در فرایند جوشکاری، شرایط نامطلوب سطحی مواد مانند زنگ‌زدگی، پوسته‌های نورد و پوشش‌ها، چالش‌هایی را ایجاد می‌کند. در بسیاری از عملیات صنعتی، به‌منظور کاهش هزینه‌ها، مرحله تمیزکاری مواد اغلب حذف می‌شود. این رویکرد می‌تواند منجر به کاهش کیفیت جوش و افزایش احتمال بروز عیوب شود.
انتخاب مناسب فیلر جوشکاری برای شرایط خاص مواد پایه می‌تواند به طور قابل‌توجهی این مشکلات را کاهش دهد و بهبود کیفیت جوش را تضمین کند. باتوجه‌به این موضوع، درک تأثیر شرایط مواد بر عملکرد فلز پرکننده ضروری است.
شرایط متداول مواد پایه
برخی از رایج‌ترین شرایط سطوح مواد پایه در کاربردهای جوشکاری عبارت‌اند از پوسته‌های نورد، پوشش‌های گالوانیزه، روغن و زنگ‌زدگی. این شرایط ممکن است در طول فرایند تولید یا در نتیجه نگهداری نامناسب بر روی مواد پایه ایجاد شوند.
حذف این آلودگی‌ها از سطح مواد پایه، زمان‌بر و هزینه‌بر است. به همین دلیل، بسیاری از عملیات جوشکاری بدون تمیزکاری سطحی انجام می‌شوند. بااین‌حال، جوشکاری روی سطوح آلوده می‌تواند چالش‌هایی را در فرایند جوشکاری ایجاد کرده و کیفیت جوش را تحت‌تأثیر قرار دهد.
همواره توصیه می‌شود که قبل از شروع عملیات جوشکاری، سطح مواد پایه به طور کامل تمیز شود. بااین‌حال، در مواردی که تمیزکاری کامل امکان‌پذیر یا عملی نیست، استفاده از فیلر مناسب می‌تواند به بهبود نتایج جوشکاری کمک کند.
پوسته اکسیدی (Mill Scale)
پوسته اکسیدی یک‌لایه محافظ اکسیدی است که در حین فرایند تولید، زمانی که فلز نورد گرم می‌شود، بر روی آن تشکیل می‌شود. نورد سرد فولاد، تشکیل پوسته اکسیدی را از بین می‌برد، اما هزینه‌های فرایند تولید را افزایش می‌دهد؛ بنابراین بسیاری از جوشکارها، نورد سرد را بر نورد گرم ترجیح نمی‌دهند. همچنین می‌توان لایه پوسته اکسیدی را قبل از جوشکاری، با روش‌هایی مانند سندبلاست از بین برد.
یکی از مشکلات جوشکاری روی پوسته اکسیدی، کاهش شدید سرعت جوشکاری است. در برخی موارد، سرعت جوشکاری به نصف سرعت جوشکاری روی سطح تمیز و آماده شده کاهش می‌یابد. سرعت پایین جوشکاری برای سوزاندن لایه پوسته اکسیدی با قوس جوشکاری ضروری است. سرعت بالای جوشکاری روی پوسته اکسیدی منجر به یک حوضچه جوش ناپایدار و در نتیجه یک جوش ناهموار یا موج‌دار می‌شود. جوشکاری روی پوسته اکسیدی همچنین باعث پاشش بیشتر ذرات مذاب نسبت به جوشکاری روی فلز تمیز می‌شود.
هنگام انتخاب فیلر برای جوشکاری مواد پوشیده شده با اکسیدهای سطحی (Mill Scale)، سیم‌جوش هسته‌دار می‌تواند بسیار مفید باشد. سیم‌های جوش هسته‌دار به طور معمول دارای بیشترین میزان اکسیدکننده در ترکیب شیمیایی خود هستند که به جذب ناخالصی‌ها از سطح کمک می‌کند. سیم‌های جوش هسته‌دار مناسب برای جوشکاری مواد اکسید شده شامل کلاس‌های AWS E71T-1C/M و E71T-9C/M هستند. این سیم‌ها در مقایسه با سایر سیم‌های جوش هسته‌دار، بهترین قابلیت جوشکاری را ارائه می‌دهند.
سیم‌های جوش فلزی هسته‌دار مانند AWS E70C-6M نیز انتخاب‌های خوبی هستند؛ زیرا حاوی مقدار زیادی اکسیدکننده، مانند سیلیکون، می‌باشند که توانایی جذب ناخالصی‌های بالایی را ارائه می‌دهند و به عملکرد بهتر فلز پرکننده در مواد کثیف‌تر کمک می‌کنند.
یک ترکیب گاز محافظ که قوس جوشکاری “گرم‌تر” را فراهم می‌کند – مانند مخلوط 90% آرگون و 10% دی اکسید کربن – همچنین می‌تواند مزایایی برای جوشکاری فولاد با اکسید سطحی، زنگ‌زدگی یا پوشش پرایمر داشته باشد. دمای بالاتر می‌تواند به سوختن سریع‌تر پوشش یا زنگ‌زدگی کمک کندهمچنین افزایش اندک ولتاژ جوشکاری می‌تواند کمک کند.
جوشکاری فولاد گالوانیزه
فولاد گالوانیزه به‌عنوان ماده پایه در بسیاری از کاربردهای جوشکاری بسیار رایج است. این ماده از طریق فرایند غوطه‌وری یا الکتروپلیتینگ گالوانیزه می‌شود که پوششی را تشکیل می‌دهد تا از تشکیل زنگ‌زدگی و اکسید روی فلز جلوگیری کند. هرچه پوشش ضخیم‌تر باشد، محافظت بهتر است، اما جوشکاری روی آن سخت‌تر می‌شود.
جوشکاری فولاد گالوانیزه نیاز به سرعت حرکت کندتر دارد، اما باید توجه داشت که جوشکاری فلز گالوانیزه می‌تواند باعث تخلخل و ترک‌خوردگی جوش شود. اگر امکان اجتناب از گالوانیزاسیون قبل از جوشکاری وجود داشته باشد و در عوض پس از جوشکاری فرایند غوطه‌وری انجام شود، این روش ترجیح داده می‌شود و به جلوگیری از این مشکلات کمک می‌کند. اگر پس از جوشکاری تنش‌های باقیمانده بالایی وجود داشته باشد، ممکن است اپراتورها با شکنندگی ناشی از فلزمذاب (LME) مواجه شوند که ترک‌خوردگی در جوش یا منطقه متأثر از حرارت (HAZ) پس از غوطه‌وری گرم را به همراه دارد.
در مواردی که به دلیل محدودیت‌های زمانی یا هزینه‌ها، تمیزکاری امکان‌پذیر نیست، انتخاب یک فیلر با سطح بالایی از اکسیدکننده‌ها برای سوختن لایه پوشش یا پوسته اکسید می‌تواند عملکرد و نتایج بهتری را فراهم کند.
در کاربردهایی که جوشکاری فولاد گالوانیزه ضروری است، فلزات پرکننده‌ای طراحی شده‌اند که عملکرد بهتری را روی مواد گالوانیزه و پوشش‌دار ارائه می‌دهند. یک سیم مفتولی با هسته شار و طبقه‌بندی AWS E71T-11 به دلیل افزودن آلومینیوم و سایر اکسیدکننده‌ها که به کاهش ناخالصی‌ها و ترک‌خوردگی کمک می‌کنند، روی فولادهای پوشش‌دار عملکرد خوبی دارد.
جوشکاری روی زنگ‌زدگی
زنگ‌زدگی یکی دیگر از شرایط رایج مواد است. با پوسته اکسیداسیون تفاوت دارد، زیرا پوسته اکسیداسیون در طول فرایند تولید تشکیل می‌شود، درحالی‌که زنگ‌زدگی زمانی تشکیل می‌شود که فلز در معرض جو قرار می‌گیرد. رطوبت و نم می‌توانند روند زنگ‌زدگی را تسریع کنند، بنابراین ذخیره‌سازی مناسب مواد بسیار مهم است.
زنگ‌زدگی رسانایی الکتریکی کمتری نسبت به فولاد دارد، بنابراین ایجاد یک قوس پایدار روی مواد بسیار زنگ‌زده دشوارتر خواهد بود. هرچه ضخامت زنگ‌زدگی بیشتر باشد، جوشکاری دشوارتر خواهد بود. جوشکاری روی زنگ‌زدگی می‌تواند باعث ایجاد تخلخل و میزان بالایی از پاشش شود.
به دنبال سیم‌های هسته‌دار شار و هسته فلزی با سطوح بالای اکسیدکننده برای جوشکاری روی زنگ‌زدگی باشید. برای جوشکاری فولاد A36، سیم‌های هسته‌دار شار AWS E71T-1C/M و E71T-9C/M انتخاب‌های خوبی هستند. برای سیم‌های هسته فلزی، طبقه‌بندی AWS E70C-6M را انتخاب کنید.
مواد روغنی
بسیاری از صفحات و قطعات فلزی در فرایند جوشکاری با لایه‌ای از روغن پوشیده شده‌اند. این روغن اغلب به‌عنوان روان‌کننده در فرایند برش مورداستفاده قرار می‌گیرد. جوشکاری روی سطح روغنی توصیه نمی‌شود، زیرا تمیزکردن روغن از قطعات فلزی بسیار سریع‌تر و ساده‌تر از سایر آماده‌سازی‌های سطحی است. برای این منظور، کافی است از استون و یک‌پارچه برای پاک‌کردن روغن از ناحیه اتصال جوش و اطراف آن استفاده کنید.
فیلرها برای بهبود عملکرد
در صورت جوشکاری مواد کثیف یا روکش‌دار، تمیزکاری و آماده‌سازی مناسب قطعه ایده‌آل است. اما در مواردی که به دلیل محدودیت‌های زمانی یا هزینه‌ای، آماده‌سازی کامل امکان‌پذیر نیست، استفاده از فیلر با میزان بالای اکسیدکننده‌ها توصیه می‌شود. این فلزات قادر به سوختن لایه‌های پوشش یا اکسید سطحی هستند و به بهبود عملکرد و نتایج جوشکاری کمک می‌کنند.
سخن پایانی
در پایان، می‌توان گفت که شرایط مواد به طور مستقیم و غیرمستقیم بر عملکرد فیلر جوش تأثیر می‌گذارد. عواملی نظیر نوع و ترکیب شیمیایی فیلر، دما، سرعت جوشکاری و همچنین شرایط محیطی مانند رطوبت و آلودگی‌ها می‌توانند به کیفیت جوش، استحکام و دوام آن کمک یا آسیب بزنند. به همین دلیل، در فرایند جوشکاری، درنظرگرفتن این شرایط و انتخاب مناسب‌ترین مواد و پارامترها اهمیت فراوانی دارد. انجام آزمایش‌ها و تحلیل‌های دقیق در مورد تأثیر هر یک از این عوامل می‌تواند به بهینه‌سازی فرایند جوشکاری و در نهایت تولید محصولاتی باکیفیت‌تر منجر شود.
