شنبه , ۱۳ آذر ۱۳۹۵
دانلود رایگان نرم افزار آنالیز تصویر + فیلم آموزشی
dia-brazing1

عملیات حرارتی بر روی فولاد ابزار

نام مقاله : عملیات حرارتی بر روی فولاد ابزار

تهیه کنند : یاسین بهرامی

دانشگاه فناوری نوین قوچان

عملیات حرارتی بر روی فولاد ابزار

فهرست

مقدمه
اطلاعات عمومی در مورد جوشکاری فولاد ابزار
روشهای جوشکاری فولاد ابزار
مخزن جوشکاری
ویژگی های فلز پرکننده
در مورد هیدروژن مراقب باشید!
دمای کاری بالا
روش جوشکاری
تعمیر جوش در
فولاد افزارهای کار گرم
قالب پلاستیکی فولاد (قالب شکل پذیر فولاد)
فولاد افزارهای کار سرد
منابع

مقدمه
معمولاً قابلیت جوشکاری فولاد با کربن بالای ۲ درصد ضعیف به نظر می رسد. از این رو جوشکاری فولاد ابزارهایی با کربن ۵/۲ تا ۳ درصد مشکل است و در حقیقت به بسیاری از تأمین کننده های فولاد توصیه می شود که جوشکاری نکنند. با این وجود بهبود یافتن کیفیت تجهیزات جوشکاری پالایش شده مصرفی، پیشرفت در تکنیک های جوشکاری و بهینه سازی کیفیت فولاد ابزارها (یا ابزارهای فولادی) با هم ترکیب شده اند تا جوشکاری ابزارها را به عنوان یک واقعه امکان پذیر ارائه دهند که نتایج اقتصادی قابل توجهی دارد.
به همین خاطر، آدهولم تشخیص داده است که فولاد ابزارها اغلب احتیاج به جوشکاری دارند و این موضوع مخصوصاً برای ابزارهای گران مثل قالبهای ریخته گری، قالبهای بزرگ آهنگری، قالب های پلاستیکی، قالب های بدنه ماشین و ابزارهای سفید کننده صحت دارد که این ابزارها توسط جوشکاری، تعمیر و تنظیم می شوند ودر مقایسه با هزینه تولید ابزارهای جدید، مخارج بیشتری دارند.

اطلاعات عمومی در مورد جوشکاری فولاد ابزار
فولاد ابزارهای دارای کربن ۵/۲ تا ۳ درصد و نیز عناصری مثل منگنز، کروم، مولیبدنیوم، تنگستن، وانادیوم و نیکل هستند. مشکل اصلی در جوشکاری فولاد ابزارها از سختی بالای آن نشأت می گیرد. سرد کردن سریع جوشها در زمانی که منبع گرمایی برداشته می شود و فلز جوشکاری شده و بخشی از آ« که تحت تأثیر حرارت بوده است، سخت خواهد شد.
این تغییر شکل، فشارهایی را ایجاد می کند چون فلز جوش داده شده به طور معمول با ریسک ترک خوردگی همراه است و باید دقت زیادی در زمان جوشکاری آن اعمال شود. آنچه که در ادامه خواهد آمد، توصیفی در مورد تجهیزات جوشکاری، تکنیک جوشکاری و جوشهای قابل کاربرد است که برای موفقیت در جوشکاری فولاد ابزارها ضروری است. البته مهارت و تجربه جوشکار نیز جزء مهمی در به دست آوردن نتایج رضایت بخش است. با دقت کافی می توان تنظیمات یا تعمیرات جوشکاری را انجام داد که برحسب کاربرد ابزارها، فولاد پایه به کار می رود.
هر کسی ممکن است به دلایل زیر به جوشکاری ابزار نیاز داشته باشد:
– تر و تازه کردن یا تعمیر ابزارهای کهنه یا ترک خورده
– تعمیر لبه های بریده یا لب پر شده و کهنه مثل ابزارهای سفید کننده
– تنظیم خطاهای ماشینی در زمان ساخت ابزار
– تغییرات طراحی

روشهای جوشکاری برای فولاد ابزار
جوشکاری قوسی فلز محافظ (MMA یا SMAW)
اصول
یک قوس الکتریکی توسط منبع نیروی برق AC یا DC تولید می شود که بین قطعات و الکترودهای قرمز رنگ روکش شده قرار دارد (شکل ۱). الکترودها شامل یک هسته سیم مرکزی هسند که از جنس فولاد با کربن پایین است و با روکشی از پودر فشرده پوشیده شده است (فلاکس). ساختار این روکش پیچیده است و شامل پودر آهن، آلیاژهای آهن دار شکل دهنده های فلز نیم سوخته، و یک بند مناسب است. الکترود با عمل قوس در زمان جوشکاری به کار می رود و قطرات فلز ذوب شده به قطعات کار منتقل می شوند. آلودگی هوا در زمان انتقال قطرات فلز ذوب شده از الکترود به قطعات و در زمان استحکام و سرد سازی رسوب جوشکاری نسبتاً توسط خاکستر شکل گرفته از اجزای روکش الکترود و توسط گازهای ایجاد شده در زمان ذوب الکترود ایجاد می شود. ترکیب فلز جوشکاری توسط اجزای پوشش الکترود کنترل می شود.

منبع نیروی برق
برای جوشکاری MMA، می توان جریان برق DC یا AC را به کار برد. با این وجود، هر کدام از آنها که استفاده شود، منبع باید ولتاژ و جریانی را تولید کند که با الکترود سازگار باشد. ولتاژهای قوس معمولی به صورت زیر است:
الکترودهای بازیابی معمولی: ۲۰ تا ۳۰ ولت
الکترودهای بازیابی بالا: ۳۰ تا ۵۰ ولت
مواد مصرفی در جوشکاری آدهولم از نوع بازیابی معممولی است. یک منبع برق مناسب برای اینها یک واحد DC است با ولتاژ باز ۷۰ ولت که می تواند در تناوب ۳۵ درصد v30/A250 را آزاد کند.

جوشکاری قوسی گاز تنگستن (TIG یا GTAW)
اصول
در جوشکاری MMA، میله الکترودی که قوس در آن قرار دارد در زمان جوشکاری استفاده می شود. الکترود در جوشکاری TIG تنگستن یا آلیاژهای تنگستن ساخته شده است که نقطه ذوب بالایی دارد (حدود ۳۳۰۰ درجه سانتیگراد یا ۶۰۰۰ درجه فارنهایت) و بنابراین در زمان فرآیند مصرف نمی شود و تحلیل نمی رود (شکل ۲). این قوس در ابتدا در معرض گاز الکترود- قطعه کار قرار می گیرد و با ولتاژی با فرکانس بالا مواجه است. نتیجه یونیزه کردن به الکترود و قطعه کار اجازه می دهد تا نیازی به تماس با یکدیگر نداشته باشند. الکترود تنگستن همیشه به پایانه منفی نیروی برق DC وصل می شود چون این کار تولید گرما را کاهش می دهد و بنابراین از ریسک ذوب الکترود جلوگیری می شود. جریان برق از طریق یک اتصال درون تفنگ TIG به سمت الکترود هدایت می شود. هر ماده مصرفی که در زمان جوشکاری TIG مورد نیاز است به داخل قوس که به شکل یک میله یا سیم است ریخته می شود. با یک پوشش گاز ساکن می توان از اکسیداسیون جوشکاری ضعیف جلوگیری کرد و این جریان گاز از لوله TIG تا روی الکترود و ناحیه جوشکاری را می پوشاند.

منبع جریان برق
جوشکاری TIG می تواند با منبع جریان برق MMA منظم انجام شود به شرط اینکه با یک واحد کنترل TIG کامل شود. تفنگ باید با آب خنک شود و بتواند حداقل جریان A 250 را با توان ۱۰۰ درصد تحمل و کنترل کند. لنز گاز نیز یک ترکیب مناسب برای حفاظت گاز ساکن است. عمل جوشکاری در صورتی که جریان برق به صورت پله ای از صفر تا میزان دلخواه افزایش یابد، آسان می شود.

مخزن جوشکاری
برای آنکه بتوانیم در فولاد افزار جوشکاری رضایت بخشی داشته باشیم، مراحل زیر مجهز سازی باید مورد توجه قرار گیرد که اینها حداقل احتیاجات هستند (که برای تجهیزات جوشکاری در بالا و روی آن مورد نیاز است).

محفظه خشک
الکترودهای روکش دار که برای جوشکاری MMA استفاده می شوند شدیداً رطوبت نما هستند و نباید به غیر از هوای خشک با چیز دیگری در تماس باشند. در غیر اینصورت، قسمت جوشکاری با هیدروژن آلوده می شود. از این رو مخزن جوشکاری باید به یک محفظه خشک برای ذخیره سازی الکترودها مجهز باشد و باید از دمای ۵۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد (۱۲۰ تا ۳۰۰ درجه فارنهایت) توسط ترموستات کنترل شود. این الکترودها باید از مخزنشان برداشته شوند و در جایشان به راحتی قرار گیرند. برای جوشکاری ابزارها در بیرون مخزن جوشکاری، داشتن یک ظرف حرارتی قابل حمل نیز مفید خواهد بود که در این ظرف می توان الکترودها را حمل کرد.

میز کار
در زمان انجام جوشکاری های حساس و مهم و آن جوشکاری های مربوط به فولاد ابزار این موضوع اهمیت خاصی دارد که جوشکار در یک موقعیت کاری راحت باشد و از کارش لذت ببرد. از این رو، میز کار باید ثابت باشد و ارتفاع آن صحیح باشد تا بتوان با امنیت و اطمینان کامل روی آن کار کرد. اگر میز کار چرخش پذیر و قابل تنظیم باشد نیز بسیار مفید است چون هر دوی این ویژگیها عملیات جوشکاری را تسهیل می کند.

تجهیزات از قبل گرم کننده
فولاد ابزارها نمی توانند در دمای اتاق و بدون ریسک های فراوان ترک خوردگی جوشکاری شوند و معمولاً قالب های از قبل گرم کننده قبل از جوشکاری باید بررسی و امتحان شوند. در حالیکه جوشکاری ابزارها با از قبل کردن آنها در کوره به طور موفقیت آمیزی انجام می شود، احتمال اینکه دما قبل از تکمیل کار در حد زیادی پایین بیاید زیاد است. بنابراین، توصیه می شود که ابزارها با استفاده از یک جعبه حرارتی الکتریکی که در منبع جریان DC است، در دمای صحیح قرار بگیرند. این تجهیزات همچنین به ابزار این توانایی را می دهند که در یک درجه کنترل شده و واحد گرم شود. برای تعمیرات و تنظیمات جزئی، اینکه ابزار با استفاده از مشعل پروپان از قبل گرم شود، قابل قبول است. بنابراین، سیلندرهای پروپان مایع، باید در مخزن جوشکاری وجود داشته باشند.

ماشین های خرد کننده
موارد زیر باید در دسترس باشند:
– دیسک خرد کننده یا چرخ حداقل mm6×Ø۱۸۰ (اینچ ۲۵/۰×Ø۷) برای لولا و خرد کننده که ممکن است در زمان جوشکاری دچار عیب و نقص شوند.
– خرد کننده صاف و پهن که بتواند rpm25000< برای آسیاب یا نقص های جزئی و پایان جوشکاری داشته باشد.
– اگر قالب جوشکاری صیقلی شد یا حکاکی شد باید یک خردکن بتواند با کفایت و به طور مناسبی کار را به پایان برساند.

ویژگیهای فلز پر کننده
ترکیبات شیمیایی یک رسوب جوشکاری توسط ترکیب مواد مصرفی (فلز پرکننده) ترکیب فولاد پایه و میزان گستردگی که فلز پایه در زمان جوشکاری ذوب می شود، تعیین می شود. الکترود مصرفی یا سیم به کار رفته باید به راحتی یا به راحتی با فولاد پایه مذاب ترکیب شود. رسوب با ویژگیهای زیر ارائه می دهد:
– ترکیب یکنواخت، سختی و واکنش به عملیات حرارتی
– آزادی از مواد غیرفلزی شامل نفوذپذیری یا ترک خوردگی
– ویژگی های مناسب برای به کار بردن ابزار در مسائل
از آنجایی که فولاد ابزارها سختی و استحکام بالایی دارند، برای جوشکاری در معرض ترک خوردگی هستند که ممکن است ناشی از وجود سوراخها یا ذرات خاکستر باشد. به همین خاطر مواد مصرفی باید قابلیت کاربرد در جوشکاری هایی با کیفیت بالا را داشته باشند. در لوله های مشابه باید مواد مصرفی تحت کنترل آنالیزی دقیق تولید شوند تا در زمان جوشکاری استحکام داشته باشند و واکنش آنها به عملیات حرارتی از دسته ای به دسته ای دیگر قابل تکثیر باشد. فلزهای پرکننده با کیفیت بالا نیز اگر قالب بعد از جوشکاری صیقل داده شده باشد یا حکاکی شده باشد، ضروری هستند.
مواد مصرفی در جوشکاری آدهولم با این احتیاجات برخورد دارند. میله پر کننده TIG معمولاً از مواد دوباره ذوب شده الکترو- خاکستر تولید می شود در حالی که الکترودهای روکش دار از نوع اصلی هسند و با توجه به تغییری در جوشکاری برتر از الکترودهای روتیل است. یکی دیگر از مزیت های الکترودهای روکش دار اصلی در مقایسه با انواع روتیل این است که الکترودهای روکش دار در جوشکاری فلزات میزان هیدروژن کمتری دارد.
به طور کلی، مواد مصرفی به کار رفته در جوشکاری فولاد ابزارها باید در ترکیب با مواد اصلی مشابه باشد. در زمان جوشکاری در شرایط گرم و سرد کردن فلز، مثلاً اگر یک قالب در زمان تولید تنظیم شود، مهم است که فلز پرکننده عملیات حرارتی مشابه با فولاد پایه داشته باشد، در غیراینصورت ناحیه جوش داده شده در ابزار پایانی استحکام و سختی متفاوتی خواهد داشت. تفاوتهای ترکیبی زیاد به افزایش خطر ترک خوردگی در ارتباط با سخت شدگی نیز مربوط است. مواد مصرفی جوشکاری آدهولم به گونه ای طراحی شده اند که با مراحل مختلف ساخت فولاد ابزار سازگار باشند (جوشکاری QRO-9 و جوشکاری QRO TIG90 برای همه فولادهای مخصوص کارهای گرم توصیه می شود) که این موضوع بدون توجه به این است که آیا جوشکاری در شرایط گرم و سرد شدن فلز انجام می شود و یا در حالت سخت شدن و ذوب شدن انجام می شود. فلز جوشکاری ابزارها برای کاربردهای خاص و متفاوت به ویژگی های متفاوت نیاز دارد. ویژگیهای مهم فلز جوشکاری برای سه کاربرد مهم آن در فولاد ابزارها (کار سرد، کار گرم، قالب پلاستیکی) به صورت زیر است:
کار سرد
– سختی
– استحکام
– مقاومت به سایش
کار گرم
– سختی
– مقاومت به ذوب (خمیر) شدن
– استحکام
– مقاومت به سایش
– مقاومت به بررسی حرارت
قالب پلاستیکی (شکل پذیر)
– سختی
– مقاومت به سایش
– قابلیت پولیش
– قابلیت قلم زنی نوری
این ویژگی ها به طور خلاصه در زیر مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

سختی
اگر قالب در شرایط سخت شدن و ذوب شدن جوشکاری شود، بنابراین مهم است که جوش در معرض همان سختی قرار بگیرد که فولاد پایه قرار گرفته است. مثل جوشکاری های مختصری که بدون گرم کردن ابزار تحت تأثیر قرار می گیرند. همه مواد مصرفی جوشکاری آدهولم این ویژگی را دارا هستند (شکل ۳).

مقاومت به ذوب (خمیر) شدن
اگر قالب بعد از جوشکاری گرم شود (فولاد پایه در شرایط گرم و سرد شدن) و سپس سخت و خمیر شود، این ویژگیهای جوشکاری فلز باید شبیه به ویژگی های فولاد پایه باشد به گونه ای که هر دوی آنها سختی یکسانی داشته باشند (شکل ۴).

استحکام
علیرغم این حقیقت که ما با ریخته گری سر و کار داریم، فلز جوشکاری در فولاد ابزار می تواند به طور شگفت انگیزی محکم باشد و در نتیجه ساختار میکروسکوپی آن از یک استحکام بسیار بالا برخوردار است. با این وجود، به طور کلی استحکام فلز با عملیات حرارتی بعدی بهتر خواهد شد. از این رو، تعمیرات جوشکاری بزرگتر در ابزارهای کاملاً سخت همیشه بعد از جوشکاری خمیری انجام می شود. حتی اگر سختی فلز جوشکاری و فولاد پایه درشرایط جوشکاری سازگار باشند. برای فولادهای مخصوص کار سرد، که به سختی بالا نیاز دارند، می توان از یک فلز پرکننده نرم برای لایه های آغازین استفاده کرد و یا یک الکترود سخت در روی سطح کار ابزار آن را به پایان رساند. این روش یک تعمیر محکمتر را در مقایسه با اینکه یک الکترود سخت در سراسر کار استفاده شود، فراهم می کند.

مقاومت به سایش
در فولاد ابزارها، مقاومت به سایش با افزایش سختی و عیار فلز افزایش می یابد. مواد مصرفی جوشکاری آدهولم به گونه ای طراحی شده اند که به فلز جوشکاری مقاومتی مشابه با فولاد پایه می دهند.

مقاومت به بررسی حرارت
در جوشکاری ابزارهای کار گرم معمولاً بررسی حرارت سریعتر از فولاد پایه است چون تحمل حرارت ضعیف تر است و مقاومت به ذوب و استحکام نیز کمتر است (انعطاف پذیری). با این وجود، اگر ماده مصرفی به کار رود که به فلز جوشکاری نیروی حرارتی و سختی زیادی بدهد، بنابراین مقاومت به بررسی حرارت برابر یا حتی بهتر از فولاد پایه می شود. جوشکاری ۹۰QRO و جوشکاری TIG، جوشهایی تولید می کند که مقاومت خوبی را در برابر بررسی حرارت از خود نشان می دهند (شکل ۵).

قابلیت پولیش
برای قالب های شکل پذیر (پلاستیکی) که باید بعد از جوشکاری پولیش شوند، ضروری است که فلز جوشکاری خیلی در ترکیب یا سفتی با فولاد پایه تفاوت نداشته باشد. در غیر اینصورت، خطوط خارجی جوشکاری بعد از پولیش کردن قابل مشاهده می شوند که نشانه ای را روی سطح پلاستیکی از خود می گذراند. IMPAX عالی و جوشکاری STAVAX ESR با مواد مصرفی جوشکاری IMPAX9STAVAX (یا جوشکاری TI6) در یک روش صحیح جوشکاری با هم در تماس هسند و معمولاً جوشهایی را ارائه می دهند که بعد از صیقلی کردن نامرئی هستند و عیبی ندارند.

قابلیت قلم زنی نوری (قابلیت ساختاری)
فلز جوشکاری و فولاد پایه باید در ترکیب مسطح جوشکاری قالب پلاستیکی شبیه به یکدیگر باشند و توسط قلم زنی نوری ساختار آنها ایجاد شود. در غیر اینصورت، واکنش به قلم زنی (حکاکی) بین جوش و فلز پایه تغییر می کند و منجر به ظهور نشانه هایی روی اجزای پلاستیک می شود. جوشکاری در IMPAX عالی و STAVAX ESR با جوشکاری STAVAX یا IMPAX (یا جوشکاری TIG) بعد از قلم زنی نوری قابل تشخیص نیست به شرطی که روش جوشکاری مناسبی اتخاذ شود.

در مورد هیدروژن مراقب باشید!
جوشکاری در ابزار فولادی، شدت بسیار بالایی دارد و بنابراین حساسیت ویژه ای برای خنک کردن شکافهای ناشی از ورود هیدروژن در طول جوشکاری دارد. در نمونه های بسیاری، هیدروژن در نتیجه بخار آب جذب شده در پوشش رطوبت نمای الکترودهای MMA (شکل ۶) تولید می شود.
شکل ۶- مقدار معمول هیدروژن موجود و محتوای هیدروژن جوشکاری برای فرآیندهای مختلف جوشکاری و انواع الکترودها
حساسیت یک فلز جوشکاری با شکافهای هیدروژنی به عوامل زیر بستگی دارد:
* ساختار میکروسکوپی فلز جوشکاری (ساختارهای میکروسکوپی مختلف، حساسیت های مختلف هیدروژنی دارند)
* میزان سفتی فولاد (سفتی بیشتر، حساسیت بالاتری دارد)
* میزان فشار (تنش)
* مقار توزیع هیدروژن که باعث جوشکاری می شود.

ساختار میکروسکوپی و میزان سختی فلز
ویژگی های ساختار فلز شامل سختی بالا در ناحیه تأثیر پذیرفته توسط گرما و فلز جوشکاری تعیین می شود. یعنی، مارتنزیت و بینیت به طور خاصی نسبت به شکنندگی توسط هیدروژن حساسیت دارند. این آسیب پذیری، گرچه تنها به میزان ناچیزی است، با سرد و گرم کردن کاهش می یابد.

میزن تنش
کنش های موجود در جوشکاری ها از سه منبع افزایش می یابند:
* انقباض در زمان استحکام حوضچه ذوب فلز
* تفاوت دما بین جوشکاری، ناحیه تأثیر پذیرفته از گرما و فولاد پایه
* دگرگونی تنش ها وقتی که جوشکاری و ناحیه تأثیر پذیرفته از گرما در زمان خنک شدن، سخت می شود.
به طور کلف تراز تنش در نزدیکی محل جوشکاری، به بزرگی تنش های ایجاد شده می رسد که سختی ابزار فولادی به درستی در این فرآیند بسیار بالا می رود. بسیار مشکل است که هرچیز اطراف این موقعیت را انجام دهیم اما این موقعیت تا حدی از راه طراحی مناسب جوشکاری، بهبود می یابد (موقعیت مهره و ترتیب دسته ها). با این وجود، هیچ اندازه ای تنش ها را کاهش نمی دهد و اگر جوشکاری به طور جدی با هیدروژن صورت گیرد، کمک کننده خواهد بود.

ظرفیت هیدروژن انتشار یافته
آسیب پذیری جوشکاری ها با شکافهای سرد، عاملی است که آسانترین کار را انجام می دهد. با پیوستن تعدادی از احتیاط های ساده، میزان هیدروژن مصرف شده در زمان جوشکاری می تواند به طور قابل محسوس کاهش یابد.
* همیشه ذخیره الکترودهای پوششی در کابینت ذخیره سازی گرم یا محفظه گرم شده در زمانی که بسته باز شده باشد، صورت می گیرد (قسمت اول را مشاهده کنید).
* آلودگی روی سطوح مفصل اطراف سطح ابزار مثل زنگ زدگی یا رنگ شدگی، منبع هیدروژن است. بنابراین سطوح مفصل و سطوح ابزار در نزدیکی آن مفصل باید نزدیک زمین باشد تا فلز به سرعت سخت شود و برای جوشکاری اولیه آماده شود.
* اگر گرمای اولیه با شعله پروپان انجام شود، باید به خاطر سپرد که این امر باعث رطوبت می شود تا سطوح ابزار به طور مستقیم با شعه تماس پیدا نکند.

دمای مؤثر افزایش یافته
علت اصلی جوشکاری فولاد ابزار در دمای افزایش یافته ناشی از سختی بالا و بنابراین حساسیت شکافها در جوشکاری فولاد ابزار و مناطق تأثیر پذیرفته توسط گرما است. جوشکاری در یک ابزار خنک باعث خنک کاری سریع فلز جوشکاری شده و منطقه تأثیر پذیرفته توسط گرما می شود که این منطقه بین مسیرهای تغییر یافته هستند و مارتنزیت را ترد کرده و ریسک شکنندگی را ایجاد می کنند. شکاف ها در جوشکاری شکل می گیرند که می توانند در سراسر کل ابزار اگر سرد شده باشد، افزایش یابند. بنابراین الگو یا قالب باید در زمان جوشکاری در دمای بالای ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد (۹۰ تا ۱۸۰ درجه فارنهایت) حفظ گردد تا دمای اولیه یا آغازین مارتنزیت Ms برای فولاد مورد سؤال قرار گیرد. توجه کنید که نظر تصریح شده این است که دمای اصلی برای Ms در جوشکاری فلز، احتمالاً به همان اندازه در جوشکاری فلز اصلی نیست.
در برخی نمونه ها، احتمالاً فلز اصلی کاملاً سخت شده است و در دمای پایین تر از دمای Ms آبدیده شده است. بنابراین گرمای اولیه ابزار برای جوشکاری باعث مقداری سختی می شود. مثلاً اکثر دماهای پایین فولادهای مؤثر در سرما را آبدیده می کند که برای دما در اوج دمای آبدیدگی آنها را گرم می کند که معمولاً برابر ۲۰۰ درجه سانتیگراد (۴۰۰ درجه فارنهایت) است. سخت شدگی جزئی باید به ترتیبی انجام شود که در گرمای اولیه مناسب بوده و خطر ایجاد شکاف را در زمان جوشکاری کاهش دهد.
در جوشکاری چند مرحله ای یک ابزار از پیش گرم شده اکثر جوشکاری تحت عملکرد کامل جوشکاری به صورت چدنی انجام می شود که به آهستگی تغییر شکل را در ابزار سرد شده پایین می آورد. این امر سخت شدگی یکسان و ساختار میکروسکوپی را در تمام مراحل جوشکاری تضمین می کند که با موقعیت هر تغییر شکل مرحله ای در مارتنزیت بین مسیرها قابل مقایسه است (کاملاً جدا از خطر شکنندگی در مورد دوم).
از این بحث دریافت می شود که عمل جوشکاری کامل باید در حالی که ابزار گرم است، کامل شود. جوشکاری جزئی باعث خنک شدگی ابزار می شود و بنابراین دمای گرم شده اولیه را بعداً در کار به پایان می رساند که سفارش نمی شود، زیرا ریسک قابل توجهی برای شکنندگی پدید می آورد.
در حالیکه گرمای اولیه ابزار در یک کوره عملی است، امکان دمای متغیر (که تنش ها را ایجاد می کند) و افزیش آن قبل از جوشکاری تمام شده، وجود دارد (مخصوصاً اگر ابزار کوچک باشد).
بهترین روش از گرمای اولیه و محافظت ابزار در دمای لازم در زمان جوشکاری در یک جعبه مجزا با عناصر برقی در دیواره های آن است (قسمت قبلی را مشاهده کنید).
شکل ۷ تفاوت های اصلی توزیع سختی را در طول جوشکاری نشان می دهد که در ابزار از پیش گرم شده در کوره ایجاد می شود و در یک جعبه مجزا می شود. واضح است که ابزار از پیش گرم شده در کوره، تجزیه بیشتری را در سختی نشان می دهند تا در جعبه مجزا شده از پیش گرم شده.
شکل ۷- توزیع سختی در طول جوشکاری که از جوشکاری ۹۰ QRO استفاده می شود و گرمای اولیه در یک کوره و در یک جعبه مجزا شده انجام می شود.

فرآیند جوشکاری
حتی با بهترین تجهیزات و مناسب ترین طرح های قابل مصرف، فولاد ابزار نمی توانند به طور موفقیت آمیزی جوشکاری شوند مگر اینکه مراقبت های ویژه ای در آماده سازی اتصالات بکار گرفته شود که در عملیات جوشکاری واقعی استفاده شود و عملیات حرارتی بعد از جوشکاری به طور مناسب انجام شود.

آماده سازی اتصال
اهمیت دقت در آماده کردن اتصال نمی تواند بیش از حد مورد تأکید واقع شود. شکاف ها باید در قسمت بیرونی ایجاد شوند به گونه ای که شکل اتصال در زاویه حداقل ۳۰ درجه و به طور عمودی باشد. عرض زیر اتصال باید حداقل mm1 (اینچ ۰۴/۰) بزرگتر از ماکزیمم قطر الکترود باشد که استفاده می شود.
ساییدگی یا آسیب گرمایی در کار گرم ابزار باید تا حدی کاهش یابد که فولاد بدون عیب به نظر برسد. سطوح ابزار در مجاورت جوشکاری مورد نظر و سطوح اتصال خودش باید به حدی باشد که فلز تمیز به نظر برسد. قبل از شروع جوشکاری، نواحی پایینی باید با نفوذ کننده ای چک شوند تا اطمینان حاصل شود که همه عیب ها برطرف شده اند. ابزار باید فوراً جوشکاری شود تا اصلاح سازی به پایان رسد، وگرنه خطر آلودگی سطح اتصالات با خاک، لکه یا رطوبت بوجود می آید.

جوشکاری ساخته شده
اول از همه، سطح اتصالات برای استفاده یک تعداد مواد مذاب مناسب آب فلزکاری می شود. این لایه اولیه بایدبا یک الکترود MMA با قطر کوچک (mm25/3- اینچه ۸/۱- حداکثر Ø) ساخته شود یا از راه جوشکاری TIG (به حداکثر جریان A120) طراحی شود.
دومین لایه با الکترود مشابهی و جریان همانند لایه اولیه ساخته می شود تا ناحیه تأثیر پذیرفته از گرما بیش از حد گسترده نشود. نظر دادن در اینجا بسیار سخت است، زیرا ریز ساختارهای شکننده که احتمالاً در هر ناحیه تأثیر پذیرفته از گرما و با مواد اصلی در لایه اول تشکیل می شوند، با گرما در لایه دوم حرارت می بینند و گرایش به ایجاد شکاف در نتیجه کاهش می یابد. بقیه اتصالات پیش بینی شده با جریانی بیشتر جوشکاری می شوند و الکترودهای با قطر بالاتر در این جوشکاری نیز هستند.
آخرین مرحله باید به خوبی در بالای سطح ابزار ساخته شود. حتی جوشکاری های کوچک باید شامل حداقل دو مرحله شوند که مراحل خرد کردن و قالب گیری است.
در زمان جوشکاری، قوس ایجاد شده باید کوتاه شود و مهره ها باید در مراحل مجزایی رسوب کنند. الکترود باید در زاویه ۹۰ درجه باشد تا اتصالات ابعاد به گونه ای انجام شوند که بریدگی ها به حداقل برسند. به علاوه الکترود باید در زاویه ۷۵ تا ۸۰ درجه ثابت شود تا حرکت به سمت جلو هدایت شود.
قوس الکتریکی ایجاد شده باید در اتصال قرار گیرد و هر سطح ابزاری که جوشکاری نشده است، نیز باید در اتصال قرار گیرد. شکل خشن قوس الکتریکی احتمالاً در شکافهای اولیه تعیین می شود. به منظور جلوگیری از ایجاد منافذ، شکل خشن باید کاملاً گداخته شود در ابتدای جوشکاری. اگر شروع دوباره با الکترود MMA ایجاد شود، نوک الکترود باید از خاکسترها پاک شود. این امر به قوس الکتریکی کمک می کند که در زمان مشابه به عنوان منبع نیرومند تخلخل قابل حذف باشد.
در ساختن لبه ها یا گوشه ها، هم زمان و هم عوامل مصرفی می توانند با استفاده از قطعه فلزی صرفه جویی شوند (شکل ۸). همچنین استفاده از هر وسیله محافظتی در حوضچه ذوب، گرم کننده تر است که خطر شکل گیری تخلخل را کاهش می دهد (جریان های پایین نیاز دارند تا استفاده شوند البته زمانی که لبه ها یا گوشه ها به سرعت ساخته می شوند).
اگر مس یا گرافیت حفاظتی استفاده شوند، اندازه اضافی mm 15 (اینچ ۰۰۶/۰) باید بین سطح جوشکاری حفاظتی و جوشکاری مورد نیاز واقع شود زیرا خاکستر گرفته شده، میزان خصی از فضا را اشغال می کند (جوشکاری MMA).
برای تعمیر یا تنظیم بیش از حد ابزار مثلاً قالب گیری پلاستیکی با حفره صیقل داده شده یا حفره ترکیب شده، ضروری است که تماس مناسبی بین کابل برگشتی و ابزار وجود داشه باشد. تماس ضعیف، مشکلاتی را با قوس الکتریکی ثانویه بوجود می آورد و سطح گران قیمت را با قوس های نامناسب آسیب می رساند. چنین ابزاری باید در صفحه مسی قرار گیرند تا بهترین تماس ممکن را بوجود آورند. صفحه مسی باید در سراسر ابزار گرمای اولیه دریافت کند.
جوشکاری کامل شده باید به دقت تمیز شود و زودتر بررسی شود تا اجازه خنک شدن به ابزار را بدهد. هر نقصی مثل خراش در قوس یا بریدگی باید فوراً از بین برود. قبل از اینکه ابزار خنک شود، سطح جوشکاری شده باید تقریباً به سطحی برسد که اطراف آن ابزار در فرآیندهای بعدی مورد برسی واقع شوند.
قالب ها در نواحی جوشکاری شده باید صیقل داده شوند یا حکاکی شوند تا مراحل آخری استفاده شده در جوشکاری TIG مورد عمل باشند که احتمال کمتری در ایجاد تخلخل یا گنجایش در فلز جوشکاری ایجاد می کند.

عملیات حراتی بعد از جوشکاری
بسته به شرایط اولیه ابزار، عملیات حرارتی زیر احتمالاً در جوشکاری بعدی انجام می شوند:
* گرم کردن و سرد کردن (یا آبدیده کردن)
* حرارت ملایم، سپس سخت کردن+ گرم کردن معمولی
* فرونشاندن تنش ها

گرم و سرد کردن (آبدیده کردن فلز)
ابزاری که کاملاً سخت شده اند و در جوشکاری اصلاح شده استفاده می شوند باید اگر ممکن است بعد از جوشکاری گرم و سرد شوند (آبدیده شوند.)
آبدیدگی فلز ضخامت فلز جوشکاری را بهتر می کند و مخصوصاً وقتی ناحیه جوشکاری شده به شدت فشرده می شود، اهمیت دارد (مثلاً کار در محیط خنک و گرم).
دمای آبدیدگی فلز باید به گونه ای انتخاب شود که سخت شدگی فلز جوشکاری و فولاد اصلی منطبق باشند، یک استثناء در این قانون زمانی است که فلز جوشکاری پیشرفت محسوسی را در برابر مقاومت دمایی نسبت به مواد اصلی نشان دهند (مثلاً جوشکاری اُروار سوپرم با جوشکاری ۹۰ QRO) که در این مورد، جوشکاری باید در بالاترین دمای ممکن آبدیده شود و همزمان با فولاد اصلی باقی مانده در سختی باشد (معمولاً ۲۰ درجه سانتیگراد یا ۴۰ درجه فارنهایت زیر دمای آبدیدگی قبلی باشد).
جزوات ایجاد شده برای جوشکاری آدهولم قابل استفاده هستند و فولاد ابزارها، منحنی های دمایی را برای شرایط دمایی برای ابزارهای جوشکاری شده اثبات کرده اند.
اصلاحات بسیار کمی نیاز نیست که فلز را بعد از جوشکاری آبدیده می کنند، با این وجود، این امر باید انجام شود اگر همه موارد امکان پذیر باشد.

گرم کردن ملایم
ابزارهایی که جوشکاری می شوند تا بر تغییرات طراحی شده منطبق باشند یا خطاها را در زمان ساختن ابزارها بررسی می کنند، در شرایط گرم کردن ملایم قرار می گیرند و نیاز است که بعد از جوشکاری در عملیات حرارتی قرار گیرند. از آنجایی که جوشکاری فلز در زمان جوشکاری بعدی خنک شده سخت می شود، بسیار مطلوب است که گرم کردن ملایم جوشکاری پیش از سخت شدگی انجام شود و ابزار آبدیده شوند. چرخه گرم کردن ملایم به گونه ای سفارش می شود که برای فولاد اصلی قابل استفاده بود. ناحیه جوشکاری شده سپس ماشینی می شود و ابزار احتمالاً در پایان کار قرار می گیرند و عملیات حرارتی به طور معمول پیش می رود. با این وجود، حتی اگر ابزار بتوانند با خردشدگی کمی در جوشکاری به پایان کار برسند، گرم کردن ملایم در ابتدا سفارش می شود تا ایجاد شکاف در زمن عملیات حرارتی ملایم شود.

فرونشاندن تنش ها
گاهی فرونشاندن تنش ها بعد از جوشکاری انجام می شود تا فشارهای رسوباتی را کاهش دهد. در جوشکاری های بسیار طولانی یا بسیار محدود، احتیاط بسیار اهمیت دارد. اگر جوشکاری آبدیده شود یا به طور ملایم گرم شود، سپس فشار رسوباتی فرونشانده شده نیاز نمی باشد. با این وجود، فولاد ابزار از پیش گرم شده مثل جوشکاری IMPAX سوپرم و با جوشکاری IMPAX یا با جوشکاری IMPAX TIG، باید جدای از تنش باشد و بعد از جوشکاری این کار انجام شود چون هیچ عملیات حرارتی دیگر به طور معمول انجام نمی شود.
دمای فرونشاندن این تنش ها باید انتخاب شود چون هیچ فولاد اصلی یا هیچ ناحیه جوشکاری شده ملایم به طور وسیع در زمان عملیات ملایم نمی شود. اگر سوپرم IMPAX بعد از جوشکاری، ماشینی شود، کاملاً ضروری است که قالب در تنش فرونشانده قرار گیرد تا استحکام بُعدی کافی بدست آید.
اصلاحات جوشکاری بسیار کوچک یا تنظیمات جوشکاری به طور نرمال به دمای فرونشاندن تنش نیازی ندارند.

منابع:

  • متالورژی کاربردی فولادها مرعش مرعشی
  • ( ASM Handbook(Tool Material
درخواست انجام پروژه آنالیز تصویر

همچنین ببینید

RavrJ_big_03

تست غیر مخرب مایعات نافذ pt

موضوع پروژه :تست مایعات نافذ PT در صنعت دانشجویان: هادی جوان بخت  /  علی تلگردی …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.