عوامل حساسیت به ترک گرم جوشکاری

جدایش و دامنه انجماد

هر چه محدوده دمایی انجماد بیشتر باشد منطقه ضعیف و حساس به ترک خوردن انجمادی نیز وسیع تر خواهد بود. در فولادها و آلیاژهای پایه نیکل جدایش ناخالصی ها (خصوصاً گوگرد و فسفر) و عناصر آلیاژی (مانند تیتانیوم و نیوبیوم) در مرز دانه و تشکیل ترکیبات با نقطه ذوب پایین، همچنین وقوع واکنش های یوتکیتیک پس از انجماد ( مثلاً در سوپر آلیاژهای حاوی نیوبیوم) باعث گسترش دامنه انجماد و تشویق تشکیل ترک انجمادی خواهد شد.

همچنین در فولادهای زنگ نزن آستنیتی و دو فازی، ذوب ناشی از جدایش عناصر آلیاژی یا ناخالصی ها به درون مرز دانه ها، باعث کاهش نقطه ذوب مرز دانه ها شده و عامل ترک های ذوبی است. البته در برخی آلیاژها مانند آلیاژهای پایه نیکل ذوب شدن به تنهایی برای نفوذ مایع در مرز دانه ها کافی نیست و مهاجرت مرزهای دانه نیز لازم است.

کشش سطحی مذاب

کشش سطحی کم مذاب، باعث تشکیل لایه پیوسته مذاب در مرز دانه خواهد شد. هر چه زاویه تماس مذاب مرزدانه ای در آلیاژهای آلومینویم بیشتر و مورفولوژی آنها کروی تر باشد حساسیت به ترک خوردن انجمادی کاهش می یابد.

ریز ساختار

ریز ساختار دندریتی هم محور با مقدار زیاد مذاب در بین دانه ها بسیار راحت تر از ساختار دندریتی ستونی درشت تغییر شکل می دهد. ریز ساختار با دانه های هم محور ریز، به دلیل انعطاف پذیری بیشتر در برابر کرنش ها، امکان تغذیه موثرتر مذاب و ترمیم ترک های اولیه، حساسیت کمتری نسبت به ترک گرم دارند. همچنین دانه ها ی ریز به دلیل سطح دانه بیشتر، امکان تجمع کمتر عناصر مضر در مرز دانه را فراهم می نمایند.

برخورد دانه های ستونی رشد کننده از جهات مقابل در حوضچه جوش اشکی شکل و تشکیل لایه مذاب پیوسته از جدایش های با نقطه ذوب پایین در خط مرکزی جوش، حساسیت به ترک انجمادی در خط مرکزی جوش را نسبت به جوش های با حوضچه جوش بیضوی شکل تشدید می نماید.

تنش های انقباضی

بدون حضور تنش های کششی، هیچ ترک گرمی وجود نخواهد داشت. منشاء این تنش های کششی اختلاف میزان انقباض فلز جوش و انقباض فلز پایه است. انقباض فلز جوش ناشی از انقباض حرا رتی و انقباض ناشی از انجماد است. در تنش های انقباضی ضریب انبساط فلز جوش خیلی مهم است. ضریب انبساط ساختار آستنیتی 1/5 برابر بیشتر از ساختار فریتی است پس تمایل به ترک گرم در ساختار آستنیتی خیلی بیشتر است.

به همین دلیل فولاد زنگ نزن آستنیتی مستعد ترک انجمادی است. اما ترک خوردن انجمادی در آلیاژهای آلومینیوم (مخصوصاً آلیاژهای با دامنه انجماد وسیع) به دلیل ضریب انبساط حرارتی زیاد و انقباض زیاد ناشی از انجماد جدی تر است.استفاده از منبع حرارتی با شدت زیاد باعث کاهش پیچیدگی قطعه کار و کاهش کرنش های حرارتی می شود. استفاده از مهار کم و پیشگرم مناسب نیز می تواند باعث کاهش این کرنش ها شود.

هندسه جوش

جوش گلویی تک پاسه با پروفیل مقعر، به دلیل کشیده شدن از طرف گوشه و ریشه جوش، حساسیت بیشتری به ترک انجمادی نسبت به پروفیل محدب دارد. در جوش های لب به لب چند پاسه نیز در صورتی که پاس های جوش عریض و مقعر باشند، ترک های انجمادی از سطح شروع می شود. همچنین جوش های باریک عمیق که معمولاً در جوشکاری های پرتو الکترونی و جوشکاری زیر پودری ایجاد می شود، به دلیل زاویه تند بین دانه های ستونی و رسیدن آنها در خط مرکزی جوش به یکدیگر، به ترک انجمادی حساس تر است.