استیل ضد زنگ، فلزی که زنگ نمی‌زند، مدت‌هاست که به‌عنوان یک متریال محبوب در ساخت‌وساز شناخته می‌شود. دوام، استحکام، قابلیت کار و مقاومت در برابر خوردگی با درجات مختلف، دلایل شناخته شده‌ای برای این محبوبیت هستند. با وجود جذابیت‌های فراوان، جوشکاری دقیق این فلز، چالش‌هایی را به همراه دارد. پیش از شروع هر پروژه‌ای که شامل استیل ضدزنگ می‌شود، ضروری است تا در دنیای جوشکاری این فلز غوطه‌ور شویم. بیایید نگاهی دقیق به این فلز و بهترین تکنیک‌های جوشکاری استیل ضدزنگ داشته باشیم.
فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) چیست؟
فولاد ضد زنگ آلیاژی از آهن است که حاوی ۱۱ تا ۳۰ درصد کروم می‌باشد. خاصیت ضد زنگ‌زدگی و ظاهر زیبای این فلز، ناشی از وجود کروم است. میزان درصد عنصر کروم در ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ و کاربرد نهایی آن تأثیرگذار است. برای بهبود شکل‌پذیری و مقاومت به خوردگی، عناصر دیگری مانند نیکل و مولیبدن نیز به آن اضافه می‌شود.
اولین فولاد ضدزنگ در سال ۱۹۱۳ توسط هری بریرلی معرفی شد. این نوع فولاد به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی ناشی از مواد شیمیایی، گازها و مایعات، محبوبیت زیادی پیدا کرد. جالب است بدانید که سه نوع اصلی از فولاد ضدزنگ وجود دارد: فریتی، آستنیتی و مارتنسیتی. فرایند جوشکاری برای هر کدام از این انواع چندان تفاوتی ندارد.
این فلز جوشکاری در کاربردهای صنعتی مختلف عملکرد بسیار خوبی دارد. مقاومت آن در برابر دماهای بسیار بالا باعث شده تا انتخابی مناسب برای صنایع لوله‌کشی، مواد شیمیایی خورنده و نفت باشد. همچنین به دلیل مقاومت در برابر عفونت، در تجهیزات پزشکی، رستوران‌ها و کارخانه‌های تولید آبجو نیز محبوب است.
بخش ناخوشایند فولاد ضدزنگ، قیمت آن است که ۳ تا ۵ برابر گران‌تر از فولاد نرم می‌باشد. جوشکاری آن نیز به همین نسبت گران است و انتخاب آن را کمی دشوار می‌کند.
آماده‌سازی استیل ضدزنگ برای جوشکاری
تمیزکاری و آماده‌سازی استیل ضدزنگ، کلید جوشکاری باکیفیت است. دلیل این امر تمایل بالای این فلز به جذب کربن از فولاد معمولی است.
برای تمیزکردن استیل ضدزنگ قبل از جوشکاری، از مجموعه ابزار مجزا استفاده کنید. هر ابزاری که دارای باقی‌مانده کربن باشد، می‌تواند باعث آلودگی استیل ضدزنگ شده و منجر به زنگ‌زدگی محصول نهایی شما شود. برس، چکش و گیره باید جدا از ابزارهای مربوط به جوشکاری این فلز نگهداری شوند.
توصیه می‌شود مناطق کاری فولاد کربنی و استیل ضدزنگ را از هم جدا نگه دارید، زیرا ذرات معلق کربن ممکن است بعداً در استیل ضدزنگ جاسازی شده و باعث زنگ‌زدگی شوند.
انتخاب مواد پرکننده، یک مرحله آماده‌سازی بسیار مهم است. سعی کنید مواد پرکننده را با فلز پایه مطابقت دهید. به‌طورکلی این کار ساده است، اما در مورد فلزات غیرمشابه ممکن است با مشکلاتی روبرو شوید.
روش های رایج برای جوشکاری استیل ضد زنگ
انتخاب فرایند جوشکاری برای استیل ضد زنگ به عواملی مانند ضخامت فلز، محصول نهایی و مدت‌زمان تکمیل پروژه بستگی دارد. از میان روش‌های موجود، برای جوشکاری استیل ضدزنگ عمدتا از 4 روش زیر استفاده می‌شود:
1. جوشکاری تیگ (TIG)
این روش جوشکاری به دلیل کیفیت بالا، استحکام، چندکاره بودن و دوام، پرکاربردترین فرایند است. این انتخابی ایده‌آل برای فلزات نازک است که در آن ظاهر نهایی فلز موردتوجه قرار می‌گیرد. دمای جوشکاری TIG و گاز محافظ آرگون، هلیوم، هیدروژن و نیتروژن برای جلوگیری از اکسیداسیون استفاده می‌شود.
جوشکاری TIG نسبت به سایر روش‌های جوشکاری، مقاوم‌ترین نوع جوشکاری است. این نوع جوشکاری است که در آن از مصرفی استفاده نمی‌شود. جریان الکتریکی به‌خودی‌خود قوسی بین تنگستن و فلز پایه ایجاد می‌کند. قوس به نوبه خود گرمای زیادی ایجاد می‌کند که می‌تواند سطوح را برای اتصال ذوب کند.
ناحیه جوشکاری برای محافظت در برابر آلودگی‌ها به گازهای محافظ نیاز دارد. ناحیه جوشکاری محافظت شده در هنگام خنک‌شدن به جوشی بدون عیب تبدیل می‌شود. در اینجا پس از جوشکاری نیازی به سنگ‌زنی یا تراشیدن نیست.
نکات جوشکاری TIG استیل ضد زنگ
پیاده‌سازی فرایند جوشکاری TIG روی استیل ضد زنگ می‌تواند کابوسی وحشتناک باشد، مگر اینکه نکات زیر را برای بهبود نتایج در نظر بگیرید.
- استفاده از سایز صحیح الکترود تنگستن: کیفیت جوشکاری رابطه مستقیمی با قطر الکترود تنگستن دارد. ورق فلز نازک در دمای پایین با قطر زیاد الکترود، جرقه‌زدن و شروع یک جوشکاری روان را با مشکل مواجه می‌کند. هرچه استیل ضد زنگ سنگین‌تر باشد، اندازه الکترود باید بزرگ‌تر باشد.
- تمیزکردن فلز: برای ایجاد یک خط جوش تمیز، بی‌عیب و محکم، هیچ میان‌بری برای تمیزکاری وجود ندارد. تمیزکردن را می‌توان با یک‌پارچه تمیز، استون و سایر رقیق‌کننده‌های مناسب انجام داد. آنها با حذف سریع هرگونه آلودگی، فلزمذاب را تمیز می‌کنند.
- تمیزکردن نوک تنگستن: برای ایجاد قوسی دقیق، پایدار و قوی الزامی است. نوک تنگستن توسط سیم جوش آلوده می‌شود و برای جلسه جوشکاری بعدی باید تمیز نگه داشته شود. نوک تنگستن هرچه ریزتر باشد، قوس تمیزتر و دقیق‌تر است.
- بهبود پوشش گاز: محبوس شدن هوا در حوضچه جوش، باعث ایجاد ناخالصی در آن می‌شود. برای داشتن جوش با کیفیت بهتر، باید از گاز بیشتری استفاده کنید. برای محافظت از گاز و داشتن نتایج جوشکاری بهتر، می‌توان از یک ساختار فنجان مانند پهن استفاده کرد.
- سرعت جوشکاری خود را افزایش دهید: آمپراژ را به‌گونه‌ای تنظیم کنید که حل‌شدن یا بریده شدن فلز پایه در حین حرکت با سرعت بالا اتفاق نیفتد. بهتر است دستگاه جوش را ۱۰ درصد کمتر از یک آمپر در هر ۰.۰۱ اینچ ضخامت استیل تنظیم کنید و با سرعت بیشتری حرکت کنید.
- انتخاب مواد پرکننده مناسب: مواد پرکننده باید تقریباً با فلز پایه مطابقت داشته باشد. هرگز صفحات استیل 304 را با الکترودهای 316 جوش ندهید. مواد پر کننده باید از نظر استحکام با فلز پایه برابر یا از آن قویتر باشند تا اتصال محکم و مناسبی ایجاد شود. همیشه اندازه صحیح الکترود را برای داشتن پوشش جوشکاری بهتر انتخاب کنید.
- پشت جوش را با گاز محافظت کنید: برای حفظ کیفیت جوش، پشت جوش را از محیط جدا نگه دارید. این کار را می‌توان با استفاده از کیت پاک‌سازی یا پوشاندن پشت جوش با درپوش آلومینیومی انجام داد.
- سرعت سردشدن آهسته‌تر: هر چه روند سردشدن آرام‌تر باشد، جوشکاری استیل ضدزنگ بهتر انجام می‌شود.
2. جوشکاری میگ (MIG)
جوشکاری MIG یک فرایند نیمه اتوماتیک است که برای اتصال دو قطعه فولادی با استفاده از گاز محافظ آرگون و الکترودهای مفتولی انجام می‌شود. تفنگ‌های جوشکاری MIG می‌توانند به نقاط سخت در پروژه‌های فولاد ضدزنگ دسترسی پیدا کنند و جوشکاری را انجام دهند.
MIG فرایندی سریع و قابل‌اعتماد برای جوشکاری است، حتی برای یک جوشکار مبتدی نیز ساده‌ترین فرایند به شمار می‌رود. اگر زمان تکمیل کار کم باشد و کاربر جوشکار دارای مدرک معتبر نباشد، این فرایند را انتخاب می‌کنیم.
سرعت بالای جوشکاری به دلیل تامین الکترود آن است که با تغذیه‌کننده سیم، نیمه اتوماتیک عمل می‌کند. الکترود برای انجام کار با سرعت از پیش تعیین شده به طور مداوم تغذیه می‌شود.
گاز محافظ آرگون برای محافظت از حوضچه مذاب از آلودگی‌های جوی استفاده می‌شود. کیفیت پس از جوش عالی و تمیز است و می‌توان از آن برای پروژه‌های بزرگ استفاده کرد.
3. جوشکاری قوسی با الکترود روپوش‌دار (Stick Welding)
منبع تغذیه DC در جوشکاری قوسی با الکترود روپوش‌دار، انتخاب بهتری برای جوشکاری استنلس‌استیل است. قوس جوشکاری بسیار نرم، پایدار با شروع آرام و قابلیت جوشکاری در وضعیت‌های مختلف را ارائه می‌دهد.
این روش برای چندین دهه جوشکاری پایه محسوب می‌شده است. از نظر بسیاری، این روش پذیرفته‌شده‌ترین روش برای اتصال فلزات است. امکان جوشکاری ایمن در فضای باز را فراهم می‌آورد. بااین‌حال، تولید دود ناشی از سوختن روپوش الکترود اجتناب‌ناپذیر است. این روپوش به محافظت از منطقه جوش در برابر آلودگی کمک می‌کند. روپوش مذکور پس از جوشکاری به سرباره تبدیل می‌شود که باید به‌صورت دستی جدا شود.
اتصالات حاصل از جوشکاری قوسی با الکترود روپوش‌دار بسیار مستحکم بوده و عمدتاً برای جوشکاری سازه‌ای کاربرد دارد. درصورتی‌که زیبایی ظاهری جوش چندان مدنظر نباشد، این روش اتصالی بسیار محکم و قابل‌اعتماد را ارائه می‌دهد.
4. جوشکاری نقطه‌ای (Spot Welding)
جوشکاری نقطه‌ای یک فرایند جوشکاری با صرفه اقتصادی بالا است که برای پروژه‌های کوچک و بزرگ جوشکاری استیل ضدزنگ (stainless steel) کاربرد دارد. در این روش، دو قطعه فلز از طریق گرمایش موضعی به هم متصل می‌شوند و یک جوش زیبا و بادوام بدون اعوجاج ایجاد می‌گردد.
این روش، اقتصادی‌ترین راه برای اتصال دو ورق فلز است. جریان الکتریسیته هنگام عبور از الکترود، گرما تولید می‌کند. مقاومت فلز باعث ایجاد گرما می‌شود. گرما، سطح فلزها را ذوب می‌کند که با فشار اعمال شده توسط بازوهای الکترود در هنگام سردشدن، یک اتصال محکم ایجاد می‌نماید.
سوالات متداول
- جوشکاری استیل ضد زنگ چقدر دشوار است؟
برای یک جوشکار مبتدی کمی چالش‌برانگیز است، زیرا استیل ضدزنگ گرما را به‌شدت نگه می‌دارد. دمای بالای جوشکاری می‌تواند باعث تاب برداشتن و حتی تغییر شکل آن در فرایند سردشدن شود. این فرایندی بسیار حساس است؛ زیرا هرگونه لکه و خراش برجسته باقی می‌ماند و ظاهر زیبا را از بین می‌برد.
- کدام نوع فرایند جوشکاری برای استیل ضدزنگ بهترین است؟
برای پاسخ به این سوال، مهارت جوشکار، ظاهر نهایی محصول، ضخامت فلز، بودجه و زمان لازم برای تکمیل پروژه را بررسی کنید.
اگر به دنبال مقرون‌به‌صرفه‌ترین فرایند هستید، جوشکاری نقطه‌ای انتخاب مناسبی است.
فلز نازک با ظاهری تمیز و زیبا با ویژگی‌های جوشکاری تیگ (TIG) مطابقت دارد.
برای پروژه‌های بزرگ، سریع و محکم که در آنها ظاهر اهمیت چندانی ندارد، می‌توان از فرایند جوشکاری میگ (MIG) استفاده کرد.
- آیا جوشکاری تیگ برای استیل ضد زنگ امکان‌پذیر است؟
تیگ یک فرایند جوشکاری دقیق است و برای پروژه‌هایی که نیازمند جوشکاری تمیز، مرتب، کنترل شده و با فلزات حساس مانند آلیاژهای استیل ضدزنگ هستند، انتخاب مناسبی است. این یک فرایند کند است و نیازمند یک جوشکار باتجربه برای کار با دستگاه جوشکاری استیل ضدزنگ می‌باشد. جوشکاری میگ در جایی که ظاهر اولویت ندارد، انتخاب بهتری است. این یک فرایند سریع و اقتصادی است و یک جوشکار مبتدی می‌تواند این فرایند را با حداقل هزینه تکمیل کند.
- آیا جوشکاری استیل ضد زنگ می‌تواند زنگ بزند؟
استیل ضد زنگ به طور معمول در برابر هر نوع خوردگی مقاومت می‌کند. در شرایط شدید، زمانی که لایه اکسید کروم شکسته شود، زنگ‌زدن امکان‌پذیر است. این می‌تواند در حین جوشکاری، گرمایش یا فرایند سردشدن اتفاق بیفتد. در جوشکاری تیگ استیل ضدزنگ، چالش جدی زنگ‌زدگی وجود دارد. با تمیزکردن و آماده‌سازی مناسب صفحه استیل ضدزنگ می‌توان بر این مشکل غلبه کرد. اکسید کروم داخل استیل ضدزنگ در طول فرایند جوشکاری به‌عنوان یک سپر محافظ در برابر زنگ‌زدگی عمل می‌کند. این به استیل ضدزنگ کمک می‌کند تا از علائم دائمی و تغییر رنگ بهبود یابد.
- بهترین روش برای جوشکاری استیل ضد زنگ چیست؟
استیل روی میز جوش قرار داده شده و با گیره‌ها محکم می‌شود. حال برای اتصال دو صفحه، اگر قطعات بزرگ‌تر باشند، جوشکاری میگ انتخاب مناسبی است. جوشکاری تیگ برای فلز نازک، پروژه‌های جوشکاری ظریف و محکم بهترین است.
- آیا جوشکاری استیل ضدزنگ متفاوت است؟
استیل ضدزنگ هری برارلی (۱۹۱۳) مقاومت در برابر خوردگی بسیار بالایی با شکل‌پذیری بسیار کم داشت. فرایند جوشکاری استیل با جوشکاری فولاد کربنی تفاوت چندانی ندارد.
- بهترین الکترود جوشکاری برای استیل ضدزنگ چیست؟
الکترود جوشکاری استیل از نوع A309 یا 312 برای جوشکاری تعمیری و نگهداری استیل ضد زنگ با روش جوشکاری SMAW (Stick) انتخاب بهتری است و اتصال محکم و مقاوم در برابر ترک خوردگی را به ارمغان می‌آورد.
- چرا گاهی اوقات جوش‌های استیل سیاه می‌شوند؟
هنگامی که فولاد گرم شده با هوا تماس پیدا می‌کند، اکسیداسیون با هوای محیط رخ می‌دهد. رنگ فلز به ترکیب فلز، دما و مدت‌زمان قرارگرفتن منطقه جوشکاری در معرض هوا بستگی دارد. مقدار کمتر گاز، سرعت حرکت خیلی سریع و جریان بیش از حد ممکن است باعث این تغییر رنگ شود.
سخن پایانی
جوشکاری استیل ضدزنگ چالشی است که ارزش امتحان‌کردن را دارد. این فرایند مزایا و محدودیت‌های زیادی را به همراه دارد اما با درنظرگرفتن محدودیت‌ها در تکنیک، نتیجه نهایی رضایت‌بخش خواهد بود. صیقل‌دادن مهارت جوشکاری با این فلز پرطرف‌دار، محبوب، هنری و ارزشمند، در پروژه باعث صرفه‌جویی در وقت و هزینه می‌شود. مهارت در جوشکاری استیل ضدزنگ شما را به یک متخصص تبدیل می‌کند که مهارت شما را به یکی از افراد مورد تقاضا و ارزشمند در صنایع تبدیل می‌کند.
