فرايند جوشكاري با الكترود دستي‌(SMAW)؛

براي تعريف جوش جداي از تعاريف عملي و مکانيکي _ متالورژيکي مي توان گفت که در ديد ماکروسکي خود جوش يک عيب مي باشد که در يک قطعه وجود دارد , حال هر چه اين عيب خود داراي عيوب بيشتري باشد از کيفيت و امنيت پائين تري برخوردار مي باشد.

عيوب بوجود آمده در حين جوش و پس از جوش را مي توان به دو دسته زير تقسيم بندي کرد:

١- Indication عيوبي که شامل عيوب تعميري و غير تعميري مي باشند.

٢- Defect يا عيوبي که مثلا بايد تعمير شوند.

عواملي که منجر به ايجاد  عيوب جوشي مي شوند عبارتند از:

١- عمليات حرارتي شامل پيشگرم (Preheat) , پسگرم(PWHT) و نرخ سرد شدن پس از جوش(Cooling  Rate)

٢- تنظيم پارامترهاي پروسه از قبيل: قطبيت (Polarity) , الکترود , گاز محافظ , فلاکس(Flux) , طرح اتصال (Joint Design) و جنس قطعه کار و غيره.

٣- مهارت جوشکار

٤- عوامل محيطي مانند وجود گازهاي زائد در اتمسفر قوس که در ترکيب شيميائي حوضچه و همچنين ايجاد عيوب نقش بسزائي دارند.

٥- تجهيزات جوشکاري در بر گيرنده: موتور- ترانس جوشکاري,دينام , و لوازم جانبي جوشکاري.

يک دسته بندي ساده براي عيوب عبارت است از:

١-٣-٤- سوختگي ناشي از برخورد نوک الکترود به سطح قطعه کار يا اثر قوس ARC   Strike

اين عيب که در اثر بي دقتي جوشکار به وجود مي آيد, در اثر ايجاد قوس ناگهاني در محلي غير از محل جوشکاري بوجود مي آيد. در اثر ايجاد قوس در يک نقطه مابين الکترود و قطعه کار محلي از قطعه به صورت موضعي داغ شده و خيلي سريع سرد مي شود. اين سرد شدن سريع باعث سختي و تردي همان قسمت و در نتيجه مشکل دار شدن جوش مي شود که مي تواند مکانهاي بسيار مناسبي براي خوردگي باشدکه مي تواند بدليل تنش پسماند بالا تر (در مقايسه با نقاط ديگر) باشد. عامل بوجود آمدن تنش پسماند و تردي بوجود آمدن فاز مارتنزيت در اثر بالا رفتن موضعي دماي محل برخورد الکترود با قطعه کار و سريع سرد شدن َآن مي باشد که در بارهاي ضربه اي و نيز اضافه بار (over load )

مي تواند مکان جوانه زني و رشد ترک باشد.در اين مورد براي گرم کردن الکترود يا به عبارتي روشن کردن آن مي توان آنرا روي خط جوش (قبل از جوشکاري )گرم کرد که در اين صورت خط جوش آنرا ذوب کرده و مشکل بيان شده در بالا ديگر مطرح نمي شود.

نقطه گرم کردن اين مساله خصوصا در فولاد هاي پرکربن و منگنز مانندEL. خط لوله(pipe line) نيازمند دقت بيشتري است که در اين حالت براي روشن کردن يا گرم کردن الکترود از يک قطعه واسطه در کنار خط جوش استفاده مي شود.

٢-٣-٤- تخلخل يا ُمک  Porosity

عامل اصلي ايجاد اين عيب حلاليت متفاوت گازها در دماهاي مختلف و در نتيجه محبوس شدن حبابهاي گاز در حين سرد شدن سريع جوش به علت پائين آمدن ميزان حلاليت آنها مي باشد چرا که به علت سرعت بالا انجماد گاز موجود در مذاب فرصت خارج شدن از حوضچه را ندارد.

دلايل بوجود آورنده اين عيب عبارتند از:

-        حرکت سريع دست جوشکار که باعث تلاطم حوضچه و بالا رفتن احتمال نفوذ گاز به حوضچه مي شود.

-        مرطوب بودن الکترود که باعث توليد گاز مي شود( خصوصا در الکترود هاي قليائي )

انواع تخلخل در جوش را از لحاظ شکل ظاهري مي توان به دسته هاي زير تقسيم کرد:

١- کروي Spherical : در اثر تشکيل بخار آب بوجود آمده و شکل ظاهري آنها حباب کروي مي باشد.

٢- کشيده شده يا طولي( به سمت بالا) Elongated : در اثر وجود گاز ئيدروژن که بسيار سبک مي باشد , اين تخلخل بوجود مي آيد و دليل کشيده شدن اين نوع تخلخل در راستاي عمودي ( به جهت فرار از مذاب ) به علت سبکي H₂ مي باشد.

٣- خوشه اي Cluster: در صورتيکه تخلخل ها در کنار هم قرار بگيرند و مانند خوشه انگور تشکيل يک مجموعه از مک ها را بدهند به آن تخلخل خوشه اي گويند.

٤- پراکنده يا مجزا Separated or Individual : همانطور که ار نامش پيداست توزيع نامنظم تخلخل در فلز جوش را گويند.

در پاس اول اگر تخلخل کشيده شده (Elongated) در لحظه آخر به سطح برسد به آن (Worm hole or blow hole) گويند که خصوصا در هنگام استفاده از الکترود هاي سلولزي مانند E6010 بوجود مي آيد.

حرکت صحيح دست جوشکار , عدم بوجود آوردن تلاطم در حوضچه , تنظيم بودن آمپر و ... مي توانند به جلوگيري از بوجود آمدن اين عيب کمک کنند.

٣-٣-٤- نفوذ ناقص(  Lack of penetration(Incomplete penetration or Inadequated penetration

اين عيب که فقط مخصوص پاس اول است, در صورت نبودن جريان الکتريکي به ميزان کافي و يا عدم طراحي مناسب اتصال ويا انتخاب نادرست قطر الکترود و يا حرکت سريع دست جوشکار بوجود آمده و به معناي نرسيدن مذاب به ريشه جوش و عدم اتصال کامل مي باشد.

وجود اين عيب افت استحکام مکانيکي جوش مي باشد.چرا که مانند يک ترک ماکروسکپي پاشنه جوش مي باشد.

٤-٣-٤- ذوب ناقص  Lack of fusion

اين عيب که در ديواره ها به دليل عدم شرکت در حوضچه مذاب (ذوب نشدن ديواره هاي پخ )بوجود مي آيد مي تواند مانند يک ترک تيز عمل کرده و بسيار خطرناک باشد خصوصا اگر جوش تحت تنش هاي عرض(کشش عرضي) و يا خمش قرار گيرد اين عيب بسيار خطرناک خواهد بود.

از عوارض ايجاد اين عيب مي توان تکنيک نامناسب جوشکار را نام برد (حرکت عرضي دست بيش از ٣ برابر قطر الکترود)

٥-٣-٤- جذب گازها Absorbs ion of Gases

در اثر دماي بالا و نيز در اثر تلاطم , مذاب تمايل به جذب گاز پيدا کرده و مشکل جذب گازها بوجود مي آيد اينها  مي توانند

عامل ايجاد تخلخل و يا تردي ويا تغيير ترکيب مذاب با توجه به نوع گاز شوند.

گازهايي که جذب حوضچه مذاب مي شوند شامل نيتروژن , اکسيژن موجود در اتمسفر و نيز ئيدروژن ناشي از رطوبت مي باشد.

مهمترين عامل جلوگيري از اين عيب ايجاد يک اتمسفر محافظ توسط يک گاز محافظ مي باشد که بايد شرايط زير را داشته باشد:

١- حلاليت آن در مذاب کم باشد

٢- تمايل به فرار از مذاب داشته باشد (سبک)

3- ميل ترکيبي کمي به مذاب داشته باشد.

مقدمه جوشكاري؛.
روي هم افتادگي (انباشتگي جوش در کناره‌ها) overlap or over -
؛roll
نقصي در کنار يا ريشه جوش که به علت جاري شدن فلز بر ري سطح فلز پايه ايجاد
مي شود بدون اينکه ذوب و جوش خوردن با آن ايجاد شود.
علت ؛
1. سرطان حرکت کمتر از حالت نرمال يا طبيعي
2. زاويه نادرست الکترود
3. استفاده از الکترود با قطر بالا
4. آمپراژ خيلي کم
نتيجه:
عوامل فوق کاري مانند بريدگي کناره دارد و يک منطقه تمرکز تنش از فلز جوش
ترکيب نشده ايجاد مي‌کند..
سوختگي يا بريدگي کناره جوش؛ Underecut
شياري در کنار يا لبه جوش که بر سطح جوش و يا بر فلز جوشي که قبلا را سبب
شده است قرار دارد.

علت:
1. آمپر زياد
2. طول قوس زياد
3. حرکت موجي زياد الکترود
4. سرعت بسيار زياد حرکت جوشکاري
5.زاويه الکترود خيلي به سطح اتصال متمايل بوده است.
6. سرباره با ويسکوزيته زياد
نتيجه:
عوامل فوق موجب يک منطقه تمرکز و يک منطقه مستعد براي ايجاد ترک خستگي
مي‌شود.
آخالهاي سرباره؛ Slag inclusion
به هر ماده غير فلزي که در يک اتصال جوش بوجود مي‌آيد آخالهاي سرباره
مي‌گويند؛ اين آخالها مي‌توانند در رسوب جوش نقاط ضعيفي ايجاد کنند.
علت:
1. پاک نشدن مناسب سرباره از پاسهاي قبلي
2. آمپراژ ناکافي
3. زاويه يا اندازه الکترود نادرست
4. آماده سازي غلط
نتيجه:
آخالهاي سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش مي‌دهند و يک منطقه مستعد ترک
ايجاد مي‌کنند.
ذوب ناقص؛ L.O.F Lack of fusion
عدم اتصال بين فلز جوش و فلز پايه يا بين پاسهاي جوش
علت:
1. استفاده از الکترودهاي کوچک براي فولاد ضخيم و سرد
2. آمپراژ ناکافي
3. زاويه الکترود نامناسب
4. رعت حرکت بسيار زياد
5. سطح کثيف (پوسته نورد ، لکه ، روغن و ...)
نتيجه:
اتصال جوش را ضعيف مي‌ماند و به يک منطقه مستعد ايجاد خستگي تبديل مي‌شود.


تخلخل؛ Porosity
تخلخل سوارخ يا حفره‌اي‌ است که به صورت داخلي يا خارجي در جوش ديده
مي‌شود. تخلخل مي‌تواند از الکترود مرطوب ، الکترود روکش شکسته يا از
ناخالصي روي فلز پايه ايجاد شود. همچنين به نامهاي (مک لوله‌اي) ، (مک
سطحي) و (سوراخهاي کرمي) نيز شناخته مي‌شود.
ساير علتها:
1. سطح فلز پايه آلوده مثل آلودگيهاي روغن ، غبار ، لکه يا زنگار
2. مرطوب بودن روکش الکترود
3. محافظت گازي ناکافي قوس
4. فلزات پايه با مقادير بالاي گوگرد و فسفر
نتيجه:
به شدت استحکام اتصال جوش شده را کاهش مي‌دهد. تخلخل سطحي به اتمسفر خورنده
اجازه مي‌دهد که فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب نقص در آن شود.
همراستا نبودن اتصال جوش؛ Join misagnment
اين مشکل معمولا همراستا و همسطح نبودن قطعاتي که به هم جوش مي‌شوند ناميده
مي‌شوند. عدم همراستايي يک مشکل معمول در آماده سازي روشهاي لب به لب است و
هنگامي ايجاد مي‌شود که صفحات ريشه و صفحات اتصال از فلز پايه در محل درست
خود براي جوشکاري قرار نگرفته‌اند.
علت:
1. مونتاژ نادرست قطعاتي که بايد جوش شوند.
2. خال جوشهاي ناکافي که مي‌شکند يا بست زدن ناکافي که موجب حرکت مي‌شود.
نتيجه:
همراستا بودن جدي است، زيرا نقص در ذوب لبه ريشه موجب ايجاد مناطق تمرکز
تنش مي‌شود در سرويس دهي موجب شکست خستگي زود رس اتصال مي‌شود.
نفوذ ناقص؛ L.O.P Lack of pentertation
عدم نفوذ کامل فلز جوش به ريشه اتصال
علت:
1. آمپر بسيار پائين
2. فاصله ريشه ناکافي
3. استفاده از الکترود با قطر بالا
4. سرعت حرکت زياد
نتيجه:
سرعت جوش را ضعيف مي‌کند و به مستعد ايجاد خستگي تبديل مي‌شود.
ترک جوش؛ Weld cracking
انواع مختلفي از عدم اتصال ممکن است در جوش يا مناطقي که تحت تأثير حرارت
قرار مي‌گيرند، رخ دهد. جوشها ممکن است داراي تخلخل ، آخالهاي سرباره يا
انواع ترکها باشند. تخلخل و آخالهاي سرباره شايد در جوش تا حدي قابل قبول
باشد اما ترکها در جوش هرگز قابل قبول نمي‌باشند. وجود ترک در جوش يا در
مجاورت جوش نشانگر اين مسئله مي‌باشد که حتما مشکلي در حين کار وجود داشته
است. بررسي دقيق ترکها ، تعيين علت اجاد آنها و نيز راههاي جلوگيري از آنها
را براي ما امکان پذير مي‌سازد. در ابتدا ما بايد به اين مسئله توجه داشته
باشيم که بين ترک و شکست تفاوت قائل شويم. منظور ما از ترک ، پديده‌اي است
که در اثر عواملي مانند انجماد ، سرد شدن و تنشهاي داخلي که به علت انقباض
جوش مي‌باشد ايجاد مي‌گردد. ترکهاي گرم ، ترکهايي مي‌باشند که در دماهاي
بالا رخ مي‌دهند و معمولا به انجماد ربط دارند.ترکهاي سرد ترکهايي هستند که
بعد از اينکه جوش به دماي اطاق رسيد، رخ دهد و ممکن است حتي به HAZ رابط
داشته باشد. بيشتر ترکها در اثر تنشهاي فيزيکي انقباض که معمولا با کشيدن
يا تغيير شکل جسم همراهي باشد در هنگام سرد شدن جوش رخ مي‌دهد، ايجاد
مي‌شوند، اگر انقباض محدود شود، اين تنشهاي فيزيکي کرنشي ، تنش داخلي
پسماند را بوجود مي‌آورند که اين تنهاي پسماند منجر به ايجاد ترک مي‌شوند.
در واقع دو نيروي مخالف وجود دارد:
1. تنشي که بوسيله انقباض ايجاد مي‌شود.
2. استحکام و سختي فلز پايه
تنشهاي ناشي از انقباض با افزايش حجم فلزي که تحت انقباض قرار گرفته است،
افزايش مي‌يابد. جوشهايي در ابعاد بزرگ و فرآيندهايي با نفوذ زياد کرنشهاي
انقباضي را افزايش مي‌دهند. تنشهايي که در اثر کرنشهاي انقباضي ايجاد
مي‌شود با افزايش استحکام فلز پر کننده و فلز پايه افزايش مي‌يابد. همچنين
وقتي که استحکام تسليم افزايش بايد تنش پسماند نيز افزايش مي يابد.
1. ضرورت جوشکاري
2. پيشگرم
3. دماي بين پالسي
4. عمليات حرارتي پس از جوش
5. طراحي اتصال
6. روشهاي جوشکاري
7. مواد پر کننده
ترک به صورت خط مرکزي
ترک به صورت خط مرکزي در مرکز يک پاس جوش معين قرار دارد. اگر انتهايي کپاس
جوش داشته باشيم و اينپاليدرمرکز اتصال باشد آنگاه اين ترکمرکزي در
مرکزاتصال نيز رار خواهد داشت. در مورد پاس هاي چند تاي که چندين پاس در هر
لايه وجود دارد ترک مرکزي از نظر هندسيب ممکن است در مرکز اتصال قرار
نداشته باشد. ار چه اغلب ديده مي شود که در مرکزاتصال قرار دارد. علت ترک
مرکزي يکي از سه پديده زير مي باشد:
1. ترکي که ناشي از جدايش و تفکيک باشد.
2. ترکي که مربوط به شکل گرده جوش مي‌باشد.
3. ترکي که مربوط به تغييرات سطحي مي‌باشد.
متأسفانه تمام سه پديده فوق خودشان را در قالب يک نوع آشکار مي‌کنند و
تشخيص دادن ترک مشکل مي‌باشد. علاوه بر اين ، تجربه‌ها نشان داده‌اند که
اغلب 2 يا حتي 3 پديده فوق با يکديگر برهمکنش داده و در ايجاد ترک مؤثرند.
در واقع درک مکانيسم اصلي هر يک از انواع ترکهاي مرکزي به ما کمک مي‌کنند
تا به دنبال راه حلي براي از بين بردن ترک باشيم.
ترک مرکزي ناشي از جدايش
اين ترکها وقتي رخ مي‌دهد که ترکيباتي با نقطه ذوب پايين نظير فسفر ، روي ،
مس و گوگرد در نقاط خاصي در حين فرآيند سرد شدن جدايش يابند. در حين
فرآيند انجماد ، ترکيباتي با نقطه ذوب پايين در فلز مذاب به نواحي مرکزي
اتصال رانده مي‌شود چون آنها تا آخرين ترکيباتي هستند که شروع به انجماد
مي‌کنند و جوش در اين نواحي تمايل به تفکيک و جدايش مي‌يابد. در جوشکاري
مي‌توان از الکترودهايي با مقادير بالاي منگنز استفاده تا بتوانيم بر تشکيل
سولفيد آهن با نقطه ذوب پايين غلبه کنيم. متأسفانه اين مفهوم نمي‌تواند
براي مواد غير فرار ديگري بجز گوگرد بکار رود.
ترک مرکزي ناشي از شکل گرده جوش
نوع دوم ترک مرکزي
ترک ايجاد شده در اثر شکل پالس جوش مي&am

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: