همه چیز درباره ترک های جوشکاریWeld cracking

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 مي‌باشد، اين ترک در فرآيندهايي که همراه با نفوذ عميق مي‌باشند نظير فرآيند FCAW , SAWتحت محافظ CO2 ديده مي‌شود. وقتي که يک پالس جوشکاري داراي عمق بيشتري نسبت به هضم آن جوش (در نماي سطح مقطع) باشد. براي رفع اين نوع ترک ، پالسهاي جوش بايد داراي عرضي حداقل برابر با عمق باشد. توصيه مي‌شود که نسبت پهناي جوش به عمق آن برابر با 1 به 14/1 به 1 باشد تا اين نوع ترک رفع شود. اگر از پالسهاي چندتايي استفاده شود هر پاس داراي پهناي نبت به عمق آن باشد، يک جوش فاقد ترک خواهيم داشت. وقتي که يک ترک مرکزي بخار شکل پاس تحت بررسي است، تنها راه حل اين است که نسبت پهناي جوش به عمق آنرا تغيير دهيم. اين موضوع شايد در برگيرنده آن باشد که تغييري در طراحي اتصالها داشته باشيم. از آنجايي که عمق جوش تابعي از نفوذ مي‌باشد شايد مفيد باشد که مقدار نفوذ را کاهش دهيم بدين منظور مي‌توانيم از آمپرهاي پايينتر و الکترودهايي با قطرهاي بالاتر استفاده کنيم. راهکارهاي فوق دانسيته جريان را کاهش مي‌دهد و مقدار نفوذ را محدود مي‌کند.

ترک مرکزي ناشي از شرايط سطحي جوش

آخرين مکانيسمي که سبب ايجاد ترک مرکزي مي‌باشد تغيير شرايط سطحي مي‌باشد. وقتي جوشهايي با سطح مقعر ايجاد مي‌شود تنشهاي ناشي از انقباضهاي داخلي موجب مي‌شود که سطح جوش کشيده شود. برعکس وقتي که سطح جوش محدب باشد نيروي ناشي از انقباضهاي دروني موجب مي‌شود که سطح جوش فشرده مي‌شود. سطح جوش مقعر ، اغلب ناشي از ولتاژهاي بالاي قوس مي‌باشد. کمي کاهش در ولتاژ قوس موجب مي‌شود که گرده جوش به حالت محدب تغيير شکل دهد و تمايل به ترک حذف گردد. سرعتهاي حرکت بالا نيز ممکن است به اين موضوع کمک کند و کاهش در سرعت حرکت جوشکاري ، مقدار پراکندگي توسط جوش را افزايش مي‌دهد و سطح جوش به صورت محدب تغيير حالت مي‌دهد. جوشکاري در حالت قائم سر پايين باعث ايجاد اين نوع ترک مي‌شود. جوشکاري در حالت قائم رو به بالا مي‌تواند از بروز اين نوع ترک جلوگيري نمايد.

ترک منطقه متأثر از جوش

ترک منطقه متاثر از جوش (HAZ)

بوسيله جدايشي که بلافاصله مجاور گرده جوش رخ مي‌دهد مشخص مي‌شود، اگر چه اين نوع ترک مربوط به فرآيند جوشکاري مي‌باشد با اين حال ترکي است که در روي پايه رخ مي‌دهد نه درخود جوش. اين ترک به نام تک مجاور جوش ، ترک گوشه‌اي يا ترک تأخيري نيز ناميده مي‌شود. چون اين ترک بعد از اينکه فولاد در دماي f ْ400 انجماد يافته است رخ مي‌دهد ترک انجمادي نيز ناميده مي‌شود و چون با هيدروژن نيز همراه مي‌باشد ترک همراه با هيدروژن نيز ناميده مي‌شود. براي اينکه ترک HAZ رخ دهد سه شرط بايد بطور همزمان برقرار باشد:

1. بايد مقدار کافي هيدروژن وجود داشته باشد.

2. جوش بايد به حد کافي نفوذ پذير باشد.

3. بايد به حد کافي تنشهاي داخلي يا پسماند وجود داشته باشد.حذف يکي از سه شرط فوق معمولا باعث مي‌شود که اين نوع ترک از بين برود. در جوشکاري ، يک راه براي حذف اين نوع ترک اين است که دو يا سه متغير (مقدار جوش نفوذ پذير جوش) را محدود کنيم. هيدروژن از منابع مختلفي مي‌تواند وارد جوش شد. رطوبت و ترکيبات آلي منابع اصلي هيدروژن در جوش مي‌باشند. هيدروژن مي‌تواند در فولاد ، الکترود ، ترکييبات روپوش الکترود و در آتمسفر وجود داشته باشد.

ترک عرضي

ترک عرضي ترک متقاطع نيز ناميده مي‌شود. ترکي است که در جهت عمود بر طول جوش ايجاد مي‌شود. اين نوع ترک از انواعي است که اغلب در جوشکاري با آن مواجه مي‌شويم و معمولا جوشي که داراي استحکام بالاتري در مقايسه با فلز پايه مي‌باشد ديده مي‌شود. اين نوع ترک مي‌تواند همراه با هيدروژن نيز باشد و کل ترک منطقه متأثر از جوش HAZ که پيشتر شرح داده شد ناشي از مقدار بالاي هيدروژن ، تنشهاي پسماند و ريز ساختارهاي حساس مي‌باشد. فرق عمده بين اين دو ترک اين مي‌باشد که ترک عرضي در فلز جوش نتيجه تنش پسماند طولي مي‌باشد. چنانچه پاس جوشکاري بصورت طولي انقباض يابد، فلز پايه در مقابل اين نيرو مقاومت مي‌کند و در واقع دچار تراکم و فشردگي مي‌شود. استحکام بالاي فلز پايه‌اي که در مجاورت جوش مي‌باشد در برابر فشردگي ناشي از انقباض جوش مقاومت مي‌کند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود مي‌کند. بخاطر ممانعتي که فلز پايه به عمل مي‌آورد، تنشهاي طولي در جوش گسترش مي‌يابد.وقتي با ترکهاي عرضي مواجه مي‌شويم بايد سطح هيدروژن و شرايط نگهداري الکترودها را مد نظر داشته باشيم. در مورد ترک عرضي ، کاهش استحکام فلز جوش معمولا يکي از راهکارهاي حذف اين نوع ترک مي‌باشد. تأکيد زيادي بر روي فلز جوش وجود دارد چون فلز پر کننده به تنهايي ممکن است جوشي رسوب دهد که داراي استحکام پايينتري باشد و نيز تحت شرايط عادي فلزي نرم باشد. البته با تأثير عناصر آلياژي استحکام جوش بالا مي‌رود و از نرمي آن کاسته مي‌شود. استفاده از جوشهايي با استحکام پايينتر ، يک راه حل مؤثر در کاهش ترک عرضي مؤثر مي‌باشد، البته به شريطي که استحکام جوش با استانداردهاي تعريف شده مطابقت داشته باشد.