جوشکاری تعمیری

جوشکاری تعمیری یا جوشکاری ترمیمی فرایند تعمیر عیوب سطحی و عمقی قطعات، قبل یا بعد از قرار گرفتن در چرخه کار است. اهمیت جوشکاری تعمیری در پروسه های مختلف کاری به حدی زیاد است که مجموعه ای از استانداردهای مختلف به این منظور تدوین شده است. این استانداردها روش انجام تعمیرات را برای طیف وسیعی از آلیاژها و عیوب متنوع شرح می دهند. فرایندهای جوشکاری ترمیمی به طور کلی در سه دسته تعمیر عیوب جوش، تعمیر قطعات شکسته و تعمیر قطعات ساییده شده قرار می گیرند.

فرایندهای جوشکاری تعمیری

با توجه به کاربرد مد نظر، همه فرایندهای اصلی جوشکاری می توانند به منظور جوشکاری تعمیری استفاده شوند. برای مثال فرایندهایی شامل جوشکاری با الکترود دستی ، جوشکاری میگ و تیگ ، جوشکاری زیر پودری و جوشکاری با پلاسما از فرایندهای پرکاربرد در جوشکاری ترمیمی هستند. در تعمیر جوش هایی با کیفیت بالا، جوشکاری پلاسما و جوشکاری تیگ به کار می روند. در حالاتی که تعمیرات مدنظر نیاز به رسوب نشانی بالایی داشته و شرایط قطعه از نظر هندسی مناسب بوده، جوشکاری زیر پودری به کار می رود. در برخی از موارد ، عیوب ایجاد شده به دلیل سایش، فرسایش و خوردگی، توسط انواع فرایند های هاردفیسینگ و پوشش دهی تعمیر می شوند.

جوشکاری ترمیمی

در صورت آماده نبودن شرایط محیطی برای فرایند زیرپودری، جوشکاری میگ نیز در چنین شرایطی می تواند مفید واقع شود. جوشکاری تعمیرِی با الکترود دستی نیز کاربرد بسیار زیادی بین فرایند های جوشکاری تعمیری دارد. به خصوص در شرایطی که نیاز به تعمیر سریع وجود دارد یا در محل تعمیرات، تجهیزات کافی برای انجام فرایندهای دیگر موجود نیست. البته با قابل حمل تر شدن تجهیزات جوشکاری میگ و استفاده از سیم های توپودری در این فرایند، جوشکاری میگ به تدریج در جوشکاری تعمیری پرکاربرد تر میشود.

پارامترهای موثر بر جوشکاری تعمیری

قبل از انجام جوشکاری تعمیری ، سه فاکتور بسیار مهم بایستی در نظر گرفته شود. اولین فاکتور، جوش پذیری ماده سازنده قطعه است. ماهیت نوع عیبی که تعمیر می شود و استاندارد های حاکم بر قطعه در درجات بعدی اهمیت قرار دارند.

جوش پذیری در جوشکاری تعمیری

گاهی قطعه ای که قصد تعمیر آن وجود دارد، قطعه ای است که قبلا روی آن جوشکاری صورت نگرفته است. در این شرایط، بررسی های کافی به منظور تعیین میزان جوش پذیری قطعه باید انجام شود. در ابتدا اسناد و تحقیقات پیشین روی ماهیت شیمیایی قطعه باید مطالعه شود. در صورت لزوم، آزمایش های مناسب از جمله انواع آزمون های شیمیایی، تست جرقه و جوش های آزمایشی باید روی قطعه انجام شود.

جوشکاری ترمیمی با صفحه پشتیبان

آزمایش جرقه ، ترکیب فلز پایه را در مورد فولادهای ساده کربنی بررسی می کند. آزمون های شیمیایی به وسیله نمونه برداری، ترکیب شیمیایی مواد سازنده قطعه را بررسی می کنند. جوش های آزمایشی نیز در صورت امکان، به وسیله برداشتن نمونه کافی از قطعه و جوش کاری این نمونه انجام می شوند. لازم به ذکر است که هیچ کدام از این آزمون ها تاریخچه عملیات حرارتی قطعه را بررسی نمی کنند.

تعیین ماهیت عیب در جوشکاری تعمیری

به منظور اعمال جوشکاری ترمیمی مناسب، بررسی کافی به منظور درک علت و ماهیت عیب و خرابی ایجاد شده از اهمیت بالایی برخوردار است. برخی عیوب ناشی از فرایند ریخته گری یا کار مکانیکی قطعه هستند. مانند انواع حفره، آخال، عیوب سطحی یا عیوب متالورژیکی دیگر که در مرحله تست غیر مخرب تشخیص داده نشده اند. این عیوب حین سرویس می توانند منجر به خرابی های بزرگ تری شوند.

جوشکاری تعمیری مخزن

دسته دیگر عیوبی را شامل میشود که ناشی از اعمال بار بیش از حد توان قطعه، مانند انواع شکست ها و پارگی های ناشی از کار مکانیکی بیش از حد هستند. جوشکاری تعمیری این قطعات به تنهایی احتمال دارد که کافی نباشد. در مواردی ممکن است نیاز به استفاده از انواع تقویت کننده های مختلف باشد. جوشکاری صفحه ای روی محل بروز عیب برای جلوگیری از گسترش پارگی را می توان مثالی از این نوع تقویت دهنده ها دانست.

همچنین ممکن است جوشکاری قبلی قطعه توسط آزمون های غیر مخرب تایید نشده باشد یا جوش تایید شده حین سرویس دچار عیب شده باشد. در این موارد، جوش قبلی تا حد ممکن حذف می شود و جوشکاری ترمیمی با مشخصاتی همانند جوش قبلی اعمال می شود.

روشهای تعیین ماهیت عیب

تعیین ماهیت عیوب به روش های متعددی انجام می شود که همگی در دو دسته بررسی های مخرب و غیرمخرب جای می گیرند.

بررسی های غیر مخرب شامل روش هایی می شود که بدون آسیب رساندن به قطعه، ماهیت و ابعاد عیوبی از قبیل ترک یا حفرات را بررسی می کنند. طول ترک ها و محل دقیق بروز عیوب به وسیله آزمون هایی از قبیل آزمون ذرات مغناطیسی ، مایع نافذ یا اولتراسونیک قابل بررسی هستند. در بسیاری از موارد این آزمون ها اطلاعات کافی برای شروع جوشکاری تعمیری را به مهندسین جوشکاری می دهند. در صورت ناکافی بودن آزمون های یاد شده، بررسی های مخرب نیز انجام می شوند. در این شرایط، بخشی از قطعه به منظور بررسی علت ایجاد عیب، برداشته شده و آنالیز های لازم روی این نمونه انجام می شود.

انتخاب فرایند جوشکاری تعمیری

در انتخاب فرایند جوشکاری ترمیمی مناسب برای کاربرد مد نظر چندین عامل مهم در نظر گرفته می شوند. نوع فلز پایه، طراحی و ضخامت قطعه، پوزیشن و شرایط محیطی جوشکاری مهمترین آنها هستند. سرعت جوشکاری و لایه نشانی معمولا در جوشکاری تعمیری عامل مهمی محسوب نمیشود، اما در شرایط خاصی ممکن است اهمیت پیدا کند.

شماتیک جوشکاری تعمیری

فلز پایه از این نظر اهمیت دارد که برخی از فرایندهای جوشکاری برای فلزات خاصی مناسب تر هستند. مهمترین پارامتر در انتخاب فرایند جوشکاری تعمیری ، حرارت ورودی آن است. برخی فلزات نیاز به حرارت ورودی پایینی برای جوشکاری تعمیری دارند. همچنین فلزاتی که تحت عملیات حرارتی قبلی قرار گرفته اند نیز باید با فرایند هایی جوش داده شوند که حرارت ورودی بالایی ندارند.

ضخامت، طول و نوع درز جوشی که نیاز به تعمیر دارد، در انتخاب فرایند اهمیت دارد. از این رو که ممکن است برای ضخامت های بالا نیاز به جوشکاری ترمیمی با عمق نفوذ بیشتر وجود داشته باشد. همچنین در جوشکاری تعمیری با طول زیاد ممکن است فرایندهایی که قادر به انجام جوشکاری بلند مدت بدون وقفه هستند، مفید تر واقع شوند. پوزیشن جوشکاری نیز اهمیت زیادی دارد و برخی فرایندها مثل جوشکاری زیرپودری در همه پوزیشن ها انجام پذیر نیستند.

جوشکاری تعمیری ریل

شرایط محیطی جوشکاری تعمیری نیز از دو جنبه شرایط آب و هوایی و در دسترس بودن اتصال مد نظر اهمیت پیدا میکند. برخی فرایندهای جوشکاری بسیار حساس به جریان های شدید هوا هستند. برخی از فرایندها نیز نیاز به تجهیزات متعددی دارند که از نظر محیط جوشکاری آن ها را محدود میکند. همچنین ممکن است قطعه در مکان هایی با دسترسی بسیار سخت، مانند زیر آب، ارتفاع زیاد یا زیر زمین باشد که هر کدام شرایط جوشکاری مخصوص به خود را دارند.

تعیین نوع الکترود جوشکاری تعمیری

تعیین ترکیب شیمیایی یا آلیاژی قطعه یا تعیین ماهیت و علت خرابی آن، می تواند در انتخاب الکترود یا فیلر متال مناسب تعیین کننده باشد. ترکیب شیمایی الکترود و خواص مکانیکی جوشکاری ترمیمی ایجاد شده توسط این الکترود پارامتر مهمی در فرایند جوشکاری ترمیمی قطعه محسوب می شود. یک قاعده ای که در این مورد می تواند لحاظ شود، انتخاب الکترودی با مقاومت به خوردگی و استحکام کششی معادل فلز پایه مورد تعمیر است. ترک ها و انواع شکست ها در مقاطعی از قطعه رخ می دهند که تحت بار بیش از حد قرار می گیرد. در نتیجه، انتخاب الکترودی با چقرمگی مناسب برای جلوگیری از شکست های بعدی می تواند فاکتور مهمی باشد. در بسیاری از موارد نیز انتخاب الکترود به وسیله ترکیب آلیاژی فلز پایه محدود می شود و گزینه های متعددی برای جوشکاری تعمیری در دسترس نیست.

هزینه جوشکاری تعمیری

هزینه جوشکاری تعمیری وابسته به نوع فرایند مورد استفاده است. فرایندهای متنوع جوشکاری که خود وابسته به نوع فلز پایه و پارامترهای متنوع جوشکاری هستند، هزینه جوشکاری تعمیری را تعیین می کنند. برای مثال الکترود دستی برای بسیاری از کاربردها تکنولوژی مناسبی است و هزینه جوشکاری تعمیری را پایین می آورد. اما از سوی دیگر، این فرایند مناسب تعمیرات ظریف تر و آلیاژهای حساس تر نیست و در این حالتها بهتر از است از فرایندهایی مثل جوشکاری تیگ استفاده شود. به طور کلی هزینه جوشکاری تعمیری جزو هزینه های اساسی فرایند تولید است. چنانچه در راستای کم کردن هزینه جوشکاری تعمیری از جوش های بی کیفیت استفاده شود، می تواند منجر به صدمات جبران ناپذیر شود.