مروری بر عیوب رایج در جوشکاری ذوبی آلیاژهای آلومینیوم و روش های رفع آن عیوب
مروری بر عیوب رایج در جوشکاری ذوبی آلیاژهای آلومینیوم و روش های رفع آن عیوب
بسیاری از مشکلات جوشکاری ذوبی آلیاژهای آلومینیومی از خصوصیات فیزیکی، حرارتی و متالورژیکی این آلیاژها ناشی می شوند که در زیر اشاره به هر یک از این خواص و تاثیر آنها بر روی جوشپذیری آلیاژهای آلومینیوم می شود:
1-هدایت حرارتی بالای آلیاژهای آلومینیوم
هدایت حرارتی آلومینیوم و آلیاژهای آن حدوداً 3 تا 6 برابر آهن و آلیاژهای آن است و این باعث می شود که انتقال حرارت در زمان جوشکاری به اطراف جوش بسیار سریع تر و بیشتر از فولادها باشد. بنابراین نیاز به منبع حرارت به اندازه کافی قوی می باشد تا حرارت ایجاد شده قادر به ذوب نمودن فلز پایه و جوشکاری باشد. بنابراین نیاز به جوشکاری با سرعت بالا و تمرکز بالا می باشد.
2-ضریب انبساط و انقباظ بالای آلیاژهای آلومینیوم
انبساط و انقباض آلومینیوم و آلیاژهای آن، در اثر جوشکاری و سرمایش پس از آن، تقریباً دو برابر فولاد بوده که منجر به تمرکز تنش های داخلی می شود که باعث پیچیدگی، تاب برداشتن و تغییر ابعادی و ترکیدگی خواهد شد. برای رفع این نقیصه می توان از فیکسچر و نگه دارنده مناسب استفاده کرد.
3-نرم شدگی مجاور خط جوش
آلیاژهای آلومینیوم که در اثر عملیات حرارتی، سختی بالاتری پیدا کرده اند، در اثر حرارت ناشی از جوشکاری در مناطق مجاور خط جوش نرم می شوند.
4-حلالیت هیدروژن در آلومینیوم مذاب
هیدروژن در آلومینیوم مذاب کاملاً قابل حل است که از طرق مختلف می تواند وارد حوضچه جوش شود چه از طریق هوا در حین جوشکاری و چربی و آلودگی ها می تواند به سهولت وارد حوضچه مذاب جوشکاری شود اما با کاهش درجه حرارت، قابلیت انحلال هیدروژن در آلومینیوم کم شده و به صورت حباب در امتداد مزر دانه ها پس زده می شوند. درحقیقت به دلیل انتقال حرارت بالای آلومینیوم، لایه سطحی در گرده جوش به سرعت منجمد شده و امکان خروج حباب های گاز هیدروژن وجود نخواهد داشت. حباب های هیدروژن در داخل مذاب، به هم وصل شده که پس از سرد شدن منجر به کاهش استحکام جوش و افزایش تجمع تنش و در نهایت شکست را در پی خواهد داشت.
5-تشکیل لایه اکسیدی پایدار AL2O3
آلومینیوم و آلیاژهای آن، به سرعت با اکسیژن هوا ترکیب و سریعاً اکسید می شوند و یک لایه اکسید آلومینیوم نازکی (AL2O3) به ضخامت حدوداً 025/0میکرون همواره بر روی این آلیاژ وجود دارد این لایه اکسیدی به سختی به سطح آلیاژ می چسبد و پایدار، متراکم و خلال ناپذیر بوده و اگر با هر روش مکانیکی یا شیمیایی برداشته شود، مجدداً در زمان کوتاهی تشکیل خواهد شد. نقطه ذوب این لایه اکسیدی در حدود 1950 تا 2050 درجه سانتی گراد می باشد و در آلومینیوم جامد با مذاب حل نمی شود درنتیجه از ذوب شدن لبه های اتصال جلوگیری می کند و درنتیجه اتصال برقرار نمی شود. همچنین از آنجا که این لایه اکسیدی یک عایق الکتریکی به حساب می آید، از برقراری اتصالات الکتریکی در فرایند نقطه جوش نیز جلوگیری به عمل آورده،. بنابراین باید به روش های مکانیکی یا شیمیایی، لایه اکسیدی را قبل از شروع جوشکاری یا همزمان با آن برداشت.
6-ترک های عرضی و طولی
ترک های عرضی و طولی بیشتر در آلیاژهای آلومینیوم جوشکاری شده استحکام بالای گروه 2XXX و 7XXX به وجود می آید که اغلب در نقاط شروع و خاتمه برقراری قوس درنتیجه انقباض و انبساط های موجود به وجود می آید. همچنین نوع فرایند جوشکاری، چگونگی سرد شدن قطعه، اندازه دانه ها، اندازه محدوده HAZو غیره نیز دیگر عوامل موثر در بروز ترک ها به حساب می آید. خطر بروز این ترک ها را می توان با انتخاب طرح اتصال مناسب، اعمال فشار و نیرو به وسیله گیره در حین جوشکاری و پس از آن، افزایش سرعت جوشکاری و استفاده از جوش های منقطع کاهش داد.
7-تخلخل
تخلخل یا خلل و فرج، حفره های گازی در فلز است که گاهی باز و در سطح قابل رویت است و زمانی بسته و داخل فلز جوش می باشد و جزء عیوب متداول می باشد.
8-سوختگی یا بریدگی کنار جوش
شیاری را که در فلز پایه مجاور ریشه جوش دیده می شود، سوختگی یا بریدگی می گویند. این عیب موجب تمرکز یا تشدید تنش می شود و غالباً مربوط به جریان زیاد است سایر عوامل موثر در بروز این عیب به شرح زیر می باشد:
طول قوس بسیار زیاد
شدت جریان بسیار زیاد
سرعت جوشکاری کم
نامناسب بودن زاویه دست جوشکار نسبت به قطعه کار
روش های رفع عیبوب احتمالی در جوشکاری ذوبی آلیاژهای آلومینیوم
حرارت دهی با تمرکز بالا یا پیشگرم نمودن قطعه تا دماهای 120 درجه سانتیگراد جهت کاهش اتلاف حرارت ناشی از هدایت حرارتی بالای آلیاژهای آلومینیوم.
استفاده از نگهدارنده برای جلوگیری از اعوجاج و تابیدگی قطعات پس از جوشکاری
حصول اطمینان از تمیزی قطعه تحت جوشکاری قبل از انجام جوشکاری و استفاده از گاز محافظ خنثی جهت جلوگیری از تشکیل حفره، تخلخل و آخال در فلز جوش.
از بین بردن لایه اکسیدی مقاوم تشکیل شده در محل جوشکاری جهت جهت ایجاد اتصالی مناسب
انتخاب پارامترهای مناسب جوشکاری از جمله شدت جریان، ولتاژ و سرعت مناسب جوشکاری
نتیجه گیری
عیوبی که بیشتر در فلز جوش آلیاژهای آلومینیوم مشاهده می شود شامل خلل و فرج و حفرات در فلز جوش، کشیدگی و جمع شدگی فلز جوش، ترک های انجمادی در فلز جوش و سوختگی کناره فلز جوش می باشد که از جمله پارامترهای مهم جهت رفع این عیوب تمیزی قطع کار قبل از جوشکاری، پیشگرم نمودن قطعه و انتخاب پارامترهای مناسب جوشکاری می باشد.
گردآوری و تدوین: مهندس میرآخورلی
جهت دریافت فایل pdf کلیلک نمائید.
