بمنظور بررسی میزان درست بودن اتصالات جوش داده شده ، علاوه بر اجرای آزمایشات غیر مخرب ، باید شناسایی عیوب جوش را نیز در نظر گرفت . در ادبیات جوشکاری ، داده های بسیار کمی در مورد عدم همجوشی وجود دارد که یکی از جدی ترین نقایص این حرفه است. همچنین هیچ روش آزمایش کارآمدی برای تشخیص رخداد ذوب ناقص جوش نیز وجود ندارد .
در این مقاله به ارائه دانش نامه کاملی راجع به ذوب ناقص جوش می پردازیم . همچنین بررسی می کنیم که کدام یک از فرایند های جوشکاری بیشتر مستعد این شرایط هستند . چه موقعیت هایی از جوشکاری و چه خواص فیزیکی در موادی باعث ذوب جوش ناقص می شود .
آزمایشات صورت گرفته با اتصالات جوش داده شده معمولی انجام شده است . از آزمایش متالوگرافی و مکانیکی نیز به منظور مقایسه با آزمایشهای غیر مخرب در این عرصه استفاده شده است . انواع مختلف ذوب جوش ناقص در گروه های مشخص دسته بندی شده اند ، برخی از این گروه ها عبارتند از : اجزاء غیر فلزی و انواع خالص عدم وجود ذوب که با آزمایش غیر مخرب قابل تشخیص نیستند.
مقدمه ای بر ذوب ناقص جوش ( LOF )
از روش جوشکاری معلوم است که نقایص ذوب جوش ، اغلب در مفصل جوش رخ می دهند . بنابراین بسیاری از خرابی های یک ساختار جوش داده شده به دلیل عدم کشف ذوب در اتصالات جوش داده شده رخ می دهد.
عدم ذوب یکی از جدی ترین نقایص جوش است. این امر سبب رخداد شکاف می شود . با این حال ، هیچ روش غیر مخرب کارآمدی برای کشف آن در دسترس نیست.
اگر عدم ذوب جوش و ترک های جوش با هم مقایسه شود ، بدیهی است که توجه بیشتری به ترک ها نسبت به عدم ذوب جوش مبذول می شود ، اگرچه عدم همجوشی نیز به همان اندازه یک نقص جدی است. در ادبیات جوشکاری مقالات بیشماری راجع به ترک جوش وجود دارد ، اما تعداد کمی از آنها راجع به عدم همجوشی صحبت می کند . فقط در برخی از اسناد قدیمی مؤسسه بین المللی جوش ، گزارش هایی راجع به ذوب ناقص جوش یافت می شود . با مطالعات انجام شده مشخص شد که عدم همجوشی اغلب در کجا اتفاق می افتد ، تحت چه شرایطی شکل می گیرد و چگونه می توان آن را تشخیص داد.
تعریف عدم همجوشی یا ذوب ناقص جوش
در فرایند جوشکاری ، نقاط ناقص ذوب شده ، به نام عدم همجوشی ، وجود دارد . جوشکاری می تواند فاقد اتصال با فلز مادر یا یک مهره جوش قبلی باشد. فرم های اتصال چسبندگی ، در موارد خاص می تواند نسبتاً قوی باشند . این ها تقریباً شبیه به یک مفصل پیچ خورده یا مفصلی هستند که در متالیزاسیون شکل گرفته اند . پیدا کردن ذوب های ناقص جوش خالص تر ، بسیار دشوار تر است .
با توجه به موقعیت ذوب جوش ناقص ، سه نوع فقدان ذوب می تواند وجود داشته باشد .
- عدم همجوشی دیواره جانبی ،
- عدم وجود ذوب بین مرحله ای ،
- عدم همجوشی در ریشه جوش.
با توجه به ظاهر شکستگی جوش ، یکی از دلایل عدم همجوشی به دلیل اجزاء اکسید ذوب نشده است و علت دیگر عدم همجوشی به دلیل اجزاء اکسید ذوب شده است . ذوب ناقص جوش ، به دلیل اجزاء اکسید ذوب شده از اکسیدها و اجزاء غیر فلزی تشکیل شده است. ذوب ناقص ، که در سه نوع وجود دارد و در یک استاندارد متمایز می شوند نباید با عدم نفوذ جوش اشتباه گرفته شوند . نقص واقع در سطح جوش، توسط یک بازرسی بصری به طور مؤثر تشخیص داده می شود. با این وجود ، عدم نفوذ در داخل جوش با روش های بازرسی اشعه ایکس یا اولتراسونیک قابل تشخیص است.
با توجه به امکان تشخیص شناسایی ذوب ناقص ، انواع مختلف ذوب ناقص جوش را می توان به دو گروه طبقه بندی کرد ، یعنی گروهی که ذوب ناقص ، شامل حفره ها یا اجزاء غیر فلزی است که با روش های غیر مخرب قابل تشخیص است و دیگری زمانی که ذوب ناقص جوش هیچ گونه ناپیوستگی در ماده را نشان نمی دهد زیرا این یک نقص ساختاری است و بنابراین با روش های غیر مخرب قابل تشخیص نیست.
ویژگی های LOF
در معاینات متالوگرافی مشخص شد که در یک جوشکاری می توان سه نوع ذوب ناقص را یافت:
- عدم همجوشی خالص یا عدم همجوشی به دلیل اجزاء اکسیده ذوب شده ،
- عدم وجود ذوب ،
- عدم همجوشی متشکل از اجزاء غیر فلزی.
فقدان همجوشی یک نقص ساختاری است. در این حالت فلز مذاب به فلز والد می چسبد یعنی که در حین جوشکاری به اندازه کافی ذوب نشده است. در این حالت یک اتصال بین فاز جامد و مایع تشکیل می شود. این نوع عدم همجوشی را نمی توان با روش های آزمایش غیر مخرب تشخیص داد ، بلکه باید یک بازرسی میکروسکوپی وجود داشته باشد . برای اینکار یک بازرسی دقیق میکروسکوپی با بزرگنمایی 50 برابر می تواند مفید باشد . نمونه ای از عدم همجوشی خالص در شکل 1 نشان داده شده است.
به دلیل فشارهای داخلی ایجاد شده در هنگام انجماد و خنک شدن جوش ، صورت های چسبیده به یکدیگر از هم جدا می شوند و یک حفره با عمق حدود صد میلی متر ، تشکیل می شود. این شکاف در جوش بسیار شبیه ترک است. با این وجود می تواند با روش های آزمایش غیر مخرب آن را تشخیص داد . تشخیص چنین شکلی از ذوب ناقص دشوار است. نمونه ای دیگر از ذوب ناقص جوش در شکل 2 نشان داده شده است.
در جایی که عدم همجوشی وجود دارد ، غالباً اکسیدها و اجزاء غیر فلزی نیز وجود دارند. چنین موردی در شکل 3 نشان داده شده است. اگر لایه اکسید ذوب نشود ، اجزاء به طور یکنواخت در کل سطح جوش ناقص توزیع می شوند. اگر ذوب شوند ، اجزاء غیر فلزی به شکل کروی در می آیند .
محل ذوب ناقص جوش
عدم همجوشی یک نقص مسطح است. ممکن است در لبه فلز والد یا بین دفعات اجرا ظاهر شود. عدم همجوشی بین فلز والد و فلز جوش با صورت صاف خود را نشان می دهد. با این حال ، ذوب ناقص بین دفعات اجرایی ، با شکل نامنظم خود را نشان می دهد.
معمولاً ذوب ناقص جوش در جوش داخلی وجود دارد. به ندرت به ریشه می رسد. محل انواع بارز عدم همجوشی در شکل 4 نشان داده شده است.
راه های پیشگیری از LOF
ورودی گرمای با حرارت بالا
گرمای کم جوشکاری منجر به همجوشی ضعیف می شود. می دانیم ورودی گرما ، از ارتباط ولتاژ جوش ، جریان و سرعت حرکت است . این موضوع ارتباط مستقیم با جریان و ولتاژ و معکوس سرعت حرکت الکترود دارد. تنظیمات ولتاژ / جریان پایین ، گرمای کافی را تأمین نمی کند. از طرف دیگر حرکت بیش از حد سریع نیز ، همین مشکل را ایجاد می کند. حداکثر جریان مجاز را تنظیم کرده و فلز جوش را با سرعت متوسط جوش دهید . در این قسمت مهارت جوشکار می تواند کمک کننده باشد .
حذف اکسید
اتصالات جوش را می توان در معرض آلودگی جو قرار داد. هر ذره و یا حضور اکسید ناخواسته ممکن است مانع از روند همجوشی شود و به خصوصیات جوش آسیب برساند. بنابراین توصیه می شود که هرگونه پوشش خارجی روی مفصل جوش را جدا کنید.
زاویه های صحیح
زاویه بین الکترود و کار نقش مهمی در دستیابی به بهترین کیفیت دارند. اطمینان حاصل کنید که زاویه الکترود مناسب باشد زیرا جابجایی نادرست الکترود باعث می شود تا جوش مایع ، باعث فعالیت نادرست قوس شود.
جهت مهره جوش
قرار گرفتن اشتباه دانه های جوش در امتداد دیواره مشترک باعث ایجاد شکاف بین آنها می شود. بزرگ شدن شکاف ممکن است به عدم همجوشی منجر شود . یک جوشکار باید به اندازه کافی آموزش داده شود ، تا مهره ها را در جای مناسب قرار داده و از ترکیب کامل جوش در امتداد دیواره جانبی اطمینان حاصل کند.
آماده سازی لبه
لبه خوب آماده بخش مهمی از جوشکاری کامل است. اگر قطعات متصل شده در یک صفحه قرار گرفته نشوند ، در صفات ریشه تغییر ایجاد می شود. علاوه بر این اگر صورت ریشه خیلی بزرگ باشد ، فلز جوش به طور کامل در ریشه نمی تواند ذوب شود . این مشکل را با تهیه لبه صورت کوچک ریشه برطرف کنید.
ولتاژ و القاء صحیح
در طول حالت اتصال کوتاه در فرآیند MIG / MAG ، القاء ممکن است از حد معینی فراتر رود که می تواند باعث مشکلات شدید همجوشی شود. میدان مغناطیسی تولید شده به دلیل القای بی حرکت ، در برابر جریان جوش مقاومت می کند تا افزایش یابد. در این حالت فلز در نوک سیم جوش به اندازه کافی گرم نمی شود و نمی تواند با فلز والد ذوب شود. تنظیم مناسب ولتاژ و القا برای جلوگیری از پاشش و عدم همجوشی لازم است ، زیرا القای بیش از حد پایین نیز باعث پاشش شدید جوش می شود. استفاده از تجهیزات مدرن جوشکاری با منبع برق پیشرفته در این حالت توصیه می شود.
تشخیص عدم همجوشی با روشهای آزمایش غیر مخرب
همانطور که قبلاً نیز گفته شد ، روش های آزمایش غیر مخرب که معمولاً در آزمایش اتصالات جوش داده شده مورد استفاده قرار می گیرند ، در تشخیص نقایص ذوب بی اثر هستند. در آزمایشات معمول ، معمولاً فقدان ذوب تشخیص داده نمی شود. در صورت تشخیص ذوب ناقص در جوش ، روش های آزمایش مورد استفاده باید بطور مناسب تطبیق داده شوند. باید به تمام نشانه ها از جمله مواردی که محتمل تر است ، توجه شود.
باید در نظر گرفت که عدم همجوشی ممکن است در جوش قوس الکتریکی گاز محافظ با یک الکترود مصرفی و جوشکاری گازی ظاهر شود. احتمال ظهور عدم همجوشی در جوشکاری های با موقعیت سراشیبی بسیار زیاد است. بدست آوردن اطلاعات در مورد ساختار جوش و شرایط جوشکاری قبل از جوشکاری بسیار مفید است.
معاینه رادیوگرافی ، تشخیص انواع بزرگ و متمایز از ذوب ناقص جوش که در آن اجزاء و حفره هایی با اندازه قابل توجهی وجود دارد ، را امکان پذیر می کند . در معاینات باید به کلیه نقایص موجود در خط همجوشی و بین مسیرهای انفرادی توجه شود. روشهای آزمایش رادیوگرافی برای تشخیص عدم همجوشی مناسب نیستند.
برای تشخیص ذوب ناقص جوش ، معاینه اولتراسونیک مناسب ترین روش های آزمایش غیر مخرب موجود است. انواع ذوب ناقص جوش به استثنای ذوب ناقص خالص ، با این روش قابل تشخیص است. تحقیقات ما نشان می دهد كه نقوص بزرگ و قابل توجه در ذوب ناقص جوش ، علائم اولتراسونیك ضعیفی را نشان می دهد كه در عمل نقص قابل قبول جزئی محسوب می شود. انعکاس ضعیف قابل ملاحظه ای از امواج فراصوتی به دلیل زیر اتفاق می افتد :
- سطوح چسبیده شامل تعدادی نقص کوچک است که به دلیل ذوب ناقص خالص منتقل می شود.
- عدم همجوشی واقع در لبه های جوش ، با زاویه بازتاب امواج آلترازونیک همزمان است.
به دلیل موارد فوق ، علائم ضعیف و تکرار کننده نیز باید هنگام بازرسی از جوش هایی که در آنها ذوب ناقص مشکوک است ، مورد توجه قرار گیرند. امواج الترازونیک باید در صورت امکان ، عمود بر صورتهای چسباننده باشند. می توان تصور کرد که عدم همجوشی ممکن است در لبه فلز والد ظاهر شود. در شرایطی که دسترسی به امواج الترازونیک از هر چهار طرف امکان پذیر باشد ، از مسیر مستقیم ، استفاده می شود. معاینه فقط از طریق لایه پوششی قابل انجام است . روش های تست نفوذ عمدتاً هنگام اطمینان از چسبندگی اتصالات جوش داده شده استفاده می شود ، به عنوان مثال در تست مخازن .
عدم همجوشی معمولاً تقصیر فرد جوشکار است. با نظارت بر روند جوشکاری ، یک ناظر با تجربه می تواند ذوب ناقص را پیدا کند. باید به موقعیت حوضچه جوش توجه کرد که نباید از قوس جلوتر بیفتد و شیار جوش را پر کند. باید توجه داشت که آیا جوشکار به اندازه کافی لبه های مفصل را ذوب می کند. ذوب ناقص توسط بازرسی بصری در هنگام جوشکاری با موفقیت قابل تشخیص است. بازرسی بصری پس از جوشکاری روشی کارآمد نیست.
از اینکه این مقاله را مطالعه کردید متشکریم . منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم .