چدن یکی از اقسام فلزی است که در صنعت کاربرد دارد. همیشه به شکل ریخته‌گری شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجایی که چدن شکننده است نمی‌توان آن را نورد‌ ‌یا آهنگری نمود. بطور کلی چهار نوع چدن وجود دارد.
    چدن خاکستری
    چدن سفید
    چدن چکشخوار
    چدن با گرافیت کروی
چدنها در مقايسه با فولادهاي كربني داراي قابليت جوشكاري كم و محدود تري هستند . در ميان چدن ها ، چدن با گرافيت كروي بهترين جوشپذيري را دارا است و بعد از آن چدن چكش خوار قرار دارد . جوشكاري چدن خاكستري به مهرت و توجه ويژه نياز دارد و چدن خاكستري را به دشواري زياد مي توان جوشكاري كرد .
با اين ملاحظات دامنه جوشكاري چدنها بسيار محدود مي شود و صرفا به تعمير و اصلاح قطعات ريخته شده و قطعات فرسوده و شكسته شده منحصر مي گردد .

جوشکاری چدن (Cast Iron) با توجه به میزان معمولا 2 الی 4 درصد کربن (تقریبا 10 برابر میزان کربن در فولادها) نسبت به جوشکاری فولادها مشکل تر است. نکاتی که در جوشکاری چدن ها (بخصوص چدن های خاکستری یا Gray Cast Iron) بایستی دقت نمود بشرح زیر بطور خلاصه ارائه می گردد:
1- دمای بحرانی اکثر چدن ها 787 درجه سانتیگراد است که در این دما شرایط ترک خوردن چدن فراهم می شود. همانطور که می دانید دمای قوس جوشکاری به بالاتر از این سطح می رسد که بایستی دقت نمود چدن مدت زمان طولانی در این دما قرار نگیرد. مثلا می توان 25 میلیمتر جوشکاری کرد و زمان دهیم تا قطعه خنک شود.
2- اگر قطعه چدنی بعد از جوشکاری نیاز به ماشینکاری داشته باشد بایستی از الکترودهای پایه نیکل استفاده کرد (مثل آما 1094 Ni جریان AC یا DC مثبت) در غیر این صورت می توان از الکترودهای نیمه قلیایی با مغز فولادی (همچون آما 1012 G جریان AC یا DC منفی) استفاده کرد.
3- میزان جریان معمولا مطابق دستور سازنده الکترود می باشد. لازم بذکر است استفاده از جریان پایین برای به حداقل رساندن اختلاط و تنش های پسماند توصیه می شود.
4- در صورت امکان توصیه می شود جوشکاری قطعه چدنی با استفاده از پیش گرمی صورت گیرد. پیش گرمی از 260 الی 650 درجه سانتیگراد به آرامی و بطور یکنواخت (ترجیحا کل قطعه) انجام می شود بطوری که بایستی دقت نمود دما از 760 درجه سانتیگراد بیشتر نشود.
5- چکش کاری (Peening) بعد از جوشکاری بعنوان تنش زدایی مفید است.
6- بعد از جوشکاری برای جلوگیری از سریع سرد شدن جوش می توان محل جوش را عایق نمود.
7- می توان بدون پیش گرمی نیز قطعه چدنی را جوشکاری نمود بطوری که دمای قطعه بایستی به اندازه 37 درجه سانتیگراد گرم باشد. سپس به اندازه 25 میلیمتر جوشکاری نماییم و سپس چکش کاری نماییم و صبر کنیم تا دمای قطعه پایین بیاید.

ضرورت های عملیات جوشکاری چدنها
1-بر طرف کردن بعضی از عیوب ریخته گری که در حین تراشکاری قطعات چدنی ظاهر می شوند نظیر ترکهای موضعی.حفرهای گازی .حفره های ناشی از ریزش ماسه ویا حبس سرباره و...
2-تعمیر کردن قطعات چدنی که در ضمن کار شکسته شده اند واز نظر اقتصادی ویا عدم دسترسی به تکنولوزی ساخت انها بهتر است از طریق جوشکاری تعمیر شوند.
3-اتصال دو یا چند قطعه که ریختن انها به صورت واحد همراه مشکلاتی بوده ویا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست

دلایل جوش پذیری محدود چدنها:
– به علت زیادی کربن در فلز مبنا، سیکل جوشکاری باعث ایجاد کاربیدهایی در منطقه بلافصل فلز جوش و تشکیل فاز مارتنزیت پر کربن در بقیه منطقه حرارت پذیرفته فلز مبنا میگردد. هر دوی این ریز ساختارها شکننده بوده و باعث ایجاد ترک در حین جوشکاری و یا بعد از آن میشود.این مطلب در مورد تمامی انواع چدنها مصداق دارد.
– به علت ضعف نرمی (Ductility) چدن قابلیت تغییر شکل پلاستیکی را ندارد و از این رو نمی تواند تنشهای حرارتی ایجاد شده جوشکاری را تحمل نماید. هر چه نرمی (Ductility) چدن بهبود یافته باشد احتمال ترک خوردن آن کاهش می یابد. لذا چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی کمتر از چدن خاکستری ترک خواهند خورد.

الکترودهای جوشکاری چدن ها

در روش جوشکاری با قوس الکتریکی دستی چندین نوع الکترود برای این منظور وجود دارد.این الکترودها دارای مفتولهایی از جنس فولاد نرم یا نیکل خالص یا مونل یا فرو نیکل،یا قلع برنز و یا آلومینیوم برنز با روکشهای خاص خود میباشد.

الکترود با مفتول فولاد نرم دارای روکش از نوع قلیائی کم هیدروژن است.در موقع جوشکاری چدن با این نوع الکترود فلز جوش بعلت جذب کربن از فلز مبنای چدنی سخت میشود و قابلیت ماشین کاری خود را از دست می دهد و ممکن است تحت تنش تمایل به ترکیدن داشته باشد. بمنظور اجتناب از ترک خوردن لازمست که جوشکاری با انرژی حرارتی کمی صورت گیرد تا از رقیق شدن فلز جوش با فلز مبنا کاسته شود.علاوه بر این پیش گرمایش مناسب و سرد کردن بطئی و تدریجی قطعه کار باعث کاهش سختی و تردی فلز جوش میگردد.

در مورد الکترودهای ویژه جوشکاری چدن که با مفتول نیکلی و یا آلیاژهای نیکلی ساخته میشود،فلز جوش حاصل از این نوع از الکترودها قابلیت جذب کربن را تا ورای حد حلالیت دارا میباشند.در حین انجماد،فلز جوش کربن اضافی را بصورت گرافیت پس می زند و بدین طریق افزایش حجمی ایجاد شده باعث کاهش تنشهای باقیمانده در فلز جوش و منطقه حرارت پذیرفته HAZ میگردد.با این مکانیزم علت مزیت جوشکاری چدن با الکترودهایی با مفتول نیکلی بوضوح بیان میشود.

فلز جوش الکترود با مفتول نیکل نرمتر از فلز جوش الکترود با مفتول فرو نیکل است ولی فلز جوش اخیر مستحکم تر است و خاصیت ازدیاد طول بیشتر و تحمل بیشتری نسبت به فسفر اضافی موجود در چدن را داراست و نسبت به گرم ترکیدن مقاوم تر است.

برای ایجاد جوش اتصالی مابین چدن با فولاد نرم یا با فولاد ضد زنگ یا با آلیاژهای نیکلی،الکترود با مفتول فرونیکل را باید توصیه کرد.