وبلاگ blog" name="description" />, Weblog, Daily, Writing, PersianBlog, persianweblog , Blog , Persian , Iran , Iranian, Farsi, Weblogs, Blogs, وبلاگ, يادداشت روزانه, پرشين بلاگ , وبلاگ فارسی , وبلاگ ایرانی , وب نوشت " name="keywords" /> <-BlogTitle->
 

<-blogTitle->

<-BlogDescription->

<-PostTitle->
ساعت <-PostTime-> روز <-PostDate->  کلمات کلیدی: <-TagName->
<-PostContent->
لینک دائم لینک دائم   لینک دائم نظر شما (<-count->)   لینک دائم نویسنده: <-PostAuthor->  
← صفحه بعد صفحه قبل →
 
<-PageContent->

 
 
 
 
donestani.persianblog.irبه این وبلاگ علمی سر بزنید دریافت کد خداحافظی

فولادهای آستنیتی منگنز دار که به فولادهای منگنزی هادفیلد Hadfield نیز موسوم هستند . بسیارچقرمه tough بوده و غیر مغناطیسی می باشند . معمولا" درجه حرارت تغییر حالت و سختی پذیری فولادهای کم آلیاژی توسط مقدار بالای منگنز پایین آورده می شوند و آوستینت تا درجه حرارت محیط نیز پایدار می ماند . این فولادها با استحکام بالا ، انعطاف پذیری خوب و مقاومت در برابر سایش عالی مشهور هستند و بصور مختلف ریختگی ، ورق ، سیم ، میله و غیره عرضه می شوند . قطعات ریخته شده یا نورد شده این گروه فولادها غالبا" بصورت کوینچ شده بکار می روند .

نکته جالب توجه اینکه برعکس اغلب فولادها این گروه از فولاد بعد از کوینچ یا سریع سرد شدن در آب چقرمه تر یا سمج تر می شوند اما تحت عملیات حرارت دادن مجدد یا تمپرکردن ترد می شوند. عملیات حرارتی معمول در فولادهای آستنیتی حرارت دادن و آوستینیته کردن حدود          (1800 -1950°F) 980 – 1060°C  برای مدت حدود 30 -20 دقیقه و سریع سرد کردن در آب است تا خواص مکانیکی مطلوب بدست آید . بالای این دما ساختار کاملا" آستنیتی می باشد . اگر قطعه در زمان کافی و درجه حرارت مناسب قرار گرفته و در آب سریع سرد شود ساختار بوجود آمده زمینه روشن و با مرزدانه ها و ذرات ریز سرباره یا اکسیدها دیده می شود.  (زمینه روشن آوستینت است ) .

در حین عملیات حرارتی بویژه در درجات حرارت بالا ، لایه نازکی از سطح دکربوره و احتمالا" مقداری از منگنز هم می سوزد که در حین سریع سرد شدن بصورت مارتنزیتی همراه با " ترک " های ریز در می آید که از نظر خواص مکانیکی ضعیف بوده ولی خاصیت مغناطیسی دارد . این موضوع بویژه در قطعات نازک و آنهایی که تحت نیروهای خستگی زا قرار می گیرند ممکن است قابل توجه باشد و در بعضی موارد ضرورت ایجاب می کند تا این لایه تراشکاری شود . این پدیده در حین برشکاری یا جوشکاری نیز ممکن است اتفاق بیفتد . تبدیل و تغییر فاز ممکن است در درجه حرارت ثابت در اثنای حرارت دادن مجدد در درجه حرارت بالای Alupper ایجاد شده و ساختاری شامل ورقه هایکاربید و پرلیت بوجود آورد . (کاربید در درجه حرارت °C 593 - 538 (F 1100 - 1000 ) و پرلیت °C 760- 538 (F 1400 -1000) ظاهر می شوند ) . تغییر فاز از مرزدانه ها شروع شده و ترکیب شیمیایی تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی ساختار بوجود آمده دارد . بهر حال نتیجه این تغییرات کاهش استحکام و انعطاف پذیری است.

با توضیحات بالا می توان گفت که تبدیل و تغییرات از درجه حرارت محیط تا °C 482 (F 900 ) اتفاق نمی افتد بنابراین باید توجه کرد که قطعات جوش داده شده را نباید بهیچوجه تحت عملیات حرارتی پس گرم یا تنش زدایی قرار داد . بطور کلی این فولاد نباید بالا °C 316 (F 600 ) تحت حرارت مجدد قرار گیرد ، مگر در شرایط خاص و زمان بسیار کوتاه . از طرف دیگر این فولادها شدیدا" تحت کار سرد سخت می شوند . اگر قطعه ای که تحت کار سرد قرار گرفته است مواجه با حرارت دادن مجدد شود ترد شدن آن خیلی سریع تر اتفاق می افتد چون نطفه های بیشتری برای تغییر فاز وجود دارد . این لایه نازک است و در ضمن حرارت دادن زیر قوس الکتریکی ذوب می شود ، اما در شرایطی که کیفیت ویژه برای اتصال تقاضا شود باید حتی المقدور این قشر کار سختی شده را با دقت سنگ زده یا تراشید .

ضریب انبساط حرارتی فولادهای آستنیتی منگنز دار شبیه فولادهای آستنیتی کرم – نیکل دار بوده و تقریبا" یک ونیم برابر فولادهای فریتی است که خود مشکلاتی را از نظر تنش های حرارتی و انقباضی در حین گرم و سرد شدن بوجود می آورد . خواص مکانیکی این گروه فولادها بین °C 204 تا 45- (F 400 تا 50- ) عالی است و بطور کلی برای موارد سایش بیشتر بکار می رود .

فقط روش های جوشکاری با قوس الکتریکی برای فولادهای منگنزی توصیه می شود ، زیرا با توجه به توضیحات در مقدمه ، حرارت دادن مجدد این فولادها که قبلا" سمج یا چقرمه شده باعث از دست دادن شدید استحکام کششی و انعطاف پذیری آنها می شود ، بنابراین هر فرآیند جوشکاری که تناوب طولانی حرارت داشته باشد مناسب نیست ( جوشکاری با گاز یا شعله ) جوشکاری مقاومتی نیز بر روی فولادهای منگنز دار متداول می باشد .

از پیش گرم کردن قطعه فولاد آستنیتی منگنز دار قبل از جوشکاری اکیدا" باید پرهیز کرد . علاوه بر فلز اصلی قطعه کار فلز جوش رسوب داده شده نیز تحت حرارت دادن مجدد نباید قرار گیرد هر چند این تاثیر ناشی از حرارت مجدد با بهسازی هایی که در تولید فلز پر کننده یا الکترود پیش بینی شده تا حدودی محدود است و فقط باعث ضخیم شدن مرزدانه ها می شود . بهسازی در الکترود یا مفتول جوشکاری شامل کاهش هر چه بیشتر کربن و افزودن بعضی عناصر کند کننده تبدیل فاز می باشد .

جوشکاری فولاد آستنیتی منگنزی به فولادهای دیگر ( کربنی و کم آلیاژی ) فقط با استفاده از فلز پرکننده فولاد منگنزی امکان پذیر است و در صورتی که با تفکیک صحیح جوشکاری کار شود بهترین نتیجه وقتی حاصل می شود که میزان فسفر در مفتول یا الکترود کمتر از 025/0% و منگنز بیش از 14 درصد و " میزان امتزاج " در لبه فولاد غیر منگنزی کمتر از 25 درصد باشد . در غیر اینصورت ممکن است ترک برداشتن در جوش یا مجاور آن اتفاق افتد . هرگز نباید از مفتول یا الکترود فولاد کربنی یا کم آلیاژی در این موارد استفاده شود . بعضی جوشکارها مفتول فولاد زنگ نزن 308 را ترجیح می دهند . البته باید عمق نفوذ و میزان امتزاج پایین نگهداشته شود .

انواع گوناگونی از الکترود جوشکاری با ترکیبات متفاوت برای جوشکاری این گروه فولادها تولید و عرضه می شود که بعضی از آنها صرفا" برای عملیات سطحی رسوب دادن لایه سخت در مواضع تحت سایش زیاد مناسب است . جدول زیر خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی چند نمونه فلز جوش رسوب داده شده با چند نوع مفتول بر روی فولاد آستنیتی منگنز دار نشان می دهد . خاصیت ضربه پذیری نمونه دیگری ازفلز جوش در جدول بعدی آورده شده است .  

خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی چند نمونه لز جوش از الکترودهای فولاد منگنزدار

نوع

نقطه تسلیم Psi

استحکام کششی    Psi 

درصد نسبی تغییر طول

درصد کاهش نسبی سطح

سختی BHN

روش جوشکاری

NiMn

64100

121300

0/47

6/37

207

الکترود دستی

NiCrMn

75600

119800

0/42

2/33

223

الکترود دستی

MoMn

67900

119800

0/32

1/33

241

الکترود دستی

CrMn

120000

146000

0/30

0000

194

الکترود دستی

NiCrMn

78700

122300

0/37

6/31

235

الکترود مداوم

NiCrMn 

79400

120600

0/38

0/34

207

زیر پودری

درصد ترکیب شیمیایی

انواع

NiMn 

 

C

Mn

p

Si

Ni

Ci

V        Mo

 

75/0

5/14

02/0

7/0

5/3

0000

000     000

 

الکترود دستی

NiCrMn

75/0

0/14

02/0

0000

5/3

0/4

000     000

الکترود دستی

MoMn

75/0

7/14

01/0

07/0

0000

0000

0/1      000

الکترود دستی

CrMn

35/0

1/14

02/0

6/0

0/1

5/14

7/1       6/0

الکترود دستی

NiCrMn

80/0

2/15

02/0

000

2/3

0/4

000      000

الکترود مداوم

NiCrMn 

78/0

7/16

02/0

8/0

7/3

3/4

000      000

زیر پودری

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

خواص ضربه ای فلز جوش Ni  -  Mn   *

درجه حرارت آزمایش

خواص ضربه ای ( فوت – پوند )

F 75

F 0

F 75 -

F 150 -

118

96

80

55

  • آنالیز تقریبی فلز جوش عبارتنداز: 

C 0.75% , Mn 14.5% , P 0.021% , Si 0.65% , Ni 3.5% , Cr 0.4% 

علیرغم بهبود در کیفیت الکترود جوشکاری برای این گروه فولادها ، توجه و مهارت در فرآیند جوشکاری و رسوب دادن فلز جوش و بعضی تاثیرات در منطقه مجاور جوش حائز اهمیت است .

الکترود با منگنز بالا صرفا" بمنظور پرکردن مواضع سائیده شده بکار می رود و در مقابل الکترود منگنز مولیبدن دارای سمجی و چقرمگی کمتری است . معمولا" سازنده ها با توجه به سوختن و از دست رفتن بعضی عناصر آلیاژی در حین جوشکاری ، مقدار اضافی در ترکیب الکترود یا مفتول پیش بینی می کنند اما طبیعی است که اگر جوشکاری با طول قوس زیاد از حد یا بهم زدن غیر معمول ( Pudding ) حوضچه جوش و یا عدم رعایت نکات دیگر انجام شود مقدار اضافی سوختن موثر موجب تقلیل خواص و کیفیت فلز جوش رسوب داده شده می شود .

الکترودهای دستی فولاد منگنزی بصورت های گوناگون سیم آلیاژی پوشش دار ، سیم با عناصر آلیاژی در پوشش آن و لوله ای با عناصر آلیاژی در مغز آن تولید و عرضه می شود .

با توجه به مقدمه و توضیحات بالا می توان خلاصه روش جوشکاری و نکات مهم مربوطه برای حفظ کیفیت خوب در فلز جوش (استحکام و سمجی بالا ) را با الکترود دستی بصورت زیر خلاصه کرد :

1)       جوشهایی که یک یا هر دو جزء مورد اتصال ار فولاد آستنیتی هستند باید از الکترودهای منگنزی یا زنگ نزن ( کرم – نیکل دار ) استفاده کرد .

2)       از فرآیند جوشکاری با شعله یا اکسی استیلن استفاده نشود ، احتمال ایجاد تردی در فلز قطعه کار و جوش وجود دارد .

3)       الکترود را باید در جای خشک نگهداری کرده و یا قبل از استفاده آنرا پخت یا خشک کرد .

4)       رعایت نکات و دستورات سازنده الکترود در مورد قطب و نوع جریان الکتریکی مصرفی الزامیست. 

5)       تمیز کردن کامل رنگ ، چربی و آلودگی های دیگر از سطح و لبه مورد جوش

6)     تا آنجا که ممکن است قشر سطحی سخت شده در اثر کار سرد در مسیر جوشکاری برطرف شود چون لایه مذکور دارای ساختار مارتنزیتی بوده و حساسیت زیادی در برابر ترکیدگی دارد .

7)     هر نوع عیب سطحی نظیر ذرات ماسه سوخته شده یا محبوس شده ، خلل و فرجهای انقباضی shrinkage  porosity و ترکیدگی ها باید قبل از جوشکاری برداشته شوند .

8)     در تعمیرات مربوط به " ترکیدگی " ، فلز اطراف " ترک " تا عمق آن برداشته شده و ابتدا و انتهای مسیر پیشرفت ترک را نیز با سوراخ کردن با جوش عرضی بست . البته این موضوع خیلی ساده هم نیست چون انتهای عمق ترکیدگی در قطعه براحتی نمی توان تشخیص داد .  

9)     کوبیدن peening بدون توقف بر روی فلز جوش در حالت گداختگی کمکی در کاهش تنش های داخلی انقباض در اثنای سرد شدن و تقلیل پیچیدگی می کند .

10)    هرگز فولاد آستنیتی منگنز دار را با الکترود فولاد کربن یا کم آلیاژی نباید جوش داد .

11)   حرارت داده شده بازای هر اینچ باید در حد می نیمم ( با توجه به ایجاد جوش سالم ) نگهداشته شود حرارت داده شده در واحد طول را می توان با فرمول ساده زیر محاسبه کرد :

H = E.I.60 / S

S = سرعت پیشرفت جوشکاری (سانتیمتر در دقیقه)

I = شدت جریان (آمپر)

E = اختلاف پتانسیل قوس (ولت )

H = حرارت داده شده در هر سانتیمتر (ژول بر سانتیمتر )

درجه حرارت قسمت مجاور جوش پس از یکدقیقه رسوب فلز جوش °C 316 (F 600) تجاوز نکند کاربرد سیستم اندازه گیری درجه حرارت کار در حین جوشکاری مفید است . )

 

باید این امکان وجود داشته باشد تا با دست فاصله 15 سانتیمتری (6 اینچی ) مسیر جوشکاری را در تمام لحظات لمس کرد . بخاطر داشته باشیم که نفوذ حرارتی فولاد منگنزی 4/1 فولادهای کربنی است . در جوشکاری قطعات نازک و سبک دقت بیشتر در این امر لازم است . عواملی که به کاهش حرارت داده شده در واحد طول کمک می کند عبارتند از :

الف - نگهداشتن طول قوسی کوتاه ( طول قوس زیاد ولتلژ را افزایش داده و حرارت را در سطح وسیع تر توزیع می کند ) .

 ب - بهم زدن هر چه کمتر حوضچه جوش (بهم زدن جوش و یا حرکت زیگزاگی موجب بازیابی کمتر منگنز و کاهش سرعت پیشرفت جوشکاری می شود .  

ج - پیش گرم کردن فولاد منگنزی مفید نیست ( انواع کم آلیاژی ممکن است در شرایط خاص کمی پیش گرم کرد . )  

د - استفاده از جوشهایی با طول کوتاه در قسمتهای مختلف بطور تناوب برای بهتر پخش شدن حرارت و عدم بالا رفتن درجه حرارت در یک نقطه .  

ه - تامین زمان کافی برای سرد شدن هر قسمت از جوش رسوب داده شده . گاهی می توان از آب نیز برای سرد کردن استفاده کرد در صورتیکه دقت شود رطوبت به نقطه مورد جوش در پاس بعدی نرسد .  

و - استفاده از مفتول یا میله هایی از فولاد منگنزی در مواردیکه نیاز به مقدار رسوب بالا است . این مفتول ها قبلا" در موضع جوش قرار داده می شوند و ذوب شدن و ادغام آنها در حوضچه جوش موجب سریع تر سرد شدن فلز جوش می شود .

استفاده از فرآیندهای نیمه خودکار و خودکار جوشکاری برای این گروه فولادها نیز متداول است ، در این فرآیند به الکترودهای مداوم نیاز است که بصورت سیم های آلیاژی توپر یا لوله ها با محتوای مواد فلاکسی یا سرباره ساز و احیانا" عناصر تولید و عرضه می شوند . سیم های توپر در فرآیند های خودکار و نیمه خودکار معمولا" باریک است بعضی از الکترودهای لوله ای با قوس باز به کمک محافظت گاز CO 2 و یا مخلوط CO 2 و آرگون بکار برده شده و برخی دیگر در فرآیند قوس زیر پودری و به کمک پوشش سرباره استفاده می شوند . یکی از بیشترین کاربرد جوشکاری بر روی فولادهای منگنزی پرکردن مواضع سائیده شده به کمک  رسوب فلز جوش است . معمولا" فلز جوش دارای همان ترکیب شیمیایی فلز قطعه کار است ، هر چند در بعضی موارد لایه رسوب داده شده از مقاومت سایشی بیشتری برخوردار است . همانطور که در اتصالات فولادهای سنگنزی گفته شد اینگونه کارهای سطحی و تعمیراتی نیز با روش قوس الکتریکی و تمرکز حرارت هر چه بیشتر انجام گیرد تا پدیده " حرارت مجدد " و رسوب کاربید و بالاخره کاهش خواص مکانیکی اتفاق نیفتد .

در اینموارد باید فرض کرد که سطح سائیده شده در اثر کار سختی سخت شده و اگر در منطقه حرارتی ناشی از جوشکاری قرار گیرد احتمال ترک برداشتن آن بسیار زیاد است . برای اجتناب از این مشکل در زیر مجاور جوش باید قبل از جوشکاری این لایه سخت شده را بکمک سنگ زدن یا برشکاری با قوس برداشت . همانطور که قبلا" گفته شد باید سعی شود از فلز پرکننده ای استفاده شود که تطابق ترکیب شیمیایی با فلز قطعه کار داشته باشد و جوش ها کوتاه و منقطع باشد ( پایین نگهداشتن حرارت داده شده در واحد طول ) . تصور اینکه فقط پایین نگهداشتن آمپر کافی است اشتباه است . چه بسا با آمپر بالا و سرعت جوشکاری سریع می توان از پخش حرارت به اطراف و بالا رفتن درجه حرارت این مناطق جلوگیری کرد . نکات گفته شده دیگر در مورد کوبیدن جوش یا استفاده از میله های فولاد منگنزی و یا عدم پیش گرم کردن در جوشکاری تعمیراتی نیز صادق است و از تکرار آنها خودداری می شود .

پیچیدگی قطعه پس از جوشکاری هم اغلب یکی از مشکلات می باشد . استفاده از گیره ها و نگهدارنده ها و یا بستن پشت به پشت دو فک خرد کننده و یا کوبیدن فلز رسوب داده شده گداخته و تدابیر دیگر می تواند موجب کاهش پیچیدگی و تغییر شکل شود .

بطور کلی رفع عیوب ریختگی قطعات فولاد منگنزی را باید پس از عملیات کوینچ کردن آنها انجام داد . زیرا در حالت ریخته شده as – cast بسیار ترد و شکننده بوده ممکن است در حین جوشکاری شکسته شوند . دیواره های کناری حفره های انقباضی باید چنان سائیده شود که دارای شیبی برابر 15 درجه ( حداقل ) باشد .

منابع: تکنولوژی جوشکاری  -  کلید جوشکاری جلد اول

 

 




:: برچسب‌ها:
ن : ع غ
ت : ۱۳٩٠/٦/٢٢
نظرات ()
 
جهت اطلاع از تنظیمات و ویــــرایش این قالب اینجا را کلیک کنید.

.:: کلیک کنید ::.