فولاد پرکربن به فولاد کربنی با w(C) بالاتر از 0.6% اطلاق می‌شود که تمایل بیشتری به سخت شدن نسبت به فولاد کربن متوسط دارد و مارتنزیت با کربن بالا را تشکیل می‌دهد که حساسیت بیشتری نسبت به تشکیل سرما دارد. ترک ها در عین حال، ساختار مارتنزیت تشکیل شده در ناحیه متاثر از حرارت جوش، سخت و شکننده است که منجر به کاهش زیادی در انعطاف پذیری و چقرمگی اتصال می شود. بنابراین، جوش پذیری فولاد با کربن بالا بسیار ضعیف است و فرآیندهای جوشکاری ویژه باید برای اطمینان از عملکرد اتصال اتخاذ شود. . بنابراین در سازه های جوشی معمولاً به ندرت استفاده می شود. فولاد کربن بالا عمدتاً برای قطعات ماشینی که به سختی و مقاومت در برابر سایش بالا نیاز دارند، مانند شفت، چرخ دنده های بزرگ و کوپلینگ ها استفاده می شود [1]. به منظور صرفه جویی در فولاد و ساده سازی فرآیند پردازش، این قطعات ماشین اغلب با سازه های جوش داده شده ترکیب می شوند. مشکلات جوشکاری قطعات فولادی با کربن بالا در ساخت ماشین آلات سنگین نیز وجود دارد. هنگام فرمول‌بندی فرآیند جوشکاری جوش‌های فولادی با کربن بالا، عیوب مختلف جوشکاری که ممکن است رخ دهد باید به طور جامع تجزیه و تحلیل شوند و اقدامات مربوط به فرآیند جوشکاری باید انجام شود.
1 جوش پذیری فولاد با کربن بالا
1.1 روش جوشکاری
فولاد پرکربن عمدتاً برای سازه هایی با سختی بالا و مقاومت در برابر سایش بالا استفاده می شود، بنابراین روش های اصلی جوشکاری جوشکاری قوس الکتریکی، لحیم کاری و جوشکاری زیر آب است.
1.2 مواد جوش
جوشکاری فولاد پرکربن معمولاً به استحکام اتصال و فلز پایه نیاز ندارد. در جوشکاری قوس الکترود، عموماً از الکترودهای کم هیدروژن با قابلیت گوگرد زدایی قوی، محتوای کم هیدروژن قابل انتشار در فلز رسوب‌شده و چقرمگی خوب استفاده می‌شود. هنگامی که استحکام فلز جوش و فلز پایه مورد نیاز است، الکترود نوع کم هیدروژن سطح مربوطه باید انتخاب شود. هنگامی که استحکام فلز جوش و فلز پایه مورد نیاز نیست، باید الکترود نوع کم هیدروژن با سطح مقاومت کمتر از فلز پایه انتخاب شود. الکترودهای جوشکاری با کلاس استحکام بالاتر از فلز پایه قابل انتخاب نیستند. اگر اجازه داده نشود که فلز پایه در حین جوشکاری از قبل گرم شود، به منظور جلوگیری از ترک های سرد در ناحیه تحت تاثیر حرارت، می توان از الکترودهای فولادی زنگ نزن آستنیتی برای به دست آوردن ساختارهای آستنیتی با انعطاف پذیری خوب و مقاومت در برابر ترک قوی استفاده کرد.
1.3 آماده سازی شیار
برای محدود کردن کسر جرمی کربن در فلز جوش، باید نسبت همجوشی کاهش یابد، بنابراین معمولاً در حین جوشکاری از شیارهای U یا V شکل استفاده می شود و باید به تمیز کردن شیار و لکه های روغن توجه شود. زنگ زدگی در 20 میلی متر در دو طرف شیار.
1.4 پیش گرم کردن
هنگام استفاده از الکترودهای فولادی سازه ای برای جوشکاری، باید قبل از جوشکاری آن را از قبل گرم کرد و دمای پیش گرمایش باید در 250 درجه تا 350 درجه کنترل شود.
1.5 پردازش بین لایه ای
در جوشکاری چند لایه چند پاسه، پاس اول از الکترودهای با قطر کم و جوشکاری جریان کم استفاده می کند. به طور کلی، قطعه کار در جوشکاری نیمه عمودی قرار می گیرد یا از میله جوش برای چرخش جانبی استفاده می شود، به طوری که کل منطقه متاثر از حرارت فلز پایه در مدت زمان کوتاهی گرم می شود تا اثر پیش گرمایش و حفظ حرارت حاصل شود.
1.6 عملیات حرارتی پس از جوش
بلافاصله پس از جوشکاری، قطعه کار را در کوره گرمایش قرار دهید و آن را در دمای 650 درجه برای بازپخت استرسی نگه دارید.
2 عیوب جوشکاری فولاد پر کربن و اقدامات پیشگیرانه
به دلیل تمایل بالای سخت شدن فولاد با کربن بالا، ترک های سرد و گرم در حین جوشکاری مستعد ایجاد ترک هستند.
2.1 اقدامات پیشگیرانه برای ترک های حرارتی
1) کنترل ترکیب شیمیایی جوش، کنترل دقیق محتوای گوگرد و فسفر و افزایش مناسب محتوای منگنز برای بهبود ساختار جوش و کاهش تفکیک.
2) شکل مقطع جوش را کنترل کنید و نسبت عرض به عمق باید کمی بزرگتر باشد تا از جدا شدن در مرکز جوش جلوگیری شود.
3) برای جوشکاری قطعات با صلبیت بالا، پارامترهای جوشکاری مناسب، ترتیب و جهت جوش مناسب انتخاب شود.
4) در صورت لزوم اقدامات پیش گرمایشی و خنک سازی کند را انجام دهید تا از بروز ترک های داغ جلوگیری شود.
5) برای کاهش محتوای ناخالصی در جوش و بهبود درجه تفکیک، پایه الکترود یا شار را افزایش دهید.
2.2 اقدامات پیشگیرانه برای ترک های سرد
1) پیش گرم کردن قبل از جوشکاری و خنک شدن آهسته بعد از جوشکاری نه تنها می تواند سختی و شکنندگی ناحیه تحت تأثیر حرارت را کاهش دهد، بلکه انتشار هیدروژن به بیرون در جوش را نیز تسریع می کند.
2) اقدامات جوشکاری مناسب را انتخاب کنید.
3) مونتاژ و توالی جوش مناسب را برای کاهش تنش مهار اتصال جوش داده شده و بهبود وضعیت تنش جوش اتخاذ کنید.
4) مواد جوشکاری مناسب را انتخاب کنید، الکترودها و شارها را قبل از جوشکاری خشک کنید و در صورت نیاز از آنها استفاده کنید.
5) قبل از جوشکاری، آب، زنگ زدگی و سایر آلاینده های موجود در سطح فلز پایه در اطراف شیار باید با دقت حذف شود تا از محتوای هیدروژن قابل انتشار در جوش کاسته شود.
6) عملیات هیدروژن زدایی باید بلافاصله قبل از جوشکاری انجام شود تا هیدروژن به طور کامل از محل اتصال جوش داده شده خارج شود.
7) درمان بازپخت کاهش استرس باید بلافاصله پس از جوشکاری انجام شود تا انتشار هیدروژن به بیرون در جوش تقویت شود.
3. نتیجه گیری
به دلیل محتوای کربن بالا، سختی بالا و جوش پذیری ضعیف فولاد پرکربن، تولید ساختار مارتنزیتی با کربن بالا در حین جوشکاری آسان است و ایجاد ترک های جوشکاری آسان است. بنابراین، هنگام جوشکاری فولاد با کربن بالا، باید یک فرآیند جوشکاری معقول انتخاب شود. و اقدامات مربوطه را به موقع برای کاهش وقوع ترک های جوشکاری و بهبود عملکرد اتصالات جوش داده شده انجام دهید.
