فقط چند ثانیه بی دقتی کافی است تا ورقی که قرار بود با یک جوش تمیز و محکم به قطعه متصل شود، زیر قوس جوشکاری بسوزد و ناگهان سوراخ شود. بدتر از آن، این اتفاق همیشه به دلیل آمپر بالا نیست؛ گاهی سرعت حرکت دست، ضخامت کم ورق، فاصله بین دو قطعه یا حتی انتخاب نامناسب الکترود باعث می شود فلز تحمل حرارت را نداشته باشد. اگر مدام با سوختن لبه ورق، بزرگ شدن حوضچه مذاب یا ایجاد سوراخ در محل جوش مواجه می شوید، احتمالا یکی از پارامترهای جوشکاری درست تنظیم نشده است. اما دقیقا علت سوراخ شدن قطعه هنگام جوشکاری چیست و چطور می توان بدون کاهش بیش از حد نفوذ جوش، از این مشکل جلوگیری کرد؟ در ادامه، مهم ترین دلایل این اتفاق و راهکارهای کاربردی برای جلوگیری و رفع آن را بررسی می کنیم.
سوراخ شدن قطعه هنگام جوشکاری به چه معناست؟
وقتی حرارت قوس الکتریکی بیشتر از تحمل فلز باشد، قسمت مورد نظر بیش از اندازه گرم شده و به حالت مذاب درمی آید. اگر این فرآیند ادامه پیدا کند، بخشی از فلز پایه کاملا ذوب می شود و دیگر نمی تواند حوضچه مذاب را نگه دارد. در این حالت، فلز مذاب به سمت پایین می ریزد و یک سوراخ روی قطعه ایجاد می شود. این مشکل در جوشکاری ورق های نازک بیشتر دیده می شود؛ چون مقدار فلز موجود برای جذب و پخش حرارت کمتر است. در اصطلاح فنی، این عیب معمولا با عنوان Burn Through شناخته می شود.
نکته مهم اینجاست که سوراخ شدن قطعه لزوما به معنی خراب بودن دستگاه جوش نیست. در بسیاری از مواقع، ترکیبی از تنظیمات نامناسب دستگاه و تکنیک نادرست جوشکاری باعث ایجاد این مشکل می شود. جهت خرید عمده سیم جوش به این صفحه مراجعه کنید.
مهم ترین علت سوراخ شدن قطعه هنگام جوشکاری چیست؟
اگر بخواهیم مشکل را در یک جمله خلاصه کنیم، باید گفت: حرارت وارد شده به قطعه بیشتر از مقداری است که فلز می تواند بدون ذوب شدن کامل تحمل کند. اما این حرارت اضافی از کجا می آید؟
مهم ترین عوامل عبارتند از:
۱.آمپر بالا
وقتی آمپر دستگاه جوش بیش از نیاز قطعه تنظیم شود، حرارت زیادی وارد محل جوش خواهد شد. این موضوع برای ورق های نازک بسیار حساس است. ممکن است یک تنظیم برای قطعه ضخیم کاملا مناسب باشد، اما همان تنظیم روی یک ورق نازک باعث شود فلز در چند ثانیه ذوب شود. اگر بلافاصله بعد از شروع جوش، حوضچه مذاب بیش از اندازه بزرگ می شود و لبه های قطعه شروع به سوختن می کنند، آمپر یکی از اولین مواردی است که باید بررسی شود. البته پایین آوردن آمپر بدون توجه به ضخامت و نوع اتصال هم راه حل درستی نیست. اگر جریان بیش از حد کاهش پیدا کند، ممکن است نفوذ جوش کافی نباشد. پس هدف فقط کم کردن آمپر نیست؛ باید جریان مناسب با شرایط قطعه انتخاب شود. اگر به دنبال آمپر مناسب برای جوشکاری هستید این مقاله را بخوانید.
۲. سرعت پایین حرکت الکترود
فرض کنید آمپر در محدوده مناسبی قرار دارد، اما الکترود برای مدت زیادی روی یک نقطه باقی می ماند. در این شرایط، حرارت فرصت پیدا می کند در همان قسمت جمع شود و دمای فلز را به نقطه ذوب برساند. به همین دلیل، سرعت حرکت دست اهمیت زیادی دارد. اگر متوجه شده اید هر جا سرعت حرکتتان کمتر می شود، احتمال سوراخ شدن هم بیشتر است، احتمالا مشکل از تمرکز بیش از حد حرارت روی یک نقطه است. البته سرعت بیش از اندازه هم مناسب نیست؛ چون می تواند باعث نفوذ ناکافی و جوش ضعیف شود.
۳. نازک بودن قطعه
یکی از واضح ترین پاسخ ها به سوال «چرا آهن هنگام جوشکاری سوراخ می شود؟» ضخامت کم قطعه است. ورق های نازک حرارت را سریع تر دریافت می کنند و فاصله کمتری بین وضعیت گرم شدن و ذوب شدن کامل آنها وجود دارد. برای همین جوشکاری یک ورق نازک به کنترل بیشتری نسبت به یک قطعه ضخیم نیاز دارد. در این شرایط باید به طور همزمان چند عامل را کنترل کنید:
آمپر مناسب + الکترود مناسب + سرعت حرکت مناسب + کنترل طول قوس
نادیده گرفتن هر کدام از این موارد می تواند احتمال سوراخ شدن را افزایش دهد.
۴. انتخاب الکترود نامناسب
الکترود فقط یک ماده مصرفی برای ایجاد جوش نیست؛ قطر و مشخصات آن باید با شرایط اتصال هماهنگ باشد. استفاده از الکترود بزرگ برای یک ورق نازک می تواند کنترل حوضچه مذاب را سخت تر کند و حرارت بیشتری به قطعه وارد شود. در انتخاب الکترود باید مواردی مانند جنس فلز پایه، ضخامت قطعه، نوع اتصال و وضعیت جوشکاری را در نظر گرفت. به همین دلیل بهتر است صرفا بر اساس اینکه «این الکترود قبلا جواب داده» آن را برای تمام قطعات استفاده نکنید.
۵. فاصله زیاد بین دو قطعه
گاهی مشکل از تنظیم دستگاه نیست؛ بلکه اتصال قبل از شروع جوشکاری به درستی آماده نشده است. اگر فاصله بین دو قطعه یا Root Gap بیش از حد باشد، هنگام جوشکاری فلز مذاب فضای کافی برای نگه داشته شدن ندارد. در نتیجه ممکن است مذاب از قسمت زیرین اتصال خارج شود و سوراخ ایجاد کند. این موضوع به خصوص در جوشکاری ورق های نازک اهمیت بیشتری دارد. قبل از شروع کار، قطعات را به خوبی فیکس کنید و فاصله محل اتصال را بررسی کنید.
۶. مکث طولانی روی یک نقطه
گاهی جوشکار برای اینکه محل خاصی را بهتر پر کند، الکترود را بیشتر از حد لازم روی همان قسمت نگه می دارد. این مکث ساده می تواند در ورق نازک مشکل ساز شود. وقتی حرارت در یک نقطه متمرکز می شود، حوضچه مذاب بزرگ تر و روان تر شده و در نهایت ممکن است فلز پایه کاملا بسوزد. اگر سوراخ شدن همیشه در قسمت هایی اتفاق می افتد که مکث بیشتری داشته اید، تکنیک حرکت دست را بررسی کنید.
۷. طول قوس نامناسب
فاصله بین نوک الکترود و قطعه نیز روی رفتار قوس و حوضچه مذاب تاثیر دارد. طول قوس نامناسب می تواند کنترل جوش را دشوار کند و شکل حوضچه مذاب را تغییر دهد. به همین دلیل نباید فقط آمپر را تنظیم کنید و بقیه پارامترهای جوشکاری را نادیده بگیرید. جوشکار باید بتواند طول قوس را تا حد امکان ثابت و متناسب با نوع الکترود و فرآیند نگه دارد.
۸. زاویه اشتباه الکترود
زاویه قرارگیری الکترود نسبت به قطعه روی محل تمرکز حرارت تاثیر می گذارد. اگر حرارت بیشتر روی لبه یکی از قطعات متمرکز شود، مخصوصا زمانی که دو قطعه ضخامت متفاوتی دارند، قسمت نازک تر می تواند سریع تر ذوب شود. به همین دلیل، کنترل زاویه الکترود و جهت حرکت آن بخشی از تنظیم صحیح فرآیند جوشکاری است.
۹. تنظیم نادرست دستگاه
گاهی ظاهر قطعه سالم به نظر می رسد، اما ضخامت واقعی آن در محل جوش کاهش پیدا کرده است. زنگ زدگی شدید، خوردگی، سایش یا حتی سنگ زنی بیش از اندازه می تواند بخشی از فلز را نازک کند. وقتی قوس روی چنین نقطه ای قرار می گیرد، همان قسمت بسیار سریع تر از سایر بخش ها گرم و ذوب می شود. پس قبل از جوشکاری قطعات قدیمی یا زنگ زده، وضعیت محل اتصال را بررسی کنید.
۱۰. خوردگی یا نازک شدن موضعی قطعه
گاهی مشکل از تنظیمات دستگاه جوش نیست و خود قطعه در محل جوش ضخامت کافی ندارد. زنگ زدگی، خوردگی، سایش یا سنگ زنی بیش از حد می تواند بخشی از فلز را نازک کرده باشد. در این شرایط، حرارت قوس همان قسمت را خیلی سریع تر از بخش های سالم ذوب می کند و احتمال سوراخ شدن افزایش پیدا می کند. به همین دلیل، قبل از شروع جوشکاری بهتر است محل اتصال را به دقت بررسی کنید و اگر قسمتی از قطعه بیش از حد نازک یا خورده شده است، ابتدا وضعیت آن را اصلاح کنید.
چگونه از سوراخ شدن قطعه هنگام جوشکاری جلوگیری کنیم؟
برای جلوگیری از سوراخ شدن قطعه هنگام جوشکاری، این نکات را رعایت کنید:
- آمپر دستگاه را متناسب با ضخامت قطعه تنظیم کنید و از جریان بیش از حد استفاده نکنید.
- الکترود با قطر مناسب برای ضخامت و جنس قطعه انتخاب کنید.
- سرعت حرکت الکترود را کنترل کنید و روی یک نقطه بیش از حد مکث نداشته باشید.
- فاصله بین دو قطعه را قبل از جوشکاری بررسی کنید تا Root Gap بیش از اندازه نباشد.
- قطعات را به خوبی فیکس کنید تا فاصله اتصال حین جوشکاری تغییر نکند.
- طول قوس را تا حد امکان ثابت نگه دارید و از ایجاد قوس بیش از حد بلند خودداری کنید.
- محل جوش را از زنگ زدگی، روغن، رنگ و آلودگی پاک کنید.
- ضخامت قطعه را در محل اتصال بررسی کنید؛ قسمت های خورده یا نازک شده سریع تر سوراخ می شوند.
- در جوشکاری ورق های نازک، حرارت ورودی را بیشتر کنترل کنید و در صورت مناسب بودن شرایط از جوش های کوتاه و مرحله ای استفاده کنید.
- تنظیمات دستگاه را متناسب با نوع فرآیند جوشکاری و شرایط اتصال انتخاب کنید، نه صرفا بر اساس تجربه قبلی.
اگر قطعه هنگام جوشکاری سوراخ شد چه کار کنیم؟
اولین کار، متوقف کردن جوشکاری است. ادامه دادن جوش با همان تنظیمات می تواند سوراخ را بزرگ تر کند. بعد از اینکه شرایط قطعه مناسب شد، محل سوراخ را بررسی کنید و ببینید مشکل از کدام عامل ایجاد شده است. اگر سوراخ کوچک است و شرایط قطعه اجازه تعمیر می دهد، می توان پس از اصلاح پارامترها، محل را به صورت کنترل شده ترمیم کرد. اما برای قطعات حساس، تحت بار یا دارای اهمیت سازه ای، نباید صرفا با پر کردن سوراخ تصور کرد که قطعه حتما به شرایط اولیه برگشته است. روش تعمیر باید بر اساس نوع قطعه و الزامات فنی تعیین شود.
برای جلوگیری از سوراخ شدن ورق نازک چه کنیم؟
اگر با ورق نازک کار می کنید، کنترل حرارت اهمیت بیشتری پیدا می کند.
در چنین شرایطی می توانید:
- از تنظیمات مناسب برای ورق نازک استفاده کنید.
- از الکترود با قطر متناسب بهره ببرید.
- سرعت حرکت را یکنواخت نگه دارید.
- روی یک نقطه مکث طولانی نکنید.
- اتصال را قبل از جوشکاری به خوبی فیکس کنید.
- در صورت مناسب بودن شرایط، از جوش های کوتاه و مرحله ای استفاده کنید.
- بین بخش های مختلف اجازه دهید حرارت اضافی کنترل شود.
مهم ترین نکته این است که برای ایجاد نفوذ مناسب، صرفا به افزایش آمپر تکیه نکنید.
تفاوت سوراخ شدن قطعه با تخلخل جوش چیست؟
سوراخ شدن قطعه و تخلخل جوش دو عیب متفاوت هستند. در سوراخ شدن یا Burn Through، حرارت بیش از حد باعث ذوب شدن کامل بخشی از فلز پایه و ایجاد سوراخ می شود. اما در تخلخل یا Porosity، گاز داخل فلز مذاب محبوس شده و پس از سرد شدن، حفره های ریز در سطح یا داخل جوش ایجاد می کند. بنابراین یک سوراخ بزرگ در خود قطعه معمولا نشانه حرارت بیش از حد است، در حالی که حفره های ریز روی جوش بیشتر به تخلخل مربوط می شوند.
چرا هنگام جوشکاری ورق نازک بیشتر قطعه سوراخ می شود؟
ورق نازک ظرفیت حرارتی کمتری نسبت به قطعه ضخیم دارد. بنابراین حرارت قوس می تواند سریع تر دمای آن را به نقطه ذوب برساند.
به همین دلیل هنگام جوشکاری ورق نازک باید کنترل بیشتری روی موارد زیر داشته باشید:
- مقدار جریان
- سرعت حرکت
- اندازه الکترود یا سیم
- فاصله اتصال
- مدت ماندن قوس روی هر نقطه
- روش جوشکاری
- دفع حرارت
در واقع، چیزی که روی یک قطعه ضخیم فقط یک حوضچه جوش بزرگ ایجاد می کند، ممکن است روی ورق نازک به سوراخ شدن کامل منجر شود.
جمع بندی
سوراخ شدن قطعه هنگام جوشکاری معمولا به دلیل حرارت ورودی بیش از حد اتفاق می افتد. آمپر بالا، سرعت پایین جوشکاری، ضخامت کم ورق، فاصله زیاد بین قطعات و مکث طولانی از مهم ترین عوامل این مشکل هستند. برای جلوگیری از آن باید آمپر، سرعت حرکت، الکترود و فاصله اتصال متناسب با ضخامت و شرایط قطعه تنظیم شوند. کنترل درست حرارت، مهم ترین نکته برای داشتن یک جوش تمیز و جلوگیری از سوختن و سوراخ شدن قطعه است.