مشخصه چدنهای ریختگی

مشخصه چدنهای ریختگی
چدنهای ریختگی معمولاً دارای بیش از 2% کربن می باشند زیرا در این مقادیر فاز یوتکتیکی تشکیل می شود. به علت جدایش بین کربن و آهن چدنهای ریختگی حاوی سایز عناصر مانند سیلیسیم ، منگنز، فسفر و گوگرد نیز هستند که در بسیاری اوقات تعداد آنها بستگی به جنس سنگ معدن آنها دارد. علاوه بر این چدنهای ریختگی در هنگام تولید بهتر است شامل عناصر کروم، نیکل، تیتانیوم و وانادیوم نیز باشند. خواص چدنهای ریختگی تابعی از ریز ساختار آنها بوده که تحت تاثیر ترکیب شیمیایی، مذاب، نحوه انجماد و عملیات حرارتی قابل تغییر هستند.
اکثر آلیاژهای آهنی با مقادیر بالای کربن (45%5000/2) قابل استفاده نیستند. چون کربن نمی تواند کاملاً با آهن ترکیب شود بنابراین مقدار اضافی آن به صورت ذرات جداشده از ترکیبات شیمیایی نمایانگر می گردد.
خواص چدنهای ریختگی بصورت کامل تابعی از ترکیب، درصد، سهم و شکل اجزاء تشکیل دهنده ریز ساختار می باشد. اجزا اصلی تشکیل دهنده ریز ساختار در درجه حرارت های محیط شامل مزیت، سمنتیت، پرلیت، لد بوریت گرافیت فسفید، یوتکتیک و ترکیبات سولفور (سولفیدها) می باشد.
مزیت: مزیت یک محلول جامد از کربن در آهن آلفا است که در حقیقت یک آهن تقریباً خالص است. فریت فاز نرم ( 95ـHB) و چقرمه (4% – ) با استحکام () می باشد. چدنهای ریختگی حاوی مقادیر زیادی فریت دارای استحکام کم ولی چقرمگی بالا هستند.
سمنتیت: ترکیب کربن و آهن به صورت کاربید آهن () معمولاً سمنتیت خوانده می شود. سمنتیت بسیار ترد و شکننده است(800-HB) حضور سمنتیت در چدن آن راترد نموده و سختی آن را افزایش می دهد. سمنتیت در چدن بنا به وضعیت های مشخصی سرعت های سردکردن و زمانی که فرایندهای لازم برای جدایش کربن و آهن مختل می شوند، شکل می گیرد. به هر حال سمنتیت یک جز اصلی اما ناپایدار در ریز ساختار است و در درجه حرارت های بالا به فریت و گرافیت تجزیه می شود.
گرافیت: گرافیت یک شکل از کربن است که در چدنها به شکل ورقه های خمیده یا فشرده و یا کروی ایجاد می گردد گرافیت نرمترین و کم استحکام ترین جز ریز ساختار است.
وزن مخصوص گرافیت است. قابل ذکر است که گرافیت سبکتر از سایر اجزا مذاب چدن است و در ابتدای انجماد حجم بزرگی را اشغال می کند وجود گرافیت ریز ساختار چدن را ضعیف می کند.
پرلیت : پرلیت مخلوطی از دو فاز مزیت و سمنتیت که ورقه ـ ورقه و رگه ای در کنار هم قرار می گیرند. پرلیت از استحکام قابل توجهی برخوردار بوده و سختی نسبتا کمی دارد (240….200-HB). چدنهای حاوی پرلیت از استحکام بالاتری نسبت به چدنهای حاوی فریت برخوردار هستند.
لدبوربت: یک یوتکتیک پراکنده از سمنتیت و پرلیت یا (سمنتیت و استنیت) است. حضور لدبوریت در منطقه جوش مضر است و باعث ترد و شکسته شدن جوش می شود. علاوه بر این لدبوریت سختی را افزایش و از قابلیت ماشینکاری می کاهد. فسفید یوتکتیک : چدن مذاب قابلیت حل و ترد و شکننده است.
سولفیدها: چدنهایی که تحت فرایندهای خاص گوگرد زایی قرار نگرفته اند قاعدتاً حاوی مقدار زیادی سولفور به شکل منگنز و سولفید آهن (MnS,FeS) و یوتکتیک (Fe-FeS) هستند. ترکیبات سولفیدی برخواص مکانیکی چدن اثر گذاشته و حضور آنها در منطقه جوش مضر است.
تشکیل ریز ساختار چدن: برای این منظور باید دگرگونی و تغییر فازها را در چدنها و بر روی دیاگرام آهن و کربن مورد بررسی قرار دهیم شکل 1-1 تحلیل جامع دیاگرام آهن ـ کربن نیازمند آشنایی عمومی از علم فلزت می باشد.
مقدار فسفر زیاد را ندارد و در نتیجه در اثر افزایش زیاد فسفر ، فسفید یوتکتیک تشکیل می گردد. این یوتکتیک به شکل ترکیبات درخشان جدا از هم شکل می گیرد فسفید یوتکتیک از سختی بالا برخوردار بوده (بالاتر ازHB500) و ترد شکننده است.
سولفیدها: چدنهای که تحت فرایندهای خاص گوگرد زایی قرار نگرفته اند قاعدتاً حاوی مقدار زیادی سولفور به شکل منگنز و سولفید آهن (FeS،MnS) و یوتکتیک (Fe-FeS) هستند. ترکیبات سولفیدی برخواص مکانیکی چدن اثر گذاشته و حضور آنها در منطقه جوش مضر است.
تشکیل ریز ساختار چدن: برای این منظور باید دگرگونی و تغییر فازها را در چدنها و بر روی دیاگرام آهن و کربن مورد بررسی قرار دهیم. (دیاگرام1-1) تحلیل جامع دیاگرام آهن ـ کربن نیازمند آشنایی عمومی از علم فلزات می باشد.
وقتی که چدنها هایپرتویکتوئید منجمد می شود در آغاز استینت آزاد به شکل دندریتی و آزاد رسوب می کند. انجماد چدنهای ها بیر یوتکتیک و در ابتدا تشکیل فاز پرکربن گرافیت یاسمنتیت میدهند و بعد از آن در یک دمای پایین تر فاز یوتکتیک جوانه زنی می کند. ترکیب یوتکتیک و دمای ایجاد فاز یوتکتیک به نوع سیستم (پایدار یا نا پایدار) بستگی دارد. وقتی که انجماد در سیستم پایدار رخ می دهد باید جهت بررسی متالوژیکی انجماد خطوط تیره دیاگرام را در نظر گرفت.
یوتکتیک عبارت است از استنیت و گرافیت. در سیستم تعادلی ناپایدار (خطهای پر) تغییر شکل یوتکتیکی در یک درجه حرارت پایین تر اتفاق می افتد در این حالت یوتکتیک از مخلوط آن در موقع سرد کردن احتمال تشکیل فازهای ناپایدار افزایش می یابد شکل گیری فازها در خین انجماد و سرد کردن را با یک مثال از چدن ها بیرتوتکتیک بررسی می نماییم ( انتشار بیشتر) دیاگرام انجماد در سیستم پایدار می تواند به صورت ذیل بررسی شود.
در سیستم ناپایدار از وقتی چدن مذاب منجمد می شود سمنتیت به جای گرافیت می نشینید تغییر فازها با توجه به نمونه زیر با 3% کربن انجام می پذیرد این امر در فازهای یوتکنیک استونیت و یوتکتوئید با درصد کربن بالاتر صادق است. ترکیب نهایی ساختار فاز آنها ( فریت ) و سمنتیت است. سمنتیت به صورت ورقه ورقه تشکیل می شود فاز یوتکتیک تجربه نشان می دهد تغییر فاز یوتکتیکی معمولاً بعد از ایجاد سیستم پایدار بوجود می آید. در زمان تغییر فاز یوتکتوئیدی با سیستم ناپایدار پرلیت نتیجه تجزیه استنیت است وقتی استنیت در درجه حرارت های بالا تر سرد می شود ممکن است به سربیت یا تروستیت تغییر پیدا کند.
عناصر آلیاژی در چدنها برروی الگوی انجماد و دگرگونی یوتکتوئید اثر می گذارند. اضافه نمودن عناصر تشکیل دهنده کاربید (کروم ـ وانادیوم ـ مولیبدن ـ تنگستن و غیره)
استنیت و سمنتیت تشکیل شده و لدبوریت خوانده می شود. کاهش سرعت سرد کردن در تغییر شکل گرافیت تاثیر دارد.
در زمان سرعت سرد کردن سریع احتمال تشکیل گرافیت کاهش و کاربید زایی تسهیل مییابد زمانی که درجه سرد کردن افزایش پیدا می کند پراکنده شدن گرافیت ها رخ داده و گرافیت های نقطه ای تشکیل می شوند و درجه حرارت جوانه زنی کاهش پیدا می کند بعد از آن در موقع سرد کردن احتمال تشکیل فازهای ناپایدار افزایش می یابد. شکل گیری فازها در حین انجماد و سرد کردن را با یک مثال از چدن ها یپر یوتکتیک بررسی می نماییم ( انتشار بیشتر ) دیاگرام انجماد در سیستم پایدار می تواند به صورت ذیل بررسی شود.
در سیستم ناپایدار از وقتی چدن مذاب منجمد می شود، سمنتیت به جای گرافیت می نشیند. تغییر فازها با توجه به نمونه زیر با 3% کربن انجام می پذیرد این امر در فاز های یوتکتیک استنیت و یوتکتوئید با درصد کربن بالاتر صادق است. ترکیب نهایی ساختار فاز آنها ( فریت ) و سمنتیت است. سمنتیت به صورت ورقه ورقه تشکیل می شود. فاز یوتکتیک
تجربه نشان میدهد تغییر فاز یوتکتیکی معمولاً بعد از ایجاد سیستم پایدار بوجود می آید. در زمان تغییر فاز یوتکتوئیدی با سیستم ناپایدار پرلیت نتیجه تجزیه اوستنیت است وقتی استمنیت درجه حرارت های بالاتر سرد می شود ممکن است به سربیت یا ترستیت تغییر پیدا کند.
عناصر آلیاژی در چدنها برروی الگوی انجماد و دگرگونی یوتکتوئیدی اثر می گذارند. اضافه نمودن عناصر تشکیل دهنده کاربید (کروم ـ وانادیوم ـ مولیبدن ـ تنگستن و غیره) به چدن، تاثیری مشابه با افزایش سرعت سرد کردن دارد. افزایش عناصر گرافیتنرا (کربن ـ سیلیسم ـ آلومینیوم ـ نیکل و غیره) انجماد چدن گرافیتی را تثبیت و انجماد را به سمت سیستم تعادلی پایدار سوق می دهد.
2-1 انواع چدنها و خواص آنها:
بستگی به شکل گرافیت و ریز ساختار فلزی زمینه دارد. چدن خواص متنوعی می تواند داشته باشد، وجود سمنتیت به سطح شکست چدن در خشندگی خاصی می دهد و به همین علت این دسته از چدن ها به چدن سفید معروف شده اند. کربن به شکل گرافیت، رنگی خاکستری به سطح شکست چدن می دهد و این دسته از چدن ها به چدن خاکستری مشهور می باشند. چدن که در آن یک بخش از کربن به شکل سمنتیت و جز دیگر آن به شکل گرافیت است به چدن خالدار معروف است. در چدن خاکستری گرافیت ممکن است که شکل متفاوتی داشته باشد که در یک حجم وسیع خواص مکانیکی چدن خاکستری را تحت تاثیر قرار می دهد. چدن با گرافیت ورقه ای (چدن خاکستری) استحکام کششی پائینی دارد (mpa250-120) و دارای سختی پایین واستحکام فشاری کمی است. حالت دادن ترکیبات گرافیت بصورت فشرده خواص مکانیکی چدن را قویا بهبودمی بخشد چدن با گرافیت تمپر شده به چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی به چدن پراستحکام معروف هستند. خواص فیزیکی و مکانیکی چدن پراستحکام نسبتا بالاتر از خواص مربوط به چدن خاکستری است کمبود کربن و عناصر آلیاژی در آنها دیده نمی شود. مشخصه عمومی چدنها در سایر چدنها در جدول زیر و جدول 1-1 آمده است.

جدول 1-1
گروه
مزیتهای اصلی
مضرات اصلی
چدن با گرافیت
ورقه ای
خواص خوب ریخته گری
قابلیت خمش و تافنس بالا
حساسیت پایین در مقابل ترک
قابلیت ماشینکاری خوب
سختی پایین
استحکام فشاری
پایین
چدن مالیبل
با گرافیت تیز
قابلیت خمش و تافنس خوب
سختی رضایت بخش
انبساط درزمان
عملیات حرارتی
چدن ندولار
پراستحکام
خواص ماشینکاری خوب
حساسیت پایین تر در مقابل شکست
در مقایسه با انواع دیگر
قابلیت خمش و تافنس خوب
قابلیت ماشینکاری خوب
انقباض بیش از حد
تمایل به شکست سرد
و در قطعه
چدن سفید
مقاومت سطحی خیلی بالا
مقاومت به خوردگی بالا
قابلیت ماشینکاری
پایین شکنندگی بالا

3-1قابلیت جوشکاری چدنها
قابلیت جوشکاری یک فلز در ایجاد یک اتصال مستحکم و غیر قابل نفوذ است. قابلیت جوشکاری یک فلز یک خاصیت تغییر ناپذیر نیست و تنهاا با توجه به خواص فلز پایه تغییر نمی کند بلکه باتوجه به خواص فلز پایه تکنیکهای جوشکاری وضعیت های مختلف جوشکاری ترکیب فلز الکترود و طراحی قطعه تغییر می کند کاملاً روشن است که قابلیت جوشکاری یک فلز به خواص قطعه ساختار و چگونگی جوشکاری ان بستگی دارد. رویه وروند جوشکاری باید در جهت به جریان در امدن تمام خصوصیات فلز برای ایجاد خواص مورد نظر و اتصال جوشی مستحکم رشد و پیشرفت کند. این نظریه دقیقاً برای چدن صدق می کند یک فلز با ساختار و ترکیب شیمیایی پیچیده که ممکن است کیفیتش در حین جوشکاری تغییر کند برای این منظور تمام موارد در زمان جوشکاری (شدت و قدرت شعله ، زمان جوشکاری، درجه حرارت درجه سرد کردن و غیره) باید در نظر گرفته شوند و با توجه به خواص فیزیکی و تغییر ساختاری چدن آنها را تغییر داد.
4-1 مهمترین موانع و مشکلات در جوشکاری چدن
مهمترین محدودیتها و مشکلات در زمان جوشکاری چدن با توجه به فاکتورهای زیر ایجاد می شوند. 1- مقدار بالای کربن در فلز (چدن ) 2- تمایل چدن به تشکیل فاز نامتعادل (سمنتیت – لد بوریت) در دوره انجماد 3- سختی پایین فلز (چدن) و محدوده تغییر فاز اجازه بدهید تا نتیجه فاکتورهای مورد بحث را در جوشکاری بررسی کنیم و ببینیم چه روشهایی باید برای جلوگیری از اثرات مضر آنها در نظر گرفت در قوص جوش و سطح کاری یک مقدار قابل توجه از کربن موجود در فلز ( چدن) به سطح جوش انتقال می یابد. اگر جنس الکترود نیز از چدن باشد انتقال کربن از چدن به سطح جوش مضر نیست. وقتی جوشکاری چدن با الکترودهای فولادی انجام می شود یک جوش کر بوره پدیده می آید و این خود به تشکیل فازهای ناپایدار در جوش کمک می کند. سمنتیت در مرز دانه ها رسوب می کند و تجزیه استینت موجب تشکیل مارتنزیت (ساختار سمنتیت پرکربن) می شود که اینجا همه بعد از سرد شدن جوش اتفاق می افتد این عمل به نوبه خود سختی جوش را بالا می برد و باعث شکنندگی بیش از حد آن می شود و به طبع آلود در اتصال دچار ترک می شود در زمان جوش چدن با الکترودهای چدنی کافی است درجه حرارت بالای را آن اضافه کنیم، ( که اتصال گرم چدن خوانده می شود) تا اتصالاتی با کیفیت بالا ایجاد شود. این امر باعث تاخیر در سرد شدن قطعه می شود و به نوبه خود مانع از تشکیل فازهای ناپایدار در جوش می شود. سمنتیت و لد بوریت در بیشتر چدنهای متداول غیر آلیاژی وجود دارد بنابراین قطعات با توجه به طراحی روش جوشکاری ترکیب فلز جوش یا الکترود مورد استفاده و یکسری فاکتورهای دیگر از 350 تا 650 درجه سانتگراد پیش گرم می شوند. همدما بودن قسمتهای تحت جوش و کند بودن سرعت سرد شدن در سطح جوش به ایجاد یک جوش بهتر کمک می کند. به هر حال این روش پیچیده و در بعضی موارد جوشکاری بدون ان راحت تر و مناسب تر است این روش به تسریع سرد کردن در منطقه جوشکاری و تاثیر فلزات مختلف موجود در محل جوش بستگی دارد. ارزش تغییرات در درجات مختلف سرد کردن به منطقه غیر قابل اجتناب انجماد ناپایدار فلز ذوب محدود می شود. علاوه بر این جوش از مقدار بالای کربن محلول در خود نیز تاثیر می گیرد و به این خاطر گرفتن آزمایشات متالورژیکی برای بازداشتن و یا حداقل کاهش دادن این اثر لازم و ضروری است. بخاطر سختی پایین چدن در مقابل فشارهای متمرکز جوش
حرارت های متفاوت از یکدیگر حرارت داده شده اند شکل می گیرد. در نتیجه این مقاطع در درجات یکسانی سرد نمی شود و این امر باعث ایجاد ساختارهای متفاوت می شود. آنالیز های این منطقه را می توان با ستیت دیاگرام آلیاژی آهن کربن سیلیسیوم F-C-Si و دیاگرام توزیع حرارت مورد بررسی قرار داد.
شکل 2-1
مقاومت نمی کند. سختی چدن با تشکیل فازهای غیر همگن سمنتیت لدبوریت و مارتنزیت در حوضچه جوش کاهش می یابد پیش گرم کردن از سریع سرد شدن فلز جوش و ایجاد سختی بالا در آن جلوگیری می کند. اعتدال و تغییرات کم در جوشکاری نظیر کمترین انقباض ممکنه در فلز جوش راه های اصلی برای ایجاد اتصالات جوش با کیفیت بالاست.
5-1 منطقه تاثیر حرارت:(حوضچه جوش)
کیفیت اتصال جوش در امتداد جوشکاری به حوضچه جوش که در معرض مستقیم حرارت است بستگی دارد. حوضچه جوش با حضور مقاطع متفاوت که تا درجه حرارت های متفاوت از یکدیگر حرارت داده شده اند شکل می گیرد در نتیجه این مقاطع در درجات یکسانی سرد نمی شوند و این امر باعث ایجاد ساختارهای متفاوت می شود. آنالیزهای این منطقه را می توان با تست دیاگرام آلیاژی آهن کربن سیلیسیوم F-C-Si و دیاگرام توزیع حرارت مورد بررسی قرار داد.
شکل2-1
جز اول و دوم اجزا اصلی هستند، در زمانی که شدیدترین تغییرات ساختاری اتفاق می افتند. جز اول مقطع ذوب خوانده می شود، بیش از 1150 تا 1250 درجه سانتیگراد حرارت دیده است و در زمان جوشکاری در حالت ذوب و انجماد است بعد از جوشکاری روند سرد کردن در بالاترین حد خود (203/s-10 بالاتر) سریع می شود که مقدارش بستگی به حالتهای مختلف جوشکاری دارد که در یک چنین حالتهایی امکان تشکیل ساختارهای مضر و غیر قابل انتظاری نظیر مارتنزیت تروستیت و در فاز جامد تشدید می شود. درجه حرارت سرد کردن از 5 تا 7 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند. در نتیجه تسریع سرد کردن و مقدار بالای گرافیتزاها (ترکیب شیمیایی مقطع نیمه ذوب تقریباً به ترکیب شیمیایی فلز نزدیک است) گرافیتزایی ذوب بصورت کامل انجام می شود و به طبع آن لدبوریت شکل می گیرد.
ساختار ایجاد شده در مقطع نیمه ذوب بستگی به ترکیب مواد تشکیل دهنده اکترور و نارسایی ایجاد شده در فلز جوش دارد. قسمتهایی از فلز تحت جوش (چدن) که قبلاً ذوب شده اند کاملاً باروند تغییر می کنند و ترکیب شیمیایی فلز تحت جوش (چدن) را تغییر نمی دهد. پدیده دیفوزیون در مرز بین حوضچه جوش و این قسمتها بوجود می آید، این فرایند ها می توانند الگو و شکل ساختاری فلز را عوض کنند. تکامل پدیده دیفوزیون به زمان ماندن این اجزا در حالت ذوب، سرد کردن و جنبش ملکولی عناصر مختلف در فلز مذاب بستگی دارد. اگر چدن با الکترودهای کم کربن جوشکاری شود حوضچه جوش با توجه به کمتر بودن کربن و سیلسیوم از فلز تحت پوشش (چدن ) تمیز داده می شود. بنابراین انتشار این گرافیتزاها از زمان حالت نیمه ذوب با تشکیل فازها لدبوریت و سمنتیت شروع می شود، اگر مواد تشکیل دهنده الکترود حاوی عناصر کاربید زا شامل (تیتانیوم ـ وانادیوم ـ مولیبدن و غیره) باشند این پدیده پیچیده تر می شود که برای هدف مشابه از حوضچه جوش تا منطقه ذوب پراکنده می شوند. و به کاربید زایی در حاشیه ذوب کمک می کنند. واضح و مبرهن است که در زمان جوشکاری لازم است یک منطقه غنی از کربن و سیلیسیوم با توجه به پراکنده شدن این عناصر از حوضچه جوش در محیط ذوب ایجاد کرد این امر تنها در زمان جوشکاری چدن با الکترود چدنی حاوی مقادیر بالاتر گرافیتزا میسر می شود.
نیکل تاثیری قابل انتظار برروی ساختار منطقه ذوب دارد. نیکل گرافیتزایی چدن را بدون تشکیل کاربیدهای پایدار تسهیل می کند. مضافاً نیکل باعث سیالیت بالای مذاب در آلیاژ خود با چدن می شود. موقع جوشکاری چدن با مفتول نیکل یا الکترودهای حاوی نیکل بالا، شرایط مناسب برای انتشار نیکل درون قسمت ذوب شده چدن مهیا می شود. هر دو اینها باعث شیبی متمرکز با قدری ضریب انتشار بیشتر در ذوب می شود وقتی این عنصر با دیگر عناصر مقایسه می شود. اگر مدت زمان دیفوزیون به قدر کافی زیاد باشد آلیاژ نیکل دارو کربن آزاد در ساختار در امتداد خط انتشار شکل می گیرد. به علت فقدان کاربیدها در زمان جوانه زایی سختی قابل ملاحظه ای در امتداد حوضچه جوش با وجود جوشکاری با الکترودهای نیکل دار ایجاد نمی شود. مس در حالت سرد کردن سریع (توئیچ) بصورت یک گرافیتزای ضعیف کم می کند بنابراین در زمان جوشکاری چدن با مفتول مسی یا الکترودهای پایه مس لدبویت و سمنتیتیت شکل می گیرند.
جز دوم از حوضچه تا بالا 1150-850 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود.
و در تمام مدت در حالت جامد باقی می ماند. به خاطر همین مقدار سمنتیت با توجه به قیاس با حالت همیشگی نمی تواند افزایش پیدا کند. اما وقتی که اجزاه سرد شدن پیدا می کند ساختارهای تشکیل دهنده تروستیت و مارتنزیت که تجزیه شده فاز استنیت هستند با تسریع سرد کردن (بیشتر از 3-4 ) شکل می گیرند وضعیت ساختاری قطعه بعد از سرد کردن با توجه به شکل نخستین ساختاری قطعه و با توجه به ساختارش در بالا ترین درجه حرارت مشخص می شود ( در 800 تا 1150 )به همین عنوان ساختارهای نظیر گرافیت استینیت سمنتیت یا ساختار پیچیده تری مانند استنیت گرافیت سمنتیت شکل می گیرند اگر قطعه در این درجه حرارت مدت زمان زیادی باقی بماند ساختار استنیت در همه نمونه ها پدیدار می شود. اما با توجه به این مطلب که حرارت نسبتاً سریع افزایش می یابد و درجه حرارت در تمام قسمتهای قطعه یکنواخت نیست ساختار قطعه ساختاری نامنظم می شود. وقتی قطعه مورد نظر را سرد می کنیم در ابتدا مازاد کربن به شکل گرافیت خارج از استیت در حالت سرد کردن در درجه حرارت های پایین آزاد می شود و اگر سرد کردن سریع تر باشد به شکل سمنتیت رسوب می کند وقتی درجه سرد کردن از درجه حرارت کمتر است موجب تجزیه استنت خواهد شد. در شرایط مساعد جوشکاری (جوشکاری گرم) ساختارهای فریتی گرافیتی یا ساخترا پرلیتی شکل می گیرند. وقتی سرعت سرد کردن خیلی زیاد و جوشکاری بدون پیشگرم انجام شود مارتنزیت درجز دوم از حوضچه جوش از سرد کردن سریع استینیت تا دماهای پایین پدید می آید. ترکیب مواد تشکیل دهنده الکترود در عمل اثری برساختار نهایی استنیت ندارد بنابراین در جوشکاری با هر نوع الکترود بدون پیشگرم افزایش در استحکام و سختی و کاهش در خاصیت و انعطاف پذیری در چدن همیشه اجتناب ناپذیر است.
جز سوم (جوانه زایی مجدد) نسبتاً محدود که با توجه به حرارت دادن فلز قسمت جوشکاری (چدن) تا بالاتر 780…850 شکل می گیرد. در این قسمت تغییر فاز از آهن آلفا به آهن گاما شروع می شود اما با توجه به درجه حرارت بالا جوانه زایی مجدد بطور کامل انجام نمی شود. ساختار این قسمت تلفیقی ما بین ساختار اسنتینی و ساختار همجوار آن شامل گرافیتزایی و کروی کردن کاربیدها است جز آخر تا دماهای نزدیک به دمای حرارت داده می شود. تفاوت اتصالات جوش در مقابل شکست بصورت قابل ملاحظه ای به اندازه حوضچه جوش و دو جز اول ان بستگی دارد، قسمتهای باریکتر بیشترین استرس را از طرف فلز تحت جوشکاری (چدن ) دریافت می کند. اندازه دامنه جوش با توجه به شرایط بحث شده تکنیکهای جوشکاری و وضعیت های مختلف ان مشخص می شود در جوشکاری قوصی چدن بدون پیشگرم اندازه این منطقه با توجه به اندازه حوضچه جوش و مدت زمان وجود این حوضچه و تا زمانی که حوضچه جوش منبع اصلی حرارت در این منطقه است مشخص می شود ایجاد ترکیب الکترود (فاکتور متالوژیکی) قدرت و سرعت جوشکاری (فاکتورهای تکنیکی) جز ارزش های زایی هستند.
6-1 اثر ریز ساختار و خواص چدن ها برروی قابلیت جوشکاری آنها :
قبل از این چدن بصورت اهن آلیاژی با مقدار بالای سیلیکون و منگنز به نظر می رسید ترکیبات گرافیتی با توجه به حفره های ایجاد شده در قطعه و تضعیف در استحکام قطعه شناسایی شدند.
اما نوعی از تکنیک ساده جوشکاری در فولاد ها در زمان جوشکاری چدن کاملاً بی اثر بوده و از نقطه شروع جوشکاری چدن خصوصیاتی متفاوت از فولاد از خود نشان میدهد. قابلیت جوشکاری چدن به ترکیب ساختار خواص مکانیکی و یک سری از فاکتورهای دیگر مرتبط با طراحی قطعه موارد بکارگیری و همچنین روش و تکنیکهای متفاوت جوشکاری بستگی دارد. چدن با ساختار خشن دانه های فریتی درشت و ترکیبات ورقه ای گرافیت بادانه های درشت وجود بیش از حد ترکیبات فسفید یوتکتیک در ترکیب قابلیت جوشکاری بسیار ضعیفی دارند حتی بکارگیری مشعل قوی تر در جوشکاری گاز به نفوذ بهتر کمکی نمی کند و مضافاً باعث سمهیل در شکست می شود. در همین شرایط چدنهای مالیبل با زمینه فریتی و ریز ساختار گرافیتی قابلیت جوشکاری بالایی دارند. در صورت پایین تر بودن دمای سرد کردن در این چدنها از چدنهای پرلیتی و قطعه در نتیجه سخت تر بودن زمینه فلزی از اتصال دچار شکست می شود. چدنهای خالص پرلیتی با دانه های ریز و گرافیت آزاد و منطقه کوچک یوتکتیکی قابلیت جوشکاری خوبی دارند. تر شدن فلز با حوضچه جوش باعث تسهیل در شکل ساختاری جوش می شود اما تمایل چدنهای این چنین به شکست مخصوصاً زمانی که ضخامت قطعه در قسمت جوشکاری کم است از چدنهای فریتی و فریتی پرلیتی بیشتر است ممکن نیست که درباره قابلیت جوشکاری چدن تنها از وی ترکیب شیمیایی چدن نظر داد. به عنوان مثال چدنهای که تقریباً در ترکیباتشان شبیه هستند ممکن است دارای ساختارهای متفاوتی باشند با این همه هماهنگی های در این قسمت دیده می شود معمولاً آلیاژسازی چدن ها استفاده از نیکل مس کروم مولیبدن در مقادیر پایین (بالاتر از 5% تا 1%) برای افزایش استحکام و بدست آوردن ساختار پرلیتی و کاهش ترکیباتی گرافیتی انجام می گیرد. که تمایل به شکست را در چدن قدری افزایش می دهد و برای این منظور پیشگرم محصولات تا بالاتر از توصیه می شود ناخالصیهای مضر مانند فسفر و گوگرد اثرات زیان اوری را برروی چدن دارند، افزایش مقدار فسفر قابلیت جوشکاری را بخاطر مقدار بالای فسفید یوتکتیک کم نمی کند. اگر مقدار گوگرد در چدن از( 50% تا 07% )تجاوز کند ساختاری پرمنفذ نتیجه و تازمانی که گوگرد باعث پایداری سمنتیت در ساختار می شود سختی نیز افزایش می یابد در زمان جوشکاری قابلیت جوشکاری چدن با توجه به سطح شکست چدن تعیین می شود چدنهای با ساختار دانه ای ریز و رنگ خاکستری روشن قابلیت جوشکاری خوبی دارند چدنها با ساختار دانه ای درشت و رنگ خاکستری تیره در سطح شکست قابلیت و جوشکاری ضعیفی دارند.
چدنهای ملقب به چدن سیاه که دارای ساختار دانه ای درشت و تیره در سطح شکست هستند قابلیت جوشکاری ضعیفی دارند. قابلیت جوشکاری چدن در درجه حرارت های بالا مخصوصاً در اثر تغییرات حرارتی تجاوز کردن آن از حد میانگین کاهش می یابد یک نمونه از محصولات که در درجه حرارت های بالا دچار خوردگی می شوند شامل درجه ها وزیر درجه ها برای ریخته گری فولاد دریچه کوره ها اجزا موتوری ماشین ها و تراکتورها بویلرها و غیره است. آغشته شدن چدن با روغن ها و محصولات احتراقی جوشکاری چدن را دچار مشکل می کند مخصوصاً اگر اتصال بدون درز مد نظر باشد. در موفقیت های با نوسانات حرارتی اثر درجه حرارت های بالا و استرسهای حرارتی نظیر اکسیداسیون اتمسفر حاوی اکسیژن گوگرد و غیره بوده و باعث معیوب شدن تدریجی چدن می شود این عمل از زمان تجزیه ساختار درست در زمان گرافیتزایی شروع می شود ساختار فریتی می شود و مقدار و اندازه ترکیبات گرافیتی نسبتاً افزایش می یابد حضور صفحه های بزرگ گرافیت نفوذ اتمسفر هوا را در عمق چدن تسهیل می کند اکسید اسیون روی می دهد و باعث ایجاد خوردگی درمحصولات مخصوصاص در اطراف ترکیبات گرافیتی می شود اکسیداسیون شدید چدن و ترکیبات درشت گرافیتی اغلب جوشکاری را غیر ممکن می سازند چون خیلی بد ذوب می شوند. حوضچه ذوب برروی سطح ذوب شده ای فلز نمی نشنید تشکیل دانه های رضایتبخش نیست تنگناهایی در عملیات نورد بوجود می آید برای بدست آوردن اتصالی قابل اطمینان محصولات زنگ زده گرافیتی باید از سطح فلز جامد و فلز ذوب در دوره جوشکاری حذف شوند. گرافیت آزاد درون ساختار به بهتر شدن اثر منطقه کم کربن برروی اسکیدهای آهن و سیلیسیوم و حذف آنها از منطقه اصلی اتصال کمک و یا در جوشکاری با الکترودهای روکش دار حاوی کلسیم فلوراید از مضرات ان می کاهد. برای بهتر شدن قابلیت جوش چدنهای لبه های نیاز به جوشکاری را با شعله گاز حرارت می دهیم و یا با شستن قسمتهای نیاز به جوشکاری در حمام های قلیایی قابلیت جوش این چدنها را بالا می بریم قابلیت جوشکاری چدن ندولار با توجه به محدودیت تغییرات مورد نیاز در قطعات ساخته شده از این چدن و متقابلاً به نسبت کیفیت اتصالات جوشی آن مقابل بررسی است. قطعات ساخته شده از این چدن موارد استفاده خاص دارند بهمین علت اتصال جوش باید از نظر استحکام با چدن در یک سطح و یا تفاوت جزئی داشته باشد. در همین زمان در صورت اضافه کردن عناصری مانند منیزیم و کلسیم به چدنهای ندولار در شرایط سرد کردن سریع (کوئینچ) سمنتیت و لد بوریت تشکیل می شوند در زمان جوشکاری این امر شدت پیدا می کند بنابراین همیشه خطر تشکیل یک حاشیه دور تا دور جوش وجود دارد این قسمت ساختاری متشکل از کاربیدها و مارتنزیت رادربردارد. در شرایطی که مقدار کربن سیلیسیوم و منگنز در چدنهای پراستحکام و چدنهای خاکستری یکی است تمایل به شکست در چدنهای پراستحکام بیشتر است. در زمان ساخت و تعمیر قطعات استحکام بالا در اتصالات که در چدنهای ندولار دیده می شود یکی از اصول مهم است جوشکاری یا پیشگرم تمام قطعه برای مدت طولانی یا باپیشگرم موضعی در شرایطی که طراحی قطعه اجازه می دهد از ایجاد ترکیبی جلوگیری می کند باعث تشکیل ساختار چدن ندولار در فلز انباشته جوش و استحکام یکنواخت اتصالات و قطعه می شود.
7-1 راهنمای متالوژیکی برای حل مشکلات در جوشکاری چدن:
این مشکل مربوط به ترکیب فلز جوش، اثر این ترکیب برساختار و کیفیت منطقه ذوب قابلیت جوشکاری چدن و کیفیت اتصال جوش است. بهترین خواص و قابلیت ماشین کاری خوب اتصالات در شرایطی قابل دستیابی است که جوشکاری چدن با الکترود چدن انجام شود و در ضمن یکنواختی در ساختار اتصال در تمام قسمتهای قطعه وجود داشته باشد. چدن انقباض کمی در حدود دو برابر کمتر از فولاد و فلزات خالص ایجاد می کند بنابراین امکان تغییر شکل در فلز انباشته جوش با وجود حجم زیاد این قسمت کمتر می شود. در این حالت مقدار بالای کربن در حوضچه جوش باعث تسهیل در افزایش مقدار سمنتیت و لدبوریت در منطقه ذوب می شود. به هر حال در زمان جوشکاری با الکترودهای چدنی تنها چیزی که لازم است این نیست که ترکیب ساختاری خاصی را بوجود بیاوریم بلکه ایجاد یک درجه حرارت معین سرد کردن برای جلوگیری از شکست نیز لازم است جوشکاری در بیشتر موارد توسط تکنیکهای حرارتی با حرارت دادن قطعه تا بالاتر (700-600 )انجام می شود.
در حین جوشکاری یک حوضه با حجم زیاد شکل می گیرد که این حوضچه شرایط مناسبی برای حذف گازها و ترکیبات غیر فلزی در بیرون محفظه ذوب ایجاد می کند. سرد کردن قطعات در رنجی حدود (50 تا 100 )درجه سانتیگراد برساعت غیبت سمنتیت و مارتنزیت را از ساختارچدنی اتصال و حوضه حرارتی تضمین می کند مواد تشکیل دهنده الکترود در جوشکاری بدون پیشگرم و یا با حرارت کم (پیشگرم ) در جهت جلوگیری از سختی فلز جوش حتی در درجات بالای سرد کردن تولید می شوند کربن درون ساختار بصورتی غیر منتظره به درون جوش راه می یابد و خطر تشکیل ساختارهای نظیر (لدبوریت و مارتنزیت) را افزایش می دهد. موارد بکارگیری جوشکاری چدن بدون پیشگرم در دو روش زیر گسترش یافته است. روش اول عبارت است از بکارگیری عناصر خالص نظیر (نیکل و مس) و آلیاژهای آنها که کربن را در خود حل نکرده و تشکیل کاربیدهای پایدار را نیز نمی دهند و به همین علت بعد از اتصال با چدن سخت و نشکن باقی می مانند آلیاژهای حاوی نیکل تشکیل ساختاری پیوسته و یکنواخت در حالت جامد می دهند آلیاژهای حاوی بیش از 30% نیکل به نمونه استینیتی ترجیح داده می شوند و در ضمن آنها مرحله تغییر فاز را نیز طی نمی کنند.
ذوب نیکل می تواند مقدار قابل توجهی از کربن سرد شده در ساختار که به شکل گرافیت در آمده را در خود ذوب کند. حضور کربن در آلیاژ آهن کربن نیکل ایجاد ساختار استنیتی تا عیار کم نیکل را تسهیل می کند تیکل استنیت مقدار قابل توجهی کربن را بدون تشکیل کاربید حل می کند و دارای استحکام بالا و سختی پایین است. این نوع ترکیبات از نیکل استنیت باعث ایجاد قابلیت ماشینکاری خود اتصالات و جلوگیری ازشکست در اتصالات جوش می شوند. مس مانند نیکل تشکیل کاربید نمی دهد و کربن را نیز در خود حل نمی کند با توجه به این مورد مس به عنوان الکترود و فلز جوش با توجه به خاصیت نرمی و لوله شدن و واکنش نسبت به کربن مورد استفاده قرار می گیرد. روش دوم برای استفاده از الکترودهای پایه فولاد بکار گرفته می شود اتصالات ایجاد شده در جوشکاری با الکترودهای فولادی در معرض سختی بالا هستند و کیفیت در اتصالات حاصل از انها دیده نمی شود برای این منظور یک اتصال فولادی با ساختار حاوی عناصر با شدت کاربید زایی بالا آلیاژ می شود که باعث تمرکز کربن و ایجاد کاربیدهای پایدار و پخش این کاربیدها به صورت نامنظم در منطقه کم کربن می شود. مشخص است که سختی فولادهای حاوی یک درصد کربن و آلیاژ شده با وانادیوم (بیش از 6%) در صورت سرد شدن در آب و یا اتمسفر هوا کاهش می یابد. وانادیوم زمان تشکیل منطقه گاما را جلو می اندازد این عمل در نتیجه عملکرد وانادیوم در زمان حضورش در ترکیب است در درجه حرارت های بالا کربن موجود در ساختار در اسنتیت حل می شود در درجه حرارت های پایین کربن تمایل به ایجاد کار بید وانادیوم و رسوب را در ساختار پیدا می کند. این خاصیت در مورد تکامل الکترودهایی که دارای (8تا10) درصد وانادیوم در اتصال فولادی خود هستند مورد استفاده قرار می گیرد. روشهای خاص متالوژیکی در هر تکنیک یا روش جوشکاری برای ایجاد کیفیت در اتصالات ضروری و لازم است.
8-1 تکنیکهای مدرن جوشکاری جوشکاری و سطح کاری چدن
در جوشکاری چدن قطعات برگشتی و اجزا انها باید تحت شرایط خاصی جوشکاری شوند تا از ایجاد عیوب بیرونی قطعات جلوگیری و اتصالات بدون درزبین قطعات با قابلیت ماشینکاری خوب ایجاد شود. در این حین رشد یک تکنیک جامع جوشکاری که نتایج رضایت بخشی داده و از لحاظ اقتصادی سودمند باشد، غیر ممکن است.
به علت وجود طیف وسیعی از انواع چدنها طیف وسیعی از انواع الکترودها و تکنیکهای مختلف جوشکاری نیز نیاز دارد. به هر حال خیلی از آنها بخاطر کیفیت پایین اتصالات کاربرد محدودی دارند اما بخاطر هزینه کم مورد توجه هستند. مواد دیگر و تکنیکهای دیگر با وجود قیمت بالای مواد مصرفی الکترود در جوشکاری چدنهای خاکستری مالیبل و چدنهای با استحکام بالا وقتی کیفیت بالای اتصالات مد نظر است بکار می روند.
نوع فلزجوش( چدن و عناصر غیر فرو آلیاژی فولاد) به عنوان یک اصل مهم برای طبقه بندی در طرح در نظر گرفته می شود اما در زمان مشابه تکنیک جوشکاری (قوص گازی مقاومتی) و نوع الکترود (الکترودهای مفتولی الکترودهای پوشش دار یا الکترودسیمی) بکار گرفته می شوند. ما دسته بندی همه روشهای متداول جوشکاری را به دو صورت کلی جوشکاری گرم و سرد در نظر می گیریم. بعضی اوقات جوشکاری نیم گرم با یک الکترود خاص درست و اصولی اجرا نمی شود و الکترودی با ساختار مشابه ممکن است برای جوشکاری و سطح کاری قطعات در درجه حرارتهای مختلف بکار گرفته شود. بعلاوه این طبقه بندی به جوشکاری در حالت گرم بستگی دارد به همین دلیل این یک روش خاص است. عملیات پیشگرم مرتبط با رویه های تکنیکی است بکار گیریش با توجه به فاکتورهای زیادی معین می شود و یا اصلاً بکارگرفته نمی شود. الکترودهای پایه نیکل در بیشترین مقدار بکار گرفته شده اند که این بیشتر مختص کشورهای اروپایی غربی و آمریکا است. الکترودهای با درصد بالای نیکل از شرکت کاستولین(سوئیتزرلند) و شرکت اطریشی تایفونک (Utp) از معروفیت بالایی در دنیا برخوردارند.
در کشور اتحاد جماهیر شوروی یکی از موارد پرمصرف جوشکاری مکانیزه با الکترودهای روکش دار پایه نیکل و با الکترودهای درون گداز است. چگونگی بکارگیری این روش بر اساس روش های تولید گیری مشخص می شود. جوشکاری قوصی دستی با الکترودهای پایه مس، پایه آهن ـ نیکل، الکترودهای حاوی فلزات خالص، با الکترودهای پایه آهن حاوی عناصر کاربیدزا در پوشش انجام می شود و همچنین جوشکاری برق و گاز با الکترودهایی چدنی برای اینکه به عنوان مواد پرکننده و یا مغز الکترود بکار گرفته شود.
رشد در روشهای جدید جوشکاری مستلزم مطالعه در مورد روشهای خاص در جوشکاری چدن است. وضعیت ساختاری اتصال در جوشکاری قطعات با دیواره نازک و قطعات بزرگ و اثر ترکیب شیمیایی الکترود ساختار فلز پرکننده و فلز سطح جوش و منطقه متاثر از حرارت(حوضچه جوش) مورد مطالعه قرار گرفته است. تحقیقات در مورد قابلیت جوشکاری چدنهای خاکستری و ندولار و همچنین چدنهای خاکستری و ندولار و همچنین چدنهای دارای ساختار های فلزی مختلف انجام گرفته است. تا چندی پیش جوشکاری چدن تنها برای تعمیر قسمتهای از دست رفته و برای تصییح عیوب ریخته گری بکار گرفته می شد.
در حال حاضر نیز این روند ادامه دارد اما درعین حال صنعت وظائف جدیدی برای متخصصین در جوشکاری تعیین در جوشکاری تعیین کرده است. نظیر ایجاد اتصال جوش بین دو قطعه چدنی و یا ایجاد اتصال بین یک جز چدنی و یک جز فولادی. در این گونه موارد نیاز به استحکام مساوی بین اتصالات جوشکاری چدن مالیبل و پراستحکام قابل بحث و بررسی است. موارد بحث شده نیاز به تحقیقات جدید در مورد روشهای مختلف جوشکاری چدن به استناد بالا بردن تکنیکهایی که شخص قادر در به مکانیزه کردن جوشکاری و بالا بردن بهره بری کند بالا می برد.
جوشکاری قوصی بدون پیشگرم
1-2 کاربرد ترکیب متالوژیکی و خواص فیزیکی و مکانیکی فلزات خالص و آلیاژها: در جوشکاری در زمان بررسی قابلیت جوشکاری چدنها توضیح داده شده در زمان جوشکاری بدون پیشگرم فلز جوش باید نشکن و نباید سخت باشد.مخصوصاً در جوشکاری قطعات با دیواره نازک فلزات خالص نظیر نیکل و مس و آلیاژهای آنها این خصوصیات را بهتر از همه فلزات دارا هستند.
نیکل جز آن دسته کم تعداد عناصر است که تشکیل ترکیبات یکنواخت با آهن در حالت جامد می دهد. ترکیب نیکل با آهن در ناحیه گاما صورت می گیرد نیکل با سطح داخلی شبکه مکعبی خود، وارد ترکیب می شود. آلیاژنیکل با آهن ساختار شبکه ای نیکل را تغییر نمی دهد و آلیاژ ایجاد شده هموژن و یکنواخت است. نیکل در آلیاژهای آهن نیکل کربن تشکیل کاربید نمی دهد که یک خاصیت با ارزش از نیکل است. در آلیاژهای نیکل گرافیتزای مشاهده می شود کربن به شکل ترکیبات مجزا از یکدیگر آزاد می شود.
نیکل عناصر دیگر که نمونه های کربنی در چدن های هستند نظر سیلیسیوم منگنز کروم را نیز در خود حل می کند. اضافه کردن عناصر ذیل در مقادیر کم نظیر اضافه کردن اهن و کربن نقش قابل ملاحظه ای در سخت کردن آلیاژهای نیکل ایفا نمی کند.
نیکل با مس تشکیل ساختاری یکنواخت در حالت جامد می دهد. اضافه کردن مس و منگنز به نیکل ایجاد آلیاژهای با درجه حرارت ذوب بالاتر را ممکن می سازد این آلیاژها به عنوان الکترود در انواع فولاد با استفاده می شوند.
مس دارای انعطاف پذیری خوبی است و در حالت سرد و گرم به خوبی تغییر شکل می دهد. اما در مقایسه با نیکل آهن را در خود حل نمی کند و حضور ترکیبات مضر در مس بیسموت سرب گوگرد باعث تضعیف خواص مکانیکی مس می شود. فسفر موجود در ترکیب چدن اثر مفیدی برخواص آلیاژی مس دارد(باعث بالا رفتن سیالیت و قابلیت جوشکاری می شود) چدن حاوی مس دارای 15 تا 25 درصد انبساط و مس نورد و آنیل شده 40 تا 50 درصد انبساط است.
آلیاژهای مس و روی حاوی بیش از 45 درصد روی در دسته برنجها قرار دارند. برنجهای حاوی 30 تا 32 درصد روی دارای بالاترین حد انعطاف پذیری هستند و آن دسته که حاوی 42تا 45 درصد روی هستند استحکام بالایی ایجاد می کنند.
برنجهای آلفا حاوی بیش از 39 درصد روی در صنایع مهندسی بصورت گسترده ای استفاده می شوند. یک نمونه برنج با درجه حرارت بالا(درحدود c100) شخصی راقادر در بکارگیری این نوع برنج به عنوان الکترود در آلیاژهای آهن کربن و فولادهای خاص می کند.
آلیاژهای پایه مس با مقادیر مضائف آلومینیوم، سرب ، سیلیسیوم و برلیوم را برنز می خوانند. روی نیکل منگنز آهن فسفرو دیگر عناصر نیز در ترکیب برنزها برای بالا بردن خواص برنزها بکارگرفته می شوند. برنزها دارای سختی کمتری نسبت به برنجها هستند و به همین خاطر از آنها برای جوشکاری چدنها در مقیاس کوچک استفاده می شود.
2-2 جوشکاری مکانیزه با الکترودهای پوشش دار پایه نیکل
یکی از مشکلات پیچیده در جوشکاری چدن بدست آوردن اتصالات بدون درز و قابل ماشینکاری در قطعات با دیواره نازک و همچنین اتصالات با استحکام متوازن در تمام سطوح بدون پیشگرم این چدنها است در زمان جوشکاری قطعات با قطر کم دستیابی به اتصالات بدون درز مضافاً بوسیله تضعیف درجه حرارت در منطقه جوشکاری و تاثیر پذیری بالای دیواره های نازک قطعات در مقابل استرسهای ایجاد شده محدود می شود. با کاهش قطر قطعات اندازه محدوده با درجه حرارت زیاد که باعث کاهش مقاومت در مقابل شکست در محدوده تغییر شکل حرارتی در جوشکاری می شود بشدت افزایش می یابد.
کاهش قدرت منبع حرارتی و افزایش سرعت جوشکاری و کاهش حرارت ورودی باعث کاهش اندازه این منطقه می شود.
در زمان جوشکاری با الکترودهای پایه نیکل امکان بدست آوردن کیفیت رضایت بخش در صورت استفاده از الکترودهای با قطر (mm2-3) و انجام جوشکاری در اندازه های کوچک در محدوده 15 تا 25 میلمیتر و انجام جوشکاری در محدوده های کوچکتر با مدت زمان تاخیری برای سرد شدن آن قسمت میسر می شود.
امکانات گفته شده در بالا در عمل تمام کننده هستند بدون درز ماندن دیواره های نازک قطعات در منطقه حرارت مستقیم تضمین نمی شود مگر اینکه درزگیری قطعات مضافاً با اضافه کردن یک لایه جوش یا رزین تکمیل شود.
یک تکنیک خاص جوشکاری مکانیزه در قطعات چینی با الکترودهای پوشش دار کم ضخامت با درجه ساخته شده توسط موسسه E.opaton زیر نظر آکادمی علوم ssr در انگلستان روشی بسیار سودمند و مناسب است.
ماهیت این تکنیک متشکل از ایجاد جوشکاری بازنیمه اتوماتیک و یا جوشکاری اتوماتیک (بدون گاز و سرباره) با الکترودهای پایه نیکل با ضخامت 2/1 میلیمتر است برخلاف جوشکاری دستی جوشکاری مکانیزه چدن با الکترود شخص را در حل مشکلات در بدست آوردن اتصالات مقاوم در مقابل فشار با فلز جوش یکسان و بالا بردن کارایی در روند جوشکاری مخصوصاً در زمان جوشکاری دیواره های نازک یاری می دهد این تکنیک برای جوشکاری چدن خاکستری مالیبل پراستحکام و چدنهای آلیاژی و همچنین برای ایجاد اتصالات ترکیبی چدنهای ذیل با فولاد طراحی شده است.
این اتصالات با توجه به افزایش مقاومتشان در مقابل شکست در منطقه تاثیر مستقیم حرارت به نسبت مقایسه با اتصالات ایجاد شده با الکترودهای معمولی تشخیص داده می شوند. نیازی به اضافه کردن پوششهای درزگیر به قطعات در منطقه جوش نیست ترکیب الکترود سیمی برای جوشکاری چدن بدون پیشگرم رشد و پیشرفت کرده است.
این محصول یک جوش با ساختار سخت استنیتی با خواص مکانیکی زیر است استحکام شکست نهایی بالاتر از mpA550 و محدوده بازده و کارایی بالاتر از mpA 350 و انبساط بالاتر از 25% درصد و سختی این محصول نیز بیش ازoHv 170-180 نیست. خواص اتصال بستگی مستقیم به چدن تحت جوشکاری دارد و در زمان تست کششی نمونه ها در محدوده فلز پایه می شکنند. یک مقدار قابل و ملاحظه ای از لدبوریت و سمنتیت آزاد در ساختار در منطقه ذوب دیده نمی شود. در منطقه تاثیر حرارت محصولات نا متوازن تجزیه شده استنیت (تروستیت و مارتنزیت) که سختی را ازHV 300 – 280 بالا می برند وجود دارند اما پهنای یک منطقه این چنین کوچک است um (150-50) بنابراین نیازی به عملیات حرارتی نیست و اتصالات براحتی با هر نوع ابزار برش قابل ماشینکاری هستند.
ترکیب الکترود همچنین مقاومت جوشها و اتصالات را در مقابل شکست گرم در نتیجه جلوگیری از ورود ترکیبات مضر و دادن شکل گوی مانند بر ترکیبات غیر فلزی که در اثر آلیاژ سازی خاص بدست می آید را بالا می برد. یک پروسه پایدار جوشکاری سهولت با کمترین پارامتر جوشکاری برای کمتر شدن حرارت ورودی به فلز پایه بدست می آید.
بهترین نتایج در زمان جوشکاری قطبی مستقیم با توجه به مقادیر متغیر جوشکاری به ترتیب زیر بدست می آید (برای الکترود با قطر 2/1)

عمق نفوذ به درون فلز پایه 5/1-2 است شدت قوص برای ایجاد یک استحکام استثنای قابل گوشزد است. روند کار تقریباً بدون جوشش انجام می شود. تشکیل شدن جوش در تمام فواصل خوب و بدون از هم گسیختگی زیرین و دیگر عیوب انجام می شود تکنیک جوشکاری با الکترود و پوشش دار
دارای یک سری برتری نسبت به جوشکاری دستی با الکترودهای با نیکل بالا برای چدن دارد از جمله اینکه کیفیت اتصالات ایجاد شده پایین نمی آید. استفاده از مفتول های با قطر در مقایسه با الکترودهای پوشش دار با کیفیت بالا شخص را مصمم به استفاده از نوع اول می کند در نتیجه باعث کاهش ذاتی درجه حرارت قسمت تحت جوش در یک سیکل یکنواخت حرارتی در منطقه جوشکاری می شود و همچنین باعث انقباض منطقه تغییر شکل های ساختاری در فلز پایه می شود.
در مقایسه جوشکاری با الکترودهای مفتولی وزن فلز جوش از 3-5 مرتبه کاهش می یابد مقدار اندکی نیکل در ساختار جمع می شود و اثرش درحدود 5 برابر افزایش پیدا می کند این تکنیک امکان ایجاد جوشکاری نیمه اتوماتیک بوسیله نگهدارنده های کوچک با شلنگ های قابل انعطاف بدون اجزا اضافه برای خوراندن گاز به درون منطقه سوزان قوص را عملی می کند. جوشکاری نقاط دور از دسترس در اجزا و قسمتهای پیچیده تسهیل پیدا می کند که از اهمیت بالایی در تعمیر قطعات برخوردار است. جوشکاری نیمه اتوماتیک چدن با الکترودهای پوشش دار به آسانی بر اساس وضعیتهای قطعه بکار گرفته می شود.
شرایط زیر با توجه به استفاده از الکترود به کار گرفته می شوند. جایگزینی دیواره های نازک (mm20تا40) از جنس چدن خاکستری مالیبل و چدن پر استحکام که دچار ترک شکستگی شکاف و یا دیگر عیوب شده اند تعمیر قطعات بادیواره کلفت با بکارگیری یک لایه پوششی از گدازه جوشکاری عیوب ریز ریختگی که در حین ماشینکاری قابل رویت می شوند بازسازی و ایجاد دیواره قطعات جدی و همچنین ترکیب قطعات چدنی و فولادی.
3-2 جوشکاری دستی با الکترودهای پوشش دار:
الکترودهای پایه نیکل و آلیاژهای نیکل باعث ایجاد کیفیت مطلوب و استحکام قابل ملاحظه در اتصالات می شوند و قابلیت ماشینکاری خوبی دارند. الکترودهای پایه نیکل توسط کارخانه های کاستولین (سوئیس ) و کارخانجات جهانی تایف پونک (اطریش ) و همچنین در آمریکا مجارستان لهستان و دیگر کشورهاتولید می شوند. درجه خلاصه مشخصات و مورد اصلی استفاده الکترودهای شناخته شده در جدول (2) نشان داده شده است. با توجه به ترکیب هسته یک الکترود الکترودها ممکن است به سه گروه تقسیم شوند. a) تقریباً نیکل خالص b) آلیاژهای اهن نیکل (مقدار نیکل از 55 تا 70 درصد)c) آلیاژهای نیکل مس (فلز با 65 تا 70 درصد نیکل)
در تائید این مورد الکترودهای مختلف ایجاد اتصالات جوش با خواص متفاوت از یکدیگر با زمینه های مختلف کاربرد ایجاد می کنند. اتصالات سطح کاری شده با الکترودهای نیکل و نیکل مس دارای قابلیت ماشینکاری خوبی هستند و بسهولت چکش کاری می شوند. در همین زمان استحکام شکست جوشها و مقاومت در مقابل تغییرات ساختاری بهتر از سطح کاری با الکترودهای آهن نیکل است. به همین منظور الکترودهای حاوی نیکل برای جوشکاری چدنهای خاکستری مخصوصاً برای جوشکاری قطعات با دیواره نازک بکار گرفته می شوند. الکترودهای پوشش دار بیشتر برای جوشکاری عیوب ریز قطعات که در حین ماشینکاری پدیدار می شوند بکار گرفته می شود. قابلیت ماشینکاری خوب فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت مرهون استدلالهای زیر است:
اول، نیکل باعث غیبت کاربیدها در ساختار جوش می شود. دوم، نقطه ذوب آلیاژ نیکل مس بصورت ذاتی از نوع نیکل خود کمتر است، بنابراین باعث ترقیب به سمت کاهش نفوذ در چدن و کاهش ترکیبات عناصری نظیر (کربن، سیلیسیوم و آهن) در فلز انباشته جوش که از چدن به فلز جوش انتقال می یابند می شود. الکترودهای پوشش دار با ترکیبات آلیاژی آهن ـ نیکل طوری انتخاب می شوند که در فلز جوش مقدار آنها در ترکیب بصورت 50-50 باشد. آلیاژهای از این دست دارای خصوصیات فنی مختص به خود از جمله مقاومت قابل ملاحظه در مقابل شکست گرم و استحکام کافی در مقایسه با چدنهای مالیبل و پراستحکام هستند. الکترودهای آهن نیکل برای جوشکاری در مصارف خاص در قطعات ترجیح داده می شوند.
تکنیک جوشکاری در اینجا از اهمیت خاصی برخوردار است که با توجه به ضخامت قسمت تحت جوش در ترکهای باشیار 80 تا 90 درجهV شکل شیارهای قسمت پایین که گرد شده اند یا شیارهای U شکل مشخص می شود. لبه های شیارها تراش داده می شوند.
در بسیاری موارد جوشکاری بدون پیشگرم انجام می شود پیشگرم تا بیش از 200 درجه سانتیگراد در زمان جوشکاری قطعات قطور چدنی با قابلیت جوشکاری ضعیف وقتی که نیاز به جوشکاری قسمتهای مختلف بصورت عرضی است و همچنین زمانی که اتصال بدون درز نیاز است امری ضروری بنظر می رسد و جوشکاری بصورت مستقیم یا یک در میان در قسمتهای عمودی یا افقی انجام می شود. قوص به سمت فلز سطح کاری شده هدایت می شود آرام آرام حرکت داد می شود، آرام آرام امتداد می یابد تا زمانی که جوشکاری قطع شود، جوشکاری با کمترین جریان ممکنه و در فواصل کوتاه (mm30…20) انجام می شود و جوش در حالت گرم نگه داشته می شود و بعد اجازه سرد شدن پیدا می کند.
بعضی اوقات با توجه به مطالباتی که از نمونه داریم، الکترودهای آهن ـ نیکل برای پر کردن یک شیار بکار گرفته می شوند و انواع نیکل دار برای پوشش سطوح معیوب یا لبه ها بکار گرفته می شوند و متعاقباً بعد از پرکردن الکترودهای دیگر برای ایجاد لایه سطحی برای ماشینکاری بهتر بکار گرفته می شوند.
رویه ترکیبی سطح دادن به فلزات با نام (Queench-weld) و روش utp مشخص شده است برای مثال با روش utp سطح معیوب قطعات یا لبه انها باالکترود نیکل دار utp8 پوشش داده می شود (weichfluss) بعد یک لایه با الکترودهایutp-88h به آن اضافه می شود (الکترودهای آهن نیکل) و بعد این لایه توسط الکترودهای مورد بحث در زیر پوشش داده می شوند. در زمان جوشکاری چدنهای روغنی در لایه اول از الکترودهای نوع utp-8s یا 88h utp- استفاده می شود که این الکترودهای نوع utp- 8ترکیب می شوند در زمان رویارویی با چدنهای در معرض حرارت بهتر است از الکترود نوع-81 utp استفاده کنیم(الکترود حاوی روکش گرافیت و مغز فولاد) برای پوشش دادن لایه اول و لایه دوم توسط الکترود نوع8 utp ایجاد می شود لایه نهایی نیز توسط الکترود نوع-8 utp پوشش داده می شود تا نسبت به قابلیت ماشینکاری اتصال اطمینان حاصل شود. شرکت کستولین یک روش با نام کستوفریز ابداع کرده است که برای قسمتهای تحت فشار طراحی شده است اتصالات ایجاد شده با الکترود 44-2 کستولین ایجاد می شوند و بعد با الکترود c 15 روکش می شوند.

جدول1_2
"" مشخصه الترودهای پایه نیکل برای جوشکاری چدن""

درجه و نوع

ترکیب
خواص جوش

مورد استفاده

استحکام نهایی بر حسبMPA
برحسب درصد
سختی برنیل

کستولین
23_2
(سوئتیزلند)
نیکل_ آهن
نیکل:70
آهن30
550_500
25
180
جوشکاری و سطح کاری انواع چدنهای بدون پیشگرم
کستولین
24_2
آلیاژ نیکل
500….350
14….12
160….. 150
جوشکاری قوصی روی عیوب ریختگی چدن خاکستری چدنهای مالیبل و همینطور اتصال با فولادها و آلیاژهای مسی
کستولین 25
آلیاژنیکل
550….500
20…15
200…170
جوشکاری سرد و نیمه گرم قطعاتی از جنس چدن مالیبل, خاکستری, آلیاژی , پر استحکام و اتصال انها با فولاد …اجزاء جوش ارائه شده در بارگیری های با حجم بالا
کستولین 44_2
آبیاژنیکل
300…250
10
160
جوشکاری سرد در چدن خاکستری و مالیبل و اتصالات شان با فولادها و آلیاژهای مس مخصوصاً برای قطعات روغنی چدن
UTP_8
"weichfluss"
نیکل خالص
بیشتر از500
بیشتر از 35
بیشتر از 175
جوشکاری چدن خاکستری و اتصالاتش با قطعات ریختگی ماشین کاری شده فولاد
UTP_8FN
نیکل آهن
بالاتر از
550
بالاتر از
20
بالاتر از
180
جوشکاری سرد چدن ندولار, قطعات فولادی چدن خاکستری با فولاد و در ترکیب با الکترودهای UTP_8 بعد از سطح دادن لبه ها و پوشاندن حفره ها ومناسب برای چدنهای

روغنی
UTP_8Nifer
تیکل آهن در ترکیبی از مس منگنز و سیلیسیوم
550…500
23…20
220…200
جوشکاری همه ورقه های معمولی چدنی د رچدنهای تلقیح شده با استحکام افزایش یافته و چدن نودولار استحکام بالا همچنین برای اتصال دادن همین چدنها با فولاد مناسب است
UTP_8
Ko
نیکل _مس (monel)
420…380
24…20
165…150
اتصال عیوب در سطحهای ماشین کاری شده قطعات از چدن خاکستری _مالیبل و چدنهای با استحکام بالا
UTP_88H
نیکل خالص
500…450
20…16
175…160
جوشکاری چدن خاکستری اتصال فرجها و پوشش لایه های ماشینکاری شده و همینطور جوشکاری چدنهای روغنی
GK_NiB
(IOR)
نیکل خالص
_
_
160….170
جوشکاری سرد عیوب ریز قطعات از جنس چدن خاکستری
E8NI65
(Hungary)
نیکل:25
مس:75
400….350
20…15
160…135
جوشکاری عیوب ریز روی سطح های ماشین کازی شده
E8
NI98
(Hungary)
نیکل:96
منگنز:4
_
_
140
جوشکاری عیوب بزرگ و ترکها در قطعات چدنی
E8
NI99/5
(Hungary)
نیکل:99
و ترکیبات کربن
_
_
175
تعمیر ورقه های ریختگی چدن ( اتصال عیوب)
ESAB
CKGS
(Sweden)
نیکل:79
ترکیبی از کربن سیلیسیوم و منگنز
250
_
140
جوشکاری عیوب روی سطح چدنها
O3HH_1
(USSR)

نیکل و آهن الباقی منگنز و سیلییوم
500…450
_
180…170
جوشکاری قسمتهایی از چدنهای خاکستری, مالیبل و استحکام بالا و اتصال آنها با فولاد و جوشکاری عیوب بزرگ ریختگی
MH4_2
(USSR)
نیکل:70
مس:30
ترکیبی از آهن منگنز و سیلیسیوم
4000_350
70
160
جوشکاری عیوب بزرگ در سطح های ماشین کاری شده چدن خاکستری
DFC
NiFE
(yapan)
نیکل
آهن
_
_
_
جوشکاری قطعات چدنی بعد از سروش دهی روی جوش عیوب بزرگ در چدنها
DFC
Nicu
(yapan
نیکل
مس
(مونل)
_
_
_
جوشکاری عیوب ریز در قطعات

این روش برای قطعات پیچیده و با دیواره نازک بکار گرفته می شود. برای مثال قطعات استوانه ای, سرپوشها, قطعات تحت فشار و غیره .
جوشکاری دستی, با الکترودهای میلوی دارای یکسری مضراتی نیز هست. پراکندگی حجم قوص در زمان پایین بودن مقدار جریان (A30……25 در هر میلیمتر از طول الکترود) باعث حرارت دیدن منطقه بزرگی در حین جوشکاری قطعات پیچیده با دیواره نازک می شود. در چنین شرایطی جوشکاری باید در اندازه های کوچک انجام شود. (mm 30…..20) با تاخیرهای بلند مدت برای سرد کردن قطعات کارایی در جوشکاری کاهش می یابد.
بعلاوه جوشکاری با الکترود پوشش دار در ترکهای با شیار عریض بکار گرفته می شوند, زاویه لبه های باز چیزی حدود 900 ……80 است. این سنجش نشان می دهد که عمل پوشش با مقدار قابل توجهی از فلز انجام می گیرد, بنابراین کارایی کاهش می یابد و در دست دیگر این عمل باعث افزایش مصرف الکترودهای نیکل دار می شود. مقدار دور ریز در حقیقت بیشتر نیز هست چرا که الکترودها بصورت کامل مصرف نمی شوند و قسمتی از آنها به عنوان ته مانده الکترود که قابل مصرف نیز نیست باقی می مانند.
در جوشکاری با الکترودهای پایه مس فلز جوش در سطح چدن ترکیب آلیاژی از مس و آهن و کربن ایجاد می کند. این ترکیب اتصال خود با چدن را از طریق کریستالهای معمولی فولادی خود و همچنین از طریق نفوذ جزئی مس در چدن ایجاد می کند. نمونه اتصال ایجاد شده با توجه به این حقیقت ایجاد می شود که مس و آهن تقریباً در قبال یکدیگر نا محلول هستند. خواص اتصالات و قابلیت ماشینکاری انها بستگی به درصد مس و آهن در آلیاژ دارد. ترکیب آلیاژی حاوی 80. تا 90 درصد مس و 10 تا 20 درصد آهن بهترین ترکیب به نظر می رسد که جزء آلیاژهایی است که دارای سیالیتی رضایت بخش و قابلیت ماشینکاری خوب است.
در اتحاد جماهیر شوروی الکترودهای 1-034 و 1_034 بکار گرفته می شوند. فلز جوش بدست آمده از آنها دارای تافنس بالای است و بسهولت سوراخ کاری و ماشین کاری می شود.
درصد مورد نظر مس و آهن در جوش با استفاده از میله مس به عنوان مغز الکترود و اضافه کردن همین مقدار از پودر آهن به عنوان پوشش الکترود بدست می آید. برای مثال, ترکیب پوشش الکترود 034_1 حاوی (درصد وزنی) : پودرآهن= 50, ماربل= 27, فلوراسپار=7, کوارتز=5/4 , فرومنگنز=5/2 , فروتیتانیوم= 6, فروسیلیسیوم=5/2 ,سودا=5/0
جوشکاری با الکترودهای آهن_ مس فقط, با جریان مستقیم قطبی در قسمتهای با 30 تا 50 میلیمتر درازا که باید هر لایه با دقت روی لایه قبلی قرار گیرد. در ضمن دستیابی به کیفیت بالا در اتصالات درزگیری و پین زدن امری محال بنظر می رسد و بنابراین کاربرد الکترود های آهن_ مس در قسمتهای دور از دسترس جایی که عملیات پین زنی غیر ممکن است مقتضی نیست.
جوشکاری با الکترود فولادی در چدن کیفیت مورد نظر را تامین نمی کند و شخص را قادر بر دستیابی به (در مقایسه با فلز پایه) استحکام بالا, نفوذ ناپذیری, قابلیت ماشینکاری نمی کند. در روکش کردن یک قسمت چدنی با الکترودهای پرکربن فولادی حاوی 1 تا 2/1 درصد کربن و یا حتی الکترودهای چدنی کم کربن در لایه اول ( بیش از 2 درصد کربن) در لایه اول شکل می گیرد, این عمل بستگی به عمق نفوذ و شرکت فلز پایه در ساختار دارد.
در شرایط مختلف جوشکاری بناچار تشکیل ساختارهای سخت امری مسلم و غیر قابل اجتناب است. آمادگی اتصالات برای شکست بیشتر می شود. در لایه دوم از فلز جوش مقدار کربن معمولاً از 4/0 تا 6/0 درصد است و فقط در لایه سوم مقدار کربن الکترود نزدیک می شود.
تکنیکهای جوشکاری در جوشکاری با الکترود فولادی در چدن باعث کاهش سختی (تردی) و آمادگی اتصالات برای شکست ساختاری در مرحله تغییر ساختاری در مرحله تغیر ساختاری و در اولین لایه فلز جوش می شود. در این میان جوشکاری لایه های اول در شرایط حرارت کم ورودی مستلزم شرایط زیر هستند.
بکارگیری الکترودهای با قطر کم ( نه بیشتر از 3……4 میلیمتر) , کاهش در شدت جریان بیش از 30 تا 35 آمپر در هر یک میلیمتر قطر الکترود, ایجاد کمترین نفوذ در فلز پایه (2/0 تا 5/0 میلیمتر) به موجب آن سطح نشینی دو لایه در یک زمان, بعد از اینکه لایه اول به درازای 50 میلیمتر جوشکاری و سطح نشینی شد, , جوشکار سریعاُ لایه دوم را نیز روی ان جوشکار ی می کند. مقیاس های این چنینی تا اندازه ای باعث تسهیل در ساختار اتصال جوش و عملاُ باعث افزایش خاصیت لوله شدن در لایه های اول می شوند.کیفت اتصالات در مورد الکترودهای با ساختار فولادی بستگی غیر ساختاری به کیفیت و نوع این الکترودها دارد. الکترودهای کم کربن با یک لایه نازک و ثابت پوششی تقریباُ نتیجه ای مشابه الکترودهای با پوشش قطور مورد استفاده در ایجاد ساختارهای خاص دارند.الکترودهای فولادی طلایی رنگ در جوشکاری چدن توانایی ایجاد ساختارهای جوش بدون ساختارهای, سخت را ایجاد نمی کند. منطقه تغییر شکل ساختاری ضعیف ترین منطقه ای اتصال جوش است. برای جلوگیری از این حالت پرچهای فولادی به بدنه قسمت در حال تعمیر دیواره های قطور قطعات چدنی پرچ می شوند. پرچهای فولادی استحکام بین اتصال و فلز پایه را تقویت می کند. بنابراین یک استحکام کلی در اتصال ایجاد و قابلیت سرویس دهی را در آن بهبود می بخشد. جوشکاری الکترود فولادی با پرچهای فولادی ممکن است به غیر از سطوح صاف در سطوح دیگر قابل انجام نباشد اما در قسمتهای عمودی و حتی سطوح فوقانی نیز بکار گرفته می شوند. این عمل نیاز به تجهیزات خاصی ندارد و در زمان انجام کارهای تعمیری مانند تصحیح عیوب در کف مونورها, پوششهای محافظ غلطکهای آسیاب. چشمکهای دستگاههای فرج و غیره بکار گرفته می شود. در زمان عیوب قطعات ریختگی عملیات پرچ کردن تقریباُ استفاده چندانی ندازد.
طول پرچ بستگی به قطر قطعه در قسمت جوشکاری دارد اما نباید از 16 میلیمتر تجاوز کند وقتی قطر قسمت تحت جوش بیش از 10 میلیمتر است لازم است از پرچهای به طول (8/5) استفاده شود و اگر قطر قسمت تحت جوش از 10 تا 20 میلیمتر باشد بهتر است طول پرچ 10 میلیمتر باشد ( "8 /3) .
جوشکاری با جوش دادن دور تا دور تمام پرچها شروع می شود, به هرحال این عمل انجام می شود نه بصورت متوالی و پی در پی بلکه به صورت انتخابی جوشکاری قسمت های کوچک بدون پیشگرم و با وقفه انجام می شود. آخرین ردیف پرچها بعد از اینکه تمام قسمتهای آسیب دیده قطعه, جوشکاری شدند روکش و جوشکاری می شوند.
برای کاهش دادن مقدار کربن در جوش فولادی از الکترودهای پوشش دار فولادی حاوی ترکیبات متفاوت, استفاده می شود. د رحین جوشکاری مقدار بالای کربن در سطح جوش استفاده می شود. اما اینها برای پایین آوردن مقدار کربن در اتصال کافی نیست.
برای کاهش دادن سختی لایه جوش فولادی نیاز به ایجاد ساختار فریتی یا استنیتی امری مقتضی است.
جوشکاری با الکترودهای طراحی شده برای فولاد ضد زنگ نتیجه قابل قبولی را ایجاد نمی کند. و این بدلیل مقدار ناکافی کروم و نیکل در جوش است. به این منظور الکترودهای خاصی استفاده می شوند. وقتی جوشکاری, با این الکترودها انجام می شود جوش با عنصر کاربید زایی شدیدی مثل (وانادیوم) مقدار کافی برای ترکیب با کربنی که از فلز پایه به درون جوش راه یافته آلیاژ می شود. در یک روند مناسب شخص طوری عمل می کند تا ساختار جوش فریتی با ترکیبات پراکنده کاربیدهای وانادیوم را بدست آورد.
در شرکتهای بزرگ از الکترودهای با درجه 44_4 در جایی که در مغز الکترود از میله فولادی با درصد کربن پایین و ترکیب پوشش الکترود حاوی 16 درصد ماربل و 15 درصد فلورسپار, 55درصد فروواناریوم, 10 درصد فروتیتانیوم, 3 درصد فرو منگنز و 1درصد پوتاس باشد استفاده می شود.
فلز جوش دارای ترکیب شیمیایی زیر است.(درصد وزنی)
2/1……8/0= کربن, سیلیسیوم=8/0, منگنز=1, وانادیوم=5/9, فسفر=04/0, گوگرد=04/0. سختی دارای مقادیری در محدوده HB170 تا 200 برنیل است. الکترودهای 44_4 در جوشکاری عیوب قطعات ریختگی و در جوشکاری ترکها با پرچهای ثابت بکار گرفته می شوند. در زمان پرکردن عیوب در اندازههای کوچک (حجم بیش از 3cm12) از الکترودها با قطر 3 میلیمتر استفاده می شود, در اندازه های متوسط ( بیش از 3cm36) از الکترودهای با قطر 3 تا 5 میلیمتر استفاده می شود, در عیوب اصلی ( بیش از 3cm 40) از الکترودهای با قطر 5 تا 6 میلیمتر استفاده می شود. عیوب در اندازه های اصلی و متوسط بصورت مجزا بالایه های پوشش و پرکننده پر می شوند. لایه پوششی بصورت لایه ای موازی در طول تمام سطوح ترک جوشکاری می شود. بعد از پین زنی و تمیز کردن سطح جوش یک لایه ظریف چدنی با قطر 2 تا 3 میلیمتر روی آن کشیده می شود. لایه دوم و لایه های بعدی روی این لایه برای پرکردن حجم عیب کشیده می شوند. شرایط جوشکار ی مورد استفاده در این حالت در جدول 3 داده شده است.

جدول2_2
قطر الکترود برحسب میلیمتر
پوشش دادن سطح

سطح دادن لایه
پرکردن لایه

جریان, A
3
4
5
6
75-60
110_90
140_120
160_150
120_110
160_140
180_160

در نوعی از جوشکاری با یک روش واحد بدون پیشگرم مقدار زیادی لدبوریت و مارتنزیت در منطقه تغییر فاز دیده می شود که دارای سختی حدود HV 640 ………490 است و خطر ترک خوردن در آن وجود دارد.
در نوعی از جوشکاری با دو روش جوشکاری در مرحله تغییر فاز سختی کاهش می یابد و امکان پایین آوردن سختی تا بیش از HV 350 با پیشگرم قطعه بدست می یابد. در جوشکاری عیوب اصلی یک حرارت موضعی بیش از 300 تا 350 درجه سانتی گراد پیشنهاد می شود.

بکارگیری فلاکس درجوشکاری و پوشش
1_3 ترکیبات متالوژیکی در جوشکاری چدن با فلز مشابه
در زمان تشکیل ترکیب شیمیای اتصال چدنی, یک اصل مهم در تشکیل ساختار با توجه به وضعیت انجماد و مراحل بعدی سرد کردن شکل می گیرد. شرایط جوشکاری شامل درجه حرارت ذوب, درجه حرارت سرد شدن حوضچه جوش و حضور ترکیبات ورودی بر روی رویه انجماد حوضچه اثر می گذارد.
مقالات کلی مربوط به انجماد آلیاژها, شامل انواع چدنها در دسترس است. انجماد با توجه به واکنش حضور نیکل در ذوب روی می دهد. به هرحال ممکن است تمامی مخلوط به مانند نیکل عمل نکند, اما قسمتی که ساختاری نزدیک به ساختار ذوب نیکل دارد در این واکنش شرکت می کند. افزایش بعدی درجه بالاتر از درجه حرارت ذوب ( حرارت مضائف خوانده می شود) باعث تسهیل در تجزیه و خنثی شدن ترکیباتی می شود که نقش اصلی را در اساس و بنیاد فاز اصلی بازی می کنند. پایداری در حالت ذوب افزایش می یابد و تسریع قابل توجهی در سرد کردن برای شروع انجماد نیاز است. بالاترین درجه سرد کردن با توجه به شدت سرد کردن و انجماد ناپایدار معین می شود اینها شرایطی حاکی از چگونگی عملکرد جوشکاری و پوشش در چدن است.درجه حرارت قطرات ذوب در الکترود قوص جوش یا الکترودهای حاوی فلاکس در حدود 0c2500 ………2100 و دزجه حرارت حوضچه جوش نیز در آنها به حدود 0c1750 ………1600 درجه سانتی گراد می رسد. تجزیه مقدار زیادی از کربن و خنثی شدن ترکیبات مختلف غیر فلزی امکان می یابد. پایدارای در ذوب چدن و آمادگی برای سرد شدن مضائف افزایش می یابد.
درجات حرارتی سرد کردن در چدن بالا هستند:
در شرایط پیشگرم بیش از 700 درجه سانتی گراد درجه حرارت سرد کردن حوضچه ای با حجم
3cm 100 (سانتی متر مکعب) در درجه حرارتی حدود 1000 تا 1200 درجه سانتی گراد 2تا 5/2 مرتبه بالاتر از ریختن چدن در قالبها است. وقتی پیشگرم چدن بیش از 350 تا 400 درجه سانتی گراد است درجه حرارت سرد کردن جوش چدنی در محدوده مشابهی حدود 7تا 9 درجه سانتی گراد بر ثانیه انجام می شود.
ازدیاد حرارت مازاد بر درجه ذوب چدن در ترکیب با درجات بالای سرد کردن به ایجاد لدبوریت و سمنتیت در فلز جوش کمک می کند. امکان جبران اثر فاکتورهای توضیح داده شده در بالا با افزایش مقدار گرافتیزاهایی نظیر ( کربن و سیلیسیوم) وجود دارد.
امکان بهبود بخشیدن وضعیت انجماد با اضافه کردن نیکل مازاد به ذوب وجود دارد. قابل توجه است که جوشکاری با الکترودهای حاوی فلاکس پایداری در منطقه ذوب را در چدن تهدید می کنند بنابراین باعث نشست گرافیت یوتکتیکی در شرایطی با پایین ترین حالت سرد کردن می شود.
پیشگرم اعضاء در جوشکاری چدن با الکترودهای چدنی به اعتدال در درجه حرارت سرد کردن کمک می کند به این معنی که امکان جلوگیری از ایجاد سمنتیت در جوش چدنی و مرحله تغییر فاز را ایجاد می کند. سرد کردن متعادل بعد از انجماد با توجه به ایجاد زمینه استنیتی بدون ایجاد مارتنزیت قابل توجه است.
ترکیب شیمیایی چدن و چگونگی سرد کردن در آن بر روی ساختار نهایی آن تاثیر می گذارد. افزایش در مقدار عناصر گرافتیزا, ایجاد ترکیبات گرافیتی را باعث می شود و در جهت عکس افزایش در مقدار عناصر کاربیدزا در چدن به عملیات گرافتیزایی آسیب زده و یا ممکن است بالکل مانع آن شود.
گرافتیزایی ناشی از کربن با افزایش مقدار کربن در آلیاژ و با کاهش انتشار کربن به داخل مراکز جوانه زایی انجام می شود
سیلیسیوم درجه حرارت تغییر فاز یوتکتیکی را بالا می برد و غلظت کربن در فازهای یوتکتیک و یوتکتوئید را پایین می آورد که باعث بهتر شدن عملیات گرافتیزایی می شود. در چدن سخت, سیلیسیوم به طور اخص در فاز فریت و استنیت حل می شود و باعث کاهش اتصال کربن با آهن گرفتیزایی را بهبود می بخشد.
نیکل به عنوان یک گرافتیزا شبیه سلییسیوم عمل می کند اما اثری ضعیف تر دارد خصوصیات خاص نیکل این است که از تشکیل کاربیدها در زمان جوانه زایی چدن جلوگیری می کند, اما در مرحله بعدی سرد کردن باعث کند شدن عملیات تجزیه استنیت شده و به تشکیل کاربیدهای یوتکتوئیدی کمک می کند. نیکل یک استنیزای قوی است بنابراین بدست آوردن ساختارهای متفاوت با زمینه های فلزی, از ساختارهای پریستی تا استنیتی با افزایش مقدار نیکل امکان می یابد, و باید درصد نیکل از 14 تا 15 درصد باشد.
مس عنصری میانه در گرافتیزایی است و مانع از تشکیل لدبوریت در زمان انجماد چدن شود.
مس در حالت جامد از تشکیل فریت در چدن جلوگیری می کند, سختی و استحکام مس بصورت قابل ملاحظه ای بیشتر است.
آلومینیوم اثرات خاص خود را بر ساختار چدن دارد. اما در کل ممکن است زمانی که مقدارش بالاتر از 2 تا 5/2 درصد است یک گرافتیزایی خوب باشد.
عناصر کاربیدزا ( کروم, مولیبدن, منگنز, وانادیوم, تنگستن, تیتانیوم, نیوبیوم وغیره,
تشکیل سمنتیت ولدبوریت را در حین جوشکاری بهبود می بخشند. کروم و واناریوم مانع از گرافتیتزایی تا بالاترین درجه حرارت می شوند. با در نظر گرفتن اثر درجه حرارتهای خیلی پایین سرد کردن در جوشکاری اثر عناصر گرافتیزا در حجم وسیعی در مقایسه با محصولات ریختگی چدنی کاهش یافته است. بالاترین اثر گرافتیتزایی در حین جوشکاری با کربن و در درجه حرارت پایین تر با سیلیسیوم بدست آمده است.
برای جلوگیری از ایجاد ترک در جوش, افزایش در مقدار کربن و سیلیسیوم در ساختار جوش ( 4تا 5/4 درصد از هر عنصر) در مقایسه با چدن معمولی لازم است.
اثر منگنز و تیتانیوم بر روی گرافتیتزایی یک سود بلامنازع است مقدار یک درصد منگنز درصد گرافتیتزایی چدن را وقتی مقدار کربن کم است افزایش می دهد ووقتی که مقدار کربن افزایش می یابد باعث تجزیه ترکیبات گرافیتی می شود. تجزیه گرافیت در صورت اضافه کردن تیتانیوم به طور خاصی قابل رویت خواهد شد.
اثر گرافتیتزایی آلومینیوم در جوشکاری به مراتب ضعیف تر از اثرش در ریخته گری است, اثر گرافتیتزایی مس و نیکل بر اتصال چدنی بسیار کم است.
یک امر مهم در تشکیل ساختار اتصال چدنی با امر تلقیح وتزریق صورت می گیرد. منظور از آن اضافه کردن مقدار کمی از مواد الحاقی خاص به درون آلیاژ ذوب شده برای تغییر دادن وضعیت انجمادی, شدت پراکندگی ساختارهای تشکیل دهنده و در نتیجه خواص مکانیکی و مرحله ای یک آلیاژ است. این روش در حجم زیادی برای بهبود بخشیدن خواص چدن بکار گرفته می شوند.
تلقیح در چدن باعث کوچک شدن اندازه ترکیبات گرافیت ورقه ای همراه با افزایش نسبی در گرافتیتزایی شده و یا شکل ترکیبات گرافیتی را به حالت کروی نزدیک می کند.
برای تلقیح چدنهای ندولار به استناد بالا رفتن کیفیت در آنها فرو سیلیسیوم, تیتانیوم و عناصر دیگر اضافه می شوند.
عنصر اصلی مورد استفاده برای تلقیح و تزریق در چدن برای ایجاد گرافیت کروی منیزیم است. مقدار منیزیم مورد نیاز بستگی به ترکیبات شیمیایی چدن و درجه حرارت سرد کردن در قطعات ریختگی دارد. مقدار منیزیم در چدن معمولاً از 04/0 تا 1/0 درصد است. به غیر از منیزیم عناصر دیگری نیز وجود دارند که به همین شکل بر روی چدن اثر می گذارند( قبل از همه کلسیم وسریوم).
در حین جوشکاری عناصر تلقیحی مخصوصاً منیزیم بشدت می سوزند. برای مثال, تنها نشان هایی از منیزیم در اتصال جوش با حضور 6 تا 8 درصد پودر منیزیم مخلوط در پوشش الکترودها به چشم می خورند. کلسیم و دیگر عناصر در مقادیر کمتری نسبت به منیزیم می سوزند, اما اثر آنها نسبت به منیزیم کمتر است. اضافه کردن عناصر تلقیحی ( منیزیم, کلسیم, لانتانیدز) در موارد مصرفی جوشکاری بصورت ترکیب بسیار موثر است, مخصوصاً اگر چدن با الکتروهای حاوی فلاکس پوشش داده شود. در همین زمان عملیات تلقیح دراتصال جوش با وارد کردن عناصر خاص از گرافتیتزایی جلوگیری می کند و به تشکیل لوبوریت کمک می کند. به هر حال عملیات بعدی آنیل فازهای ناپایدار را محو و نابود می کند.
2_3 روش استفاده از جوشکاری مکانیزه د رچدن با الکترودهای حاوی فلاکس:
الکترود حاوی فلاکس, الکتروی فلزی است که دور تا دور آن با پودری شبیه یک ماده گرمازا پوشانده شده است. تولید این مفتول با جمع شدن باریکه ای از فولاد کم کربن همراه با پودری شبیه یک ماده گرمازا با ترکیبی مشخص صورت میگیرد. بعد از اینکه مفتول آماده شد, قطر آن اندک اندک با یک تعداد قلاویز تا رسیدن به اندازه صحیح و مناسب کم می شود.
بکارگیری الکترودهای حاوی فلاکس شخص را قادر به تغییر دادن ترکیب فلز جوش, مکانیزه کردن روند جوشکاری در ساده ترین راه ممکن و اطمینان از اثر بخش بودن عملیات پوشش می کند.
ترکیب مفتول الکترود به بستگی به ترکیب فلاکس و نسبت وزنی بین مواد آتش زا و مفتول دارد. تعیین نوع مفتول بر اساس ضریب پرکنندگی مفتول تعیین می شود. این ضریب برای الکترودهای حاوی فلاکس مورد استفاده د رجوشکاری و پوشش چدن در حدود 40 …..20 درصد است. ماده گرمازا یک مخلوط مکانیکی است و برای این منظور ممکن است با هر نسبتی از اجزاء آماده شود. بعلاوه, ترکیب مفتول با یک نسبت خاص می تواند تغییر کند و این امر بوسیله انتخاب اجزاء با مقدار متفاوت عناصر انجام می گیرد.
در مورد کاربرد اصلی الکترودهای حاوی فلاکس, انستیتوی E.O patan در آکادمی علوم UKR.SSR روش مکانیزه جدیدی در جوشکاری و پوشش چدن با گرافیت ورقه ای فشرده و کروی تدبیر و ارائه کرده است.
به استنادی آهن, یک مقدار قابل توجهی از عناصر گرافتیتزا (کربن, سیلیسیوم) در ترکیب مفتول وجود دارد که بموجب آن ترکیب شیمیایی اتصال جوش نزدیک به ترکیب چدن تحت جوشکاری می شود. مناسبترین شکل گرافتیت با توجه به عملیات تلقیح در حوضچه جوش بدست می آید.
الکترودهای با شماره برای جوشکاری در چدنهای خکستری با گرافتیت ورقه ای طراحی شده اند. و الکترود با شماره برای چدن پر استحکام ندولا ساخته شده است.
جوشکاری چدن خاکستری: الکترودهای حاوی فلاکس با شماره و بطور اخص برای جوشکاری عیوب در قطعات از جنس چدن خاکستری هستند. ضخامت دیواره در محل عیب باید بیش از 15 میایمتر باشد. این الکترودها با توجه به تفاوت در مقدار گرافتیتزاهای اصلی, کربن و سیلیسیوم تمیز داده می شوند. (جدول 4).
برحسب ترکیب الکترود مورد بکارگیری هر الکترود به شرح زیر است: الکترود برای جوشکاری بدون پیشگرم عیوب زیر:

مفتول سیمی
مقدار عناصر بر حسب درصد

کربن
سیلیسیوم

5/7 7000
5/6 7000/5
500005/4
5/4 40000
4 300000/3
2/4 300000/3

جدول 1_3
(حفره ها, سوراخهای ریز, دانه های ریز, کم آمدگی ها,) در سطوحی که عملیات ماشینکاری روی آنها انجام نمی شود بکار گرفته می شود.
الکترود ح_ : برای جوشکاری عیوب در دیوارهای ضخیم با پیشگرم حدود 3500000300 درجه سانتی گراد و همچنین جوشکاری بدون پیشگرم به استناد به این که در جوشکاری حرارت کافی برای حجم قطعه در نظر گرفته شود و امکان انقباض آزادانه برای اتصال الکترود وجود داشته باشد.
الکترود برای جوشکاری گرم عیوب در اندازه های متفاوت بکار گرفته می شود که به موقعیت, ابعاد, استحکام موجود در ساختار, وزن قطعه و تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری عیوب بستگی دارد. در هر زمینه خاص انتخاب درجه حرارت پیشگرم و شماره الکترورنیز بمانند وضعیت های مختلف جوشکاری تثبیت می شوند.
دراینجا, اطلاعات تقریبی که ممکن است به عنوان ماخذ در زمان تعیین روش محصول گیری برای جوشکاری چدن خاکستری با الکترود حاوی فلاکس مورد استفاده قرار بگیرد را ارائه می کنیو.
تصمیم عیوبی در سبدهای سخت نیستند بدون پیشگرم وقتی که امکان انقباض آزاد در فلز جوش وجود دارد, شدنی و قابل انجام است. فرورفتگی ها ( عیوب کم آمدگی) و لطمات مختلف مکانیکی به شکل شکستگی ها, عیوب واقع در قسمتهای مختلف به استثنای قسمتهای بزرگ بیرون زده قطعات, نزدیک لبه قطعه و غیرو, عیوبی که حدود 100 میلیمتر طول و 200 سانتی متر مکعب حجم دارند توسط الترود نوع جوشکاری می شوند. اگر حجم عیب بزرگتر از نوع اول در بالا بوده و امکان حرارت دادن فنر پایه سهولت در منطقه جوشکاری همزمان با فعالیت قوص و حوضچه جوش وجود داشته باشد, می توان از الترود نوع ح استفاده کرد.
امکان تصمیم اکثریت عیوب در ریخته گری به کمک پیشگرم موضعی یا کلی بیش از 300 تا 350 درجه سانتی گراد وجود دارد, نوع پیشگرم بستگی به طراحی قطعه دارد. الکترود ح برای این منظور ایجاد شده است. جوشکاری با الکترود 3
با پیشگرم بیش از 500 تا 600 درجه سانتی گراد (جوشکاری گرم) تمامی عیوبی که قبلاً توضیح داده شد نظیر عیوب واقع در ساختارهای خاص با سختی بالا و عیوب واقع در سطوح هموار در معرض اصطکاک, همه را بطور کامل تصحیح می کند. بیشترین استفاده از جوشکاری گرم برای تکنیک جوشکاری گرم قابل بکارگیری برای بیشتر قسمتها و برای تقسیم عیوب ناشی از ماشینکاری بکار می رود شکل ظاهری عیب برای بدست آوردن یک طرح مناسب با چسبهای خاص حاوی 40 درصد خاک رس دیر گداز,,,و 40 درصد کوارتز نرم و 20 دزصد گرافیت نقره ای باز سازی می شود.
در زمان جوشکاری یک عیب حوضچه جوش برای زمان مشخص در حالت ذوب برای هم سطح کردن ترتیب شیمیایی ذوب و حذف ترکیبات غیر فلزی از آن و برای بدست آوردن ساختارهای سخت در طول تمامی قسمتها نگه داشته می شود. حوضچه جوش در شرایط خاص و به مراتب موثرتر جوشکاری ایجاد می شود. بنابراین باعث بالا رفتن کارایی می شود. کیفیت اتصال و منطقه ذوب بالا می رود. به هزحال بعد از جوشکاری قطعات در معرض عملیات تمپر در رنج 500 تا 600 درجه سانتی گراد برای تغییر دادن ساختار آنها قرار می گیرند. جوشکاری با الکترودهای حاوی فلاکس با شماره های با جریان مستقیم و جریان معکوس قطبی انجام می شود, که جوشکاری با جریان مستقیم قطبی ترجیح داده می شود.

جدول 2_3
سرعت جوشکاری با مفتول m/h
جریان و A
ولتاژ جوشکاری v
سرعت حرکت الکترود m/h
130
180
220
300

280 ………240
380………340
500………….450
600……….550
32……..30
34……….32
36……..34
38……..36
بیشتر از 5 سنیت
بیشتر از 5 سنیت
بیشتر از 5 سنیت
بیشتر از 5 سنیت

انتخاب شرایط جوشکاری بستگی به ضخامت دیواره قطعات, دقت ساختاری, ظرفیت قدرت موجود و غیره دارد. در هر مورد خاص بیشترین حالت از حالتهای مجاز وو قابل اجرای جوشکاری کاملاً با توجه به این فاکتورها تعیین می شود. تعدادی از مراجع برای شرایط جوشکاری با الکترودهای با قطر 3 میلیمتر در جدول 5 نشان داده شده است. برای بالا بردن کارایی, جوشکاری با خوراندن 2 تا 3 الکترود بصورت همزمان انجام می شود. شدت جریان و ولتاژ بصورت قابل توجهی افزایش می یابد. برای مثال: در جوشکاری با 3 الکترود از جنس 3 شدت جریان برابر 1600_1500 آمپر است.
پوشش دادن چدن با الکترودهای مورد بحث معمولاً با جوشکاری قوصی باز انجام می شود. اما در بعضی موارد, اگر کیفیت پایه فلز پایین باشد, معقولتر این است که سپر محافظ مضاعفی از CO2 ایجاد کنیم. مصرف گاز بالغ بر 1/h 900_600 است. در جوشکاری با حوضچه گرم از سپر گازی استفاده نمی شود چرا که در این حالت شرایط مورد نظر برای گاز زدایی ذوب چدن و پاک کردن آن از ترکیبات غیر فلزی ایجاد می شود. ساختار فلز جوش, چدن خاکستری با گرافیت ورقه ای است. شکل, زمینه فلزی و اندازه ترکیبات گرافیتی به ترکیب الکترود و شرایط سرد کردن بعد از جوشکاری بستگی دارد.

جدول3_3
خصوصیاتهای خاص جوشکاری
ساختار فلز جوش
استحکام نهایی بر حسب mpa

استحکام کششی
استحکام خمش
سختی برنیل
مفتول 1 جوشکاری بدون پیشگرم

با زمینه مزیتی_ پریتی گرافیت, کاربیدهای جدا از هم و اجزاء لدبوریتی
220……180
450……..400
300……..250
مفتول2
درجه حرارت پیشگرم c0 350
زمینه فریتی_پریتی گرافیت_ گرافیت گلی شکل
250…….170

450……..350
190………..170
مفتول3
درجه حرارت پیشگرم c0 600
زمینه پریتی_ فریتی گرافیت نرم آشفته
320……280
520……460
210……..180

بیشترین نتایج تکراری بدست آمده از آنالیزهای متالوگرافی و قسمتهای مکانیکی در جدول 6 نشان داده شده است.
بنابراین جوشکاری با الکترودهای حاوی فلاکس با شماره های اتصالات چدنی با استحکام کامل را ایجاد می کنند, استحکام نهایی در آنها از MPA 120 تا 300 برنیل است.
3_3 عملیات جوشکاری و پوشش چدن ندولار:
برای اینکه تمام خواص پایه فلز در ترکیب حفظ شود باید ساختار اتصال چدنی ( فلز جوش) در بیشتر موارد دارای شکل گرافیت نیم کره بصورت کامل باشد برای این که تمام خواص پایه فلز در ترکیب حفظ شود. شخص باید مقدار فازهای ناپایدار نظیر سمنتیت, لدبوریت و مارتنزیت را در اتصال جوش و منطقه تغییر فاز به حداقل برساند. استحکام و نرمی فلز جوش نباید کمتر از شاخص B U 45_5 مربوط به چدن پر استحکام باشد. یکی از چدنهای فریتی پرلیتی با بیشترین عمومیت نوعی است با استحکام کششی با MPA 450 برنیل, انبساط نسبی برابر 5 درصد, استحکام فشاری 30 j /cm2 و سختی باید بیش از 220HB باشد بدست آوردن اتصال چدنی با ترکیبات نیم کره گرافیت بدون حضور گرافیت ورقه ای که بطور یکسان نیز در تمام قسمتهای ترکیب پخش شده باشند مشکلی بزرگ مخصوصاً در جوشکاری قوصی است. بدست آوردن نتایج ثابت در جوشکاری با الکترودهای چدن پراستحکام منیزیم دار و همچنین اگر منیزیم مورد استفاده به پوشش الکترود اضافه شود غیر ممکن است, دلیل آن چرت منیزیم به دو صورت اکسیداسیون و تبخیر است. جوشکاری گاز با الکترود چدن منیزیم امکان بدست آوردن گرافیت کروی در اتصال را بوجود می آورد, به هرحال در این حالت قسمت عمده ای از ترکیبات به شکل فشرده و بی قاعده هستند. خواص اتصال ایجاد شده با جوشکاری گاز در چدن پراستحکام نیاز به استحکام مساوی با پایه فلز را برآورده نکرده و در یک درجه حرارت بالاتر به شرایط و تکنیکهای جوشکاری بستگی دارد.
نتایج قابل لتوجه در جوشکاری چدن پر استحکام با الکترود 5 ساخته شده در انیستیتوی جوشکاری برق E. O. patan بدست می آید. چدن ندولار با زمینه فریتی پریتی بطور ثابت در اتصال و مرحله تغییر فاز بدست می آید.
با توجه به خواص مکانیکی اتصال ایجاد شده نامرغوب تر از چدنهای معروف با زمینه فریتی پریتی نیست.

جدول 7_ 4_ 3
فنر
MpA B8
T8 mpA
سیلیسیوم % درصد
AHi jlcm2
HB
پایه BU_45_5
450
330
5
30
200……160
پایه BU_50 _2
500
380
2
20
260….180
جوشکاری با مفتول 5

520
400
8
60
220…..190

جدول 5_3
فلز
مقدار %

کربن
سیلیسیوم
منگنز
گوگرد
P فسفر
جوشکاری با 84_ 45_ 5
4/3……2/3
6/3…….3
3……7/2
5/3……8/2
5%…..3%
4%…….2%
05%…..03%
01%……003%
15%…..1%
05%…..01%

اتصال جوش از نظر ترکیب شیمیایی نیز بسیار شبیهه پایه فلز است (جدول8) . گوگرد فسفر بصورت قابل ملاحظه ای در مقادیر پایین تری در اتصال وجود دارند.
جوشکاری با الکترود 5 با قوص باز بدون استفاده از گاز یا فلاکس مضاعف صورت می گیرد. فلز جوش دقیق و بدون حضور خلل و فرجها و ترکیبات سرباره ای تشکیل می شود. تا زمانی که چدن برای بدست آوردن گرافیت کروی موردد تلقیح قرار می گیرد آمادگی مضاعفی برای سرد شدن دارد, به همین منظور جوشکاری با پیشگرم بالا (کلی یا موضعی) با بیش از 500 تا 700 درجه سانتی گراد انجام می شود, درجه حرارت پیشگرم به نوع و طراحی قطعه بستگی دارد. این روش تکنیکی در زمان تلقیح از سرد شدن بیش از حد ذوب جلوگیری می کند و باعث تشکیل زمینه فریتی, پریتی با مقدار کمی سمنتیت می شود.
عملیات حرارتی بعدی ( آنیل در درجه حرارت 900……850 درجه سانتی گراد, نگهداری در این درجه حرارت برای مدت زمان 5/1 تا 2 ساعت و سردکردن همراه با کوره).
برای گرانیزایی کامل در اتصال چدنی و برای دستیابی به زمینه فریتی با گرافیت کروی کافی است اما اگر عملیات سرد کردن در هوای ساکن و یا در جریان هوا صورت گیرد ( نرماسه کردن), زمینه فلزی تقریباً عاری از فریت است.
بالا نبودن بیش از حد سختی در جوش و فلزات موجود در منطقه در معرض حرارت باعث تسهیل در ماشینکاری یک اتصال می شود. بعد از ماشینکاری اتصال جوش با پایه فلز از نظر رنگ تفاوتی ندارد. جوشکاری و سطح کاری مکانیزه با الکترود 4 با استفاده از جریان مستقیم قطبی انجام می شود. محدوده حالتهای ممکنه در پهنه وسیعی وجود دارند, اما بهترین پارامترها, مطابق محدودیتهای زیر هستند.
Iw = 350…650 A, Uarc = 28…45 V , Vfcw = 110…250 m/h
درجایی که قطر الکترود بین mm 3…….8/2 باشد. تکنیک و روش محصول گیری در جوشکاری مکانیزه چدنهای ندولار و چدن با گرافیت ورقه ای توسط الکترودهای حاوی فلاکس بسیار ساده است و سهولت در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. برای جوشکاری, از دستگاههای نیمه اتومکانیک طراحی شده برای تغذیه الکترودهای حاوی فلاکس با قطر 5/2 تا mm 5/3 استفاده می شود. در زمان پوشش دادن حجم وسیعی از چدن عملیات جوشکاری باید با پیشگرم انجام شود و در ضمن کنترل بر روند جوشکاری از اهمیت بالایی برخوردار است. امکان کنترل بر روند جوشکاری با بکارگیری الکترودهای حاوی فلاکس مهیا می شود.
4_3 پوشش دادن چدن خاکستری با الکترودهای پوشش دار:
روش جوش کاری و سطح کاری چدن با الکترود حاوی فلاکس نسبتاً مدت زمان زیادی نیست که کشف شده است. روش پوشش دادن با جوشکاری قوصی دستی در چدن با الکترودهای مفتولی خیلی پیش از آن بکار گرفته می شد. این روش در زمان تصحیح عیوب در دیواره های قطور قطعات چدنی و همچنین در زمان تعمیر قسمتهایی که نیاز به حجم قابل توجهی از فلز دارند بکار گرفته می شود.
برای پوشش دادن چدن, دو نوع الکترود در دست بسط و گسترش هستند. نوع اول با یک مغز چدنی و با یک پوشش خاص مشخص می شود. الکترود نوع دوم دارای مغزی از جنس فولاد کم کربن است و کربن, سیلیسیوم . اجزاء دیگر در مقادیر زیاد به ترکیب پوشش اضافه می شوند به همین دلیل اتصال جوش ایجاد شده از نظر ترکیب چدن تحت جوشکاری فرق دارد. برای ساختن الکترودهای نوع اول از مفتول های چدنی از ترکیب زیر استفاده می شود.
_ درصد) : کربن 6/3……..3 و سیلیسیوم 8/ 4……..6/3 و منگنز 6% ……..5/0 و فسفر 5% …..2 /0, نیکل 5%…….3/0 و گوگرد بیش از 08/0 سنسیت و کروم نیز بیش از 5/0 نیست.
وقتی الکترود چدنی ذوب می شود, جابجایی در فلز بیشتر به شکل قطرات ریز تسریع پیدا می کند. آنها بسیار آرام شکل می گیرند و ممکن است قابل مشاهده باشند.
واکنش های اصلی و موثر در تغییر ترکیب شیمیایی در اثر واکنش اکسیدی بین کربن و سیلیسیوم بوجود می آیند.
کمبود کربن و سیلیسیوم, که از شدیدترین گرافتیزا ها هستند ناخوشایند است و برای این منظور سنجش با توجه به تاخیر در واکنش های مورد بحث و قسمت پرت شده انجام می شود. در جوشکاری قوصی با الکترودهای چدنی از پوششهایی که دو هدف اصلی زیر را دنبال می کنند استفاده میشود: جبران کمبود کربن و سیلیسیوم _ و جلوگیری از اکسید شدن انها. پوششها بیشتر از ترکیبات کربن وسیلیسیوم نظیر: گرافیت و فروسیلیسیوم و غیره تشکیل شده اند. بعلاوه پوششها باید بدرستی دهانه قوص را تا زمانی که روند جوشکاریی در حالت گرم است تثبیت کنند و یک حجم بزرگ از حوضچه جوش ایجاد کنند. اجزاء پوشش نباید مقدار زیادی سرباره ایجاد کنند چرا که باعث مختل شدن پروسه جوشکاری شده و بر سطح چدن ذوب شده می نشیند. ترکیب پوشش زیر ممکن است به عنوان یک نمونه خوب پیشنهاد شود.
( درصد وزنی) گرافیت نقره ای = 25 , کاربید سیلیسیوم سبز =40 , فلوراسیار=30, پودر آلومینیوم=5 و آب شیشه که در اینجا به عنوان چسب و در حدود 60 درصد وزن اجزاء پودری بکارگرفته می شود. اگر الکترودها ترکیب پوششی بالا را دارا باشند, اتصال چدنی حاوی( درصد) کربن=5/3……….2/3 , سیلیسیوم= 5/4…….5/3 , منگنز =1…..5/0 , فسفر= 5/0…….2/0 , نیکل = 5/0 ………3/0, گوگرد بیش از 05/0 نیست و کروم = 08/0 است. پوشش الکترود شماره OM4_1 تولید شده توسط اتحادیه سویت در حجم وسیعی آزمایش شده است. این الکترود حاوی 25درصد کالک, 41درصد گرافیت, 9 درصدفرومنگنز و 25 درصد فلورسپار است.
پوشش توسط آب شیشه مخلوط و با قطری حدود 2/0……..1/0 میلیمتر بر روی مفتول الکترود کشیده می شود. نسبت وزنی بین پوشش و مفتول در الکترود برابر با 12 تا 15 درصد است. طول این مفتولها 500……..350 میلیمتر است, آنها ممکن است در قطری حدود 20 میلیمتر و یا هر قطر دیگری وجود داشته باشند. بطور معمول آنها بصورت مربع و دایره با 12 تا 14 میلیمتر در هر قاعده وجود دارند.
جوشکاری با جریان مستقیم در حدود 1100 تا 1400 آمپر انجام می شود, اما امکان جوشکاری با جریان متناوب نیز وجود دارد. نیروی تولید اتصال جوش به بیش از 12 …….10 کیلوگرم بر ساعت می رسد. جوشکاری معمولاً بصورت مداوم با استفاده از دو الکترود به نوبت انجام می شود. این نوع جوشکاری یک کار دستی سخت و کند در شرایطی با مضرات زیاد است. چرا که جوشکار در معرض تشعشعات حرارتی قطعات با حرارت بالا و قوص جوش قرار دارد.مکانیزه کردن روند جوشکاری به کمک الکترودهای حاوی فلاکس و امکان کنترل دورادور روند جوشکاری برروی سرعت جوشکاری تاثیر داشته و شرایط مختلف جوشکاری را بهبود می بخشد.
در سالهای اخیر تلاشهای زیادی برای بالا بردن سطح کیفی الکترودهای حاوی عناصر تلقیحی در مفتول چدنی و پوشش برای ایجاد اتصال با ساختار چدن پر استحکام صورت گرفته است.
اتصال جوش با ساختار چدنی ممکن است به استثنای الکترودهای با مفتول چدنی با الکترودهای دیگر نیز قابل دستیابی باشد اما این امر فقط در مورد الکترودهای فولادی صادق است.
جایگزینی مفتولهای چدنی با نوع فولادی:
تا زمانی که مفتولهای فولادی مناسب برای تولید این الکترودها در مقادیر کافی در هر کارگاه یا کارخانه موجود است, از ارزش علمی بالایی برخوردار است. برای این منظور تلاش بسیاری از محققین برای حل این مشکل سمت و سو گرفته است, به هرحال یکسری مشکلات اساسی در اینجا به چشم می خورند.
مسلم است که برای تشکیل ساختارچدن خاکستری در شرایط جوشکاری با پیشگرم, ذوب نباید حاوی کمتر از5/3…….3 درصد کربن و 5/4 ………4درصد سیلیسیوم باشد. بدست آوردن این مقدار از گرافیزاها در چدن مصنوعی بسیار پیچیده است, چرا که جذب آنها بواسطه فرآیند های ایجاد شده در مرز دانه ها, انجام می گیرد(("سرباره_فلز")). مراحل جوشکاری در مدت زمان کوتاهی انجام می شوند وبا توجه به حرارت مضاعف ایجاد شده د رقطرات و حوضچه ذوب, ایجاد مقادیر پیشنهادی کربن و سیلیسیوم در بالا سخت و دشوار است.
تمایل نسبت به ساخت پوششهایی در ضخامتهای قابل ملاحظه که بطور اصلی مرکب از اجزاعی حاوی گرافیت و سیلیسیوم هستند وجود دارد. در جوشکاری, حوضچه با یک لایه قطور از سرباره مذاب پوشیده می شود و روند مداوم جوشکاری با مشکل مواجه می شود. با افزایش حجم جوش با ساختار چدن مصنوعی مقدار سرباره نیز به سرعت زیاد می شود, بنابراین این نوع الکترودها به نسبت بیشتر برای جوشکاری عیوب ریز بکار گرفته می شوند.
یکی از مضرات اصلی الکترودهای با مغز فولادی ایجاد ساختارهای ناپایدار در اتصال چدنی است. در آغاز جوشکاری وقتی قوص بطور مستقیم با پایه فلز در ارتباط است, مدت زمان کافی برای اشباع حوضچه جوش با گرافتیزاهایی که باعث ایجاد چدن کم کربن هیپریوتکتیک می شوند وجود ندارند.
بنابراین یک مقدار اساسی از لدبوریت و سمنتیت معمولاً در ساختار لایه اول و مخصوصاً در ساختار منطقه ذوب پدید می آید. به طور اخص تهیه مقدار کربن مورد نیاز در ساختار سمنت و مشکل است. سیلیسیوم خیلی راحت تر جذب می شود, بنابراین به تازگی از الکترودهای با مقدار بالای سیلیسیوم در اجزاء و تشکیل دهنده پوشش استفاده می شود. برای نمونه الکترودهای 5_44 از جنس فولاد کم کربن با حدود 3تا 5 میلیمتر قطر استفاده می شود. پوشش این الکترودها ترکیبی از 8درصد ماربل, 14 درصد فلواسپار, 20درصد گرافیت نقره ای, 40 درصد کاربید سیلیسیوم سبز, 10درصد پودر چدن, 7درصد پودر آلومینیوم و 1 درصد پتاسیم است. این ترکیب با آب شیشه مخلوط و به سبک روش بکار گرفته شده به مغز الکترود اضافه می شود. نسبت وزنی بین پوشش و مفتول (مغز الکترود) بالا و در حدود 20 تا 25 درصد است. اتصال جوش حاوی (درصد): کربن1/3…….9/2 , سیلیسیوم 5/5………5/4 , منگنز 7/0…….5/0 ,فسفر 07/……..40/0 , آلومینیوم 8/0…….5/0, گوگرد بیش از 05/0 نیست و کروم 1/0 است.
ممکن است که یک تعداد از ترکیبات پوششهای حاوی گرافتیزاها ارائه شده باشند اما این امر را باید در نظر گرفت که با توجه به این که سادگی و قیمت پایین در این الکترودها تضمین شده نیست این الکترودها برای جوشکاری گرم که نیاز به مقدار زیادی فلز جوش دار مناسب نیستند و در جوشکاری بدون پیشگرم به عنوان یک اصل اتصال جوش با سرد کردن مضاعف منجمد می شوند که در بعضی مواقع باعث ایجاد ترکهایی در جوش می شود, که حتی گاهی اوقات از جوشکاری با الکترودهای فولادی نیز بیشتر است.
الکترودهایی نظیر این دارای یکسری از محدودیتها در بکارگیری هستند, بیشتر این محدودیتها برای پوشاندن عیوب زیر در سطوحی است که قابلیت ماشینکاری ندارند.
جوشکاری گاز و برنج:
1_4 جوشکاری گاز با الکترود چدنی:
جوشکاری اکسی استین با مواد پرکننده چدنی بصورت وسیعی در جوشکاری قطعات با عیوب ریز و کارهای تعمیری بکار گرفته می شود. ج.شکاری با یک شعله متوازن انجام می شود.دو نوع از مفتول های چدنی به عنوان فلز پرکننده ارائه می شوند, ترکیب آنها در جدول 9 داده شده است.

جدول1_4
نوع

مقدار عناصر_ برحسب درصد

کربن
سیلیسیوم
منگنز
گوگرد(بیش از این نیست)
فسفر
کروم (بیش از این نیست)
نیکل(بیش از این نیست)
A
6/3….3
5/3…3
8/0..5/0
80/0
5/0…2/0
05/0
3/0
B
6/3…3
8/4…6/3
8/0…5/0
8/0
5/0…3/0
05/0
3/0

دیواره های نازک قسمتهای مختلف در یک شکل پیچیده با ساختار فلزی ریزدانه بهتر است که با الکترودهای نوع A با 6تا 10 میلیمتر قطر, جوشکاری شوند. برای جوشکاری دیواره ضخیم قطعات که در معرض حرارت طولانی هستند استفاده از الکترودهای با 8 تا 16 میلیمتر قطر پیشنهاد می شوند. سر الکترود باید در زمان جوشکاری مجدد عاری از پوسته قطعات باشد.
در جوشکاری اکسی استیلن استفاده از فلاکس اختیاری است. استفاده از فلاکس مزیت های زیر را در بر دارد سطح پایه فلز را برای جوشکاری از اکسیدهای و آلودگی های به طور کلی با حل کردن آنها در لایه ذوب و همچنین با تغییر اکسیدهای دیرگداز به ترکیبات با درجه حرارت ذوب پایین پاک می کنند.
_ اکسیداسیون و تا اندازه ای حل ترکیبات گرافیتی چدن حاضر در سطوح تحت جوشکاری این عملیات, قابلیت جوشکاری چدن را بهبود می بخشد.
_ حل ترکیبات دیرگداز سیلیسیوم که در نتیجه تاثیر شدید اکسیژن برروی حوضچه جوش شکل می گیرند.
_ از حوضچه جوش در مقابل اکسیداسیون محافظت می کند.
_ افزایش سیاست در سرباره های جوشکاری و حوضچه ذوب که باعث بهبود در پخش موزون فلز جوش در تمام قسمتها و قابلیت ترشوندگی پایه فلز می شود.
بوراکس تجاری بی آب na2 B4 o7 به عنوان یک فلاکس استفاده می شود, در بلورهای متداول بوراکس حاوی بلور آب, این بلورهای آب باعث تخریب خواص فلاکس در این بلورها می شوند.
وقتی بوراکس در حدود 400 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود, ذوب شده و به چسب شیشه تبدیل می شود. بعد از سرد شدن ساییده می شود و پودر نرمی از ان بدست می آید که از آن در جوشکاری استفاده می شود. بهترین نتایج با فلاکس حاوی 23 درصد بوراکس, 27درصدکربنات سدیم و 50درصد نیترید سدیم بدست می آید. قبل از عملیات جوشکاری فلاکس به شکل پودر به منطقه جوشکاری و بر روی سطح قسمت تحت جوشکاری دارای حرارتی حدود 900_600 درجه سانتی گراد اضافه می شود. همچنین با اغشته کردن سرالکترودبه فلاکس نیز قابل انجام است.
در زمان جوشکاری, فلاکس بصورت منظو به حوضچه جوش اضافه می شود.
در مقایسه با روشهای دیگر, جوشکاری گاز در مورد چدن دارای یکسری مزیت های تکنیکی است, امکان تعیین مقدار درجه حرارت پایه فلز و درجه حرارت سرد کردن اتصال جوش در یک محدوده وسیع وجود دارد. همچنین امکان هدایت عملیات حرارتی در مورد اتصالات سبادگی وجود دارد.
مزیتهایی که گفته شد شخص را قادر به بدست آوردن یک اتصال چدنی با قابلیت خوب ماشینکاری در طول تمام قسمتها می کند و فلز جوش از نظر کیفیت با پایه فلز برابر است. روند جوشکاری معمولاص با توجه به الگو و روش تولید زیر انجام می گیرد:
_ حرارت لبه های تحت جوشکاری با شعله مشعل تا بیش از 850………750 درجه سانتی گراد.
_ عکس العمل سطح حرارت دیده در قبال فلاکس.
_ حرارت بعدی سطوح تحت جوشکاری (1100……..960 درجه سانتی گراد) قبل از ذوب در مرحله بعدی یک عدد الکترود آغشته به فلاکس به مشعله مشعل نزدیک می شود. انتهای حرارت دیده الکترود به روند جوشکاری لبه های تحت جوشکاری سرعت می دهد, انتقال فلز پرکننده ممکن است با قطرات جدا از هم و یا با قرار دادن مستقیم الکترودبرروی حوضچه ذوب انجام شود. عمق ذوب در پایه فلز ممکن است در محدوده 6….3 میلیمتر کنترل شود. در موادی از جوشکاری که یک قسمت معیوب دارای عیوبی نظیر خلل و فرج و ترکیبات سرباره ای است, شخص باید یک حجم وسیع را برای بهبود کیفیت ذوب کند. امکان بدست آوردن یک اتصال با خواص مورد نظر در چدن خاکستری با گرافیت ورقه ای با بکارگیری فلاکس و الکترود چئنی در حوضچه جوش وجود دارد . چدنهای فریتی و چدنهایی که در درجه حرارتهای بالا برای مدت زمالن زیادی مورد استفاده قرار گرفته اند, قابلیت جوشکاری ضعیفی دارند. الکترود ذوب شده, سطح پایه فلز را ترک نمی کند بنابراین اتصال جوش خوبی را ایجاد نمی کند. در اینگونه موارد سطح تحت جوشکاری با انتهای سرخ شده الکترود چدنی سابیده می شود که در اصطلاح به آن سفیدکاری می گویند. بعد از آن شیار بتدریج با ذوب الکترود پر می شود و به این لایه سفید شده متصل می شود. بعد از اتمام جوشکاری سطح جوش و منطقه نزدیک ان بصورت مضاعف با شعله یک مشعل حرارت داده می شوند.
جوشکاری گاز در چدن خاکستری با گرافیت ورقه ای به طور وسیعی در تصحیح عیوب ریختگی و تعمیر قسمتهای کم وزن ( ماشین ها, قطعات تراکتور, قسمتهای کوچک و مختلف ماشین ها و غیره….). و
همچنین در تعمیرات اساسی قسمتهای خاص با اندازه و حجم زیاد که نیاز به یک روش خاص دارند. ( اجزاء پرس, سیلندرهای فشارو ماشینهای بخار, سیلندر موتورهای دیزل) بکار گرفته می شود.
بعضی اوقات این امر در دستور کار قرار دادن شیوه های خاص حرارتی را واجب می کند. جوشکاری گاز در قطعات با اندازه و وزن کم ممکن است بدون پیشگرم نیز میسر باشد حرارت دادن کل قطعه د رجوشکاری قطعات بزرگ همیشه لازم نیست. برای مثال, در زمان پوشش دادن کم امدگی ها, عیوب سخت دندانه دار و غیره ….در یک چنین مواردی بکارگیری حرارت موضعی در قسمت معیوب کافی است.
2_4 . درعملیات جوشکاری برنج با الکترود چدنی.
جوشکاری بای ک شعله متوازن اکسی استیلن انجام می شود. قسمت معیوب با شعله یک مشعل بیش از 830…….790 درجه سانتی گراد حرارت داده شده و با یک فلاکس خاص که سطح حرارت دیده را مورد تاثیر قرار می دهد و شرایط را برای اتصال بین ذوب فلز پرکننده با پایه فلز سخت حرارت دیده آماده می کند.
مفتول چدنی که دارای ترکیب خاصی است توسط شعله مشعل ذوب می شود. مفتول ذوب شده روی سطح حرارت دیده که زیر یک لایه فلاکس است پهن می شود و تشکیل یک اتصال مستحکم با پایه فلزی می دهد.
الکترودهای مصرفی در درجه حرارتهای پایین جوشکاری از چدن خاکستری با مقادیر مضائف تیتانیوم و نیکل بدست می آید . الکترودهایی با قطر 6/5 و8 میلیمتر دور از درجه حرارتهای پایین و در قالبهای ماسه ای و قالبهای پوسته ای قالبگیری می شوند. ترکیب شیمیایی این الکترودها, درجدول 10 آمده است.
حضور تیتانیوم و نیکل, سیاست را در حوضچه جوش بالا می برد و باعث تسهیل در قابلیت ترشوندگی سطح حرارت دیده و انتشار مناسب ذوب در چدن تحت جوشکاری می شود. فلاکس های مورد استفاده در جوشکاری با درجه پایین باید با سطح حرارت دیده تحت جوشکاری بصورت شیمیایی ترکیب شود تا باعث جداشدن و حذف اکسیدها, روغنهاو دیگر ناخالصی ها از آن شود. فلاکس ها باید اندکی از ترکیبات گرافیتی سطح قطعه را برای بهبود استحکام در چسبندگی بین اتصال با پایه فلز اکسیده کنند. جلوگیری از در معرض هوا قرار گرفتن سطح حرارت دیده و فلز جوش باعث افزایش سیاست و قدرت پخش شوندگی بیشتر در حوضچه جوش می شود.

جدول 2_4
درجه مفتول
کربن
سیلیسیوم
منگنز
نیکل
تیتانیوم
فسفر
کروم
گوگرد
ملاحظات

بیش از این نیست

H_1
3…..
5/3….
….3
4/3…..
….6/0
7/0…
….4/0
6/0….
…03/0
05/0
….2/0
4/0….
05/0
05/0
برای دیواره نازک قطعه
H_2
…..3
5/3….
….5/3
4…..
….6/0
7/0….
….4/0
6/0…..
..03/0
05/0..
..2/0
4/0…
05/0
05/0
برای دیواره قطور قطعه

بیشترین استفاده از فلاکس ها مربوط به فلاکسی است حاوی 23درصد بوراکس, 27 درصد کربنات سدیم, 5/49 درصد نیترید سدیم, 5/0 درصد کربندلیتم.
3_4 "جوشکاری چدنها با الکترودهای برنجی"
جوشکاری برنج برای چدنها با توجه به این حقیقت که حرارت کافی برای ذوب در پایه فلز ایجاد نمی شود وخطر تشکیل لدبوریت در منطقه تغییر فاز وجود ندارد بسیار مناسب بنظر می رسد. بعلاوه پایین بودن درجه حرارت ذوب الکترود امکان جلوگیری از حرارت دادن مضائف پایه فلز در منطقه تشکیل اتصال را ایجاد می کند.
برنجهایی که دارای درجه حرارت ذوب بین 940……..920 درجه سانتی گراد و آلیاژهایی با ساختار نرم هستند , برای استفاده به عنوان الکترود در جوشکاری چدن مناسب هستند.
برنجهای و مخصوصاً که سطح چدن را به بخوبی تر می کنند. و اتصالات بدون درز را ایجاد می کنند به عنوان مواد پرکننده و الکترود در اتحادجماهیر شوروی بکار گرفته می شوند. الکترود برنجین با نام "" که در اتحاد جماهیر شوروی تولید شده است دارای ترکیبات زیر است. 50…….48 درصد مس, 1…..9/0درصد قلع, 5/01…….5/9درصد منگنز, 6/0………..2/0درصد آلومینیوم و الباقی روی است. درجه حرارت ذوب این برنج پایین تر از انواع استاندارد و مقدار آهن 835 درجه سانتی گراد است, اما دارای سختی بالاتری حدود HB
200………180 برنیل است. مزیت اصلی جوشکاری با برنجها این است که گرافیت آزاد درون ساختاری چدن که از پخش شدن و اتصال فلز پرکننده بر روی سطح حرارت دیده جلوگیری می کند را به سطح چدن می آورد. برای بهبود ترشوندگی (چسبندگی بیشتر) ذرات گرافیت با روشهای مختلف حذف می شوند, از جمله سوزاندن توسط شعله یک مشعل, با سوختن و ترکیب شدن با اکسیژن آزاد شده از فلاکس, با ترکیب شدن با عناصر موجود در فلاکس با اضافه کردن نمکهای برون به فلاکس با عناصری مانند آهن, مس, روی و اکسید, ترکیب شده و بصورت سرباره آزاد
می شود. برای خارج کردن اکسید سیلیسیوم Sio2 شکل گرفته در جوشکاری چدن از نمکهای پایه. به طور مثال نمکهای کربنات سدیم با درجه حرارت پایین در مخلوط فلاکس استفاده می شود. فلاکس برای جوشکاری چدنها با الکترود برنجی حاوی 60……..50 درصد بوراکس,
25……….20 درصدی کربنات سدیم, 25………20درصد کربنات سدیم است. یک فلاکس جدید مورد استفاده به همراه الکترود "omha" که دارای شماره و حاوی 25 درصد کربنات لیتیم, 25درصد سودای ash, 50درصد اسید بوریک است. این فلاکس باعث سیلان خوب فلز جوش می شود و بعلاوه به عنوان یک مقیاس حرارتی عمل می کند, ذوب آن در درجه حرارتی حدود 700درجه سانتی گراد انجام می شود.
تستهای مکانیکی بر روی اتصالات برنجی نشان می دهد که شکست معمولاً در امتداد پایه فلز (چدن) شکل می گیرد. جوشکاری چدنها با الکترودهای برنجی معمولاً در زمانی که می خواهیم از ایجاد ترکها در دیواره های نازک قسمتهای با اشکال پیچیده جلوگیری کنیم بکار گرفته می شود. مخصوصاً بهترین نتایج در زمان جوشکاری ترکهای ریز واقع در نواحی متمایز از یکدیگر در یک قسمت از قطعه بدست می آیند.
راه حل های از این دست در جوشکاری با الکترودهای برنجی اجازه تغیر سختی در مقیاس بحث شده را می دهد. با توجه به این مقدار مشخص سختی در یک اتصال واحد کلی, تعمیر پذیری قطعه افزایش می یابد.
4 _4 "جوشکاری انحلالی با الکترودهای پایه روی"
روند کار زمانی انجام می شود که محلی که قرار است جوشکاری شود بیش از
350………..300 درجه سانتی گراد حرارت ببیند. آماده سازی لبه ها بصورت مکانیکی با روشی مشابه با دیگر روشها با درجه حرارت پایین, ترکیبات جوشکاری انجام می شود.
ماده پرکننده از مفتولهای ریختگی با 94…….92درصد روی و 5/7 …….5/5 درصد قلع و 5/0 درصد سرب ساخته شده است.
اتصال بدون درز بین چدن وجوش به استناد تشکیل ساختار آهن روی همراه با جوانه زایی بین چدن و این آلیاژ است.
ساختارهای آهن روی باید بصورت لایه ای نازک و هر لایه بین دو لایه دیگر باشند. چرا که اگر لایه هی ضخیم تری شکل بگیرند, خطر تشکیل اجزاء ترد و شکننده افزایش می یابد. ضخامت این لایه ( لایه بین دو لایه دیگر) با توجه به مدت زملن حرارت دادن وو با توجه به درجه حرارت تعیین می شود. روند کار با سرعت و بدون تاخیر انجام شود.
جوشکاری انحلالی نیاز به فلاکس با عملکرد بالا ( ) طراحی شده برای جوشکاری انحلالی گاز در چدن, فولاد و فلزات خالص در درجه حرارت 350………..300 درجه سانتی گراد دارد. ترکیب فلاکس به شرح زیر است: 39درصد zncl2 40درصد NH4 CL و 8درصد SNCL2 , 4درصد BACL2 , 9درصد CUCL2 این فلاکس یک مخلوط مکانیکی از نمکهای خشک و آسیاب شده را نشان می دهد. در حین جوشکاری انحلالی سرباره های فلاکس بشدت اکسید شده و تشکسل سرباره های زودگداز داده و به سطح می آیند.
سیالیت در فلز جوش افزایش می یابد. مصرف فلاکس در حدود 2 درصد وزنی فلز جوش می باشد. آلیاژ روی تضمینی برای رسیدن استحکام نهایی اتصال به MPA 80…….70 برنیل است, که بنا به همین دلیل این آلیاژ برای جوشکاری ترکهای موجود در قطعاتی که در معرض فشارهای قابل توجهی هستند, توصیه نمی شود. این آلیاژ بهتر است در زمان تصحیح عیوبی مثل, انواع مختلف سوراخها و ترکهای ریزه, با انبرکهای موجود در دیواره های چدنی تحت شرایط خاص هیدرولیکی مثل کمپرسهای هوا و خلاُ کار می کنند, نگه داشته شوند.
5_4 "اسپری کردن شعله روی سطح "
در قطعات تعمیری معمولاص لازم است لایه های نازک با خواص مشخص بر روی سطوح قسمتهای درگیر کشیده شود. در این سبک از تکنیکهای جوشکاری مربوط به ذوب پایه فلز استفاده از تکنیکهای جوشکاری قوص یا گازی مناسب به نطر نمی رسند. به این منظور کمپانی کستولین در اتحاد جماهیر شوروی یک روش جدید با نام ( tutallay _ micraflo)
ابداع کرده است که به اسپری کردن شعله بر روی سطح مربوط می شود.
این روش به شرح زیر است. سطحی که قرار است مورد تعمیر قرار بگیرد با یک شعله میانه و خاص اکسی استیلن حرارت داده می شود بعد از این که قطعه تا یک درجه حرارت خاص حرارت داده می شود. پودر آلیاژی به این سطح اضافه می شود. مخلوط اکسی استیلن به داخل پودر فلز مکیده می شود.
در مسیر شعله ذرات پودر فلز تا درجه حرارتهای بالا حرارت داده می شوند و با سرعت زیادی به سطح حرارت دیده پایه فلز کشیده می شوند. حرارت شعله ذرات را برای ذوب آماده می کند و بنابراین یک اتصال شکل می گیرد.
این روش یک پوشش سیار دقیق با بیش از 05/0 میلیمتر ضخامت را ایجاد می کند که در آن مقدار سختی HRC 59 و 40 و 20و65 است.
با توجه به ترکیب پودرهایی از این دست, لایه نازک پوشش خاص گوناگونی را ارائه می دهد, برای مثال, مقاومت بالا در مقابل خوردگی یا مقاومت در مقابل تغیر شکل و ضریب اصطکاک پایین.
ترکیب اصلی و پایه ای این پودر در درجه حرارتهای معمول و یا بالاتر از آن خواصی که در بالا گفته شد را ایجاد می کند. احیاء کننده های موجود در این پودرهای فلزی برای جلوگیری از اکسیده شدن ترکیبات فلزی و برای احیاء کردن لایه سطحی قسمت تحت عملیات پوششی به آنها اضافه می شوند.
ترکیبات پودرهایی با این خواص اجزاء امکان دستیابی به اتصال بین لایه سطح نشین شده با پایه فلز را در درجه حرارتهایی که ذاتاص از نقطه ذوب چدن پایین تر هستند را محیا می کند. پودر پوششی مرکب از اجزائی با اندازه حدود 100……..400 میکرومتر و ترکیب آلیاژی با بیش از 90درصد نیکل و مقداری مس برای کاهش دادن درجه حرارت ذوب و افزایش سختی است. برونیوم سیلیسیوم موجود در این آلیاژ درجه حرارت ذوب را کاهش داده و خاصیت فلاکس را در ترکیب برای تشکیل یک اتصال مستحکم در میانگین حرارتی 900……..700درجه سانتی گراد افزایش می دهند. برای این روش خاص از روشهای تولید, شرکت کستولین یک مشعل خاص با نام (Eutalloy _ Brenner ) با سه سبک مختلف (C, A,B) ابداع کرده است. پودر آلیاژی در یک محفظه پلاستیکی متصل به مشعل نگهداری می شود. تکنیک اسپری شعله روی سطح, در زمان آماده کردن قطعات چدنی برای تصحیح عیوب ریزی که در حین اتمام پدید می آیند بکار گرفته می شود لازم به ذکر است که بکارگیری این روش تنها در مواردی است که اندازه ترکها ایجاد شده در قطعه در حدود 1 میلیمتر باشند.
عملیات جوشکاری و پوشش چدن در زمان تولید
1_5 وظائف اصلی تولید در زمان عملیات جوشکاری و سطح کاری چدن
لازمه جوشکاری و سطح کاری چدن در تولید, در اکثر مواقع مشروط به شکستگی ها و کم آمدگیها د رقسمتهای چدنی و همچنین به استناد موقعیت برای تصحیح عیوب قطعات در وزنهای مختلف و برای مقاصد گوناگون بکار گرفته می شوند. کاربرد وسیع چدن در صنایع ماشین سازی با یک تعداد از خواص شرح و توضیح داده می شود. اصلی ترین آنها قابلیت خوب ماشینکاری, مقاومت در مقابل انواع مختلف نیروهای ارتعاشی, فرسایش کم در مقابل اصطکاک هستند.
و در همین زمان هر نوع تخطی از شرایط زمان سرویس دهی و یا طراحی نامناسب یک ساختار, باعث نقص در آن قسمت از قطعه می شود. که اینگونه نواقص بعلت افزایش یافتن تردی در چدن است.
شکاف ها, شکستگی ها, ترکهای موجود در اجزاء و در بدنه و دیگر قسمتها عیوب شناخته شده ای که در زمان استفاده از تجهیزات ساخته شده از چدن شکل می گیرند.
بسیاری از کارگاه ها و کارخانه ها تعمیر قسمتهای چدنی را با استفاده از یکسری از تکنیکهایجوشکاری انجام می دهند. بنابراین از بکارگیری تجهیزات مازاد جلوگیری می شود, زمان کاهش می یابد و باعث صرفه جویی در امکانات نیز خواهد شد. در متالوژی چدن بصورت وسیعی در تولید تجهیزات برای گروه فولادها, قالبها و صفحات زیر و روی انها بکار گرفته می شود. هدف اصلی در بکارگیری چدن در این موارد در مقاومت بالای حرارتی و قابلیت پایین تغییر شکل چدن در مقایسه با فولاد است.
به هرصورت مصرف تجعیزات گروه فولاد هنوز هم از اهمیت بسیاری برخوردار هستند.
مشکل تهیه مقدمات در تعمیر مقیاسهای بزرگ از این اجزاء در اکثر کارهای متالوژیکی از اهمیت بالایی برخورداراست.
در تولید چدن عیوب ریختگی متفاوتی به چشم می خورند که از جمله آنها عیوبی نظیر بیرون زدگی ها, حفره ها, shuts , تخلخل, تخلخلهای میکروسکوپی و غیرو را می توان نام برد.
این گروه بزرگ از انواع عیوب و ملزومان مختلفی که برای بدست آوردن کیفیت در یک اتصال وجود دارد. دستیابی به اطلاعات درست در روند تولید و قدرت انتخاب مناسبترین روش جوشکاری را لازم و ضروری می سازد.
ما در انتخاب روشهای تولید برای جوشکاری تعمیری قسمتهای چدنی با دیواره نازک در موتور اتومبیلها و تراکتورها, باید اصول کلی را مورد انتخاب روشهای تولید برای جوشکاری تعمیری دیواره های نازک در قسمتهای چدنی موتورهای اتومبیلها و تراکتورها, روشهای مورد استفاده در جوشکاری عیوب ریخته گری, درباز سازی قالبهای چدنی برای گروه فولاد با میانگین سطح, یکسری از مشکلات ایجاد شده در جوشکاری قطعات, مدنظر بگیریم.
2-5 "تعمیر قطعات اصلی موتور اتومبیلها و تراکتورها,"
قطعات اصلی موتور ماشینها و تراکتورها ( محفظه های سیاندر, سرسیلندرها, پوششها و غیره و
….) نمونه هایی از دیواره های نازک چدنی قسمتهایی هستند که در مقابل ماشینکاری و فشار باید خاصیت بدون درز بودن اتصالات را حفظ کنند. عیوب اصلی اجزاء ترکهایی هستند که در پوسته های سرد پایدار می شوند. سطوح بین سر پوشها و سیلندرها, سطوح مختلف درونی اجزاء و همچنین عیوب با پیچیدگی کمتر, شکست قطعات در جاهایی که اجزاء به هم ثابت می شوند و غیر از اینها پوشش سطوح فرسوده و شکسته لازم به ذکر است که پوشش دادن مناسب سرپوشها امری بشمار می رود.
تغییر محفظه های سیلندر بوسیله جوشکاری با پیشگرم تمام قطعه تا بیش از 700……600 درجه سانتی گراد ممکن نیست و علت ان نیز تغییر ابعاد از حالت طبیعی در نتیجه اعوجاج است.
به این منظور از ان دسته از تکنیکهایی استفاده می شود که استحکام بالای مورد نیاز را ایجاد و نیاز به پیشگرم قطعه تا درجه حرارتهای بالا را نیز ندارند. تکرار تولید در بسیاری از کشورها نشان می دهد که بهترین نتایج در زمان جوشکاری با الکترودهای با درصد نیکل بالا Utp8 یا کستولین
23_2 بدست می آید.
الکترودهای utp-8FN وکستولین 44_2 برای جوشکاری قسمتهای روغنی ساخته شده اند. اگر اطمینان کامل در بدون درز بودن قسمتهای اصلی مد نظر است شرکت کستولین جوشکاری با الکترود کستولین 44_2 به همراه روش کستوفریز(سریع سرد کردن) را پیشنهاد می کند.
جوشکاری در مقاطع کوچک با الکترودهای بالا پایین زنی دقیق, شخص را در بعضی موارد قادر به بدست اوردن اتصالات با کیفیت بالا در قطعات اصلی موتورها می کند. اخیراً یک گرایش جدید از جوشکاری مکانیزه چدن بدون پیشگرم با مفتولهای نازک پایه نیکل در اتحاد جماهیر شوروی بسط و گسترش یافته است.
این تکنیک برای تاثیر بیشتر در تعمیر قطعات اصلی بهبود یافته است.
خصوصیات خاص در جوشکاری با الکترودهای پوشش دار با فصل دوم سر وکار دارد. این روش جوشکاری در حجم زیادی در تعمیر موتور تراکنورها, ماشین ها, و خرمن کوبها بکار گرفته شده است. ترکها با اندازه ها و شکل های متفاوت در محفظه های اب و روغن در سطوح بین سیلندرها و محل اتصالات دریچه ها قسمتهای جدایی که به هم جوشکاری شدند, با اجزاء قسمتهایی با بیشترین پوشش از (فرسودگی, زنگ زدگی, تخلخل میکروسکوپی, شبکه ترکها) برش داده شده و با قسمتهای از جنس چدن خاص تعویض و با الکترود جوشکاری می شوند.
روند جوشکاری با الکترودهای پوشش دار بطور عمده با روند ثابت جوشکاری با الکترودهای مفتولی(بدون پوشش) فرق دارد.
جوشکاری اصولاً به طور مداوم با حرکت ثابت قوص در طول یک شیار باریک انجام می شود. اگر بدون درز بودن یک اتصال ضروری باشد, شروع و پایان جوشکاری باید بیرون از شیار باشد. نیازی به پین زنی اتصالات نیست.
نتایج آزمایشات قسمتهای اصلی با آب داغ (c0 95 …….90) با فشاری حدود 0/5MPA بدون درز بودن اتصالت جوش را نشان می دهد.
روش جدید جوشکاری مکانیزه چدن با الکترود قبلاص بوسیله بسیاری از کارگاههای تعمیر اتومبیل در اتحاد جماهیر شوروی بکار گرفته شده است. و این هم به این دلیل است که اتصالات ایجاد شده با این الکترود از نظر کیفیت با انواع ایجاد شده با الکترودهای با نیکل بالا فرق چندانی ندارد. کاربرد روش جدید تعمیر اثر اقتصادی بسیار بالایی را ایجاد می کند.
3_5 " رفع عیوب ریختگری "
با توجه به خصوصیت یک عیب و شرایط کاری سطح قطعه ریختگی با یک عیب تصحیح شده امکان بکارگیری و استفاده از نطریات موجود در جدول 11 نیز در این مورد وجود دارد.
ملاحظه. حالتهای موجود برای تعدادی از تکنیکهای موثر در ارتباط با لیست ارائه شد:
1_ جوشکاری گرم با الکترودهای چدنی,
2_ جوشکاری گرم, با الکترودهای فولادی با پوششهای حاوی گرافتیزا,
3_ جوشکاری گرم مکانیزه با الکترودهای حاوی فلاکس
4_ جوشکاری مکانیزه سردبا الکترود پوشش دار پایه نیکل,
5_ جوشکاری سرد با الکترودپایه مس,
6_ جوشکاری سرد الکترودهای نیکل مس و آهن نیکل,
7_ جوشکاری سرد با الکترودهای فولادی با عناصر کاربیدی در پوشش,
8_ جوشکاری گرم با الکترود چدنی
9_ جوشکاری ترکیبی با الکترود چدنی
10_ سطح کاری با الکترود برنجی.

جدول1_5
مشخصه عیب
سطوح در تماس با دیگز سطوح و با اصطکاک
تقویت (پایه) سطوح
اتصالات مستحکم
نوع
اندازه

حفره های درونی و نامرئی(قطرمیانگین برحسب mm )
بیشین 100
متوسط100-30
کمین30
3
3/1
8/2

3
3/1
8/2
3
3/1
8/2
ترکها, عیوب تور(طولmm)
500 1
500_200=1
2001

(6_5)3
3/1
8و3و1
(6_5)3
3/1
8و3و1
(6_5)3
3/1
8و3و1
خلل و فرج(قطر میانگین برحسبmm)
10
50_10
200_50
11و10و9و8و4
11و8و3
3و1
11و10و9و4و
11و9و8و4و
8و3و 1
11و10و4
11و10و9و8و6و4و8و6و3و1

عیوب هندسی:بیرون زدگی ها, جابجایی, قسمتهای شکسته (حجمV/cm3 )

50 V
V=50 _30
300V

8و2و8و3و1
3

9و8و2
11و3و1و3و8

11و9و8و2
3و8و3و1

11_ اسپری شعله روی سطح با آلیاژ نیکل. تکنیکهای ترکیبی جوشکاری در درون پرانتز نشان داده شده اند. برای مثال, حالت(6_5) به معنی یک قسمت از ترک است (غیر قابل ماشینکاری) با الکترودهای آهن مس پر می شود و بعد از آن عیب الکترودهای نوع 6 monel metal
در منطقه ماشینکاری جوشکاری می شود.
روشهای جوشکاری گرم که شخص را قادر به دستیابی به جوش با ساختار چدن خاکستری یا ندولار می کنند, جزء معروفترین انها هستند.
برای این منظور با حرارت کل قطعه در کوره و یا حرارت موضعی یک قسمت از قطعه با شعله های جوشکاری و همچنین با مشعلهای گازی دستی در دهانه کوره ها این کار را انجام می دهیم.
4_5 " تعمیر تجهیزات که از جنس فولاد ریختگی هستند"
این تجهیزات شامل قالبها با وزنهای مختلف (از 800…….500 کیلوگرم و تا بیش از t100 تن) صفحات زیرین و رویین, مصرف این نوع از قالبها بسیار زیاد است.
وضعیت سرویس دهی قالبها با توجه به تکرار متناوب حرارت شدید به روی سطوح مربوط تا درجه حرارتهای بالا و همچنین با سرد کردن این سطوح برآورده می شود. سطح داخلی قالبها تا بالاتر از 950……850 درجه سانتی گراد د ریک محدوده زمانی کم (دقیقه 10…….6) بعد از ریخته گری حرارت داده می شود. که در این حالت دارای درجه حرارتی در حدود 750………650درجه سانتی گراد برای حدود 5 ساعت است. این شرایط در پوسته حساس قالبها بعلت تشکیل ترکهای درونی, حفره ها و شکستگی ها ایجاد می شوند یک عیب عمده دیگر نیز که از قسمت تحتانی قطعه شروع می شود, حفره هایی هستند که در اثر ریزش ذوب شسته شدن ته قالب ایجاد می شوند.این عیوب دارای اندازه های بزرگی هستند. با توجه به امتداد این عیب در میان ترکها, قاعدتاً این عیب تا نیمه های قالب پیش می رود و فاصله بین لبه ها در بالاترین قسمت ممکن است به حدود 8…..3 میلیمتر و یا حتی بیشتر نیز برسد.
حفره ها در صفحات داخلی قسمت زیادی را اشغال می کنند و دارای عمقی حدود 20…….15 میلیمتر هستند. تصحیح عیوب اینچنینی نیاز به مقدار زیادی چدن برای پوشش دارد. روشهای زیادی برای تعمیر قالبها وجود دارد که در آنها از جوشکاری قوصی برای پوشش استفاده می شود. در اتحاد جماهیر شوروی سابق, انیستیتوی جوشکاری برق E.O p paton از آکادمی علوم
UKE. SSR با استفاده از یکسری ا زعملیاتهای متالوژیکی یک روش موثر برای تعمیر قالبها ابداع کرده است که برای کاربرد مکانیکی پوشش چدن با الکترودهای حاوی فلاکس به عنوان یک مبنا در نظر گرفته شده, برای مدت 20 سال مورد استفاده قرار گرفته است.
قابلیت جوشکاری چدن بعد از سرویس دهی طولانی قالبها فقط زمانی رضایت بخش است که از الکترودهای حاوی کلسیم, فلوراید در پوششی که برای جوشکاری فولاد کارایی دارد استفاده شود. از آنجایی که بدست آوردن اتصال قابل اطمینان در زمان پوشش چدن مستقیماً در درون قالبهای چدنی غیر ممکن است. پوشش اولیه سطح با الکترودهای فولادی انجام می شود. پرکردن عیوب با روش جوشکاری با الکترود حاوی فلاکس انجام می شود.
کاربرد جوشکاری نیمه اتوماتیک دارای یکسری مزیت مافوق جوشکاری دستی شامل امکان مشاهده روند عملیات پوششی است. در جوشکاری نیمه اتوماتیک امکان کاهش استرسهای درونی داخل جوش و بکارگیری یکسری تکنیکهای جوشکاری میسر می شود.
غیبت سرباره های سخت از سطح ذوب اجازه حرکت مداوم ذوب را در روند جوشکاری می دهد. مضافاً در زمان کار با جوشکاری نیمه اتوماتیک تعمیر قسمتهای سخت در دسترس, تعمیر حفره ها, و ترکهای متقاطع و در هم فرو رفته درون قالبها تشکیل پیدا می کند.
ترکهای پیچ خورده آزادانه و مثل انواع مستقیم و صاف خود جوشکاری می شود.
در مرمت قالبهای دارای ترکیبهای درونی با عمق کم (mm 40……30) جوشکاری انجام می شود و در درون قالب ترک با قالبها و یا با میله های Hشکل محکم می شود.
بازسازی قالبها با توجه به روند گفته شده در بالا ضریب ازمحلال آنها را از 30………15 درصد کاهش می دهد و یک اثر اقتصادی اساسی نیز در پی دارد.
5_5 " مشکلات ایجاد اتصال چدنی در قطعات چدنی"
در بسیاری موارد معقول و قابل قبول این است که قسمتهای پیچیده و قطعات بزرگ به اجزاء جدا از هم تقسیم بندی می شود. این امر به طور اخص در اجزاء و در قطعات با عناصر کاملاً مشخص و همچنین اجزاء در قسمتهایی با پوشش حساس و سطحی دیده می شود.
ساختارهای تحمل فشار در قطعات و ماشینها از چندین اصل تشکیل شده اند. خصوصیتهای خاص از تکنیکهای موجود و جدید جوشکاری چدنهای خاکستری و پر استحکام انواع مختلف و مصارف جوشکاری و همچنین کیفیت اتصالات چدنی در قطعات را میدهد. خواص چدن ندولار امکان بکارگیری از چدن را به جای فولاد وحتی آلیاژهای غیر فرو آلیاژی در مقادیر زیاد محیا می کند. به هرحجال این مشکل نمی تواند به طور کامل و بدون بکارگیری جوشکاری, بطوراخص, جوشکاری چدن با فولاد در قطعات ترکیبی حل شود. روند جوشکاری و پوششی در چدن ندولار با الکترود حاوی فلاکس استحکام کامل را ایجاد می کند و اتصالات یکنواخت با استحکام نهایی برابر با MPA 50…..450 و استحکام فشاری بعد از عملیات حرارتی برابر با 70…..50/1 را ایجاد می کند.
جوشکاری با الکترود با درصد بالای نیکل شخص را قادر به بدست آوردن استحکام جوش دارای استحکام متوسطی در حدود 90 درصد استحکام پایه فلز می کند که می تواند در زمان طراحی یک ساختار و یا انتخاب روش تولید برای اجزاء اتصال در مغز انسان شکل بگیرد.
جوشکاری لوله های چدنی, تعمیر لبه چرخها, لوله های چند شاخه و دیگر اجزاء بوسیله جوشکاری مشکلاتی هستند که به روش های تولید از قبیل تعریف شده, حل می شوند.
تحلیل حالت مدرن جوشکاری چدن نشان می دهد که جوشکاری قوصی, فراگیرترین تکنیک از نظر طبقه بندی در میان دیگر روش ها, رتبه اول را داراست. کیفیت بالای اتصالات , راندمان بالا با بکارگیری روش های, مدرن و با کار برد الکترودهای مفتولی و حاوی فلاکس بدست می آید. جوشکاری مکانیزه با الکترودهای پوشش دار باید به طور وسیع در زمان تعمیر قسمتهای گرانقیمت با دیواره های نازک چدنی د راندازه های بزرگ بکار گرفته شود. زمینه اصلی و کاربردی الکترودهی حاوی فلاکس در جوشکاری عیوب قطعات و پوشش دادن یک لایه چدنی با خواص تعیین شده است. یک طیف وسیع از جوشکاری چدنها با الکترودهای پوشش دار انجام می شود. این تکنیک ممکن است در جوشکاری گاز, جوشکاری ترکیبی و جوشکاری برنج برای تصحیح عیوب ریز قطعات در مرحله پایانی ماشینکاری و یا برای کارهای تعمیری در قطعات با اندازه های کوچک بکار گرفته شود.

فهرست مطالب
انواع چدنها و خواص آنها:
قابلیت جوشکاری چدنها:
منطقه تاثیر حرارت:(حوضچه جوش):
اثر ریز ساختار و خواص چدن ها برروی قابلیت جوشکاری آنها ا:
راهنمای متالوژیکی برای حل مشکلات در جوشکاری چدن ا:
تکنیکهای مدرن جوشکاری جوشکاری و سطح کاری چدن ا:
جوشکاری قوصی بدون پیشگرم:
جوشکاری مکانیزه با الکترودهای پوشش دار پایه نیکل ا:
جوشکاری دستی با الکترودهای پوشش دار ا:
بکارگیری فلاکس درجوشکاری و پوشش ا:
ترکیبات متالوژیکی در جوشکاری چدن با فلز مشابه ا:
روش استفاده از جوشکاری مکانیزه د رچدن با الکترودهای حاوی فلاکس:
عملیات جوشکاری و پوشش چدن ندولار ا:
پوشش دادن چدن خاکستری با الکترودهای پوشش دار ا:
جایگزینی مفتولهای چدنی با نوع فولادی::
جوشکاری گاز و برنج:::
جوشکاری گاز با الکترود چدنی::
درعملیات جوشکاری برنج با الکترود چدنی::
جوشکاری چدنها با الکترودهای برنجی::
جوشکاری انحلالی با الکترودهای پایه روی::
"اسپری کردن شعله روی سطح::
عملیات جوشکاری و پوشش چدن در زمان تولید::
تعمیر قطعات اصلی موتور اتومبیلها و تراکتورها::
رفع عیوب ریختگری ا::
تعمیر تجهیزات که از جنس فولاد ریختگی هستند"::
مشکلات ایجاد اتصال چدنی در قطعات چدنی ا::
تعمیر قطعات اصلی موتور اتومبیلها و تراکتورها::
تعمیر قطعات اصلی موتور اتومبیلها و تراکتورها::