وبلاگ
علت ترک خوردن جوش بعد از سرد شدن چیست؟
جوشکاری یکی از مهم ترین روش های اتصال قطعات فلزی است، اما کیفیت اتصال تنها به ظاهر جوش بستگی ندارد. گاهی یک اتصال در زمان جوشکاری کاملاً سالم به نظر میرسد، اما چند دقیقه یا چند ساعت پس از کاهش دما، ترک هایی روی سطح یا داخل ناحیه جوش ایجاد میشود. ترک خوردن جوش بعد از سرد شدن معمولاً نشانه وجود تنش های حرارتی، انتخاب نامناسب پارامترهای جوشکاری، آلودگی سطح، ترکیب نامناسب فلز پایه یا فیلر و حتی روش نادرست سرد شدن قطعه است. شناخت علت این مشکل به جوشکار کمک میکند پیش از ایجاد آسیب جدی، فرآیند را اصلاح کند.
در این مقاله بررسی میکنیم چرا ترک خوردن جوش اتفاق میافتد، چه عواملی احتمال آن را افزایش میدهند و چگونه میتوان از ایجاد ترک در اتصالات جوشکاری جلوگیری کرد.
ترک جوش بعد از سرد شدن چگونه ایجاد میشود؟
فلز هنگام جوشکاری در معرض حرارت بسیار بالایی قرار میگیرد. ناحیه جوش منبسط میشود و با کاهش دما دوباره منقبض خواهد شد. اگر این انقباض به دلیل شکل قطعه، ضخامت متفاوت، نحوه اتصال یا محدودیت حرکتی نتواند آزادانه انجام شود، تنشهای داخلی ایجاد میشوند. در صورتی که این تنشها از استحکام فلز بیشتر شوند، احتمال ترک خوردن جوش افزایش پیدا میکند.
البته همه ترک ها بلافاصله قابل مشاهده نیستند. برخی ترک ها درون فلز یا ناحیه متأثر از حرارت شکل میگیرند و بعد از سرد شدن کامل خود را نشان میدهند. سرعت سرد شدن نیز اهمیت زیادی دارد، زیرا سرد شدن بسیار سریع میتواند ساختارهای سخت و شکننده ایجاد کند. به همین دلیل کنترل دمای قطعه، انتخاب صحیح الکترود یا سیم جوش و تنظیم جریان اهمیت زیادی دارد.
برای انجام جوشکاری با کیفیت، انتخاب تجهیزات مناسب نیز ضروری است و خرید دستگاه جوش جوشا ۲۰۰ آمپر میتواند برای برخی کاربردهای کارگاهی و عمومی گزینه مناسبی باشد.
مهم ترین علت ترک خوردن جوش بعد از سرد شدن
یکی از اصلیترین دلایل ترک خوردن جوش، ایجاد تنش حرارتی در زمان انجماد و سرد شدن فلز است. وقتی حوضچه مذاب به تدریج منجمد میشود، بخش های مختلف اتصال با سرعت یکسان سرد نمیشوند. این اختلاف دما باعث ایجاد انقباض متفاوت در نقاط مختلف خواهد شد.
عامل دیگر، ترکیب شیمیایی فلز پایه و ماده پرکننده است. وجود برخی عناصر میتواند حساسیت فلز را نسبت به ترک افزایش دهد. همچنین اگر جوشکار برای قطعه موردنظر الکترود یا سیم نامناسب انتخاب کند، احتمال ایجاد عیوب متالورژیکی بیشتر میشود.
رطوبت موجود در الکترود، آلودگی سطح قطعه، زنگزدگی، روغن و چربی نیز میتوانند کیفیت اتصال را کاهش دهند. از سوی دیگر، جریان بیش از حد یا کمتر از مقدار موردنیاز باعث ایجاد شرایط حرارتی نامناسب میشود. بنابراین ترک خوردن جوش معمولاً نتیجه یک عامل واحد نیست و مجموعهای از شرایط میتوانند در شکلگیری آن نقش داشته باشند.
تأثیر سرعت سرد شدن بر ترک جوش
سرعت سرد شدن یکی از عوامل مهم در ایجاد ترک خوردن جوش است. زمانی که قطعه پس از جوشکاری به سرعت حرارت خود را از دست میدهد، ساختار فلزی میتواند با سرعت زیادی تغییر کند. در بعضی فولادها این شرایط موجب تشکیل ساختارهای سخت و شکننده در ناحیه جوش یا منطقه متأثر از حرارت میشود.
برای مثال، جوشکاری یک قطعه ضخیم در محیط بسیار سرد میتواند باعث شود حرارت از محل اتصال سریع تر خارج شود. اگر جنس فلز نیز حساس باشد، احتمال ایجاد ترک افزایش خواهد یافت. به همین دلیل در برخی پروژهها از پیشگرم کردن قطعه استفاده میشود تا اختلاف دمای شدید کاهش پیدا کند.
همچنین نباید قطعه داغ را بلافاصله در معرض آب یا جریان شدید هوای سرد قرار داد، مگر اینکه چنین روشی طبق دستورالعمل فنی پروژه مجاز باشد. کنترل سرعت خنک شدن میتواند از ترک خوردن جوش جلوگیری کند و ساختار مناسبتری در محل اتصال ایجاد نماید.
نقش تنش های داخلی در ایجاد ترک
فلز جوش پس از سرد شدن منقبض میشود، اما همیشه امکان انقباض آزادانه وجود ندارد. اگر قطعات قبل از جوشکاری به شکل نامناسب فیکس شده باشند یا طراحی اتصال آزادی حرکتی کافی نداشته باشد، انقباض ایجاد شده به تنش داخلی تبدیل میشود. در چنین شرایطی احتمال ترک خوردن جوش بیشتر خواهد بود.
ضخامت قطعات نیز اهمیت دارد. اختلاف زیاد ضخامت دو قطعه موجب تفاوت در انتقال حرارت و سرعت سرد شدن میشود. همچنین طول زیاد پاس جوش و توالی نامناسب اجرای پاس ها میتواند تنشهای پسماند را افزایش دهد.
برای کاهش این مشکل باید ترتیب جوشکاری، نوع اتصال، اندازه پاس و روش مهار قطعات بهدرستی انتخاب شود. در قطعات حساس، استفاده از روشهای کنترل تنش و پیشگرمایش میتواند مؤثر باشد. اگر جوشکار بدون توجه به این عوامل اقدام به اجرای اتصال کند، حتی استفاده از دستگاه قدرتمند نیز الزاماً مانع ترک خوردن جوش نخواهد شد.
تأثیر تنظیم نبودن جریان و ولتاژ
پارامترهای جوشکاری مستقیماً روی کیفیت اتصال اثر میگذارند. جریان بسیار بالا میتواند حرارت زیادی وارد قطعه کند و باعث ایجاد حوضچه مذاب بزرگ، نفوذ بیش از حد یا تغییرات نامطلوب در ساختار فلز شود. جریان پایین نیز ممکن است نفوذ کافی ایجاد نکند. هر دو وضعیت میتوانند زمینه را برای ترک خوردن جوش فراهم کنند.
سرعت حرکت تورچ یا الکترود نیز باید با جریان و ضخامت قطعه هماهنگ باشد. حرکت بسیار سریع میتواند موجب ایجاد جوش باریک و نفوذ ناکافی شود، در حالی که حرکت بیش از حد آهسته حرارت ورودی را افزایش میدهد.
در جوشکاری آرگون، کنترل دقیق جریان و گاز محافظ اهمیت بیشتری پیدا میکند. برای پروژههایی که به جوش تمیز و کنترل شده نیاز دارند، استفاده از دستگاه جوش آرگون مناسب میتواند کنترل فرآیند را آسان تر کند. تنظیم صحیح پارامترها نقش مهمی در کاهش ترک خوردن جوش دارد.
تأثیر انتخاب الکترود و سیم جوش
انتخاب ماده پرکننده باید براساس جنس فلز پایه، ضخامت قطعه، نوع اتصال و شرایط کاری انجام شود. استفاده از الکترود یا سیم جوشی که با فلز پایه سازگاری کافی ندارد، میتواند خواص مکانیکی نامناسبی ایجاد کند و احتمال ترک خوردن جوش را افزایش دهد.
در برخی فولادها، کنترل میزان هیدروژن قابل انتشار اهمیت ویژهای دارد. الکترودهای کم هیدروژن برای کاربردهای خاص طراحی شدهاند و نگهداری صحیح آنها نیز ضروری است. همچنین سیم جوش باید در شرایط مناسب نگهداری شود تا آلودگی یا رطوبت روی آن تأثیر نگذارد.
جوشکار نباید تنها بر اساس قیمت یا در دسترس بودن، ماده مصرفی را انتخاب کند. استاندارد، جنس، قطر و محدوده کاربرد باید بررسی شود. استفاده از تجهیزات مناسب در کنار مواد مصرفی استاندارد، احتمال ترک خوردن جوش را کاهش داده و استحکام اتصال را افزایش میدهد.
آیا نوع دستگاه جوش در ترک خوردن جوش اتصال مؤثر است؟
خود دستگاه جوش بهتنهایی عامل ایجاد ترک نیست، اما عملکرد و قابلیت تنظیم آن میتواند روی کیفیت فرآیند تأثیر بگذارد. دستگاهی که جریان پایدار ارائه نمیدهد یا امکان تنظیم دقیق پارامترها را ندارد، کنترل حوضچه مذاب را دشوارتر میکند و احتمال بروز عیوب را افزایش میدهد.
برای کاربردهای خانگی و تعمیرات سبک، انتخاب بهترین دستگاه جوش خانگی باید براساس ضخامت قطعات، نوع الکترود و میزان استفاده انجام شود. در کارهای صنعتی نیز دستگاه باید متناسب با فرآیند انتخاب شود.
تفاوت ترک گرم و ترک سرد در جوشکاری
ترکهای جوشکاری را میتوان از نظر زمان و شرایط تشکیل به انواع مختلفی تقسیم کرد. ترک گرم معمولاً در زمان انجماد یا بلافاصله پس از آن شکل میگیرد و با شرایط متالورژیکی حوضچه مذاب ارتباط دارد. در مقابل، ترک سرد ممکن است پس از کاهش دمای قطعه ایجاد شود و عواملی مانند هیدروژن، تنش پسماند و ساختار سخت فلز در آن نقش داشته باشند.
شناخت نوع ترک برای اصلاح فرآیند اهمیت زیادی دارد. اگر ترک خوردن جوش به دلیل ترک گرم باشد، بررسی ترکیب فلز، ماده پرکننده و شرایط انجماد اهمیت دارد. در ترک سرد باید مواردی مانند پیشگرمایش، رطوبت، هیدروژن و سرعت سرد شدن بررسی شود.
در پروژههای حساس، تشخیص ترک تنها با مشاهده ظاهری کافی نیست و ممکن است به روشهای آزمون غیر مخرب مانند بازرسی مایع نافذ، ذرات مغناطیسی یا رادیوگرافی نیاز باشد.
در جوشکاری فولاد با گاز محافظ، تنظیم درست سیم، ولتاژ، سرعت تغذیه و دبی گاز اهمیت زیادی دارد. در فرآیند جوشکاری CO2 نیز انتخاب پارامترهای صحیح میتواند از ایجاد عیوب مختلف جلوگیری کند. در نهایت، حتی بهترین تجهیزات بدون تکنیک صحیح نمیتوانند به طور کامل مانع ترک خوردن جوش شوند.
چگونه از ترک خوردن جوش جلوگیری کنیم؟
برای جلوگیری از ترک خوردن جوش باید مجموعهای از اقدامات قبل، هنگام و بعد از جوشکاری انجام شود. ابتدا سطح قطعات را کاملاً تمیز کنید و مطمئن شوید که رطوبت، روغن و زنگزدگی روی محل اتصال وجود ندارد. سپس ماده پرکننده مناسب جنس قطعه را انتخاب کنید.
در صورت نیاز، قطعه را طبق دستورالعمل فنی پیشگرم کنید. پارامترهای دستگاه را نیز براساس ضخامت، نوع فلز و فرآیند جوشکاری تنظیم کنید. سرعت حرکت باید یکنواخت باشد و پاسها با اندازه مناسب اجرا شوند.
پس از پایان کار، اجازه دهید قطعه تحت شرایط کنترل شده سرد شود. از سرد کردن ناگهانی قطعه داغ خودداری کنید، مگر اینکه روش مربوط به متریال و فرآیند چنین چیزی را لازم کرده باشد.
همچنین بازرسی ظاهری پس از سرد شدن کامل ضروری است. اگر نشانه ای از ترک خوردن جوش مشاهده شد، نباید صرفاً سطح ترک را با یک پاس جوش جدید پوشاند، ابتدا باید علت اصلی مشخص و برطرف شود.
آیا میتوان ترک ایجاد شده در جوش را تعمیر کرد؟
بله، اما روش تعمیر به نوع، عمق، طول و محل ترک بستگی دارد. اولین مرحله، شناسایی کامل محدوده ترک است. اگر ترک سطحی باشد، ممکن است بتوان بخش معیوب را کاملاً برداشت و پس از آماده سازی مجدد، آن قسمت را جوشکاری کرد. در ترک های عمیق تر، باید تمام قسمت آسیبدیده از فلز جوش خارج شود.
پوشاندن مستقیم ترک با یک لایه جوش جدید معمولاً راهکار مطمئنی نیست، زیرا ترک ممکن است در زیر لایه جدید باقی بماند و دوباره گسترش پیدا کند. پس از تعمیر نیز باید فرآیند با پارامترهای مناسب انجام شود.
اگر ترک خوردن جوش در قطعه ای سازه ای، تحت فشار یا دارای اهمیت ایمنی رخ داده باشد، تعمیر باید مطابق دستورالعمل مهندسی و استاندارد مربوطه انجام شود. در چنین شرایطی استفاده از نظر بازرس یا متخصص جوشکاری ضروری است.
سخن پایانی؛ برای جلوگیری از ترک جوش چه کنیم؟
ترک خوردن جوش بعد از سرد شدن معمولاً به دلیل ترکیبی از تنش های حرارتی، سرعت سرد شدن، انتخاب نامناسب ماده مصرفی، آلودگی سطح، هیدروژن، طراحی اتصال و تنظیم نادرست پارامترهای جوشکاری ایجاد میشود. بنابراین برای جلوگیری از آن نمیتوان تنها یک عامل را اصلاح کرد.
تمیزکاری دقیق قطعه، انتخاب الکترود یا سیم مناسب، کنترل رطوبت، تنظیم صحیح جریان و ولتاژ، پیش گرمایش در موارد لازم و کنترل سرعت سرد شدن از مهم ترین اقدامات پیشگیرانه هستند. همچنین انتخاب دستگاه متناسب با فرآیند اهمیت زیادی دارد.
در مطالب تخصصی نانو جوش نیز میتوان موضوعات مرتبط با تجهیزات و تکنیک های جوشکاری را با جزئیات بیشتری بررسی کرد. در نهایت، اگر پس از سرد شدن اتصال متوجه ترک خوردن جوش شدید، قبل از تعمیر باید منشأ ترک مشخص شود، زیرا حذف ظاهری ترک بدون رفع علت، احتمال تکرار آن را بالا میبرد.