عیوب در اتصالات جوشکاری شده و پیچیدگی یا اعوجاج - √دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

عیوب  در اتصالات جوشکاری شده

 

یک ناپیوستگی در حقیقت یک انقطاع در ساختار فلز جوش می باشد مثل وجود ناهمگنی در خواص مکانیکی و متالورژیکی ماده یا فلز جوش.

عیب نیز یک ناپیوستگی است که به واسطه ویژگی خاصش و یا در اثر تجمع آن درقطعه یا محصول، نمی تواند حداقل استانداردهای کاری مورد نیاز را برآورده کند.

عیوب جوش به طور کلی به گروههای زیر تقسیم می شود:

ترکها

حفره های گازی

ناخالصیهای سرباره جوش

عدم نفوذ یا ذوب

شکل ناقص یا طرح ظاهری غیر قابل قبول جوش

و سایر عیوب(مثل اثر پاشش قوس الکتریکی بر روی سطح قطعه

 

 


 

 

ترکها(Cracks)

 

زمانی که تنشهای موضعی از حد استحکام ماده فراتر روند در جوش و یا فلز پایه ترک ایجاد می شود.

انواع ترک:

        طولی:ترکهای طولی در جوشهای کوچک بین مقاطع سنگین، معمولا بر اثر سرعت بالای              سرد شدن و تنش بالا رخ می دهند.

       عرضی:معمولا بر اثر تنشهای طولی انقباضی، روی فلز جوش با چکشخواری کم بوجود می آیند.

       ستاره ای: در اثر قطع نامناسب جوشکاری قوسی در چاله انتهایی جوش بوجود می آیند.

        ریشه:  ترکهای طولی ایجاد شده در ریشه جوش یا سطح ریشه هستند.

 

 

انواع ترک بر حسب دمایی که در آن ایجاد می شود:

 

l      ترک گرم

ترکهای گرم در حین انجماد و یا قبل از اینکه حرارت جوش به طور کامل برطرف شود، بوجود می آیند.

l      ترک سرد

ترکهای سرد بعد از تکمیل انجماد بوجود می آیند.

 به آنها ترکهای تأخیری نیز گفته می شود.

 

 

پارگی لایه ای(Lamellar Tearing)

 

به شکست صفحه ای گفته می شود که در فلز پایه ایجاد شده و جهتگیری اصلی آن به موازات سطح است. علت آن تنش بالا در جهت ضخامت است که بر اثر جوشکاری ایجاد می شود.

پارگی لایه ای می تواند تا مسافت زیادی گسترش یابد و معمولا در محلی که فلز پایه دارای ناخالصی های غیرفلزی باشد و یا در محلهایی از فلز پایه که تحت تنشهای بالای جوشکاری است، یا ترکیبی از هر دو، آغاز می شوند.

 

 

تخلخل(Porosity)

 

تخلخل ها نتیجه حبس گازها در فلز در حال انجماد می باشند. این ناپیوستگی معمولا بصورت کروی است اما می تواند گسترش نیز پیدا کند.

این نوع ناپیوستگی بحرانی نبوده و ایجاد تمرکز تنش نمی کنند، مگر اینکه مقدار آن بیش از حد معینی باشد. تخلخل بیش از حد، ناشی از عدم کنترل صحیح پارامترهای جوش، مواد مصرفی جوشکاری، طراحی اتصال، آلودگی فلز پایه و یا ترکیب نا مناسب فلز پر کننده مورد استفاده است.

 

تخلخل با توزیع یکنواخت

 

تخلخلی است که بصورت یکنواخت در فلز جوش توزیع شده باشد. مقدار زیاد تخلخل معمولا به علت روش نامناسب جوشکاری یا مواد نامناسب است. تکنیک نامناسب آماده سازی اتصال یا مواد نامناسب مورد استفاده می توانند موجب به وجود آمدن تخلخل گردند.

اگر جوش به اندازه کافی آرام سرد شود تا بیشتر گاز قبل از انجماد، از سطح خارج  شود، تخلخل کمی در جوش باقی می ماند.

 

 

تخلخل خوشه ای

 

به گروهی موضعی از تخلخل ها گفته می شود که معمولا علت آن شروع یا اتمام نامناسب قوس جوشکاری است.

 

 

 

ناخالصی های سرباره

 

مواد جامد غیرفلزی هستند که در فلز جوش یا بین فلز جوش و فلز پایه محبوس شده اند. این ناخالصی ها می توانند در بیشتر روشهای جوشکاری مشاهده شوند. بطور کلی ناخالصی های سرباره بر اثر روش نامناسب جوشکاری، طراحی نامناسب اتصالات یا تمیزکاری نامناسب جوش بین پاسها بوجود می آیند. معمولا سرباره

سرباره داخل فلز جوش مذاب می شود.

 


 

 

نفوذ ناقص اتصال

 

در صورت عدم نفوذ فلز جوش به اتصال ایجاد می شود. منطقه نفوذ نکرده، یک ناپیوستگی محسوب می شود که به آن نفوذ ناقص گفته می شود. نفوذ ناقص می تواند براثر حرارت ناکافی جوش، طراحی نامناسب اتصال (مثلا ضخامت زیاد و عدم توانایی نفوذ قوس جوشکاری)، یا کنترل نامناسب قوس جوش بوجود آید. جوشهایی که نیازمند نفوذ کامل هستند، معمولا توسط روشهای غیرمخرب مورد بازرسی قرار می گیرند. این موضوع به خصوص در پلها، خطوط لوله، محفظه های تحت فشار و کاربردهای هسته ای صدق می کند.

 


 

 

ذوب ناقص

 

در نتیجه روش نامناسب جوشکاری، آماده سازی نامناسب فلز پایه، یا طراحی نامناسب اتصال به وجود می آید. دلایل بوجود آورنده ذوب ناقص عبارتند از حرارت ناکافی جوشکاری یا عدم دسترسی کافی به تمام وجوه همجوشی، یا هر دو.

همچنین اکسیدهای به شدت چسبنده نیز جلوی ذوب کامل را می گیرند.

 


 

 

سوختگی لبه جوش(Undercut)

 

معمولا به علت روش نامناسب جوشکاری یا  جریان اعمالی بیش از حد یا هر دو، این عیب بوجود می آید.

 Undercut شیاری است که در فلز پایه در مجاورت انتهای جوش یا ریشه جوش ایجاد شده و فلز جوش آنرا پر نمی کند. این شیار موجب تشکیل یک شکاف مکانیکی شده و ایجاد تمرکز تنش می کند.

 


 

 

همپوشانی(Over lap)

 

پیش آمدگی فلز جوش تا جلوتر از انتهای جوش یا ریشه است.

 علت این امر می تواند کنترل ناکافی فرایند جوشکاری، انتخاب نامناسب مواد جوشکاری، یا آماده سازی نامناسب فلز پایه باشد. معمولاً با وجود اکسیدهای بسیار چسبنده روی فلز پایه که مانع از ذوب فلز گردند، نیز همپوشانی رخ می دهد.

همپوشانی یک ناپیوستگی سطحی است که یک شکاف مکانیکی ایجاد می کند و تقریبا همیشه مردود تلقی می­شود

 


 

 

ناخالصی های تنگستن

 

ذرات تنگستن محبوس در فلز جوش هستند که مختص روش جوشکاری قوسی تنگستنی است.

 


 

پیچیدگی یا اعوجاج (Distortion)

مقدمه

پیچیدگی و تغییر ابعاد یکی از مشکلاتی است که در اثر اشتباه طراحی و تکنیک عملیات جوشکاری ناشی می‌شود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره می‌کنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی که می‌بایست در تمام قطعه پخش می‌شد به ناچار در همان محدوده خلاصه می‌شود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه‌دار باشد منجر به اعوجاج زاویه‌ای (Angular distortion) می‌شود.

در نظر بگیرید تغییر زاویه‌ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می‌کند. حال اگر خط جوش در راستای طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی (Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان می‌شود. اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی قطعه می‌باشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند. نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه (Bowing) می‌باشد.

روشهای مقابله با اعوجاج

  • اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده است، بگذاریم هر چقدر که می‌خواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد و پیچیدگی در آن ایجاد شود. پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری ، حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعاد انجام می‌گیرد.

 

  • حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.
  • از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد نیاز استفاده شود.
  • تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.
  • ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه می‌شود.

 

  • در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم ، اعوجاج بیشتر نمود دارد.
  • تا حد امکان انجام جوش در دو طرف کار حول محور خنثی
  • طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد می‌تواند بصورت فرضی مصالح جوش را در اطراف محور خنثی پخش کند و تا حد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.
  • بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته در قطعه

عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج

  • حرارت داده شده موضعی ، طبیعت و شدت منبع حرارتی و روشی که این حرارت بکار رفته و همچنین نحوه سرد شدن

 

  • درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و خالجوش) اعمال شود.

 

  • تنشهای پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنشهای ناشی از جوشکاری شده و در مواردی مقداری از این تنشها را خنثی می‌کند.

 

  • خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال (هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانند میزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضریب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی می‌باشد.


 



ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس