هر جوشکار باید با معایب اصلی جوشکاری که به گسیختگی اتصال جوش شده کمک می کند، آشنا باشد. این آشنایی در تولید جوشی با کیفیت مقبول کمک کرده و مدت زمان بازرسی جوش را کاهش می دهد. این کار اغلب مشکلات موجود در هنگام باز بینی نهایی کار توسط ناظر و بازرس جوش را منتفی می سازد. مصالحی که به یکدیگر جوش می شوند (ورق یا لوله) باید از لحاظ وجود معایب سطحی با دقت بازرسی شوند.
- در صورتی که روش ها و فنون صحیح جوشکاری به کار گرفته نشود، ممکن است معایبی در سطح یا داخل فلز جوش به وجود آید. بعضی از این معایب رایج عبارتند از:
- ذوب ناقص (Lack of fusion-LOF)
- نفوذ ناقص (Lack of penetration-LOP)
- تخلخل (Porosity)
- بریدگی کناره جوش (Undercut)
- ناخالصی های حبس شده (آخال سرباره) (Slag inclusion)
- سر رفتن جوش روی فلز پایه(روی هم افتادگی)- لوچه (Overlap)
- گرده اضافی جوش (Excess weld)
- لکه قوس (Arc strike)
- سوختگی ریشه Burn-Through
- انواع ترک ها (Cracks)
- عدم پرشدگی شیار (Under fill)
- جرقه و پاشش (Spatter)
ذوب ناقص
ذوب ناقص عبارت است از عدم اتصال کامل فلز پایه و فلز جوش مجاور آن. این عیب ممکن است در اثر تمیز نبودن سطوحی که باید به یکدیگر متصل گردند و پوشیده بودن آنها از گرد و خاک، گل جوش، زنگ زدگی یا هر عامل خارجی دیگری اتفاق بیفتد.دلایل امتزاج ناقص به شرح زیر است:
کافی نبودن حرارت ورودی، انتخاب نادرست قطبیت جریان و گاز محافظ، طرح اتصال نامناسب، سطح آلوده ورق، نوع یا اندازه نامناسب الکترود، تنظیم نادرست جریان و سرعت جوشکاری.
نفوذ ناقص
نفوذ ناکافی بدین معنی است که فلز جوش تا عمق کمتری از آنچه در طراحی در نظر گرفته شده است در داخل درز یا شیار نفوذ می نماید. نفوذ ناقص تنها هنگامی که در دستورالعمل ها چنین مشخص گردیده، مورد قبول است. این عیب که عمدتا به جوش های شیاری نفوذی مربوط می گردد، تحت شرایط زیر اتفاق می افتد:
ضخامت پیشانی ریشه بیش از نیاز دهانه، فاصله ریشه ناکافی، زاویه پخی شار V شکل کوچک ، استفاده الکترود باقطر بالا در پاس ریشه، شدت جریان جوشکاری پایین.
تخلخل
تخلخل در صورت ایجاد حفره های خالی یا محبوس شدن گازها در فلز جوش هنگام سرد شدن آن اتفاق می افتد. این عیب در صورت استفاده از شدت جریان های خیلی زیاد یا طول قوس خیلی بلند ایجاد می شود. تخلخل ممکن است به طور یکنواخت در طول جوش پراکنده گردد یا ممکن است به صورت یک حفره بزرگ در ریشه جوش گوشه یا ریشه جوش شیاری در مجاورت تسمه پشت بند متمرکز گردد. حالت اخیر به دلیل روش جوشکاری نامناسب و استفاده غیر صحیح از تسمه های پشت بند اتفاق می افتد. وجود رطوبت، وزش باد در سطح جوش و کاربرد الکترود نامرغوب از دلایل ایجاد تخلخل در جوش می باشد. تخلخل سطحی، تاثیر مستقیم و مضری در مقاومت خستگی فلز جوش دارد. حفرات سطحی بسیار خطرناک تر از حفراتی با همان اندازه در عمق جوش هستند.
از دیگر عوامل ایجاد تخلخل جوش می توان به موارد زیر اشاره نمود:
سطح فلزپایه مرطوب و یا آلوده مثل آلودگی های روغن، غبار، لکه یا زنگار، مرطوب بودن و یا شکستگی روپوش الکترود، محافظت گازی ناکافی از قوس الکتریکی و حوضچه مذاب، وجود مقادیر بالای گوگرد و فسفر در فلزات پایه
با توجه به موارد زیر می توان از بروز تخلخل به خوبی جلوگیری کرد:
خشک کردن الکترود در خشک کن قبل از مصرف، تنظیم شدت جریان جوشکاری، تنظیم قوس و عدم جوشکاری در شرایط جوی نامناسب.
بریدگی کناره جوش
بریدگی یا سوختگی به معنای شیار ذوب شده ای غیر یکنواخت در فلز مبنا می باشد که در انتهای ساق جوش قرار گرفته و به وسیله فلز جوش پر نشده است. استفاده از جریان قوی یا طول قوس زیاد ممکن است فلز مبنا را بسوزاند یا قسمتی از آن را از جای خود جدا کرده و شیاری به جای گذارد. این عیب به راحتی با چشم قابل تشخیص است و می توان آن را با جوشکاری مجدد ناحیه بریدگی، با الکترود های نمره پایین تر از فلز جوش پر نمود. این عیب ضمن کاهش سطح مقطع فلز پایه می تواند موجب تمرکز تنش و یک منطقه مستعد برای ترک شود.
در جوش شیاری، سوختگی کناره جوش ممکن است هم روی سطح و هم در ریشه اتصال ایجاد شود. دلایل بروز سوختگی کنار جوش عبارت است از: تکنیک جوشکاری نامناسب، سرعت جوشکاری زیاد و استفاده از شدت جریان بیش از اندازه، طول قوس بلند، آمپراژ بالا، سرباره با ویسکوزیته بالا، متمایل بودن زیاد زاویه الکترود به سطح اتصال.
حبس سرباره (آخال سرباره)
به هر ماده ی اضافی غیر فلزی که در یک اتصال باقی می ماند ، آخال های سرباره می گویند. این مواد اضافی می توانند در مقطع جوش نقاط ضعیفی ایجاد کنند. آخال های سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش داده و یک منطقه مستعد ترک ایجاد میکنند. گل جوش در حین عملیات جوشکاری در نتیجه ذوب روکش الکترود تشکیل می گردد و مخلوطی از اکسید فلزات و ترکیبات دیگر می باشند. به دلیل وزن مخصوص کمتر، گل جوشکاری اغلب به سطح حوضچه مذاب می آید و وقتی جوش سرد به راحتی توسط چکش جوش کنده می شود. سرد شدن سریع جوش ممکن است گل جوش را قبل از رسیدن به سطح، به دام بیندازد. جوش های سقفی بیشتر در معرض تداخل گل جوش قرار دارند و باید به دقت بازرسی شوند. وقتی که برای تامین اندازه جوش مشخص احتیاج به چند بار عبور (Pass) الکترود باشد، باید بین هر دو عبور، جوشکار گل جوش مرحله قبل را بردارد. عدم دقت در انجام صحیح این عمل یکی از عمده دلایل تداخل گل جوشکاری است. پاک نشدن مناسب سرباره از پاس های قبلی، آمپراژ ناکافی، زاویه یا اندازه نادرست الکترود، آماده سازی نادرست قطعه از دیگر عوامل ایاد این عیب می باشند.
سر رفتن جوش روی فلز پایه، لوچه
لوچه، عبارت است از جاری شدن فلز جوش روی فلز پایه، بدون ذوب نمودن کامل آن. سر رفتگی به عنوان یک ناپیوستگی خطرناک محسوب می شود؛ زیرا باعث ایجاد یک شیار تیز روی سطح قطعه می گردد.این شیار به عنوان محل تمرکز تنش می تواند باعث ایجاد رشد و ترک شود.علت اصلی سررفتگی، تکنیک نامناسب جوشکاری می باشد. زمانی که سرعت جوشکاری خیلی آهسته باشد، مقدار فلز پرکننده فراتر از حد نیاز جهت پر کردن اتصال بوده و اضافی آن روی فلز پایه جاری می گردد؛ به دلیل سرد بودن فلز پایه، ذوب کافی در محل جاری شدن ایجاد نمی گردد. در بعضی از الکترودها به دلیل سیال بودن مذاب، حساسیت به این ناپیوستگی بیشتر می باشد و از این الکترودها فقط در وضعیت تخت استفاده می گردد. سررفتگی مذاب، به دلیل تاثیر نیروی ثقل، اغلب در وضعیت افقی رخ می دهد. استفاده از الکترود با قطر زیاد، آمپراژ بسیارکم، سرعت کم حرکت در وشکاری و زاویه اشتباع الکترود از دیگر عوامل ایجاد این نقیصه می باشد.
گرده اضافی جوش
گرده اضافی، عبارت است از فلز جوش اضافه بر مقدار مورد نیاز جهت پر کردن اتصال. مشکل اصلی گرده جوش، احتمال ایجاد گوشه های تیز در نواحی پنجه جوش می باشد. با افزایش اتفاع گرده جوش، حساسیت بیشتری در این نواحی ایجاد می شود. گرده اضافی می تواند در پاس ریشه و یا پاس نهایی اتفاق بیفتد.
لکه قوس
لکه قوس در اثر روشن کردن قوس روی سطح فلز پایه، خارج از درز اتصال به وجود می آید که در اثر آن، مناطق کوچکی روی سطح فلز پایه به طور سطحی ذوب شده و سریعا سرد می گردد. لکه قوس قابل پذیرش نیست و وجود آن باعث ترک در فلز پایه می گردد.
سوختگی ریشه
سوختگی ریشه به ایرادی گفته می شود که در اثر فرو ریزی حوضچه جوش ، یک حفره در جوش تشکیل می شود و جای خالی آن کاملاً در ریشه جوش قابل مشاهده است .
انواع ترک
ترک ها، شکستگی های فلز جوش می باشند که در اثر تنش های داخلی در امتداد خط جوش و یا عمود بر آن به وجود آیند. ترک ها همچنین ممکن است از فلز جوش مبنا امتداد پیدا کنند و یا کاملا در فلز مبنا و در مجاورت خط جوش باشند. ترک ها زیان بارترین معایب جوش هستند.
ترک خوردگی گرم
در درجه حرارت زیاد و در خلال سرد شدن ناگهانی جوش پس از آنکه فلز جوش رسوب و شروع به انجماد نماید، اتفاق می افتد. اکثر ترک در جوش، ترک خوردگی گرم می باشد.
ترک خوردگی سرد
به ترک هایی اطلاق می شود که در دمای معمولی اتاق یا درجه حرارت نزدیک به آن اتفاق می افتد. این تک ها ممکن است ساعت ها یا روزها پس از سرد شدن جوش حادث شوند. وقوع ترک خوردگی سرد در فولاد با مقایسه با سایر فلزات، بیشتر است.
ترک های مویی
ممکن است از نوع ترک های گرم یا سرد باشند. این ترک ها به قدری ریز هستند که با چشم غیرمسلح قابل دیدن نمی باشند و برای اینکه قابل رویت باشند، حداقل به 10 مرتبه بزرگنمایی نیاز دارند، ابن ترک ها معمولا عمر مفید سازه های معمولی (تحت اثر بارهای ایستا) را کاهش نمی دهند.
لکه قوس (لکه هایی که از برخورد تصادفی الکترود با سطح کار به وجود می آید، حالتی آبله گونه روی سطح کار ایجاد می کند) ممکن است ترک های ریزی ایجاد کنند.
اگر جوشکاری از لبه ورق شروع شده و روند آن به سمت داخل ورق باشد، یک ترک در طول لبه جوش در قسمت پنجه اتفاق خواهد افتاد. ترک ها ممکن است در نتیجه پدیده بریدگی جوش نیز اتفاق بیفتند.استفاده از الکترودهای کم هیدروژن همراه با پیش گرمایش مناسب، از ایجاد ترک های سرد پیشگیری می کند.
ترک عرضی
ترک عرضی، ترک متقاطع نیز نامیده می شود. ترکی است که درجهت عمود بر طول جوش ایجاد می شود. این نوع ترک، از انواعی است که اغلب در جوشکاری با آن مواجه می شویم و معمولا در جوشی که دارای استحکام بالاتری در مقایسه با فلز پایه باشد و دارای چقرمگی کمی است دیده می شود.این نوع ترک با نفوذ زیاد هیدروژن به منطقه جوش و افزایش تنش های پسماند و سرد شدن سریع جوش، تشدید می شود.
ترک به صورت خط مرکزی (طولی) :
علت ترک مرکزی یکی از سه پدیده زیر است :
۱ – ترکی که ناشی از جدایش و تفکیک است : ناخالصی هایی نظیر گوگرد، فسفر، روی، مس و قلع در فلز جوش یا فلز پایه می توانند با آهن ترکیباتی با نقطه ذوب پایین تشکیل دهند و در حین سرد شدن جوش به وسط جوش هدایت شده و باعث جدایش و در نتیجه ترک در مرکز جوش شود.
۲ – ترکی که مربوط به شکل گرده جوش است : این نوع ترک بیشتر در جوش های تک پاسه اتفاق می افتد. اگر یک پاس جوش دارای عمق بیشتری نسبت به عرض آن باشد و یا اینکه پهنای جوش زیاد ولی عمق نفوذ خیلی کم باشد، این نوع ترک اتفاق می افتد.
۳ – ترکی که مربوط به شرایط سطحی جوش است : اگر جوش هایی با سطح مقعر ایجاد شود، تنش هایی از انقباض های داخلی کم می شود که سطح جوش تحت کشش قرار گرفته و موجب ایجاد ترک در خط مرکزی می شود.
ترک‌های تشعشعی
ترک‌های تشعشعی ، به ترک هایی گفته می شود که از یک نقطه مشترک تششع میگیرند این ترک ها ممکن است در مناطق زیر ایجاد شوند.
- در فلز جوش
- در منطقه تاثیر حرارت
- در فلز پایه
ترک‌های تشعشی کوچک به ترک‌های ستاره‌ای (Cracks Star) نیز معروف اند.
به طور کلی علل عمده ایجاد ترک در جوش و نواحی اطراف آن عبارتند از:
- نفوذ هیدروژن
- نسبت عمق به عرض زیاد
- تقعر سطح جوش
- عدم پیش گرمایش مناسب درز جوش
- وجود چاله انتهای جوش پرنشده
- وجود رطوبت در الکترود یا درز جوش
- طرح نامناسب درز جوش
- بیشتر بودن نسبت نفوذ به پهنای جوش (طراحی نادرست اتصال)
- جوشکاری در شرایط قطعه فیکس
- سریع سرد شدن قطعه بعد از جوشکاری
- وجود ناخالصی گوگرد و فسفر در فلز پایه
عدم پرشدگی شیار
این عیب سطحی در اثر کمبود رسوب فلز جوش در مقطع جوش شیاری رخ می دهد؛ به عبارتی عدم پرشدگی شیار، زمانی ایجاد می شود که فلز پرکننده رسوب داده شده جهت پر کردن شیار، کافی نباشد.
جرقه و پاشش
جرقه و پاشش عبارت است از ذرات فلزی که در حین جوشکاری ذوبی به اطراف پرتاب شده و به عنوان بخشی از فلز جوش محسوب نمی شود. جرقه و پاشش، اغلب از اهمیت و حساسیت کمی در بین معایب جوش برخوردار است، ولی به هر حال در صورتی که پاشش به صورت یک قطره بزرگ باشد، گرمای کافی جهت ایجاد حساسیت به ترک را ایجاد خواهد کرد. آمپراژ زیاد، طول قوس بلند، استفاده از الکترود مرطوب، وزش قوس از دلایل ایحاد این عیب می باشند.
