ترک انجمادی در جوشکاری آلومينيوم

يکی از عيوب رايج در جوشکاری آلومينيوم ترک انجمادی يا ترک گرم است. اين ترک معمولا در اثر ترکيبی از ضعف متالورژيکی و اعمال تنشهای عمود بر جهت جوشکاری ايجاد ميشود. ضعف متالورژيکی ناشی از ترکيب نامناسب فيلر و فلز پايه ( قرار گرفتن در محدوده ترکيب شيميايی بحرانی) و تنشهای عرضی نيز در اثر انقباض حين انجماد ميباشد. بنابراين برای کاهش احتمال ترک بايد به نحوی تنشهای عرضی را کاهش داد و از رسيدن به محدوده ترکيب شيميايی بحرانی اجتناب نمود. کاهش تنشهای عرضی جوش حين انجماد را ميتوان با روشهای متداول مانند استفاده از فيکسچر و يا استفاده از فيلرهايی با نقطه انجماد کمتر از فلز پايه بدست آورد. برای اجتناب از رسيدن به ترکيب شيميايی بحرانی بايد شناخت کافی از نمودارهای حساسيت نسبی ترک (Relative Crack Sensitivity) داشت. شکل زير نمودار حساسيت نسبی ترک را برای عناصر آلياژی رايج در جوشکاری آلومينيوم نشان ميدهد.

سيليکون بين 0.5-2.0 % در تركيب فيلر/فلز پايه توليد فلز جوش حساس به ترك ميكند. جوش با اين تركيب شيميايی اغلب حين انجماد دچار ترك ميشود. هنگام جوشكاری آلومينيوم خالص سری 1XXX با فيلرهای Al-Si گروه 4XXX بايد دقت کافی صورت گيرد تا ترکيب جوش در محدوده ترک بحرانی قرار نگيرد.

همانطور که در شکل مشاهده ميشود مس در آلياژهای آلومينيوم محدوده وسيعی از حساسيت به ترک را ايجاد ميکند.

منيزيوم از 0.5-3.0 % توليد فلز جوش حساس به ترک مينمايد. موضوع مهم ديگری که به آلياژهای Al-Mg برميگردد و رابطه مستقيم با نمودار حساسيت ترک ندارد امکان جوشکاری اين آلياژها با فيلر Al-Si گروه 4XXX است. آلياژهای با کمتر از 2.8% منيزيوم را ميتوان با با فيلرهای Al-Mg يا Al-Si جوشکاری کرد. اما آلياژهايی با منيزيوم بيشتر از 2.8% را نميتوان با فيلرهای Al-Si گروه 4xxx جوشکاری نمود. علت اين موضوع به ايجاد مقدار زيادی ترکيب يوتکتيکی Mg₂Si در ساختار جوش و کاهش داکتيليتی و افزايش حساسيت به ترک برميگردد.

رايج ترين حالت ترک گرم مربوط به آلياژهای آلومينيوم-منيزيوم-سيليکون سری 6xxx ميباشد. بعنوان مثال آلياژ 6061 دارای ۱٪ Mg₂Si ميباشد که با توجه به نمودار شکل بالا بدترين حالت است. اين آلياژ حتی در برش پلاسما نيز در لبه های برش دچار ترک گرم ميشود و بايد لبه برش را با ابزار مکانيکی برداشت. جوشکاری اين آلياژها همراه با ترک است مگر در صورتيکه از فيلری استفاده شود که ترکيب آلياژی جوش را تغيير داده و حساسيت ترک را کاهش دهد. اين آلياژها را ميتوان با فيلرهای 4xxx و 5xxx جوشکاری نمود. نکته قابل توجه اينست که بايد درصد Mg₂Si با اضافه کردن مقدار مناسب فيلر در ناحيه جوش کاهش يابد. همچنين در جوشکاری آلياژهای سری 6xxx با فيلرهای سری 5xxx بايد دقت شود که فيلر به اندازه کافی به ناحيه جوش اضافه شود تا جوش در محدوده بحرانی Al-Mg قرار نگيرد.

مرجع: TROUBLE SHOOTING FOR ALUMINUM WELDING