HAZ

ناحیه متأثر از حرارت (Heat Affected Zone: HAZ)، قسمتی از فلز جوش است که در آن اگر چه فلز پایه ذوب نشده است اما ساختار و دانه بندی آن در اثر حرارت ناشی از جوشکاری تغییر یافته است. در پایان فرآیندهای جوشکاری به دلیل سرعت بالای سرد شدن، ساختارهای مارتنزیتی تشکیل میگردد. این نواحی مستعد ایجاد ترک در قطعه جوشکاری شده هستند. وقتی فلزات و آلیاژ هایی که استحاله چند شکلی ندارند مانند مس، نیکل، آلومینیوم، جوش داده میشوند، ریز ساختار در HAZ تغییر نمیکند با این وجود که ممکن است تبلور مجدد یا رشد دانه در آن اتفاق بیفتد. این در حالیست که در فلزات و آلیاژ هایی که استحاله چند شکلی دارند (مانند فولادها) تغییرات ریز ساختاری قابل ملاحظه ای در ناحیه متاثر از حرارت رخ میدهد که این تغییرات خواص مکانیکی و رفتار عملی اتصال جوش را تحت تأثیر قرار میدهد.

 

وسعت و گستردگی ناحیه متاثر از حرارت به عوامل زیر بستگی دارد:

روش جوشکاری: در جوشکاری قوس الکتریکی دستی، وسعت ناحیه HAZ دارای کمترین مقدار است و به ۲ تا ۲٫۵ میلیمتر میرسد. در جوشکاری با الکترودهای پوششدار وسعت این ناحیه ۴ تا ۱۰ میلیمتر است در حالی که در جوشکاری گازی به ۲۰ تا ۲۵ میلیمتر میرسد. علت این است که در روشهای جوشکاری با قوس الکتریکی، امکان تمرکز حرارت در یک نقطه وجود داشته در حالی که در روشهای گازی، حرارت در سطح توزیع شده و در نواحی اطراف ناحیه متاثر از حرارت گسترش مییابد.

جنس فلز پایه: در فلزاتی که ضریب انتقال حرارت (هدایت حرارتی) بالاتری دارند، ایجاد تمرکز حرارت غیرممکن است بنابراین منطقه HAZ در فلزات و آلیاژهای آلومینیوم و مس نسبت به فولادها از وسعت بیشتری برخوردارند. در بین فولادها نیز وسعت ناحیه متاثر از حرارت در فولادهای کربنی بیشتر از سایر فولادها میباشد.

سرعت جوشکاری: هر چقدر میزان سرعت جوشکاری بالاتر باشد، وسعت ناحیه متاثر از حرارت کوچکتر میگردد؛ زیرا حرارت تولیدی در ناحیه جوش فرصت انتقال به نواحی اطراف و پراکنده شدن را ندارد.

درجه حرارت پیشگرم: هر چه میزان دمای پیشگرم قطعه جوشکاری کمتر باشد، وسعت منطقه HAZ کمتر خواهد شد؛ زیرا چنانچه فلز تا حد قابل ملاحظه ای پیشگرم شود، در واقع هنگام جوشکاری به گرمتر شدن نواحی اطراف جوش کمک شده است.

تعداد پاس های جوشکاری: در جوش تک پاسی، به دلیل اعمال حرارت ورودی بیش از حد و طولانی شدن زمان جوشکاری و همچنین طولانی شدن زمان انجماد، وسعت ناحیه متاثر از حرارت افزایش می یابد.

ابعاد قطعه: قطعات ضخیم تر، قدرت جذب حرارت بیشتری داشته و سرعت سرد شدن جوش نیز افزایش می یابد.

متغیرهای جوشکاری: متغیرهایی مانند شدت جریان، ولتاژ و قطر الکترود نیز بر وسعت ناحیه HAZ تاثیر میگذارد. زیرا با افزایش شدت جریان، ولتاژ و قطر الکترود وسعت ناحیه HAZ افزایش می یابد.

شکل طرح اتصال: بطور مثال با مقایسه بین جوش نبشی و جوش لبه ای در صورتی که ضخامت ورق در محل هر دو نوع اتصال با هم برابر باشد، به دلیل سرعت سرد شدن بالاتر در جوش نبشی، وسعت ناحیه متاثر از حرارت در آن کوچکتر از جوش لبه ای میگردد.

شکل حوضچه جوش: همچنین در دو نوع یکسان جوش نبشی چنانچه گرده جوش در یکی از اتصالات به شکل محدب باشد، سطح تماس جوش با فلز پایه بیشتر شده و در نتیجه حرارت را سریعتر به محیط اطراف منتقل میکند. این امر سبب می شود که وسعت ناحیه HAZ نسبت به گرده مقعر جوش، بیشتر گردد.