عملیات پیشگرم
حرارت دادن قطعه برای بالا بردن دمای آن، قبل از شروع جوشکاری عملیات پیشگرم نامیده می شود. در واقع در طی این عملیات دمای قطعه را تا میزان معینی بالا برده و پس از آن عملیات جوشکاری آغاز می شود. این روش به منظور بهبود خواص جوش صورت می گیرد. در این روش ،به منظور جلوگیری از ایجاد اختلاف دما ، حرارت دادن قطعه تا لحظه ی شروع جوشکاری ادامه می یابد.
عموما فرآیند پیشگرم برای رسیدن به اهداف زیر صورت می گیرد :
- کنترل میزان حرارت و جلوگیری از تغییرات دمایی در قطعه
پس از هر مرحله (پاس) جوشکاری ، امکان افت دمای قطعه وجود دارد بنابراین برای جلوگیری از این افت دما ، لازم است درجه حرارت در هر مرحله (به خصوص در جوش های چند پاسی) کنترل شود . این امر به صورت مستقیم به جنس و ضخامت قطعه بستگی دارد.
- جلوگیری از ایجاد تنش در منطقه تحت جوش
ایجاد تنش در منطقه جوش به شدت زیان بار بوده و سبب ایجاد خستگی در قطعه می شود و حتی می تواند سبب ایجاد ترک و شکستگی در قطعه شود . علت اصلی این امر تغییرات دمایی در ناحیه تحت جوش می باشد.
- جلوگیری از تمرکز و ترک های ناشی از وجود هیدروژن و امکان دادن به خروج هیدروژن
هیدروژن اتمی تنها عنصری است که می تواند از فلز عبور کند. . در اثر رطوبت و امکان وجود هیدروژن در محیط و یا الکترود ، به دلیل دمای بسیار زیاد در حین جوشکاری، رطوبت در ناحیه جوش گیر افتاده و سبب ایجاد ترکهای سرد هیدروژنی و یا تنشهای ناشی از آن می شود. این ترکها در کوتاه مدت یا بلند مدت نمایان شده و اثرات مخربی از خود به جا می گذارند. با انجام عملیات پیشگرم ، فرصت کافی برای خروج هیدروژن ایجاد می شود .
- پاکسازی رطوبت موجود در فلز پایه
- کنترل ساختار HAZ
ناحیه متأثر از حرارت (Heat Affected Zone: HAZ)، قسمتی از فلز جوش است که در آن اگر چه فلز پایه ذوب نشده است اما ساختار و دانه بندی آن در اثر حرارت ناشی از جوشکاری تغییر یافته است. در پایان فرآیندهای جوشکاری به دلیل سرعت بالای سرد شدن، ساختارهای مارتنزیتی تشکیل میگردد. این امر حتی می تواند سبب تغییر در شکل ظاهری قطعه شود. براي اينکه ترک HAZ رخ دهد سه شرط بايد بطور همزمان برقرار باشد:
1. بايد مقدار کافي هيدروژن وجود داشته باشد.
2. جوش بايد به حد کافي نفوذ پذير باشد.
3. بايد به حد کافي تنشهاي داخلي يا پسماند وجود داشته باشد.حذف يکي از سه شرط فوق معمولا باعث مي‌شود که اين نوع ترک از بين برود. برای مهار این مشکل از عملیات پیشگرم و پس گرم به منظور تنش زدایی استفاده می شود
کنترل ساختار منطقه متاثر از جوش (HAZ)
پیشگرم موجب کاهش شیب حرارتی و در نتیجه باعث کاهش سرد شدن جوش می گردد و تنش های انبساطی و انقباضی ،عدم انطاف پذیری کافی و ترک ها نیز از این طریق بر طرف می شوند
میزان حداقل پیش گرم برای اجتناب از ترک خوردگی در یک فولاد مشخص بستگی به موارد زیر دارد:
– میزان کربن و عناصر آلیاژی فلز پایه
– شرایط عملیات حرارتی قبل از جوشکاری
– ضخامت مقطع قطعه و میزان کرنش در اتصال
– میزان هیدروژن موجود در حین جوشکاری