جوشکاری فولادهای زنگ نزن با برق

فولاد زنگ نزن فولادی است که 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل دارد. ورق های کمتر از 2/1 میلیمتر را به سختی می توان با جوش برق جوشکاری کرد زیرا احتمال سوراخ شدن آنها زیاد است. در موقع جوشکاری باید از گیره و بستهای مناسب برای جلوگیری از تاب خوردگی کار استفاده کرد.

اشکال جوشکاری فولاد زنگ نزن در آن است که احتمال دارد فلز در اثر حرارت تجزیه شده و خاصیت یکنواخت خود را از دست داده و محل جوش بعداً زنگ بزند.

عملیات بعد از جوشکاری فولادهای زنگ نزن و ضد اسید کرم نیکلی

مقاومت در مقابل خوردگی های شیمیائی بر اساس منفی کردن سطح خارجی استوار است. در اثر منفی کردن حالتی به وجود می آید که در مقابل مواد اکسیدکننده ومولد اکسیژن یک قشر محافظ تشکیل می شود. وجود کرم در فولادها به تشکیل این قشر منفی کمک می کند. منفی بودن فولادهای مقاوم در برابر خوردگی تا زمانی به قوت خود باقی می ماند که قطعات شفافیت فلزی خود را از دست نداده باشند. به کار بردن سنگ سمباده ، برس یا حلقه نمدی که قبلاً برای پاک کردن آهن و فولاد معمولی به کار رفته است ، خطر انتقال اکسید و زنگ از خارج پیدا می شود. برای سنگ سمباده باید فقط انواعی ازآن را به کار برد که در کروند آنها اکسید آهن موجود نباشد. همچنین از نظر جلوگیری از ورود زنگ و اکسیدهای خارجی باید فقط برسهائی را به کار برد که سیم آنها از فولادها کرم نیکل باشد. ضمناً برای رسیدن به حداکثر مقاومت شیمیائی مهمتر از همه این است که زنگ زدگی آهن و پوسته های ایجاد شده با دقت پاک شوند. برای پاک کردن رنگ حرارتی فولاد ( فولادهای کرم نیکل در اثر گرم شدن بطئی رنگهای مختلفی به خود می گیرند که این رنگ پس از سرد شدن باقی می ماند بخصوص اگر گرم کردن و سر شدن موضعی باشد.) و برای پاک کردن پوسته های ناشی از اکسیداسیون محلولهای مختلفی به کار می برند. قبل از اینکه قطعات فولادی کرم – نیکل اسید خور یا جوشکاری شوند باید از زنگ و پوسته پاک شوند. برای زودودن چربی و روغن قطعات را در محلول قلیائی داغ یا حلالهای آلی مثل تترا کربن یا پرکلراتیلن قرار می دهند.

ماده اسیدخوری درز جوش مخوطی است با ترکیبات شیمیائی زیر :

50 قسمت جوهر نمک غلیظ اسید کلرئیدریک HCl ( وزن مخصوص 19/1).

5 قسمت جوهر شوره غلیظ اسید لتریک HNO3 ( وزن مخصوص 40/1 ).

45 قسمت آب مقطر H2O

به جای ماده خمیر کننده محلول را با خاک بیتومه ( Kieselgur ) به هم می زنند.

 

این خمیر خورنده را با قلم مو نازک روی درز جوش اطراف آن که رنگ حرارتی به خود گرفته است می مالند. پس از مدت تاثیر که در حدود 4 تا 6 دقیقه است قشر پوسته مانند را که آزاد شده با شن مالی پاک می نمایند و بلافاصله پس از اسید خور کردن قطعات را با آب می شویند. پوسته ای را که باز هم باقی مانده باشد با برس پاک می کنند . سیم برس باید فولاد کرم – نیکل باشد.

 

اگر ورقهای فولادی و قطعات جوش داده در حال اسید خوردگی ارسال شوند فقط اسیدخوری با خمیره مذکور و سپس منفی کردن تمام سطح با اسید نیتریک 15% کفایت طرح شده اند مفید می باشد.

 

مواد اسیدخوری سطحی به قرار زیر است:

5 قسمت اسید کلرئیدریک غلیظ HCL ( وزن مخصوص 19/1 )

5 قسمت اسید نیتریک غلیظ HNO3 ( وزن مخصوص 40/1 )

11 قسمت اسید سولفوریک غلیظ SO4H2 ( وزن مخصوص 8/12 )

71 قسمت آب مقطر H2O

درجه حرارت حمام اسید خوری را می توان از 20 الی 40 درجه سانتیگراد انتخاب نمود. مدت زمان اسیدخوری بسته به تکنیک عملیات است. پس از عملیات اسید خوری سطحی باید قطعات خوب با آب شسته شوند.

 

چون سطح خارجی قطعات و قشراکسیدی به علت اسیدخوری تحت تاثیر خوردگیهای شیمیائی قرار گرفته است بهتر است که قطعات را پس از عملیات اسید خوری دوباره منفی نمائیم.برای منفی کردن سطح خارجی به طوری که قبلاً ذکر شد محلول اکسید کننده ومولد اکسیژن به کار می برند.

 

عملاً برای منفی کردن تمام سطح از اسید نیتریک 15% استفاده می کنند زیرا سطح خارجی قطعات هم اثر هنگام عملیات کم و بیش با مواد خارجی در تماس بوده و این اسید هم اثر منفی کردن سطح را دارد و هم اثر زدودن مواد خارجی را ، البته باید قطعات را پس از منفی کردن ،با آب شست علاوه بر این خشک کردن دقیق قطعات نیز ارزش فراوان دارد.

 

چنانچه به عللی منفی کردن بلافاصله بعد از اسیدخوری انجام نگیرد، باید قطعات اسیدخوری را با یک محلول قلیائی ( مانند محلول سودا) خنثی نمود. و باز هم بعد از خنثی کردن باید قطعات را با آب فراوان شست.

 

پوسته و زنگ را با شن پاشی نیز می توان زدود. توصیه می شود که پس از شن پاشی نیز سطح خارجی منفی گردد. چنانچه در عمل شن پاشی، شن فولادی به کار رود بایستی عملیات اسیدخوری سطحی انجام گیرد تا مواد خارجی که در سطح فولاد جمع شده است از بین بروند. منفی کردن بلافاصله به وسیل محلول 15% اسید نیتریک توصیه می شود. در غیر این صورت باید قطعات را پس از اسیدخوری با یک محلول قلیائی ( محلول سودا) خنثی نمود.

الکترودهای جوشکاری فولاد زنگ نزن با برق

در پوشش این الکترودها مقداری روانساز به کار رفته است که در موقع جوشکاری از ورود هوا به محل مذاب جلوگیری می کند و در نتیجه جوش محکم و در مقابل خورندگی مقاوم می باشد. شلاکه حاصل از ذوب شدن الکترود روی جوش طوری قرار می گیرد که بلافاصله بعد از جوشکاری می توان آن را پاک کرد. جنس الکترود باید حتی المقدور با جنس قطعه کار یکسان باشد. الکترودهای مرطوب را برای جوشکاری به کار نبرید بلکه آنها را در درجه حرارت 150 درجه سانتیگراد قرار داده و خشک کنید .

شدت جریان جوشکاری فولاد زنگ نزن

برای جوشکاری فولاد زنگ نزن می توان از جریان مستقیم با قطب معکوس و از جریان متناوب استفاده کرد. شدت باید حدود 20% کمتر از شدت جریان لازم برای آهن در نظر گرفت.

عناصر مختلف در فولاد چه تاثیری در خواص جوشکاری آن ایجاد میکنند؟

 

عناصر مختلف که بطور متداول در فلزات یافت میشوند تاثیر مشخصی روی قابلیت جوشکاری آنها دارند. بعضی از این عناصر مهم و اثرات حاصل از آنها بر جوشکاری فولاد عبارتند از:

 

1- کربن (Carbon) از آنجایی که میزان سختی پذیری (hardenability) در فولاد را معین میکند مهمترین عنصر موجود در فولاد است. هرچه میزان کربن بیشتر باشد فولاد سخت تر میشود.اگر فولاد کربنی (بالای 0.30 درصد) جوشکاری شود و ناگهان سرد شود یک ناحیه ترد و شکننده (brittle) در کنار جوش ایجاد میگردد. بعلاوه اگر کربن اضافی از مخلوط گازهای جوشکاری بدست آید، جوش بوجود آمده آنقدر سخت میشود که به آسانی ترک میخورد.

 

بطور کلی بهترین جوش هنگامی ایجاد میشود که میزان کربن موجود در فولاد تا جای ممکن کمترین حد خود باشد.

 

2- منگنز (Manganese) در فولاد باعث افزایش سختی پذیری و استحکام کششی (tensile strength) میشود. به هر حال اگر مقدار منگنز بالای 0.60 درصد باشد و بخصوص اگر با درجه بالایی از کربن ترکیب شود، قابلیت جوشکاری قطعا کم خواهد شد.در این شرایط معمولا ترک افزون ایجاد خواهد شد. اگر میزان منگنز خیلی کم باشد تخلخل داخلی (internal porosity) و ترک ممکن است گسترش یابد.

 

بهترین نتیجه جوشکاری وقتی بدست می آید که فولاد محتوی 0.40 تا 0.60 درصد منگنز باشد.

 

3- سیلیکون (Silicon) برای بهبود کیفیت و استحکام کششی در فولاد بکار می آید.میزان بالای سیلیکون بخصوص همراه با کربن بالا منتج به ترک می شود.

 

4- گوگرد (Sulfur) اغلب برای بهبود خواص ماشین کاری(machining) فولاد به آن اضافه میگردد. به هر حال مقدار آن در انواع دیگر فولاد پایین نگه داشته میشود (0.035 درصد و حداکثر 0.05 درصد) زیرا که درصد بالای گوگرد احتمال ترک را افزایش میدهد. فولادهای ماشینی پر گوگرد بطور معمول با الکترود کم هیدروژن  بدون هیچ دشواری جوشکاری می شوند.

 

5- فسفر (Phosphorus) به عنوان ناخالصی در فولاد در نظر گرفته می شود در نتیجه مقدار آن تا حد امکان پایین نگهداشته میشود .میزان فسفر بالای 0.04 درصد باعث میشود که جوش شکننده (brittle) شود.

 

6- عناصر دیگر (نیکل،کروم،وانادیم و غیره) تاثیرهای مختلفی بر قابلیت جوشکاری فلزات دارند.جوشکاری این آلیاژها باید با احتیاط خاصی انجام گیرد و معمولا برای جلوگیری از ایجاد نواحی سخت و شکننده در جوش پیش گرمی(preheat) و پس گرمی(postheat) مورد نیاز میباشد.

 

 

جوشکاری آرگون

 

جوشکاری TIG با استفاده از گاز بی اثر آرگون  

پیش گفتار : همزمان با رشد سریع و فزاینده کاربرد فلزات در ساخت انواع قطعات و ساختارهای مورد نیاز در صنایع مختلف که دامنه ای گسترده از کوچکترین قطعات با ابعاد میلیمتری تا برجهای عظیم مورد استفاده در صنایع پالایشگاهی و سکوهای چند هزار تنی نفتی و کشتیهای غول پیکر نظامی و غیر نظامی و ... را در بر می گیرد ، علم و فن جوشکاری نیز به عنوان مهمترین روش اتصال قطعات فلزی دچار دگرگونی گردیده و با اصلاح روشهای قدیمی سعی در بهبود اتصالهای ایجاد شده بوسیله جوشکاری شده است.یکی از روشهای جوشکاری که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است ، روش جوشکاری قوسی (قوس الکتریک) با الکترد تنگستن در حضور گـاز بی اثر آرگـون GTAW)Gas Tungsten Arc Welding)می باشد که به اختصار TIG)Tungsten Inert Gas)نامیده می شود.

در این مقاله که حاصل ترجمه و تدوین مطالب گرفته شده از چند سایت معتبر اینترنتی می باشد ، ابتدا جوشکاری و روش قوسی بصورت خلاصه تعریف گردیده و پس از آن مهمترین عوامل آن از جمله الکترودها،گاز آرگون و فلز تنگستن که فلز پایه ساخت الکترودهای مورد استفاده در این روش می باشد به تفکیک مورد بررسی قرار گرفته است.در هر قسمت ابتدا یک معرفی اجمالی از عامل مورد نظر صورت گرفته و پس از آن خطرات و روشهای مقابله با آن بیان گردیده است.

راهنمای جوشکاری فولاد های زنگ نزن بر اساس استاندارد EN-1011

ابزار های مورد استفاده در آماده سازی فولادهای زنگ نزن باید مخصوص این فولادها بوده و در مورد دیگر فلزات استفاده نشوند . آلودگی ابزار به فلزات دیگر میتواند باعث ایجاد خوردگی در فولادهای زنگ نزن گردد .

 

● موارد عمومی :

ابزارهای مورد استفاده در آماده سازی فولادهای زنگ نزن باید مخصوص این فولادها بوده و در مورد دیگر فلزات استفاده نشوند . آلودگی ابزار به فلزات دیگر میتواند باعث ایجاد خوردگی در فولادهای زنگ نزن گردد .

اکسید های سطحی بوجود آمده در اثر جوشکاری باید با روشهای مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده برای آغاز و اتمام قوس جوشکاری باید از جنسی مشابه فلز پایه انتخاب شوند .

در صورتیکه قطعه فقط از یکطرف جوشکاری شود پاس ریشه باید از طرف مقابل تحت حفاظت گازهای محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط TIG یا پلاسما اجرا شود .

 

بررسی تغییر شکل داغ و تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ آلومینیوم 5083

 

 در این پژوهش رفتار تغییر شکل گرم آلیاژ آلومینیوم 5083  مورد بررسی قرار گرفته است. هدف بررسی شکل­پذیری در حین کشش گرم, تحت شرایط تبلور مجدد دینامیکی می­باشد. برای این منظور ابتدا ماده تحت یک عملیات مکانیکی- حرارتی قرار می­گیرد. سپس آزمایش کشش گرم در دماها و سرعت­های کشش متفاوت انجام می­شود. منحنی های تنش- نرخ کرنش در دماها و کرنش­های مختلف با استفاده از آزمایش جهش سرعت به دست می­آید. همچنین ریزساختار ماده با استفاده از میکروسکوپ­های نوری و الکترونی روبشی (SEM) بررسی می­شود. نتایج نشان می­دهد که عملیات مکانیکی- حرارتی منجر به توزیع رسوب­های ریز و یکنواخت در ماده می­شود و تبلور مجدد دینامیکی حین تغییر شکل اتفاق می‌افتد. بیشترین  ازدیادطول در حدود  250%  در دمای  ^oC 450  و نرخ کرنشs^-1  005/0  به دست می­آید. تحت این شرایط بیشترین ضریب حساسیت نرخ کرنش در حدود 3/0 است. سطح نمونه در منطقه شکست باریک است و شکست بر اثر گلویی شدن رخ می­دهد.

جوشکاری ترمیت ( Thermit Welding )

جوشکاری ترمیت به مجموعه فرآیندهایی گفته می شود که در آن جوش از فلز مذابی که توسط یک واکنش شیمیایی بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشکیل می شود . این نوع جوشکاری بیشتر شبیه به ریخته گری بوده ودور دو قطعه ای که باید به هم جوش داده شوند یک قالب قرار دارد که فلز مذاب ناشی از این واکنش شیمیایی به این قالب هدایت شده و پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شکل می گیرد .

 

جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی)

 

 

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب
تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.

جوشکاری آلومینیم با برق

آلومینیوم فلزی سفید رنگ است ، قابلیت هدایت الکتریکی وحرارتی آلومنییوم زیاد بوده و در مجاورت هوا قشری به نام اکسید آلومینیوم روی آن را می پوشاند. که ضخامت آن 0.002 میلیمتر می باشد. و آلومینیوم را در مقابل بسیاری از گازها و مایعات محافظت می کند.

درجه ذوب آلومینیوم C 658 سانتیگراد است ، درجه ذوب اکسید آلومینیوم در حدود 2000 درجه سانتی گراد می باشد. برای بر طرف کردن این اکسید که مانع عمل جوشکاری می باشد از پوشش هائی که تولید سربارهای مخصوص می نماید استفاده می کنند وگرد آلومینیوم یا گرد جوشکاری آلومینیوم بر طرف کننده قشر اکسید شده و کثافات سطحی می باشد.

 

 

عیوب اصلی جوش

عیوب اصلی جوش

مقدمه

چون مواد و فلزات تشکیل‌ دهنده و جوش‌ دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه‌ای را که ایجاد می‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟ آیا می‌توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.

تکرار می‌شود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجود آورد. گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز - آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می‌باشند.

 

روی هم افتادگی )انباشتگی

جوش در کناره‌ها  overlap or (

over - roll

نقصی در کنار یا ریشه جوش که به علت جاری شدن فلز بر ری سطح فلز پایه ایجاد می شود بدون اینکه ذوب و جوش خوردن با آن ایجاد شود.

علت

• سرعت حرکت کمتر از حالت نرمال یا طبیعی
• زاویه نادرست الکترود                                                                     
• استفاده از الکترود با قطر بالا
• آمپراژ خیلی کم

نتیجه

عوامل فوق نقصی مانند بریدگی کناره دارد و یک منطقه تمرکز تنش از فلز جوش ترکیب نشده ایجاد می‌کند.

سوختگی یا

بریدگی کناره جوش Undercut

شیاری در کنار یا لبه جوش که بر سطح جوش و یا بر فلز جوشی که قبلا را سبب شده است قرار دارد.

علت

1. آمپر زیاد
2. طول قوس زیاد
3. حرکت موجی زیاد الکترود
4. سرعت بسیار زیاد حرکت جوشکاری
5. زاویه الکترود خیلی به سطح اتصال متمایل بوده است.
6. سرباره با ویسکوزیته زیاد

نتیجه

عوامل فوق موجب یک منطقه تمرکز و یک منطقه مستعد برای ایجاد ترک خستگی می‌شود.

آخالهای سرباره Slag inclusion

به هر ماده غیر فلزی که در یک اتصال جوش بوجود می‌آید آخالهای سرباره می‌گویند؛ این آخالها می‌توانند در رسوب جوش نقاط ضعیفی ایجاد کنند.

علت

1. پاک نشدن مناسب سرباره از پاسهای قبلی
2. آمپراژ ناکافی
3. زاویه یا اندازه الکترود نادرست
4. آماده سازی غلط

نتیجه

آخالهای سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش می‌دهند و یک منطقه مستعد ترک ایجاد می‌کنند.

 

ذوب ناقص    (L.O.F)  Lack of Fusion    

عدم اتصال بین فلز جوش و فلز پایه یا بین پاسهای جوش

علت

1. استفاده از الکترودهای کوچک برای فولاد ضخیم و سرد
2. آمپراژ ناکافی
3. زاویه الکترود نامناسب
4. رعت حرکت بسیار زیاد
5. سطح کثیف (پوسته نورد ، لکه ، روغن و ... )

نتیجه

اتصال جوش ضعیف می‌ماند و به یک منطقه مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود.

تخلخل Porosity

تخلخل سوارخ یا حفره‌ای‌ است که به صورت داخلی یا خارجی در جوش دیده می‌شود. تخلخل می‌تواند از الکترود مرطوب ، الکترود روکش شکسته یا از ناخالصی روی فلز پایه ایجاد شود.
همچنین به نامهای (مک لوله‌ای) ، (مک سطحی) و (سوراخهای کرمی) نیز شناخته می‌شود.

 

 

سایر علتها

1. سطح فلز پایه آلوده مثل آلودگیهای روغن ، غبار ، لکه یا زنگار
2. مرطوب بودن روکش الکترود
3. محافظت گازی ناکافی قوس
4. فلزات پایه با مقادیر بالای گوگرد و فسفر

نتیجه

به شدت استحکام اتصال جوش شده را کاهش می‌دهد. تخلخل سطحی به اتمسفر خورنده اجازه می‌دهد که فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب نقص در آن شود.

همراستا نبودن

اتصال جوش        Misalignment  Joint

  

این مشکل معمولا همراستا و همسطح نبودن قطعاتی که به هم جوش می‌شوند نامیده می‌شوند. عدم همراستایی یک مشکل معمول در آماده سازی روشهای لب به لب است و هنگامی ایجاد می‌شود که صفحات ریشه و صفحات اتصال از فلز پایه در محل درست خود برای جوشکاری قرار نگرفته‌اند.

علت

1. مونتاژ نادرست قطعاتی که باید جوش شوند.
2. خال جوشهای ناکافی که می‌شکند یا بست زدن ناکافی که موجب حرکت می‌شود.

نتیجه

همراستا بودن جدی است، زیرا نقص در ذوب لبه ریشه موجب ایجاد مناطق تمرکز تنش می‌شود در سرویس دهی موجب شکست خستگی زود رس اتصال می‌شود.

 

نفوذ ناقص                                         (LOP)  Lack Of Penetration 

عدم نفوذ کامل فلز جوش به ریشه اتصال

علت

1. آمپر بسیار پائین
2. فاصله ریشه ناکافی
3. استفاده از الکترود با قطر بالا
4. سرعت حرکت زیاد

نتیجه

سرعت جوش را ضعیف می‌کند و به مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود.

ترک جوش Weld Cracking

انواع مختلفی از عدم اتصال ممکن است در جوش یا مناطقی که تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند، رخ دهد. جوشها ممکن است دارای تخلخل ، آخالهای سرباره یا انواع ترکها باشند. تخلخل و آخالهای سرباره شاید در جوش تا حدی قابل قبول باشد اما ترکها در جوش هرگز قابل قبول نمی‌باشند. وجود ترک در جوش یا در مجاورت جوش نشانگر این مسئله می‌باشد که حتما مشکلی در حین کار وجود داشته است. بررسی دقیق ترکها ، تعیین علت اجاد آنها و نیز راههای جلوگیری از آنها را برای ما امکان پذیر می‌سازد. در ابتدا ما باید به این مسئله توجه داشته باشیم که بین ترک و شکست تفاوت قائل شویم. منظور ما از ترک ، پدیده‌ای است که در اثر عواملی مانند انجماد ، سرد شدن و تنشهای داخلی که به علت انقباض جوش می‌باشد ایجاد می‌گردد. ترکهای گرم ، ترکهایی می‌باشند که در دماهای بالا رخ می‌دهند و معمولا به انجماد ربط دارند.

ترکهای سرد ترکهایی هستند که بعد از اینکه جوش به دمای اطاق رسید، رخ دهد و ممکن است حتی به HAZ رابط داشته باشد. بیشتر ترکها در اثر تنشهای فیزیکی انقباض که معمولا با کشیدن یا تغییر شکل جسم همراهی باشد در هنگام سرد شدن جوش رخ می‌دهد، ایجاد می‌شوند، اگر انقباض محدود شود، این تنشهای فیزیکی کرنشی ، تنش داخلی پسماند را بوجود می‌آورند که این تنهای پسماند منجر به ایجاد ترک می‌شوند. در واقع دو نیروی مخالف وجود دارد:

1. تنشی که بوسیله انقباض ایجاد می‌شود.
2. استحکام و سختی فلز پایه

تنشهای ناشی از انقباض با افزایش حجم فلزی که تحت انقباض قرار گرفته است، افزایش می‌یابد. جوشهایی در ابعاد بزرگ و فرآیندهایی با نفوذ زیاد کرنشهای انقباضی را افزایش می‌دهند. تنشهایی که در اثر کرنشهای انقباضی ایجاد می‌شود با افزایش استحکام فلز پر کننده و فلز پایه افزایش می‌یابد. همچنین وقتی که استحکام تسلیم افزایش باید تنش پسماند نیز افزایش می یابد.

1. ضرورت جوشکاری
2. پیشگرم
3. دمای بین پالسی
4. عملیات حرارتی پس از جوش
5. طراحی اتصال
6. روشهای جوشکاری
7. مواد پر کننده

ترک به صورت خط مرکزی

ترک به صورت خط مرکزی در مرکز یک پاس جوش معین قرار دارد. اگر انتهایی کپاس جوش داشته باشیم و اینپالیدرمرکز اتصال باشد آنگاه این ترکمرکزی در مرکزاتصال نیز رار خواهد داشت. در مورد پاس های چند تای که چندین پاس در هر لایه وجود دارد ترک مرکزی از نظر هندسیب ممکن است در مرکز اتصال قرار نداشته باشد. اگر چه اغلب دیده می شود که در مرکزاتصال قرار دارد. علت ترک مرکزی یکی از سه پدیده زیر می باشد:

1. ترکی که ناشی از جدایش و تفکیک باشد.
2. ترکی که مربوط به شکل گرده جوش می‌باشد.
3. ترکی که مربوط به تغییرات سطحی می‌باشد.

متأسفانه تمام سه پدیده فوق خودشان را در قالب یک نوع آشکار می‌کنند و تشخیص دادن ترک مشکل می‌باشد. علاوه بر این ، تجربه‌ها نشان داده‌اند که اغلب 2 یا حتی 3 پدیده فوق با یکدیگر برهمکنش داده و در ایجاد ترک مؤثرند. در واقع درک مکانیسم اصلی هر یک از انواع ترکهای مرکزی به ما کمک می‌کنند تا به دنبال راه حلی برای از بین بردن ترک باشیم.

ترک مرکزی ناشی از جدایش

این ترکها وقتی رخ می‌دهد که ترکیباتی با نقطه ذوب پایین نظیر فسفر ، روی ، مس و گوگرد در نقاط خاصی در حین فرآیند سرد شدن جدایش یابند. در حین فرآیند انجماد ، ترکیباتی با نقطه ذوب پایین در فلز مذاب به نواحی مرکزی اتصال رانده می‌شود چون آنها تا آخرین ترکیباتی هستند که شروع به انجماد می‌کنند و جوش در این نواحی تمایل به تفکیک و جدایش می‌یابد. در جوشکاری می‌توان از الکترودهایی با مقادیر بالای منگنز استفاده تا بتوانیم بر تشکیل سولفید آهن با نقطه ذوب پایین غلبه کنیم. متأسفانه این مفهوم نمی‌تواند برای مواد غیر فرار دیگری بجز گوگرد بکار رود.

ترک مرکزی ناشی از شکل گرده جوش

نوع دوم ترک مرکزی ، ترک ایجاد شده در اثر شکل پالس جوش می‌باشد، این ترک در فرآیندهایی که همراه با نفوذ عمیق می‌باشند نظیر فرآیند FCAW , SAWتحت محافظ CO₂ دیده می‌شود. وقتی که یک پالس جوشکاری دارای عمق بیشتری نسبت به هضم آن جوش (در نمای سطح مقطع) باشد. برای رفع این نوع ترک ، پالسهای جوش باید دارای عرضی حداقل برابر با عمق باشد. توصیه می‌شود که نسبت پهنای جوش به عمق آن برابر با 1 به 14/1 به 1 باشد تا این نوع ترک رفع شود. اگر از پالسهای چندتایی استفاده شود هر پاس دارای پهنای نبت به عمق آن باشد، یک جوش فاقد ترک خواهیم داشت. وقتی که یک ترک مرکزی بخار شکل پاس تحت بررسی است، تنها راه حل این است که نسبت پهنای جوش به عمق آنرا تغییر دهیم.
این موضوع شاید در برگیرنده آن باشد که تغییری در طراحی اتصالها داشته باشیم. از آنجایی که عمق جوش تابعی از نفوذ می‌باشد شاید مفید باشد که مقدار نفوذ را کاهش دهیم بدین منظور می‌توانیم از آمپرهای پایینتر و الکترودهایی با قطرهای بالاتر استفاده کنیم. راهکارهای فوق دانسیته جریان را کاهش می‌دهد و مقدار نفوذ را محدود می‌کند.

ترک مرکزی ناشی از شرایط سطحی جوش

آخرین مکانیسمی که سبب ایجاد ترک مرکزی می‌باشد تغییر شرایط سطحی می‌باشد. وقتی جوشهایی با سطح مقعر ایجاد می‌شود تنشهای ناشی از انقباضهای داخلی موجب می‌شود که سطح جوش کشیده شود. برعکس وقتی که سطح جوش محدب باشد نیروی ناشی از انقباضهای درونی موجب می‌شود که سطح جوش فشرده می‌شود. سطح جوش مقعر ، اغلب ناشی از ولتاژهای بالای قوس می‌باشد. کمی کاهش در ولتاژ قوس موجب می‌شود که گرده جوش به حالت محدب تغییر شکل دهد و تمایل به ترک حذف گردد. سرعتهای حرکت بالا نیز ممکن است به این موضوع کمک کند و کاهش در سرعت حرکت جوشکاری ، مقدار پراکندگی توسط جوش را افزایش می‌دهد و سطح جوش به صورت محدب تغییر حالت می‌دهد. جوشکاری در حالت قائم سر پایین باعث ایجاد این نوع ترک می‌شود. جوشکاری در حالت قائم رو به بالا می‌تواند از بروز این نوع ترک جلوگیری نماید.

ترک منطقه متأثر از جوش

ترک منطقه متاثر از جوش (HAZ) بوسیله جدایشی که بلافاصله مجاور گرده جوش رخ می‌دهد مشخص می‌شود، اگر چه این نوع ترک مربوط به فرآیند جوشکاری می‌باشد با این حال ترکی است که در روی پایه رخ می‌دهد نه درخود جوش. این ترک به نام تک مجاور جوش ، ترک گوشه‌ای یا ترک تأخیری نیز نامیده می‌شود. چون این ترک بعد از اینکه فولاد در دمای f ْ400 انجماد یافته است رخ می‌دهد ترک انجمادی نیز نامیده می‌شود و چون با هیدروژن نیز همراه می‌باشد ترک همراه با هیدروژن نیز نامیده می‌شود. برای اینکه ترک HAZ رخ دهد سه شرط باید بطور همزمان برقرار باشد:

1. باید مقدار کافی هیدروژن وجود داشته باشد.
2. جوش باید به حد کافی نفوذ پذیر باشد.
3. باید به حد کافی تنشهای داخلی یا پسماند وجود داشته باشد.
   
   

حذف یکی از سه شرط فوق معمولا باعث می‌شود که این نوع ترک از بین برود. در جوشکاری ، یک راه برای حذف این نوع ترک این است که دو یا سه متغیر (مقدار جوش نفوذ پذیر جوش) را محدود کنیم. هیدروژن از منابع مختلفی می‌تواند وارد جوش شد. رطوبت و ترکیبات آلی منابع اصلی هیدروژن در جوش می‌باشند. هیدروژن می‌تواند در فولاد ، الکترود ، ترکییبات روپوش الکترود و در آتمسفر وجود داشته باشد.

ترک عرضی

ترک عرضی ترک متقاطع نیز نامیده می‌شود. ترکی است که در جهت عمود بر طول جوش ایجاد می‌شود. این نوع ترک از انواعی است که اغلب در جوشکاری با آن مواجه می‌شویم و معمولا جوشی که دارای استحکام بالاتری در مقایسه با فلز پایه می‌باشد دیده می‌شود. این نوع ترک می‌تواند همراه با هیدروژن نیز باشد و کل ترک منطقه متأثر از جوش HAZ که پیشتر شرح داده شد ناشی از مقدار بالای هیدروژن ، تنشهای پسماند و ریز ساختارهای حساس می‌باشد.
فرق عمده بین این دو ترک این می‌باشد که ترک عرضی در فلز جوش نتیجه تنش پسماند طولی می‌باشد. چنانچه پاس جوشکاری بصورت طولی انقباض یابد، فلز پایه در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و در واقع دچار تراکم و فشردگی می‌شود. استحکام بالای فلز پایه‌ای که در مجاورت جوش می‌باشد در برابر فشردگی ناشی از انقباض جوش مقاومت می‌کند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود می‌کند. بخاطر ممانعتی که فلز پایه به عمل می‌آورد، تنشهای طولی در جوش گسترش می‌یابد.

وقتی با ترکهای عرضی مواجه می‌شویم باید سطح هیدروژن و شرایط نگهداری الکترودها را مد نظر داشته باشیم. در مورد ترک عرضی ، کاهش استحکام فلز جوش معمولا یکی از راهکارهای حذف این نوع ترک می‌باشد. تأکید زیادی بر روی فلز جوش وجود دارد چون فلز پر کننده به تنهایی ممکن است جوشی رسوب دهد که دارای استحکام پایینتری باشد و نیز تحت شرایط عادی فلزی نرم باشد. البته با تأثیر عناصر آلیاژی استحکام جوش بالا می‌رود و از نرمی آن کاسته می‌شود. استفاده از جوشهایی با استحکام پایینتر ، یک راه حل مؤثر در کاهش ترک عرضی مؤثر می‌باشد، البته به شریطی که استحکام جوش با استانداردهای تعریف شده مطابقت داشته باشد.

پیچیدگی

پیچیدگی یا اعوجاج تا حدی در تمام انواع جوشکاری وجود دارد، در بسیاری موارد آنقدر کوچک است که به سختی قابل رؤیت است، ولی در بعضی موارد باید پیش از جوشکاری به اعوجاجی که متعاقبا ایجاد می‌شود توجه کرد. مطالعه و بررسی اعوجاج بسیار پیچیده است و آنچه در ادامه آمده خلاصه است:
علل اعوجاج هنگامی که فلز تحت بار ، کرنش می‌کند یا حرکت می‌کند و تغییر شکل می‌دهد: تحت بار گذاری ضعیف فلزات بصورت الاستیک باقی می‌مانند. (به شکل اصلی خود باز می‌گردند یا پس از اینکه بار برداشته شد شکل می‌گیرند) که این تحت عنوان محدوده الاستیک شناخته می‌شود.
تحت بار خیلی زیاد ، فلزات تا حدی تحت تنش قرار می‌گیرند که دیگر به شکل اول خود باز نمی‌گردند یا شکل نمی‌گیرند و این نقطه (نقطه تسلیم) نامیده می‌شود (تنش تسلیم).

فلزات با حرارت دیدن انبساط می‌یابند و وقتی سرد می‌شوند منقبض می‌شوند، فلزات در حین جوشکاری گرم و سرد می‌شوند که موجب تنشهای بالای ناگهانی و اعوجاج می‌شوند. اگر این تنشهای زیاد از محدوده الاستیک بگذرند و از نقطه تسلیم نیز رد شوند، برخی پیچیدگیهای دائمی در فلز پدید می‌آید، تنش فلز در دمای بالا کاهش می‌یابد. اعوجاج اثر ناخواسته انبساط و انقباض فلز حرارت دیده است.

انواع پیچیدگی

سه نوع اصلی پیچیدگی وجود دارد:

1. زاویه‌ای
2. طولی
3. عرضی

کنترل پیچیدگی می‌تواند در سه مرحله انجام گیرد:

• قبل از جوشکاری
• حین جوشکاری
• بعد از جوشکاری

کنترل پیچیدگی قبل از جوشکاری توسط روشهای زیر انجام می‌شود:

1. خال جوش زدن
2. گیره ، بست و نگهدارنده
3. پیشگرم کامل و سرتاسری
4. مونتاژ اولیه مناسب

کنترل اعوجاج پس از جوشکاری:

1. سرد کردن آرام
2. صافکاری شعله‌ای (حرارت دهی معکوس)
3. آنیل کردن
4. تنش زدایی
5. نرمال کردن
6. صافکاری مکانیکی

در سازه‌های فلزی ساختمان معمولا روشهای 1و2 بیشتر اعمال می‌گردد و سایر روشها در کارهای صنعتی بیشتر کاربرد دارند.

آنیل کردن

یک پروسه عملیات حرارت است که برای نرم کردن فلزات جهت کل سرد یا ماشین کاری بکار می‌رود، قطعه یا کار نهائی معمولا در کوره تا دمای بحرانی (برای فولاد با 0.52% کربن حدود Cْ 820 - 723) حرارت داده می‌شود و سپس به آرامی سرد می‌شود.

تنش زدائی

حرارت دهی یکنواخت قطعات جوش شده تا دمایی زیر دمای بحرانی است که با سرد کردن آرام دنبال می‌شود، این پروسه نقطه تسلیم فلز را کاهش می‌دهد، لذا تنشهای باقی مانده در قطعه کاهش می‌یابد.

نرمال کردن

پروسه‌ای برای ریز کردن ساختار دانه‌ای فلز است که موجب بهبود مقاومت آن در برابر شوک و خستگی می‌شود. در نرمال کردن قطعات جوش شده تا بالای ‌دمای بحرانی (Cْ 820 برای فولاد با کربن 0.25% (تقریبا یک ساعت برای هر   25 nm ضخامت حرارت می‌بیند و سپس در هوا سرد می‌شود (مستقیم کاری).