فولاد CK45 یکی از فولادهای کربنی مهندسی و فولادهای قابل عملیات حرارتی است که به دلیل استحکام، سختی و مقاومت سایشی مناسب در ساخت قطعاتی مانند شفتها، محورها، چرخدندهها و قطعات صنعتی کاربرد گستردهای دارد. از نظر جوشکاری، CK45 به دلیل داشتن حدود ۰.۴۵ درصد کربن در دسته فولادهای متوسط کربن قرار میگیرد و برخلاف فولادهای کمکربن، جوشکاری آن بهصورت مستقیم و بدون رعایت نکات فنی میتواند باعث ایجاد ترک سرد، سختی بیش از حد در ناحیه جوش و کاهش خواص مکانیکی شود. با این حال، با استفاده از روشهای مناسب مانند پیشگرم کردن قطعه، انتخاب الکترود مناسب و کنترل سرعت سرد شدن، فولاد CK45 قابلیت جوشکاری قابل قبولی دارد و میتوان اتصالات جوشی با کیفیت ایجاد کرد.
از نظر قابلیت جوشکاری، CK45 در مقایسه با فولادهای کمکربن مانند ST37 و ST52 جوشپذیری پایینتری دارد؛ زیرا مقدار کربن بالاتر باعث افزایش احتمال تشکیل ساختارهای سخت و شکننده در ناحیه جوش، ایجاد ترک سرد و کاهش کیفیت اتصال میشود.
با این حال، CK45 یک فولاد غیرقابل جوش محسوب نمیشود. در صورتی که فرآیند جوشکاری با رعایت اصول فنی مانند پیشگرم کردن قطعه، انتخاب الکترود مناسب، کنترل سرعت سرد شدن و در صورت نیاز انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری انجام شود، میتوان اتصالات جوشی با کیفیت و دوام مناسب ایجاد کرد. بنابراین میتوان گفت فولاد CK45 دارای قابلیت جوشکاری متوسط است و برای دستیابی به یک جوش مطمئن، نیازمند کنترل دقیق فرآیند جوشکاری است.
برای جوشکاری فولاد CK45 معمولاً باید از الکترودهای کمهیدروژن (Low Hydrogen) استفاده شود تا میزان هیدروژن نفوذی در منطقه جوش کاهش یافته و احتمال ترکخوردگی کمتر شود.
الکترود E7018؛ گزینه رایج برای جوشکاری CK45
الکترود E7018 یکی از پرکاربردترین انتخابها برای جوشکاری فولاد CK45 است. این الکترود دارای پوشش قلیایی کمهیدروژن بوده و باعث ایجاد جوشی با کیفیت، استحکام مناسب و مقاومت بهتر در برابر ترک میشود.
مزایای E7018:
نکته مهم این است که الکترود E7018 باید قبل از استفاده کاملاً خشک باشد؛ زیرا رطوبت موجود در پوشش الکترود باعث ورود هیدروژن به منطقه جوش و افزایش احتمال ترک میشود.
الکترود E6013 برای CK45
الکترود E6013 نیز در برخی کاربردهای عمومی مورد استفاده قرار میگیرد، اما برای قطعات حساس یا تحت بار زیاد CK45 انتخاب اول محسوب نمیشود.
ویژگیها:
اما به دلیل تولید هیدروژن بیشتر نسبت به E7018، در قطعات مهم صنعتی بهتر است با احتیاط استفاده شود.
۱. آمادهسازی و تمیزکاری سطح قطعه
اولین مرحله، آمادهسازی محل اتصال است. سطح فولاد CK45 باید کاملاً از هرگونه آلودگی مانند:
پاک شود.
وجود این آلودگیها میتواند باعث ایجاد تخلخل، کاهش استحکام جوش و ایجاد ترک در محل اتصال شود. در صورت نیاز، لبههای قطعه نیز باید با سنگزنی یا ماشینکاری آماده شوند تا نفوذ جوش بهدرستی انجام شود.
۲. بررسی نوع اتصال و آمادهسازی لبهها
قبل از شروع جوشکاری فولاد ck45 باید نوع اتصال مشخص شود. برای قطعات ضخیم CK45 معمولاً آمادهسازی لبهها اهمیت زیادی دارد.
روشهای رایج آمادهسازی:
این کار باعث میشود فلز جوش به عمق مناسب نفوذ کرده و اتصال از استحکام کافی برخوردار شود.
۳. پیشگرم کردن فولاد CK45
یکی از مهمترین مراحل جوشکاری فولاد CK45، پیشگرم کردن قطعه قبل از جوشکاری است.
به دلیل وجود کربن نسبتاً بالا، سرد شدن سریع CK45 میتواند باعث تشکیل ساختارهای سخت و شکننده مانند مارتنزیت در منطقه جوش شود. این موضوع احتمال ترک سرد را افزایش میدهد.
مزایای پیشگرم:
دمای پیشگرم به عواملی مانند ضخامت قطعه، روش جوشکاری و شرایط کاری بستگی دارد.
۴. انتخاب روش جوشکاری مناسب
برای جوشکاری فولاد CK45 میتوان از روشهای مختلف استفاده کرد:
جوشکاری قوس الکتریکی دستی (SMAW)
یکی از رایجترین روشها برای CK45 است.
مزایا:
جوشکاری MIG/MAG
در صنایع تولیدی کاربرد زیادی دارد.
مزایا:
جوشکاری TIG
برای قطعات حساس که کیفیت ظاهری و کنترل دقیق جوش اهمیت دارد استفاده میشود.
مزایا:
۵. انتخاب الکترود و سیم جوش مناسب
انتخاب مواد مصرفی در جوشکاری فولاد CK45 اهمیت زیادی دارد. استفاده از الکترود نامناسب میتواند باعث ترک یا کاهش استحکام شود.
معمولاً از الکترودهای کمهیدروژن مانند:
برای جوشکاری فولادهای کربنی متوسط استفاده میشود.
الکترود باید کاملاً خشک باشد، زیرا وجود رطوبت باعث ورود هیدروژن به حوضچه جوش و افزایش احتمال ترک میشود.
۶. انجام عملیات جوشکاری و کنترل حرارت
در هنگام جوشکاری فولاد CK45 باید حرارت ورودی کنترل شود.
نکات مهم:
حرارت زیاد میتواند باعث تغییر ساختار فولاد و کاهش خواص مکانیکی شود.
۷. کنترل سرد شدن بعد از جوشکاری
بعد از پایان جوشکاری، قطعه نباید بهسرعت سرد شود.
روشهای مناسب:
سرد شدن سریع مهمترین عامل ایجاد ترک در فولادهای کربنی متوسط مانند CK45 است.
۸. عملیات حرارتی پس از جوشکاری (در صورت نیاز)
برای قطعات حساس یا تحت بار زیاد، عملیات حرارتی بعد از جوشکاری توصیه میشود.
مهمترین عملیات:
تنشزدایی (Stress Relieving)
باعث:
میشود.
۹. بازرسی و کنترل کیفیت جوش
در مرحله آخر باید کیفیت جوش بررسی شود.
روشهای کنترل:
در قطعات حساس صنعتی، انجام این آزمایشها اهمیت زیادی دارد.
۱. ایجاد ترک سرد در منطقه جوش
یکی از مهمترین مشکلات جوشکاری فولاد CK45، احتمال ایجاد ترک سرد (Cold Cracking) است. این ترکها معمولاً پس از سرد شدن قطعه و در ناحیه جوش یا اطراف آن ایجاد میشوند.
دلایل اصلی ایجاد ترک سرد:
برای جلوگیری از این مشکل، استفاده از پیشگرم کردن، الکترود کمهیدروژن و کنترل سرعت سرد شدن توصیه میشود.
۲. سخت شدن منطقه متاثر از حرارت (HAZ)
در هنگام جوشکاری، بخشی از فولاد که در مجاورت محل جوش قرار دارد اما ذوب نمیشود، تحت تاثیر حرارت قرار میگیرد که به آن ناحیه متاثر از حرارت یا HAZ گفته میشود.
در فولاد CK45، حرارت جوشکاری میتواند باعث:
شود. این موضوع ممکن است باعث شکننده شدن قطعه در اطراف جوش شود.
۳. ایجاد تنشهای پسماند و تغییر شکل قطعه
جوشکاری باعث گرم و سرد شدن سریع بخشهای مختلف قطعه میشود. این اختلاف دما میتواند تنشهای داخلی در فولاد ایجاد کند.
پیامدهای آن:
در قطعات دقیق مانند شافتها و محورهای صنعتی، کنترل این تنشها اهمیت زیادی دارد.
۴. کاهش خواص مکانیکی فولاد
حرارت ناشی از جوشکاری ممکن است باعث تغییر خواصی مانند:
شود. به همین دلیل در قطعاتی که تحت بارهای سنگین کار میکنند، باید فرآیند جوشکاری با دقت بیشتری انجام شود.
۵. تخلخل و ایجاد عیوب داخلی جوش
ورود گازها به حوضچه مذاب میتواند باعث ایجاد حفرههای ریز داخل جوش شود.
عوامل ایجاد تخلخل:
این عیوب باعث کاهش استحکام اتصال میشوند.
۶. نیاز به کنترل دقیق حرارت ورودی
حرارت بیش از حد یا کمتر از مقدار لازم میتواند کیفیت جوش فولاد CK45 را کاهش دهد.
حرارت زیاد:
حرارت کم:
بنابراین انتخاب صحیح جریان، سرعت جوشکاری و روش مناسب اهمیت زیادی دارد.