آیا جوش قوی تر ، گرم است یا سرد؟

هنگام بحث در مورد جوش ، سؤالاتی در مورد خصوصیات قدرت و دما آنها رایج است و پاسخ به "آیا جوش قوی تر ، گرم یا سرد است؟" شامل درک عملکرد مکانیکی جوش ها و رفتار آنها در شرایط مختلف دما است. استحکام جوش و وضعیت حرارتی آن ویژگی های متمایز اما مرتبط است که هر یک نقش اساسی در عملکرد آن دارند.
آیا جوش قوی تر است؟
در بیشتر موارد ، یک جوش به درستی اجرا شده به همان اندازه قوی تر یا قوی تر از فلزات پایه ای است که در شرایط استاندارد ارزیابی می شود {{0}. این قدرت از پیوند متالورژی تشکیل شده در هنگام جوشکاری ناشی می شود: همانطور که فلزات مذاب فیوز و خنک می شوند ، اتمهای آنها به هم پیوسته است و مفصلی را ایجاد می کند که استرس را به طور مساوی در ساختار توزیع می کند. به عنوان مثال ، یک اتصالات فولادی جوش داده شده چاه- با استفاده از یک فلز پرکننده تطبیق (مانند الکترودهای E7018 برای فولاد خفیف) به طور معمول با استحکام کششی فولاد پایه مطابقت دارد ، حدود 70،000 psi ، و این باعث می شود که بدون عدم موفقیت در ابتدا ، از تحمل همان بارها استفاده کنند.
با این حال ، قدرت جوش به کیفیت بستگی دارد. نقص مانند تخلخل ، ترک ها یا همجوشی ناقص ، مفصل را تضعیف می کند و باعث می شود که در معرض استرس باشد. POST - درمان های جوش نیز اهمیت دارند: آنیل شدن (یک عملیات حرارتی) می تواند تنش های باقیمانده در جوش را کاهش دهد ، و سختی آن را بهبود بخشد ، در حالی که خنک کننده نادرست (مانند خاموش شدن سریع در برخی از فلزات) ممکن است جوش را شکننده و ضعیف تر از فلز پایه کند. با این حال ، هنگامی که به درستی انجام می شود ، جوش به بخشی جدایی ناپذیر از ساختار تبدیل می شود ، که اغلب به عنوان یک تساوی دهنده قدرت به جای یک نقطه ضعف عمل می کند.
در مقایسه با اتصالات مکانیکی (به عنوان مثال ، پیچ و مهره ها) ، جوش ها به دو دلیل استحکام برتر را ارائه می دهند: آنها شکاف هایی را که در آن تمرکز می شود از بین می برند و از وزن و بخش عمده اتصال دهنده ها جلوگیری می کنند و امکان توزیع بار کارآمدتر را فراهم می کنند. در برنامه های مهم مانند تسمه های پل یا کشتی های فشار ، این مزیت قدرت باعث می شود جوش ها به روش پیوستن ترجیحی باشند.
جوش گرم است یا سرد؟
جوش ذاتاً در طی فرآیند جوش گرم است اما پس از اتمام دمای محیط خنک می شود. ماهیت "گرم" یک جوش برای شکل گیری آن بسیار مهم است: جوشکاری به گرما- از یک قوس ، شعله ، لیزر یا منبع دیگر- برای ذوب فلزات پایه و مواد پر کننده ، معمولاً به دمای بین 3000 درجه F و 10،000 درجه F (1،650 درجه درجه تا 5،500 درجه) متناسب با فلز متکی است. این گرمای شدید همان چیزی است که همجوشی را قادر می سازد و پیوندهای اتمی را در فلزات پایه تجزیه می کند تا بتوانند به یک ساختار واحد بپیوندند.
در حین خنک کننده ، جوش از حالت مذاب به یک حالت جامد منتقل می شود ، فاز که به طور مستقیم بر خصوصیات نهایی آن تأثیر می گذارد. خنک کننده سریع ممکن است تنش های موجود در جوش را به دام بیندازد ، در حالی که خنک کننده کنترل شده (به عنوان مثال ، در فولاد ضخیم از قبل گرم شده) باعث رشد یکنواخت دانه می شود و باعث تقویت قدرت می شود. پس از خنک شدن کامل ، جوش خود در همان دمای محیط اطراف خود قرار دارد- دیگر به معنای واقعی کلمه "داغ" نیست مگر اینکه در معرض منابع گرمای خارجی قرار گیرد (مانند محیط های صنعتی درجه حرارت 5 {5}).
مهمتر اینکه ، رفتار جوش تحت گرما پس از خنک شدن تغییر می کند. در حالی که در دماهای بالا تشکیل شده است ، جوش جامد ممکن است به گرما متفاوت از فلز پایه پاسخ دهد. به عنوان مثال ، قرار گرفتن در معرض مکرر در گرمای زیاد (به عنوان مثال ، در سیستم های اگزوز) بسته به مقاومت در برابر حرارت فلز پرکننده می تواند باعث اکسیداسیون یا تضعیف در برخی از جوش ها شود. اما در شرایط عادی ، یک جوش خنک شده پایدار و درجه حرارت 5- خنثی نسبت به محیط آن است.
رابطه بین قدرت و دما
استحکام جوش در تمام دما ایستا نیست. در دمای بالا (به عنوان مثال ، بالاتر از 500 درجه فارنهایت برای فولاد) ، هر دو جوش و فلز پایه با شل شدن ساختارهای اتمی خود ، استحکام خود را از دست می دهند. اگر فلز پرکننده آن مقاومت در برابر حرارت پایین داشته باشد ، ممکن است یک جوش حتی از فلز پایه ضعیف تر شود. در مقابل ، در دمای سرد ، برخی از جوش ها (به خصوص آنهایی که در فولادهای قدرت بالا- بالا هستند) ممکن است شکننده شوند و قدرت ضربه آنها را کاهش می دهند- اگرچه این خاصیت ترکیب فلز است ، نه خود جوش.
به طور خلاصه ، یک جوش به درستی ساخته شده به طور معمول به اندازه فلزات پایه ای که در شرایط استاندارد می پیوندد قوی است ، اگرچه استحکام آن با درجه حرارت متفاوت است. در هنگام تشکیل به دلیل گرمای مورد نیاز برای همجوشی گرم است اما به دمای محیط خنک می شود و به یک قسمت پایدار و یکپارچه سازه تبدیل می شود. درک این صفات به طراحی ، بازرسی و استفاده از مؤلفه های جوش داده شده به طور مؤثر کمک می کند ، و اطمینان حاصل می کند که آنها در محیط های مورد نظر خود قابل اعتماد هستند.