آیا واقعاً بازسازی قطعات با جوشکاری توجیه‌پذیر است؟ این سؤال مهمی است که باید به آن پاسخ دهیم. در بسیاری از کشورها، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، تعمیر و بازسازی قطعات صنعتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. عواملی مانند قابلیت انجام بازسازی، هزینه‌های مربوط به آن و عمر مفید تجهیز پس از تعمیر، همگی در تعیین توجیه‌پذیری این فرآیند نقش دارند.
در دنیای صنعت و معدن، یکی از چالش‌های اصلی که با آن مواجه هستیم، کاهش ضخامت مؤثر مواد به دلیل سایش و خوردگی است. این مسئله می‌تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد و عمر مفید قطعات و ماشین‌آلات تأثیر بگذارد. در این راستا، جوشکاری به عنوان یک روش کارآمد برای بازسازی و تعمیر این قطعات شناخته می‌شود.
برای ارزیابی توجیه‌پذیری بازسازی، باید به چند سؤال کلیدی پاسخ دهیم: آیا امکان خرید قطعه نو وجود دارد؟ آیا هزینه تعمیر نسبت به خرید قطعه جدید کمتر است؟ و آیا نسبت هزینه به عمر قطعه تعمیر شده، کمتر از نسبت هزینه به عمر قطعه نو است؟
اگر پاسخ به این سؤالات نشان دهد که بازسازی توجیه‌پذیر است، در مرحله بعد باید بررسی‌های فنی لازم برای انجام این کار را انجام دهیم. در این مقاله از پروولد ایران قصد داریم به بررسی جنبه‌های مختلف بازسازی قطعات به روش جوشکاری بپردازیم و اهمیت و مزایای این روش را برای شما روشن کنیم.
انواع عملیات بازسازی قطعات با جوشکاری
عملیات سطحی با استفاده از جوشکاری یک تکنیک مؤثر است که به منظور اصلاح هندسه قطعات و بهبود خواص متالوژیکی آن‌ها، فلز پرکننده را بر روی سطح قطعه رسوب می‌دهد. این فرآیند شامل چندین روش مختلف است که هر یک هدف خاصی را دنبال می‌کند:
1) اصلاح ابعادی یا بازسازی: این فرآیند که به انگلیسی “Build Up” نامیده می‌شود، بر روی نواحی از قطعه که به دلیل سایش یا خوردگی دچار کاهش ضخامت شده‌اند، انجام می‌گیرد. هدف این عمل، بازگرداندن ابعاد قطعه به حالت مطلوب است.
2) لایه دادن: این تکنیک که به انگلیسی “Buttering” شناخته می‌شود، برای اصلاح ابعادی نیست، بلکه هدف آن نزدیک کردن ترکیب شیمیایی و خواص فلز پایه به فلز جوش است تا جوش‌پذیری بهبود یابد. برای افزایش احتمال موفقیت این روش، باید از روش‌های جوشکاری با درجه رقت (Dilution) پایین استفاده کرد.
3) روکش کاری: به انگلیسی “Cladding”، این فرآیند به منظور ایجاد یک لایه نسبتاً ضخیم از فلز پرکننده بر روی فلز پایه انجام می‌شود تا مقاومت در برابر خوردگی افزایش یابد. ضخامت این روکش‌ها معمولاً بین 1.5 تا 10 میلی‌متر متغیر است.
4) سخت کاری سطحی: این روش که به انگلیسی “Hardfacing” نامیده می‌شود، برای ایجاد یک لایه مقاوم در برابر سایش بر روی فلز پایه به کار می‌رود. ضخامت این لایه بسته به نیاز و کارایی مورد انتظار متفاوت است.
عملیات سطحی بازسازی قطعات با جوشکاری دارای ویژگی‌های خاصی است که آن را از سایر روش‌ها متمایز می‌کند. از جمله این ویژگی‌ها می‌توان به امکان ایجاد روکش با ضخامت‌های متنوع، چسبندگی بالا و انعطاف‌پذیری زیاد در اجرا اشاره کرد.
مراحل انجام فرآیند بازسازی قطعات با جوشکاری
مراحل بازسازی قطعات به روش جوشکاری به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: قبل از جوشکاری، حین جوشکاری و بعد از جوشکاری. برای آشنایی بیشتر با مراحل انجام این فرآیند به ادامه متن توجه کنید:
1) مراحل قبل از جوشکاری: این مراحل شامل آماده‌سازی اولیه سطح، پیشگرم کردن و انتخاب مناسب روش جوشکاری و فیلر (الکترود جوشکاری) است. آماده‌سازی سطح اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا عدم توجه به آن می‌تواند منجر به عدم پیوند مناسب بین فلز جوش و فلز پایه شود. روش‌هایی مانند ماشینکاری و سنباده‌زنی برای حذف قسمت‌های فرسوده، زنگ‌زده و خورده شده از سطح قطعه به کار می‌روند. همچنین، وجود آلودگی‌ها بر روی سطح می‌تواند باعث ایجاد حفره‌های گازی و عیوب در جوش شود. توصیه می‌شود که مناطق نوک تیز مانند گوشه‌ها و لبه‌ها قبل از انجام عملیات بازسازی، به منظور بهبود امتزاج جوش، حذف شوند.
2) مراحل حین جوشکاری: در این مرحله، تنظیم صحیح پارامترهای دستگاه و استفاده از روش‌های جوشکاری تأیید شده ضروری است. همچنین، رعایت ترتیب جوشکاری نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. جوشکاری باید طبق WPS (Welding Procedure Specification) اولیه انجام شود و در صورتی که PQR (Procedure Qualification Record) را برآورده کند و جوشکار توانایی خود را در انجام جوشکاری مطلوب بر روی نمونه کوپن نشان دهد، می‌توان عملیات را طبق دستورالعمل‌های تعریف شده ادامه داد.
3) مراحل بعد از جوشکاری: این مراحل شامل عملیات حرارتی پس از جوشکاری (پسگرم) و عملیات مکانیکی پس از جوشکاری است. انجام این مراحل باید با تأیید و نظارت مهندس جوش صورت گیرد تا از کیفیت و کارایی نهایی قطعه اطمینان حاصل شود.
انتخاب مواد فیلر روکش کاری سطح با روش جوشکاری
انتخاب صحیح روش اجرای بازسازی قطعات به وسیله جوشکاری، به همراه انتخاب مناسب آلیاژهای روکش (فیلر جوشکاری)، تأثیر قابل توجهی بر کیفیت نهایی فرآیند بازسازی دارد. در این فرآیند، فلز روکش (فیلر) به همراه مقداری از فلز پایه ذوب شده و پیوند متالورژیکی بین آن‌ها شکل می‌گیرد. این ترکیب، روکش نهایی را ایجاد می‌کند که باید علاوه بر داشتن خواص مطلوب، پیوند متالورژیکی مناسبی بین لایه رسوبی و زیرلایه برقرار کند.
میزان مشارکت فلز پایه در تشکیل فلز نهایی روکش به عنوان درجه رقت (Dilution) شناخته می‌شود. به عنوان مثال، درجه رقت ۱۰ درصد به این معناست که ترکیب آلیاژی روکش شامل ۱۰ درصد فلز پایه و ۹۰ درصد آلیاژ روکش است. به طور کلی، با افزایش درجه رقت، مقاومت در برابر سایش و سایر خواص مطلوب آلیاژ روکش کاهش می‌یابد. حداکثر میزان مجاز رقت به شرایط کاری قطعه و نوع آلیاژ رسوبی بستگی دارد.
انواع آلیاژهای روکش برای بازسازی قطعات با جوشکاری
انتخاب آلیاژهای روکش در فرآیند بازسازی قطعات به روش جوشکاری از اهمیت بالایی برخوردار است. این مواد شامل طیف وسیعی از آلیاژها مانند فولادهای مارتنزیتی، آستنیتی، پرلیتی و بینیتی می‌شوند. ریزساختار روکش پس از جوشکاری تحت تأثیر فرآیند و پارامترهای انتخابی قرار می‌گیرد. عوامل مؤثر در این زمینه شامل ترکیب شیمیایی فلز پایه و آلیاژ روکش، درجه رقت و سرعت انجماد و خنک شدن لایه رسوبی است.
- آلیاژهای روکش به روش‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که دو استاندارد ۵.۱۳ AWS و ۸۵۵۵ DIN از جمله پرکاربردترین‌ها هستند. این استانداردها آلیاژها را به چهار دسته اصلی تقسیم می‌کنند: پایه آهن، پایه کبالت، پایه نیکل و پایه مس.
- روکش‌های پایه آهن به دلیل هزینه کمتر و تنوع آلیاژها نسبت به سایر آلیاژها بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرند. این روکش‌ها به دو نوع Fe-Cr-C و Fe-C-X تقسیم می‌شوند. در نوع اول، کروم و کربن برای ایجاد لایه‌های مقاوم به سایش و خوردگی به کار می‌روند. نوع دوم بدون کروم است و به جای آن از عناصر کاربیدساز قوی‌تری مانند تنگستن و کبالت استفاده می‌شود.
- روکش‌های پایه کبالت در شرایط دمای بالا و برای مقاومت در برابر سایش و خوردگی مناسب هستند. این آلیاژها معمولاً از طریق استحکام دهی محلول جامد و رسوب‌دهی کاربیدها تقویت می‌شوند و تمایل به کار سختی بالایی دارند.
- روکش‌های پایه نیکل از عناصر نیکل، کروم، بور، سیلیسیم و کربن تشکیل شده و معمولاً مقاومت خوبی در برابر سایش دارند. با افزایش میزان بور و کربن، سختی این آلیاژها می‌تواند به ۱۸۰۰ ویکرز برسد.
- در نهایت، روکش‌های پایه مس به طور خاص برای کاربردهایی مانند سایش همراه با خوردگی آب دریا طراحی شده‌اند و کاربردهای خاصی دارند.
پروولد ایران
پروولد ایران از سال ۱۳۸۸ با هدف پیشرفت و همکاری با صنایع کلیدی کشور شروع به فعالیت کرده و به شریک تجاری قابل اعتمادی تبدیل شده است. این شرکت به ارائه خدمات و محصولات با کیفیت به بخش‌های مهمی از جمله نفت، گاز، پالایش، پتروشیمی، نیروگاه‌ها، صنایع فولاد و کارخانه‌های سیمان پرداخته است.
تکنوجوش، به عنوان نماینده انحصاری برند پروولد انگلستان، یکی از نام‌های معتبر در زمینه الکترود، فیلر و پودر جوشکاری به شمار می‌رود. این برند با رعایت استانداردهای بین‌المللی و اخذ تأییدیه‌های معتبر، به انتخابی مطمئن و شناخته شده تبدیل شده است. تکنوجوش با تأکید بر تأمین محصولات با کیفیت و استاندارد، به ویژه در حوزه‌های نفت، گاز و پتروشیمی، به ارتقاء کیفیت و کارایی این صنایع کمک می‌کند.
اعتماد به تکنوجوش به شما این امکان را می‌دهد که از محصولات با کیفیت و خدمات حرفه‌ای بهره‌مند شوید و نیازهای صنعتی خود را با اطمینان تامین کنید. این شرکت به عنوان یک تأمین‌کننده معتبر در بازار، همواره در تلاش است تا بهترین راهکارها را به مشتریان خود ارائه دهد و در این مسیر، همواره همراه شما خواهد بود.
سخن پایانی
در این مقاله به بررسی اهمیت و توجیه‌پذیری بازسازی قطعات صنعتی با استفاده از روش جوشکاری پرداختیم. با توجه به چالش‌های موجود در صنعت و معدن، از جمله کاهش ضخامت مؤثر مواد به دلیل سایش و خوردگی، جوشکاری به عنوان یک راهکار کارآمد برای تعمیر و بازسازی قطعات شناخته می‌شود.
ما به جنبه‌های مختلف این فرآیند، از جمله انواع عملیات بازسازی، مراحل انجام آن، و انتخاب مواد فیلر مناسب پرداخته و تأکید کردیم که انتخاب آلیاژهای روکش مناسب می‌تواند تأثیر زیادی بر کیفیت نهایی قطعات بازسازی شده داشته باشد. همچنین به تقسیم‌بندی آلیاژهای روکش بر اساس استانداردهای مختلف و ویژگی‌های هر یک از آن‌ها اشاره کردیم.
در نهایت، با توجه به مزایای بازسازی قطعات به روش جوشکاری، می‌توان نتیجه گرفت که این فرآیند نه تنها به صرفه‌جویی در هزینه‌ها کمک می‌کند، بلکه می‌تواند عمر مفید تجهیزات را نیز افزایش دهد. با رعایت مراحل و انتخاب صحیح مواد، می‌توان به بهبود عملکرد و دوام قطعات صنعتی دست یافت.