به عنوان بخشی ضروری از تولید مدرن، کیفیت فرآیند جوش مستقیماً با عملکرد کلی و ایمنی محصول مرتبط است. اما در فرآیند تولید واقعی، به دلیل تأثیر عوامل مختلف، اغلب یک سری عیوب کیفی در فرآیند جوشکاری رخ می دهد. این مقاله به تفصیل عیوب کیفیت رایج در فرآیند جوشکاری را مورد بحث قرار می دهد، علل وقوع آنها را تحلیل می کند و اقدامات پیشگیری و کنترل مربوطه را پیشنهاد می کند.
1. مروری بر عیوب کیفیت فرآیند جوشکاری
عیوب کیفیت فرآیند جوشکاری عمدتا به دو دسته عیوب خارجی و عیوب داخلی تقسیم می شوند. عیوب خارجی به عیوب روی سطح جوش اطلاق می شود که با چشم غیر مسلح یا ذره بین کم توان قابل مشاهده است، مانند زیر بریدگی، مهره جوش، گودال قوس، منافذ سطح، آخال های سرباره، ترک های سطحی و موقعیت جوش غیر منطقی. عیوب داخلی باید از طریق آزمایش های مخرب یا روش های ویژه آزمایش غیر مخرب مانند منافذ داخلی، آخال های سرباره، ترک های داخلی، نفوذ ناقص و همجوشی ناقص کشف شوند.
2. عیوب خارجی و اقدامات پیشگیری و کنترل آنها
(1). آندرکات
زیر برش به شکافی اطلاق می شود که توسط مقعر یا شیار ذوب شده توسط قوس لبه جوش در حین جوشکاری بدون اینکه فلز مذاب تکمیل شود. عمق بیش از حد استحکام اتصال جوش را تضعیف می کند و باعث تمرکز تنش موضعی می شود و احتمالاً پس از بارگذاری، ترک هایی در آندرکات ایجاد می شود. زیر بریدگی عمدتاً ناشی از عواملی مانند جریان جوشکاری بیش از حد، قوس بیش از حد طولانی، زاویه نامناسب الکترود، سرعت نامناسب تغذیه الکترود و طول نگهداری بیش از حد الکترود در انتهای جوشکاری است.
اقدامات پیشگیرانه عبارتند از: جریان در حین جوشکاری نباید خیلی زیاد باشد، طول قوس باید متوسط باشد و تا حد امکان باید از جوشکاری قوس کوتاه استفاده شود. بر زاویه الکترود مناسب و تکنیک های تغذیه الکترود ماهر تسلط داشته باشید و الکترود باید به آرامی به سمت لبه حرکت کند تا فلز الکترود مذاب لبه را پر کند. عمق زیر برش جوش باید کمتر از 0.5 میلی متر باشد، طول باید کمتر از 10٪ طول کل جوش باشد و طول پیوسته باید کمتر از 10 میلی متر باشد.
(2). گره های جوش
گره جوش به گره های فلزی گفته می شود که روی سطح جوش ظاهر می شوند. آنها معمولاً به دلیل جریان بیش از حد جوشکاری، ذوب خیلی سریع الکترود، مشکل در کنترل تشکیل جوش یا عملکرد غیر ماهرانه جوشکار ایجاد می شوند. گره های جوش نه تنها بر زیبایی جوش تاثیر می گذارند، بلکه ممکن است استحکام و چقرمگی جوش را نیز کاهش دهند.
اقدامات پیشگیرانه عبارتند از: انتخاب جریان جوش و میله جوش مناسب، حصول اطمینان از اینکه جوشکار دارای مهارت های عملیاتی ماهری است. هنگام جوشکاری جوش های چند لایه باید از صافی و یکنواختی هر لایه جوش اطمینان حاصل شود تا از ایجاد گره های جوش جلوگیری شود.
(3). چاله های قوسی
گودال قوس، پدیده لغزشی است که در انتهای جوش ایجاد میشود، که نه تنها استحکام جوش را ضعیف میکند، بلکه ممکن است باعث ایجاد ترک در طول فرآیند خنکسازی شود. چاله های قوس عمدتاً به دلیل زمان خاموش کردن قوس بسیار کوتاه در پایان جوشکاری یا جریان بسیار زیاد مورد استفاده در هنگام جوشکاری صفحات نازک ایجاد می شوند.
اقدامات پیشگیرانه عبارتند از: هنگامی که جوش تمام شد، میله جوش را برای مدت کوتاهی نگه دارید یا چندین حرکت دایره ای انجام دهید، قوس را به طور ناگهانی متوقف نکنید، تا اطمینان حاصل کنید که فلز کافی برای پر کردن حوضچه مذاب وجود دارد. از جریان مناسب در حین جوشکاری اطمینان حاصل کنید و صفحات شروع قوس الکتریکی را به اجزای اصلی اضافه کنید تا گودال قوس را از جوش خارج کنید.
(4). منافذ سطحی
منافذ سطحی به سوراخهای ریز روی سطح جوش اطلاق میشود که عمدتاً در اثر رطوبت میلههای جوشکاری، روغن یا زنگزدگی روی سطح جوش، سرعت بیش از حد جوشکاری، جریان بیش از حد قوی یا طول قوس نامناسب ایجاد میشوند. منافذ سطحی استحکام و آب بندی جوش را کاهش می دهد.
اقدامات پیشگیرانه عبارتند از: انتخاب میله های جوشکاری واجد شرایط و اطمینان از خشک شدن میله های جوش قبل از استفاده. قبل از جوشکاری قطعات جوش داده شده را تمیز کنید تا ناخالصی هایی مانند روغن، زنگ زدگی و غیره از بین برود. سرعت جوش را کاهش دهید تا خروج گاز داخلی آسان شود. از جریان مناسب و طول قوس توصیه شده توسط سازنده استفاده کنید.
(5). گنجاندن سرباره
گنجایش سرباره به اجزای غیر فلزی مانند اکسیدها، نیتریدها، سولفیدها و فسفیدهای باقی مانده در جوش اطلاق می شود. گنجاندن سرباره باعث کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی جوش، افزایش تمرکز تنش می شود و باعث می شود شکنندگی سرد و گرم به راحتی ترک بخورد.
اقدامات پیشگیرانه عبارتند از: استفاده از میله های جوشکاری با عملکرد خوب فرآیند جوشکاری و اطمینان از اینکه فولاد جوش داده شده الزامات اسناد طراحی را برآورده می کند. پارامترهای فرآیند جوشکاری منطقی را از طریق ارزیابی فرآیند جوشکاری انتخاب کنید. به تمیز کردن شیارهای جوشکاری و محدوده لبه توجه کنید و شیار میله جوشکاری نباید خیلی کوچک باشد. برای جوش های چند لایه، سرباره جوش هر لایه جوش را با دقت حذف کنید. اقداماتی مانند پیش گرم کردن قبل از جوشکاری، گرمایش در حین جوشکاری و عایق کاری پس از جوشکاری برای کاهش تولید ذرات سرباره اتخاذ کنید.
3. عیوب داخلی و اقدامات پیشگیری و کنترل آنها
(1). نفوذ ناقص
نفوذ ناقص به پدیده ای اطلاق می شود که فلز جوش به طور کامل به فلز اصلی نفوذ نکرده و در نتیجه انفوزیون جزئی ایجاد می شود. نفوذ ناقص به میزان قابل توجهی استحکام و چقرمگی جوش را کاهش می دهد.
اقدامات پیشگیرانه عبارتند از: انتخاب الکترود با نفوذ بیشتر. استفاده از جریان مناسب و سرعت جوشکاری؛ افزایش درجه شیار، افزایش شکاف و کاهش عمق ریشه. اطمینان از طراحی و ترکیب صحیح جوش
(2). ترک های داخلی
ترک های داخلی به پدیده پارگی فلز در داخل جوش اشاره دارد که ممکن است در داخل جوش یا در ناحیه متاثر از حرارت رخ دهد. ترک های داخلی به طور جدی بر استحکام و ایمنی جوش تأثیر می گذارد.
اقدامات پیشگیرانه عبارتند از: از بین بردن ترک های ناشی از گرمایش و سرمایش ناهموار جوش ها در اثر تنش حرارتی. انتخاب موادی که الزامات نقشه های طراحی را برآورده می کند. کنترل دقیق منبع هیدروژن و خشک کردن میله جوش قبل از استفاده و تمیز کردن روغن، رطوبت و سایر ناخالصی های روی شیار. انتخاب پارامترهای جوشکاری معقول برای کنترل گرمای ورودی بین دماهای خنک کننده مناسب. هنگامی که دمای محیط جوشکاری کم و مواد نازک است، علاوه بر افزایش دمای محیط عملیات، باید قبل از جوشکاری نیز از قبل گرم شود. پس از جوشکاری، سعی کنید گرم و آهسته خنک نگه دارید و عملیات حرارتی پس از جوشکاری را حفظ کنید تا ترک های تاخیری ناشی از تنش پسماند در جوش را در طول فرآیند خنک سازی از بین ببرید.
4. خلاصه
نقص کیفیت فرآیند جوشکاری عامل مهمی بر عملکرد و ایمنی محصول است. برای اطمینان از کیفیت جوش، پارامترها و شرایط مختلف در فرآیند جوشکاری باید به شدت کنترل شده و اقدامات پیشگیرانه موثر برای جلوگیری و رفع عیوب کیفی مختلف انجام شود. در عین حال، تقویت آموزش و مدیریت جوشکارها نیز یک راه مهم برای بهبود کیفیت جوش است. از طریق نوآوری مداوم تکنولوژیکی و بهبود فرآیند، ما میتوانیم سطح کیفیت فناوری جوشکاری را بیشتر بهبود بخشیم و سهم بیشتری در توسعه صنعت تولید داشته باشیم.