آهن، این فلز سخت و مقاوم، خواص منحصربه‌فردی دارد که آن را از سایر فلزات متمایز می‌کند. یکی از این خواص، جوش نخوردن آن در دماهای معمول است. درحالی‌که بسیاری از فلزات در دماهای نسبت پایین ذوب می‌شوند، آهن نیازمند دمای بسیار بالایی برای ذوب شدن است. این ویژگی جوش نخوردن آهن، ریشه در ساختار اتمی، پیوندهای شیمیایی و خصوصیات فیزیکی منحصربه‌فرد آن دارد.
عوامل متعددی از جمله نقطه ذوب بالا، ساختار کریستالی منظم، جرم اتمی سنگین و پیوندهای فلزی قوی، دست‌به‌دست هم می‌دهند تا آهن در برابر ذوب شدن مقاومت کند. درک علمی چرایی این پدیده، نه‌تنها جالب و آموزنده است، بلکه می‌تواند در کاربردهای مختلف آهن در صنعت و فناوری نیز مفید واقع شود. در ادامه، به بررسی دقیق‌تر این ویژگی منحصربه‌فرد آهن خواهیم پرداخت.
علل جوش نخوردن آهن:
جوشکاری آهن یک فرایند پیچیده است که موفقیت آن به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای داشتن یک جوش با کیفیت بالا، باید تمام جنبه‌های این فرایند به‌درستی مدیریت شوند؛ در غیر این صورت، ممکن است با مشکلاتی مانند عدم جوش شدن کامل فلزات روبرو شویم. برخی از رایج‌ترین علل عدم جوش شدن آهن عبارت‌اند از:
عدم آمادگی صحیح سطوح
قبل از شروع جوشکاری، سطوح باید به‌طور کامل تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشند. وجود چربی، روغن، رنگ، زنگ یا سایر ناخالصی‌ها می‌تواند مانع از ایجاد یک پیوند قوی بین فلزات شود. این آلودگی‌ها باید با استفاده از روش‌های مناسب مانند سنباده زدن، شست‌وشو با حلال‌ها یا اسید شویی برداشته شوند.
استفاده از الکترود نامناسب
انتخاب نوع الکترود باید با توجه به نوع فلز پایه و کاربرد مورد نظر انجام شود. الکترودها دارای ترکیبات شیمیایی متفاوتی هستند که برای انواع مختلف فلزات و شرایط کاری طراحی‌شده‌اند. استفاده از الکترود نامناسب می‌تواند منجر به ایجاد جوش ضعیف یا حتی عدم جوش کامل شود.
تنظیمات نامناسب دستگاه جوشکاری
پارامترهای دستگاه جوشکاری مانند جریان، ولتاژ و سرعت باید متناسب باضخامت و نوع فلز مورد جوشکاری تنظیم شوند. تنظیمات نامناسب می‌تواند منجر به ذوب شدن ناقص فلز، نفوذ ناکافی یا سوختگی شود که همگی آن‌ها کیفیت جوش را کاهش می‌دهند.
همچنین بخوانید : انتخاب آمپر مناسب برای جوشکاری
تکنیک نامناسب جوشکاری:
تکنیک جوشکاری شامل زاویه قرارگیری الکترود، طول قوس و سرعت حرکت الکترود است. تکنیک نامناسب می‌تواند منجر به عدم ذوب شدن کامل لبه‌های فلز، ایجاد حفره یا ترک در جوش شود. جوشکاران باید آموزش‌های لازم را برای به‌کارگیری تکنیک‌های صحیح جوشکاری دیده باشند.
وجود ناخالصی در فلز:
وجود ناخالصی‌ها در فلز پایه یا الکترود می‌تواند منجر به ایجاد تخلخل یا ضعف در جوش شود. این ناخالصی‌ها می‌توانند از منابع مختلفی مانند فرایند تولید فلز، آلودگی‌های محیطی یا حتی فرایندهای قبلی مانند جوشکاری قبلی نشأت گرفته باشند.
- علاوه بر موارد فوق، عوامل دیگری نیز می‌توانند بر کیفیت جوشکاری آهن تأثیر بگذارند:
- شرایط محیطی:
عواملی مانند رطوبت زیاد، باد یا دمای نامناسب می‌توانند بر کیفیت جوش تأثیر بگذارند. رطوبت باعث تشکیل اکسیدهای نامطلوب می‌شود، باد منجر به خنک شدن سریع قوس جوشکاری می‌شود و دمای نامناسب می‌تواند بر خواص فیزیکی و شیمیایی فلز اثر بگذارد.
پیش‌گرمایش ناکافی
برای برخی از انواع فلزات، پیش گرم کردن فلز قبل از جوشکاری ضروری است تا از ترک‌خوردگی جوش در هنگام سرد شدن جلوگیری شود. پیش‌گرمایش ناکافی می‌تواند منجر به ایجاد تنش‌های داخلی در جوش شده و کاهش کیفیت آن شود.
سرد شدن سریع
سرد شدن سریع جوش پس از جوشکاری می‌تواند منجر به سخت شدن و شکننده شدن آن شود. این امر باعث کاهش چقرمگی و افزایش احتمال ترک‌خوردگی در جوش می‌شود. برای جلوگیری از این مشکل، باید از روش‌های کنترل سرد شدن مانند پیش‌گرمایش، گرم نگه‌داشتن یا عملیات حرارتی پس از جوشکاری استفاده شود.
با توجه به این موارد، مشخص می‌شود که برای داشتن یک جوش با کیفیت بالا در آهن، باید تمام جنبه‌های فرایند جوشکاری از جمله آماده‌سازی سطوح، انتخاب مواد مصرفی، تنظیمات دستگاه، تکنیک جوشکاری و شرایط محیطی به‌دقت کنترل شوند. رعایت این نکات می‌تواند از بروز مشکلات مانند عدم جوش شدن کامل فلزات جلوگیری کند.
رفع مشکل جوش نخوردن آهن:
جوش نخوردن آهن یک مشکل رایج در فرآیند جوشکاری است که می‌تواند علل گوناگونی داشته باشد. برای رفع این مشکل، باید الکترود را متناسب با اندازه مفصل تنظیم کرد، در ذوب کناره‌های مفصل دقت لازم را داشت، ولتاژ و جریان مناسب را انتخاب نمود و فلز جوش را نزدیک به صفحات فلزی نگه داشت.
[button type=”round” color=”” target=”” link=”https://technojoosh.com/iron-welding-electrode/”] خرید الکترود آهن [/button]
علت دیگر جوش نخوردن آهن، جوش‌های ترک خورده است که می‌تواند ناشی از استفاده از الکترود نامناسب، عدم تعادل میان جوش و اندازه قطعات، جوش‌های ناقص، آماده‌سازی ناکافی و اتصالات صلب باشد.
برای رفع این مشکل، باید ساختار را به‌گونه‌ای طراحی کرد که مفاصل صلب از بین بروند، قطعات را قبل از جوشکاری گرم کرد، از جوشکاری در خط مهره‌های جوش نواری پرهیز نمود، انتهای قطعات را برای حرکت آزاد گذاشت، اندازه جوش را متناسب با اندازه قطعات تنظیم کرد و با کمترین جریان ممکن کار کرد.
جوش‌های ترد و شکننده نیز از دیگر علل جوش نخوردن آهن هستند که می‌توانند ناشی از استفاده از الکترود نامناسب، پیش گرم ناکافی و سخت شدن فلز به‌وسیله هوا باشند. برای رفع این مشکل، باید جوش‌های چندلایه ایجاد کرد، بعد از جوشکاری تنش‌زدایی انجام داد و از فرآیندهای جوشکاری با میزان هیدروژن کم برای افزایش انعطاف‌پذیری استفاده نمود.
همچنین بخوانید : علت شکستن جوش در جوشکاری
انحراف قوس مغناطیسی نیز می‌تواند باعث جوش نخوردن آهن شود که این پدیده معمولاً به دلیل وجود میدان مغناطیسی در محیط جوشکاری رخ می‌دهد. برای رفع این مشکل، باید از بلوک‌های فولادی برای تغییر مسیر میدان مغناطیسی استفاده کرد، زمین را به چند بخش تقسیم نمود، جوشکاری را با در نظر گرفتن انحرافات قوس انجام داد، از طول قوس کوتاه استفاده کرد و یا از جوشکاری متناوب AC به‌جای DC بهره گرفت.
عدم آماده‌سازی صحیح سطوح قبل از جوشکاری نیز می‌تواند منجر به جوش نخوردن آهن شود. برای رفع این مشکل، باید سطوح را به‌طور کامل از آلودگی‌ها، چربی، رنگ، زنگ و سایر ناخالصی‌ها پاک کرد که این کار می‌تواند با استفاده از روش‌هایی چون سنباده زدن، شست‌وشو با حلال‌ها یا اسید شویی انجام شود.
درنهایت، استفاده از الکترود نامناسب برای نوع فلز پایه و کاربرد مورد نظر نیز می‌تواند منجر به جوش نخوردن آهن شود. برای رفع این مشکل، باید الکترودی را انتخاب کرد که با نوع فلز پایه و کاربرد مورد نظر مطابقت داشته باشد تا از جوش ضعیف یا عدم جوش کامل جلوگیری شود.
درنهایت :
آهن به دلیل خواص منحصربه‌فرد خود مانند نقطه ذوب بالا، ساختار کریستالی منظم، جرم اتمی سنگین و پیوندهای فلزی قوی، در دماهای معمولی جوش نمی‌خورد. بااین‌حال، در فرآیند جوشکاری آهن، مجموعه‌ای از عوامل می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند عدم جوش کامل فلزات شود.
از جمله علل رایج جوش نخوردن آهن می‌توان به عدم آماده‌سازی صحیح سطوح، استفاده از الکترود نامناسب، تنظیمات نادرست دستگاه جوشکاری، تکنیک نامناسب جوشکاری، وجود ناخالصی در فلز، شرایط محیطی نامساعد، پیش‌گرمایش ناکافی و سرد شدن سریع جوش پس از جوشکاری اشاره کرد.
برای رفع این مشکلات، راهکارهای متعددی پیشنهادشده است. از جمله می‌توان به تنظیم صحیح الکترود متناسب با مفصل، دقت در ذوب کناره‌های مفصل، انتخاب ولتاژ و جریان مناسب،
طراحی ساختار برای از بین بردن مفاصل صلب، گرم کردن قطعات قبل از جوشکاری، پرهیز از جوشکاری در خط مهره‌های جوش نواری، آزاد گذاشتن انتهای قطعات برای حرکت، تنظیم اندازه جوش متناسب با قطعات،
ایجاد جوش‌های چندلایه، تنش‌زدایی پس از جوشکاری، استفاده از فرآیندهای با هیدروژن کم، کنترل انحراف قوس مغناطیسی و آماده‌سازی کامل سطوح اشاره کرد.
درنهایت، رعایت تمامی جنبه‌های فرآیند جوشکاری از جمله آماده‌سازی سطوح، انتخاب مواد مصرفی، تنظیمات دستگاه، تکنیک جوشکاری و شرایط محیطی می‌تواند از بروز مشکلات مانند عدم جوش کامل فلزات در آهن جلوگیری کند.