در جوشکاری ورق استیل با ضخامت کم، دو مسئله‌ی اصلی باید کنترل شود: تاب برداشتن ورق و سوختگی رنگی در اطراف خط جوش. استیل در مقایسه با آهن، حرارت را با سرعت کمتری منتقل می‌کند و انبساط حرارتی بیشتری دارد. در نتیجه، حرارت در محدوده‌ی جوش متمرکز می‌شود و احتمال تغییرشکل ورق افزایش می‌یابد. در این مقاله، نکات اجرایی جوشکاری ورق استیل با ضخامت کمتر از ۲ میلی‌متر را برای کنترل تابیدگی و حفظ مقاومت به خوردگی بررسی می‌کنیم.
روش جوشکاری مناسب
برای جوشکاری ورق استیل با ضخامت کم، جوش TIG (آرگون) یکی از رایج‌ترین روش‌هاست؛ زیرا امکان کنترل دقیق‌تر حرارت را فراهم می‌کند و کیفیت ظاهری مناسبی به جوش می‌دهد. اگر قطعه پس از جوشکاری در محیط خورنده استفاده می‌شود، انتخاب گریدهای کم‌کربن مانند 304L یا 316L اهمیت دارد. این گریدها در ناحیه‌ی مجاور جوش، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی بین‌دانه‌ای دارند (ورق استیل ۳۰۴ و 304L).
جلوگیری از تاب برداشتن
- خال‌جوش‌های متعدد و با فاصله‌ی کم: پیش از اجرای جوش اصلی، قطعات را با مجموعه‌ای از خال‌جوش‌های کوچک و متوالی در موقعیت مناسب ثابت کنید.
- قید و بست مناسب: ورق را با استفاده از گیره و فیکسچر، محکم روی میز کار مهار کنید تا هنگام جوشکاری جابه‌جا نشود.
- پشت‌بند مسی یا آلومینیومی: قرار دادن یک تسمه‌ی مسی در پشت درز جوش، به جذب حرارت کمک می‌کند و مانع از داغ شدن بیش از حد ورق در ناحیه‌ی جوش می‌شود.
- جوش پله‌ای (Backstep): به‌جای اجرای یک خط جوش بلند و پیوسته، جوش را در چند بخش کوتاه انجام دهید و شروع هر بخش را عقب‌تر از انتهای بخش قبلی قرار دهید تا حرارت در طول درز بهتر توزیع شود. Weldmonger هشدار می‌دهد که اجرای یک جوش پیوسته با طول حدود ۱۵ سانتی‌متر روی ورقی با ضخامت حدود ۰٫۵ میلی‌متر می‌تواند تابیدگی قابل‌توجهی ایجاد کند؛ به همین دلیل، جوش پله‌ای را پیشنهاد می‌کند. البته این روش تعداد نقاط شروع و پایان جوش را افزایش می‌دهد و لازم است این نواحی با دقت بیشتری اجرا شوند.
- ورودی حرارت کم و سرعت حرکت مناسب: جوشکاری را با کمترین جریان ممکن که ذوب کامل ایجاد می‌کند انجام دهید. همچنین از حرکت بیش از حد آهسته‌ی تورچ خودداری کنید تا حرارت در یک ناحیه متمرکز نشود.
- کاهش تدریجی جریان در انتهای جوش: هنگام نزدیک شدن به انتهای درز، درحالی‌که هنوز تورچ در حال حرکت است، جریان را به‌تدریج کاهش دهید تا از ایجاد ترک و حفره در انتهای جوش جلوگیری شود.
- جوشکاری متقارن: برای اتصال قاب‌ها و اجرای درزهای بلند، جوشکاری را به‌صورت متناوب و از دو طرف انجام دهید تا توزیع حرارت متعادل‌تر باشد.
سوختگی رنگی (Heat tint) و چرا مهم است
تغییر رنگ‌های طلایی، آبی و بنفش در اطراف جوش استیل صرفاً یک مسئله‌ی ظاهری نیست. طبق توضیحات TWI، این رنگ‌ها نشان‌دهنده‌ی تشکیل لایه‌ی اکسیدی غنی از کروم هستند که خاصیت محافظتی کافی ندارد. در زیر این لایه نیز ناحیه‌ای با مقدار کروم کمتر باقی می‌ماند که حساسیت بیشتری به خوردگی حفره‌ای و شیاری دارد. رنگ‌های آبی و بنفش معمولاً نشان‌دهنده‌ی وضعیت حساس‌تری هستند.
راه جلوگیری
- گاز پشت‌بند (Back purge): برای جلوگیری از اکسید شدن ریشه‌ی جوش، پشت درز را با آرگون خالص پر کنید تا اکسیژن به این ناحیه نرسد. طبق توصیه‌ی TWI، گازدهی باید تا پایان اجرای پاس ریشه و پاس گرم ادامه پیدا کند؛ یا تا زمانی که دمای ناحیه‌ی ریشه به کمتر از حدود ۲۵۰ درجه برسد.
- گاز محافظ کافی: دبی گاز محافظ در تورچ را به میزان کافی تنظیم کنید و پس از قطع قوس نیز پس‌جریان گاز را برای محافظت از حوضچه و ناحیه‌ی جوش حفظ کنید.
- کاهش ورودی حرارت: هرچه حرارت کمتری به قطعه وارد شود، احتمال ایجاد رنگ‌های اکسیدی در اطراف جوش نیز کمتر خواهد بود.
بعد از جوش
برای بازگرداندن مقاومت به خوردگی، باید سوختگی رنگی و لایه‌ی اکسیدی زیر آن به‌طور کامل حذف شوند. این کار با استفاده از خمیر یا محلول اسیدشویی (پیکلینگ) و سپس پسیواسیون امکان‌پذیر است. روش‌های مکانیکی با ابزار مخصوص استیل نیز گزینه‌ی دیگری هستند. جزئیات فرایند در پسیواسیون و تمیزکاری استیل آمده است.
آماده‌سازی قبل از جوش
- لبه‌های قطعات را با دقت برش دهید و هنگام مونتاژ، آن‌ها را به‌درستی جفت کنید تا فاصله‌ی اضافی در محل اتصال باقی نماند (برش ورق استیل نازک).
- پیش از جوشکاری، سطح و محل اتصال را با حلال مناسب از هرگونه روغن و چربی پاک کنید.
- برای تمیزکاری و آماده‌سازی سطح، فقط از برس و سنگ مخصوص استیل استفاده کنید و ابزارهایی را که قبلاً برای کار روی آهن استفاده شده‌اند به کار نبرید.
- فیلم محافظ سطح را فقط در محدوده‌ای که قرار است جوشکاری شود بردارید تا سایر قسمت‌های ورق در برابر آسیب و آلودگی محافظت شوند.
سؤالات متداول
ورق استیل ۰٫۵ میل را می‌شود جوش داد؟
بله؛ برای جوشکاری ورق‌های با ضخامت کم می‌توان از TIG با جریان پایین، پشت‌بند مسی و اجرای جوش‌های کوتاه استفاده کرد. برای ضخامت‌های کمتر نیز جوش نقطه‌ای (مقاومتی) می‌تواند گزینه‌ی مناسبی باشد.
چرا بعد از جوش، کنار جوش زنگ زد؟
باقی ماندن رنگ‌های اکسیدی پس از جوشکاری یا انتقال ذرات آهن از ابزار آلوده به سطح استیل، از دلایل احتمالی ایجاد لکه و زنگ‌زدگی هستند. با تمیزکاری صحیح و اجرای پسیواسیون می‌توان این آلودگی‌ها و لایه‌های اکسیدی را برطرف کرد.
ورق استیل در ابعاد ۱ × ۲ متر با ضخامت ۰٫۵ تا ۲ میلی‌متر و رول استیل متری، همراه با قیمت روز، در ورق استیل و رول استیل معرفی شده‌اند.