علت و انواع تخلخل در جوشکاری چیست؟

تخلخل در جوشکاری چیست؟

تخلخل در جوشکاری یکی از عیوب رایج است که به شکل حفره‌های کوچک یا بزرگ در فلز جوش دیده می‌شود. این حفره‌ها معمولا نتیجه محبوس شدن گاز در حوضچه مذاب و جامد شدن آن پیش از خروج کامل گاز هستند. اگرچه برخی تخلخل‌ ها ظاهری محدود دارند، افزایش تعداد یا اندازه آن‌ها می‌تواند سطح مقطع مؤثر اتصال را کاهش دهد و استحکام، چقرمگی و آب‌بندی جوش را تحت تأثیر قرار دهد. شناخت علت و انواع تخلخل در جوشکاری برای جوشکار و مسئول کنترل کیفیت اهمیت زیادی دارد، زیرا بسیاری از این عیوب با تنظیم صحیح پارامترها، تمیزکاری قطعه و انتخاب مواد مصرفی مناسب قابل پیشگیری هستند.

تخلخل در جوشکاری فقط یک ایراد ظاهری نیست و در قطعات تحت فشار یا بارگذاری متناوب اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. گازهای محبوس می‌توانند محل تمرکز تنش ایجاد کنند و در شرایط نامناسب، مسیر رشد ترک را فراهم سازند. به همین دلیل، تشخیص منشأ عیب قبل از اصلاح آن ضروری است. عواملی مانند رطوبت، آلودگی سطح، روغن، زنگ‌زدگی، پوشش نامناسب الکترود، دبی نادرست گاز محافظ و تکنیک نامناسب جوشکاری همگی می‌توانند در شکل‌گیری این مشکل نقش داشته باشند.

مهم ترین علت های ایجاد تخلخل در جوشکاری

تخلخل در جوشکاری معمولا به دلیل حضور گاز در حوضچه مذاب ایجاد می‌شود؛ اما منبع این گاز می‌تواند متفاوت باشد. رطوبت موجود روی سطح قطعه، آلودگی‌ های روغنی و گریسی، زنگ‌زدگی، رنگ و حتی آلودگی سیم یا الکترود از عوامل مهم هستند. زمانی که فلز به دمای بالا می‌رسد، این مواد تجزیه یا تبخیر شده و گاز تولید می‌کنند. اگر گاز فرصت خروج از حوضچه مذاب را پیدا نکند، هنگام انجماد داخل فلز باقی می‌ماند.

یکی دیگر از دلایل تخلخل در جوشکاری، محافظت ناکافی از حوضچه جوش است. در فرآیندهای گاز محافظ، کاهش بیش از حد دبی گاز، افزایش بیش از اندازه آن، نشتی شیلنگ، گرفتگی نازل یا وزش باد می‌تواند عملکرد گاز محافظ را مختل کند. همچنین فاصله نامناسب نازل با قطعه و زاویه نادرست تورچ ممکن است باعث ورود هوای محیط به ناحیه جوش شود. بنابراین کنترل شرایط محیط و تجهیزات پیش از شروع کار اهمیت زیادی دارد.

نقش گاز محافظ در ایجاد تخلخل

در جوشکاری هایی مانند MIG، MAG و TIG، گاز محافظ وظیفه دارد حوضچه مذاب را از تماس مستقیم با اکسیژن، نیتروژن و رطوبت موجود در هوا محافظت کند. اگر این پوشش گازی به‌ درستی شکل نگیرد، احتمال ایجاد تخلخل در جوشکاری افزایش پیدا می‌کند. انتخاب نوع گاز نیز باید با جنس قطعه و فرآیند مورد استفاده هماهنگ باشد.

در فرآیند TIG، استفاده صحیح از آرگون و تنظیم مناسب جریان گاز اهمیت ویژه‌ای دارد. افرادی که به دنبال تجهیزات مناسب هستند، در بررسی دستگاه جوش آرگون باید علاوه بر توان دستگاه، کیفیت سیستم گازرسانی و قابلیت کنترل جریان را نیز در نظر بگیرند. دبی بسیار کم، حفاظت کافی ایجاد نمی‌کند و دبی بسیار زیاد نیز ممکن است موجب آشفتگی جریان و ورود هوا به ناحیه جوش شود. به همین دلیل، تنظیم گاز باید متناسب با قطر نازل، نوع تورچ، شرایط محیطی و پارامترهای فرآیند انجام شود.

انواع تخلخل در جوشکاری

تخلخل در جوشکاری از نظر شکل، اندازه و نحوه توزیع به چند نوع تقسیم می‌شود. یکی از رایج‌ ترین حالت‌ ها، تخلخل منفرد است که به صورت حفره‌ای جدا از سایر حفره‌ ها در فلز جوش دیده می‌شود. این نوع معمولا در اثر ورود مقدار محدودی گاز به حوضچه ایجاد می‌شود و در صورت کوچک بودن ممکن است تأثیر محدودی داشته باشد.

نوع دیگر، تخلخل پراکنده است که در آن تعداد زیادی حفره کوچک در بخش های مختلف فلز جوش پخش می‌شوند. این حالت معمولا نشانه وجود یک مشکل مستمر مانند آلودگی سطح یا اختلال در گاز محافظ است. تخلخل خوشه‌ای نیز زمانی رخ می‌دهد که چند حفره در یک ناحیه مشخص تجمع داشته باشند.

در برخی موارد، حفره ها به صورت خطی یا کشیده در امتداد مسیر جوش قرار می‌گیرند که می‌تواند به شرایط خاص انجماد یا خروج گاز مربوط باشد. تشخیص دقیق نوع تخلخل در جوشکاری به بررسی ظاهر، مقطع جوش و در صورت نیاز آزمایش‌ های غیر مخرب وابسته است.

تخلخل کرمی یا Wormhole در جوش

یکی از انواع مهم تخلخل در جوشکاری، حفره های کشیده‌ای است که در منابع تخصصی با اصطلاح Wormhole شناخته می‌شود. این حفره ها معمولا شکل غیرکروی دارند و ممکن است به صورت مسیرهای کشیده در فلز جوش دیده شوند. شکل ظاهری این عیب می‌تواند اطلاعات مناسبی درباره نحوه محبوس شدن گاز و شرایط انجماد ارائه دهد.

تخلخل در جوشکاری از نوع کرمی ممکن است در اثر آلودگی شدید، وجود رطوبت، محافظت ناکافی گاز یا شرایط نامناسب فرآیند ایجاد شود. در چنین شرایطی، گاز در زمان انجماد نمی‌تواند به شکل یک حفره کروی کوچک خارج شود و ساختاری کشیده ایجاد می‌کند. اگر این عیب در تعداد زیاد مشاهده شود، صرفا ترمیم نقطه‌ای جوش کافی نیست و باید علت اصلی بررسی شود. کنترل تمیزی قطعه، خشک بودن مواد مصرفی، سلامت شیلنگ و نازل و تنظیم مناسب گاز می‌تواند احتمال بروز آن را کاهش دهد.

تأثیر رطوبت و آلودگی بر تخلخل جوش

رطوبت یکی از عوامل مهم در ایجاد تخلخل در جوشکاری است. وجود آب یا بخار آب روی سطح قطعه، سیم جوش، الکترود یا مواد مصرفی می‌تواند در اثر حرارت زیاد تجزیه شده و هیدروژن تولید کند. اگر این گاز در زمان مناسب از حوضچه مذاب خارج نشود، در فلز جوش محبوس خواهد شد. به همین دلیل نگهداری صحیح الکترودها و مواد مصرفی اهمیت زیادی دارد.

سطح قطعه نیز باید پیش از جوشکاری به‌ خوبی تمیز شود. چربی، روغن، رنگ، زنگ زدگی، گرد و غبار و رطوبت می‌توانند منابع تولید گاز باشند. در بسیاری از موارد، تخلخل در جوشکاری نتیجه بی‌ توجهی به همین مرحله ساده است. تمیزکاری مکانیکی یا شیمیایی متناسب با جنس فلز می‌تواند مقدار زیادی از آلودگی‌ها را حذف کند.

تأثیر تنظیمات دستگاه بر تخلخل

پارامترهای دستگاه مستقیما بر کیفیت حوضچه مذاب اثر می‌گذارند. شدت جریان، ولتاژ، سرعت حرکت، سرعت تغذیه سیم، طول قوس و دبی گاز باید متناسب با جنس و ضخامت قطعه انتخاب شوند. تنظیم نادرست هرکدام از این موارد می‌تواند زمان ماند حوضچه مذاب یا شرایط خروج گاز را تغییر دهد.

تخلخل در جوشکاری گاهی زمانی رخ می‌دهد که جوشکار سرعت حرکت تورچ را بیش از اندازه افزایش می‌دهد. در این حالت، شکل و عمق نفوذ جوش تغییر می‌کند و فرصت خروج گاز کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، سرعت بسیار پایین نیز ممکن است باعث ایجاد حوضچه بیش از حد بزرگ و شرایط نامناسب انجماد شود.

انتخاب تجهیزات مناسب نیز اهمیت دارد. هنگام بررسی خرید دستگاه جوش خارجی بهتر است تنها قیمت یا توان اسمی دستگاه معیار انتخاب نباشد و مواردی مانند پایداری قوس، قابلیت تنظیم دقیق پارامترها، کیفیت سیستم تغذیه سیم و سازگاری با فرآیند مورد نظر نیز بررسی شوند.

چگونه تخلخل در جوشکاری را تشخیص دهیم؟

تشخیص تخلخل در جوشکاری می‌تواند با روش‌های مختلفی انجام شود. در ساده‌ترین حالت، سطح جوش با چشم یا ابزارهای بازرسی ظاهری بررسی می‌شود. اگر حفره ها به سطح جوش راه پیدا کرده باشند، ممکن است به شکل سوراخ‌های کوچک یا نقاط غیرعادی قابل مشاهده باشند. البته نبود عیب ظاهری به معنای سالم بودن کامل داخل جوش نیست.

برای بررسی عیوب داخلی، روش‌های غیرمخرب مانند رادیوگرافی و آزمون اولتراسونیک در شرایط مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند. رادیوگرافی می‌تواند بسیاری از حفره های گازی را در تصاویر مربوط به اتصال نشان دهد و اطلاعات ارزشمندی درباره اندازه و توزیع آن‌ها ارائه کند. نوع آزمون باید بر اساس جنس، ضخامت، استاندارد پروژه و سطح حساسیت مورد نیاز انتخاب شود.

روش های جلوگیری از تخلخل

برای جلوگیری از تخلخل در جوشکاری باید مجموعه‌ای از اقدامات به‌صورت هم زمان انجام شود. نخستین مرحله، آماده‌سازی صحیح سطح است. محل اتصال باید از روغن، گریس، رنگ، زنگ زدگی، رطوبت و سایر آلودگی‌ها پاک شود. همچنین سیم جوش، الکترود و مواد مصرفی باید در شرایط مناسب نگهداری شوند.

در مرحله بعد، سیستم گاز محافظ باید بررسی شود. شیلنگ‌ ها، اتصالات، رگلاتور و نازل نباید نشتی یا گرفتگی داشته باشند. دبی گاز نیز باید متناسب با فرآیند و شرایط محیط تنظیم شود. در فضای باز، استفاده از بادگیر می‌تواند از برهم خوردن پوشش گازی جلوگیری کند.

تخلخل در جوشکاری با انتخاب صحیح پارامترها نیز ارتباط مستقیم دارد. جریان، ولتاژ، سرعت حرکت و طول قوس باید مطابق دستورالعمل فرآیند تنظیم شوند. علاوه بر این، جوشکار باید زاویه تورچ و فاصله نازل تا قطعه را کنترل کند. استفاده از انواع دستگاه جوش متناسب با کاربرد نیز می‌تواند کنترل فرآیند را ساده‌تر کرده و کیفیت اتصال را افزایش دهد.

آیا تخلخل همیشه باعث رد شدن جوش می‌شود؟

وجود تخلخل در جوشکاری لزوما به این معنا نیست که اتصال در همه شرایط باید مردود اعلام شود. میزان قابل قبول عیب به نوع قطعه، کاربرد اتصال، استاندارد مورد استفاده، اندازه حفره‌ها، تعداد آن‌ها و محل قرارگیریشان بستگی دارد. برای مثال، الزامات یک قطعه سازه‌ای معمولی ممکن است با یک خط لوله تحت فشار یا قطعه مورد استفاده در صنایع حساس یکسان نباشد.

تخلخل در جوشکاری زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که حفره‌ ها بزرگ، متعدد یا خوشه‌ای باشند یا در نواحی بحرانی اتصال قرار گرفته باشند. وجود تخلخل های متوالی می‌تواند سطح مؤثر فلز جوش را کاهش دهد و در شرایط بارگذاری خاص، تمرکز تنش ایجاد کند.

جمع بندی

تخلخل در جوشکاری یکی از عیوبی است که بیشتر در نتیجه محبوس شدن گاز در فلز مذاب ایجاد می‌شود و می‌تواند شکل‌های مختلفی مانند حفره های منفرد، پراکنده، خوشه‌ای و کشیده داشته باشد. آلودگی سطح، رطوبت، محافظت ناکافی گاز، تنظیم نادرست پارامترها و تکنیک نامناسب از مهم‌ترین عوامل ایجاد این عیب هستند.

برای کاهش تخلخل در جوشکاری باید قطعه و مواد مصرفی به‌ درستی آماده شوند، سیستم گاز محافظ سالم باشد و پارامترهای فرآیند براساس جنس و ضخامت قطعه تنظیم شوند. همچنین انتخاب تجهیزات مناسب و آموزش صحیح اپراتور اهمیت زیادی دارد. مجموعه نانوجوش نیز با ارائه محتوای تخصصی در حوزه تجهیزات و فرآیندهای جوشکاری می‌تواند برای شناخت بهتر این موضوعات مورد استفاده قرار گیرد.

در نهایت، تخلخل در جوشکاری باید با توجه به استاندارد و کاربرد اتصال ارزیابی شود. اگرچه برخی حفره های کوچک ممکن است در محدوده پذیرش قرار بگیرند، تجمع یا افزایش اندازه آن‌ها می‌تواند کیفیت مکانیکی و عملکردی اتصال را کاهش دهد. بررسی علت اصلی و اصلاح فرآیند، مؤثرترین روش برای جلوگیری از تکرار عیب است.