- 2007-05-09
- 5,023
- 106,564
جوشکاری قبل از گالوانيزه گرم
بسياری اوقات با توجه به محدوديتهای اجرايی لازم است تا بسياری سازه ها و تجهيزات را قبل از گالوانيزه کردن جوشکاری کرد. برای دستيابی به يک پوشش گالوانيزه گرم با کيفيت مناسب روی قسمتهای جوشکاری شده بايد دو نگته مهم را قبل از اجرای گالوانيزه در نظر داشت:
۱- ترکيب شيميايی فلز جوش:
در صورتيکه در ترکيب شيميايی فلز جوش و فلز پايه اختلافی وجود داشته باشد٫ ميتواند باعث افزايش ضخامت پوشش گالوانيزه روی سطح جوش شود. مهمترين تفاوت در ترکيب شيميايی ايندو٫ مقدار سيليکون موجود در فلز جوش است. وجود سيليکون بيش از حد در فلز جوش يا فلز پايه باعث تسريع در تشکيل و رشد لايه های بين فلزی آهن-روی و در نتيجه افزايش ضخامت و حجم پوشش در اين ناحيه ميگردد (شکل زير). بدليل اينکه در بعضی فلزات جوش حدود ۱٪ سيليکون وجود دارد٫ تفاوت بين ضخامت پوشش ناحيه جوش با ساير نقاط قطعه قابل توجه خواهد بود. هنگامی که سازه جوشکاری شده درون وان روی مذاب غوطه ور شده و مدت زمان کافی جهت دستيابی به حداقل ضخامت پوشش مورد نياز٫ نگهدارشته ميشود٫ ضخامت پوشش در نواحی پر سيليکون ميتواند دو تا پنج برابر ضخامت پوشش در نواحی اطراف آن گردد. اين پوشش ضخيم را ميتوان از ظاهر آن تشخيص داد. اين موضوع باعث افزايش احتمال آسيب ديدگی پوشش در نواحی جوش ميگردد.
در فرآيندهای جوشکاری معمول مانند قوس دستی٫ زير پودری و قوس با الکترود مغزه دار٫ الکترودها و فلزات جوشی وجود دارد که مانع از رشد بيش از حد پوشش روی سطح جوش ميگردند. لذا در انتخاب فلز جوش و اطمينان از کم بودن مقدار سيليکون آن در اين موارد بايد دقت شود.
۲- تميزی ناحيه جوش:
هنگامی که يک سازه جوشکاری شدهگالوانيزه گرم ميگردد٫ تميزی ناحيه جوش تاثير قابل توجهی بر کيفيت پوشش در ناحيه جوش دارد. ناحيه جوش بايد قبل از گالوانيزه گرم کاملا از فلاکس و سرباره (گل جوش) پاکسازی شود. چرا که حضور اين مواد از چسبندگی پوشش به سطح جلوگيری ميکنند. فلاکس و سرباره جوش در مواد و اسيدهای شوينده ای که قبل از عمليات گالوانيزه گرم برای تميزکاری قطعات استفاده ميشوند حل نميشود و بايد با روشهای ديگری پاکسازی شوند. اين مواد را ميتوان با برس سيمی٫ تميزکاری با شعله٫ چکش زنی٫ ماشينکاری و يا بلاست حذف نمود.
عيوب سطحی جوش نيز ميتواند باعث تخريب کيفيت پوشش شود. حفره های سطحی و انتهايی و ترکهايی که دهانه آنها کمتر از ۵/۲ ميليمتر باشد از نفوذ روی مذاب بدرون خود جلوگيری کرده و باعث ايجاد سطوح گالوانيزه نشده ميگردند. اين موضوع بدليل ويسکوزيته روی مذاب در دمای گالوانيزه گرم اتفاق ميافتد که امکان ورود به شيارهايی با دهانه کمتر از ۵/۲ ميليمتر را ندارد. اين سطوح گالوانيزه نشده در اثر ورود و حبس محلولهای اسيد شويی مورد استفاده قبل از گالوانيزه و يا رطوبت اکسيد شده و اين اکسيد روی سطح پوشش ظاهر شده و ظاهر و کيفيت پوشش را تخريب ميکند.
انتخاب فرآيند جوشکاری مناسب
در بسياری موارد اتصال طراحی شده را ميتوان با چند فرآيند جوشکاری مختلف ايجاد نمود. اما همواره يک فرآيند است که بهترين نتيجه را (در مجموع) ايجاد ميکند. بنابراين يک متخصص جوش بايد بتواند با روشی مقبول٫ يکی از فرآيندهای ممکن را برای اتصال مورد نظر تعيين نمايد. در اين متن شما با روال انتخاب فرآيند جوشکاری مناسب آشنا ميشويد. اين روال شامل ۴ مرحله ميگردد:
مرحله اول: بررسی ويژگيهای مورد نياز اتصال
در اين مرحله بايد بزرگ يا کوچک بودن اتصال جوش٫ موقعيت و جهت جوشکاري٫ و ضخامت فلز پايه بايد بررسی گردد.
در جوشکاری٫ ملزومات هر اتصالی را ميتوان در ۴ ويژگی خلاصه کرد: پرکنندگی سريع(نرخ رسوب بالا)٫ انجماد سريع (در موقعيتهای دشوار جوشکاری)٫ سرعت جوشکاری زياد (سرعت حرکت قوس بالا و بستر جوش بسيار کوچک)٫ و نفوذ (عمق نفوذ جوش در فلز پايه).
پرکنندگی سريع هنگامی نياز است که به مقدار زيادی فلز جوش برای پر کردن اتصال احتياج باشد. بستر جوشهای بزرگ را تنها ميتوان با نرخ رسوب بالا٫ در زمان کم ايجاد کرد. در بستر جوشهای کوچک٫ پرکنندگی سريع يک پارامتر فرعی ميباشد.
انجماد سريع در جوشکاری موقعيتهای دشوار (بالا سری و عمودی) مد نظر قرار ميگيرد که نياز است حوضچه مذاب جوش خيلی سريع منجمد گردد.
سرعت جوشکاری بالا به معنی پيشروی سريع قوس و فلز مذاب و ايجاد يک بستر جوش پيوسته و مناسب بدون انقطاع و بريدگی ميباشد. اين خصوصيت در جوشهای تک پاسه کوچک٫ مانند جوشکاری ورقها٫ مد نظر است.
نفوذ با نوع اتصال تغيير ميابد. در بعضی اتصالات نفوذ بايد عميق باشد تا به مقدار کافی از فلز پايه با فلز جوش ترکيب شود و در برخی ديگر بايد نفوذ محدود شود تا از سوختگی و ترک جلوگيری گردد.
هر اتصال جوشی را ميتوان بر اساس ۴ پارامتر مذکور دسته بندی کرد.
مرحله دوم: تطبيق ويژگيهای مورد نياز اتصال با فرآيندهای جوشکاری.
اغلب سازندگان دستگاه های جوش اطلاعات مختلفی را در ارتباط با ويژگيها و توانايی دستگاه های خود ارائه ميدهند که ميتوان از آنها استفاده نمود. در اين مرحله با توجه به خصوصيات هر دستگاه و ويژگيهای هر فرآيند ميتوان يک يا چند فرآيند را به گونه ای انتخاب کرد که خصوصيات تعيين شده برای اتصال را فراهم سازد. در اين حالت بندرت پيش ميايد که تنها يک فرآيند انتخاب شود و معمولا دو يا چند فرآيند خصوصيات مد نظر را تامين ميکنند.
مرحله سوم: تهيه چک ليستی برای تعيين توانايی فرآيندهای انتخاب شده در تطبيق با شرايط خاص کاری.
پارامترهای ديگری نيز علاوه بر اتصال روی انتخاب فرآيند تاثير ميگذارند. بسياری از آنها مختص شرايط کار و کارگاه جوشکاری شما ميباشند. گاهی اين پارامترها تاثير زيادی بر حذف برخی فرآيندهای انتخاب شده دارند. در اين مرحله بايد تمامی اين پارامترها را بصورت چک ليست درآورده و يکی یکی بررسی نمود.
· حجم توليد: بايد هزينه دستگاه جوش را با مقدار کار يا توليد مورد نياز تطبيق داد. اگر حجم کار برای يک کاربرد باندازه کافی نباشد٫ ميتوان کاربرد ديگری را نيز بطور موازی در نظر گرفت تا هزينه ها تعديل گردد.
· خصوصيات جوش: در صورتيکه يک فرآيند نتواند خواص جوش تعيين شده را تامين نمايد٫ از ليست انتخابها حذف ميگردد.
· مهارت کاربر: کاربران ممکن است که مهارت کار با يک فرآيند را خيلی سريعتر از فرآيندهای ديگر کسب نمايد. آموزش کاربران برای يک فرآيند جديد هزينه ساز است.
· تجهيزات کمکی: هر فرآيند دارای منبع تغذيه و تجهيزات کمکی خاص خود ميباشد. اگر يک فرآيند را بتوان با تجهيزات موجو اجرا نمود٫ هزينه اوليه بسيار کاهش ميابد.
· تجهيزات جانبی: قابليت دسترسی و هزينه تجهيزات جانبی مورد نياز بايد مد نظر قرار گيرد.
· شرايط فلز پايه: زنگار٫ روغن٫ لبه سازی٫ جوشپذيری و ساير شرايط فلز پايه بايد مد نظر قرار گيرد. اين پارامترها ميتوانند قابليت يک فرآيند را محدود نمايند.
· وضعيت قوس: در صورتيکه درز اتصال نامنظم باشد استفاده از فرآيندهای با قوس آزاد ترجيح داده ميشود. اما در موارديکه بتوان درز جوش را بطور مناسبی قرار داد استفاده از فرآيند زيرپودری ارجح است.
· قيد و بست: در برخی فرآيندها (بخصوص فرآيندهای نيمه خودکار) نياز به قيد و بست های خاص است که بايد مد نظر قرار گيرد.
· تنگناهای توليدی: اگر فرآيندی هزينه توليد را کاهش دهد اما محدوديتها و مشکلاتی برای توليد ايجاد نمايد٫ ارزش خود را از دست ميدهد. دستگاه های بسيار پيچيده که نياز به سرويسکاری مداوم توسط افراد ماهر دارند ميتوانند باعث کاهش سرعت توليد شوند.
چک ليست تهيه شده بايد تمامی فاکتورهای موثر بر اقتصاد توليد را در بر داشته باشد. فاکتورهای ديگری که ميتوان اشاره کرد عبارتند از:
· ملزومات توليد
· محدوده ابعادی جوش
· انعطاف پذيری در کاربرد
· طول درز جوش
· زمان تنظيم و راه اندازی
· هزينه اوليه
· ملزومات بهداشتی و زيست محيطی
با تعيين اين فاکتورها ميتوان فرآيند مناسب را از بين فرآيندهای انتخاب شده تعيين نمود. در صورتيکه تمامی شرايط يکسان باشد٫ معيار انتخای هزينه کلی خواهد بود.
مرحله چهارم: بازنگری فرآيند با اطلاعات سازنده دستگاه جوش برای تاييد توانايی آن.
در اين مرحله بايد چک ليست تهيه شده و ويژگيهای مورد نياز با نماينده سازنده دستگاه جوش مورد بازنگری قرار گيرد تا از توانايی دستگاه و انتخاب صحيح اطمينان حاصل شود.
منبع: Selecting Your Welding Process, LincolnElectric زنده باد كپي رايت
تاثير حرارت ورودی بر خواص جوش
يکی از پارامترهای مهم در جوشکاری٫ مقدار حرارت ورودی ميباشد. چراکه حرارت ورودی بر پيشگرم و دمای بين پاسی و در نتيجه بر ساختار و خواص فلز جوش و ناحيه HAZ تاثير ميگذارد. مقدار حرارت ورودی را نميتوان بصورت مستقيم اندازه گيری کرد و برای تعيين آن معمولا از فرمولهای مشخصی استفاده ميشود مانند فرمول زير برای جوشکاری قوسی:
H : حرارت ورودی (KJ/mm, KJ/in) و E : ولتاژ
S : سرعت جوشکاری (mm/min, in/min) و I : آمپر
تغيير قابل ملاحظه در حرارت ورودی باعث ايجاد تغييرات در خواص ماده در ناحيه جوش ميگردد. جدول زير چگونگی تغييرات ايجاد شده در خواص مکانيکی را در اثر ازدياد حرارت ورودی نشان ميدهد. اين جدول مربوط به فرآيند قوس دستی و بازای تغيير حرارت ورودی از ۵۰ تا ۱۱۰ KJ/in ميباشد.
استحكام تسليم
۳۰٪ افزايش
استحكام كششي
۱۰٪ کاهش
درصد ازدياد طول
۱۰٪ افزايش
تافنس (notch toughness)
۱۰٪افزايش: حرارت ورودی بين ۱۵ تا ۵۰
۵۰٪کاهش: حرارت ورودی بين ۵۰ تا ۱۱۰
سختی
۱۰٪ کاهش
به غير از تافنس ٫ ساير خواص رفتار يکنواختی را در اثر تغيير حرارت ورودی از خود نشان ميدهند. اما تافنس در اثر افزايش حرارت ورودی در ابتدا مقداری افزايش يافته و لی سپس به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش ميابد. مقدار تافنس فقط متاثر از حرارت ورودی نميباشد بلکه ابعاد بستر جوش تاثير زيادی بر مقدار تافنس دارد. با افزايش اندازه بستر جوش که ناشی از افزايش حرارت ورودی ميباشد٫ تافنس کاهش ميابد. در جوشکاريهای چند پاسه بدليل ريزدانه شدن و تمپر شدن مقداری از پاس زيرين در اثر اعمال پاس رويی٫ تافنس مقداری بهبود ميابد. هرچه بستر جوشها کوچکتر باشد مقدار بيشتری از لايه جوش ريزدانه شده و تافنس افزايش ميابد.
بسياری اوقات با توجه به محدوديتهای اجرايی لازم است تا بسياری سازه ها و تجهيزات را قبل از گالوانيزه کردن جوشکاری کرد. برای دستيابی به يک پوشش گالوانيزه گرم با کيفيت مناسب روی قسمتهای جوشکاری شده بايد دو نگته مهم را قبل از اجرای گالوانيزه در نظر داشت:
۱- ترکيب شيميايی فلز جوش:
در صورتيکه در ترکيب شيميايی فلز جوش و فلز پايه اختلافی وجود داشته باشد٫ ميتواند باعث افزايش ضخامت پوشش گالوانيزه روی سطح جوش شود. مهمترين تفاوت در ترکيب شيميايی ايندو٫ مقدار سيليکون موجود در فلز جوش است. وجود سيليکون بيش از حد در فلز جوش يا فلز پايه باعث تسريع در تشکيل و رشد لايه های بين فلزی آهن-روی و در نتيجه افزايش ضخامت و حجم پوشش در اين ناحيه ميگردد (شکل زير). بدليل اينکه در بعضی فلزات جوش حدود ۱٪ سيليکون وجود دارد٫ تفاوت بين ضخامت پوشش ناحيه جوش با ساير نقاط قطعه قابل توجه خواهد بود. هنگامی که سازه جوشکاری شده درون وان روی مذاب غوطه ور شده و مدت زمان کافی جهت دستيابی به حداقل ضخامت پوشش مورد نياز٫ نگهدارشته ميشود٫ ضخامت پوشش در نواحی پر سيليکون ميتواند دو تا پنج برابر ضخامت پوشش در نواحی اطراف آن گردد. اين پوشش ضخيم را ميتوان از ظاهر آن تشخيص داد. اين موضوع باعث افزايش احتمال آسيب ديدگی پوشش در نواحی جوش ميگردد.
در فرآيندهای جوشکاری معمول مانند قوس دستی٫ زير پودری و قوس با الکترود مغزه دار٫ الکترودها و فلزات جوشی وجود دارد که مانع از رشد بيش از حد پوشش روی سطح جوش ميگردند. لذا در انتخاب فلز جوش و اطمينان از کم بودن مقدار سيليکون آن در اين موارد بايد دقت شود.
۲- تميزی ناحيه جوش:
هنگامی که يک سازه جوشکاری شدهگالوانيزه گرم ميگردد٫ تميزی ناحيه جوش تاثير قابل توجهی بر کيفيت پوشش در ناحيه جوش دارد. ناحيه جوش بايد قبل از گالوانيزه گرم کاملا از فلاکس و سرباره (گل جوش) پاکسازی شود. چرا که حضور اين مواد از چسبندگی پوشش به سطح جلوگيری ميکنند. فلاکس و سرباره جوش در مواد و اسيدهای شوينده ای که قبل از عمليات گالوانيزه گرم برای تميزکاری قطعات استفاده ميشوند حل نميشود و بايد با روشهای ديگری پاکسازی شوند. اين مواد را ميتوان با برس سيمی٫ تميزکاری با شعله٫ چکش زنی٫ ماشينکاری و يا بلاست حذف نمود.
عيوب سطحی جوش نيز ميتواند باعث تخريب کيفيت پوشش شود. حفره های سطحی و انتهايی و ترکهايی که دهانه آنها کمتر از ۵/۲ ميليمتر باشد از نفوذ روی مذاب بدرون خود جلوگيری کرده و باعث ايجاد سطوح گالوانيزه نشده ميگردند. اين موضوع بدليل ويسکوزيته روی مذاب در دمای گالوانيزه گرم اتفاق ميافتد که امکان ورود به شيارهايی با دهانه کمتر از ۵/۲ ميليمتر را ندارد. اين سطوح گالوانيزه نشده در اثر ورود و حبس محلولهای اسيد شويی مورد استفاده قبل از گالوانيزه و يا رطوبت اکسيد شده و اين اکسيد روی سطح پوشش ظاهر شده و ظاهر و کيفيت پوشش را تخريب ميکند.
انتخاب فرآيند جوشکاری مناسب
در بسياری موارد اتصال طراحی شده را ميتوان با چند فرآيند جوشکاری مختلف ايجاد نمود. اما همواره يک فرآيند است که بهترين نتيجه را (در مجموع) ايجاد ميکند. بنابراين يک متخصص جوش بايد بتواند با روشی مقبول٫ يکی از فرآيندهای ممکن را برای اتصال مورد نظر تعيين نمايد. در اين متن شما با روال انتخاب فرآيند جوشکاری مناسب آشنا ميشويد. اين روال شامل ۴ مرحله ميگردد:
مرحله اول: بررسی ويژگيهای مورد نياز اتصال
در اين مرحله بايد بزرگ يا کوچک بودن اتصال جوش٫ موقعيت و جهت جوشکاري٫ و ضخامت فلز پايه بايد بررسی گردد.
در جوشکاری٫ ملزومات هر اتصالی را ميتوان در ۴ ويژگی خلاصه کرد: پرکنندگی سريع(نرخ رسوب بالا)٫ انجماد سريع (در موقعيتهای دشوار جوشکاری)٫ سرعت جوشکاری زياد (سرعت حرکت قوس بالا و بستر جوش بسيار کوچک)٫ و نفوذ (عمق نفوذ جوش در فلز پايه).
پرکنندگی سريع هنگامی نياز است که به مقدار زيادی فلز جوش برای پر کردن اتصال احتياج باشد. بستر جوشهای بزرگ را تنها ميتوان با نرخ رسوب بالا٫ در زمان کم ايجاد کرد. در بستر جوشهای کوچک٫ پرکنندگی سريع يک پارامتر فرعی ميباشد.
انجماد سريع در جوشکاری موقعيتهای دشوار (بالا سری و عمودی) مد نظر قرار ميگيرد که نياز است حوضچه مذاب جوش خيلی سريع منجمد گردد.
سرعت جوشکاری بالا به معنی پيشروی سريع قوس و فلز مذاب و ايجاد يک بستر جوش پيوسته و مناسب بدون انقطاع و بريدگی ميباشد. اين خصوصيت در جوشهای تک پاسه کوچک٫ مانند جوشکاری ورقها٫ مد نظر است.
نفوذ با نوع اتصال تغيير ميابد. در بعضی اتصالات نفوذ بايد عميق باشد تا به مقدار کافی از فلز پايه با فلز جوش ترکيب شود و در برخی ديگر بايد نفوذ محدود شود تا از سوختگی و ترک جلوگيری گردد.
هر اتصال جوشی را ميتوان بر اساس ۴ پارامتر مذکور دسته بندی کرد.
مرحله دوم: تطبيق ويژگيهای مورد نياز اتصال با فرآيندهای جوشکاری.
اغلب سازندگان دستگاه های جوش اطلاعات مختلفی را در ارتباط با ويژگيها و توانايی دستگاه های خود ارائه ميدهند که ميتوان از آنها استفاده نمود. در اين مرحله با توجه به خصوصيات هر دستگاه و ويژگيهای هر فرآيند ميتوان يک يا چند فرآيند را به گونه ای انتخاب کرد که خصوصيات تعيين شده برای اتصال را فراهم سازد. در اين حالت بندرت پيش ميايد که تنها يک فرآيند انتخاب شود و معمولا دو يا چند فرآيند خصوصيات مد نظر را تامين ميکنند.
مرحله سوم: تهيه چک ليستی برای تعيين توانايی فرآيندهای انتخاب شده در تطبيق با شرايط خاص کاری.
پارامترهای ديگری نيز علاوه بر اتصال روی انتخاب فرآيند تاثير ميگذارند. بسياری از آنها مختص شرايط کار و کارگاه جوشکاری شما ميباشند. گاهی اين پارامترها تاثير زيادی بر حذف برخی فرآيندهای انتخاب شده دارند. در اين مرحله بايد تمامی اين پارامترها را بصورت چک ليست درآورده و يکی یکی بررسی نمود.
· حجم توليد: بايد هزينه دستگاه جوش را با مقدار کار يا توليد مورد نياز تطبيق داد. اگر حجم کار برای يک کاربرد باندازه کافی نباشد٫ ميتوان کاربرد ديگری را نيز بطور موازی در نظر گرفت تا هزينه ها تعديل گردد.
· خصوصيات جوش: در صورتيکه يک فرآيند نتواند خواص جوش تعيين شده را تامين نمايد٫ از ليست انتخابها حذف ميگردد.
· مهارت کاربر: کاربران ممکن است که مهارت کار با يک فرآيند را خيلی سريعتر از فرآيندهای ديگر کسب نمايد. آموزش کاربران برای يک فرآيند جديد هزينه ساز است.
· تجهيزات کمکی: هر فرآيند دارای منبع تغذيه و تجهيزات کمکی خاص خود ميباشد. اگر يک فرآيند را بتوان با تجهيزات موجو اجرا نمود٫ هزينه اوليه بسيار کاهش ميابد.
· تجهيزات جانبی: قابليت دسترسی و هزينه تجهيزات جانبی مورد نياز بايد مد نظر قرار گيرد.
· شرايط فلز پايه: زنگار٫ روغن٫ لبه سازی٫ جوشپذيری و ساير شرايط فلز پايه بايد مد نظر قرار گيرد. اين پارامترها ميتوانند قابليت يک فرآيند را محدود نمايند.
· وضعيت قوس: در صورتيکه درز اتصال نامنظم باشد استفاده از فرآيندهای با قوس آزاد ترجيح داده ميشود. اما در موارديکه بتوان درز جوش را بطور مناسبی قرار داد استفاده از فرآيند زيرپودری ارجح است.
· قيد و بست: در برخی فرآيندها (بخصوص فرآيندهای نيمه خودکار) نياز به قيد و بست های خاص است که بايد مد نظر قرار گيرد.
· تنگناهای توليدی: اگر فرآيندی هزينه توليد را کاهش دهد اما محدوديتها و مشکلاتی برای توليد ايجاد نمايد٫ ارزش خود را از دست ميدهد. دستگاه های بسيار پيچيده که نياز به سرويسکاری مداوم توسط افراد ماهر دارند ميتوانند باعث کاهش سرعت توليد شوند.
چک ليست تهيه شده بايد تمامی فاکتورهای موثر بر اقتصاد توليد را در بر داشته باشد. فاکتورهای ديگری که ميتوان اشاره کرد عبارتند از:
· ملزومات توليد
· محدوده ابعادی جوش
· انعطاف پذيری در کاربرد
· طول درز جوش
· زمان تنظيم و راه اندازی
· هزينه اوليه
· ملزومات بهداشتی و زيست محيطی
با تعيين اين فاکتورها ميتوان فرآيند مناسب را از بين فرآيندهای انتخاب شده تعيين نمود. در صورتيکه تمامی شرايط يکسان باشد٫ معيار انتخای هزينه کلی خواهد بود.
مرحله چهارم: بازنگری فرآيند با اطلاعات سازنده دستگاه جوش برای تاييد توانايی آن.
در اين مرحله بايد چک ليست تهيه شده و ويژگيهای مورد نياز با نماينده سازنده دستگاه جوش مورد بازنگری قرار گيرد تا از توانايی دستگاه و انتخاب صحيح اطمينان حاصل شود.
منبع: Selecting Your Welding Process, LincolnElectric زنده باد كپي رايت
تاثير حرارت ورودی بر خواص جوش
يکی از پارامترهای مهم در جوشکاری٫ مقدار حرارت ورودی ميباشد. چراکه حرارت ورودی بر پيشگرم و دمای بين پاسی و در نتيجه بر ساختار و خواص فلز جوش و ناحيه HAZ تاثير ميگذارد. مقدار حرارت ورودی را نميتوان بصورت مستقيم اندازه گيری کرد و برای تعيين آن معمولا از فرمولهای مشخصی استفاده ميشود مانند فرمول زير برای جوشکاری قوسی:
H=60EI/1000S
H : حرارت ورودی (KJ/mm, KJ/in) و E : ولتاژ
S : سرعت جوشکاری (mm/min, in/min) و I : آمپر
تغيير قابل ملاحظه در حرارت ورودی باعث ايجاد تغييرات در خواص ماده در ناحيه جوش ميگردد. جدول زير چگونگی تغييرات ايجاد شده در خواص مکانيکی را در اثر ازدياد حرارت ورودی نشان ميدهد. اين جدول مربوط به فرآيند قوس دستی و بازای تغيير حرارت ورودی از ۵۰ تا ۱۱۰ KJ/in ميباشد.
خواصمکانيکی
تغييرات بازای تغييرحرارت ورودی از ۵۰ به ۱۱۰ KJ/inاستحكام تسليم
۳۰٪ افزايش
استحكام كششي
۱۰٪ کاهش
درصد ازدياد طول
۱۰٪ افزايش
تافنس (notch toughness)
۱۰٪افزايش: حرارت ورودی بين ۱۵ تا ۵۰
۵۰٪کاهش: حرارت ورودی بين ۵۰ تا ۱۱۰
سختی
۱۰٪ کاهش
به غير از تافنس ٫ ساير خواص رفتار يکنواختی را در اثر تغيير حرارت ورودی از خود نشان ميدهند. اما تافنس در اثر افزايش حرارت ورودی در ابتدا مقداری افزايش يافته و لی سپس به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش ميابد. مقدار تافنس فقط متاثر از حرارت ورودی نميباشد بلکه ابعاد بستر جوش تاثير زيادی بر مقدار تافنس دارد. با افزايش اندازه بستر جوش که ناشی از افزايش حرارت ورودی ميباشد٫ تافنس کاهش ميابد. در جوشکاريهای چند پاسه بدليل ريزدانه شدن و تمپر شدن مقداری از پاس زيرين در اثر اعمال پاس رويی٫ تافنس مقداری بهبود ميابد. هرچه بستر جوشها کوچکتر باشد مقدار بيشتری از لايه جوش ريزدانه شده و تافنس افزايش ميابد.
ترک بازگرمايشی (ReheatCracking) :
اين ترک ميتواند بصورت ترکهای درشت ماکروسکپی بوده و يا بصورت مجموعه هايی از ميکرو ترکها باشد. ماکرو ترکها بصورت ترک خشن و انشعابی در راستای نواحی درشت دانه ايجاد ميشوند. همچنين اين ترکها همواره به صورت بين دانه ای و در راستای مرزدانه های آستنيتی اوليه ظاهر ميشوند. ماکروترکها در فلز جوش ميتوانند بصورت طولی و يا عرضی نسبت به راستای جوش ايجاد شوند اما ماکروترکهای ناحيه HAZ هميشه موازی راستای جوش ميباشند.
ميکروترکها نيز ميتوانند در HAZ و يا فلز جوش ايجاد شوند. ميکروترکها در جوشهای چند پاسه٫ در نواحی درشت دانه ای که با پاسهای بعدی ريزدانه نشده اند٫ ظاهر ميشوند.
دلايل ايجاد:
هنگامی که فولادهای مستعد تحت عمليات حرارتی قرار ميگيرند٫ استحکام بدنه دانه ها در اثر رسوب کاربيدها افزايش يافته در نتيجه آزادسازی تنشهای پسماند بصورت خزش به ناحيه مرزدانه ها منتقل ميگردد.
وجود ناخالصی هايی که به مرزدانه ها انتقال ميابند و باعث تشديد تردی حرارتی ميگردند مانند گوگرد٫ آرسنيک٫ قلع و فسفر٫ استعداد فولاد به ترک بازگرمايشی را افزايش ميدهد.
طراحی اتصال نيز ميتواند احتمال ايجاد ترک بازگرمايشی را افزايش دهد. برای مثال اتصالاتی که شامل تمرکز تنش ميباشند مانند جوشهای با نفوذ ناقص٫ بيشتر مستعد ترکهای بازگرمايشی هستند.
پروسه جوشکاری نيز در اين امر موثر است. بستر جوشهای بزرگ بدليل ايجاد ناحيه HAZ درشت دانه ای که احتمال ريزدانه شدن آن در پاسهای بعدی کم است٫ نامناسب ميباشند.
پيشگيری:
- در صورت امکان از فولادهای مستعد ترک بازگرمايشی مانند 5Cr 1Mo, 2.25Cr 1Mo, 0.5Mo B, 0.5Cr 0.5Mn 0.25V و فولادهای پر استحکام حاوی کرم٫ موليبدن و واناديوم٫ استفاده نشود.
- استفاده از فولادهايی با مقدار کم عناصر تردکننده مرزدانه٫ مانند آنتيموان٫ آرسنيک٫ قلع و فسفر. فولادهايی با DG و يا PSR کمتر از صفر مستعد ترک بازگرمايشی نيستند:
آلياژ AL-6XN يک فلز سوپر آستنيتی با مقاومت خوردگی بسيار عالی و ساختار پايدار تا دمای 540C ميباشد. مزيت ويژه اين فولاد مقاومت عالی آن در برابر خوردگی شياري٫ حفره ای شدن٫ خوردگی ناشی از کلرايد و ترک خوردگی تنشی (SCC) ميباشد که ميتواند جايگزين بسيار مناسبی برای فولادهای زنگ نزن در محيطهای خورنده و حاوی کلرايد باشد. اين آلياژ ابتدا برای مصارف دريايی توليد شد ولی اکنون در صنايع متفاوتی از جمله صنايع غذايی٫ دارويی و شيميايی مورد مصرف پيدا کرده است.
اين آلياژ در دمای ۶۵۰ تا 980C فاز چی (Chi Phase) (ترکيب کرم-آهن-موايبدن) در راستاس مرزدانه ها تشکيل شده و نواحی اطراف را از موليبدن و کرم فقير ميسازد. اين موضوع باعث ايجاد خوردگی بين دانه ای ميگردد. برای کاهش اين اثر به ترکيب اين آلياژ نيتروژن افزوده ميگردد تا اين تغيير فاز را کاهش داده و مقاومت خوردگی را بهبود بخشد. اين موضوع هنگام جوشکاری از اهميت بالايی برخوردار ميگردد و لذا برای جوشکاری بايد نکات خاصی را رعايت نمود.
نکات جوشکاری :
· بايد از گاز خنثی بعنوان گاز تورچ و گاز محافظ استفاده کرد. هر دو گاز آرگون و هليوم قابل استفاده ميباشند اما استفاده از آرگون معمولتر است. ميتوان ۳ تا ۵٪ نيتروژن به گاز اضافه کرد تا جبران مقدار نيتروژن سوخته شده فلز پايه حين جوشکاری را جبران نمايد.
· حرارت ورودی بايد تا جای ممکن کم باشد بطوريکه کمترين تاثير را بر منطقه جوش و HAZ گذاشته و تشکيل اکسيدهای رنگی اطراف جوش حداقل گردد. اکسيدهای تيره ايجاد شده روی سطح بايد با گرد اکسيد آلومينيوم و اسيد شويی برطرف شوند. درصورت عدم تميزکاری مناسب سطح و باقيماندن لايه های اکسيدی مقاومت به خوردگی کاهش ميابد.
· فلز پايه نبايد پيشگرم گردد مگر در مواقعی که دمای قطعه کمتر از 10C باشد. درصورتيکه دمای قطعه زير نقطه شبنم باشد بايد آنرا به آرامی تا بالای نقطه شبنم گرم کرد و از نشست رطوبت روی سطح جلوگيری نمود.
· جوشکاری بايد در ناحيه جوش استارت شود. درصورتيکه اين امر غير ممکن باشد بايد ناحيه قوس پس از انجام جوشکاری با سنگ زنی بطور کامل برداشته شود.
منبع : http://www.al6xn.com/
تعريف:
دمای بين پاسی عبارتست از دمای قطعه در ناحيه جوشکاری درست قبل از اعمال پاس دوم و يا بين هر دو پاس متوالی. در عمل حداقل دمای بين پاسی اغلب برابر است با دمای پيشگرم قطعه٫ هرچند که طبق تعريف اين مورد الزامی نميباشد.
اهميت دمای بين پاسی:
اهميت دمای بين پاسی از نظر تاثير بر خواص مکانيکيو ميکروساختار قطعه٫ اگر بيشتر از اهميت دمای پيشگرم نباشد از آن کمتر هم نيست. بعنوان مثال استحکام تسليم و استحکام کششی فلز جوش تابعی از دمای بين پاسی ميباشند. مقادير بالای دمای بين پاسی باعث کاهش استحکام فلز جوش ميشود. علاوه بر اين دماهای بين پاسی بالا اغلب باعث بهبود خواص ضربه و تافنس جوش ميشود. هرچند که در صورت افزايش اين دما به بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتيگراد اين اثر عکس خواهد شد.
حداکثر دمای بين پاسی:
هنگامی که دستيابی به خواص مکانيکی مشخصی در فلز جوش مد نظر باشد٫ کنترل حداکثر دمای بين پاسی اهميت ويژه ای ميابد. درصورتيکه طراح حداقل استحکام را برای قطعه ای که ممکن است در اثر شرايط جوشکاری به دماهای بين پاسی بالايی برسد٫ مشخص کرده باشد٫ بايد حداکثر دمای بين پاسی نيز تعيين گردد. در غير اينصورت ممکن است استحکام جوش بشدت کاهش يابد.
کنترل حداکثر دمای بين پاسی همچنين در جوشکاری فولادهای کونچ و تمپر شده (مانند A514 ) نيز اهميت خاصی دارد. بدليل اينکه عمليات حرارتی خاصی روی اين فولادها اجرا شده است٫ دمای بين پاسی بايد در محدوده مجاز کنترل شود تا به خواص مکانيکی مورد نظر در فلز جوش و HAZ دست يابيم. البته کنترل حداکثر دمای بين پاسی در همه موارد الزامی نيست.
در مورد فلزات حساس٫ حداقل دمای بين پاسی بايد به حد کافی باشد تا از ايجاد ترک جلوگيری نمايد٫ در حاليکه حداکثر دمای بين پاسی نيز جهت دستيابی به خواص مکانيکی مناسب بايد کنترل شود. برای رسيدن به يک تعادل بين ايندو٫ پارامترهای زير نيز بايد مد نظر قرار گيرد: زمان بين اعمال پاسها٫ ضخامت فلز پايه٫ دمای پيشگرم٫ شرايط محيطی٫ خصوصيات انتقال حرارت و حرارت ورودی حين جوشکاری.
برای مثال جوشهايی با سطح مقطع کوچکتر طبيعتا دمای بين پاسی را افزايش ميدهند. بدين صورت که با ادامه عمليات جوشکاری دمای قطعه بدليل انتقال حرارت کمتر٫ بطور مداوم افزايش ميابد. بعنوان يک قانون کلی اگر سطح مقطع جوش کمتر از ۱۳۰ سانتيمتر مربع باشد٫ دمای بين پاسی در اثر اعمال هر پاس ( درصورت ثابت بودن سرعت عمليات ) افزايش ميابد. در حاليکه اگر سطح مقطع بيشتر از ۲۶۰ سانتيمتر مربع باشد٫ دمای بين پاسی در صورت عدم وجود منبع حرارتی ديگری٫ در خلال جوشکاری کاهش ميابد.
اندازه گيری و کنترل دمای بين پاسی:
يک روش پذيرفته شده برای کنترل دمای بين پاسی استفاده از دو شمع حرارتی يکی با دمای ذوبی برابر با حداقل دمای بين پاسی يا دمای پيشگرم و ديگری با دمای ذوبی برابر با حداکثر دمای بين پاسی ميباشد. جوشکار ابتدا ناحيه اتصال را گرم ميکند تا زمانی که شمع حرارتی اول ذوب شده و رسيدن به دمای پيشگرم را تاييد کند. پس از اينکه قطعه به دمای پيشگرم رسيد پاس اول اجرا ميشود. درست قبل از اعمال پاس دوم ( و پاسهای بعدی) حداقل و حداکثر دمای بين پاسی توسط شمعهای حرارتی در محلهای مناسب کنترل ميشود. بدين صورت که شمع اولی (با دمای ذوب کمتر) بايد ذوب شود (نشاندهنده رسيدن به حداقل دمای بين پاسی) در حاليکه شمع دوم ( با دمای ذوب بيشتر) نبايد ذوب شود ( نشاندهنده عدم عبور دمای بين پاسی از حداکثر تعيين شده). اگر شمع حرارتی مربوط به دمای ذوب کمتر ذوب نشود بايد حرارت بيشتری به قطعه اعمال گردد و درصورتيکه شمع حرارتی مربوط به دمای بيشتر ذوب شود بايد قطعه در هوای محيط به آهستگی سرد شود تا حدی که ديگر شمع دمای بالاتر ذوب نشده ولی شمع اولی ذوب شود. در اين هنگام ميتوان پاس بعدی را اعمال کرد.
محل اندازه گيری دمای بين پاسی:
محل اندازه گيری دمای بين پاسی در استانداردها مشخص شده است. بعنوان مثال در AWS D 1.1 و AWS D 1.5 چنين آمده که دمای بين پاسی بايد در فاصله ای حداقل برابر با ضخامت قطعه ضخيمتر ( اما نه کمتر از ۳ اينچ يا ۷۵ ميليمتر) در تمامی جهات از نقطه جوشکاری٫ اندازه گيری شود. اين حالت برای اندازه گيری حداقل دمای بين پاسی قابل درک است. اما وقتی کنترل حداکثر دمای بين پاسی نيز ضروری باشد٫ دمای ناحيه مجاور جوش ممکن است بسيار بالاتر از حد مشخص شده باشد. در اين حالت بهتر است دما در فاصله يک اينچی از کناره گرده جوش ( Weld Toe ) اندازه گيری شود. در موارد ديگری نيز صنايع خاص دستورالعملهای مخصوص به خود را دارند. بعنوان مثال در صنايع کشتی سازی٫ دمای بين پاسی معمولا در فاصله يک اينچی از کناره گرده جوش و در ۳۰۰ ميليمتر اول از نقطه آغاز جوشکاری اندازه گيری ميشود. در اين حالت خاص پيشگرم از طرف مقابل محل اندازه گيری اعمال ميشود تا از پيشگرم شده کامل ضخامت قطعه اطمينان حاصل شود.
نظرات ديگری نيز در مورد محل اندازه گيری دمای بين پاسی وجود دارد که بيشتر تجربی هستند. در مجموع همان فصله يک اينچی از کناره گرده جوش روش مناسبی بنظر ميرسد.
ادامه دارد موفق باشيد
ترک بازگرمايشی ميتواند در فولادهای کم آلياژ حاوی عناصر کرم٫ واناديوم و موليبدن و در اثر اعمال عمليات پسگرم (مانند تنش زدايی) و يا بهره برداری در دمای بالا (معمولا ۳۵۰ تا ۵۵۰C) ايجاد گردد.
اين ترک اغلب در نواحی درشت دانه منطقه HAZ زير ناحيه جوش و يا مناطق درشت دانه فلز جوش ايجاد ميگردد. اين ترکها اغلب قابل ديد بوده و در نواحی تمرکز تنش مانند کناره جوش يافت ميشوند.
اين ترک ميتواند بصورت ترکهای درشت ماکروسکپی بوده و يا بصورت مجموعه هايی از ميکرو ترکها باشد. ماکرو ترکها بصورت ترک خشن و انشعابی در راستای نواحی درشت دانه ايجاد ميشوند. همچنين اين ترکها همواره به صورت بين دانه ای و در راستای مرزدانه های آستنيتی اوليه ظاهر ميشوند. ماکروترکها در فلز جوش ميتوانند بصورت طولی و يا عرضی نسبت به راستای جوش ايجاد شوند اما ماکروترکهای ناحيه HAZ هميشه موازی راستای جوش ميباشند.
ميکروترکها نيز ميتوانند در HAZ و يا فلز جوش ايجاد شوند. ميکروترکها در جوشهای چند پاسه٫ در نواحی درشت دانه ای که با پاسهای بعدی ريزدانه نشده اند٫ ظاهر ميشوند.
دلايل ايجاد:
هنگامی که فولادهای مستعد تحت عمليات حرارتی قرار ميگيرند٫ استحکام بدنه دانه ها در اثر رسوب کاربيدها افزايش يافته در نتيجه آزادسازی تنشهای پسماند بصورت خزش به ناحيه مرزدانه ها منتقل ميگردد.
وجود ناخالصی هايی که به مرزدانه ها انتقال ميابند و باعث تشديد تردی حرارتی ميگردند مانند گوگرد٫ آرسنيک٫ قلع و فسفر٫ استعداد فولاد به ترک بازگرمايشی را افزايش ميدهد.
طراحی اتصال نيز ميتواند احتمال ايجاد ترک بازگرمايشی را افزايش دهد. برای مثال اتصالاتی که شامل تمرکز تنش ميباشند مانند جوشهای با نفوذ ناقص٫ بيشتر مستعد ترکهای بازگرمايشی هستند.
پروسه جوشکاری نيز در اين امر موثر است. بستر جوشهای بزرگ بدليل ايجاد ناحيه HAZ درشت دانه ای که احتمال ريزدانه شدن آن در پاسهای بعدی کم است٫ نامناسب ميباشند.
پيشگيری:
- در صورت امکان از فولادهای مستعد ترک بازگرمايشی مانند 5Cr 1Mo, 2.25Cr 1Mo, 0.5Mo B, 0.5Cr 0.5Mn 0.25V و فولادهای پر استحکام حاوی کرم٫ موليبدن و واناديوم٫ استفاده نشود.
- استفاده از فولادهايی با مقدار کم عناصر تردکننده مرزدانه٫ مانند آنتيموان٫ آرسنيک٫ قلع و فسفر. فولادهايی با DG و يا PSR کمتر از صفر مستعد ترک بازگرمايشی نيستند:
DG= Cr + 3.3 Mo+ 8.1 V - 2
PSR= Cr + Cu + 2 Mo + 10 V + 7 Nb + 5 Ti - 2
- کاهش تمرکز تنش با سنگ زنی گرده جوش
- کاهش اندازه دانه آستنيت منطقه HAZ با پروسه جوشکاری مناسب و توليد ناحيه HAZ ريزدانه٫ بعنوان مثال استفاده از تکنين دو لايه و کنترل زاويه الکترود.
PSR= Cr + Cu + 2 Mo + 10 V + 7 Nb + 5 Ti - 2
- کاهش تمرکز تنش با سنگ زنی گرده جوش
- کاهش اندازه دانه آستنيت منطقه HAZ با پروسه جوشکاری مناسب و توليد ناحيه HAZ ريزدانه٫ بعنوان مثال استفاده از تکنين دو لايه و کنترل زاويه الکترود.
آلياژ AL-6XN يک فلز سوپر آستنيتی با مقاومت خوردگی بسيار عالی و ساختار پايدار تا دمای 540C ميباشد. مزيت ويژه اين فولاد مقاومت عالی آن در برابر خوردگی شياري٫ حفره ای شدن٫ خوردگی ناشی از کلرايد و ترک خوردگی تنشی (SCC) ميباشد که ميتواند جايگزين بسيار مناسبی برای فولادهای زنگ نزن در محيطهای خورنده و حاوی کلرايد باشد. اين آلياژ ابتدا برای مصارف دريايی توليد شد ولی اکنون در صنايع متفاوتی از جمله صنايع غذايی٫ دارويی و شيميايی مورد مصرف پيدا کرده است.
اين آلياژ در دمای ۶۵۰ تا 980C فاز چی (Chi Phase) (ترکيب کرم-آهن-موايبدن) در راستاس مرزدانه ها تشکيل شده و نواحی اطراف را از موليبدن و کرم فقير ميسازد. اين موضوع باعث ايجاد خوردگی بين دانه ای ميگردد. برای کاهش اين اثر به ترکيب اين آلياژ نيتروژن افزوده ميگردد تا اين تغيير فاز را کاهش داده و مقاومت خوردگی را بهبود بخشد. اين موضوع هنگام جوشکاری از اهميت بالايی برخوردار ميگردد و لذا برای جوشکاری بايد نکات خاصی را رعايت نمود.
نکات جوشکاری :
· در جوشكاري لوله در سايت از رينگهاي جوشكاري با عناصرآلياژي بيشتر از فلز پايه استفاده ميشود. برای ديگر جوشکاريها ميتوان از رينگ و يا سيم جوشهای خاص استفاده نمود. فلز جوش بايد دارای موليبدن بيشتری نسبت به فلز پايه باشد تا کاهش موليبدن فلز پايه هنگام سرد شدن را جبران نمايد. معمولا سيم جوش حاوی ۹٪ موليبدن (آلياژ ۶۲۵) مناسب است٫ اما ميتوان از سيم جوشهای ديگر نيز استفاده کرد (جدول زير).
Welding Process Designations
22
A5.14
SFA5.14
ERNiCrMo-10
N06022
22
A5.14
SFA5.14
ERNiCrMo-10
N06022
Electrodes
22
A5.11
SFA5.11
ERNiCrMo-10
W86022
Consumables
Filler Metal
AlloyFiller Metal
Specifications
Classifications
AWS
Common
Form
AWS
ASME
AWS
UNS
GTAW
TIG
Bare Welding
Rods and WireClassifications
AWS
Common
Form
AWS
ASME
AWS
UNS
GTAW
TIG
Bare Welding
625
27622
A5.14
A5.14A5.14
SFA5.14
SFA5.14SFA5.14
ERNiCrMo-3
ERNiCrMo-4ERNiCrMo-10
N06625
N10276N06022
GMAW
MIG
Bare Welding
Rods and WireMIG
Bare Welding
625
27622
A5.14
A5.14A5.14
SFA5.14
SFA5.14SFA5.14
ERNiCrMo-3
ERNiCrMo-4ERNiCrMo-10
N06625
N10276N06022
SMW
Stick or
CoveredStick or
Electrodes
Coating Electrodes
112
276112
22
A5.11
A5.11A5.11
SFA5.11
SFA5.11SFA5.11
ERNiCrMo-3
ERNiCrMo-4ERNiCrMo-10
W86112
W80276W86022
· بايد از گاز خنثی بعنوان گاز تورچ و گاز محافظ استفاده کرد. هر دو گاز آرگون و هليوم قابل استفاده ميباشند اما استفاده از آرگون معمولتر است. ميتوان ۳ تا ۵٪ نيتروژن به گاز اضافه کرد تا جبران مقدار نيتروژن سوخته شده فلز پايه حين جوشکاری را جبران نمايد.
· حرارت ورودی بايد تا جای ممکن کم باشد بطوريکه کمترين تاثير را بر منطقه جوش و HAZ گذاشته و تشکيل اکسيدهای رنگی اطراف جوش حداقل گردد. اکسيدهای تيره ايجاد شده روی سطح بايد با گرد اکسيد آلومينيوم و اسيد شويی برطرف شوند. درصورت عدم تميزکاری مناسب سطح و باقيماندن لايه های اکسيدی مقاومت به خوردگی کاهش ميابد.
· فلز پايه نبايد پيشگرم گردد مگر در مواقعی که دمای قطعه کمتر از 10C باشد. درصورتيکه دمای قطعه زير نقطه شبنم باشد بايد آنرا به آرامی تا بالای نقطه شبنم گرم کرد و از نشست رطوبت روی سطح جلوگيری نمود.
· جوشکاری بايد در ناحيه جوش استارت شود. درصورتيکه اين امر غير ممکن باشد بايد ناحيه قوس پس از انجام جوشکاری با سنگ زنی بطور کامل برداشته شود.
منبع : http://www.al6xn.com/
دمای بين پاسی
تعريف:
دمای بين پاسی عبارتست از دمای قطعه در ناحيه جوشکاری درست قبل از اعمال پاس دوم و يا بين هر دو پاس متوالی. در عمل حداقل دمای بين پاسی اغلب برابر است با دمای پيشگرم قطعه٫ هرچند که طبق تعريف اين مورد الزامی نميباشد.
اهميت دمای بين پاسی:
اهميت دمای بين پاسی از نظر تاثير بر خواص مکانيکيو ميکروساختار قطعه٫ اگر بيشتر از اهميت دمای پيشگرم نباشد از آن کمتر هم نيست. بعنوان مثال استحکام تسليم و استحکام کششی فلز جوش تابعی از دمای بين پاسی ميباشند. مقادير بالای دمای بين پاسی باعث کاهش استحکام فلز جوش ميشود. علاوه بر اين دماهای بين پاسی بالا اغلب باعث بهبود خواص ضربه و تافنس جوش ميشود. هرچند که در صورت افزايش اين دما به بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتيگراد اين اثر عکس خواهد شد.
حداکثر دمای بين پاسی:
هنگامی که دستيابی به خواص مکانيکی مشخصی در فلز جوش مد نظر باشد٫ کنترل حداکثر دمای بين پاسی اهميت ويژه ای ميابد. درصورتيکه طراح حداقل استحکام را برای قطعه ای که ممکن است در اثر شرايط جوشکاری به دماهای بين پاسی بالايی برسد٫ مشخص کرده باشد٫ بايد حداکثر دمای بين پاسی نيز تعيين گردد. در غير اينصورت ممکن است استحکام جوش بشدت کاهش يابد.
کنترل حداکثر دمای بين پاسی همچنين در جوشکاری فولادهای کونچ و تمپر شده (مانند A514 ) نيز اهميت خاصی دارد. بدليل اينکه عمليات حرارتی خاصی روی اين فولادها اجرا شده است٫ دمای بين پاسی بايد در محدوده مجاز کنترل شود تا به خواص مکانيکی مورد نظر در فلز جوش و HAZ دست يابيم. البته کنترل حداکثر دمای بين پاسی در همه موارد الزامی نيست.
در مورد فلزات حساس٫ حداقل دمای بين پاسی بايد به حد کافی باشد تا از ايجاد ترک جلوگيری نمايد٫ در حاليکه حداکثر دمای بين پاسی نيز جهت دستيابی به خواص مکانيکی مناسب بايد کنترل شود. برای رسيدن به يک تعادل بين ايندو٫ پارامترهای زير نيز بايد مد نظر قرار گيرد: زمان بين اعمال پاسها٫ ضخامت فلز پايه٫ دمای پيشگرم٫ شرايط محيطی٫ خصوصيات انتقال حرارت و حرارت ورودی حين جوشکاری.
برای مثال جوشهايی با سطح مقطع کوچکتر طبيعتا دمای بين پاسی را افزايش ميدهند. بدين صورت که با ادامه عمليات جوشکاری دمای قطعه بدليل انتقال حرارت کمتر٫ بطور مداوم افزايش ميابد. بعنوان يک قانون کلی اگر سطح مقطع جوش کمتر از ۱۳۰ سانتيمتر مربع باشد٫ دمای بين پاسی در اثر اعمال هر پاس ( درصورت ثابت بودن سرعت عمليات ) افزايش ميابد. در حاليکه اگر سطح مقطع بيشتر از ۲۶۰ سانتيمتر مربع باشد٫ دمای بين پاسی در صورت عدم وجود منبع حرارتی ديگری٫ در خلال جوشکاری کاهش ميابد.
اندازه گيری و کنترل دمای بين پاسی:
يک روش پذيرفته شده برای کنترل دمای بين پاسی استفاده از دو شمع حرارتی يکی با دمای ذوبی برابر با حداقل دمای بين پاسی يا دمای پيشگرم و ديگری با دمای ذوبی برابر با حداکثر دمای بين پاسی ميباشد. جوشکار ابتدا ناحيه اتصال را گرم ميکند تا زمانی که شمع حرارتی اول ذوب شده و رسيدن به دمای پيشگرم را تاييد کند. پس از اينکه قطعه به دمای پيشگرم رسيد پاس اول اجرا ميشود. درست قبل از اعمال پاس دوم ( و پاسهای بعدی) حداقل و حداکثر دمای بين پاسی توسط شمعهای حرارتی در محلهای مناسب کنترل ميشود. بدين صورت که شمع اولی (با دمای ذوب کمتر) بايد ذوب شود (نشاندهنده رسيدن به حداقل دمای بين پاسی) در حاليکه شمع دوم ( با دمای ذوب بيشتر) نبايد ذوب شود ( نشاندهنده عدم عبور دمای بين پاسی از حداکثر تعيين شده). اگر شمع حرارتی مربوط به دمای ذوب کمتر ذوب نشود بايد حرارت بيشتری به قطعه اعمال گردد و درصورتيکه شمع حرارتی مربوط به دمای بيشتر ذوب شود بايد قطعه در هوای محيط به آهستگی سرد شود تا حدی که ديگر شمع دمای بالاتر ذوب نشده ولی شمع اولی ذوب شود. در اين هنگام ميتوان پاس بعدی را اعمال کرد.
محل اندازه گيری دمای بين پاسی:
محل اندازه گيری دمای بين پاسی در استانداردها مشخص شده است. بعنوان مثال در AWS D 1.1 و AWS D 1.5 چنين آمده که دمای بين پاسی بايد در فاصله ای حداقل برابر با ضخامت قطعه ضخيمتر ( اما نه کمتر از ۳ اينچ يا ۷۵ ميليمتر) در تمامی جهات از نقطه جوشکاری٫ اندازه گيری شود. اين حالت برای اندازه گيری حداقل دمای بين پاسی قابل درک است. اما وقتی کنترل حداکثر دمای بين پاسی نيز ضروری باشد٫ دمای ناحيه مجاور جوش ممکن است بسيار بالاتر از حد مشخص شده باشد. در اين حالت بهتر است دما در فاصله يک اينچی از کناره گرده جوش ( Weld Toe ) اندازه گيری شود. در موارد ديگری نيز صنايع خاص دستورالعملهای مخصوص به خود را دارند. بعنوان مثال در صنايع کشتی سازی٫ دمای بين پاسی معمولا در فاصله يک اينچی از کناره گرده جوش و در ۳۰۰ ميليمتر اول از نقطه آغاز جوشکاری اندازه گيری ميشود. در اين حالت خاص پيشگرم از طرف مقابل محل اندازه گيری اعمال ميشود تا از پيشگرم شده کامل ضخامت قطعه اطمينان حاصل شود.
نظرات ديگری نيز در مورد محل اندازه گيری دمای بين پاسی وجود دارد که بيشتر تجربی هستند. در مجموع همان فصله يک اينچی از کناره گرده جوش روش مناسبی بنظر ميرسد.
ادامه دارد موفق باشيد