عملیات حرارتی بعد از جوشکاری چدن ها

عملیات حرارتی پس از جوشکاری چدن‌ها یکی از مهم‌ترین مراحل برای کنترل تنش‌های پسماند، جلوگیری از ترک‌خوردگی و بازگرداندن خواص مکانیکی مورد نظر است. جوشکاری چدن‌ها، به‌ویژه چدن خاکستری و چدن نشکن (داکتیل)، به دلیل ساختار خاص میکروسکوپی‌شان، بسیار چالش‌برانگیز است. در ادامه، به تفصیل درباره عملیات حرارتی پس از جوشکاری چدن‌ها صحبت می‌کنیم:

🔥 چرا عملیات حرارتی پس از جوشکاری چدن ضروری است؟

1. کاهش تنش‌های پسماند (Residual Stresses):

   • به علت انبساط و انقباض شدید در ناحیه جوش، تنش‌های زیادی در قطعه باقی می‌ماند.

   • اگر این تنش‌ها کاهش نیابد، ممکن است منجر به ترک در ناحیه جوش یا اطراف آن شود.

2. پیشگیری از ایجاد ترک‌های سرد و گرم:

   • چدن‌ها به دلیل وجود گرافیت و ساختار ترد، در معرض ترک‌های سرد (در زمان سرد شدن سریع) و گرم هستند.

   • عملیات حرارتی کمک می‌کند تا این ریسک به حداقل برسد.

3. بازگرداندن خواص مکانیکی:

   • فرآیند جوشکاری ممکن است باعث سخت شدن موضعی یا از بین رفتن چقرمگی شود.

   • عملیات حرارتی می‌تواند میکروساختار را یکنواخت کند.

💡 عملیات حرارتی مناسب بعد از جوشکاری چدن‌ها

1. پیش‌گرمایش (Preheating)

گرچه پیش‌گرمایش قبل از جوشکاری انجام می‌شود، اما تأثیر آن در عملیات پساجوش نیز مهم است. به عنوان مثال:

• برای چدن خاکستری: معمولاً تا 300–600°C گرم می‌شود.

• برای چدن داکتیل: 200–400°C بسته به نوع و اندازه قطعه.

اگر پیش‌گرمایش مناسب نباشد، ترک‌های حرارتی پس از جوش محتمل‌ترند.

2. عملیات تنش‌زدایی (Stress Relieving)

✅ هدف: کاهش تنش‌های داخلی و بهبود ساختار

• دمای معمول: حدود 500–650°C

• مدت زمان نگهداری: بسته به ضخامت قطعه (مثلاً 1 ساعت به ازای هر اینچ ضخامت)

• سرد کردن: بسیار آهسته، معمولاً در کوره یا زیر پتوهای عایق برای جلوگیری از شوک حرارتی

3. بازپخت (Annealing)

✅ هدف: یکنواخت کردن ساختار میکروسکوپی، کاهش سختی موضعی و افزایش چقرمگی

• دمای معمول: 800–900°C

• فرآیند: گرم کردن آهسته، نگه‌داشتن در دمای بالا، و سپس سرد کردن خیلی آهسته در کوره

این روش بیشتر در مواردی استفاده می‌شود که ناحیه جوش دارای سختی و شکنندگی زیاد شده باشد.

📌 نکات مهم عملیاتی

• استفاده از میله‌های نیکل یا نیکل-آهنی برای جوشکاری کمک می‌کند تا عملیات حرارتی مؤثرتر باشد.

• پس از جوش، سرد کردن باید کنترل‌شده باشد، چون سرد شدن سریع باعث ترک می‌شود.

• در برخی موارد، عملیات حرارتی موضعی کافی نیست و باید کل قطعه تحت عملیات حرارتی قرار گیرد.

• در جوشکاری چدن داکتیل، اگر عملیات حرارتی به‌درستی انجام نشود، ساختار فریتی/پرلیتی به سمت مارتنزیتی تمایل پیدا می‌کند، که بسیار سخت و ترد است.

✅ جمع‌بندی