انواع روشهای جوشکاری و عیوب جوش به نام خدا انواع روشهای جوشکاری و عیوب جوش

مقدمه جوشکاری چیست ؟ جوشکاری روند اتصال است که در آن فلزی گرم و ذوب شده و با فلز پایه ترکیب، تا اتصالی شبیه به یکدیگر تولید کند. Penetration Depth Weld Reinforcement Heat Affected Zone (HAZ) Weld Pool Parent Metal Weld Root

مناطق سه گانه جوش تعریف جوش ايده آل : جوشي است که در آن ظاهر و خواص فيزيکي و مکانيکي مناطق سه گانه جوش به هم نزديک باشد. Base metal Heat Affected Zone Weld metal

انتخاب بهترین روش جوشکاری هندسه اجزای جوش شونده مصالح دسترسی به امکانات و مصالح تعداد قطعات تجهیزات وضعیت جوشکاری نیاز امکانات سودبخشی

پروسه جوشکاری Electrode lead Coating + Power Source DCEP Shown Slag Work Lead + - Electrode lead Power Source DCEP Shown Base material Coating Core wire Weld pool Slag Weld metal

تجهیزات و مواد مصرفی جوشکاری با الکترود دستی منبع قدرت تجهيزات جانبي مانند برس، گيره اتصال به زمين، ماسك، دستكش و روپوش سيم جوش هسته، پوشش

وظایف پوشش الکترودها محافظت از منطقه جوش كمك در پايداري قوس تصفيه مذاب آرام تر سرد شدن جوش دادن شكل مناسب به جوش كنترل تركيب شيميايي مذاب

شرایط الکترود غیر قابل استفاده رطوبت شكسته شدن و خرد شدن پوشش الكترود چربي و آلودگي هاي ديگر سوختن الكترود

انتخاب الکترود انتخاب الکترود تابع دو عامل نوع الکترود و اندازه الکترود می باشد. لازم به ذکر است که انتخاب الکترود شرط لازم برای رسیدن به جوش سالم است و شرط کافی آن رعایت دستور العمل جوشکاری می باشد.

پارامتر های موثر فرايند جوشكاري با الكترود دستي جريان الکتریکی ولتاژ سرعت جوشكاري الكترود طول قوس زاويه الكترود مهارت جوشكار

مزاياي فرايند جوشكاري با الكترود دستي فرايندي انعطاف پذير است. فرايندي ارزان است. در بسياري مواقع ناگزير به استفاده از اين فرايند هستيم.

معايب فرايند جوشكاري با الكترود دستي كيفيت جوش تابعي از مهارت جوشكار مي باشد. براي بسياري از آلياژها قابل اعمال نمي باشد.(مثل منيزيم) براي تعويض الكترود زمان زيادي هدر مي رود و عيوب زيادي در اثر تعویض ايجاد مي شود. نسبت به وزش باد حساس است. كاملا دستي مي باشد و خستگي نيروي انساني را به دنبال دارد.

جوشكاري قوس زير پودري(SAW) Sub Merged Arc Welding (SAW)

پودر جوش در پيشاپيش قوس ريخته مي شود. طول قوس از روش خود تنظيمي يا تغيير سرعت غذا دادن كنترل مي شود. سيم جوشها به صورت كلافهاي 25 تا 100 كيلويي با پوشش نازك مسي مي باشند. گاهي از چند الكترود براي زیاد کردن بعد جوش استفاده مي شود. گاهي از الكترودهاي تسمه اي براي پوشش دادن استفاده مي شود. به ندرت براي جوشكاري فلزات غير آهني به كار مي رود.

مواد مصرفی جوشکاری زیر پودری سیم جوش و پودر جوش می باشد. مواد مصرفی جوشکاری زیر پودری سیم جوش و پودر جوش می باشد. سیم جوش : سطح مقطع گرد يا تسمه اي دارد. جنس آن از فولاد معمولي مي باشد. ناخالصي هاي خيلی كمي دارد. پوشش نازكي از مس دارد.

پودر جوش : محافظت از حوضچه جوش پايدار كردن قوس تصفيه تركيب شيميايي كنترل خواص فيزيكي جوش

پارامتر هاي موثر بر فرايند جوشكاري زير پودري جريان الكتريكي ولتاژ سرعت جوشكاري سيم جوش پودر جوش طول موثر سيم جوش

جوش پشتی معمولا پس از انجام جوش به روش زیر پودری از این جوشکاری برای پر کردن پشت آن استفاده می کنند.

مزاياي فرايند جوشكاري زير پودري به علت عمق نفوذ زياد، ورقهاي با ضخامت كمتر از 32 ميليمتر بدون پخ سازي لبه ها جوش داده می شود. نياز به زاويه پخ سازي كمتري است. به علت پنهان بودن قوس الكتريكي، محافظت ويژه اي از اشعه هاي مضر لزومي ندارد و جرقه كمتري توليد مي شود. هزينه ي جوشكاري در حالت كلي كم مي باشد. امكان استفاده در محيطهاي باد خيز وجود دارد.

معايب فرايند جوشكاري زير پودري نياز به نگهداري پودر روي موضع جوش مي باشد. معمولا نیاز به جوش پشت مي باشد. به علت حضور ناخالصي در پودر جوش، امكان وجود خلل و فرج در جوش وجود دارد. اگر درز جوشها اكسيده باشد، كيفيت جوش نامطلوب مي شود. امكان ايجاد ذرات سرباره محبوس شده در اين فرايند بيشتر است. اين فرايند براي جوشكاري ورقهايي با ضخامت كمتر از 4.5 ميلیمتر مناسب نيست. اين فرايند براي وضعيتهايي كه تخت يا افقي نيستند مناسب نمي باشد. به علت مخفي بودن قوس، كنترل دقيق محل جوشكاري را مشكل مي سازد.

جوشكاري الكترود تنگستن با گاز خنثي Tungsten-Inert gas arc Welding (TIG)

این فرایند با قوس الکتریکی انجام می گیرد و تفاوت آن با روش زیر پودری، جایگزین شدن گاز به جای پودر برای محافظت جوش می باشد.

تجهيزات فرايند جوشكاري قوس الكترود تنگستن منبع قدرت سيستم كنترل كننده سيستم گاز محافظ سيستم خنك كننده مشعل وسايل جانبي

منبع قدرت معمولا از ترانس يكسو كننده دار استفاده مي شود. رنج آمپر بين 0.5 تا 800 آمپر مي باشد. اين فرايند توانايي جوشكاري ورقهاي خيلي نازك را هم دارد.

الكترود تنگستن وظيفه الكترود تنگستن، ايجاد قوس و تامين حرارت لازم براي جوشكاري است. تنگستن داراي قابليت هدايت الكتريكي خيلي كم است و هنگام عبور جريان الكتريكي از آن، گرم مي شود.

تاثير گاز محافظ گاز محافظ حوضچه جوش و نوك الكترود را از اكسيد شدن حفظ مي كند. گاز محافظ مخلوطي از گازهاي بي اثر با گازهاي ديگري نظير هيدروژن و يا ازت باشد، اما معمولا از آرگون استفاده مي شود. خلوص گاز محافظ مهم مي باشد و اكسيژن، ازت، هيدروژن و رطوبت جزء ناخالصي هاي گاز محافظ محسوب مي شوند.

مزاياي فرايند جوشكاري قوس با الكترود دستي شدت تمركز حرارتی بالايي داريم هم درجه حرارت قوس خيلي بالاست و هم قوس متمركز مي باشد به همين دليل اين فرايند براي جوشكاري فلزاتي كه ضريب هدايت حرارتي بالايي دارند، بكار مي رود. مانند مس و آلومينيوم. اين فرايند به هر سه شكل دستي، نيمه اتومات و تمام اتومات قابل اجرا مي باشد. اين فرايند، محدوديت پوزيشن ندارد و در هر چهار موقعيت جوشكاري قابل استفاده مي باشد. اين فرايند تميز است و سرباره ندارد و منطقه جوش شفاف است و از نظر ورود ناخالصي ها به داخل جوش نیز اين فرايند تميز می باشد.

معایب جوشكاري قوس با الكترود تنگستن دماي قوس در اين فرايند خيلي بالاست(حدود 2000 درجه سانتي گراد) و رعایت اصول ایمنی اهمیت بالایی دارد. سطح ذوب با گاز محافظت مي شود و اين فرايند براي جوشكاري فلزات اكتيو با اكسيژن به كار مي رود، نسبت به وزش باد حساس مي باشد. از نظر اقتصادي تا حدودي گران قيمت است؛ دستگاه جوش آن گران قيمت بوده و گاز محافظ مورد استفاده نیز گران است(آرگون و هلیم). از آنجا كه الكترود مصرف نشدني است تا حدودي تلفات انرژي زياد مي شود. جوش در اين فرايند سريعتر از فرايندهاي ديگر سرد مي شود؛ زيرا سرباره اي وجود ندارد و از طرف ديگر جريان گاز محافظ نيز باعث سريع تر سرد شدن جوش مي شود.

جوشكاري MIG,MAG

تجهیزات این روش: دستگاه جوش سيستم كنترل كننده سيستم تأمين گاز محافظ سيستم سردكننده مشعل تنها تفاوت این روش با روش قوس الکتریکی در این است که سیم مصرفی به صورت خودکار تنظیم می شود.

دستگاه جوش در اين فرايند بيشتر از ترانسفورماتور استفاده مي شود. معمولاً از جريان با پلاريته DCEP استفاده مي شود و كمتر از جريان DCEN و يا AC استفاده مي شود. رنج آمپر در اين فرايندها 100 – 1200 آمپر مي باشد.

مواد مصرفي سيم جوش در اين فرايندها بايستي از سيم جوش استفاده كرد و نسبت به فرايند جوشكاري الكترود دستي و فرايند جوشكاري قوس زيرپودري از طيف گسترده تري از سيم جوشها مي توان استفاده كرد. گاز محافظ در اين فرايند بسته به تركيب سيم و تركيب قطعه مي توان گاز محافظ خنثي يا فعال انتخاب نمود. نسبت به فرايند جوشكاري قوس با الكترود تنگستن و گاز محافظ از طيف گسترده تري از گازهاي محافظ مي توان استفاده نمود.

مزاياي فرايندهاي جوشكاري MIG و MAG به صورت دستي، نيمه اتومات و اتومات قابل اجرا هستند. محدوديت پوزيشن نداريم. با توجه به نوع كار و شرايط كار مي توان هم از گاز خنثي، هم از گاز اكتيو و هم از گاز CO2 استفاده كرد. در اين فرايندها سرباره نداريم و تميز كردن سطح جوش و همچنين تعويض الكترود را هم نداريم.

معایب فرايندهاي MIG و MAG اين فرايندها نسبت به وزش باد حساس هستند. اين مساله در مورد جوشكاري فلزاتي كه نسبت به اكسيژن و ازت حساس هستند، اهمیت دارد. گاز خنثي از نظر اقتصادي گران قيمت مي باشد، ولي اگر از گاز CO2 استفاده شود، از نظر اقتصادي رقيب فرايند جوشكاري با الكترود دستي باشد. جوش سريع سرد مي شود.

معایب جوشکاری سر رفتن تحدب بیش از حد لكه قوس و پاشش اعوجاج تورق و پارگي سراسری جا به جا شدن و ناپیوستگی های ابعادي ترك‌ها ذوب و نفوذ ناقص ناخالصي سر باره ‌اي تخلخل‌ بريدگي كنار جوش پرشدن ناقص

ترك‌ها مهمترين عيوب به وجود آمده در اتصالات جوشي، ترك‌ها هستند. ترك‌ها بحراني‌ترين نوع ناپيوستگي‌ها مي‌باشند كه در بیشتر موارد غير قابل پذيرش مي‌باشند. در صورت اعمال بارهای کششی و تنشهای موجود ترک ها بازتر می شود. ترك‌ها به روش هاي متفاوتي طبقه‌بندي مي‌شوند. می توان ترک ها را به دو نوع گرم و سرد تقسیم بندی کرد.

تركها را مي توان توسط جهت آنها نسبت به محور طولي جوش توصيف نمود. تركهاي طولي به علت تنشهاي انقباضي عرضي جوشكاري ايجاد مي شوند. انواع مختلف ترك با توصيف دقيق موقعيتهاي آنها نسبت به اجزا مختلف شامل: تركهاي گلويي، ريشه، كناره، چاله جوش، زيرگرده منطقه متاثر از حرارت و فلز پايه هستند. تركهاي گلويي كه از ميان گلويي جوش يا كوتاهترين مسير در سطح مقطع جوش گسترش مي يابد، از نوع تركهاي طولي بوده و اغلب در طبقه بندي ترك گرم قرار دارند.

تركهاي ريشه در فلز پايه يا در خود جوش جزو تركهاي طولي هستند. تركهاي كناره جوش در فلز پايه ايجاد شده و در كناره جوش ادامه مي يابند. تركهاي چاله جوش در نقطه پاياني جوش در صورت عدم مهارت جوشكار ايجاد مي شوند. در دسته بندی ترکها، ترك زير جوش به علت حضور هيدروژن است.

ذوب و نفوذ ناقص ذوب ناقص در صورتی است که ذوب شدن بين فلز جوش و سطوح ذوب و يا لايه هاي جوش رخ نداده باشد. ذوب ناقص از ناپيوستگي هاي بارز درجوش است زیرا خطی بوده و انتهای آن تیز می باشد. نفوذ ناقص معرف حالتي است كه فلز جوش به طور كامل در سراسر ضخامت ورق کامل نشده باشد. موقعيت اين عيب در مجاورت ريشه جوش است. ذوب و نفوذ ناكافي به علت عدم مهارت جوشكار، شكل نامناسب اتصال يا آلودگي اضافي در سطح ايجاد مي شود.

سرباره‌هاي محبوس شده مناطقي در سطح مقطع يا در سطح جوش هستند كه سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مكانيكي درون فلز منجمد شده محبوس شده است. سرباره منجمد شده بخشي از سطح مقطع جوش را نمايش مي‌دهد كه فلز جوش به يكديگر ذوب نشده‌اند اين پديده خود سبب ايجاد بخشي ضعيف در نمونه خواهد شد.

تخلخل اين نوع ناپيوستگي در حين انجماد مذاب جوش و در اثر حبس گازهاي ايجاد شده در مذاب جوش به وجود مي‌آيد. هر گاز داراي حد حلاليت مشخصي در مذاب مي‌باشد كه اين مقدار با افزايش درجه حرارت، افزايش مي‌يابد. به علت كروي بودن شكل گازها، تخلخل كمترين خطر را در ميان ناپيوستگي ها دارد ولي در زمانيكه جوش بايد تحمل فشارهاي بالا را داشته باشد حضور تخلخل خطرناك می باشد. منابع مختلفي براي حضور رطوبت يا آلودگي وجود دارد مانند: الكترود فلز پايه، گازمحافظ يا محيط

تغيير در تكنيك جوشكاري نيز مي تواند سبب ايجاد تخلخل شود. در حین سرد شدن جوش گازهای آن کم کم به سطح می آیند و پس از سرد شدن کامل حبابهایی بر روی جوش نمایان می گردد. عامل ديگر ايجاد تخلخل، حباب‌هاي گاز مونواكسيد كربن مي‌باشد كه از تركيب اكسيژن حل شده در مذاب جوش با كربن غني شده، حاصل مي‌شود.

انواع تخلخل

بريدگي كنار جوش بريدگي كنار جوش يك ناپيوستگي سطحي است كه در فلز پايه مجاور فلز جوش رخ مي‌دهد. در شرايطي كه فلز پايه شسته شده ولي با فلز پر كننده جبران نمي‌شود ایجاد می شود. يك شيار خطي با شكلي نسبتاً تيز است كه در فلز پايه تشكيل مي‌شود. به علت سطحي بودن ماهيت اين عيب، براي بارگذاري خستگي بسيار خطرناك است.

پر شدن ناقص یک نوع ناپيوستگي سطحي است كه به علت كمبود ماده در مقطع عرضي ايجاد مي‌شود. پر شدن ناقص در فلز جوش اتفاق می افتد ولي بريدگي كنار جوش در فلز پايه يافت مي‌شود. پر شدن ناقص، زماني رخ مي‌دهد كه فلز پر كننده به اندازه كافي براي پر كردن اتصال جوش در دسترس نباشد.

سررفتن نوع ديگر ناپيوستگي سطحي جوش كه از تكنيك نامناسب جوشكاري(سرعت جوشكاري خيلي آرام ) ناشي مي شود. در این حالت فلز جوش روي فلز پايه مجاورش سر مي رود و دركناره جوش، شياري تيز را ايجاد مي نمايد. در صورتی که مقدار سر رفتن زیاد باشد مي تواند تركي كه از اين تمركز تنش ايجاد مي شود را پنهان نمايد.

تحدب بيش از حد تحدب به حداكثر فاصله از رويه محدب يك جوش گوشه تا خط واصل بين كناره هاي جوش است . اين ناپيوستگي برای جوشهاي گوشه است. از نظراستحكام مقدار تحدب در جوش گوشه ضروري است ولي اگر از حدي بيشتر باشد، به عنوان يك عيب تلقي مي شود. از نظر اقتصادي(مصرف فلز پركننده بيشتر) و از نظر حضور مناطق تيز اطراف جوش بیشتر در بارگذاري خستگي مطرح مي شود. دليل ايجاد تحدب، آرام بودن سرعت جوشكاري يا تكنيك نادرست جوشكاري است.

لکه قوس و پاشش جوش لكه هاي قوس در نتيجه شرو ع قوس عمدا يا تصادفي روي سطح فلز پايه دور از اتصال به وجود مي آيند. در اثر اين اتفاق، منطقه اي متمركز شده از سطح فلز پايه، ذوب شده و سريعا سرد و شكننده مي شود. پاشش به ذرات فلزي پراكنده شده در خلال جوشكاري گفته می شود كه در تشكيل جوش نقشي ندارند.

پاشش ممكن است زياد مهم تلقي نشود، ولي در هر حال مقادير زياد پاشش مي‌توانند گرماي موضعي زيادي را به سطح فلز پايه ايجاد كنند. حضور پاشش مي‌تواند مناطقي با تمركز تنش و یا مناطق تحت تاثیر حرارت (H.A.Z.) را ايجاد نمايد. دليل ايجاد پاشش را مي‌توان جريان بالاي جوشکاری دانست.

اعوجاج خميدگي يا اعوجاج از مشكلات مهم جوشكاري است كه بايد برطرف گردد. اين مشکل در اثر انقباضی كه به هنگام گرم و سرد شدن پس از عمليات جوشكاري در فلز پايه و جوش بوجود مي آيد، شكل مي گيرد. براي كنترل اعوجاج بايد شرايط لازم براي جوشكاري شامل كنترل قبل، حين و بعد از جوشكاري تامين گردد.

تورق و پارگي سراسری اين ناپيوستگي مربوط به فلز پايه است. تورق در اثر حضور آلودگي و ناخالصي غير فلزي موجود در زمان توليد فولاد ايجاد مي شود. اين ناخالصي ها در زمانيكه فولاد هنوز مذاب است تشكيل شده و در خلال عمليات بعدي نورد كشيده شده و موجب تورق مي شوند.

پارگي سراسري زماني رخ مي دهد كه در جهت تمام ضخامت در اثر جوشكاري تنشهاي انقباضي بزرگي ايجاد شده باشد. پارگي عموما موازي سطح نورد شده زير فلز پايه و معمولا موازي مرز ذوب جوش رخ مي دهد. پارگي سراسري يك ناپيوستگي است كه مستقيما به طرز قرارگيري اتصال مرتبط مي شود.

جابجا شدن و ناپيوستگی های ابعادی دراثر سوار كردن و مونتاژ غلط اجزاي مورد جوش در كنار يكديگر رخ می دهد. جابجايي بصورت هم محور نبودن دو سطح قطعه كار در جوشهاي لب به لب است. برای رفع این مشکل می توان از برشکاری قطعه و یا بریدن جوش و اتصال مجدد آن استفاده گردد. ناپيوستگي هاي ابعادي، نقائص شكل يا ابعاد هستند. این ناپیوستگی ها هم درجوش و هم در سازه جوش شده بروز مي كنند.

نگاه کلی به ناپیوستگی های جوش