در جوشكاري تخصصي، در تمامی انواع جوش، باید از قابليت جوش خوردن فلزات را بطور دقیق اطلاع داشت. در مورد مواد واسطه و الكترود و پودر جوش، نیز دقت کافی ضروری می‌باشد. همچنین باید قبل و در حين جوشكاري و پس از جوشكاري محيط لازم را ایجاد نمود. این امر در مورد آلیاژهای چدنی ضرورت بیشتری دارد. گازهاي دستگاههاي مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در كوره ذوب آهن و بعد در حين جوشكاري از لحاظ جلوگيري از صدمه گاز ـ آتش و مشعل و برق و هواي محيط و وضعيت جسماني و زندگي جوشكار، خود نكات اساسي ديگر هستند كه عیوب جوشکاری تخصصی مي‌باشند.
![]()
انباشتگی جوش در کناره های نیز یکی دیگر از عیوب جوشکاری تخصصی محسوب می شود. به علت جاري شدن فلز بر روي سطح فلز پايه، ممکن است در كنار يا ريشه جوش معیوب شود و ذوب و جوش خوردن صورت نگیرد. در نتیجه این امر عوامل فوق كاري همچون بريدگي كناره ایجاد می‌شود و يك منطقه تمركز تنش از فلز جوش تركيب نشده شکل می‌گیرد. علت این امر را می‌توان در موارد زیر جستجو نمود:
- آمپراژ پایین
- زاويه نادرست الكترود
- استفاده از الكترود با قطر بالا
- سرعت حركت كمتر از حالت طبیعی یا نرمال
- سوختگي يا بريدگي كناره جوش
شياري در كنار يا لبه جوش كه بر سطح جوش و يا بر فلز جوشي قرار دارد. در نتیجه عوامل ممکن است يك منطقه برای ایجاد ترک خستگی مستعد شود. علت این امر در موارد زیر می‌باشد:
- آمپر بالا
- طول قوس زياد
- سرباره با ويسكوزيته زياد
- حركت موجي زياد الكترودها
- سرعت بسيار زياد حركت جوشكاري
- تمایل زیاد زاويه الكترود به سطح اتصال
همراستا نبودن اتصالات جوش يك مشكل معمول در آماده سازي روش‌هاي لب به لب می باشد و زمانی ايجاد مي‌شود كه صفحات ريشه و صفحات اتصال از فلز پايه در محل درست خود براي جوشكاري قرار نگرفته‌اند. همراستا شدن قطعات جوش ضرورت دارد زیرا نقص در ذوب لبه ريشه موجب ايجاد مناطق تمركز تنش مي‌شود، در سرويس دهي موجب شكست خستگي زود رس متصل می‌گردد. علت این عیب موارد زیر می‌باشد:
- مونتاژ نادرست قطعاتي كه بايد جوش شوند.
- بست زدن ناكافي كه موجب حركت می‌شود یا خال جوش‌هاي ناكافي كه مي‌شكند.
به هر ماده غير فلزي كه در يك اتصال جوش ایجاد می‌شود، آخال‌هاي سرباره گفته می‌شود. ممکن است اين آخال‌ها در رسوب جوش نقاط ضعيفي ايجاد نمایند. آخال‌هاي سرباره استحكام سطح مقطع جوش را كاهش مي‌دهند و يك منطقه مستعد ترك ايجاد میکنند. علت آن:
- آمپراژ ناكافي
- آماده سازي غلط
- زاويه يا اندازه الكترود نادرست
- پاك نشدن مناسب سرباره از پاس‌هاي قبلي
- ( L.O.F) Lack of fusion ذوب ناقص
عدم اتصال بين فلز جوش و فلز پايه يا بين پاس‌هاي جوش نیز یکی دیگر از عیوب جوشکاری به شماری میرود که در نتیجه آن اتصال جوش ضعيف مي‌ماند و به يك منطقه مستعد ايجاد خستگي تبديل مي‌شود. علت آن در موارد زیر می‌باشد:
- آمپراژ ناكافي
- زاويه الكترود نامناسب
- رعت حركت بسيار زياد
- سطح كثيف (پوسته نورد، لكه، روغن و ... )
- استفاده از الكترودهاي كوچك براي فولاد ضخيم و سرد
- Porosity L.O.P) Lack of pentertation) نفوذ ناقص
عدم نفوذ كامل فلز جوش به ريشه اتصال نیز از دیگر عیوب جوش می‌باشد که در نتیجه سرعت جوش ضعيف مي‌شود و مستعد ايجاد خستگي مي‌شود.
- آمپر بسيار پائين
- سرعت حركت زياد
- فاصله ريشه ناكافي
- استفاده از الكترود با قطر بالا
تخلخل سوارخ يا حفره‌هاي كه به صورت داخلي يا خارجي در جوش ديده مي‌شود نیز یکی دیگر از عیوب جوش به شمار میرود که از الكترود مرطوب، الكترود روكش شكسته يا از ناخالصي روي فلز پايه ايجاد شود. در نتیجه این امر، استحكام اتصال جوش، به شدت کاهش می‌یابد که به عنوان یکی از عیوب جوشکاری تخصصی به شمار می رود. تخلخل سطحي به اتمسفر خورنده اجازه مي‌دهد كه فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب نقص در آن گردد. علت‌های دیگر تخلخل را می‌توان در موارد زیر مشاهده نمود:
- محافظت گازي ناكافي قوس
- مرطوب بودن روكش الكترود
- فلزات پايه با مقادير بالاي گوگرد و فسفر
- سطح فلز پايه آلوده مثل آلودگيهاي روغن، غبار، لكه يا زنگار
ممكن است در جوش يا مناطقي كه تحت تأثير حرارت قرار می‌گيرند، انواع مختلفي از عدم اتصال صورت بگیرد. همچنین جوش‌ها ممكن است داراي تخلخل، آخال‌هاي سرباره يا انواع ترک‌ها باشند. وجود تخلخل و آخال‌هاي سرباره در جوش امری معمول است اما وجود ترك‌ها در جوش هرگز قابل قبول نمي‌باشند. علت وجود ترك در جوش يا در مجاورت جوش بیانگر مشکل در حين كار می‌باشد. بررسي دقيق ترك‌ها، تعيين علت اجاد آن‌ها و نيز راههاي جلوگيري از آن‌ها را براي ما امكان پذير مي سازد. بين ترك و شكست تفاوت وجود دارد. در حالی که ترک در اثر عواملي مانند انجماد، سرد شدن و تنشهاي داخلي كه به علت انقباض جوش مي‌باشد ايجاد مي‌شود، شکستگی حاصل ضربه می‌باشد.
ترك‌هاي گرم، ترك‌هايي هستند كه در دماهاي بالا رخ مي‌دهند و معمولا به انجماد مرتبط می‌باشد و ترك‌هاي سرد پس از اين كه جوش به دماي اطاق رسيد، ايجاد شود. بيشتر ترك‌ها در اثر تنشهاي فيزيكي انقباض كه معمولا با كشيدن يا تغيير شكل جسم همراهي است، در هنگام سرد شدن جوش رخ مي‌دهند. در صورتی که از میزان انقباض کاسته شود، اين تنشهاي فيزيكي كرنشي، تنش داخلي پسماند را ایجاد میکنند كه اين تنهاي پسماند منجر به ايجاد ترك مي شوند. در واقع دو نيروي مخالف وجود دارد؛ یکی تنشي كه بوسيله انقباض ايجاد مي‌شود و دیگری استحكام و سختي فلز پايه می باشد.
تنشهاي ناشي از انقباض با افزايش حجم فلزي كه تحت انقباض قرار گرفته است، افزايش پیدا میکنند. جوش‌های با ابعاد بزرگ و فرآيندهايي با نفوذ زياد، كرنش‌هاي انقباضي را افزايش مي‌دهند. تنش‌هايي كه در اثر كرنش‌هاي انقباضي رخ می‌دهد، با افزايش استحكام فلز پر كننده و فلز پايه بیشتر می‌شود. همچنين زمانی که استحكام تسليم افزايش می‌یابد، تنش پسماند نيز به تبع آن بالا میرود.
ترك به صورت خط مركزي در مركز يك پاس جوش معين قرار می‌گیرد که اگر انتهايي كپاس، جوش داشته باشيم و اين پاش در مركز اتصال قرار بگیرد، آنگاه اين ترك مركزي در مركز اتصال نيز تکرار می‌شود. در رابطه با پاس‌هاي چند تايی كه چندين پاس در هر لايه وجود دارد؛ ممكن است ترك مركزي از نظر هندسی، در مركز اتصال قرار نداشته باشد. گاهی مشاهده می‌شود که ترک مرکزی در مركز اتصال قرار می‌گیرد. علت ترك مركزي به عنوان یکی از عیوب جوشکاری تخصصی در سه مورد زیر قابل بررسی است:
- ناشي از جدايش و تفكيك باشد.
- ناشی از تغييرات سطحي باشد.
- به شكل گرده جوش مربوط شود.
ترک مرکزی در هر یک از موارد فوق الذکر، به اشکال مختلفی ظاهر می‌شود از این رو تشخیص آن به دشواری صورت می‌گیرد. همچنین اغلب 2 يا حتي 3 پديده فوق با يكديگر برهمكنش داده و موجب ترک مرکزی می‌شوند. مكانيسم اصلي هر يك از انواع ترك هاي مركزي به ما كمك مي‌كند تا بهتر بتوان ترک‌ها را از بین برد. ترك مركزي ناشي از جدايش زمانی رخ می‌دهد كه تركيباتي با نقطه ذوب پايين نظير فسفر، روي، مس و گوگرد در نقاط خاصي در حين فرآيند سرد شدن، جدايش پیدا نمایند.
هنگامی که فرآيند انجماد صورت می‌گیرد، تركيباتي با نقطه ذوب پايين در فلز مذاب به سمت نواحي مركزي اتصال حرکت می کنند زیرا آن‌ها آخرين تركيباتي هستند كه به نقطه انجماد می‌رسند و جوش در اين نواحي، به تفكيك و جدايش تمایل دارد. استفاده از از الكترودهايي با مقادير بالاي منگنز در جوشکاری می‌تواند به غلبه بر تشكيل سولفيد آهن با نقطه ذوب پايين موثر واقع شود. این الکترودها براي مواد غير فرار ديگري جز گوگرد قابل استفاده نیستند.
- ترك مركزي ناشي از شكل گرده جوش
ترك ايجاد شده در اثر شكل پالس جوش، نوع دوم ترك مركزي محسوب می‌شود که در فرآيندهايي كه همراه با نفوذ عميق 2 ديده مي‌شود. وقتي كه يك پالس جوشكاري داراي عمق CO تحت محافظ FCAW , SAW مي‌باشند، از قبیل فرآيند بيشتري نسبت به هضم آن جوش (در نماي سطح مقطع) صورت می‌گیرد. براي از بین بردن اين نوع ترك، بايد پالس‌هاي جوش عرضي 1 به 1 داشته باشند تا اين نوع ترك بر طرف شود و با عمق برابر شود. یکی از نکاتی که توصيه مي‌شود، نسبت پهناي جوش باید با عمق آن برابر با 1 به 14 گردد. در صورتی که پالس‌هاي چندتايي به کار برده شوند، بطوری که هر پاس داراي پهناي نسبت به عمق آن باشد، يك جوش بدون ترك ایجاد می‌گردد.
زمانی که يك ترك مركزي بخار شكل پاس تحت بررسي است، می توان نسبت پهناي جوش به عمق آن را تغيير داد. که در نتیجه در طراحي اتصال ها تغییرات زیادی صورت می‌گیرد. از آن جايي كه عمق جوش تابعي از نفوذ است، لذا می‌توان مقدار نفوذ را كاهش داد. به همین منظور می‌توان از آمپرهاي پايينتر و الكترودهايي با قطرهاي بالاتر استفاده نمود. این عمل موجب کاهش دانسيته جريان و مقدار نفوذ می‌شود.
- ترك مركزي ناشي از شرايط سطحي جوش
تغيير شرايط سطحي، آخرين مكانيسمي كه سبب ايجاد ترك مركزي مي‌شود. زمانی که جوش‌هايي با سطح مقعر ايجاد مي‌شود، تنشهاي ناشي از انقباض‌هاي داخلي موجب مي‌شود كه سطح جوش كشيده شود و زمانی كه سطح جوش محدب باشد، نيروي ناشي از انقباض‌هاي دروني سطح جوش را فشرده می‌کند. سطح جوش مقعر، اغلب از ولتاژهاي بالاي قوس ناشی می‌شود. كاهش ولتاژ قوس موجب مي‌شود كه گرده جوش به حالت محدب تبدیل شود و تمايل به ترك از بین برود.
همچنین ممکن است سرعت‌هاي حركت بالا نيز به اين موضوع كمك كند و مقدار پراكندگي توسط جوش به دلیل كاهش در سرعت حركت جوشكاري، افزايش پیدا کند. در این صورت سطح جوش به شکل محدب حالت خود را از دست می‌دهد. جوشكاري در حالت قائم سر پايين موجب ایجاد این نوع ترک می‌گردد و جوشكاري در حالت قائم رو به بالا مي‌تواند از بروز اين نوع ترك جلوگيري کند.
جدايشي كه بلافاصله مجاور گرده جوش صورت می‌گیرد مشخص می‌شود. اگر چه اين (HAZ) ترك منطقه از جوش نوع ترك مربوط به فرآيند جوشكاري تاثیرپذیر است، با این وجود ترک در روي پايه رخ مي‌دهد و نه در خود جوش. اين ترك به 400 f نام تك مجاور جوش، ترك گوشه‌اي يا ترك تأخيري نيز ناميده مي‌شود. از آن‌جا که اين ترك بعد از اين كه فولاد در دماي منجمد، صورت می‌گیرد، لذا به آن ترك انجمادي نيز گفته می‌شود. این ترک با هيدروژن نيز همراه است که برای آن سه علت بیان می‌شود:
- زمانی که جوش به حد كافي نفوذپذير باشد.
- زمانی مقداری هيدروژن در جوش وجود داشته باشد.
- زمانی که تنشهاي داخلي يا پسماند به حد كافي وجود داشته باشد.
حذف این سه عامل به معنای حذف ترک به عنوان یکی از عیوب جوشکاری تخصصی می باشد. در جوشكاري، با محدود کردن دو يا سه متغير (مقدار جوش نفوذ پذير جوش) می توان این نوع ترک را از بین برد. هيدروژن از منابع مختلفي وارد جوش می شود. رطوبت و تركيبات آلي منابع اصلي هيدروژن در جوش مي باشند. هيدروژن در فولاد، الكترود، تركييبات روپوش الكترود و در اتمسفر موجود است.
ترك عرضي با نام دیگر ترك متقاطع نيز ناميده مي‌شود. این نوع ترک در جهت عمود بر طول جوش رخ می‌دهد که اغلب در جوشكاري با آن مواجه مي‌شويم و معمولا در جوشي كه داراي مقاومت بالاتري در مقايسه با فلز پايه كه پيشتر HAZ مي‌باشد، قابل مشاهده است. اين نوع ترك مي‌تواند همراه با هيدروژن نيز باشد و كل ترك منطقه متأثر از جوش شرح داده شد ناشي از مقدار بالاي هيدروژن، تنشهاي پسماند و ريز ساختارهاي حساس مي‌باشد.فرق عمده بين اين دو ترك اين مي‌باشد كه ترك عرضي در فلز جوش نتيجه تنش پسماند طولي مي‌باشد. چنان چه پاس جوشكاري بصورت طولي انقباض يابد، فلز پايه در مقابل اين نيرو مقاومت مي‌كند و در واقع دچار تراكم و فشردگي مي‌شود. استحكام بالاي فلز پايه‌اي كه در مجاورت جوش مي‌باشد در برابر فشردگي ناشي از انقباض جوش مقاومت مي‌كند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود مي‌كند.
فلز پايه مانع می‌شود تا تنشهاي طولي در جوش گسترش یابند. در نتیجه زمان مواجه با ترك‌هاي عرضي، بايد سطح هيدروژن و شرايط نگهداري الكترودها را مد نظر داشت. در رابطه با ترك عرضي، تنزل مقاومت فلز جوش به عنوان يكي از راهكارهاي حذف اين نوع ترك به شمار میرود. بر روي فلز جوش تأكيد زيادي می‌شود زیرا ممكن است فلز پر كننده به تنهايي، جوش رسوبی ایجاد کند که از استحکام کمتری برخوردار می‌باشد و تحت شرايط عادي فلزي نرم باشد. البته می‌توان بواسطه عناصر آلياژي استحكام جوش را افزایش داد و از میزان نرمی کاست. استفاده ازجوش‌هايي با مقاومت کمتر، يك راه حل مؤثر در كاهش ترك عرضي مؤثر می‌باشد با این شرایط كه استحكام جوش با استانداردهاي تعريف شده تطابق داشته باشد.
پيچيدگي يا اعوجاج در تمامی انواع جوشكاري موجود می‌باشد و یکی از عیوب جوشکاری تخصصی نیست بلکه امری معمول است که گاهی به حدی کوچک است كه به سختي می‌توان آن را دید اما گاهی نیز پيش از جوشكاري به اعوجاجي كه متعاقبا ایجاد می‌شود، باید توجه نمود. در زیر اعوجاج ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم:
اعوجاج زمانی که فلز تحت بار، كرنش يا حركت مي‌كند و یا شکل آن تغییر می‌کند، تحت بار گذاري ضعيف فلزات بصورت الاستيك باقي مي‌مانند. به عبارتی به شكل اصلي خود بر می‌گردد يا پس از اين كه بار برداشته شد، ایجاد می‌شود كه اين تحت عنوان محدوده الاستيك می‌باشد.
زمانی که فلز تحت بار خيلي زياد قرار بگیرد، دچار تنش می‌شود که دیگر توانایی بازگشت به شکل اولیه خود را ندارد. به این شرایط، نقطه تسلیم گفته می‌شود. فلزات با گرما دچار انبساط و با سرما منقبض می‌شوند. فلزات در حين جوشكاري گرم و سرد مي‌شوند كه موجب می‌شود تا تنشهاي بالاي ناگهاني و اعوجاج رخ دهد. در صورتی که این تنشهاي زياد از محدوده الاستيك گذر کند و از نقطه تسليم نيز رد شوند، برخي پيچيدگي‌هاي دائمي در فلز صورت می‌گیرد، تنش فلز در دماي بالا كاهش مي‌يابد. اعوجاج در اثر انبساط و انقباض فلز حرارت ديده ایجاد می‌شود.
![]()
بطور کلی پیچیدگی به سه نوع تقسیم می‌شود که عبارتند از زاویه ای، طولی و عرضی. كنترل پيچيدگي نیز در سه مرحله صورت می‌گیرد: قبل از جوشكاري، حين جوشكاري و پس از جوشكاري. پيچيدگي قبل از جوشكاري توسط روش‌هاي زير كنترل می‌شود:
- خال جوش زدن
- مونتاژ اوليه مناسب
- گيره، بست و نگهدارنده
- پيشگرم كامل و سرتاسري
اعوجاج پس از جوشكاري به روش‌های سرد كردن آرام، صافكاري شعله اي (حرارت دهي معكوس)، آنيل كردن، تنش زدايي، نرمال كردن و صافكاري مكانيكي کنترل می‌شود. در سازه‌هاي فلزي ساختمان معمولا روش‌هاي 1و 2 کاربرد بیشتری دارد و ساير روش‌ها در كارهاي صنعتي مورد استفاده قرار می‌گیرند.
آنیل کردن یک فرآیند عمليات حرارتی كه براي نرم كردن فلزات به منظور كل سرد يا ماشين كاري استفاده می‌شود. بدین صورت که قطعه يا كار نهائي تا دمای 723 درجه سانتیگراد حرارت داده مي‌شود و سپس در كوره تا دماي بحراني سرد مي‌شود.
تنش زدایی به معنای حرارت دهي يك‌نواخت قطعات جوش شده می‌باشد تا دمايي زير دماي بحراني كه با سرد كردن آرام دنبال می‌شود، اين پروسه نقطه تسليم فلز را كاهش دهد. در نتیجه این کار تنشهاي باقي مانده در قطعه كاهش مي‌يابد.
نرمال کردن، یک فرآیند به منظور ريز كردن ساختار دانه اي فلز است كه باعث افزایش مقاومت فلز در برابر شوك و خستگي مي‌شود. در نرمال mm 820 ( براي فولاد با كربن % 0.25) براي هر 25 C كردن تا بالاي دماي بحراني ضخامت، قطعات جوش شده تقريبا يك ساعت حرارت مي‌بينند و سپس در هوا سرد مي‌شوند.