مقدمة لعدة أنواع من شقوق اللحام

يمكن تقسيم شقوق اللحام بطبيعتها إلى نقاط، إلى شقوق ساخنة، وشقوق إعادة تسخين، وشقوق باردة، وتمزيق مصفح وما إلى ذلك. فيما يلي فقط أسباب الشقوق المختلفة وخصائصها وطرق الوقاية منها لتوضيح محدد.
1. الشقوق الحرارية
يتم إنتاجه عند درجات حرارة عالية أثناء اللحام، وهو ما يسمى بالتكسير الحراري، والذي يتميز بالتشقق على طول حدود حبيبات الأوستنيت الأصلية. وفقًا للمواد المعدنية الملحومة (الفولاذ عالي القوة منخفض السبائك والفولاذ المقاوم للصدأ والحديد الزهر وسبائك الألومنيوم وبعض المعادن الخاصة، وما إلى ذلك)، يختلف أيضًا شكل التكسير الحراري ونطاق درجة الحرارة والسبب الرئيسي. في الوقت الحاضر، تنقسم الشقوق الحرارية إلى ثلاث فئات رئيسية مثل شقوق التبلور، وشقوق التميع، والشقوق المتعددة الأطراف.
(1) يتم إنتاج شقوق التبلور بشكل أساسي في الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على المزيد من الشوائب، واللحام الفولاذي منخفض السبائك (الذي يحتوي على S، P، C، Si مرتفع) والفولاذ الأوستنيتي أحادي الطور، والسبائك القائمة على النيكل وبعض لحام سبائك الألومنيوم. يحدث هذا الكراك في عملية لحام التبلور، بالقرب من خط الطور الصلب، بسبب تصلب انكماش المعدن، فإن المعدن السائل المتبقي غير كافٍ، ولا يمكن إضافته في الوقت المناسب، تحت تأثير الضغط. يحدث على طول تكسير الكريستال.
التدابير الوقائية هي: في العوامل المعدنية، التعديل المناسب لتكوين معدن اللحام، وتقصير نطاق منطقة درجة الحرارة الهشة للتحكم في اللحام في الكبريت والفوسفور والكربون والشوائب الضارة الأخرى؛ صقل حبيبات معدن اللحام، أي الإضافة المناسبة لعناصر مثل Mo، V، Ti، Nb، وما إلى ذلك؛ من حيث التكنولوجيا، يمكن تسخينها قبل اللحام، والتحكم في خط الطاقة، وتقليل قيود المفاصل وغيرها من الجوانب لمنعها والسيطرة عليها.
(2) صدع التميع في منطقة التماس القريبة هو نوع من الشقوق الدقيقة التي تتشقق على طول حدود حبيبات الأوستينيت، وهي صغيرة جدًا في الحجم وتحدث في منطقة التماس القريبة من HAZ أو الطبقة البينية. يرجع سببها عمومًا إلى اللحام بالقرب من منطقة التماس المعدنية أو لحام الطبقة البينية المعدنية، عند درجات حرارة عالية بحيث يتم إعادة صهر هذه المناطق من حدود حبيبات الأوستنيت على المكونات سهلة الانصهار منخفضة، تحت تأثير إجهاد الشد على طول الحبيبات الأوستنيتية. تكسير وتشكيل تسييل الشقوق.
هذا النوع من تدابير الوقاية من الشقوق ومكافحتها وشقوق التبلور هي نفسها في الأساس. وخاصة في علم المعادن، إلى أقصى حد ممكن للحد من الكبريت والفوسفور والسيليكون والبورون وغيرها من العناصر المكونة للمحتوى منخفض الانصهار فعالة للغاية؛ في هذه العملية، يمكنك تقليل طاقة الخط، وتقليل تقعر خط الانصهار لحوض الذوبان.
(3) تحدث شقوق التعدد بسبب انخفاض اللدونة عند درجات حرارة عالية أثناء تكوين التعدد. هذا الشق ليس شائعًا، ويمكن إضافة تدابير الوقاية والسيطرة الخاصة به إلى اللحام لتحسين طاقة إثارة المضلع لعناصر مثل Mo وW وTi وما إلى ذلك.
2. إعادة تسخين الشقوق
عادة ما يحدث في بعض العناصر التي تحتوي على تقوية الترسيب من الفولاذ والسبائك ذات درجة الحرارة العالية (بما في ذلك الفولاذ عالي القوة ذو السبائك المنخفضة والفولاذ البرليتي المقاوم للحرارة والسبائك المعززة بدرجة الحرارة العالية وكذلك بعض الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي)، لم يتم العثور على الشقوق بعد اللحام، ولكن في الشقوق عملية المعالجة الحرارية. تنشأ شقوق إعادة التسخين في المنطقة المتضررة من حرارة اللحام للأجزاء البلورية الخشنة شديدة السخونة، والتي يكون اتجاهها على طول خط الانصهار لامتداد حدود حبيبات الكريستال الخشنة الأوستينيت.
الوقاية والتحكم في التشقق الناتج عن إعادة التسخين من خلال اختيار المواد، يمكنك اختيار الفولاذ ذو الحبيبات الدقيقة. فيما يتعلق بالعملية، اختر طاقة خط أصغر، واختر درجة حرارة تسخين أعلى ومع قياسات الحرارة اللاحقة، اختر مادة لحام منخفضة المطابقة لتجنب تركيز الإجهاد.
3. الكراك البارد
يحدث بشكل رئيسي في المناطق المتأثرة بالحرارة من الفولاذ الكربوني العالي والمتوسط ​​والمنخفض والمتوسط، ولكن بعض المعادن، مثل بعض الفولاذ عالي القوة والتيتانيوم وسبائك التيتانيوم، وما إلى ذلك. في بعض الأحيان يحدث تكسير بارد أيضًا في اللحام. بشكل عام، فإن ميل تصلب درجة الفولاذ، ومحتوى الهيدروجين وتوزيع المفاصل الملحومة، وكذلك تعرض المفاصل لحالة الإجهاد المحصور هي العوامل الثلاثة الرئيسية لحام الفولاذ عالي القوة لإنتاج الشقوق الباردة. يتكون التنظيم المارتنسيتي بعد اللحام تحت تأثير الهيدروجين العنصري، جنبًا إلى جنب مع إجهاد الشد، وتتشكل الشقوق الباردة. ويكون تكوينه بشكل عام من خلال البلورة أو على طول البلورة. يتم تصنيف الشقوق الباردة عمومًا على أنها شقوق في أصابع القدم، وشقوق تحت اللحام، وشقوق جذرية.
يمكن الوقاية من الشقوق الباردة ومكافحتها من خلال التركيب الكيميائي لقطعة العمل واختيار مواد اللحام وإجراءات العملية في ثلاثة جوانب. ينبغي محاولة اختيار المواد ذات المكافئ الكربوني المنخفض؛ يجب اختيار مستهلكات اللحام باستخدام أقطاب كهربائية منخفضة الهيدروجين، ويجب أن تتوافق اللحامات مع قوة منخفضة، ويمكن أيضًا اختيار مستهلكات اللحام الأوستنيتي من أجل ميل التكسير البارد العالي للمادة؛ التحكم المعقول في طاقة الخط والتسخين المسبق والمعالجة اللاحقة للحرارة هو منع والتحكم في التشقق البارد لتدابير العملية.
في إنتاج اللحام بسبب استخدام الفولاذ، ومواد اللحام، وأنواع مختلفة من الهياكل، والصلب، وكذلك بناء ظروف محددة مختلفة، قد يكون هناك مجموعة متنوعة من أشكال الشقوق الباردة. ومع ذلك، فإن الشيء الرئيسي الذي غالبا ما نواجهه في الإنتاج هو تأخير التكسير.

هناك ثلاثة أشكال من التشقق المتأخر:
(1) شقوق أصابع اللحام - ينشأ هذا النوع من الشقوق عند تقاطع المعدن الأساسي واللحام، وهناك منطقة تركيز إجهاد واضحة. غالبًا ما يكون اتجاه الشق موازيًا لقناة اللحام، بدءًا عمومًا من سطح مقدمة اللحام إلى عمق المادة الأم.
(2) الشقوق تحت قناة اللحام - يحدث هذا الشق غالبًا في اتجاه التصلب، وارتفاع محتوى الهيدروجين في منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة. بشكل عام، يكون اتجاه الشق موازيًا لخط الاندماج.
(3) تشقق الجذور - هذا التشقق هو الشكل الأكثر شيوعًا للتشقق المتأخر، ويحدث بشكل رئيسي في حالة ارتفاع محتوى الهيدروجين وعدم كفاية درجة حرارة التسخين المسبق. يشبه هذا النوع من التشققات شقوق إصبع اللحام وينشأ في جزء اللحام حيث يكون تركيز الإجهاد أكبر عند جذر اللحام. قد تحدث تشققات جذرية في قسم الحبوب الخشنة في المنطقة المتأثرة بالحرارة أو في معدن اللحام.
إن ميل تصلب درجة الفولاذ، ومحتوى الهيدروجين في المفصل الملحوم وتوزيعه، بالإضافة إلى حالة المفصل المعرض لضغط الحصر هي العوامل الثلاثة الرئيسية التي تنتج الشقوق الباردة عند لحام الفولاذ عالي القوة. وهذه العوامل الثلاثة مترابطة ويعزز بعضها بعضا في ظل ظروف معينة.
يتم تحديد ميل تصلب درجة الفولاذ بشكل أساسي من خلال التركيب الكيميائي وسمك اللوحة وعملية اللحام وظروف التبريد. عند اللحام، كلما زاد ميل تصلب درجة الفولاذ، زاد احتمال إنتاج الشقوق. لماذا تصلب الفولاذ يسبب التشقق؟ ويمكن تلخيص ذلك في الجانبين التاليين.
أ: تكوين تنظيم مارتنسيت الصلب الهش - مارتنسيت هو الكربون في محلول صلب مشبع بالحديد، وتوجد ذرات الكربون مع ذرات خلالية في الشبكة، بحيث تنحرف ذرات الحديد عن موضع التوازن، وتخضع الشبكة لانحراف كبير، مما يؤدي إلى المنظمة في حالة تصلب. خاصة في ظروف اللحام، بالقرب من منطقة التماس تكون درجة حرارة التسخين مرتفعة جدًا، بحيث يحدث نمو حبيبات الأوستينيت بشكل خطير، عندما يتم التبريد السريع، سيتم تحويل الأوستينيت الخشن إلى مارتنسيت خشن. من نظرية قوة المعادن يمكن معرفة أن المارتنسيت مادة هشة وصلبة، فإن حدوث الكسر يستهلك طاقة أقل، لذلك فإن الوصلات الملحومة مع وجود المارتنسيت تكون الشقوق سهلة التشكل والتوسع.
ب: التصلب سيشكل المزيد من عيوب الشبكة - يتشكل عدد كبير من عيوب الشبكة عندما يتعرض المعدن لظروف غير متوازنة حرارياً. هذه العيوب شعرية هي في المقام الأول الشواغر والاضطرابات. مع زيادة الإجهاد الحراري في المنطقة المتضررة بالحرارة الملحومة، في ظل ظروف الإجهاد وعدم التوازن الحراري، ستتحرك وتتجمع كل من الشواغر والخلع، وعندما يصل تركيزها إلى قيمة حرجة معينة، سيتم تشكيل مصدر صدع. في ظل العمل المستمر للإجهاد، سيحدث التوسع بشكل مستمر ويشكل شقوقًا عيانية.
يعد الهيدروجين أحد العوامل المهمة التي تسبب التشقق البارد للحام الفولاذ عالي القوة، وله خاصية التأخير، لذلك في العديد من الأدبيات يسمى التشقق المتأخر الناتج عن الهيدروجين "تكسير الهيدروجين". أثبتت الدراسات التجريبية أنه كلما زاد محتوى الهيدروجين في الوصلات الملحومة الفولاذية عالية القوة، زادت القابلية للتشقق، فعندما يصل محتوى الهيدروجين المحلي إلى قيمة حرجة معينة تبدأ الشقوق في الظهور، وتسمى هذه القيمة بالهيدروجين الحرج محتوى الشقوق [H] cr.
تختلف قيمة التكسير البارد للفولاذ [H] cr، وترتبط بالتركيب الكيميائي للصلب والصلب ودرجة حرارة التسخين المسبق وظروف التبريد.
1: عند اللحام، فإن الرطوبة في مادة اللحام والصدأ والزيت عند حافة اللحام والرطوبة المحيطة كلها أسباب لإثراء الهيدروجين في اللحام. بشكل عام، تكون كمية الهيدروجين في المادة الأساسية والأسلاك صغيرة جدًا، في حين لا يمكن تجاهل الرطوبة الموجودة في جلد التدفق للقطب الكهربائي والرطوبة الموجودة في الهواء، وتصبح المصدر الرئيسي لتخصيب الهيدروجين.
2: يختلف الهيدروجين في المنظمات المعدنية المختلفة في قابلية الذوبان وقدرة الانتشار، والهيدروجين في ذوبان الأوستينيت أكبر بكثير من ذوبان الفريت. لذلك، عند اللحام من الأوستينيت إلى انتقال الفريت، يحدث ذوبان الهيدروجين انخفاضًا مفاجئًا. وفي الوقت نفسه، فإن معدل انتشار الهيدروجين هو العكس، حيث زاد الانتقال من الأوستينيت إلى الفريت فجأة.
اللحام عند درجات حرارة عالية، ستكون هناك كمية كبيرة من الهيدروجين المذاب في البركة المنصهرة، في عملية التبريد والتجميد اللاحقة، بسبب الانخفاض الحاد في الذوبان، يحاول الهيدروجين الهروب، ولكن بسبب التبريد سريع جدًا، بحيث يكون الهيدروجين متأخراً جداً في الهروب والاحتفاظ به في معدن اللحام في تكوين الهيدروجين المنتشر.

4. تمزق الصفحي
هو تشقق داخلي بسبب درجات الحرارة المنخفضة. يقتصر على المعدن الأساسي للوحة السميكة أو منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة، والتي تحدث في الغالب في المفاصل من النوع "L" و"T" و"+". تعرف بأنها صفيحة فولاذية سميكة ملفوفة على طول سماكة اتجاه اللدونة لا يكفي لتحمل اتجاه انكماش اللحام وحدث في المعدن الأساسي صدع بارد يشبه الخطوة. بشكل عام، بسبب الصفيحة الفولاذية السميكة في عملية الدرفلة، فإن بعض الشوائب غير المعدنية داخل الفولاذ توالت بالتوازي مع اتجاه التدحرج لشوائب النطاق، وهذه الشوائب ناتجة عن اللوحة الفولاذية في الخواص الميكانيكية لتوصيل كل منها. يمكن اختيار الوقاية والسيطرة على التمزق الصفائحي في اختيار المواد من الفولاذ المكرر، أي اختيار z للأداء العالي للوحة الفولاذ، ويمكنك أيضًا تحسين شكل تصميم المفصل، لتجنب اللحام الأحادي الجانب، أو ل تحمل z إلى جانب الضغط من الشطب.
إن التمزق الصفائحي والتكسير البارد مختلفان، فهما ينتجان ومستوى قوة الفولاذ لا علاقة له، بشكل أساسي بكمية الشوائب في الفولاذ وتوزيع الشكل. ستظهر الصفائح الفولاذية السميكة المدرفلة بشكل عام، مثل الفولاذ منخفض الكربون، والفولاذ عالي القوة ذو السبائك المنخفضة، وحتى ألواح سبائك الألومنيوم في التمزق الصفائحي. وفقا لموقع تمزق الصفحي يمكن تقسيمها تقريبا إلى ثلاث فئات:
الفئة الأولى هي تكوين التمزق الصفائحي الناجم عن الشقوق الباردة في مقدمة اللحام أو جذر اللحام في منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة.
الفئة الثانية هي منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة على طول تشقق الشوائب، وهو التمزيق الصفائحي الهندسي الأكثر شيوعًا.
الفئة الثالثة بعيدة عن المنطقة المتأثرة بالحرارة في المادة الأساسية على طول تشقق الشوائب، وبشكل عام أكثر في هيكل اللوحة السميكة مع المزيد من شوائب قشور MnS.
مورفولوجيا التمزق الصفحي وشوائب النوع والشكل والتوزيع وكذلك موقع العلاقة الوثيقة. عندما يكون الاتجاه المتداول على طول شوائب MnS القشرية هو السائد، فإن التمزيق الصفحي له خطوة واضحة، عندما تكون شوائب السيليكات هي السائدة في خط مستقيم، مثل شوائب Al هي المهيمنة في خطوة غير منتظمة.

لحام هيكل اللوحة السميكة، خاصة من النوع T والمفاصل الزاوية، في الظروف المقيدة الصلبة، سيكون انكماش اللحام في اتجاه سمك المادة الأساسية لإنتاج الكثير من إجهاد الشد والانفعال، عندما يتجاوز الانفعال البلاستيك قدرة التشوه للمعدن الأساسي، سيتم فصل الادراج والمصفوفة المعدنية عن المصفوفة المعدنية ويحدث تكسير دقيق، في الضغط يستمر في لعب دور طرف الكراك على طول مستوى توسيع الادراج، وتشكيل ما يسمى "منصة".
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على تمزق الصفحي، وخاصة في الجوانب التالية:
1: الشوائب غير المعدنية من نوع وكمية وتوزيع التشكل هي السبب الأساسي للتمزق الصفحي، وهو ناتج عن تباين الخواص الفولاذية والاختلافات الأساسية في الخواص الميكانيكية.
2: إجهاد الحبس في اتجاه Z للهياكل الملحومة ذات الجدران السميكة في عملية اللحام لتحمل إجهاد الحبس في اتجاه Z المختلفة والإجهاد والحمل المتبقي بعد اللحام، وهي ناجمة عن الظروف الميكانيكية للتمزق الصفحي.
3: يعتقد عموما أن تأثير الهيدروجين يكون في محيط المنطقة المتأثرة بالحرارة، ويحدث نتيجة للتشقق البارد ليصبح تمزقا رقائقيا، ويعتبر الهيدروجين عامل مؤثر مهم.
نظرًا لأن تأثير التمزق الصفائحي كبير جدًا، فإن الضرر أيضًا خطير جدًا، لذلك من الضروري الحكم على مدى قابلية الفولاذ للتمزق الصفائحي قبل البناء.
طرق التقييم شائعة الاستخدام هي انكماش قسم الشد في الاتجاه Z وطريقة الإجهاد الحرج في الاتجاه Z. من أجل منع تمزق الصفحي، يجب ألا يقل انكماش القسم عن 15%، ونأمل عمومًا أن يكون=15 ~ 20% مناسبًا، عندما يكون 25%، أن يكون مضاد التمزق الصفحي ممتازًا.
لمنع تمزق الصفحي، ينبغي اتخاذ التدابير بشكل رئيسي من الجوانب التالية:
أولاً، يمكن صهر طرق إزالة الكبريت من الحديد المستخدمة على نطاق واسع، وتفريغ الغاز بالتفريغ، من محتوى الكبريت بنسبة {{0}}.003 ~ 0.005% فقط من الفولاذ منخفض الكبريت للغاية، وانكماش قسمه ( اتجاه Z) يمكن أن يصل إلى 23 ~ 25%.
ثانيًا، التحكم في شكل شوائب الكبريتيد هو تحويل MnS إلى عناصر أخرى من الكبريتيد، بحيث يكون من الصعب الاستطالة في الدرفلة الساخنة، وبالتالي تقليل تباين الخواص. في الوقت الحاضر، العناصر المضافة المستخدمة على نطاق واسع هي الكالسيوم والعناصر الأرضية النادرة. مع المعالجة المذكورة أعلاه، يمكن تصنيع الفولاذ بقسم انكماش في اتجاه Z بنسبة 50 إلى 70% لمقاومة تمزق الصفائح الفولاذية.
ثالثًا، من وجهة نظر منع التمزق الصفائحي، فإن عملية التصميم والبناء تهدف بشكل أساسي إلى تجنب إجهاد الاتجاه Z وتركيز الإجهاد، ويتم الإشارة إلى التدابير المحددة في المثال التالي:
(1) يجب أن تحاول تجنب اللحام الأحادي الجانب، بدلاً من اللحام الثنائي يمكن أن يخفف من حالة الضغط في منطقة جذر اللحام، من أجل منع تركيز الإجهاد.
(2) استخدام اللحامات المتماثلة مع لحام أقل بدلاً من اللحام بكمية كبيرة من اللحام الكامل من خلال اللحام، حتى لا ينتج إجهادًا مفرطًا.
(3) ينبغي عمل الشطبة على الجانب المعرض لضغط الاتجاه Z.
(4) بالنسبة للمفاصل من النوع T، يمكن تكديس طبقة من مادة اللحام منخفضة القوة مسبقًا على اللوحة المتقاطعة لمنع تشققات جذور اللحام، وكذلك تخفيف إجهاد اللحام.
(5) من أجل منع التمزق الصفائحي الناتج عن التكسير البارد، ينبغي اتخاذ بعض التدابير لمنع التكسير البارد قدر الإمكان، مثل تقليل كمية الهيدروجين، وزيادة التسخين والتحكم في درجة حرارة الطبقات البينية.