الرئيسية / اللحام / التفتيش علي اللحام / قابلية وقدرة المواد للحام اولا : تكافؤ الكربون Carbon equivalency CEV
معادلة وتكافؤ الكاربون في قابلية المعادن علي اللحام
معادلة وتكافؤ الكاربون في قابلية المعادن علي اللحام

قابلية وقدرة المواد للحام اولا : تكافؤ الكربون Carbon equivalency CEV

تعريف قدرة وقابلية المواد على اللحام

هناك العديد من التعاريف المختلفة فيما يتعلق بمصطلح Materials and Their Weldability قابلية اللحام للمواد المعدنية المختلفة لانه يعني شيئ مختلف لمواد مختلفين وكل مادة تعطي التفسير المناسب لها ، ولكن ببساطة يمكن تعريف هذا المصطلح علي انه قابلية و قدرة المواد المعدنية للقيام باللحام بجانب انها سوف تحتفظ بخصائصها المحددة ، كما ان نجاح عملية قابلية اللحام للمواد المعدنية تعتمد علي العديد من العوامل بما في ذلك تركيبة ونوع المعادن ، وعملية اللحام المستخدمة ، والخصائص الميكانيكية اللازمة لهذا الاجراء ، وعموما ان ضعف قابلية قدرة المواد علي اللحام يشمل الشروخ والشقوق بجميع انواعها الذي يعتمد علي عدة عوامل مثل

  • مستويات الاجهاد والشد ( الذي ينتج من التمدد الانكماش بسبب اللحام المنصهر)
  • مستويات الاجهاد والشد ( الذي ينتج من طريقة الضبط والتجهيز مثل استخدام الكلامب)
  • المناطق المتضررة من الحرارة HAZ التي تكون عرضة للتصدعات والشروخ نتيجة الحرارة.

في الواقع انه قد تم شرح هذه العوامل سابقا وتم شرح كيفية الوقاية منها واليوم في موقع عقل المهندس سوف نتعلم سويا في سلسلة مواضيع طويلة للتعريف ما هو قابلية المواد للحام وقدرتها Materials and Their Weldability في دورة التفتيش علي اللحام

اولا : Carbon equivalency CEV معادلة – تكافؤ الكربون

ان اكثر المناطق التي تتآثر بالشروخ cracking تكون بسبب عدم تناسب كمية الكربون وكمية الانواع الاخرى من العناصر التي تدخل في صناعة الصلب ، لهذا تم وضع معادلة حسابية التي من خلالها يتم تحديد قيمة تكافؤ الكربون CEV لهذه المعادن كما ان تكافؤ الكربون يعد مقياس لقوة الصلابة في انواع الفولاذ ، وان ارتفاع نسبة الكربون CEV يعني ان تلك المواد ستكون عرضة للتصدع والكسر والشروخ الخ الخ …

وتشمل العوامل الاخرى التي تؤثر علي احتمال التصدعات والشقوق والشروخ هو الاختلاف في سمك الجدار بما في ذلك المعادن الاساسية في الوصلات الملحومة ففي اللحام من نوع Butt قد يمتلك اثنين من سمك الجدار المختلفين بينما اللحام من نوع Fillet قد يمتلك ثلاث من سمك الجدار المختلفين ويعتبر الاختلاف في تخانة المعادن امر مهم لان كل منهم سوف يتعرض لعملية التسخين و التبريد و سوف يحدث تسخين و تبريد اسرع للمناطق الاقل سمكا مما يزيد من قوة الصلابة وبالتالي ستكون اكثر عرضة للتصدعات والشروخ.
معادلة تكافؤ الكربون carbon equivalency formula

في الصيغة الموجودة اعلاه هي معادلة حسابية تستخدم لتحديد نسب الكربون Carbon equivalency CEV وفيما يلي دليل عام لتحديد مستويات الكربون CEV وقدرة قابلية المعادن علي اللحام weldability of steels

  • حتي ٠.٤ ٪ قابلية المواد علي اللحام جيدة
  • من ٠.٤ ٪ الي ٠.٥ ٪ قابلية المواد للحام محدودة او متوسطة
  • اعلي من ٠.٥ ٪ قابلية المواد للحام ضعيفة

يرجى ملاحظة ان المعادلة الموجودة اعلاة ليست المعادلة الكاملة ولكن هذا هو ما يحتاجه مفتش اللحام لحساب نسب تكافؤ الكربون CEV في المعادن 

تصنيفات الفولاذ الصلب Classification of steels

  • الفولاذ الصلب منخفض الكربون Low carbon steel يحتوي علي نسب من ٠.١ ٪ الي ٠.٣ ٪
  • الفولاذ الصلب متوسط الكربون Medium carbon steel يحتوي علي نسب من ٠.٣٪ الي ٠.٦٪
  • الفولاذ الصلب مرتفع الكربون High carbon steel يحتوي علي نسب من ٠.٦ ٪ الي ١.٤ ٪

في الواقع ان الفولاذ الصلب يحتوي علي الحديد و الكربون كعناصر اساسية في صناعته ولكن هذا لا يمنع من وجود اثار لعناصر اخرى مثل المنجنيز ، السيليكون ، الالمنيوم وغيرها وبالنظر للرسم البياني الموجود بالاسفل وهو يوضح ان زيادة نسب الكربون يسبب انخفاض في الليونة ductility بينما يحدث زيادة وارتفاع في قوة الشد tensile strength و نسبة الصلابة hardness ويمكنك ملاحظة كيف يتم تحقيق اقصى قدر من قوة الشد في الفولاذ الصلب الذي يحتوي علي نسبة كربون ٠.٨٣ ٪

مخطط نسب الكربون Carbon diagram
في الواقع ان صناعة سبائك الفولاذ الصلب التي تحتوي علي عناصر اخرى مثل المنجنيز او الكروم او النيكل تنقسم الي مجموعتين حسب الاتي

  • Low alloy steels والذي يحتوي علي عناصر اكبر من ٧٪‏ من المواد المعدنية الاخرى
  • High alloy steels والذي يحتوي على عناصر اصغر من ٧٪‏ من المواد المعدنية الاخرى

وفي الجدول انداه العناصر التي تدخل في صناعة الصلب حسب الاتي

اسم العنصر و رمزهصفاته واستخدامه
الحديد
Iron - Fe
هو العنصر الاساسي في صناعة الفولاذ الصلب
الكربون
Carbon - C
يزيد من قوة الشد tensile strength والصلابة hardness ولكنه يقلل من الليونة ductility
المنغنيز
Manganese - Mn
يحسن من صلابة وقوة المعدن toughness and strength اذا تم خلطه مع الفولاذ بنسبة < 1.6% ويمكن السيطرة علي الشروخ نتيجة التصلب من خلال موازنة الكبريت
الكروم
Chromium - Cr
تم اضافته للفولاذ المقاوم للصداء stainless steels بنسبة > 12% فهو يعطي مقاومة ضد التآكل والصداء وهو ايضا يعزز التصلب سمك الجدار through-thickness وهو يعني قدرة المعدن علي التصلب بمعدل تبريد بطيئ عند اضافة هذا العنصر الي معدن استالس استيل كما ان هناك فرق بين التصلب و معدل الصلابة فلا يجوز الخلط بينهم
الموليبدينوم
Molybdenum - Mo
يعطي مقاومة عند ارتفاع درجات الحرارة في low alloy steels
النيكل
Nickel - Ni
يحسن من القوة والصلابة والليونة strength, toughness, ductility و مقاومة التآكل والصداء للمعدن ويتم خلطه بنسب > 8% وهو ايضا يعزز من الاوستينيت austenite في formation at temperatures below the lower critical temperature
السيليكون
Silicon - Si
Alloyed in small amounts as a deox idiser in ferritic steels.
الالمونيوم
Aluminium - Al
Used as a grain refiner in steels and a deoxidising agent in triple deoxidised steels.
النيوبيوم
Niobium - Nb
Used to help carbide formation to stabilise stainless steel.
التيتانيوم
Titanium - Ti
Used to help carbide formation to stabilise stainless steel.
كان ذلك شرح قابلية وقدرة المواد للحام  وتعريف تكافؤ الكربون Carbon equivalency CEV وبعض من خصائص الكاربون استيل بدورة التفتيش علي اللحام يمكنك التنقل من القائمة الجانبية اليسرى لمتابعة الدروس السابقة ولا تنسى الاشتراك ببريد الموقع ومتابعتنا علي مواقع التواصل الاجتماعي

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *