جوش وجوشکاری

[rezaete]

طبقه بندی فولاد های جوشی
فولاد های جوشی (welding steels) را بسته به ترکیب شیمیایی استحکام و کاربرد آن ها می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود:
فولاد های کربنی (Mild steels)
فولاد های کربن منگنزی (C-Mn steels )
فولاد های ریز دانه (Micro alloyed steels )
فولاد های کم آلیاژ (alloyed steels Low )
فولاد های آلیاژی (Alloyed steels)

- فولاد های کربنی
عنصر آلیاژی کربن مهمترین عامل تعیین کننده استحکام مکانیکی در این گروه از فولاد ها بوده و میزان آن تا حدود 7/1% می باشد. استحکام مکانیکی با افزایش درصد کربن متناسب بوده و لیکن به موازات آن خواص ضربه پذیری و قابلیت جوشکاری فولاد کاهش میابد در این رابطه برای حفظ قابلیت جوشکاری و ضربه پذیری فولاد در حد قابل قبول درصد کربن را در حدود 2/0 درصد حفظ کرده و مقدار کمی منگنز (7/0 – 4/0 درصد) اضافه می کنیم. این فولاد ها به فولاد های کم کربن معروف بوده و از نظر وزنی بالا ترین مصرف را در میان فولاد های جوشی دارند. جوشکاری فولاد های پرکربن آسان نبوده و نیاز به اتخاذ روش های خاصی نظیر پیش گرم و پس گرم دارد. در رابطه با اکسیژن زدایی، فولاد های این گروه به صورت ناآرام، نیمه آرام و آرام عرضه می شوند، از نقطه نظر جوشکاری فولاد باید حداقل به صورت نیمه آرام باشد.

- فولاد های کربن-منگنزی
عناصر کربن و منگنز عناصر اصلی تعیین کننده استحکام مکانیکی این فولادها می باشند، درصد کربن در حد فولاد های کم کربن بوده و لیکن درصد منگنز بالغ بر 1/1 درصد میباشد منگنز درحدود2/1 % هم استحکام مکانیکی و هم خواص ضربه پذیری را بهبود می بخشد لیکن از حد بالاتر از 6/1 درصد خواص ضربه پذیری و جوشکاری را تقلیل می دهد. معمولاً برای دستیابی به تلفیقی از استحکام مکانیکی، ضربه پذیری وقابلیت جوش کاری در این فولاد ها از درصد منگنزی در حدود5/1 درصد استفاده می شود فولاد های کربن منگنزی به صورت نیمه آرام و آرام تهیه می شوند.

- فولاد های ریز دانه
استحکام مکانیکی فولاد ها را می توان از طریق ریز دانه کردن کریستال های آن بهبود بخشید، به عبارتی در دو فولاد با ترکیب شیمیایی یکسان، آن که ساختار کریستالی ظریف تری در رابطه با اندازه دانه ها داشته باشد از استحکام مکانیکی و همچنین خواص ضربه پذیری بیشتری بر خوردار می باشد ، فولاد های کربن و کربن منگنزی را میتوان با اضافه کردن درصد نا چیزی (1/0 – 001/0درصد) ازیک یا چند عنصر آلیاژی نظیر آلومینیوم، نیوبیوم و تیتانیم ریزدانه نمود. این عناصر آلیاژی با کربن و یا نیتروژن فلز ترکیب شده فازهای بسیار ظریفی در حین نورد گرم وسرد کردن بعد از آن رسوب می دهد. چنانچه تنها آلومینیوم اضافه شود، تنها دانه ها ریز می شوند ولیکن چنانچه از دیگر عناصر ذکر شده نیز استفاده شود علاوه بر ریز شدن دانه ها ، باعث افزایش استحکام مکانیکی خواهد شد استحکام مکانیکی و خواص ضربه پذیری این فولاد ها از فولاد های کربن – منگنز بهتر میباشد. این فولاد ها عمدتاً به صورت نورد گرم همراه با تبلور مجدد و یا نورد کنترل شده (Controlled rolling) تهیه می شوند.

- فولاد های کم آلیاژی
ترکیب شیمیایی این فولاد ها شبیه گروه فولاد های ریز دانه بوده و لیکن درصد کمی از عناصر آلیاژی
نظیر کرم نیکل و مولیبدن نیز جهت بهبود خواص مکانیکی آنها اضافه می شود . بسته به نوع و میزان عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی به کار گرفته شده در تهیه این فولاد ها می توان این فولاد ها را به دسته های مختلف تقسیم بندی نمود، از مهمترین این گروه فولادهای کوئنچ- تمپر شده(Quenched - tempered) که دارای حدود 2/0 درصد کربن و 7/0 درصد مولیبدن و درصد کمی کرم و نیکل وکبالت می باشد. عناصر آلیاژی مربوطه همراه با اعمال عملیات حرارتی مناسب منجر به ایجاد ساختار میکروسکوپی بسیار مناسبی در رابطه با ریزدانگی ساختار و رسوب فاز های ظریف در این فولاد ها می شوند. این فولاد ها از خواص استحکامی ، ضربه پذیری و قابلیت شکل دهی و استحکام خستگی و خوردگی خوبی برخوردار بوده و قابلیت جوشکاری بالایی را دارا می باشد.

- فولاد های آلیاژی
این گروه آن دسته از فولاد ها را شامل می شوند که دارای درصد بالایی از عناصر آلیاژی نظیر کرم نیکل و مولیبیدن می باشند.فولاد های زنگ نزن (Stainless steels) در محیط های مختلف خورنده از مهمترین فولاد های این گروه می باشند، چنانچه درصد کرم از 12 درصد بالاتر باشد در سطوح این فولاد ها یک لایه نازک اکسید به وجود آمده که مقاومت خوردگی فولاد را در محیط های خورنده و اکسید کننده بالا می برد. علاوه بر کرم فولاد های زنگ نزن دارای درصد بالایی از عناصر نیکل و بعضاً مولیبدن نیز میباشند. بسته به میزان عناصر آلیاژی و ساختار میکروسکوپی این فولاد ها آنها را به فولاد های آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی و یا ترکیبی از اینها تقسیم بندی میکند. به عنوان نمونه فولاد های آستنیتی دارای حداقل 18% کرم و 8 % نیکل بوده و از استحکام مکانیکی و ضربه پذیری و مقاومت خوردگی خوبی در درجه های حرارتی بالا برخوردار می باشد.

- منطقه متاثر از جوش(Heat Affected Zone,HAZ)
منطقه متاثر از جوش در فلز پایه بلافاصله بعد از جوش قرار دارد. در این منطقه درجه حرارت به حدی بالا می رود که تغییرات مختلف فازی به وقوع می پیوندد. شیب حرارتی در این منطقه شدید بوده و زمان سرد شدن با افزایش فاصله از مرکز جوش افزایش می یابد حداکثر درجه حرارت در فلزپایه در منطقه HAZ و در مجاورت مرز جوش صورت میگیرد مرز بین منطقه متاثر از جوش با منطقه غیر متاثر از جوش کاملاً مشخص نبوده و برای فولاد های جوشی مرز بیرونی منطقه متاثر از جوش را محلی که در آن درجه حرارت به 600 درجه سانتیگراد می رسد در نظر می گیرند. در خارج از این فاصله معمولاً هیچگونه تغییر ساختاری در فلز پایه رخ نمی دهد. عمق منطقه متاثر از جوش معمولاً چند میلیمتر بوده و تغییرات ساختاری در آن بستگی به ترکیب شیمیایی فلز پایه حداکثر درجه حرارت و سرعت سرد شدن دارد.

منبع : باشگاه مهندسان ایران

[rezaete]

- مشعل های جوشکاری :
مشعل جوشکاری وسیله ای برای مخلوط کردن گاز قابل احتراق یا اکسیژن به میزان دقیق و معین است با سرعت از دهانه مشعل خارج می شود.
مشعل جوشکاری از قسمت های زیر تشکیل میشود:
1.دسته مشعل
2.شیر تنظیم گاز
3.لوله اختلاط
4.قیلترک
مشعل های جوشکاری اقسام مختلف دارند،معروف ترین آنها :
فشار قوی
فشار ضعیف (انژکتوری)

- مشعل های فشار قوی
در این مشعل ها گاز سوختی و اکسیژن با فشار مساوی وارد محفظه اختلاط شده و با هم مخلوط می شوند. از این مشعل ها در کار گاه هایی که استیلن در مولد های فشار قوی تولید میشود یا از کپسول گرفته می شود می توان استفاده کرد.
- مشعل های فشار ضعیف :
در این مشعل ها اختلاط گاز سوختی و اکسیژن توسط انژکتور انجام می گردد. انژکتور سوراخ ریزی دارد که اطراف آن روزنه ای به شکل تاج دایره تعبیه شده است اکسیژن با فشار یک تا سه اتمسفر از سوراخ انژکتور خارج می شود و گاز سوختی را از روزنه اطراف آن با خود به درون محفظه اختلاط می کشد. در این محل گاز سوختی و اکسیژن به نسبت معینی مخلوط شده از *****ک مشعل خارج می شود. برای ایجاد شعله با ظرفیت های حرارتی مختلف، سر مشعل (لوله اختلاط+*****ک) را عوض میکنند.


وشکاری لیزر(LASER)
استفاده از لیزر ها در صنایع طی سال های اخیر به طرز غیر قابل تصوری افزایش یافته است تا جایی که حدود 15% همه لیزر های صنعتی در بخش تولید نصب شده اند. با وجود این که این لیزر ها به طور صنعتی در عملیات برش استفاده می شده اند در حال حاضر استفاده از انها در جوشکاری رو به افزایش است طی یک بررسی در سال 1992 حدود 20% لیزر های نصب شده در صنایع در زمینه کاربرد های جوشکاری بوده اند. از آن زمان انفجاری در رشد کاربردهای جوشکاری بویژه در اتباط با تولید کنندگان فولاد و جوشکاری سازه به وجود آمده است.
لیزر روشی است که یک اشعه نوری پیوسته (Cohe rent) متمرکز را به وسیله تحرک الکترونیکی یا گذار ملکولی به سطوح انرژی پایین تر تولید می کند. واژه لیزر ترکیبی از کلمات تقویت نور توسط انتشار تحرک شده تششع (light alpmification by stimulated emission of radiation) است.اشعه لیزر یک منبع انرژی الکترو مغناطیسی_نوری است که می تواند بدون واگرایی تصویر شده و روی یک نقطه خیلی کوچک متمرکز شود. این اشعه تک فام و پیوسته است و توسط یک محیط لیزری که منبع تولید فوتون است، ایجاد میشود.
نور از یک لامپ الکتریکی نئونی به صورت ناپیوسته (in- coherent) تولید می شود. نا پیوسته به این معنی که نور خارج از فاز بوده و در نتیجه واگرایی زیادی دارد به عبارتی در همه جهات از منبع ساطع می شود. این نور تک فام نیست یعنی شامل طیف وسیعی از طول موجها از کوتاه تا بلند می باشد. تشعشع لیزری یک نور تک فام است که فقط یک طول موج تولید می کند و باعث حداقل واگرایی اشعه می شود همچنین این اشعه پیوسته است. به طوری که نور کاملا هم فاز می باشد. اشعه لیزر دارای انرژی بالایی است بنابراین وقتی به سطح می تابد گرما ایجاد می کند.این گرما دقیقا همان گرمایی است که به وسیله یک اشعه الکترونی یا قوس جوشکاری نیز قابل تولید است.
از مزایای جوشکاری لیزری می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
1.استحکام و کیفیت بالای جوش
2.حرارت ورودی پایین
3.حداقل خرابی
4.سرعت بالای فرایند
5.هزینه ابزار پایین
6. عدم نیاز به استفاده از الکترود و گاز محافظ
7.کاهش ماشین کاری و آماده سازی اطلاعات
قابلیت عادی کنترل فرآیند

منبع : انجمن مهندسان مکانیک

[rezaete]

قوس برقي در سال 1807توسط سرهمفري ديوي کشف شد ولي استفاده از آن در جوشکاري فلزات به يکديگر هشتاد سال بعد از ين کشف ، يعني در سال 1881 اتفاق افتاد. فردي به نام آگوست ديمري تنز در ين سال توانست با استفاده از قوس برقي و الکترود ذغالي صفحات نگهدارنده انباره باطري را به هم متصل نميد.بعد از آن يک روسي به نام نيکولاس دي بارنادوس با يک ميله کربني که دسته ي عيق داشت توانست قطعاتي را به هم جوش دهد. وي در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.ين قديمي ترين اختراع به ثبت رسيده در عرصه جوشکاري دستي قوسي برقي مي باشد.فريند جوشکاري با الکترود کربني در سالهي 1880و1890در اروپا و آمريکا رواج داشت ولي استفاده از ولت زياد (100 تا 300ولت)و آمپر زياد (600تا 1000آمپر)در ين فريند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصيهي کربني شکننده بود همه باعث مي شد ين فريند با اقبال صنعت مواجه نشود.

جهش از ين مرحله به مرحله فريند جوشکاري با الکترود فلزي در سال 1889 صورت گرفت.در ين سال يک محقق روس به نام اسلاويانوف و يک آمريکيي به نام چارلز کافين(بنيانگذار شرکت جنرال الکتريک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزي در جوشکاري با قوس برقي را ابداع نميند.

در آغاز قرن بيستم جوشکاري دستي با قوس برقي مورد قبول صنعت واقع شد. عليرغم يرادهي فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمريکااز مفتول لخت که داري روکش نازکي از اکسيد آهن که ماحصل زنگ خوردگي طبيعي و يا بخاطر پاشيدن عمدي آب بر روي کلافهي مفتول قبل از کشيده شدن نهيي بود استفاده مي شد و گاهي ين مفتول لخت با آب آهک آغشته مي شد تا در هر دو وضعيت بتواند ثبات قوس برقي را بهتر فراهم آورد.آقي اسکار کجل برگ سوئدي را بيد پدر الکترودهي روکش دار مدرن شناخت وي نخستين شخصي بود که مخلوطي از مواد معدني و آلي را به منظور کنترل قوس برقي و خصوصيات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقيت به کار برد.وي اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشينهي جوشکاري با فعاليت هي فوق الذکر به روند تکاملي خود ادامه مي دادند.در سالهي 1880 مجموعه ي از باطري پر شده به عنوان منبع نيرو در ماشين هي جوشکاري به کار گرفته شد.تا ينکه در سال 1907 نخستين دستگاه Generator جوشکاري به بازار آمريکا عرضه شد.

جوشکاري با گاز يا شعله

جوشکاري با گاز يا شعله يکي ازاولين روشهي جوشکاري معمول در قطعات آلومينيومي بوده و هنوز هم در کارگاههي کوچک در صنيع ظروف آشپزخانه و دکوراسيون و تعميرات بکارميرود. در ين روش فلاکس يا روانساز يا تنه کار بري برطرف کردن ليه اکسيدي بکار ميرود.

مزايا:سادگي فريند و ارزاني و قابل حمل و نقل بودن وسيل

محدوده کاربرد:ورقهي نازک 8/0تا 5/1ميليمتر

محدوديتها:باقي ماندن روانساز لابلي درزها و تسريع خوردگي - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسيع است .

قطعات بالاتر از 5/2ميليمتر را به دليل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بين روش جوش نميدهند.

حرارت لازم در ين روش از واکنش شيمييي گاز با اکسيژن بوجود مي يد.

حرارت توسط جابجيي و تشعشع به كار منتقل مي شود. قدرت جابجيي به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگي دارد. لذا تغيير اندکي در درجه حرارت شعله مي تواند ميزان حرارت تشعشعي و شدت آنرا بمقدار زيادي تغيير دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشي از احتراق و حجم اکسيژن لازم بري احتراق و گرمي ويژه و حجم محصول احتراق(گازهي توليد شده) بستگي دارد. اگر از هوا بري احتراق استفاده شود مقدار ازتي که وارد واکنش سوختن نمي شود قسمتي از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله مي شود.بنابرين تنظيم کامل گاز سوختني و اکسيژن لازمه يجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهي سوختني نظير استيلن يا پروپان يا هيدروژن و گاز طبيعي نيز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و در نتيجه درجه حرارت شعله نيز متفاوت خواهد بود. در عين حال معمولترين گاز سوختني گاز استيلن است.

تجهيزات و وسيل اوليه ين روش شامل سيلندر گاز اکسيژن و سيلندر گاز استيلن يا مولد گاز استيلن و رگولاتور تنظيم فشار بري گاز و لوله لاستيکي انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاري است.

استيلن با فرمول C2H2 و بوي بد در فشار بالا ناپيدار و قابل انفجار است و نگهداري و حمل و نقل آن نيازبه رعيت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سيلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها ين فشار را تا زير psi 15 پيين مي آورند.و به سمت مشعل هديت مي شود.(در فشارهي بالا يمني کافي وجود ندارد).توجه به ين نکته نيز ضروري است که اگر بيش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستيلن استفاده شود از سيلندر استن بيرون خواند زد که خطرناک است.

بعضي اوقات از مولدهي استيلن بري توليد گاز استفاده مي شود. بر اساس ترکيب سنگ کاربيد با آب گاز استيلن توليد ميشود.

CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2

روش توليد گاز با سنگ کاربيد به دو نوع کلي تفسيم ميشود.

1-روشي که آب بر روي کاربيد ريخته ميشود.

2-روشي که کاربيد با سطح آب تماس حاصل ميکند و باکم و زياد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغييرمي کند.

رگولاتورها(تنظيم کننده هي فشار) هم داري انواع گوناگوني هستند و بري فشارهي مختلف ورودي و خروجي مختلف طراحي شده اند.رگولاتورها داري دو فشارسنج هستند که يکي فشار داخل مخزن و ديگري فشار گاز خروجي را نشان ميدهند. رگولاتورها در دو نوع کلي يک مرحله ي و دو مرحله ي تقسيم ميشوند که ين تقسيم بندي همان مکانيزم تقليل فشار است. ذکر جزييات دقيق رگولاتورها در ينجا ميسر نيست اما اطلاع از فريند تنظيم فشار بري هر مهندسي لازم است(حتما پيگير باشيد).

کار مشعل آوردن حجم مناسبي از گاز سوختني و اکسيژن سپس مخلوط کردن آنها و هديتشان به سوي نازل است تا شعله مورد نظر را يجاد کند.

اجزا مشعل:

الف-شيرهي تنظيم گاز سوختني و اکسيژن

ب-دسته مشعل

ج-لوله اختلاط

د-نازل


قابل ذکر ينکه طرحهي مختلفي درقسمت ورودي گاز به لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزيمم حرکت اغتشاشي به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسير در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ي آرام بوجود يد.

در انتها يادآور مي شود مطالب بسيار زيادي در ين خصوص وجود داشت که بدليل عدم امکان نميش تصاوير که عمدتا اسکن هم نشده اند بيش از ين به شرح و توضيح آنها نپرداختم.از جمله ين مطالب شناسيي نوع شعله(از لحاظ قدرت و کاربرد) بود.يا نشان دادن چند نوع رگولاتور از نمي شماتيک و ... .

پيچيدگي((Distortion

پيچيدگي و تغيير ابعاد يکي ازمشکلاتي است که در اثر اشتباه طراحي و تکنيک عمليات جوشکاري ناشي ميشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوريک تنها به ين مورد اشاره ميکنيم که حين عمليات جوشکاري به دليل عدم فرصت کافي بري توزيع يکنواخت بار حرارتي داده شده به موضع جوش و سرد شدن سريع محل جوش انقباضي که ميبيست در تمام قطعه پخش ميشد به ناچار در همان محدوده خلاصه ميشود و ين انقباض اگر در محلي باشد که از نظر هندسي قطعه زاويه دار باشد منجر به اعوجاج زاويه ي(Angular distortion) ميشود.در نظر بگيريد تغيير زاويه ي هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طويل چه يراد اساسي در قطعه نهيي يجاد مي کند.

حال اگر خط جوش در راستي طولي و يا عرضي قطعه باشد اعوجاج طولي و عرضي(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نميان ميشود. اعوجاج طولي و عرضي همان کاهش طول قطعه نهيي ميباشد. ين موارد هم بسيار حساس و مهم هستند.

نوع ديگري از اعوجاج تاول زدن يا طبله کردن و يا قپه Bowing)) ميباشد.

ذکر يکي از تجربيات در ين زمينه شيد مفيد باشد. قطعه ي به طول 20 متر آماده ارسال بري نصب بود که بنا به خواسته ناظرميبيست چند پاس ديگر در تمام طول قطعه جوش داده ميشد.تا ساق جوش 2-3ميليمتر بيشتر شود.بعد از انجام ينکارکاهش 27ميليمتري در قطعه بوجود آمد. وين يعني فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذير نيست و اگر هم با روشهي کارگاهي کلکي سوار کنيم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده يم و چه بسا حين استفاده از قطعه آن وصله کاري توان تحمل بارهي وارده را نداشته باشد ويرادات بعدي نميان شود.

بهترين راه بري رفع ين يراد جلوگيري ازبروز Distortion است. و(طراح يا سرپرست جوشکاري خوب) کسي که بتواند پيچيدگي قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگيري از آن راهم پيشنهاد بدهد.

بعضي راهکارهي مقابله با اعوجاج:

1- اندازه ابعاد را کمي بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاريم هر چقدر که ميخواهد در ضمن عمليات تغيير ابعاد و پيچيدگي در آن يجاد شود.پس از خاتمه جوشکاري عمليات خاص نظير ماشين کاري...حرارت دادن موضعي و يا پرسکاري بري برطرف کردن تاب برداشتن و تصحيح ابعاد انجام ميگيرد.

2- حين طراحي و ساخت قطعه با تدابير خاصي اعوجاج را خنثي کنيم.

3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر بري بدست آوردن استحکام مورد نياز استفاده شود.

4-تشديد حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در ينصورت نفوذ بهتري داريم و نيازي به جوش اضافه نيست.

5- ازدياد سرعت جوشکاري که باعث کمتر حرارت ديدن قطعه ميشود.

6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بيشتر نمود دارد.

7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثي

8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحيح طراحي شده باشد ميتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثي پخش کند و تاحد زيادي از ميزان اعوجاج بکاهد.

9- بکار بردن گيره و بست و نگهدارنده باري مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :

1- حرارت داده شده موضعي , طبيعت و شدت منبع حرارتي و روشي که ين حرارت به کار رفته و همچنين نحوه سرد شدن

2- درجه آزادي يا ممانعت بکار رفته بري جلوگيري از تغييرات انبساطي و انقباظي. ين ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و يا از طريق مکانيکي (گيره يا بست يا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.

3- تنش هي پسماند قبلي در قطعات و اجزا مورد جوش گاهي اوقات موجب تشديد تنش هي ناشي از جوشکاري شده و در مواردي مقداري از ين تنش ها را خنثي ميکند.

4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شريط مساوي طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاري مواردي مانند ميزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگي نرخ انتقال حرارت و ضريب انبساط حرارتي و قابليت تغيير فرم پذيري و استحکام و بعضي خواص ديگر فلز مورد جوش تاثير قابل توجهي در ميزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنيتي زنگ نزن مشکل پيچيدگي به مراتب بيشتر از فولاد کم کربن معمولي ميباشد.

منبع : مقاله . نت

[rezaete]

در نظر بگيريد در کارخانه ي بزرگ که تعداد زيادي پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کيفي و يا ناظر هستيم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاري برخورد ميکنيم ....انواع الکترودها، ورقها با ضخامتهاي متفاوت، ماشينهي مختلف که تحت شريط خاصي تنظيم شده است ،جوشكاران كه اغلب به روش سنتي(بدون رعايت اصول علمي)جوشكاري ميكنند را در نظر بگيريد. بهترين کار چک کردن کار با کتابچه ي است که به عنوان WPS (Welding Procedure spcification)معروف است. هر چند کاربرد اصلي ين دفترچه بري پرسنل توليد است اما در واقع زبان مشترک توليد کننده و بازرس و ناظر ميباشد که در بعضي مواقع کارفرماهي بزرگ خودشان WPSمورد قبول خود را به سازنده اريه ميکنند و بني بازرسي ها را بر اساس آن قرار ميدهند. فکر ميکنم تا حدودي مفهوم را ساده کرده باشم.

استاندارد مرجعAWSَ حدود 170 نوع اتصال را با پوزيشنهي متفاوت معرفي کرده و انواع پارامترهي جوشکاري را بري تمامي انواع فريندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفي کرده ين متغيرها شامل محدوده ضخامت مجاز بري نوع اتصال –دامنه تغييرات مجاز بري آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاويه کونيک کردن-روش پيشگرم و پسگرم-و ... ميباشد. که بخشي از وظيفه QC_MAN کنترل ميزان تطابق روش جاري جوشکاري با روش مشخص شده در WPS است. در بعضي از موارد خاص که استاندارد روش خاصي اريه نداده اغلب يک طراح جوش بنا به تجربيات خود پروسيجري اريه ميدهد. در بعضي شرکتهي بزرگ بري هر پروژه ي يک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر ميرسد که نيازي به -WPS هاي متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که بري کارهي مشخص و ثابت بهتر است يک WPS تهيه شود و از تعدد يجاد مدارک و مستندات دست و پا گير جلوگيري شود. يک WPS معمولي ميتوانيد در حدود 200-250 صفحه باشد.يعني به همين تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاري مربوطه را توضيح داده است.

PQR (Procedure Qualification Record)

ابتدا توضيح کوتاهي در مورد خود PQR لازم است که بيد گفت PQR نتيج آزميشات مخرب و غير مخرب در مورد يک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزميشگاههي معتبر بيد اريه شود.

حال به ين سوال ميرسيم که از کجا اعتبار يک WPS را بفهميم؟ و مديران خط توليد يا تضمين کيفيت و يا ناظران و کنترل کيفيت چطور از اعتبار WPS اطمينان حاصل ميکنند؟

قطعا آن قسمت از WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نياز به ينکار ندارد چراکه تمامي موارد پيشنهادي استاندارد هم حاصل تجربيات گروه زيادي از متخصصان بوده است و فلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسير تجربه است تا زودتر به نتيجه دلخواه برسيم.ولي جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد AWS مشخصا به ين موضوع اشاره شده که بري موارد پيشنهادي استاندارد نيازي به PQR نيست.

اما بري آن مواردي که از استاندارد استخراج نشده و پيشنهاد واحد طراحي و يا مشاور طرح بوده بيد حتما PQR تهيه شود.



روش تهيه PQR:

فرض کنيم نياز داريم بري 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهيه کنيم.يا بيد 70نمونه تهيه کنيم؟ و يا ين کار عاقلانه است؟ مسلما خير.

بنابر جداول مربوط به تهيه نمونه بري PQR ميتوان تعداد بسيار کمتري بري تييديه روش جوشکاري (PQR) تهيه کرد به ين ترتيب که در جداول مربوطه بنا بر تغييرات ضخامت قطعات در اتصالات شبيه به هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزميشات بري آن نمونه معرفي شده. که پس از فرستادن قطعات به ازميشگاههي ذيصلاح و گرفتن جواب مثبت ميتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاري را آغاز کرد.

مثال:

فرض کنيد دفترچه WPS را براي تهيه PQR در اختيار داريد.مراحل زير بري تهيه PQRپيشنهاد ميشود.

1-اتصالاتي که در استاندارد وجود دارد را تنها با متن استاندارد مطابقت دهيد تا چيزي از قلم نيفتاده باشد و تلرانسها دقيقا استخراج شده باشد و نظير ين...

2-در مورد اتصالات شبيه به هم با مراجع به استاندارد يکي از پرکاربردترين ضخامتها را انتخاب کنيد.بري کارهي سازه ي و اتصال نوع Grooveفرض كنيد که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفي شده .بهترين کار ين است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترين نمونه بري تهيه PQR انتخاب كنيم كه اين بهترين انتخاب اغلب پرکاربردترين يا حساسترين اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد ميبينيم که ين نوع اتصال محدوده ضخامتيmm 3 تاmm 60 را با اعتبار ميبخشد يعني بري ضخامت 2 تا 60 ديگر نيازي به تهيه PQR نداريم و ين از مزيي استفاده از استاندارد است.

3-حال که نمونه مورد نظر را انتخاب کرديم بيد در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهيه کنيم و توسط يک جوشکار که داري کارت صلاحيت جوشکاري در حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غيره) است جوشکاري انجام شود.

4-قطعه مور نظر را به آزميشگاههي معتبر ارسال ميکنيم تا تحت تستهي مختلف قرار گيرد. ين تستها اغلب خمش کناره-راديوگرافي-ماکرواچ-شکست و ... است.

5-پس از اعلام نتيجه مثبت آزميشگاه ميتوان جوشکاري را آغاز نمود.

نکاتي در مورد جوشکاري فولادهي ضدزنگ و ضدخوردگي

خصلت اصلي فولادهي استنلس(ضد زنگ) مقاومت در برابر زنگ خوردگي است (داشتن کرم بيش از 12% مويد همين مطلب است).نيکل موجود در ين فولادها حتي به مقدار زياد هم نميتواند به تنهيي مقاومت در برابر خوردگي را زياد کند.ولي با حضور کرم ميتواند تا حد زيادي ين وظيفه را بخوبي انجام دهد.مزيت اصلي نيکل تسهيل يجاد فاز آستنيت و بهبود خاصيت مقاوم به ضربه فولادهي کرم نيکل دار است. موليبدن شرائط خنثي سازي ين فولاد را تثبيت مي کند و عموما عامل افزيش مقاومت به خوردگي موضعي(Pitting) است.

به منظور اطمينان از تشکيل کاربيدهي پيدار که باعث افزيش مقاومت به خوردگي بين دانه ي ميشود افزودن Ti و Nb به انواع معيني از فولادهي کرم-نيکل دار ضروري است.

1-فولادهي ضد زنگ

کرم و کربن عناصر اصلي ينگونه از فولادها را تشکيل ميدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از 04/0درصد است تاثير کرم بر استحکام کششي حتي در مقادير 13 و 17و 20درصد بسيار ناچيز است. در حاليکه در مقادير زيادتر کربن با عمليات حرارتي مناسب امکان دستيابي به استحکام کششي مناسب و عمليات مکانيکي مورد نظر فراهم ميشود.

با توجه به ريزساختار فولادهي کرم دار را به شرح زير ميتوان دسته بندي کرد:

الف-فولادهي کرم دار-فريتي(12 تا 18 درصد کرم -1/0درصد کربن)

ب- فولادهي کرم دار-نيمه فريتي(12 تا 14 درصد کرم -08/0 تا 12/0 درصد کربن)

ج-فولادهي کرم دار-مارتنزيتي(12 تا 18 درصد کرم و بيش از 3/0 درصد کربن)

د- فولادهي کرم دار-قابل عمليات حرارتي(12 تا 18 درصد کرم -15/0 تا 20/0 درصد کربن)

ين دسته بندي را در مورد جوش پذيري نيز ميتوان تکرار کرد.

تحت شريط حرارتي نامناسب فولادهي فريتي(گروه الف) تميل به تشکيل دانه هي درشت نشان ميدهند. انرژي حرارتي ناشي از جوشکاري منجر به رشد دانه بندي ميشود که نميتوان آنرا با پس گرميش برطرف نمود.در نتيجه کاربيد رسوب ميکند و در مرز دانه هي فريت باعث شکنندگي و کاهش شديد مقاومت به ضربه فلز جوش ميشود.بري غلبه بر ين حالت بيد از الکترود آستنيتي تثبيت شده با 19 درصد کرم و 9 درصد نيکل استفاده نمود.فلز جوشي که بدين ترتيب حاصل ميشود داري خاصيت آستنيتي و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشي که بدين طريق حاصل ميشود از نظر مقاومت به خوردگي مطابق فولددهي ضدزنگ فريتي ميباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتيکه اجبار در يکرنگي باشد بيد از فيلر متال مشابه( مثلا 18 درصد کرم به همراه کمي Ti)استفاده شود.Tiدر مقادير جزيي نقش موثر در ريز دانه کردن فلز جوش دارد.

بعلت رابطه گريز ناپذير بين رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ي چاره ي جز کاستن از تنش هي حرارتي ناشي از عمليات جوشکاري وجود ندارد و بري نيل به ين منظور تمهيداتي نظير الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاري بيشتر و پيش گرميش 200تا 300 درجه سانتيگراد بيد به کار رود.

پس گرميش در حدود 700 تا 800 درجه سانتيگراد خاصيت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود ميدهد.

همچنين آنيلينگ(Annealing)به مدت کم نيز باعث تجمع کاربيد شده و تا حدي شکنندگي فلز جوش را جبران ميکند و همينطور به تنش گيري نيز کمک ميکند. ولي هرگز باعث رفع کامل درشت دانگي HAZ نميشود.

اقدامات مشابهي حين جوشکاري فولادهي نيمه فريتي و کوئنچ تمر شده با 12 تا 14 درصد کربن (دسته ب ) نيز ضروري است. ميدانيم که سرد کردن سريع باعث تشکيل فاز شکننده مارتنزيتي ميشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حين انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا 300 تا 350 درجه پيش گرم ميشود.درجه حرارت بين پاسي((Inter pass 300 درجه مناسب است و از ين کمتر نبيد شود.ضمنا قطعه کار بيد بلافاصله در دمي 700 تا 760 درجه پس گرم شود.ين سيکل حرارتي در مجموع باعث يجاد فلز جوشي با ساختار يکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش ميشود و خطر شکنندگي و رشد دانه ها را تا حدود زيادي مرتفع ميکند.

فولادهي کرم دار مارتنزيتي (دسته ج)معمولا قابل جوش نيستند و صرفا به منظور تعمير و اصلاح عيوب جوشکاري بر روي آنها انجام ميپذيرد. بري جوشکاري فولادهي کرم دار با 12 تا 14 درصد کرم مقدار کربن در فيلر متال نبيد از 25/0درصد تجاوز کند.ين نوع فولاد در هوا سخت ميشود.از ينرو هيچ اقدام پيشگيرانه موثري به منظور غلبه بر سخت شده HAZوجود ندارد.اما با اعمال پيش گرم زياد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد ميتوان تاحدودي مشکل را برطرف کرد و سختي نامطلوب را در حد پييني نگاه داشت.دمي پس گرم 750 تا 800 توصيه ميشود و کمتر از ين دما ممکن است باعث تاثير منفي در مقاومت به خوردگي شود.

آنيلينگ در حرارتي بين650 تا 650 درجه ممکن است باعث رسوب کاربيد و بروز خوردگي بين دانه ي شود.

2-فولادهي مقاوم به خوردگي

فولادهي آستنيتي مقاوم به خوردگي کرم-نيکل دار عموما داري خواص جوشکاري مطلوبي هستند(جوش پذيرند). اما خصوصياتي چند از ين فلزات بيد مدنظر قرار گيرد.

الف-ضريب هديت حرارتي کم.

ب- ضريب انبساط حرارتي زياد.

ج-سرشت انجماد اوليه ين نوع فولادها که تاثير مهم و تعيين کننده ي بر مکانيزم وقوع ترک گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصي از فريت در فلز جوش بيانگر مقاومت آن به ترک گرم است.

به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعيين ريز ساختار بر اساس ترکيبات فلز جوش ممکن است.

نمودار شفلر-دولانگ کمکي عملي در تعيين مقدار تقريبي فريت(فريت دلتا)و سرشت ريز ساختار تشکيل شده حين جوشکاري فولادهي آليازي غير همجنس اراوه ميدهد.علاوه بر ين برآوردي کلي از تاثيرات مقادير کم فريت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستنيتي را مقدور ميسازد.تجربه ثابت کرده که روشهي متفاوت تعيين درصد فريت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهاني به جي درصد فريت تعداد فريت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار ميدهند .

بعضي از دوستان احتمالا از مطالب مربوط به نمودار شفلر آنچنان برداشت منسجم و دقيقي نداشتند کاملا حق دارند و پيشنهاد ميکنم به کتب و منابع معتبر بري فهم بهتر مطلب مراجعه کنند.

3-فولادهي مقاوم به حرارت

الف-فولادهي فريتي يا فولادهي فريتي-پرليتي از نوع (Cr يا Cr-Si و Cr-Si-Al) و فولدهي فريتي-آستنيتي

ب-فولادهي مقاوم به حرارت از نوع آستنيتي از نوع Cr-Ni-Si

در حاليکه در جوشکاري قطعات فولادي از نوع آستنيتي با الکترودها ي همجنس آن پيشگرم قطعه ضرورتي ندارد فولادهي مقاوم به حرارت از نوع فريتي کرم دار را معمولا 100 تا 300 درجه پيش گرم و در 750 درجه هم پس گرم و آنيل ميکنند.علت ينکار هم غلبه بر درشت دانگي و تميل به ترد شدن HAZ است.

قطعات ريختگي از جنش فريت_آستنيت را بيد در حالت گرم 700تا800 درجه جوش داد و اجازه داد که به تدريج سرد گردد.

جوشکاري فولادهي فريتي و فريتي-پرليتي با الکترودهي هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ي فلز جوش را نشان ميدهد لذا پيشنهاد ميشود ين نوع فولادها را باالکترودهي آستنيتي مقاوم به حرارت جوش داد.در ين حالت نيز بيد توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش آستنيتي در محيط احتراق با گازهي اکسيد کننده با هوا تقويت ميشود و طبيعتا ين مقاومت به حرارت در محيط گازهي احيا کننده به مقدار زيادي کاهش مي يابد بري غلبه بر محيط احتراق با مقدار زياد گاز گوگرد استفاده از الکترودهيي با کرم زياد توصيه ميگردد.

[rezaete]

1- مقدمهبا وجود تجربه تلفات و خسارات سنگين زلزله هاى اخير مانند زلزله هاى منجيل و بم (تصوير 1)، احتمال جدى وقوع زمين لرزه هاى بزرگ در بيشتر مناطق پر جمعيت كشور و نياز جدى به اعمال كنترل كيفى در طراحي و اجراي ساختمانها، متاسفانه هنوز توجه كافي به ساخت و ساز صحيح نشده است . از نظر علم مهندسى زلزله ، در حال حاضر ساخت بناهاي مقاوم در برابر زلزله امكان پذير است ، ليكن عملا به دليل يكسري مشكلات اجرائي رسيدن به ساختمانهاي مقاوم تضمين نمي گردد
شكل 1) تخريب شديد يك ساختمان فولادي در زمين لرزه بم به علت وجود طبقات نرم در امتداد نيروى جانبي زلزله .
مشكل اصلي آسيب پذيرى لرزه اي ساختمانها حتي نمونه هاي جديد الاحداث در ايران ، عدم استفاده صحيح از دانش فني در مراحل طراحي و اجرا مي باشد. دستورالعملهاي اتصالات جوشكاري شده و ضوابط طراحي ساختمانهاي فولادي، گاهي در طراحي و اجرا سهل انگاري ميشود. لذا بايستي سطح معلومات فني اين افراد افزايش يافته و نيز مكانيزمي براى اعمال قاطعيت اجرايي و كنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوري كه حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئوليتها به درستي تقسيم گردد.
ساختمانهاي فولادي بخش قابل توجهي از ساخت و ساز در ايران را تشكيل ميدهند و يكي از مهمترين موضوعات در هر ساختمان فولادي، كنترل جوشكاري آن ميباشد (تصاوير 2و 3). اهميت اين امر در زلزله هاي اخير نتمان داده شده است كه خسارات اساسي پس از بريدن جوش اتصال عضو سازه اي مديد ميآيد(شكل 4).
شكل 2) عمده ساختمانهاي بلند در تهران با اسكلت فولادي و اتصالات گيردار اجرا ميشوند كه نياز به تامين شرايط ويژه كنترل كيفي جوش دارند
شكل 3) ضعف جوشكاري اتصالات كه يكي از علل اصلي تخريب يك ساختمان فلزي قديمي در تهران بوده است .
جوشها در همه بخشها بايستي منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش (شكل 5) و كنترل كيفيت لازم بررسي گردد. در استاندارد 2800 ، آزمايشات اولتراسونيك و راديوگرافى براى كنترل اتصالات جوشي قابهاي خمشي ويژه اجباري شده است كه البته بسته به تشخيص مهندس ناظر در ساير حالات حتي در ساختمانهاي معمولي نيز بايد انجام گردد. در اين مقاله ، ضمن مروري بر عيبهاي معمول جوشكاري در اجراي ساختمانهاي فولادي، روشهاي بازرسي و كنترل كيفيت جوش ارائه ميگردد.
شكل 4) خسارت لرزه اي وارد بر يك ساختمان فولادي در زلزله بم كه پس از بريدن جوش اتصال عضو مهاربندي پديد آمده است .
شكل 5) جزئيات ضعف طول و كيفيت جوشكاري در يك ستون قوطى و اتصال گيردار تير به ستون ساختمان فلزي.
2. عيبها و ناپيوستگى هاي معمول در جوشكاري
يكي از مهمترين وظايف بازرس يا تيم كنترل كيفي جوش ، ارزيابي حقيقي جوشها به منظور بررسي مناسب بودن آنها در شرايط بهره برداري و در واقع تعيين هر گونه كمبود و نيز نامنظمي در جوش يا قطعه جوشكاري شده كه عموما ناپيوستگى ناميده ميشود ميباشد. در حاليكه يك ناپيوستگى، هر گونه اختلال در ساختار يكنواخت را بيان مي كند، يك عيب ناپيوستگى وپژه است كه مناسب بودن سازه يا قطعه را زير سئوال مي برد. شكل ناپيوستگى را ميتوان به دو گروه كلي خطي و غير خطي تقسيم نمود. ناپيوستگى هاى خطي طولي به مراتب بيش از پهنا دارند. زمانيكه در جهت عمود بر تنش اعمالى قرار گيرند، يك ناپيوستگى خطي نسبت به غير خطي شرايط بحراني تري را ايجاد مي كند، چرا كه احتمال اشاعه و در نهايت تخريب آن بيشتر خواهد بود.
3. ناپيوستگيهاى فلز جوش و فلز پايه
3-1 . تركها
بحراني ترين ناپيوستگى ها، تركها هستند. شرايط اضافه بار باعث ايجاد تركها و تمركز تنش مي شود. يك روش گروه بندي تركها با مشخص كردن آنها به صورت گرم يا سرد است . همچنين تركها را ميتوان توسط جهت آنها نسبت به محور طولي جوش توصيف نمود. تركهاي طولي بعلت تنشهاي انقباضي عرضي جوشكاري يا تنشهاي سرويس ايجاد مي شوند. تركهاي عرضي عموما به علت اثر تنشهاي انقباضي طولي جوشكاري روي جوش يا فلز پايه با انعطاف پذيرى كم ايجاد مي شوند (شكل 6). انواع مختلف ترك با توصيف دقيق موقعيتهاي اجزا مختلف شامل : تركهاي گلويي، ريشه ، كناره ، چاله جوش ، زير گرده 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 قراردارند.
شكل 6) تركهاي طولي و عرضي در جوشهاي شياري و گوشه تركهاي ريشه در فلز پايه يا در خود جوش نيز در زمره تركهاي طولي هستند. تركهاي كناره جوش در فلز پايه ايجاد شده و در كناره جوش توسعه ما يابند. تركهاي چاله جوش درنقطه پاياني رديفهاي منفرد جوش در صورت عدم مهارت جوشكار ايجاد مي شوند. دسته بعدي تركها، ترك زير جوش به علت حضور هيدرورن است .
اين نوع ترك بجاي فلز جوش در ناحيه تحت تاثير حرارت به موازات خط ذوب واقع هستند.
3-2. ذوب و نفوذ ناقص
طبق تعريف ، ذوب ناقص يك ناپيوستگى در جوش است كه ذوب شدن بين فلز جوش و سطوح ذوب و يا لايه هاي جوش رخ نداده باشد. بعلت خطي بودن و انتهاي نسبتا تيز آن ، ذوب ناقص از ناپيوستگى هاي بارز در جوش است و در وضعيتهاي مختلف در منطقه جوش تشكيل مي شود. نفوذ ناقص معرف حالتي است كه فلز جوش به طور كامل در سراسر ضخامت ورق گسترده 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 ايجاد مي شود.
3-3. سرباره هاي محبوس شده
مناطقي در سطح مقطع يا در سطح جوش هستند كه سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مكانيكي درون فلز منجمد شده محبوس ميشود. اين سرباره منجمد شده بخشي از مقطع جوش را نمايش مي دهد كه فلز جوش بخوبي ذوب نمي شود. اين پديده خود سبب ايجاد بخشى ضعيف در نمونه خواهد شد. در حقيقت سرباره هاي محبوس شده اغلب در ارتباط با ذوب ناقص هستند.
3-4. تخلخل
اين نوع ناپيوستگي در خلال انجماد جوش در اثر حبس گاز ايجاد مي شود. بنابراين تخلخل را بسادگى ميتوان ، حفره هاي گاز درون فلز جوش منجمد شده دانست . به علت طبيعت كروى شكل آنها، تخلخل كمترين خطر را در ميان ديگر ناپيوستگي ها داراست ولي در زمانيكه جوش بايد تحمل فشارهاي بالا را داشته باشد حضور تخلخل خطرناك خواهد بود. منابع مختلفي براى حضور رطوبت يا آلودگى وجود دارد كه ميتوان الكترود فلز پايه ، گاز محافظ يا محيط اطراف را در اين ميان نام برد، تغيير در تكنيك جوشكاري نيز مي تواند سبب ايجاد تخلخل شود.
3-5. بريدگي كنار جوش
بريدگي كنار جوش يك ناپيوستگي سطحي است كه در فلز پايه مجاور فلز جوش رخ ميدهد. در شرايطي عيب را داريم كه فلز پايه شسته شده ولي با فلزي پر كننده جبران نمي شود. نتيجه ، ايجاد يك شيار خطي با شكلي نسبتا تيز است كه در فلز پايه تشكيل مي شود. اين عيب بعلت سطحي بودن ماهيت آن براى بارگذاري خستگي خطرناك است . بريدگي كنار جوش عموما به علت تكنيك جوشكاري نامناسب ايجاد مي گردد، به ويژه اگر سرعت حركت جوش زياد باشد. علاوه بر اين اگر گرماي جوشكاري بسيار بالا باشد مي تواند سبب ذوب شدن بيش از حد فلز پايه گردد.
3-6 . پرشدن ناقص
اين مورد مشابه بريدگي كنار جوش ، يك ناپيوستگي سطحي است كه به علت كمبود ماده در مقطع عرضي ايجاد ميشود. تنها تفاوت در اين ميان اين است كه پرشدن ناقص در فلز جوش ولي بريدگي كنار جوش در فلز پايه يافت مي شود. به بيان ساده ، پرشدن ناقص ، زماني رخ مي دهد كه فلز پر كننده به اندازه كافي براى پركردن اتصال جوش در دسترس نباشد (شكل 7). مشابه بريدگي كنار جوش ، پرشدن ناقص نيز هم در سطح رويى و هم در ريشه جوش ظاهر مي شود. دليل اوليه پرشدن ناقص ، تكنيك غلط جوشكاري است . مثلا سرعت زياد جوشكاري اجازه پرشدن اتصال و هم سطح شدن آن با فلز را نمي دهد.
شكل7 پر شدن ناقص در فلز جوش .
3-7. سررفتن
نوع ديگر ناپيوستگي سطحي جوش كه از تكنيك نامناسب جوشكاري (سرعت جوشكاري خيلي آرام ) ناشي مي شود، سررفتن است كه در آن ، فلز جوش روى فلز پايه مجاورش سر ميرود و دركناره جوش ، شيارى تيز را ايجاد مي نمايد. به علاوه اگر مقدار سررفتن به اندازه كافي زياد باشد مي تواند تركي را كه از اين تمركز تنش ايجاد مي شود را مخفي نمايد.
3-8. تحدب بيش از حد
اين ناپيوستگي مختص جوشهاي گوشه است و طبق تعريف تحدب عبارت از حداكثر فاصله از رويه محدب يك جوش گوشه تا خط واصل بين كناره هاي جوش است . از نقطه نظر استحكام مقدار تحدب در جوش گوشه ضروري است ولي اگر از حدي بيشتر باشد، به عنوان يك عيب تلقي مي شود. اين مطلب هم از نقطه نظر اقتصادي (مصرف فلز پركننده بيشتر) و هم از نظر حضور مناطق تيز اطراف جوش به خصوص در بارگذارى خستگى مطرح مي شود. دليل ايجاد تحدب ، آرام بودن سرعت جوشكاري يا تكنيك ناصحيح جوشكاري است .
3-9. لكه قوس و پاشش
لكه هاي قوس در نتيجه شروع قوس عمداً يا تصادفي روي سطح فلز پايه دور از اتصال به وجود ميآيند. در اثر اين رخداد، منطقه اي متمركز شده از سطح فلز پايه ذوب شده و سريعاً سرد و شكننده مي شود. پاشش همان ذرات فلزي پراكنده ناشي از جريان بالاي جوشكاري هستند كه در تشكيل جوش نقشي ندارند. از نقطه نظر بحراني بودن ، پاشش ممكن است زياد مهم تلقي نشود، ولي در هر حال مقادير زياد پاشش ميتوانند گرماى موضعي زيادي را به سطح فلز مشابه با اثر لكه قوس ايجاد كنند و حتي سبب تشكيل ناحيه تحت تاثير حرارت شوند.
3-10. اعوجاج
خميدگى يا اعوجاج از مشكلات مهم جوشكاري است كه بايد برطرف گردد. اين مسئله در اثر انقباض كه به هنگام كرم و سرد شدن پس از عمليات جوشكاري در فلز پايه و جوش بوجود ميآيد، شكل مي گيرد. براى كنترل اعوجاج بايد شرايط لازم براى جوشكاري شامل كنترل قبل ، حين و بعد از جوشكاري تامين گردد.
3-11 . تورق و پارگى سراسري
اين ناپيوستگي ويژه مربوط به فلز پايه است . تورق در اثر حضور آلودگى و ناخالصى غير فلزي موجود درزمان توليد فولاد ايجاد مي شود. اين ناخالصي ها به طور طبيعي اكسيدي هستند كه در زمانيكه فولاد هنوز مذاب است تشكيل شده و در خلال عمليات بعدى نورد كشيده شده و موجب تورق مي شوند. نوع ديگر ناپيوستگي مربوط به پارگي سراسري است و زماني رخ مي دهد كه در جهت تمام ضخامت در اثر جوشكارى تنشهاى انقباضى بزرگى ايجاد شده باشد. پارگي عموما موازى سطح نورد شده زير فلز پايه و معمولآ موازى مرز ذوب جوش رخ مي دهد. پارگي سراسرى يك ناپيوستگي است كه مستقيما به طرز قرار گيرى اتصال مرتبط مي شود.
12.3. جابجا شدن و ناپيوستگي هاى ابعادى
در اثر سواركردن و مونتاژ غلط اجزاى مورد جوش در كنار يكديگر، جابجايى بصورت هم محور نبودن دو سطح قطعه كار در جوشهاي لب به لب است كه در مواردى با برشكارى رفع مي شود، اما در بيشتر مواقع بايد جوش را بريده و مجددا عمليات جوشكاري بادقت تكرار شود. ناپيوستگي هاى ابعادى، نقائص شكل يا ابعاد هستند و هم درجوش و هم در سازه جوش شده بروز مى كنند.
4. آزمايشهاي جوش
4-1. ارزيابى جوشكار
آزمونى كه صلاحيت جوشكار را براى اجراى ضوابط آيين نامه اى تاييد مي كند، آزمايش تشخيص صلاحيت يا ارزيابى جوشكار و يا آزمون كيفيت اجرا خوانده مي شود. اين ارزيابى مشخص مي كند كه ايا جوشكار دانش و مهارت لازم را در بكارگيرى و اعمال دستورالعمل جوشكارى مدود در رابطه با رده بندى كارى خود دارد ياخير. ارزيابى جوشكار ممكن است با تجهيزات جوشكارى دستى و يا با تجهيزات جوشكارى تمام اتوماتيك انجام شود.
روشهاى آزمايشى كه كيفيت يك جوش را تعيين مي كند، در سه طبقه بندى بسيار وسيع قرار مي گيرد. 1-آزمايش هاى غير مخرب ، 2- آزمايشهاى مخرب و 3- بازرسى عينى .
4-2. آزمايشهاى غير مخرب
هدف از اين آزمايشها، بازرسى و تشخيص عيوب مختلف جوش (سطحى وعميق ) و تاييد آن مي باشد، بدون اينكه قطعه جوش داده شده غير قابل استفاده شود. اگر آزمايش نشان دهد كه محلي از جوش معيوب است مي توان از طرفين محل مذكور به اندازه لازم برداشته و با جوش مجدد اتصال كاملي را به دست آورد .
4-2-1. آزمون ذرات مغناطيسى
آزمون ذرات مغناطيسى يكى از آسانترين آزمايشهاى غير مخرب جوشكارى است . اين روش جوش را براى معايبى از قبيل تركهاى سطحى، ذوب ناقص ، تخلخل ، بريدگى كنار جوش ، نفوذ ناقص ريشه جوش و اختلاط سرباره كنترل مي كند. اين آزمايش محل تركهاى داخلى و سطحى بسيار ريز را براى رويت با حشم غير مسلح آشكار ميكند. قطعه مورد آزمايش با استفاده از جريان الكتريكى، يا قراردادن آن در داخل يك سيم پيچ مغناطيسى مي گردد. سطح مغناطيسى شده قطعه با لايه نازكى از يك گرد مغناطيسى نظير اكسيد آهن قرمز پوشده مي شود و اين لايه گرد در صورت وجود يك عيب سطحى يا داخلى در داخل حفره يا ترك مربوطه فرو مي رود.
4-2-2. بازرسى با مواد نافذ
بازرسى با مواد نافذ يكى از شيوه هاى غير مخرب براى محل يابى معايب سطحى مي باشد. سطح مورد بازرسى بايد ابتدا از لكه هاى روغن ، گريس و مواد ناخالص و خارجى تميز شود. سپس ماده رنگى مورد نظر بر روى سطح پاشيده شده و در داخل تركها و ساير ناهمواريهاى نفوذ مي كند. رنگ اضافى از روى سطح پاك شده و سپس يك ماده فوق العاده فرار حاوى ذرات ريز سفيد رنگ بر روى سطح پاشيده مي شود. تبخير مايع فرار باعث برجاى ماندن گرد خشك سفيد رنگ بر روى ماده قرمز نفوذ كرده در ترك مي گردد و بر اثر عمل مويينگى، ماده قرمز از ترك بيرون كشيده شده و پودر سفيد كاملا قرمز مي شود.
4-2-3. آزمون فراصوتى
آزمون فراصوتى قادر به تشخيص معايب داخلى بدون نياز به تخريب قطعه جوش شده مي باشد. موج هاى فراصوتى از داخل قطعه مورد آزمايش عبور داده مي شوند و با هرگونه تغيير درتراكم داخلى قطعه منعكس مي شوند. امواج منعكس شده (پژواك ها) به صورت برجستگى هايى نسبت به خط مبنا، بر روى صفحه نمايش دستگاه ظاهر مي شوند. هنگامى كه عيب يا ترك داخلى توسط واحد جست و جو پيدا شود توليد ضربان سومي مي كند كه بين ضربان اول و دوم بر روى صفحه نمايش ثبت مي شود (شكل 8). بنابراين مشخص مي شود كه اين عيب بين سطوح بالاو بايين مصالح (در داخل جسم مصالح ) مي باشد.
شكل 8) آزمون فراصوتى براى تشخيص معايب سطحى و نواقص داخلى فلز جوش و فلز پايه .
4-2-4. آزمايش پرتونگاري
پرتونگاري يكى از روشهاى آزمايش غير مخرب است كه نوع و محل عيوب داخلى و بسيار ريز جوش را نشان ميدهد. پرتو راديويى در ضخامت فلز نفوذ كرده و پس از عبور اين ضخامت لكه اى بر روى صفحه فيلم ايجاد مي كند. ميزان جذب پرتوهاى راديويى توسط مواد مختلف متفاوت است . نفوذ گل ، حفره كازى، تركها، بريدگى هاى كناره جوش و قسمتهاى نفوذ ناقص جوش تراكم كمترى نسبت به فولاد سالم دارند. بنابراين در حوالى اين قسمتها پرتو بيشترى به سطح فيلم مي رسد و عيوب فلز جوش ، به صورت لكه هاى تاريكى بر روى فيلم ثبت مي شوند.
4-3. آزمايشهاي مخرب
اين آزمايشهاى مكانيكى نمونه جوش شده جهت تعيين مقاومت و ساير خواص مكانيكى، نسبتا ارزان قيمت بسيار كاربردى هستند. به همين جهت در سطح وسيعى براى ارزيابى و تاييد دستوالعمل جوشكارى و صلاحيت جوشكار به كار مي روند.
5. نتيجه گيرى
ساختمانهاى فولادى بخش قابل توجهى از ساخت و ساز در ايران را تشكيل مي دهند و يكي از مهمترين موضوعات در هر ساختمان فولادى بويژه از نقطه نظر مقاومت لرزه اى، كنترل جوشكارى آن ميباشد. جوشها در همه بخشها بايستى منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و كنترل كيفيت لازم بررسى گردد. در اين خصوص حتى ممكن است در يك ساختمان فولادى كوچك به انجام آزمايشات غير مخرب (ndt) بر روى جوش نياز باشد. در استاندارد ، 2800، آزمايشات اولتراسونيك و راديوگرافى براى كنترل اتصالات جوشى قابهاى خمشى ويژه اجبارى شده است كه البته بسته به تشخيص مهندس ناظر در ساير حالات نيز انجام ميگيرد.
سید مهدی زهرائی