ترک جوش چیست؟ بررسی انواع ترک در جوشکاری

ترک جوش یکی از مهم‌ ترین عیوب در اتصالات فلزی است که می‌ تواند استحکام سازه را به شدت کاهش دهد. در بسیاری از پروژه‌ های صنعتی و ساختمانی، وجود ترک در محل اتصال قطعات فلزی می‌ تواند باعث کاهش مقاومت سازه و حتی شکست ناگهانی قطعه شود. به همین دلیل شناخت دقیق ترک جوشکاری و روش‌ های جلوگیری از آن اهمیت زیادی دارد. در پروژه‌ های فلزی که قیمت مصالح نیز اهمیت دارد، مانند زمانی که مهندسان هزینه‌ های سازه را همراه با قیمت آهن بررسی می‌ کنند، کیفیت جوشکاری و نبود ترک در اتصال‌ ها نقش مهمی در ایمنی سازه ایفا می‌ کند.

ترک جوشکاری معمولاً زمانی ایجاد می‌ شود که در حین یا پس از عملیات جوشکاری تنش‌ های زیادی در فلز به وجود بیاید. این تنش‌ ها ممکن است به دلیل سرد شدن سریع فلز، ترکیب نامناسب مواد یا اجرای نادرست فرآیند جوش ایجاد شوند. در بسیاری از سازه‌ های فلزی مانند سوله‌ ها، اسکلت‌ های فلزی و قطعات صنعتی که از مقاطع فولادی ساخته می‌ شوند، کنترل کیفیت جوش بسیار مهم است. به همین دلیل در کنار بررسی مشخصات مصالح و حتی پارامترهایی مانند قیمت پروفیل، کیفیت اتصالات جوشی نیز مورد توجه قرار می‌ گیرد تا از بروز مشکلاتی مانند ترک در جوشکاری جلوگیری شود.

ترک جوش چیست؟

برای درک بهتر اینکه ترک جوشکاری چیست باید ابتدا مفهوم ترک در جوشکاری را بدانیم. ترک جوش نوعی شکست یا شکاف در فلز جوش یا در ناحیه اطراف آن است که می‌ تواند به دلیل تنش‌ های داخلی، سرد شدن نامناسب یا ترکیب شیمیایی نامطلوب فلز ایجاد شود. این ترک‌ ها ممکن است در زمان انجام جوشکاری ایجاد شوند یا پس از سرد شدن قطعه ظاهر شوند.

وجود ترک در اتصال جوشی یکی از جدی‌ ترین عیوب در جوشکاری محسوب می‌ شود، زیرا حتی یک ترک کوچک می‌ تواند به مرور زمان گسترش پیدا کند و باعث شکستن قطعه شود. به همین دلیل مهندسان هنگام بررسی علت شکستن جوش در جوشکاری ابتدا احتمال وجود ترک در اتصال را بررسی می‌ کنند. اگر ترک به موقع شناسایی نشود، ممکن است در شرایط بارگذاری یا لرزش سازه باعث شکستن جوش آهن شود.

ترک جوشکاری معمولاً در محل فلز جوش، ناحیه ذوب یا منطقه متاثر از حرارت ایجاد می‌ شود. این نواحی در هنگام جوشکاری دمای بسیار بالایی را تجربه می‌ کنند و پس از سرد شدن ممکن است تنش‌ های زیادی در آن‌ ها ایجاد شود. اگر این تنش‌ ها از حد مقاومت فلز بیشتر شوند، ترک در جوشکاری به وجود می‌ آید.

انواع ترک جوش

ترک جوش می‌ تواند به شکل‌ های مختلفی در اتصال جوشی ایجاد شود. این ترک‌ ها بر اساس زمان ایجاد، جهت ترک و محل قرارگیری در جوش دسته‌ بندی می‌ شوند. شناخت انواع ترک در جوشکاری به مهندسان کمک می‌ کند تا علت ایجاد این عیب را بهتر تشخیص دهند و آن را از مشکلاتی مانند علت نگرفتن جوش یا نقص در تشکیل اتصال جوشی تفکیک کنند.

در بسیاری از پروژه‌ های صنعتی برای تشخیص این عیب از روش‌ های بازرسی جوش استفاده می‌ شود. این روش‌ ها شامل بررسی چشمی، آزمایش‌ های غیر مخرب و ابزارهای تخصصی هستند که به کمک آن‌ ها می‌ توان ترک جوشکاری را در مراحل اولیه شناسایی کرد. استفاده از این روش‌ ها باعث می‌ شود عیوب قبل از بهره‌ برداری از سازه شناسایی شوند. در ادامه با انواع ترک جوش آشنا می شوید:

ترک گرم (Hot Crack)

ترک گرم یکی از رایج‌ ترین انواع ترک جوش است که در هنگام انجماد فلز جوش ایجاد می‌ شود. این نوع ترک معمولاً زمانی به وجود می‌ آید که فلز جوش هنوز داغ است و در حال سرد شدن می‌ باشد. در این شرایط اگر ترکیب شیمیایی فلز مناسب نباشد یا سرعت سرد شدن زیاد باشد، ترک گرم ایجاد می‌ شود.

ترک گرم معمولاً در مرکز فلز جوش یا در امتداد خط جوش دیده می‌ شود. این ترک‌ ها اغلب باریک و طولانی هستند و در صورت گسترش می‌ توانند باعث کاهش شدید استحکام اتصال شوند.

ترک سرد (Cold Crack)

ترک سرد در جوشکاری معمولاً پس از سرد شدن کامل قطعه ایجاد می‌ شود. این نوع ترک ممکن است چند ساعت یا حتی چند روز پس از انجام جوشکاری ظاهر شود. علت اصلی ایجاد ترک سرد در جوشکاری وجود تنش‌ های باقی مانده در فلز و حضور هیدروژن در ناحیه جوش است.

در بسیاری از موارد ترک سرد در جوشکاری در ناحیه متاثر از حرارت دیده می‌ شود. این ترک‌ ها ممکن است در ابتدا بسیار کوچک باشند اما در صورت ادامه تنش می‌ توانند گسترش پیدا کنند و باعث شکست قطعه شوند.

ترک طولی در جوش

ترک طولی یکی از انواع ترک در جوشکاری است که در امتداد خط جوش ایجاد می‌ شود. این ترک معمولاً به دلیل تنش‌ های انقباضی در هنگام سرد شدن فلز ایجاد می‌ شود. در جوشکاری قطعات ضخیم احتمال ایجاد این نوع ترک بیشتر است. اگر کنترل دمای جوش و سرعت سرد شدن به درستی انجام نشود، ترک طولی ممکن است در چندین نقطه از خط جوش ظاهر شود.

ترک عرضی در جوش

ترک عرضی در جوشکاری به ترک‌ هایی گفته می‌ شود که عمود بر خط جوش ایجاد می‌ شوند. این ترک‌ ها معمولاً به دلیل تنش‌ های کششی در فلز ایجاد می‌ شوند و می‌ توانند در فلز پایه یا فلز جوش دیده شوند. در بسیاری از موارد وجود ناخالصی‌ ها یا ساختار نامناسب فلز می‌ تواند احتمال ایجاد ترک عرضی را افزایش دهد.

ترک ریشه جوش

ترک ریشه جوش در بخش پایینی اتصال جوشی و در ناحیه نفوذ جوش ایجاد می‌ شود. این ترک معمولاً زمانی به وجود می‌ آید که نفوذ جوش کافی نباشد یا پارامترهای جوشکاری به درستی تنظیم نشده باشند. وجود این نوع ترک می‌ تواند بسیار خطرناک باشد زیرا معمولاً در بخش داخلی اتصال قرار دارد و به راحتی قابل مشاهده نیست.

ترک کناره جوش (Toe Crack)

ترک کناره جوش در محل اتصال فلز جوش با فلز پایه ایجاد می‌ شود. این ناحیه به دلیل تغییر ناگهانی شکل سطح و تمرکز تنش، محل مناسبی برای ایجاد ترک محسوب می‌ شود. در بسیاری از موارد استفاده از تکنیک‌ های مناسب جوشکاری و کنترل پارامترهای حرارتی می‌ تواند از ایجاد این نوع ترک جلوگیری کند.

ترک دهانه یا سطحی جوش

ترک دهانه یا سطحی در سطح فلز جوش دیده می‌ شود و معمولاً با چشم قابل مشاهده است. این ترک ممکن است به دلیل انجماد نامناسب فلز جوش یا وجود تنش‌ های زیاد در سطح ایجاد شود. اگرچه این ترک‌ ها معمولاً سطحی هستند، اما در صورت گسترش می‌ توانند به عمق فلز نفوذ کنند.

علت ایجاد ترک در جوشکاری

علت ترک خوردن جوش آهن می‌ تواند به عوامل مختلفی مربوط باشد. یکی از مهم‌ ترین عوامل ایجاد ترک در جوشکاری تنش‌ های حرارتی است. در هنگام جوشکاری فلز تا دمای بسیار بالایی گرم می‌ شود و پس از آن به سرعت سرد می‌ شود. این تغییرات دمایی باعث ایجاد تنش در فلز می‌ شود.

از دیگر عوامل مهم می‌ توان به ترکیب شیمیایی فلز اشاره کرد. وجود عناصر نامناسب در فلز می‌ تواند احتمال ایجاد ترک جوشکاری را افزایش دهد. همچنین وجود هیدروژن در فلز جوش یکی از دلایل مهم ایجاد ترک سرد در جوشکاری محسوب می‌ شود.

عوامل زیر نیز در ایجاد ترک جوش نقش دارند:

• سرعت سرد شدن زیاد فلز
• طراحی نامناسب اتصال جوشی
• انتخاب الکترود نامناسب
• وجود ناخالصی در فلز
• اجرای نادرست فرآیند جوشکاری

در صورتی که این عوامل کنترل نشوند، احتمال ترک در جوشکاری افزایش پیدا می‌ کند.

روش های تشخیص ترک در جوش

تشخیص ترک جوش یکی از مراحل مهم در کنترل کیفیت اتصالات فلزی است. برای این کار از روش‌ های مختلفی استفاده می‌ شود که برخی از آن‌ ها ساده و برخی تخصصی هستند.

یکی از ساده‌ ترین روش‌ ها بازرسی چشمی است. در این روش سطح جوش به دقت بررسی می‌ شود تا وجود ترک یا شکاف مشخص شود. این روش برای تشخیص ترک‌ های سطحی مناسب است.

روش‌ های پیشرفته‌ تر شامل آزمایش‌ های غیر مخرب هستند. در این روش‌ ها بدون آسیب رساندن به قطعه می‌ توان عیوب داخلی جوش را شناسایی کرد. برخی از رایج‌ ترین این روش‌ ها عبارتند از:

• آزمایش مایع نافذ
• آزمایش التراسونیک
• آزمایش رادیوگرافی
• آزمایش ذرات مغناطیسی

این روش‌ ها به مهندسان کمک می‌ کنند تا ترک جوشکاری را حتی در بخش‌ های داخلی اتصال نیز تشخیص دهند.

روش های جلوگیری از ایجاد ترک در جوش

جلوگیری از ترک جوش یکی از مهم‌ ترین اهداف در فرآیند جوشکاری است. برای این کار باید از روش‌ های صحیح جوشکاری استفاده شود و شرایط مناسب برای انجام جوش فراهم گردد.

یکی از مهم‌ ترین اقدامات برای جلوگیری از ترک جوش، انتخاب صحیح روش جوشکاری است. امروزه انواع جوشکاری مانند جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری گاز و جوشکاری زیرپودری برای کاربردهای مختلف استفاده می‌ شوند و انتخاب روش مناسب می‌ تواند از ایجاد ترک جلوگیری کند.

اقدامات زیر نیز در جلوگیری از ترک جوش موثر هستند:

• پیش گرم کردن قطعات قبل از جوشکاری
• کنترل سرعت سرد شدن فلز
• انتخاب الکترود مناسب
• تمیز کردن سطح فلز قبل از جوشکاری
• کنترل پارامترهای جوش مانند جریان و ولتاژ

اجرای این نکات باعث می‌ شود تنش‌ های ایجاد شده در فلز کاهش پیدا کند و احتمال ترک جوشکاری کمتر شود.

ترک جوش یکی از مهم‌ ترین عیوب در جوشکاری است که می‌ تواند باعث کاهش استحکام اتصال و حتی شکست سازه شود. این ترک‌ ها ممکن است در مراحل مختلف جوشکاری ایجاد شوند و در بخش‌ های مختلف اتصال مانند فلز جوش، ناحیه متاثر از حرارت یا فلز پایه دیده شوند.

شناخت انواع ترک در جوشکاری مانند ترک گرم، ترک سرد، ترک طولی و ترک عرضی به مهندسان کمک می‌ کند تا علت ایجاد آن را بهتر تشخیص دهند. همچنین استفاده از روش‌ های مناسب بازرسی و کنترل کیفیت می‌ تواند در شناسایی این عیب بسیار موثر باشد.

در نهایت رعایت اصول صحیح جوشکاری، انتخاب مواد مناسب و کنترل شرایط حرارتی از مهم‌ ترین عوامل در جلوگیری از ترک جوش هستند. با رعایت این نکات می‌ توان از ایجاد بسیاری از مشکلات در اتصالات جوشی جلوگیری کرد.

سوالات متداول