نحوه جلوگیری از تخلخل در جوشکاری TIG: یک چک لیست

مقدمه

تخلخل یکی از رایج ترین و پایدارترین عیوب در جوشکاری TIG است. به صورت سوراخ های کوچک روی سطح جوش یا به صورت حفره های پنهان در زیر آن ظاهر می شود. در حالی که ممکن است در ابتدا یک مشکل آرایشی جزئی به نظر برسد، تخلخل در واقع استحکام را کاهش می دهد، عمر خستگی را کوتاه می کند و می تواند مسیرهای نشتی در اجزایی ایجاد کند که باید فشار یا مایعات را حفظ کنند.

چالش تخلخل این است که از یک منبع منفرد نمی آید. مواد پایه آلوده، جابجایی پرکننده، رطوبت، ناپایداری گاز محافظ و تکنیک قوس همگی می توانند گازها را به حوضچه مذاب وارد کنند. هنگامی که وجود دارد، آن گازها ممکن است قبل از جامد شدن فلز از آن خارج نشوند.

خوشبختانه، مکانیسم‌های پشت تخلخل به خوبی درک شده‌اند و راه‌های جلوگیری از آن نیز به خوبی شناخته شده‌اند. این مقاله یک چک لیست جامع برای کمک به شما در شناسایی علل بالقوه تخلخل و اجرای استراتژی های پیشگیری موثر ارائه می دهد.

درک تخلخل در جوشکاری TIG

تخلخل چیست؟

تخلخل در جوشکاری TIG وجود حفره های گازی است که پس از جامد شدن فلز جوش در داخل آن باقی می ماند. این حفره ها زمانی ایجاد می شوند که گازها در حوضچه مذاب به دام می افتند و نمی توانند قبل از سرد شدن از آن خارج شوند. نتیجه جوشی است که ممکن است از بیرون پیوسته به نظر برسد اما دارای فضاهای خالی است که ساختار آن را ضعیف می کند.

چندین منبع می توانند گاز را به استخر وارد کنند:

• روغن‌ها، رنگ‌ها، زنگ‌زدگی و اکسیدهای روی مواد پایه یا پرکننده به گاز تجزیه می‌شوند

• رطوبت هیدروژن را اضافه می کند که در فلز مایع حل می شود و با سرد شدن جدا می شود

• مشکلات محافظ، مانند پیش نویس یا جریان ضعیف گاز، اجازه می دهد هوا با قوس مخلوط شود

اگر این گازها به موقع آزاد نشوند، در جوش قفل می شوند.

چرا تخلخل مهم است

استحکام و مقاومت در برابر خستگی
تخلخل سطح موثر فلز جامد را کاهش می دهد و تنش را در اطراف هر فضای خالی متمرکز می کند. تحت بارگذاری چرخه ای، آن تنش های متمرکز به نقاط شروع ترک تبدیل می شوند. در حالی که منافذ پراکنده آسیب کمتری نسبت به خوشه ها دارند، هر دو عمر خستگی را کوتاه می کنند.

سفتی نشتی و یکپارچگی فشار
هنگامی که جوش ها نیاز به هواگیری یا ضد مایع بودن دارند، حتی یک منفذ می تواند به عنوان یک کانال عمل کند. چندین منافذ هم تراز می توانند همان اثر را ایجاد کنند، که اغلب منجر به شکست در طول آزمایش فشار می شود. این امر به ویژه در لوله های فولادی ضد زنگ و آلومینیومی که آب بندی نیاز اولیه است بسیار مهم است.

خطرات خوردگی و یکپارچگی سطح
منافذ باز حفره‌هایی ایجاد می‌کنند که آب، اسیدها یا بقایای فروشگاه را به دام می‌اندازند. در فولاد ضد زنگ، این امر باعث ایجاد خوردگی و حفره موضعی می شود. در آلومینیوم، منافذ می توانند روغن ها یا مایعاتی را در خود نگه دارند که بعداً در حین کار لکه دار یا کربن می شوند.

انواع تخلخل

تخلخل سوراخ سطحی سوراخ‌های
گرد و کوچک روی سطح مهره‌ها که به‌طور تصادفی ظاهر می‌شوند یا در امتداد خط مرکزی قرار دارند. آنها نشان می دهند که محافظ، پاکیزگی یا ثبات محیطی نیاز به توجه دارد.

تخلخل زیر سطحی
که در زیر یک مهره صاف پنهان شده است، این نوع زمانی تشکیل می شود که حباب ها هسته می گیرند و در داخل استخر رشد می کنند اما سطح بسته می ماند. اتصال ممکن است از بازرسی بصری عبور کند، اما حین برش یا آزمایش نشت، حفره هایی را نشان دهد.

تخلخل خوشه‌ای
بسیاری از حفره‌های کوچک در یک منطقه محلی جمع می‌شوند، که اغلب به یک علت منفرد اشاره می‌کنند که در یک فاصله کوتاه عمل می‌کند - مانند برخورد بادکش به یک بخش از درز یا یک تکه آلوده به فلز پایه.

تخلخل دهانه
زمانی در انتهای یک مهره ظاهر می شود که استخر خیلی سریع بدون محافظ یا پرکننده کافی برای تغذیه سطح در هنگام یخ زدگی کوچک می شود.

---

چک لیست پیشگیری

تمیز کردن و آماده سازی قبل از جوش

هر گونه آلودگی روی مفصل یا پرکننده می تواند گاز آزاد کند، بنابراین پیشگیری با تمیز کردن کامل شروع می شود.

آماده سازی فلز پایه

• تمام آلاینده های سطحی را حذف کنید : روغن، رنگ، زنگ زدگی، رسوب آسیاب و فیلم های اکسیدی باید حذف شوند. این آلاینده ها تحت حرارت قوس الکتریکی تجزیه می شوند و گازهایی مانند هیدروژن و مونوکسید کربن آزاد می کنند.

• تمیز کردن مکانیکی : برای فولاد کربنی، آنقدر آسیاب کنید که فلز لخت ظاهر شود. برای آلومینیوم، از یک برس سیمی اختصاصی فولاد ضد زنگ برای شکستن لایه اکسید استفاده کنید، که رطوبت را جذب می کند (رطوبت را جذب می کند).

• چربی زدایی شیمیایی : سطوح را با استون یا ایزوپروپیل الکل پاک کنید. از حلال هایی که ممکن است بقایایی باقی بگذارند خودداری کنید.

• محل اتصال را تمیز کنید : تمیز کردن را حداقل 20 تا 50 میلی متر در دو طرف اتصال گسترش دهید.

مدیریت میله پرکننده

• میله های پرکننده را به درستی نگهداری کنید : آنها را در ظروف دربسته یا یک اجاق میله ای اختصاصی نگهداری کنید تا از جذب رطوبت جلوگیری شود.

• قبل از استفاده تمیز کنید : میله های پرکننده را قبل از جوشکاری با استون و یک پارچه تمیز پاک کنید. ممکن است از مقدار گرد و غبار و روان کننده ای که خارج می شود شگفت زده شوید.

• دسته با دستکش تمیز : از دست زدن به نوک پرکننده با دست خودداری کنید، زیرا روغن های پوست می توانند جوش را آلوده کنند.

• انتهای میله را بازرسی کنید : هر انتهای تیره یا اکسید شده را قبل از استفاده جدا کنید.

مورد ویژه: مواد پوشش داده شده با پارافین

اگر صفحاتی را که با لایه پارافین محافظت شده اند جوش می دهید، چربی زدایی کاملا ضروری است. آلودگی پارافینی یکی از دلایل رایج تخلخل است که ممکن است تا پس از جوشکاری قابل مشاهده نباشد.

بازرسی سیستم گاز محافظ

مسائل گاز محافظ یکی از مستقیم ترین علل تخلخل است. آرگون باید استخر را از ابتدا تا انتها به طور مداوم پوشش دهد.

نوع و خلوص گاز

• از گاز صحیح استفاده کنید : برای جوشکاری TIG روی فولاد، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم، از 100% آرگون استفاده کنید. نیتروژن یک انتخاب ضعیف برای محافظ است - به راحتی در فلز مایع حل می شود و در هنگام خنک شدن باعث ایجاد تخلخل می شود.

• سطوح خلوص را بررسی کنید : TIG صنعتی به خلوص آرگون حداقل 99.99٪ نیاز دارد. برای آلومینیوم و تیتانیوم، آرگون با خلوص بالا (99.999٪) را در نظر بگیرید.

• منبع گاز خود را بررسی کنید : اگر تخلخل ناگهانی پس از تعویض سیلندرهای گاز ظاهر شد، به گاز آلوده یا رطوبت در بطری مشکوک شوید.

تنظیمات نرخ جریان

جریان گاز باید به درستی تنظیم شود - خیلی کم یا زیاد هر دو باعث ایجاد مشکل می شوند.

نرخ جریان بهینه بر اساس اندازه نازل  :

• خیلی کم : هوا را جابجا نمی کند و باعث اکسیداسیون و تخلخل می شود

• خیلی زیاد : تلاطمی ایجاد می کند که هوای اطراف را به جریان گاز محافظ می کشد

• قانون کلی : 12-20 CFH برای فضای داخلی معمول است جوشکاری TIG

مزایای لنز گازی

یک لنز گازی حاوی شبکه فولادی ضد زنگ چند لایه است که جریان آشفته را به جریان آرام آرام تبدیل می کند. مزایا عبارتند از:

• پوشش محافظ گسترده تر و عمیق تر

• چسبندگی تنگستن طولانی تر (تا 10 میلی متر یا بیشتر)

• دید بهبود یافته

• کاهش خطر ورود هوا

تست نشت سیستم

• همه اتصالات را بررسی کنید : شیلنگ ها، اتصالات، رگولاتورها و اتصالات مشعل باید به طور مرتب بررسی شوند.

• تست صابون : محلول آب صابون ملایم را روی مفاصل بمالید و به دنبال حباب بگردید.

• اجزای مشعل را بررسی کنید : حلقه های اورینگ فرسوده، فنجان های ترک خورده یا درپوش های پشتی آسیب دیده را جایگزین کنید.

کنترل های محیطی

مغازه ها به ندرت ساکن هستند و حتی بادهای خفیف نیز می تواند محافظ را مختل کند.

حفاظت در برابر باد و باد

• اجتناب از فن ها و درایوها : محل کار را دور از جریان مستقیم هوا قرار دهید. حتی حرکت جزئی هوا می تواند پوشش گاز را مختل کند.

• از موانع استفاده کنید : برای شرایط هوای آزاد یا باد، صفحه های جوشکاری یا محفظه های موقت را نصب کنید.

• محدودیت ها را بدانید : از جوشکاری در سرعت بادهای محیطی بیش از 2 متر بر ثانیه خودداری کنید.

مدیریت رطوبت

• نظارت بر سطوح رطوبت : در روزهای با رطوبت بالا (بالاتر از 80%)، جوشکاری آلومینیوم به ویژه در معرض تخلخل است.

• پیش گرم کردن در صورت نیاز : برای صفحات ضخیم، پیش گرم کردن در دمای 100 تا 150 درجه سانتی گراد به دفع رطوبت جذب شده و کاهش سرعت خنک شدن کمک می کند و به حباب ها زمان بیشتری برای فرار می دهد.

راه اندازی مشعل و مواد مصرفی

آماده سازی تنگستن

• آسیاب طولی : تنگستن را در طول (موازی با محور الکترود) آسیاب کنید، نه به صورت محیطی. علائم آسیاب عرضی باعث سرگردانی و عدم تمرکز قوس می شود.

• از آسیاب اختصاصی استفاده کنید : در صورت امکان، از آسیاب مخصوص تنگستن استفاده کنید تا از آلودگی جلوگیری شود.

• شکل نوک مناسب را حفظ کنید : برای جوشکاری DC، مخروطی تیز داشته باشید. برای آلومینیوم AC، نوک کمی گرد بهتر عمل می کند.

• اندازه تنگستن را با آمپر مطابقت دهید  :

وضعیت نازل و کلت

• اندازه فنجان را بررسی کنید : اطمینان حاصل کنید که دهانه نازل به اندازه کافی برای قطر تنگستن و نیاز جریان گاز شما بزرگ است.

• آسیب دیدگی را بررسی کنید : فنجان های سرامیکی ترک خورده یا کولت های مخدوش پوشش گاز و پایداری قوس را به خطر می اندازند.

• فنجان ها را تمیز نگه دارید : پاشش ها و زباله هایی که ممکن است جریان گاز را مختل کنند را از بین ببرید.

تکنیک اپراتور

گاهی اوقات تخلخل به جای اینکه وارد شود، 'جوش داده می شود' - تکنیک بسیار مهم است.

کنترل طول قوس

• کوتاه نگه دارید : قوس های بلند دشمن تخلخل هستند. قوس بلند مخروط قوس را گشاد می کند، محافظ را ضعیف می کند و اجازه می دهد هوا با استخر مخلوط شود.

• محدوده هدف : طول قوس را در 1.0-2.0 میلی متر حفظ کنید. برای مواد نازک، آن را تا حد امکان محکم نگه دارید.

• قانون سرانگشتی : طول قوس نباید از 1.5 برابر قطر تنگستن تجاوز کند.

زاویه و موقعیت مشعل

• زاویه مناسب را حفظ کنید : زاویه مشعل را در 70-85 درجه از افقی (10-20 درجه از عمودی) نگه دارید. شیب بیش از حد (بیش از 20-30 درجه) باعث انحراف جریان گاز می شود و لبه انتهایی استخر را آشکار می کند.

• مراقب پرکننده باشید : نوک سیم پرکننده باید همیشه در محافظ گاز باقی بماند. اگر آن را بیش از حد به عقب بکشید، نوک داغ اکسید می شود و با ورود مجدد، آلودگی ایجاد می کند.

تکنیک فلز پرکننده

• به آرامی تغذیه کنید : پرکننده را به آرامی به لبه جلوی گودال اضافه کنید، نه مستقیماً در قوس.

• پرکننده را در محافظ نگه دارید : هرگز اجازه ندهید سیم پرکننده گرم شده از پاکت گاز محافظ خارج شود.

• غوطه ور، غوطه ور نشوید : به جای فرو بردن آن در عمق استخر، پرکننده را به آرامی آغشته کنید.

مدیریت دهانه

• از مخروط جریان استفاده کنید : با استفاده از پدال پا یا عملکرد پر کردن دهانه به تدریج جریان را طی 2-3 ثانیه کاهش دهید.

• دهانه را پر کنید : تا زمانی که جریان کاهش می یابد، به افزودن پرکننده ادامه دهید تا فرورفتگی پر شود.

• به پس جریان احترام بگذارید : پس از خاموش شدن قوس، مشعل را به مدت 5 تا 15 ثانیه در موقعیت خود نگه دارید تا از تنگستن خنک کننده و دهانه محافظت کنید.

ملاحظات خاص مواد

فولاد ضد زنگ

• پاکسازی پشت ضروری است : در فولاد ضد زنگ، قسمت ریشه باید محافظ باشد. بدون پاکسازی پشت، اکسیژن و نیتروژن در قسمت پشتی جوش حل می‌شوند و باعث ایجاد قند و تخلخل داخلی می‌شوند.

• کنترل گرمای ورودی : ضد زنگ رسانایی حرارتی پایینی دارد. گرمای بیش از حد باعث رسوب کاربید و تخلخل می شود. از حداقل جریان و سرعت سفر بیشتر استفاده کنید.

• TIG پالسی را در نظر بگیرید : حالت پالس به کنترل گرمای ورودی و حفظ ویژگی های قوس پایدار کمک می کند.

آلومینیوم

• هیدروژن دشمن است : آلومینیوم به هیدروژن بسیار حساس است. آلومینیوم مایع به راحتی هیدروژن را حل می کند، اما آلومینیوم جامد این کار را انجام نمی دهد - هیدروژن به دام افتاده در طول انجماد تخلخل ایجاد می کند.

• اکسید را به طور کامل حذف کنید : اکسید آلومینیوم رطوبت را جذب می کند. بلافاصله قبل از جوشکاری از برس فولاد ضد زنگ استفاده کنید و ابتدا با استون تمیز کنید.

• از AC با تعادل مناسب استفاده کنید : جریان AC تمیز کردن کاتدی را برای تجزیه اکسید فراهم می کند. تعادل AC را با 20-30٪ الکترود مثبت برای تمیز کردن کافی تنظیم کنید.

• پیش گرم کردن را در نظر بگیرید : در آلومینیوم ضخیم، پیش گرم کردن در دمای 100 تا 150 درجه سانتیگراد به حذف رطوبت کمک می کند و خنک شدن را برای خروج گاز کاهش می دهد.

• لوله های با قطر کوچک را تماشا کنید : لوله های آلومینیومی کوچک به ویژه چالش برانگیز هستند زیرا جوش به سرعت سرد می شود و زمان کمی برای فرار هیدروژن باقی می گذارد. پاکسازی داخلی را حتی برای قطرهای کوچک در نظر بگیرید.

بهینه سازی پارامتر

جریان و سرعت سفر

• تطبیق جریان با ضخامت : برای فولاد ملایم، تقریباً 1 آمپر در هر 0.001' ضخامت به عنوان خط پایه استفاده کنید.

• سفر ثابت را حفظ کنید : سرعت ثابت به استخر کمک می کند گاز محلول را قبل از انجماد آزاد کند.

• از گرمای بیش از حد خودداری کنید : گرمای بیش از حد باعث ایجاد بافت دانه ای می شود و جذب گاز را افزایش می دهد.

مزایای پالس TIG

TIG پالسی می تواند به جلوگیری از تخلخل کمک کند:

• کاهش متوسط ​​گرمای ورودی با حفظ همجوشی

• فشرده نگه داشتن حوضچه جوش و کنترل آسان تر

• امکان خروج بهتر گاز در فاز کم جریان

• برای مواد نازک، فرکانس پالس را روی 30-100 هرتز تنظیم کنید

نظارت بصری و کنترل کیفیت

ابزارهای مدرن لایه ای از پیشگیری را فراتر از قضاوت اپراتور اضافه می کنند.

دوربین های جوش

دوربین های جوش شکل مهره، طول قوس و رفتار محافظ را در زمان واقعی قابل مشاهده می کنند. هنگامی که مهره به طور ناگهانی گشاد می شود یا ناحیه متاثر از گرما منبسط می شود، به جای پس از ایجاد تخلخل، می توان بلافاصله تنظیمات را انجام داد.

مانیتورینگ حرارتی

تصویربرداری حرارتی گرمای بیش از حد را زود تشخیص می دهد و اجازه مداخله را قبل از ایجاد تخلخل می دهد.

بازرسی پس از جوش

• معاینه بصری : به دنبال سوراخ های سطحی، تغییر رنگ یا ظاهر نامنظم مهره ها باشید

• تست نشتی : برای اجزای حیاتی، آزمایش فشار تخلخلی را نشان می‌دهد که روی سطح قابل مشاهده نیست

• تقسیم بندی : هنگام عیب یابی، نمونه ها را برش داده و صیقل دهید تا حفره های زیرسطحی آشکار شوند

---

چک لیست کامل پیشگیری از تخلخل

قبل و در طول هر کار جوشکاری TIG از این چک لیست مرجع سریع استفاده کنید:

قبل از ضربه زدن به قوس

مواد پایه

• آیا محل اتصال از روغن، رنگ، زنگ زدگی و اکسید تمیز است؟

• آیا مواد با استون یا الکل چربی زدایی شده است؟

• برای آلومینیوم: آیا اکسید به صورت مکانیکی با یک برس ضد زنگ اختصاصی حذف شده است؟

• آیا ناحیه تمیز کردن حداقل 20 میلی متر از محل اتصال کشیده شده است؟

فیلر فلزی

• آیا میله های پرکننده در مکانی تمیز و خشک نگهداری می شوند؟

• آیا میله ها قبل از استفاده با استون پاک شده اند؟

• آیا انتهای میله بدون اکسیداسیون یا تیره شدن است؟

• آیا پرکننده با دستکش تمیز انجام می شود؟

گاز محافظ

• آیا گاز آرگون خالص (99.99٪ حداقل) است؟

• آیا سرعت جریان برای اندازه نازل مناسب است (جدول را ببینید)؟

• آیا شیلنگ ها و اتصالات اخیراً نشتی آزمایش شده اند؟

• آیا بطری یدکی برای آزمایش در صورت مشکوک بودن به آلودگی گاز موجود است؟

مشعل و مواد مصرفی

• آیا زمین تنگستن به صورت طولی است؟

• آیا نازل تمیز و بدون ترک است؟

• آیا اورینگ ها و مهر و موم ها در وضعیت خوبی هستند؟

• آیا اندازه کولت برای قطر تنگستن صحیح است؟

محیط زیست

• آیا محل کار عاری از پیش نویس یا فن است؟

• اگر جوشکاری در خارج از منزل انجام شود، آیا موانعی وجود دارد؟

• آیا رطوبت در محدوده قابل قبول است؟ (اگر زیاد است پیش گرمایش را در نظر بگیرید)

در حین جوشکاری

• آیا طول قوس محکم نگه داشته می شود (1.0-2.0 میلی متر)؟

• آیا زاویه مشعل در 70-85 درجه حفظ می شود؟

• آیا سیم پرکننده همیشه در محافظ گاز باقی می ماند؟

• آیا سرعت سفر برای ضخامت مواد ثابت و مناسب است؟

• برای ضد زنگ: آیا پاکسازی برگشت فعال و کافی است؟

• برای آلومینیوم: آیا تعادل AC به درستی تنظیم شده است (20-30٪ EP)؟

در تکمیل جوش

• آیا جریان به تدریج کاهش می یابد؟

• آیا دهانه به درستی پر شده است؟

• آیا پس جریان برای 5-15 ثانیه حفظ می شود؟

• آیا تنگستن تا زمانی که خنک شود محافظت می شود؟

---

نتیجه گیری

تخلخل در جوشکاری TIG قابل پیشگیری است، اما پیشگیری نیاز به توجه به جزئیات در عوامل متعدد دارد. تمیزی پایه است - هر گونه آلودگی روی فلز پایه یا پرکننده می تواند گاز را به حوضچه جوش آزاد کند. گاز محافظ باید خالص، به خوبی جریان داشته باشد و از زهکشی محافظت شود. تکنیک مشعل، به ویژه مدیریت طول قوس و سیم پرکننده، مستقیماً بر اینکه آیا گازهای به دام افتاده می توانند قبل از انجماد فرار کنند، تأثیر می گذارد.

چالش های مواد خاص نیازمند راه حل های متناسب هستند. فولاد ضد زنگ نیاز به پاکسازی مجدد دارد. آلومینیوم نیاز به حذف دقیق اکسید و کنترل هیدروژن دارد. ابزارهای نظارتی مدرن مانند دوربین های جوش، یک لایه اضافی از تضمین کیفیت را اضافه می کنند.

با کار کردن بر روی این چک لیست به طور سیستماتیک، می توانید منبع تخلخل را در زمان ظاهر شدن شناسایی کنید - و مهمتر از آن، از وقوع آن در وهله اول جلوگیری کنید. نتیجه جوش های قوی تر و قابل اطمینان تر است که نیازهای بصری و عملکرد را برآورده می کند.