تعريف جوش Introduction of Weld

[javad jan]

اتصال دو فلز همجنس يا غير همجنس به يكديگر و يا به طور كلي دو جسم به يكديگر را جوشكاري گويند، در واقع جوش پيوند متالورژيكي بين دو جسم است.

كاربرد تكنولوژي جوشكاري:
· در اتصالات
· بازسازي عيوب قطعات ريخته گري و يا ماشين كاري شده
· بازسازي در قطعات فرسوده مستهلك
· بهبود خواص موضعي در قطعات، مانند جوش دادن الماس بر سر تيغه (دنده)

اتصالات در صنعت عبارتند از:
· اتصالات موقت مانند پيچ و مهره
· اتصالات غير موقت مانند پرچ هاي سرد چسب ها
· اتصال دائم مانند جوشكاري و لحيم كاري

فرم ديگري از تقسيم بندي اتصالات مي توانند به صورت زير باشند:
· مكانيكي مانند ورقكاري پيچ و مهره كه يا به صورت موقت هستند يا نيمه موقت.
· شيميايي مانند انواع چسب هاي معدني و آلي كه يا نيمه موقت هستند يا دائمي.
· متالورژيكي مانند انواع پروسس هاي جوشكاري و لحيم كاري كه دائمي هستند.

تعريف جوش ايده‌آل
جوش ايده‌آل به جوشي گفته مي‌شود كه محل جوش با محل‌هاي ديگر هيچگونه خواص متفاوت از نظر متالورژيكي نداشته باشد، يعني محل اتصال از هيچكدام از روش هاي آناليز شيميايي، تست هاي مكانيكي و مطالعات ميكروسكوپي قابل تشخيص از قسمت هاي ديگر نباشد. در عمل دسترسي به اين تعريف امكان پذير نبوده ولي در روش هاي مختلف جوش تلاش مي شود كه به اين تعريف نزديك گردند.

[javad jan]

آشنايي با شكل‌هاي استاندارد اتصال‌هاي جوشكاري شده و جوش‌هاي آنها:
اتصالات استاندارد را مي توان مطابق شكل زير 5 نوع در نظر گرفت:
shajareh-aks.jpg

اتصال لب به لب (Butt joint): اتصالي كه دو ورق در يك صفحه قرار دارند و در لبه‌هايشان به يكديگر متصل شده اند.

اتصال گوشه اي (Corner joint): در اتصال گوشه اي دو ورق بر روي يكديگر عمودند و در لبه ها هم به يكديگر متصل مي باشند.

اتصال T شكل (T - joint): مشابه اتصال گوشه اي مي باشد با اين تفاوت كه يكي از ورق ها بر روي ديگري قرار دارد.

اتصال روي هم (Lap joint): اتصالي كه در آن هر دو عضو در صفحاتي موازي قرار دارند ولي در يك صفحه نيستند.

اتصال لبه اي (Edge joint): مشابه اتصال روي هم است با اين تفاوت كه دو عضو در صفحات موازي هستند ولي سطوح صفحه‌اي آنها بگونه‌اي در تماس خواهد بود كه جوشكاري واقعي در سطح خارج اتصال انجام شود.






بخش هاي اتصال جوش:
ريشه اتصال (Joint root): تكه اي از اتصال است كه اعضاء در آن نزديكترين فاصله را نسبت به يكديگر دارا هستند. در مقطع عرضي ممكن است ريشه اتصال يك نقطه، يك خط و يا يك صفحه باشد.

وجه شيار (Groove fact): سطحي از عضو يا اعضاء اتصال كه در شيار زاويه دار است.

وجه ريشه (Root fact): بخشي از وجه شيار است كه در مجائرت ريشه قرار دارد.

لبه ريشه (Root edge): وجه ريشه با پهناي صفر را مي گويند.

ميزان باز شدگي ريشه (Root opening): ميزان فاصله بين قطعه كار در ريشه اتصال را مي گويند.

پخ (Bevel): يك لبه روي زاويه اي است بطوريكه فقط روي يك ورق لبه سازي انجام شده باشد.

زاويه پخ (Bevel angle): زاويه بين لبه آماده سازي شده يك عضو صفحه اي عمود بر سطح عضو را گويند.

زاويه شيار (Groove angle): كل زاويه بين شيارهاي كار را گويند.

شعاع شيار (Groove radius): شعاع شيار در يك اتصال J و يا B است.

[javad jan]

كلاس‌هاي جوش:

دستيابي به بك جوش استاندارد معمولاً با يك عمليات سعي و خطا بدست مي‌آيد و با توجه به زمان‌بر بودن اين فعاليت، استانداردهاي مختلف بين‌المللي و كارخانه‌اي پيشنهاد‌هاي اوليه خود را جهت دستيابي به يك جوش استاندارد ارائه مي‌نمايند، همچنين بنا به محل و نيرويي كه جوش بايد تحمل كند كلاس‌هاي مختلفي را پيشنهاد مي‌كنند كه در طراحي نيرو‌هاي وارد به سيستم مورد ارزيابي قرار گرفته و با توجه به آنها عمليات جوشكاري پيش‌بيني مي‌گردد.
بعضي از جوش‌ها در معرض تنش‌هاي ديناميكي و سيكلي قرار دارند و برخي از آنها تنها نيرو‌هاي استاتيكي را تحمل مي‌كنند و برخي نيز در معرض نيرو نبوده و فقط بايستي اتصال را برقرار نمايند. همچنين برخي از جوش‌ها در ظاهر كار بوده و بايستي اثرات بيروني نداشته باشند. بنا به كاربرد و محل استفاده، كلاس‌هاي مختلف جوش پيش‌بيني شده است. كلاس‌هاي A و B و C متداولترين تقسيم‌بندي كلاس جوش مي‌باشد. جدول زير نوع كلاس‌ها را تعيين مي‌نمايد:

كلاس جوش	كاربردها
A	جوشي كه نيازمند استحكام فوق‌العاده است
B	جوشي كه نيازمند استحكام است
C	جوشي بجز دسته‌هاي A و B
AF	خواص دسته A با سطح صاف
BF	خواص دسته B با سطح صاف
CF	خواص دسته C با سطح صاف

بر اساس ضخامت ورق‌ها، جنس ورق‌ها، پوشش روي ورق، تعداد ورق‌ها و كلاس جوش، جداول پيشنهادي براي تنظيمات اوليه جوش ارائه شده است. اين تنظيمات حداقل جريان عبوري و تعداد سيكل جوش مورد نياز را معين مي‌نمايد همچنين اين تنظيمات به همراه تست‌هاي جوش كه بر اساس محل كاربرد انجام مي‌گيرد تنظيمات نهايي جوش را بوجود مي‌آورد. در حقيقت جداول، پيشنهاد اوليه‌اي را براي آغاز ارائه مي‌دهند ولي بنابر نوع دستگاه، جيگ و فيكسچر مورد مصرف و ديگر پارامترها، در هر نقطه‌اي بايستي پارامترهاي جوش تنظيم شوند.
با توجه به انواع مختلف جوش‌ها، ما در اين فرصت كمي كه دست داده، فقط به توضيح مختصري از چند جوشي كه در شركت ايران‌خودرو براي اتصال قطعات مختلف بدنه به يكديگر در سالن بدنه‌سازي شاتل از آنها استفاده مي‌شود، اكتفا مي‌كنيم.
جوش مقاومتي (جوش نقطه‌اي) و جوش Co₂ از مهمترين روش‌هاي جوشكاري بكار رفته در سالن بدنه‌سازي شاتل مي‌باشند. جوش نقطه‌اي پر مصرف‌ترين جوش در اين سالن مي‌باشد كه با استفاده از گان و روبات، نقطه جوش‌ها زده مي‌شوند. جوش Co₂ از جمله جوش‌هايي است كه نياز به دقت و مهارت بيشتري دارند، چون علاوه بر تنظيم پارامترها و دقت در انتخاب گاز محافظ، چگونگي حركت دست كارگر خيلي مهم مي‌باشد. به همين دليل اين جوش‌ها نسبت به جوش‌هاي ديگر داراي عيوب بيشتري هستند.
اينك پس از آشنا شدن با جوش و اتصالات عيوب جوش را كه تقريباً در تمامي روش‌هاي جوشكاري اتفاق مي‌افتد، بررسي مي‌كنيم.

عيوب جوش و علل پيدايش آنها

به طور كلي عيوب حاصل در جوش را مي توان به صورت زير طبقه بندي كرد:
· عيوب ريشه اي جوش
· عيوب داخلي جوش
· عيوب سطحي جوش
در اين طبقه‌بندي عيوب ريشه‌اي به نواقصي اطلاق مي‌شود كه معمولاً در پاس يك (Root pass) بوجود مي‌آيند و جزو نواقص مهم شمرده مي‌شوند.
عيوب داخلي نواقصي است كه در قسمت‌هاي Hot pass و Filling بوجود مي‌آيند و از نظر اهميت در درجه دوم واقع مي‌شوند.
عيوب سطحي كه عمدتاً با بازرسي عيني قابل رؤيت مي‌باشند و در پاس رو يا Cap ايجاد مي‌شوند و به آساني قابل تعمير مي‌باشند.
البته نقص ترك Crack كه به صورت هاي مختلف مشاهده مي شود، مي تواند در كليه پاس ها به وجود آيد و يكي از عيوب بسيار مهم جوش تلقي مي گردد.
اكنون به اختصار به بررسي هر يك از عيوب جوش و علت بوجود آمدن و محل قرار گرفتن عيوب در داخل جوش مي پردازيم.

[javad jan]

· عدم نفوذ كافي Lack of penetration
اين عيب با L.O.F نشان داده مي شود و در پاس يك (پاس ريشهRoot pass ) بوجود مي آيد. علت بوجود آمدن اين نقيصه مي تواند كم بودن فاصله دو لبه قطعه كار در محل اتصال كه اصطلاحاً به آن بسته بودن چيپ مي گويند و يا استفاده از الكترود با قطر زياد همراه با جريان كم و در نهايت چنانچه فاصله دو لبه قطعه كار كافي و الكترود مناسب انتخاب شده باشد علت اصلي مي تواند كم بودن جريان برق باشد كه قادر به ايجائ حوضچه مذاب با حرارت كافي نبوده است. در مورد جوشكاري با گاز علت آن مي تواند علاوه بر بسته بودن درز جوش، كم بودن حرارت شعله باشد. نگراني نسبت به اين عيب بيش از عيوب سرباره و تخلخل مي باشد زيرا اينگونه معايب محل ايجاد تنش ها مي باشند.
نقص عدم ذوب همانطور كه يكي از نواقص ريشه اي جوش مي باشد يعني در پاس يك بوجود مي آيد مي تواند در پاس هاي پر كننده(Filling) نيز ايجاد شود.
علت عمده بوجود آمدن اين نقص، كم بودن جريان برق و زياد بودن فاصله دو لبه قطعه كار يا اصطلاحاً باز بودن درز جوش و زياد بودن سرعت حركت دست جوشكار مي‌باشد. اغلب ذوب‌نشدگي‌ها باريك و كم ضخامت مي‌باشند، بنابراين اينگونه ناپيوستگي‌ها به سادگي توسط پرتونگاري مشخص نمي‌شوند، ولي نظمي خطي دارند و در همان راستاي لايه‌هاي جوش قرار دارند.

· تقعر داخلي يا فرو رفتگي سطح جوش در پاس يك Internal concavity
اين نقص در پاس يك بوجود مي آيد و عليرغم ذوب دو لبه قطعه كار و نفوذ جوش به سطح داخلي، جوش داراي فرورفتگي مي باشد. علت بوجود آمدن اين عيب زياد بودن فاصله دو لبه قطعه كار مي باشد كه جوشكار ناچار به نشان دادن سرعت عمل و استفاده از برق زيادتر خواهد بود.

· ناهمواري گرده جوش Surface irregularity
ناهموار بودن و عدم يكنواختي گرده جوش كه ناشي از عدم كنترل سرعت حركت دست و يا زياد بودن جريان برق و يا كم بودن ولتاژ و يا آمپر و سرعت حركت دست بوجود مي‌آيد و ظاهر جوش نمايانگر آن خواهد بود كه اين جوش در شرايط خوبي تكميل نگرديده و مي‌تواند تاثير زيادي در مقاومت جوش داشته باشد.

[javad jan]

· سوختگي لبه‌هاي Undercut
بريدگي كنار جوش يا سوختگي لبه‌هاي قطعه‌كار اختصاراً با U/C نشان داده مي‌شوند و مي‌تواند در پاس يك يا پاس آخر جوشكاري بوجود آيد. علت عمده بوجود آمدن اين عيب،‌ استفاده از الكترود با قطر زياد كه مستلزم استفاده از جريان بيشتر است مي‌باشد. علاوه بر بالا بودن جريان برق، عدم كنترل سرعت حركت دست و زاويه قرار گرفتن الكترود و قطعه‌كار از طرف جوشكار نيز عامل عمده بوجود آمدن اين نقص مي‌باشد.

· دانه‌هاي ميان تهي (Hollow bead)
دانه‌هاي ميان تهي يا دانه‌هاي تسبيحي اختصاراً با H/B نشان داده مي‌شوند. اين عيب در پاس يك مشاهده مي‌شود. علت اصلي و تقريباً تنها عامل ايجاد كننده اين نقص قطع و وصل مكرر جريان برق مي‌باشد. البته در پاس‌هاي بعدي نيز قطع و وصل برق ايجاد مزاحمت مي‌كند ولي جوشكار مي‌تواند با كنترل سرعت حركت دست در پاس ديگر اين نقص را برطرف نمايد، ولي در پاس يك، عملاً امكان از بين بردن اين نقص نيست. تنها وسيله براي جلوگيري از تكرار اين عيب كنترل جريان برق و يا جلوگيري از كاركردن با مولد هاي معيوب مي‌باشد.

· نفوذ زيادي (Excess penetration)
نفوذ بيش از حد جوش در پاس يك مي‌باشد، بطوريكه مذاب حاصل در داخل مقطع جوش نفوذ كرده و پس از سرد شدن بصورت يك فلز اضافي در محل باقي ‌مي‌ماند.
علت بوجود آمدن اين عيب در جوش قوس الكتريكي و جوش گاز مي‌تواند اعمال بيش از اندازه حرارت به يك نقطه از كار باشد. كندي حركت دست جوشكار و يا احتمالاً نزديك كردن بيش از اندازه شعله و يا الكترود به قطعه كار باعثايجاد اين عيب خواهد شد.

· سوختگي به داخل (Burn through)
اختصاراً با B/T نشان داده مي‌شود. در پاس يك بوجود مي‌آيد. علت سوختگي صرفاً اعمال حرارت زياد در يك نقطه كه حاصل قوس الكتريكي با جريان بالا و يا شعله با حرارت زياد همراه با توقف لحظه‌اي دست جوشكار مي‌باشد.



· ناخالصي سرباره (Slag inclusion)
با علامت اختصاري SLAG نشان داده مي‌شود. ناخالصي مي‌تواند دركليه پاس‌هاي Filling باقي بماند. البته اكثز ناخالصي‌ها در پاس‌هاي بعدي توسط مذاب ايجاد شده از داخل جوش بيرون كشيده مي‌شود ولي چنانچه مقدار اين ناخالصي زياد و يا منطقه قرار گرفتن ناخالصي طوري باشد كه با اسجاد مذاي نتوان آن را از داخل جوش بيرون كشيد بصورت توده‌هاي بي‌شكل با دانيسته كم در داخل جوش باقي مي‌مانند. بسته بودن زاويه پخ (Bevel) يا لبه‌هاي دو قطعه كار و بر نداشتن كامل سرباره جوش علت عمده اين عيب مي‌باشد.