مشکلات رایج در جوشکاری سرسیلندر: علل، تشخیص و راهکارهای مقابله
جوشکاری آرگون (TIG) به خاطر دقت بالا و توانایی کنترل حرارت، یکی از بهترین گزینهها برای تعمیر قطعات حساس و حیاتی مانند سرسیلندر خودرو به شمار میآید. اما حتی با وجود پیشرفتهترین فنون و تجهیزات، جوشکاری سرسیلندر با چالشها و نقصهای خاصی روبروست که میتواند تاثیر قابل توجهی بر عملکرد موتور بگذارد و خسارات جبرانناپذیری به بار آورد. شناسایی این نقصها و درک علل ایجاد آنها، نخستین گام در جهت دستیابی به تعمیر موفق و افزایش عمر مفید قطعه است. در این مقاله، به بررسی هشت مشکل متداول در جوشکاری سرسیلندر، علل وقوع آنها، روشهای شناسایی و راهکارهای مقابله خواهیم پرداخت تا شما را در دستیابی به جوشکاری مؤثر یاری کنیم. برای آموزشهای تخصصی و عملیتر، میتوانید به آموزشگاه جوشکاری تهران پایتخت مراجعه کرده و در دورههای جوشکاری سرسیلندر شرکت کنید.
1. ترکهای جدید یا باز شدن ترکهای قبلی (Re-cracking)
ترکخوردگی، بزرگترین نگرانی هر جوشکار سرسیلندر به شمار میآید. این معضل میتواند به شکل ترکهای جدید در ناحیه جوش یا در منطقه متاثر از حرارت (HAZ) نمایان شود و همچنین ممکن است ترکهای قدیمی که به درستی ترمیم نشدهاند، مجدداً باز شوند. این ترکها معمولاً به دلیل تنشهای پسماند ناشی از انقباض و انبساط نامتقارن فلز در طول و پس از فرایند جوشکاری شکل میگیرند و میتوانند به سرعت توسعه یافته و منجر به ایجاد نشتی یا حتی خرابی کلی قطعه شوند.
علل:
تشخیص:
ترکها میتوانند به صورت واضح یا پنهان وجود داشته باشند. ترکهای سطحی با چشم غیرمسلح یا با استفاده از ذرهبین قابل دیدن هستند. برای شناسایی ترکهای مویی و زیرسطحی، از روشهایی نظیر آزمایش مایعات نافذ (PT) برای سرسیلندرهای آلومینیومی و آزمایش ذرات مغناطیسی (MT) برای سرسیلندرهای چدنی بهره گرفته میشود. علاوه بر این، ارزیابی فشار پس از جوشکاری برای اطمینان از عدم وجود نشتی ناشی از ترکهای ریز در مسیرهای آب و روغن بسیار حیاتی است. این آزمایشها به شناسایی دقیق محل و اندازه ترکها یاری میرسانند.
راهکارهای مقابله:
برای دستیابی به پیشگرمایش یکنواخت سرسیلندر تا دمای مطلوب (معمولاً بین 200 تا 400 درجه سانتیگراد بسته به نوع آلیاژ)، انتخاب فیلر مرغوب و مناسب و همچنین انجام خنککاری به صورت تدریجی و کنترلشده (مانند استفاده از پتوهای نسوز یا کورههای تخصصی) از جمله اقدامهای کلیدی به شمار میروند. علاوه بر این، طراحی مناسب توالی جوشکاری به منظور کاهش تنشهای باقیمانده و به کارگیری فیکسچرهای مناسب برای ثابت نگه داشتن قطعه در حین فرایند جوشکاری نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.
مطالب مرتبط: آموزش جوشکاری CO2
2.تخلخل و حفرههای گازی (Porosity)
تخلخل به حبابهای گاز محصور شده در فلز جوش اشاره دارد که به شکل حفرههای ریز در سطح یا درون جوش نمایان میشوند. این نقص به طور قابل توجهی قدرت و انسجام جوش را تحت تأثیر قرار میدهد و ممکن است در آینده منجر به نشتی یا شکستگی گردد. در فرآیند جوشکاری سرسیلندر، به دلیل وجود آلودگیهای محتمل، این مشکل به طور شایعی مشاهده میشود.
علل:
تشخیص:
تخلخلهای رویی به سادگی با چشم قابل دیدن هستند. برای بررسی تخلخلهای داخلی، از تکنیکهای غیرمخرب نظیر رادیوگرافی (X-ray) بهرهبرداری میشود که قادر است حفرههای گازی را در عمق جوش نمایان کند. علاوه بر این، آزمایش فشار آب یا هوا میتواند نشتهای مرتبط با تخلخلهای متصل به سطح را شناسایی کند.
راهکارهای مقابله:
پاکسازی کامل و دقیق ناحیه جوش (شامل شستشو، از بین بردن چربی، سنگزنی یا تراشیدن ناحیه ترک)، به کارگیری گاز محافظ با خلوص بالا و تنظیم مناسب جریان، اطمینان از عدم وجود رطوبت در محیط کار و روی فیلر، و بهینهسازی پارامترهای جوشکاری (جریان، ولتاژ و سرعت) از جمله روشهای اساسی به شمار میروند. علاوه بر این، انتخاب فیلر با کیفیت و متناسب با آلیاژ سرسیلندر امری ضروری است.
3.تاب برداشتن و تغییر شکل (Distortion & Warping)
تاب برداشتن به تغییرات دائمی در شکل سرسیلندر به واسطه حرارت ناشی از جوشکاری اشاره دارد. این معضل میتواند باعث ناتوانی در آببندی مناسب سرسیلندر با بلوک موتور، بروز مشکلات در نصب منیفولدها و حتی آسیب به سوپاپها گردد. دقت در ابعاد سرسیلندر از اهمیت بالایی برخوردار است.
علل:
کنترل نادرست دمای ورودی، خنککاری غیر یکنواخت و سریع، عدم به کارگیری فیکسچرهای مناسب برای ثابت نگهداشتن قطعه در حین فرایند جوش، و ترتیب نامناسب انجام جوشکاری از جمله عوامل اصلی ایجاد تابیدگی به شمار میروند. به عنوان نمونه، اگر یک ناحیه کوچک از سرسیلندر به شدت گرم شود در حالی که سایر بخشها سرد باقی بمانند، انقباض نامنظم میتواند منجر به تاب برداشتن شود.
تشخیص:
تشخیص تاب برداشتن معمولاً با کمک ابزارهای اندازهگیری دقیق مانند ساعت اندیکاتور، کولیس، میکرومتر و گونیا امکانپذیر است. همچنین، قرار دادن سرسیلندر بر روی یک سطح هموار و بررسی میزان لقی میتواند نشانهای از وجود تاب باشد. در موارد حادتر، تاب برداشتن حتی با چشم غیرمسلح نیز قابل مشاهده است.
راهکارهای مقابله:
برای دستیابی به پیشگرمایش یکنواخت در سرسیلندر، به کارگیری فیکسچرهای مقاوم و مناسب به منظور نگهداشتن و تثبیت قطعه در حین فرآیند جوشکاری از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین، اتخاذ تکنیکهای جوشکاری با ورودی حرارتی کمتر، نظیر جوشکاری پالسی، و انجام خنککاری بهطور آرام و کنترلشده، از جمله راهکارهای کلیدی به شمار میآید. علاوه بر این، اجرای جوشکاری در پاسهای کوتاه و متناوب نیز میتواند به کاهش تابهای ایجادشده کمک کند.
4.عدم نفوذ یا ذوب ناقص (Lack of Penetration / Incomplete Fusion)
این نقیصه زمانی به وجود میآید که فلز جوش به طور کامل در فلز پایه ذوب نشده و نتواند به عمق مناسب نفوذ کند، یا اینکه دو لبه فلز پایه به طور کامل به هم پیوند نخورند. این مسئله به طور قابل توجهی استحکام مکانیکی جوش را کاهش میدهد و نقطه ضعفی برای شکستهای احتمالی در آینده به وجود میآورد.
علل:
جوشکاری با آمپر کم، سرعت بالا در فرایند جوش، آمادهسازی نادرست لبههای قطعه (عدم وجود پخزنی کافی)، طول قوس زیاد و نداشتن مهارت لازم در هدایت صحیح حوضچه مذاب، از جمله عوامل اصلی این مشکل هستند.
تشخیص:
تشخیص عدم نفوذ میتواند از طریق بازرسی بصری (زمانی که شکافهایی در ریشه جوش وجود دارد) یا با بهکارگیری روشهای غیرمخرب مانند رادیوگرافی (ایکسری) و تست اولتراسونیک (UT) انجام شود. این روشها قادرند نواحی که به درستی ذوب نشدهاند را در داخل جوش نمایان سازند.
راهکارهای مقابله:
تنظیم دقیق پارامترهای جوشکاری (افزایش جریان و کاهش سرعت)، آمادهسازی درست لبههای ترک با ایجاد پخ مناسب جهت دسترسی بهتر به ریشه، و اطمینان از مهارت و تجربه کافی جوشکار در مدیریت حوضچه مذاب و نفوذ کامل جوش از جمله اقدامات کلیدی هستند. بهکارگیری تکنیکهای مناسب برای جوشکاری ریشه نیز از اهمیت ویژهای برخوردار است.
5. نشتی (Leakage)
نشت در سرسیلندر، به ویژه در مسیرهای مربوط به آب و روغن، یکی از خطرناکترین مشکلات ناشی از جوشکاری سرسیلندر محسوب میشود. این عیب میتواند به ترکیب آب و روغن، کاهش فشار روغن و در نهایت خسارتهای جدی به موتور منجر شود. معمولاً این مشکل نتیجه عیوب دیگری مانند تخلخل یا ترکهای ریز است.
علل:
نشتیها اغلب به علت وجود حفرههای متصل به سطح، شکافهای ریز ناشی از جوشکاری یا عدم نفوذ مناسب جوش در نقاط حساس به وجود میآیند. همچنین، عدم پاکسازی دقیق مسیرها و وجود آلودگیها میتواند به شکلگیری این نوع نشتیها یاری رساند.
تشخیص:
اصلیترین شیوه برای شناسایی نشتی، آزمایش فشار است. در این فرآیند، لولههای آب و روغن سرسیلندر با استفاده از فشار هوا یا آب پر میشوند و با غوطهور کردن سرسیلندر در مایع یا به کارگیری محلولهای حبابزا، مکان دقیق نشتی مشخص میگردد. این آزمایش باید هم در مراحل پیش از جوشکاری و هم پس از آن صورت گیرد.
راهکارهای مقابله:
برای جلوگیری از نشت، ضروری است که از بروز مشکلات دیگر نظیر تخلخل و ترکها پیشگیری شود. این امر مستلزم انجام تمیزکاری دقیق، پیشگرمایش مناسب، انتخاب فیلر مناسب و کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری است. پس از اتمام فرآیند جوشکاری، انجام تست فشار الزامی بوده و در صورت بروز نشت، ناحیه آسیبدیده باید دوباره جوشکاری و آزمایش گردد.
6. مشکلات مربوط به نشیمنگاه سوپاپ (Valve Seat Issues)
نقاط نشیمنگاه سوپاپها در سرسیلندر به عنوان نواحی حساس شناخته میشوند که تحت تأثیر حرارت و فشار شدید قرار دارند. انجام جوشکاری در نزدیکی این نواحی ممکن است باعث تغییر شکل، ایجاد ترک یا آسیب به نشیمنگاه گردد، که این امر میتواند عملکرد سوپاپها و آببندی محفظه احتراق را دچار اختلال کند.
مطالب مرتبط: آموزش جوشکاری برق
علل:
حرارت شدید و متمرکز در اطراف نشیمنگاه سوپاپ، فقدان کنترل مناسب بر دمای قطعه و عدم حفاظت از نشیمنگاهها در زمان جوشکاری، از جمله عوامل اصلی بروز این مشکل به شمار میآیند. این حرارت میتواند منجر به نرم شدن، تغییر شکل یا حتی جدا شدن نشیمنگاه گردد.
تشخیص:
تشخیص مشکلات نشیمنگاه سوپاپ به وسیله بازرسی دقیق چشمی، اندازهگیری ابعاد با استفاده از ابزارهای تخصصی و در صورت نیاز، انجام آزمون نشیمنگاه سوپاپ (Leak Down Test) امکانپذیر است. هر نوع تغییر شکل یا ترک در نواحی اطراف نشیمنگاه باید به دقت مورد توجه قرار گیرد.
راهکارهای مقابله:
جوشکاری باید با پایینترین میزان حرارت ورودی و با دقت بالا در نزدیکی نشیمنگاهها انجام گیرد. در برخی مواقع، ممکن است لازم باشد نشیمنگاهها قبل از جوشکاری حذف و پس از آن دوباره نصب یا تعویض شوند. پس از انجام جوشکاری، ماشینکاری دقیق نشیمنگاهها و گاید سوپاپها برای تضمین هندسه و آببندی صحیح ضروری است.
7. سختشدگی یا تردی موضعی (Localized Hardening/Brittleness)
سختشدگی یا تردی موضعی (Localized Hardening/Brittleness)
این معضل عمدتاً در جوشکاری سرسیلندرهای چدنی مشاهده میشود. دمای بالای فرایند جوشکاری ممکن است سبب تغییر در ساختار متالورژیکی فلز در ناحیه HAZ (منطقه تحت تأثیر حرارت) گردد و آن را سخت و شکننده سازد. این ناحیه شکننده در آینده به راحتی ممکن است دچار ترکخوردگی شود.
علل:
سرد کردن سریع پس از فرآیند جوشکاری، ورود حرارت بیش از حد، و عدم انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری (Post-weld Heat Treatment) از عوامل اصلی سختشدگی موضعی به شمار میروند. در چدن، تبدیل فازهای متالورژیکی به مارتنزیت یا بینیت، که سخت و شکننده هستند، این معضل را بوجود میآورد.
تشخیص:
شناسایی سختشدگی موضعی عموماً از طریق آزمایش سختیسنجی در محل جوش و ناحیه تأثیر حرارتی (HAZ) صورت میگیرد. در موارد حادتر، ممکن است ترکهای ریز در این مناطق مشاهده گردد. همچنین، بررسیهای میکروسکوپی قادر به نمایش تغییرات ساختاری نیز هستند.
راهکارهای مقابله:
برای جلوگیری از سفت شدن، ضروری است که سرسیلندر به طور یکنواخت و کنترل شده پیشگرم شود و سپس با شیوهای بسیار آهسته و تحت کنترل خنک گردد (Post-heating). در برخی موارد، انجام عملیات حرارتی تنشزدایی (Stress Relieving) در کوره پس از جوشکاری میتواند به بهبود خواص مکانیکی فلز و کاهش تردی آن یاری رساند.
8. آلودگی و ناخالصی (Inclusions)
آلودگیها و ناخالصیها به ذرات خارجی اشاره دارند که در فرآیند جوشکاری به فلز جوش نفوذ میکنند. این ذرات ممکن است شامل اکسیدها، سرباره یا حتی ذرات فلزی دیگر باشند که بهطور کامل از ناحیه جوش زدوده نشدهاند. حضور چنین ناخالصیهایی بهطور قابل توجهی باعث کاهش استحکام و یکپارچگی جوش میشود.
مطالب مرتبط: آموزش جوشکاری آرگون
علل:
عدم پاکسازی مناسب سطوح پیش از فرایند جوشکاری (خصوصاً حذف اکسیدها در آلومینیوم)، به کارگیری فیلر آلوده و نداشتن کنترل صحیح بر روی حوضچه مذاب که موجب ورود ذرات خارجی به آن میگردد، از مهمترین عوامل آلودگی محسوب میشوند. برای نمونه، اگر لایه اکسید آلومینیوم به درستی با استفاده از برس استیل ضد زنگ تمیز نشود، در فرایند جوش به دام میافتد.
تشخیص:
ناخالصیهای بزرگتر ممکن است به راحتی با چشم غیرمسلح یا با استفاده از ذرهبین دیده شوند. اما برای شناسایی ناخالصیهای داخلی و کوچکتر، از روشهای غیرمخرب مانند رادیوگرافی (X-ray) بهره گرفته میشود که قادر به تشخیص این ذرات درون جوش است.
راهکارهای مقابله:
پاکسازی دقیق و جامع ناحیه جوشکاری با استفاده از برس استیل ضد زنگ (مخصوص آلومینیوم)، به کارگیری فیلر و گاز محافظ با استاندارد بالا و بدون آلودگی، و نظارت مداوم بر حوضچه مذاب به منظور جلوگیری از ورود ذرات ناخواسته، از جمله روشهای اساسی به شمار میروند. همچنین، تضمین عدم وجود ذرات سست یا برادهها در منطقه جوشکاری از اهمیت بالایی برخوردار است.
جمعبندی :
جوشکاری سرسیلندر یک فرایند پیچیده و نیازمند مهارتهای ویژه است که حتی کوچکترین اشتباه میتواند به بروز مشکلات جدی و هزینههای سنگین منتهی شود. آشنایی با هشت مشکل متداول و راههای حل آنها، نخستین قدم برای رسیدن به یک تعمیر موفق به شمار میآید.
مطالب مرتبط: آموزش جوشکاری co2
دیدگاهتان را بنویسید