در روش HVOF ، ذرات فلز، با سرعت مافوق صوت بر روی قطعه پاشش می‌شوند لذا دمای فرایند نسبت به روش‌های دیگر بسیار کمتر است اما ضخامتی که از فلز استلایت بر روی قطعه ایجاد می‌شود کمتر از یک میلیمتر خواهد بود. از طرفی، با توجه به اینکه فلز زیرلایه، ذوب نمی‌شود، لذا فلز استلایت با لایه زیر آن (که معمولاً از جنس فولاد زنگ نزن است) رقیق نمی‌شود و به همین دلیل، پوشش با همین ضخامت کم، می‌تواند به سختی مورد نظر برسد.

نکته ای که همواره باید توسط مهندسان مد نظر قرار گیرد این است که سختی، علیرغم این‌که یک پارامتر در دسترس، برای ارزیابی مقاومت به سایش محسوب می‌شود اما همیشه ارزیابی صحیحی به ما نمی‌دهد. در آلیاژهای استلایت، وجود ذرات کاربید تنگستن، باعث ایجاد مقاومت به سایش بالاتری نسبت یک فولاد با همان سختی می‌شود.

فرآیند جوشکاری با استلایت 1

1. آماده‌سازی سطح:

• تمیزکاری سطح: سطحی که قرار است جوشکاری شود باید به طور کامل تمیز و عاری از هرگونه آلودگی، روغن، زنگ‌زدگی و اکسید باشد.
• زبرسازی سطح: برای بهبود چسبندگی فلز جوش به سطح پایه، سطح را زبر می‌کنند. این کار معمولاً با استفاده از روش‌هایی مانند سندبلاست یا برس سیمی انجام می‌شود.

2. انتخاب روش جوشکاری:

• جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود پوشش‌دار: این روش رایج‌ترین روش جوشکاری استلایت 1 است. الکترودهای استلایت 1 دارای پوشش خاصی هستند که به پایداری قوس و انتقال بهتر فلز جوش کمک می‌کند.
• جوشکاری TIG: این روش برای جوشکاری دقیق‌تر و کنترل‌شده‌تر استفاده می‌شود.
• جوشکاری با لیزر: این روش برای جوشکاری قطعات کوچک و حساس استفاده می‌شود.

3. انتخاب پارامترهای جوشکاری:

• جریان جوشکاری: شدت جریان باید به گونه‌ای تنظیم شود که قوس پایدار و نفوذ مناسبی در فلز پایه ایجاد کند.
• ولتاژ: ولتاژ نیز باید به گونه‌ای تنظیم شود که قوس پایدار و مذاب جوش روان باشد.
• سرعت جوشکاری: سرعت جوشکاری باید به گونه‌ای انتخاب شود که فلز جوش به طور کامل ذوب شده و با فلز پایه مخلوط شود.

4. انجام جوشکاری:

• ایجاد قوس: الکترود را با سطح کار تماس داده و قوس را ایجاد کنید.
• حرکت الکترود: الکترود را با سرعت ثابت و یکنواخت روی سطح کار حرکت دهید.
• حفظ فاصله: فاصله بین الکترود و سطح کار را ثابت نگه دارید.
• پاسکاری: برای دستیابی به ضخامت دلخواه، ممکن است چندین پاس جوشکاری لازم باشد.

5. خنک‌کاری: پس از اتمام جوشکاری، اجازه دهید قطعه به آرامی خنک شود تا از ایجاد تنش‌های داخلی جلوگیری شود.

پدیده رقیق شدگی لایه جوش استلایت

این پدیده در حین سخت کاری سطحی بوسیله آلیاژ استلایت بر روی قطعات بوجود می‌آید. در حالتی که جوش استلایت به وسیله فلز پایه زیر آن رقیق شود، عدد سختی مطلوب به دست نمی‌آید و معمولاَ سختی حاصله، کمتر از سختی مورد انتظار است.

این پدیده وقتی روی می‌دهد که مقداری از فلز زیرلایه، در لایه سطحی استلایت حل می‌شود و در نتیجه میزان آهن در فلز استلایت افزایش می‌یابد. این امر، مقاومت به خوردگی لایه استلایت را در محیط‌های خورنده، کمتر می‌کند (به دلیل کاهش میزان کروم)، سختی را کاهش می‌دهد، مقاومت به سایش را کاهش می‌دهد، اما در عوض ممقاومت به ضربه را در این لایه افزایش خواهد داد.

اهمیت این پدیده باید همواره مد نظر مهندسان و کارشناسان جوشکاری قرار گیرد چرا که به عنوان مثال، تنها 6 درصد رقیق شدن لایه استلایت با لایه زیرین، می تواند مقاومت به سایش خراشان را از 1 تا 6 برابر کاهش دهد و مقاومت به سایش چسبان  را تا دو برابر کم کند!

در جوشکاری قطعات صنعتی، رقیق شدن اجتناب ناپذیر است اما باید حد آن را با توجه به شرایط کاری قطعه مشخص کرد. هر چه تعداد پاس‌های جوش داده شده بیشتر شود، اثر رقیق شدن برای لایه های فوقانی، کاهش می یابد.

تعداد پاس‌های جوشکاری و قطر فیلر جوشکاری استلایت باید طوری انتخاب شود تا پس از ماشینکاری قطعه، لایه استلایت باقیمانده روی آن در حدود 2 میلیمتر باشد.

پارامترهای زیادی بر میزان رقیق شدن لایه جوشکاری موثر است از جمله هندسه جوش، ضخامت لایه اول جوش، مهارت تکنیسین جوشکاری، جنس زیرلایه و …

همچنین نوع فرایند نیز اثر زیادی بر میزان رقیق شدن دارد. به عنوان مثال رقیق شدن در فرایند PTA می تواند تا 10 برابر نسبت به فرایند TIG کمتر شود.

نکات مهم در جوشکاری استلایت 1

• تهویه مناسب: هنگام جوشکاری استلایت 1، به دلیل تولید دود و گازهای مضر، حتماً از تهویه مناسب استفاده کنید.
• استفاده از تجهیزات حفاظتی: از ماسک جوشکاری، دستکش و لباس محافظ استفاده کنید.
• کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری: کوچکترین تغییری در پارامترهای جوشکاری می‌تواند بر کیفیت جوش تأثیر بگذارد.
• جلوگیری از شوک حرارتی: تغییرات ناگهانی دما می‌تواند باعث ترک خوردگی جوش شود.
• توجه به ترکیب شیمیایی فلز پایه: ترکیب شیمیایی فلز پایه می‌تواند بر انتخاب نوع الکترود و پارامترهای جوشکاری تأثیر بگذارد.

کاربردهای جوشکاری استلایت 1

• صنعت نفت و گاز: پوشش دهی شیرآلات، پمپ‌ها و لوله‌ها
• صنعت خودروسازی: پوشش دهی سوپاپ‌ها، میل‌لنگ‌ها و چرخ‌دنده‌ها
• صنعت نساجی: پوشش دهی رینگ‌های چرخ‌دنده و شفت‌ها
• صنعت غذایی: پوشش دهی مخازن و لوله‌ها

توجه: برای انجام جوشکاری استلایت 1 به صورت حرفه‌ای، بهتر است از آموزش‌های تخصصی و تجربه کافی بهره‌مند شوید.

آیا سوال دیگری در مورد جوشکاری با استلایت 1 دارید؟

موارد زیر می‌تواند به شما در انتخاب بهترین روش و پارامترهای جوشکاری کمک کند:

• نوع فلز پایه: جنس و ضخامت فلز پایه
• شرایط کاری قطعه: دما، فشار، محیط خورنده
• ابعاد و شکل هندسی قطعه
• کیفیت سطح مورد نظر: سختی، مقاومت به سایش، مقاومت به خوردگی

لطفا اطلاعات بیشتری در مورد پروژه خود ارائه دهید تا بتوانم به شما بهتر کمک کنم.

امیدوارم این اطلاعات برای شما مفید واقع شده باشد.