مهندسی مواد(جوشکاری در متالورژی)

متالورژیجوشکاری

جوشکارى در زیر آب

بیش از یک صد سال است که قوس الکتریکی در جهان شناخته شده و بکار گرفته می شود. اما اولین جوشکاری زیر آب توسط نیروی دریایی بریتانیا انجام شد- در آن زمان یک کارخانه کشتی سازی برای آب بند کردن نشت های موجود در پرچ های زیر کشتی که در آب واقع شده بود از جوشکاری زیر آبی بهره گرفت. در کارهای تولیدی که در زیر آب انجام می پذیرد، جوشکاری زیر آبی یک ابزار مهم و کلیدی به شمار می آید. در سال 1946 الکترود های ضد آب ویژه ای توسط وان در ویلیجن در هلند توسعه یافت. سازه های فرا ساحلی از قبیل دکل های حفاری چاه های نفت، خطوط لوله و سکوهای ویژه ای که در آب ها احداث می شوند، در سالهای اخیر به طرز چشمگیری در حال افزایش اند. بعضی از این سازه ها نواقصی را در عناصر تشکیل دهنده اش و یا حوادث غیر مترقبه از قبیل طوفان تجربه خواهند کرد. در این میان هرگونه روش بازسازی و مرمت در این گونه سازه ها مستلزم استفاده از جوشکاری زیر آبی است.

طبقه بندی

جوشکاری زیر آبی را می توان در دو دسته طبقه بندی کرد:

1. جوشکاری مرطوب

2. جوشکاری خشک

در روش جوشکاری مرطوب، عملیات جوشکاری در زیر آب اجرا شده و مستقیماً با محیط مرطوب سرو کار دارد. در روش جوشکاری خشک، یک اتاقک خشک در نزدیکی محلی که می بایستی جوشکاری شود ایجاد شده و جوشکار کار خود را با قرار گرفتن در داخل اتاقک انجام می دهد.
جوشکاری مرطوب
نام جوشکاری مرطوب حاکی از آن است که جوشکاری که در زیر آب صورت می پذیرد، مستقیماً در معرض محیط مرطوب قرار دارد. در این روش از جوشکاری از نوعی الکترود ویژه استفاده می شود و جوشکاری به صورت دستی درست مانند همان جوشکاری که در فضای بیرون آب انجام می شود، صورت می گیرد. آزادی عملی که جوشکار در حین جوش کاری از این روش دارد، جوشکاری مرطوب را موثر تر و به روشی کارا و از نقطه نظر اقتصادی مقرون به صرفه کرده است. تامین کننده نیرویجوشکاری روی سطح مستقر شده است و توسط کابل ها و شیلنگ ها به غواص یا جوشکار متصل می شود.
در جوشکاری مرطوب MMA (جوشکاری قوس فلزی دستی)دو مشخصه زیر بکار گرفته می شود:
تامین کننده نیرو: dc
قطبیت: قطبیت منفی
اگر از جریان DC و قطب + استفاده شود، برقکافت روی داده و سبب خراب شدگی و از بین رفتن سریع اجزاء فلزی نگهدارنده الکترود می شود. برای جوشکاری مرطوب از جریان AC نیز به دلیل عدم امنیت کافی و وجود مشکلاتی که در حفاظت از قوس در زیر آب وجود دارد، استفاده نمی شود. منبع تغذیه می بایستی یک دستگاه جریان مستقیم که دارای رده بندی آمپر بین 300 تا 400 است، باشد. دستگاههای جوشکاری ژنراتور موتور اغلب برای جوشکاری مرطوب مورد استفاده قرار می گیرد. پیکره دستگاه جوشکاری می بایستی در پایین، زیر کشتی قرار داده شده باشد. مدار جوشکاری می بایستی شامل نوعی سوئیچ مثبت باشد که معمولاً از یک کلید تیغه ای استفاده می شود و از جوشکار غواص فرمان می گیرد. کلید تیغه ای در مدار الکترود می بایستی در تمام طول جوشکاری در برابر شکسته شدن مقاوم باشد و نیز از امنیت کافی برخوردار باشد. منبع تغذیه جوشکاری می بایستی در حین فرایند جوشکاری تنها به نگهدارنده الکترود وصل باشد. در این روش از جریان مستقیم همراه با الکترود منفی و نیز از نگهدارنده الکترود ویژه ای که در برابر آب عایق هستند استفاده می شود. نگهدارنده های الکترود جوشکاری که در زیر آب بکار گرفته می شوند از یک سر خمیده برای گرفتن الکترود و نگه داشتن آن در خود بهره می برند و ظرفیت پذیرش دو نوع الکترود را دارد. نوع الکترودی که به کار گرفته می شود بر طبق استاندارد AWS (انجمن جوشکاری امریکا) در طبقه بندی E6013 قرار گرفته است. این الکترود ها می بایستی ضد آب باشند و تمامی اتصالات نیز باید طوری عایق بندی شده باشد که آب نتواند با قسمت های فلزی کوچکترین تماسی داشته باشد. اگر عایق بندی شکستگی داشته باشد و یا قسمتی از آن ترک داشته باشد، آنگاه آب می تواند با فلز رسانا تماس پیدا کرده ، موجب ایجاد نقص و در نهایت کار نکردن قوس شود. به علاوه اینکه ممکن است خوردگی سریع مس در قسمتی که عایق ترک خورده است، ایجاد شود.
جوشکاری بیش فشار(جوشکاری خشک)
جوشکاری بیش فشار در اتاقک های پلمپ شده در اطراف سازه یا قطعه ای که می خواهد جوشکاری شود، استفاده می شود. این اتاقک در یک فشار معمولی پر از گاز می شود (که معمولاً از هلیوم حاوی نیم بار اکسیژن است). این جایگاه روی خطوط لوله قرار گرفته و با هوایی مخلوط از هلیو و اکسیژن که قابل تنفس باشد پر شده و در فشاری که جوشکاری آنجا صورت می پذیرد و یا فشاری بیشتر از آن اجرا می شود. در این روش در اتصالات جوش بسیار با کیفیتی ایجاد می شود به طوری که با اشعه ایکس و دیگر تجهیزات لازم ایجاد می شود. فرایند جوشکاری قوس گاز تنگستن در این قسمت بکار گرفته خواهد شد. محوطه زیر جایگاه در معرض آب قرار دارد. بنابراین جوشکاری در محل خشکی صورت گرفته ولی در فشار هیدرو استاتیکی آب دریا که در محیط مجاور آن قرار دارد.
خطرات
برای غواص یا جوشکار خطر شک الکتریک وجود خواهد داشت. اقدامات احتیاطی که انجام شده اند عبارتند از عیق بندی مناسب و در حد کافی تجهیزات جوشکاری، بسته شدن منبع الکتریسیته درست زمانی که قوس به پایان می رسد و نیز محدود کردن ولتاژ جوشکاری قوس فلزی دستی در مدار باز دستگاه جوشکاری. خطر دیگر تولید شدن هیدروژن و اکسیژن در جوشکاری مرطوب توسط قوس است. اقدام های احتیاطی می بایستی در مورد بلند کردن کپسول های گاز نیز رعایت شود. به این دلیل که آنها به صورتی بالقوه توانایی زیادی برای منفجر شدن دارا هستند. خطر بعدی ای که سلامت یا جان جوشکار را تهدید می کند نیتروژنی است که در فشار زیاد در معرض هوا قرار گرفته و می تواند به وی آسیب برساند. اقدامات احتیاطی شامل فراهم آوری یک منبع گاز یا هوای اضطراری می شود که در کنار غواص قرار گرفته است و نیز اتاقک فشار زدایی برای جلوگیری از خفگی توسط نیتروژن که بعد از اشباع شدن روی سطح پخش می شود. در سازه هایی که از جوشکاری مرطوبِ زیر آب استفاده می کنند، بازرسی بعد از جوشکاری ممکن است بسیار مشکل تر از جوشکاری هایی باشد که در محیط بیرون و در معرض هوا انجام می پذیرد. اطمینان از بی نقص بودن چنین جوشکاری هایی به مراتب اهمیت بیشتری پیدا کرده و در واقع احتمال عیب و کاستیِ ناشناخته ای پدیدار شود، وجود دارد.
مزایای جوشکاری خشک
1. ایمنی غواص – جوشکاری در یک اتاقک صورت گرفته که موجب مصون ماندن جوشکار از جریانات اقیانوسی و یا احتمالاً موجودات دریایی می شود. این جایگاه خشک و گرم از روشنایی مطلوبی برخوردار بوده و از سیستم کنترل محیط خاصی نیز بهره می گیرد(ESC) .
2. کیفیت خوب جوش – این روش توانایی ایجاد جوش هایی را دارد که حتی می توان آن را با جوش های موجد در فضای باز و در مجاورت هوا مقایسه کرد. دلیل این امر اینست که دیگر آبی وجود ندارد که بخواهد جوش را خاموش و یا قطع کند. و نیز اینکه میزان هیدروژن (H2) تولیدی آن خیلی کمتر از جوشکاری های مرطوب است.
3. کنترل سطح­ – آماده سازی اتصال، هم ترازی لوله، بررسی آزمایش ضد مخرب (NDT) و غیره به صورت عینی کنترل و تنظیم می شوند.
4. آزمون غیر مخرب (‌ NDT) – آزمون غیر مخرب برای محیط خشک جایگاه تسهیل شده است برای اینکه عیب و کاستیِ ناشناخته ای پدیدار شود، وجود دارد.
معایب جوشکاری خشک 
1. اتاقک یا جایگاه جوشکاری تجهیزات پیچیده و خدمات پشتیبانی زیادی را مستلزم می داند و خود اتاقک به طرز غیر متعارفی پیچیده است.
2. هزینه و ارزش مالی این اتاقک به صورت قابل ملاحظه ای بالا بوده و بسته به عمق محل کار هزینه آن افزایش می یابد. عمق محل جوشکاری در کار تاثیر می گذارد، طوری که در اعماق بیشتر جمع کردن قوس و استفاده از ولتاژ های بالتر و متناسب با آن لازم و ضروری می باشد. انجام یک کار جوشکاری بدین شکل هزینه ای بالغ بر 80000 دلار دارد. و نیز گاهی اوقات نمی توان از یک اتاقک برای چند کار مختلف استفاده کرد، که البته این مشکل بستگی به نوع کارها و میزان تفاوت آنها دارد.
مزایای جوشکاری مرطوب
جوشکاری مرطوب که در زیر آب به صورت دستی صورت می گیرد، در مرمت و بازسازی سازه های فراساحلی در سالهای اخیر به سرعت در حال رشد و گسترش است.
از جمله فواید جوشکاری مرطوب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. چند کاره بودن و داشتن هزینه کمتر در جوشکاری مرطوب باعث شده که میل و اشتیاق بیشتری به این روش وجود داشته باشد.
2. برخورداری از سرعت مناسب در هنگام اجرای طرح از دیگر مزایای این روش است.
3. در مقایسه با جوشکاری خشک هزینه کمتری دارد.
4. در این روش جوشکار می تواند به قسمت هایی از سازه های فرا ساحلی دسترسی داشته باشد که با استفاده از روش های دیگر قابل جوشکاری نیست.
5. احتیاج به هیچ نوع محصور سازی نبوده و بنابراین زمانی نیز برای آن تلف نخواهد شد. تجهیزات و دستگاههای استاندارد مرسوم به آسانی قابل استفاده است . به وسایل زیادی هم برای انجام یک کار جوشکاری مورد نیاز نیست.
معایب جوشکاری مرطوب
اگر چه جوشکاری مرطوب کاربرد گسترده ای پیدا کرده است ولی همچنان از وجود نواقصی رنج می برد، از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. آبدیدگی سریع فلز جوشکاری- دلیل این آبدیدگی آبی است که در اطراف آن وجود دارد. اگرچه آبدیدگی نیروی تنش پذیری را در جوشکاری افزایش می دهد ولی میزان کش پذیری و موثر بودن جوش را کاهش داده، سختی و روزن داری آن را بالا می برد.
2. تولید زیاد هیدروژن- حجم بسیار زیادی از هیدروژن در منطقه جوشکاری ایجاد می شود که بر اثر تفکیک بخار آب در منطقه قوس به وجود آمده است.H2 موجود در محیط تحت تاثیر گرما (HAZ) در فلز جوشکاری حل می شود که باعث ایجاد ترک خوردگی و شکاف های میکروسکوپیک می شود.
3. از دیگر معایب آن دید پذیری کم است. گاهی اوقات جوشکار نمی تواند به درستی منطقه مورد نظر را جوش دهد
نحوه عملکرد جوشکاری مرطوب
پروسه ی جوشکاری مرطوب در زیر آب طی مراحل زیر صورت می پذیرد:
قطعه کاری که قرار است جوش داده شود به یک طرف مدار الکتریکی متصل بوده و الکترود فلزی در طرف دیگر مدار. این دو قسمت از مدار (الکترود و قطعه کار) کمی به یکدیگر نزدیک شده ولی بعد از مدتی از یکدیگر فاصله می گیرند. در حین نزدیک شدن الکترود به قطعه کار، جریان الکتریکی وارد شکاف شده و باعث ایجاد یک جرقه الکتریکی پایستار می شود(قوس) و باعث ذوب شدن فلز در آن ناحیه و شکل گرفتن حوضچه جوش می شود. در این زمان، نوک الکترود ذوب شده و ذره های کوچک فلز در حوضچه مذاب جمع می شود. در طول این عمل جریان مذابی، نوک الکترود را پوشش داده و روکش الکترود گاز محافظ را ایجاد می کند. که موجب استحکام بخشیدن به قوس شده و همان طور که گفته شد از جریان فلز مذاب محافظت می کند. قوس در یک منطقه حفره مانند ذوب می شود و جوش را پدیدار می سازد.
پیشرفت های حاصل در زمینه جوشکاری در زیر آب
مدت های مدیدی جوشکاری مرطوب به عنوان یک تکنیک جوشکاری، در زیر آب مورد استفاده قرار می گرفته و هنوز هم ابن روش مرسوم است. اخیراً با پیشرفت هایی که در زمینه ساخت سازه های فرا ساحلی صورت گرفته، اهمیت جوشکاری زیر آبی را به طرز پیش بینی شده ای بالا برده است. این امر منجر به توسعه یافتن روش های جوشکاری دیگر از قبیل جوشکاری سایشی، جوشکاری انفجاری و جوشکاری عمودی شده است که هم اکنون مطالب قابل قبول و کافی در این زمینه برای ارائه وجود ندارد.
گستره ی پیشرفت های آینده 
جوشکاری قوس فلزی دستی مرطوب همچنان برای نوسازی و احیاء سازه های زیر آبی مورد استفاده قرار می گیرد اما کیفیت آن کافی نبوده و مستعد شکست هیدروژنی می باشداز این رو جوشکاری های بیش فشار خشک کیفیت بهتری نسبت به جوشکاری های مرطوب دارند.امروزه گرایش و رویه میل به سوی اتوماسیون دارد.THOR-1 یا ربات تحت کنترل مدارِ بیش فشار که از گاز بی اثر تنگستن استفاده می کند، توسعه بخشیده شد تا در جاهایی که غواص عملیات لوله کشی و نصب خط لوله را انجام می دهد، بقیه پروسه کار را بر عهده گیرد.□

معرفی چدن(Cast Iron)

چدن یکی از اقسام فلزی است که در صنعت کاربرد دارد و همیشه به شکل ریخته گری شده مورد استفاده قرار میگیرد. از آنجایی که چدن شکننده است نمی توان آنرا نورد کرد یا کشید و یا آهنگری نمود. در واقع چدن آهن آلیاژ داده شده با کربن است.وجود ۵/۲ درصد کربن،۱ تا ۳ درصد سیلیسیوم و مقادیر قابل توجهی گوگرد و فسفر از مشخصه های کلی چدن است.برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی چدن را با عناصری نظیر کرم و مس و مولیبدن و نیکل آلیاژ دار میکنند.این گونه چدن ها را چدن آلیاژی می نامند. بطور کلی چهار نوع چدن وجود دارد: خاکستری،سفید، چکش خوار (Malleable) و با گرافیت کروی (Nodullar).
جوش پذیری چدن ها
در مقایسه با فولاد کربنی،چدنها دارای قابلیت کم و محدود جوش پذیری هستند. در میان چهار نوع چدن فوق الذکر، چدن با گرافیت کروی بهترین جوش پذیری را داراست و بعد از آن چدن چکش خوار قرار دارد. جوشکاری چدن خاکستری به مهارت و توجه ویژه نیاز دارد و چدن سفید را به دشواری بسیار زیاد میتوان جوشکاری نمود. با این ملاحظات دامنه جوشکاری چدنها بسیار محدود میشود و صرفا به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و بازسازی قطعات فرسوده و شکسته شده در کار منحصر میگردد.
دلایل جوش پذیری محدود چدنها
- بعلت زیادی کربن در فلز مبنا، سیکل جوشکاری باعث ایجاد کاربیدهایی در منطقه بلافصل فلز جوش و تشکیل فاز مارتنزیت پر کربن در بقیه منطقه حرارت پذیرفته فلز مبنا میگردد. هر دوی این ریز ساختارها شکننده بوده و باعث ایجاد ترک در حین جوشکاری و یا بعد از آن میشود.این مطلب در مورد تمامی انواع چدنها مصداق دارد.]
- بعلت ضعف نرمی (Ductility) چدن قابلیت تغییر شکل پلاستیکی را ندارد و از این رو نمی تواند تنشهای حرارتی ایجاد شده جوشکاری را تحمل نماید. هر چه نرمی (Ductility) چدن بهبود یافته باشد احتمال ترک خوردن آن کاهش می یابد. لذا چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی کمتر از چدن خاکستری ترک خواهند خورد.
با توجه به عامل اول شکنندگی منطقه HAZ به میزان و سهولت حل شدن گرافیت در آستنیت در حین جوشکاری بستگی پیدا میکند . در مورد چدن خاکستری که دارای پولک های گرافیتی با سطح رویه نسبتا وسیعی می باشند ، انحلال این نوع گرافیت در آستنیت به سهولت انجام می شود . در حالیکه در مورد چدن با گرافیت کروی ، چون نسبت حجم رویه به حجم کره گرافیت کم می باشد بنابراین مقدار گرافیت کمتری در آستنیت حل میگردد و در نتیجه کاربید های درشت کمتری و مارتنزیت کم کربن تری در منطقه HAZ تشکیل میشود . این مطلب گواه دیگری بر قابلیت بهتر جوش پذیری چدن با گرافیت کروی در مقایسه با سایر انواع چدن ها ست . 
برای اجتناب از تمایل منطقه حرارت پذیرفته به ترک خوردن لازم است که قطعه چدنی را در موقع جوشکاری با قوس برقی با انرژی حرارتی کم جوشکاری نمود . زیرا این روش باعث کاهش پهنای منطقه سخت و شکننده کنار فلز جوش می شود . برای غلبه بر سختی و تردی منطقه حرارت پذیرفته اعمال تدابیری نظیر پیش گرمایش و خنک کردن تدریجی قطعه جوشکاری شده ضرورت دارد . 
در مورد جوشکاری چدن با قوس برقی دامنه درجه حرارت پیش گرم از درجه حرارت محیط کارگاه تا 300 درجه سانتی گراد توصیه میشود . این حرارت برای جوشکاری با استیلن در محدوده 450-650 درجه سانتی گراد قرار دارد . چدن خاکستری به حرارت پیش گرم بیشتری زیادتری و چدن با گرافیت کروی و چدن چکش خوار به درجه حرارت پیشگرم کمتری نیاز دارند. درجه حرارت پیش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشکاری ، نوع الکترود و مقدار فلز جوشی که باید رسوب داده شود بستگی پیدا میکند . در مورد قطعات حساس ریختگری چدنی ، درست پس از خاتمه جوشکاری عملیات تنش زدایی از طریق حرارت دهی قطعه تا حدود 600 درجه سانتی گراد و نگهداری در این حرارت بمدت کافی صورت می پذیرد. 
الکترودهای جوشکاری چدن ها 
در روش جوشکاری با قوس الکتریکی دستی چندین نوع الکترود برای این منظور وجود دارد.این الکترودها دارای مفتولهایی از جنس فولاد نرم یا نیکل خالص یا مونل یا فرو نیکل،یا قلع برنز و یا آلومینیوم برنز با روکشهای خاص خود میباشد. الکترود با مفتول فولاد نرم دارای روکش از نوع قلیائی کم هیدروژن است.در موقع جوشکاری چدن با این نوع الکترود فلز جوش بعلت جذب کربن از فلز مبنای چدنی سخت میشود و قابلیت ماشین کاری خود را از دست می دهد و ممکن است تحت تنش تمایل به ترکیدن داشته باشد. بمنظور اجتناب از ترک خوردن لازمست که جوشکاری با انرژی حرارتی کمی صورت گیرد تا از رقیق شدن فلز جوش با فلز مبنا کاسته شود.علاوه بر این پیش گرمایش مناسب و سرد کردن بطئی و تدریجی قطعه کار باعث کاهش سختی و تردی فلز جوش میگردد. در مورد الکترودهای ویژه جوشکاری چدن که با مفتول نیکلی و یا آلیاژهای نیکلی ساخته میشود،فلز جوش حاصل از این نوع از الکترودها قابلیت جذب کربن را تا ورای حد حلالیت دارا میباشند.در حین انجماد،فلز جوش کربن اضافی را بصورت گرافیت پس می زند و بدین طریق افزایش حجمی ایجاد شده باعث کاهش تنشهای باقیمانده در فلز جوش و منطقه حرارت پذیرفته HAZ میگردد.با این مکانیزم علت مزیت جوشکاری چدن با الکترودهایی با مفتول نیکلی بوضوح بیان میشود. فلز جوش الکترود با مفتول نیکل نرمتر از فلز جوش الکترود با مفتول فرو نیکل است ولی فلز جوش اخیر مستحکم تر است و خاصیت ازدیاد طول بیشتر و تحمل بیشتری نسبت به فسفر اضافی موجود در چدن را داراست و نسبت به گرم ترکیدن مقاوم تر است. برای ایجاد جوش اتصالی مابین چدن با فولاد نرم یا با فولاد ضد زنگ یا با آلیاژهای نیکلی،الکترود با مفتول فرونیکل را باید توصیه کرد.

آزمون های جوشکاری

دربسیاری از برنامه های تدوین شده توسط سازنده جهت کنترل کیفیت محصولات،از آزمون چشمی به عنوان اولین تست و یا در بعضی موارد به عنوان تنها متد ارزیابی بازرسی ،استفاده می شود.اگر آزمون چشمی بطور مناسب اعمال شود،ابزار ارزشمندی می تواند واقع گردد. بعلاوه یافتن محل عیوب سطحی، بازرسی چشمی می تواند بعنوان تکنیک فوق العاده کنترل پروسه برای کمک در شناسایی مسائل و مشکلات مابعد ساخت بکار گرفته شود.
آزمون چشمی روشی برای شناسایی نواقص و معایب سطحی می باشد.نتیجتا هر برنامه کنترل کیفیت که شامل بازرسی چشمی می باشد،باید محتوی یک سری آزمایشات متوالی انجام شده در طول تمام مراحل کاری در ساخت باشد.بدین گونه بازرسی چشمی سطوح معیوب که در مراحل ساخت اتفاق می افتد،میسر میشود.
کشف و تعمیر این عیوب در زمان فوق،کاهش هزینه قابل توجهی را در بر خواهد داشت.بطوری که نشان داده شده است بسیاری از عیوبی که بعدها با روشهای تست پیشرفته تری کشف می شوند،با برنامه بازرسی چشمی قبل،حین و بعد از جوشکاری به راحتی قابل کشف می باشند.سازندگان فایده یک سیستم کیفیتی که بازرسی چشمی منظمی داشته است را بخوبی درک کرده اند. میزان تاثیر بازرسی چشمی هنگامی بهتر می شود که یک سیستمی که تمام مراحل پروسه جوشکاری(قبل،حین و بعد از جوشکاری) را بپوشاند،نهادینه شود. 
قبل از جوشکاری
قبل از جوشکاری ،یک سری موارد نیاز به توجه بازرس چشمی دارد که شامل زیر است:
1.مرور طراحی ها و مشخصات Wps
2.چک کردن تاییدیه پروسیجرها و پرسنل مورد استفاده PQR
3.بنانهادن نقاط تست 
4.نصب نقشه ای برای ثبت نتایج 
5.مرور مواد مورد استفاده 
6.چک کردن ناپیوستگی های فلز پایه 
7.چک کردن فیت آپ و تراز بندی اتصالات جوش 
8.چک کردن پیش گرمایی در صورت نیاز
اگر بازرس توجه بسیار دقیقی به این آیتم های مقدماتی بکند،می تواند از بسیاری مسائل که بعدها ممکن است اتفاق بیافتد،جلوگیری نماید.مساله بسیار مهم این است که بازرس باید بداند چه چیزهایی کاملا مورد نیاز می باشد.این اطلاعات را می توان از مرور مستندات مربوطه بدست آورد.با مرور این اطلاعات،سیستمی باید بنا نهاده شود که تضمین کند رکوردهای کامل و دقیقی را می توان بطور عملی ایجاد کرد. 
نقاط نگهداری
باید بنا نهادن نقاط تست یا نقاط نگهداری جایی که آزمون باید قبل از تکمیل هر گونه مراحل بعدی ساخت انجام شود، در نظر گرفته شود. این موضوع در پروژه های بزرگ ساخت یا تولیدات جوشکاری انبوه،بیشترین اهمیت را دارد. 
روشهای جوشکاری 
مرحله دیگر مقدماتی این است که اطمینان حاصل کنیم آیا روشهای قابل اعمال جوشکاری ،ملزومات کار را برآورده می سازند یا نه؟مستندات مربوط به تایید یا صلاحیت های جوشکاران هر کدام بطور جداگانه باید مرور شود.طراحی ها و مشخصات معین می کند که چه فلزهای پایه ای باید به یکدیگر متصل شوند و چه فلز پرکننده باید مورد استفاده قرار گیرد.برای جوشکاری سازه و دیگر کاربردهای بحرانی،جوشکاری بطور معمول بر طبق روشهای تایید شده ای که متغیرهای اساسی پروسه را ثبت می کنند و بوسیله جوشکارانی که برای پروسه ،ماده و موقعیتی که قرار است جوشکاری شود،تایید شده اند،انجام می گیرد.در بعضی موارد مراحل اضافی برای آماده سازی مواد مورد نیاز می باشد.بطور مثال در جاهایی که الکترودهای از نوع کم-هیدروژن مورد نیاز باشد،وسایل ذخیره آن باید بوسیله سازنده در نظر گرفته شود.
موادپایه
قبل از جوشکاری ، شناسایی نوع ماده و یک تست کامل از فلزات پایه ای مربوطه باید انجام گیرد.اگر یک ناپیوستگی همچون جدالایگی صفحه ای وجود داشته باشد و کشف نشده باقی بماند روی صحت ساختاری کل جوش احتمال تاثیر دارد.در بسیاری از اوقات جدالایگی در طول لبه ورقه قابل رویت می باشد بخصوص در لبه هایی که با گاز اکسیژن برش داده شده است.
مونتاژ اتصالات
برای یک جوش،بحرانی ترین قسمت ماده پایه،ناحیه ای است که برای پذیرش فلز جوشکاری به شکل اتصال،آماده سازی می شود.اهمیت مونتاژ اتصالات قبل از جوشکاری را نمی توان به اندازه کافی تاکید کرد.بنابراین آزمون چشمی مونتاژ اتصالات از تقدم بالایی برخوردار است. مواردی که قبل از جوشکاری باید در نظر گرفته شود شامل زیر است: 
1.زاویة شیار (Groove angle) 
2.دهانه ریشه (Root opening) 
3.ترازبندی اتصال (Joint alignment) 
4.پشت بند (Backing) 
5.الکترودهای مصرفی (Consumable insert) 
6.تمیز بودن اتصال (Joint cleanliness) 
7.خال جوش ها (Tack welds) 
8.پیش گرم کردن (Preheat)
هر کدام از این فاکتورها رفتار مستقیم روی کیفیت جوش بوجود آمده،دارند.اگر مونتاژ ضعیف باشد،کیفیت جوش احتمالا زیر حد استاندارد خواهد بود.دقت زیاد در طول اسمبل کردن یا سوار کردن اتصال می تواند تاثیر زیادی در بهبود جوشکاری داشته باشد.اغلب آزمایش اتصال قبل از جوشکاری عیوبی را که در استاندارد محدود شده اند را آشکار می سازد،البته این اشکالات ،محلهایی می باشند که در طول مراحل بعدی بدقت می توان آنها را بررسی کرد.برای مثال،اگر اتصالی از نوع T (T-joint) برای جوشهای گوشه ای(Fillet welds)، شکاف وسیعی از ریشه نشان دهد،اندازه جوش گوشه ای مورد نیاز باید به نسبت مقدار شکاف ریشه افزوده شود. بنابراین اگر بازرس بداند چنین وضعیتی وجود دارد،مطابق به آن ،نقشه یا اتصال جوش باید علامت گذاری شود، و آخرین تعیین اندازه جوش به درستی شرح داده شود. 
جوشکاری
در حین جوشکاری،چندین آیتم وجود دارد که نیاز به کنترل دارد تا نتیجتا جوش رضایتبخشی حاصل شود.آزمون چشمی اولین متد برای کنترل این جنبه از ساخت می باشد.این می تواند ابزار ارزشمندی در کنترل پروسه باشد.بعضی از این جنبه های ساخت که باید کنترل شوند شامل موارد زیر می باشد:
(1) کیفیت پاسریشه جوش(bead weldroot)
(2) آماده سازی ریشه اتصال قبل از جوشکاری طرف دوم
(3) پیش گرمی و دماهای میان پاسی
(4) توالی پاسهای جوش
(5) لایه های بعدی جهت کیفیت جوش معلوم
(6) تمیز نمودن بین پاسها
(7) پیروی از پروسیجر کاری همچون ولتاژ،آمپر،ورود حرارت،سرعت.
هر کدام از این فاکتورها اگر نادیده گرفته شود سبب بوجود آمدن ناپیوستگی هایی می شود که می تواند کاهش جدی کیفیت را در بر داشته باشد.
پاس ریشه جوش
شاید بتوان گفت بحرانی ترین قسمت هر جوشی پاس ریشه جوش می باشد.مشکلاتی که در این نقطه وجود دارد...
در نتیجه بسیاری از عیوب که بعدها در یک جوش کشف می شوند مربوط به پاس ریشه جوش می باشند.بازرسی چشمی خوب روی پاس ریشه جوش می تواند بسیار موثر باشد.وضعیت بحرانی دیگر ریشه اتصال در درزهای جوش دو طرفه هنگام اعمال جوش طرف دوم بوجود می آید. این مساله معمولا شامل جداسازی سرباره(slag) و دیگر بی نظمی ها توسط تراشه برداری(chipping)،رویه برداری حرارتی(thermal gouging) یا سنگ زنی(grinding) می باشد.وقتی که عملیات جداسازی کاملا انجام گرفت آزمایش منطقه گودبرداری شده قبل از جوشکاری طرف دوم لازم است.این کار به خاطر این است که از جداشدن تمام ناپیوستگی ها اطمینان حاصل شود.اندازه یا شکل شیار برای دسترسی راحت تر به تمام سطوح امکان تغییر دارد. 
پیش گرمی و دماهای بین پاس
پیش گرمی و دماهای بین پاس می توانند بحرانی باشند و اگر تخصیص یابند قابل اندازه گیری می باشند.محدودیت ها اغلب بعنوان می نیمم،ماکزیمم و یا هر دو بیان می شوند.همچنین برای مساعدت در کنترل مقدار گرما در منطقه جوش،توالی و جای تک تک پاسها اهمیت دارد .بازرس باید ازاندازه و محل هر تغییر شکل یا چروکیدگی(shrinkage) سبب شده بوسیله حرارت جوشکاری آگاه باشد. بسیاری از اوقات همزمان با پیشرفت گرمای جوشکاری اندازه گیری های تصحیحی گرفته می شود تا مسائل کمتری بوجود آید.
آزمایش بین لایه ای 
برای ارزیابی کیفیت جوش هنگام پیشروی عملیات جوشکاری،بهتر است که هر لایه بصورت چشمی آزمایش شود تا از صحت آن اطمینان حاصل شود.همچنین با این کار می توان دریافت که آیا بین پاسها بخوبی تمیز شده اند یا نه؟ با این عمل می توان امکان روی دادن ناخالصی سرباره در جوش پایانی را کاهش داد.بسیاری از این گونه موارد احتمالا در دستورالعمل جوشکاری اعمالی،آورده شده اند. در این گونه موارد،بازرسی چشمی که در طول جوشکاری انجام می گیرد اساسا برای کنترل این است که ملزومات روش جوشکاری رعایت شده باشد.
بعد از جوشکاری
بسیاری از افراد فکر می کنند که بازرسی چشمی درست بعد از تکمیل جوشکاری شروع می شود.به هر حال اگر همه مراحلی که قبلا شرح داده شد،قبل و حین جوشکاری رعایت شده باشد،آخرین مرحله بازرسی چشمی به راحتی تکمیل خواهد شد.از طریق این مرحله از بازرسی نسبت به مراحلی که قبلا طی شده و نتیجتا جوش رضایت بخشی را بوجود آورده اطمینان حاصل خواهد شد. بعضی از مواردی که نیاز به توجه خاصی بعد از تکمیل جوشکاری دارند عبارتند از:
(1) ظاهر جوش بوجود آمده
(2) اندازه جوش بوجود آمده
(3) طول جوش
(4) صحت ابعادی
(5) میزان تغییر شکل
(6) عملیات حرارتی بعد از جوشکاری
هدف اساسی از بازرسی جوش بوجود آمده در آخرین مرحله این است که از کیفیت جوش اطمینان حاصل شود. بنابراین آزمون چشمی چندین چیز مورد نیاز می باشد.بسیاری از کدها و استانداردها میزان ناپیوستگی هایی که قابل قبول هستند را شرح می دهد و بسیاری از این ناپیوستگی ها ممکن است در سطح جوش تکمیل شده بوجود آیند. 
ناپیوستگی ها 
بعضی از انواع ناپیوستگی هایی که در جوشها یافت می شوند عبارتند از:
(1) تخلخل
(2) ذوب ناقص
(3) نفوذ ناقص در درز
(4) بریدگی(سوختگی) کناره جوش
(5) رویهم افتادگی
(6) ترکها
(7) ناخالصی های سرباره
(8) گرده جوش اضافی(بیش از حد)
در حالی که ملزومات کد امکان دارد مقادیر محدودی از بعضی از این ناپیوستگی ها را تایید نماید ولی عیوب ترک و ذوب ناقص هرگز پذیرفته نمی شود.
برای سازه هایی که تحت بار خستگی و یا سیکلی (Cyclic) می باشند، خطر این ناپیوستگی های سطحی افزایش می یابد. در اینگونه شرایط،بازرسی چشمی سطوح ،پر اهمیت ترین بازرسی است که می توان انجام داد.
وجود سوختگی کناره (Undercut)،رویهم افتادگی(Overlap) و کنتور نامناسب سبب افزایش تنش می شود؛ بار خستگی می تواند سبب شکستهای ناگهانی شود که از این تغییر حالتهایی که بطور طبیعی روی می دهد، زیاد می شود.به همین خاطر است که بسیاری اوقات کنتور مناسب یک جوش می تواند بسیار با اهمیت تر از اندازه واقعی جوش باشد،زیرا جوشی که مقداری از اندازه واقعی کمتر باشد،بدون ناخالصی ها و نامنظمی های درشت،می تواند بسیار رضایت بخش تر از جوشی باشد که اندازه کافی ولی کنتور ضعیفی داشته باشد. برای تعیین اینکه مطابق استاندارد بوده است ،بازرس باید کنترل کند که آیا همه جوشها طبق ملزومات طراحی از لحاظ اندازه و محل(موقعیت) صحیح می باشند یا نه؟اندازه جوش گوشه ای(Fillet) بوسیله یکی از چندین نوع سنجه های جوش برای تعیین بسیار دقیق و صحیح اندازه تعیین می شود.
در مورد جوشهای شیاری(Groove) باید از لحاظ گرده جوش مناسب دو طرف درز را اندازه گیری کرد.بعضی از شرایط ممکن است نیاز به ساخت سنجه های جوش خاص داشته باشند. 
عملیات حرارتی بعد از جوشکاری
به لحاظ اندازه،شکل، یا نوع فلز پایه ممکن است عملیات حرارتی بعد از جوش در روش جوشکاری اعمال شود.این کار فقط از طریق اعمال حرارت(گرما) در محدوده دمایی بین پاس یا نزدیک به دمای آن ،صورت می گیرد تا از لحاظ متالورژیکی خواص جوش بوجود آمده را کنترل نمود. حرارت دادن در درجه حرارت دمای بین پاس،ساختار بلوری را به استثناء موارد خاص تحت تاثیر قرار نمی دهد.بعضی از حالات ممکن است نیاز به عملیات تنش زدایی حرارتی داشته باشند.بطوری که قطعات جوش خورده بتدریج در یک سرعت مشخص تا محدوده تنش زدایی تقریبا °F1100 تا F °1200 (590 تا 650 درجه سانتی گراد) برای اکثر فولادهای کربنی گرما داده می شود. بعد از نگهداری در این دما به مدت یک ساعت برای هر اینچ از ضخامت فلز پایه،قطعات جوش خورده تا دمای حدود °F600 (315 درجه سانتی گراد) در یک سرعت کنترل شده سرد می شود. بازرس در تمام این مدت مسئولیت نظارت بر انجام کار را دارد تا از صحت کار انجام شده و تطابق با ملزومات روش کار اطمینان حاصل نماید.
آزمایش ابعاد پایانی
اندازه گیری دیگری که کیفیت یک قطعه جوشکاری شده را تحت تاثیر قرار می دهد صحت ابعادی آن می باشد. اگر یک قسمت جوشکاری شده بخوبی جفت و جور نشود،ممکن است غیر قابل استفاده شود اگرچه جوش دارای کیفیت کافی باشد. حرارت جوشکاری ، فلز پایه را تغییر شکل داده و می تواند ابعاد کلی اجزاء را تغییر دهد.بنابراین، آزمایش ابعادی بعد از جوشکاری ممکن است برای تعیین متناسب بودن قطعات جوشکاری شده برای استفاده موردنظر مورد نیاز واقع شود.
آزمونهای غیر مخرب ( Non Destvuctive Testing)
مهندسین معمولاً عادت دارند خواص یک ماده را روی نمونه‌های مخصوصی که از همین ماده تهیه شده‌اند با آزمونهای استاندارد ارزیابی کنند. اطلاعات بسیار ارزشمندی از این آزمونهای به دست می‌آید که شامل خواص کششی، فشاری، برشی و ضربه‌ای ماده مورد نظر است. اما این آزمونها ماهیت تخریبی دارند. بعلاوه خواص ماده به گونه‌ای که با آزمونهای استاندارد تا حد تخریب تعیین می‌شود، به یقین راهنمای روشنی در مورد مشخصات کارایی قطعه‌ای نیست که بخش پیچیده‌ای از یک مجموعه مهندسی را تشکیل می‌دهد . در طی تولید و حمل و نقل امکان دارد که انواع عیوب با اندازه‌های مختلف در ماده یا قطعه به وجود آیند. ماهیت و اندازه دقیق هر عیب روی عملیات بعدی آن قطعه تاثیر خواهد داشت. عیوب دیگری نیز مانند ترکهای حاصل از خستگی یا خوردگی ممکن است در طی کار قطعه ایجاد شوند. بنابراین برای آشکار سازی وجود عیبها در مرحله تولید و نیز جهت تشخیص و تعیین سرعت رشد این نقصها در طول عمر قطعه یا دستگاه ، داشتن وسائل مطمئن ضروری است. منشا بعضی عیوب که در مواد و قطعات یافت می‌شوند، عبارتند از : 
- عیوبی که ممکن است طی ساخت مواد خام یا تولید قطعات ریختگی به وجود آیند (ناخالصیهای سرباره، حفره‌های گازی، حفره‌های انقباضی، ترکهای تنشی و ... ) 
- عیوبی که ممکن است طی تولید قطعات به وجود آیند (عیوب ماشینکاری، عیوب عملیات حرارتی، عیوب جوشکاری، ترکهای ناشی از تنشهای پسماند و ...)
- عیوبی که ممکن است طی مونتاژ قطعات به وجود آیند (کم شدن قطعات، مونتاژ نادرست، ترکهای ناشی از تنش اضافی و ...) 
- عیوبی که در مدت کاربری و حمل و نقل به وجود می‌آیند (خستگی، خوردگی، سایش، خزش، ناپایداری حرارتی و ...) روشهای مختلف آزمونهای غیرمخرب در عمل می‌توانند به راههای بسیار متفاوتی در عیب یابی به کار روند. 
اعتبار هر روش آزمون غیرمخرب سنجشی از کارایی آن روش در رابطه با آشکارسازی نوع و شکل و اندازه بخصوص عیبها است. بعد از آن که بازرسی تکمیل شد، احتمال معینی وجود دارد که یک قطعه عاری از یک نوع عیب با شکل و اندازه بخصوص باشد. هر قدر این احتمال بالاتر باشد اعتبار روش به کار رفته بیشتر خواهد بود. اما باید این واقعیت را به خاطر داشت که بازرسیهای غیرمخرب برای اغلب قطعات به وسیله انسان انجام می‌گیرد و در اصل دو نفر همیشه نمی‌توانند یک کار تکراری مشابه را بطور دقیق همانند یکدیگر انجام دهند. از این رو باید یک ضریب عدم یقین در برآورد اعتبار بازرسی به حساب آورده شود و ارزش تصمیماتی رد و یا قبول قطعه باید از رویدادهای آماری تخمین زده شود . نقش بازرسی غیرمخرب این است که با میزان اطمینان معینی ضمانت نماید که در زمان بکارگیری قطعه برای بار طراحی، ترکهایی به اندازه بحرانی شکست در قطعه وجود ندارند. همچنین ممکن است لازم باشد که با اطمینان، عدم وجود ترکهای کوچکتر از حد بحرانی را نیز ضمانت کند. اما رشد ترکهای کوچکتر از حد بحرانی. بویژه در مورد قطعاتی که در معرض بارهای خستگی قرار دارند و یا در محیطهای خورنده کار می‌کنند، اهمیت دارد، بطوریکه این گونه قطعات، قبل از این که شکست ناگهانی در آنها اتفاق بیفتد، به یک حداقل عمر کار مفید برسند. در برخی حالتها، بازرسیهای مرتب و متناوب جهت اطمینان از نرسیدن ترکها به اندازه بحرانی ممکن است ضروری باشد. بکارگیری ایده‌های مکانیک شکست در طراحی، برای توانایی روشهای مختلف آزمونهای غیرمخرب در آشکارسازی ترکهای کوچک، حد و مرز تعیین می‌کند. اختلاف بین کوچکترین ترک قابل آشکارسازی و اندازه بحرانی آن، میزان ایمنی یک قطعه است. 
در هر برنامه خاص بازرسی، تعداد عیوب شناسایی شده (هر چند زیاد)، با تعداد واقعی آنها مطابقت پیدا نمی‌کند، بنابراین احتمال شناسایی یک قطعه سالم و بدون عیبهای با اندازه‌های گوناگون کاهش می‌یابد. اما هنگامی که قطعات بسیار مهم مورد نظر هستند، سعی بر این است تا حد امکان عیبهای بیشتری شناسایی شوند و تمایل به قبول تمام نشانه‌های وجود عیبها زیاد است. زیرا اگر قطعه‌ای در طی بازرسی مردود و غیرقابل مصرف معرفی شود، بهتر از آن است که هنگام استفاده منجر به شکست فاجعه آمیز شود. مسلم است مهندسی که ایده‌های مکانیک شکست را مورد استفاده قرار می‌دهد، علاقه‌مند است که بداند به چه اندازه عیبها را در هنگام بازرسی مورد نظر داشته باشد. انتخاب روش با این بررسی اولیه تعیین می‌شود و تمام پارامترهای دیگر در درجه دوم اهمیت قرار می‌گیرند. برای مثال بازرسی ترکهای مربوط به خستگی قطعات فولادی به روش فراصوتی که نسبتاً براحتی قابل اجرا است، در مقابل تجزیه و تحلیل به روش جریان گردابی برای آشکارسازی ترکهایی به طول 5/1 میلیمتر، کنار گذاشته می‌شود زیرا احتمال آشکارسازی این ترکها با فراصوتی 50 درصد و با جریان گردابی 80 درصد است. یکی از فایده‌های بدیهی و روشن به کار بردن صحیح آزمونهای غیرمخرب، شناسایی عیوبی است که اگر بدون تشخیص در قطعه باقی بمانند، موجب شکست فاجعه آمیز قطعه و در نتیجه بروز خسارتهای مالی و جانی فراوان خواهند شد. استفاده از این روشهای آزمون می‌تواند فواید زیادی از این بابت ، در بر داشته باشد. بکارگیری هر یک از سیستمهای بازرسی متحمل هزینه است، اما اغلب استفاده موثر از روشهای بازرسی مناسب موجب صرفه‌جویی‌های مالی قابل ملاحظه‌ای خواهد شد. نه فقط نوع بازرسی، بلکه مراحل بکارگیری آن نیز مهم است. بکارگیری روشهای آزمون غیرمخرب روی قطعات ریختگی و آهنگری کوچک بعد از آنکه کلیه عملیات ماشینکاری روی آنها انجام گرفت، معمولا بیهوده خواهد بود. در اینگونه موارد باید قبل از انجام عملیات ماشینکاری پرهزینه قطعات بدقت بازرسی شوند و قطعاتی که دارای عیوب غیرقابل قبول هستند، کنار گذاشته شوند. باید توجه داشت کلیه معایبی که در این مرحله تشخیص داده می‌شوند، نمی‌توانند موجب مردود شدن قطعه از نظر بازرسی باشند. ممکن است قطعه‌ای دارای ناپیوستگیها و ترکهای سطحی بسیار ریز باشد که در مراحل ماشینکاری از بین بروند.
آزمایش پرتو نگاری و تفسیر فیلم Radiographic Testing and FilmInterpretation
تابش الکترومغناطیسی با طول موجهای بسیار کوتاه، یعنی پرتو ایکس یا پرتو گاما از درون مواد جامد عبور می‌کند اما بخشی از آن، توسط محیط جذب می‌شود. مقدار جذب پرتو در هنگام عبور از ماده به چگالی و ضخامت ماده و همچنین ویژگیهای تابش بستگی دارد. تابش عبوری از درون ماده می‌تواند به وسیله یک فیلم یا کاغذ حساس آشکار شده و روی صفحه فلورسنت مشاهده شود، یا این که توسط دستگاههای حساس الکترونیکی نشان داده شود. اگر بخواهیم دقیقتر بگوییم، عبارت پرتو نگاری به معنی فرایندی است که در نتیجه آن ، تصویری روی فیلم ایجاد شود، بررسی این فیلم را تفسیر می‌گوییم . بعد از این که فیلم عکس گرفته شده پرتو نگاری ظاهر شد، تصویری سایه روشن با چگالی متفاوت مشاهده می‌شود. قسمتهایی از فیلم که بیشترین مقدار تابش را دریافت کرده‌اند، سیاهتر دیده می‌شوند. همچنانکه پیشتر گفته شد، مقدار تابش جذب شده توسط ماده، تابعی از چگالی و ضخامت آن خواهد بود. همچنین وجود عیوب خاص، مانند حفره‌ها و تخلخل درون ماده، بر مقدار تابش جذب شده تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین پرتو نگاری می‌تواند برای آشکار سازی انواع خاصی از عیوب در بازرسی مواد و قطعات به کار رود. استفاده از پرتو نگاری و فرآینده‌های مربوط به آن باید به شدت کنترل شود، زیرا قرار گرفتن انسان در معرض پرتو می‌تواند منجر به آسیب بافت بدن شود.
آزمایش فراصوتی (Ultrasonic Testing)
در این روش، امواج صوتی با بسامد 5/0 تا 20 مگاهرتز به درون قطعه فرستاده می‌شود. این موج پس از برخورد به سطح مقابل قطعه باز تابیده می‌شود. با توجه به زمان رفت و برگشت این موج، می‌توان ضخامت قطعه را تعیین کرد. حال اگر یک عیب در مسیر رفت و برگشت موج باشد، از این محل هم موجی بازتابیده خواهد شد که اختلاف زمانی نسبت به مرحله اول، محل عیب را مشخص می‌کند. روشهای فراصوتی به طور گسترده‌ای برای آشکارسازی عیوب داخلی مواد به کار می‌روند ولی می‌توان از آنها برای آشکارسازی ترکهای کوچک سطحی نیز استفاده کرد.
بازرسی با ذرات مغناطیسی (Magnetic ParticleTesting)
بازرسی با ذرات مغناطیسی، روش حساسی برای ردیابی عیوب سطحی و برخی نقصهای زیر سطحی قطعات فرو مغناطیسی است. پارامترهای اساسی فرآیند به مفاهیم نسبتاً ساده‌ای بستگی دارد. هنگامی که یک قطعه فرومغناطیسی، مغناطیس می‌شود، ناپیوستگی مغناطیسی که تقریباً در راستای عمود بر جهت میدان مغناطیسی واقع است، موجب ایجاد یک میدان نشتی قوی می‌شود. این میدان نشتی در رو و بالای سطح قطعه مغناطیس شده حضور داشته و می‌تواند آشکارا توسط ذرات ریز مغناطیسی دیدپذیر شود. پاشیدن ذرات خشک یا ذرات مرطوب با یک مایع محلول بر روی سطح قطعه، موجب تجمع ذرات مغناطیسی روی خط گسل خواهد شد. بنابراین پل مغناطیسی تشکیل شده، موقعیت، اندازه و شکل ناپیوستگی را نشان می‌دهد. یک قطعه را می‌توان با به کاربردن آهنرباهای دائم، آهنرباهای الکتریکی و یا عبور یک جریان قوی از درون یا برون قطعه، مغناطیس کرد. با توجه به این که با روش آخر می‌توان میدانهای مغناطیسی با شدت زیاد در داخل قطعه ایجاد کرد، این روش به صورت گسترده‌ای در کنترل کیفی محصول به کار می‌رود زیرا این روش حساسیت خوبی برای شناسایی عیوب قطعات و آشکارسازی آنها عرضه می‌دارد
آزمایش جریان گردابی (Eddy Current Testing)
اساس روشهای آزمون الکترومغناطیسی بر این است که وقتی یک سیم پیچ حامل جریان متناوب، نزدیک ماده‌ای تقریباً رسانا قرار داده شود، جریانهای گردابی یا ثانویه در آن ماده القا خواهد شد. جریانهای القایی، میدانی مغناطیسی ایجاد خواهند کرد که در جهت مخالف میدان مغناطیسی اولیه اطراف سیم پیچ است. تاثیر متقابل بین میدانها موجب ایجاد یک نیروی ضد محرکه الکتریکی در سیم پیچ شده و در نتیجه سبب تغییر مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ خواهد شد. اگر ماده از نظر ابعاد و ترکیب شیمیایی یکنواخت باشد. مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ کاوشگر نزدیک سطح قطعه در کلیه نقاط سطح قطعه یکسان خواهد بود، به غیر از تغییر اندکی که نزدیک لبه‌های نمونه مشاهده می‌شود. اگر ماده ناپیوستگی داشته باشد، توزیع و مقدار جریانهای گردابی مجاور آن تغییر می‌کند و در نتیجه کاهشی در میدان مغناطیسی در رابطه با جریانهای گردابی به وجود می‌آید، بنابراین مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ کاوشگر تغییر خواهد کرد . از روی تحلیل این آثار می‌توان در مورد کیفیت و شرایط قطعه کار نتیجه‌گیری کرد. این روشها بسیار متنوع هستند و با وسیله و روش آزمون مناسب، می‌‌توان آنها را برای آشکارسازی عیوب سطحی و زیر سطحی قطعات و تعیین ضخامت پوشش فلزات به کار برد و اطلاعاتی در زمینه مشخصات ساختاری مانند اندازه دانه بندی و شرایط عملیات حرارتی به دست آورد.همچنین می‌توان خواص فیزیکی مانند رسانایی الکتریکی تراوایی مغناطیسی و سختی فیزیکی را تعیین کرد
آزمون مایع نافذ(PT) 
ترکهای سطحی و منافذی که با چشم عادی قابل رویت نمی باشند بوسیله آزمون مایع نافذ شناسایی میشوند.این روش در شناسایی منافذ جوش کاربرد فراوانی دارد .قابل ذکر است که فولادهای آستنیتیک و فلزات غیر آهنی که از روش ذرات مغناطیسی(MT) نمیتوان آنها را تست نمود از روش مایع نافذ ارزیابی میشوند. آزمون مایع نافذ را به دو طریق ، با استفاده از رنگ مرئی و فلورسنت میتوان انجام داد.بدین صورت که ابتدا سطح قطعه مورد نظر را تمیز و خشک مینماییم (سطح باید عاری از هرگونه شی خارجی مثل براده ها باشد تا مایع نافذ بخوبی داخل ترکها نفوذ نماید). سپس بوسیله مایع نافذ(penetrant) سطح موردنظر را می پوشانیم که میتوان این عمل را با اسپری نمودن نافذ و یا غوطه ور ساختن قطعه درون نافذ انجام داد.بر اثر خاصیت مویینگی نافذ به درون ترکها نفوذ میکند و برای اینکه از نفوذ آن اطمینان حاصل نماییم مدتی را صبر کرده(حدود 30 دقیقه) و سپس ماده نافذ اضافی را از روی سطح پاک میکنیم. ظاهر کننده (Developer) که پودر سفید رنگی میباشد را روی سطح فوق اسپری میکنیم . ظاهر کننده باعث میشود مایع نافذ از ترکها بیرون کشیده شود و درنتیجه رنگ بر روی سطح پس میزند. سپس بوسیله بازرسی چشمی تحت نور سفید (در صورت استفاده از رنگ مرئی) و یا نور ماورابنفش (در صورت استفاده از رنگ فلورسنتی) نشانه های رنگی ایجاد شده را مشاهده نموده و محل عیوب و ترکها مشخص میگردد. استفاده های عمومی: شناسایی و تشخیص محل عیوب سطحی در مواد بدون خلل و فرجکاربردها : شناسایی ترک و منفذ در جوششناسایی عیوب سطحی در ریخته گریشناسایی ترک ناشی از خستگی در اجسام تحت تنشمحدودیتها: جسم باید تقریبا سطح غیر متخلخل و صافی داشته باشد. زمان تخمینی جهت ارزیابی کمتر ازیک ساعت
توضیحاتی پیرامون WPS & PQR
در نظر بگیرید در کارخانه ای بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم انواع الکترودها,ورقها با ضخامتهای متفاوت, ماشینهای مختلف که تحت شرایط خاصی تنیم شده است ,جوشکاران که اغلب به روش سنتی(بدون رعایت اصول علمی)جوشکاری میکنند را در نظر بگیرید. بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای است که به عنوان WPS((Welding Procedure ((specification معروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهای بزرگ خودشان WPSمورى قبول خوى را به سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی ها را بر اساس آن قرار میدهند. فکر میکنم تا حدودی مفهوم را ساده کرده باشم. 
استاندارد مرجعAWSََ حدود 170 نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکاری را برای تمامی انواع فرایندها(SMAWMIG/MAG-TIG-SAW) معرفی کرده این متغیرها شامل محدوده ضخامت مجاز برای نوع اتصال :
– دامنه تغییرات مجاز برای آمپر
- ولتاژ
- قطر الکترود
- نوع پودر
- زاویه کونیک کردن
- روش پیشگرم و پسگرم
- و ... میباشد.
که بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به -WPS های متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست وپاگیر جلوگیری شود. یک WPS معمولی میتوانید در حدود 200-250 صفحه باشد.یعنی به همین تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاری مربوطه را توضیح داده است

PQR (Procedure Qualification Record)

ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مسخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر باید ارایه شود) حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم؟ ومدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا ناظران و کنترل کیفیت چطور از اعتبار WPS اطمینان حاصل میکنند؟) قطعا آن قسمت از WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نیاز به اینکار ندارد چراکه تمامی موارد پیشنهادی استاتدارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده است وفلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر به نتیجه دلخواه برسیم.ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستانداردAWSمشخصا به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد نیازی به PQR نیست. اما برای آن مواردی که از استاندارد استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید حتما PQR تهیه شود.
روش تهیه PQRفرض کنیم نیاز داریم برای 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم.آیا باید 70نمونه تهیه کنیم؟ و آیا این کار عاقلانه است؟ مسلما خیر. بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه روش جوشکاری ( PQR) تهیه کرد به این ترتیب که در جداول مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه یه هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه معرفی شده. که پس از فرستادن قطعات به ازمایشگاههای ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد. مثال: فرض کنید دفترچه WPS را برای تهیه PQR در اختیار دارید.مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود
1. اتصالاتی که در استاندارد وجود دارد راتنها با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظایر این
2. در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع به استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید.برای کارهای سازه ای و اتصال نوعGrooveفرض کنید که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده .
بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب کنیم که این بهترین انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد میبینیم که این نوع اتصال محدوده ضخامتیmm 3 تاmm 60 را با اعتبار میبخشد یعنی برای ضخامت 2 تا 60 دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است .
3. حال که نمونه مورد نظر راانتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غیره) است جوشکاری انجام شود .
4. قطعه مور نظر را به آزمایشگاههای معتبر ارسال میکنیم تا تحت تستهای مختلف قرار گیرد. این تستها اغلب خمش کناره، رادیوگرافی، ماکرواچ، شکست و ... است. 5 .پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان جوشکاری را آغاز نمود .

جوشکاری فلزات غیر آهنی ( یا فلزات رنگین)

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت. 
جوشکاری مس 
با گاز بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود. 
جوشکاری سرب 
در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است. 
جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج 
چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.
نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد. 
جوشکاری منگنز 
از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود. برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد. قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد. 
جوشکاری برنج با گاز 
برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود. فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود

فرایندهای جوشکاری

انقلاب الکترونیکی بر زندگی , در کشور های صنعتی تاثیر شگرفی گذاشته است و نتایج این انقلاب به همه فعالیت های ما در خانه , اداره و کارگاه رسوخ کرده است . همچنین تاثیر این انقلاب در متالورژی در دو عرصه مهم دیده میشود . 
1) اسباب های کنترل الکترونیکی قابلیت های منابع تغذیه جوشکاری را تغیر داده اند و اینک میتوان در بسیاری از کاربرد ها از الگوی جریان بهینه استفاده کرد , همچنین روشهای خودکار و مبتنی بر استفاده از روبات نیز توسعه یافته اند .
2) ساخت وسایل الکترونیکی خود سبب پیدایش نیازهای کاملاً جدیدی در تکنولوژی اتصال شده است ؛ از سویی میخواهیم نامحتملترین ترکیب های سرامیک ها و سایر غیر فلزات را به خودشان و به قطعات فلزی دیگر متصل کنیم و از سویی دیگر , برای ساخت اتصالات الکترونیکی بسیار با سرعت بالا و قابلیت اعتماد بسیار بالا , به ابداع روشهای لحیم کاری انبوه نیاز داریم . 
در دهه های اخیر , با پیشرفت فنون های فولاد سازی , و به ویژه با استفاده از کنوتر اکسیژنی قلیایی و بکارگیری روشهای نوین گوگرد زدایی و فسفر زدایی و تولید فولاد پاکیزه در مقیاس تجارتی تحقق یافته است و در پرتو چنین پیشرفت هایی ساخت سازه های بزرگ جوشکاری شده با قابلیت اعتماد بالا عملی شده است . 
تعریف انواع اتصالات
به طور کلی قطعات را میتوان به دوروش به هم متصل کرد : 
1) استفاده از فنون مکانیکی مثل پیچ و مهره یا پرچ کاری , که در پیچ و مهره کاری استحکام اتصال از نیروهای اصطکاکی که مهره ها را در محل نگه میدارد و از استحکام برشی و کشش پیچ ناشی میشود . 
2) استفاده از روشهای متالورژیکی و شیمیایی , یعنی ایجاد پیوند بین سطوحی که باید به هم متصل شوند ؛ این پیوندها را میتوان با ذوب دو سطحی که باید به هم متصل شوند , مثل جوشکاری ذوبی و یا با جاری ساختن مذابی با نقطه ذوب پائین تر از نقطه ذوب قطعه کار در شکاف محل اتصال مثل لحیم کاری یا زرد جوش کاری برقرار کرد و همچنین , اتصال های چسبی بر نیروهای نسبتاً ضعیفی از قبیل نیروهای وان در والسی , قطبی و یا غیره متکی اند ؛ اما در پیوند دادن فلزها با غیر فلزها , باید پیوندهای شیمیایی تشکیل شود . 
برای اتصال قطعات , ممکن است از روشهای مرکب نیز استفاده شود ؛مثلاً برای اتصال بتن یا مواد عایقِ دما بالا به سازه های فولادی , میله هایی را به سازه متصل کرد و سپس قابی را که بتن یا ماده عایق را روی آن ریخته اند را به میله جوش میدهند .
همچنین انواع اتصالات در صنعت را میتوان بر مبنای نوع اتصال نیز دسته بندی کرد : 
1) انواع اتصالات موقت مثل پیچ و مهره , پین , میخ و ...
2) اتصالات نیمه موقت مثل پرچ کاری , لحیم کاری و ...
3) اتصالات دائم مثل لحیم کاری سخت , جوشکاری و اغلب چسبها 
همچنین میتوان روشهای اتصال فلزات را بر حسب نوع فرایند و یا بنیان علمی آنها طبقه بندی کرد: 
1) روشهای مکانیکی مثل پیچ و پرچ و میخ و ...
2) اتصالات متالورژیکی مثل جوشکاری و لحیم کاری و ...
3) اتصالات شیمیایی مثل انواع چسبها و ...
تاریخچه جوشکاری 
قدمت جوشکاری به اندازه فلزکاری است و جوشکاری حالت جامد قدیمیترین فرایند جوشکاری است . جوشکاری چکشی طلا که به علت فقدان لایه اکسید بر روی سطح ذاتاً به سهولت انجام پذیر است از دیرباز متداول بوده است . اما تا اوایل عصر آهن (11 تا 9 قبل از میلاد ) جوشکاری سهم مهمی در تکنولوژی نداشت ؛ تا این که در این دوران در سوریه , از جوشکاری پتکه ای برای ساختن اشیای مفید , از شمش های کوچکی از طریق احیای مستقیم سنگ آهن بدست میامد استفاده کردند . 
در یکی از اهرام مصر , صفحه ای از آهن پیدا شد که به عنوان درپوش مجرای عبور هوا به کار میرفته است و آن را به طریقه ناشیانه ای , با جوشکاری قطعات آهنی کوچک , سر هم کرده بودند . در دوران تمدن روم , در ساختمان سازی از آهن برای اتصال آجر و سنگ استفاده میشد . مقدار آهنی که به روش احیای مستقیم تولید میشد , معمولاً بین ( 0.02% الی0.1% ) بود و بنابراین چنین فلزی سختی پذیری کافی برای ساخت ابزار برش و شمشیر نداشت ؛ اما در سرتاسر دوران تمدن روم و قرون وسطی فولاد ماده ای گرانبها بود ؛ بنابراین برای ساخت ابزارهایی که به لبه تیز یا سخت نیاز داشت , غالباً از روش فولاد کاری استفاده میشد . 
در این روش تسمه ای نازک از فولاد را به لبه ابزار جوش میدادند و سپس عملیات سخت کاری و باز پخت را , تا رسیدن فولاد به سختی مطلوب انجام میدادند . شمشیرها را نیز از طریق جوشکاری میساختند ؛ آهنگران وایکینگ , تیغه های محکم و چقرمه را با کربن دهی تسمه های نازک آهنی و سپس جوشکاری آنها در امتداد طولی , میساختند , در نتیجه توزیع کربنِ حاصل از سمانته کاری تیغه آهنی حاصل دارای خواص بهتری بود ؛ بعدها فرایند جدیدی این روش را از رونق انداخت ؛ در حالی که این دو فرایند از لحاظ اصولی مشابه بودند , اما در فرایند جدید , نواحی پر کربن و کم کربن بهتر با هم می آمیختند 
در قرون وسطی سلاحهای دیگری را نیز از طریق جوشکاری میساختند , مثلا تیرهایی که با کمان پرتاب میشدند دارای نوک فولادی بودند و این نوکها از طریق جوشکاری به تیر متصل میشدند و توپها را از طریق ریخته گری میساختند یا از طریق جوشکاری تعدادی تسمه آهنی به یکدیگر می ساختند ؛ همچنین در عملیات دفاعی , برای ساختن زره ( به ویژه زره های زنجیری) و در ساختن استحکامات آهنی از جوشکاری استفاده میشد . اهمیت جوشکاری در ساخت اشیای آهنی به منزله روشی برای فلز کاری در قرون وسطی از دو عامل اصلی ناشی میشد ؛ یکی کمبود و گران قیمت بودن فولاد و دیگری این واقعیت که در آن زمان نمیتوانستند شمش های بزرگ فولادی بسازند ؛ اما با بکار گیری نیروی آب در قرن دوازدهم یا سیزدهم میلادی , توانستند شمش های بزرگتری بسازند (شمشهایی در حدود 50 کیلو گرم در مقایسه با شمشهایی که در دوران تمدن روم و آنگولا ساکسون میساختند و وزن آنها از 5کیلوگرم تجاوز نمیکرد) و بنا بر این دیگر لازم نبود کی شمشها را به هم جوش دهند تا قطعات با ابعاد بزرگتر و قابل استفاده حاصل شود . 
در قرن پانزدهم , کوره بلند و فرایند فولاد سازی غیر مستقیم ابداع شد که یکی از نتایج این تحول , دسترسی به وسایل ریختگی ارزان قیمت بود , زیرا تعدادی از اشیایی که قبلاً از آهن کار شده ساخته میشد از چدن ریختگی ساختند ؛ یکی از نمونه های مهم توپ بود که در کارگاههای ریخته گری آن دوران با موفقیت تولید شد , همچنین در این دوران برای ساخت زنجیر در کارگاه های آهنگری از جوشکاری پتکه ای استفاده میشد . همچنین در دوران جنگ های جهانی , در قرن بیستم , برای ساخت مخازن تحت فشار و در ایالات متحده جهت ساخت مخازن بخار و در آلمان جهت ساخت مخازن آلومینیومی از فرایند جوشکاری پتکه ای استفاده میشد , اما دیری نپایید که جوشکاری ذوبی جای این فرایند را گرفت . در همین راستا و پس از جنگهای جهانی انواع فرایند های جوشکاری ابداع شد و کاربرد آنها در صنایع مهم وبغرنجی چون صنایع هوا- فضا , صنایع نظامی و صنایع الکترونیک انکار ناپذیر شد .
تعریف جوشکاری 
به طور کلی میتوان یک جوش ایده آل را اینگونه تعریف کرد :
جوش ایده آل , به محل اتصالی اطلاق میشود که نتوان آن موضع را از سایر قسمت های دیگر قطعات جوش داده شده تشخیص داد . 
با توجه به این نکته که تعریف بالا یک تعریف آرمانی است و همچنین با وجود دست نیافتن به این چنین مشخصاتی , میتوان خواص محل اتصال را چنان بالا برد که در عمل کاملاً رضایت بخش بوده و انتظارات را بر آورده کند . در اینجا نکته حائز اهمیت از نظر کارشناسی تشخیص نوع فلزی است که جوشکاری بر روی آن انجام میگیرد , همچنین نوع اتصال و کاربرد قطعه نیز به منظور انتخاب روش جوش کاری و همچنین مواد لازم و نکات جنبی دیگر از اهمیت بالایی برخوردار است , زیرا هر نوع جوش خاص , جهت شرایط خواص و نوع سرویس دهی خواص طراحی شده است و در نتیجه در همه نوع شرایط قابل سرویس دهی نیست . در نتیجه این عوامل , انواع مختلفی از جوشکاری در انواع و اشکال مختلف ابداع شده است تا برای هر کدام از شرایط محیطی و سرویس دهی , بتوان بهترین نوع جوشکاری را انتخاب کرد و به نتیجه نهایی دست یافت .
انواع روشهای جوشکاری را میتوان به دو گروه کلی جوشکاری حالت جامد و جوشکاری ذوبی تقسیم کرد , که هرکدام خود به زیر شاخه هایی تقسیم میشوند 
جوشکاری TIG
فرایند جوشکاری قوس الکتریکی در پناه گاز محافظ با استفاده از الکترود غیر مصرفی عبارت است ازفرایندی که در آن بجای استفاده از الکترود مصرفی از یک الکترود با درجه ذوب بالا ،به عنوان عامل ایجاد کننده قوس الکتریکی استفاده میکنند و چون این الکترود بدون پوشش است ، جهت به وجود آوردن اتمسفر محافظت کننده حوضچه مذاب از یک گاز خنثی استفاده میشود.همچنین در حین جوشکاری از یک مفتول فلزی از جنس قطعه کار به نام فیلر متال به عنوان فلز پر کننده استفاده می شود.
استفاده از فطبیت های مستقیم و معکوس در بدو پیدایش این فرایند متداول بوده است ، ولی الکترودهای منفی به دلیل ایجاد حرارت کمتر بر روی الکترود ترجیح داده میشوند زیرا علاوه بر این که برای جوشکاری ورق های ضخیم نیاز به حرارت بالا جهت ذوب کامل است ،‌در حین استفاده از شدت جریان بالا به علت تمرکز حرارت در الکترود باعث ذوب الکترود تنگستنی میشود که این عامل باعث ایجاد ناخالصی تنگستنی در فلز جوش میشود ، حتی در حین جوشکاری با قطبیت مستقیم با شدت جریان بالاتر از100آمپر سیستم خنک کننده آبگرد جهت الکترود تنگستن لازم است .
تجهیزات این نوع از جوشکاری عبارت است از
الف) تُورچ یا نگهدارنده الکترود که خود شامل عبور دهنده گاز‌‍،نازل و مکانیسم گیره ای برای نگه داشتن الکترود تنگستن میباشد.
ب) منبع تأمین کننده گاز محافظ
پ) منبع قدرت یا مولد تیرو
ت) فلومتر یا تنظیم کننده فشار گاز
ث) سیستم خنک کننده آبگرد برای کار با جریان بالاتراز 100آمپر
جوشکاری MIG
در سال 1948 برای رفع بعضی از محدودیت های روش TIGفرایند دیگری از قوس محفوظ در گاز اختراع شد که در آن بجای الکترود تنگستن از الکترود مصرفی فولادی یا آلومینیومی یا به طور کلی آلیاژ های همجنس فلز پایه استفاده میشود ، که در ضمن جوشکاری به طور مداوم با ایجاد قوس ذوب شده و به محل جوش اضافه میشود. این سیم به طور مداوم از یک کلاف متناسب با نرخ ذوب به طرف محل جوش هدایت شده و به حوضچه جوش غذا میدهد. بعدأ به این نتیجه رسیدند که میتوان از گاز CO2 به عنوان گاز محافظ در این فرایند استفاده کرد ، به همین علت به این نوع جوشکاری، جوشکاری CO2 یا جوشکاری MIG گفته میشود.
تجهیزات این نوع جوشکاری عبارت است از
الف) منبع انرژی یا مولد قدرت
ب) واحد غذا دهنده حوضچه جوش
پ) اتصال جریان
ت) منبع گاز
ث) سیستم کنترل قطع و وصل جریان
ج) لوله های انتقال گاز
چ) کلاف الکترود و سیستم خنک کننده تُورچ
لازم به ذکر است که دستگاه هایی که برای شدت جریان بالاتر از 250 آمپر طراحی میشوند به سیستم آب خنک برای تُورچ نیاز دارند.
جوشکاری با الکترود دستی پوشش دار
در این نوع فرایند جوشکاری حرارت مورد نیاز برای جوشکاریاز طریق قوسی که بین الکترود و قطعه کار ایجاد میشود تأمین میشود. نوک الکترود ، حوضچه مذاب ، قوس و مناطق مجاور حوضچه به وسیله چتری از گاز از هوای اطراف محافظت میشود.این گاز محافظ نتیجه سوختن و تجزیه مواد تشکیل دهنده پوشش الکترود است. جوشکاری قوسی ابتدا توسط الکترود کربن در سال 1881 و سپس توسط میله فولادی در سال 1888 شروع شد و تا مدتی ادامه یافت ، هرچند که جوش حاصل دارای کیفیت و خواص بدی بود وهمچنین به علت نداشتن پوشش و ناپایداری قوس احتیاج به مهارت زیادی داشت. در همان اوایل به این نکته توجه شده بود که الکترود باید توسط موادی پوشیده شود تا قوس پایدار بماند و همچنین جوش حاصل دارای کیفیت و خواص بهتری باشد. لایه نازک آهک بر روی الکترود تا حد زیادی خواص جوش را بهبود بخشید و باعث پایداری قوس گردید. در سال 1956 کیلبرگ اولین الکترود پوشیده شده از فلاکس را اختراع کرد و نشان داد که فلاکس یا پوشش علاوه بر پایدار کردن قوس اثرات مثبت دیگری نیز دارد.
وظایف پوشش
1) پایدار کننده قوس
2) ایجاد سرباره جهت محافظت حوضچه جوش از ناخالصی ها و تماس با اتمسفر
3) کنترل واکنش های سرباره- مذاب فلز-گاز و تصفیه فلز جوش و اضافه کردن عناصر آلیاژی به فلز جوش
4) با دارا بودن ویسکوزیته و کشش سطحی باعث ایجاد شکل دایره ای گرده جوش و صافی مورد نظر میگردد.
5) کنترل سرعت سرد شدن فلز جوش
معمولا خوبی و بدی الکترودها را از روی نرخ فلزی که رسوب میدهند ، خواص مهندسی فلز جوش حاصل ، هزینه واحد حجم یا وزن فلز و راحتی استفاده الکترود توسط اپراتور سنجیده میشود.
تعریف پلاریته یا قطبیت
پلاریته یا قطبیت عبارت است از نوع و جهت جریان مصرفی در جوشکاری که عبارت است از
الف) جریان متناوب یاAC
ب) جریان مستقیم یا DC
نکته: چون در جوشکاری با قوس مهم ترین وظیفه قوس تأمین حرارت مورد نیاز جهت جوشکاری است لزا جهت و نوع جریان مصرفی بخصوص در مورد جریان مستقیم نقش بسزایی در خواص جوش حاصل و نوع و نرخ حرارت دهی دارد . 
الف) جریان متناوب یا AC
جریان ACیا متناوب که به طور معمول بیشتر جهت جوشکاری با الکترود دستی مورد استفاده قرار میگیرد ، معمولا ً از ترانس های متداول و ساده جوشکاری تامین میشود.
در جوشکاری با جریان متناوب از آنجا که در هر سیکل قطبها متناوباً تعویض میشوند امکان برخورداری از قطبیت وجود ندارد و بنابراین تقریباً حرارت تولیدی به صورت مساوی بین الکترود و قطعه کار تقسیم میشود ، بیشترین موارد استفاده این نوع جریان در فرایند هایی است که درآان الکترود مصرفی است و همچنین همراه فلاکس یا روانساز مورد استفاده قرار میگیرد مثل فرایند های جوشکاری قوس با الکترود دستی پوشش دار یا فرایند های جوشکاری قوس با الکترود توپودری ویا فرایند های جوشکاری قوس مخفی یا جوشکاری زیر پودری . 
ب)جریان مستقیم یا DC
جریان مستقیم از مزیت دو قطبی بودن برخوردار است ، بنا بر این میتوان الکترود را به هر یک از قطب های منفی یا مستقیم و یا مثبت یا معکوس وصل کرد .
1) پلاریته مستقیم یا DCSP -
برای استفاده از این نوع پلاریته قطب منفی را به الکترود و قطب مثبت را به قطعه کارمتصل میکنند . در این نوع جریان حرکت الکترون ها از طرف الکترود به قطعه کار است و حرکت یون های گاز از طرف قطعه کار به الکترود است ، بنابراین تقریباً بیش از دوسوم (2/3) از حرارت تولیدی به قطعه کار منتقل میشود و یک سوم(1/3) از حرارت تولیدی به الکترود منتقل میشود ، که به همین علت باعث افزایش عمق نفوض مذاب به قطعه کار میشود . بیشترین کاربرد این قطبیت در جوشکاری آرگون میباشد ، زیرا به علت غیر مصرفی بودن الکترود با تمرکز حرارت در قطعه کار احتمال ذوب الکترود و اضافه شدن ناخالصی های تنگستنی در فلز جوش از بین میرود . 
2)پلاریته معکوس یا DCRP +
برای استفاده از این نوع پلاریته ، قطب مثبت را به الکترود و قطب منفی را به قطعه کار متصل میکنند . در این نوع جریان حرکت الکترون ها از طرف قطعه کار به الکترود است و حرکت یون های گاز از طرف الکترود به قطعه کار است ، بنابراین عمده حرارت تولیدی به الکترود منتقل میشود و مابقی حرارت به قطعه کار منتقل میشود . از این نوع پلاریته بیشتر در مواردی استفاده میشود که الکترود از نوع مصرف شدنی است ، زیرا در حین جوشکاری با قطبیت معکوس عمده حرارت تولیدی در الکترود متمرکز شده و بنابراین باعث افزایش سرعت جوشکاری و همچنین افزایش نرخ رسوب و کاهش احتمال تاب خوردن قطعه کار میشود ، و در عین حال با تمرکز حرارت در الکترود خط جوش حاصل دارای عرض کم و عمق نفوض کمی است . مهمترین استفاده این نوع پلاریته در تکنولوژی جوشکاری MIG میباشد و در مورد جوشکاری TIGدر مواردی استفاده میشود که هم آمپراژ مصرفی پایین است هم ضخامت قطعه کار یا ورق کم است و یاجنس قطعه کار از آلیاژ های حساس به حرارت مثل منیزیوم یاآلومینیوم یا فلزاتی از این قبیل یا آلیاژهای این فلزات باشد .
تأثیر قطبیت در هنگام جوشکاری
1) در روش DCRP کار بسیار تمیز خواهد بود ، ولی نفوض زیاد نیست زیرا حرارت بیشتر بر بروی الکترود متمرکز میشود .
2) استفاده از جریان متناوب با بسامد بالا (ACHF) باعث ایجاد نفوض خوب و تمیزی کار میشود . 
3) در جوشکاری الکترود دستی ، تمام انواع الکترودهای جوشکاری را میتوان با جریان DC جوشکاری کرد ، وهمچنین این جریان برای جوشکاری انواع فلزات آهنی و غیر آهنی مناسب است ،در حالی که برخی الکترودهای مخصوص آلیاژهای غیر آهنی و همچنین الکترودهای فریتی کم هیدروژن قلیایی در هنگام جوشکاری با جریان متناوب دچار یکنواختی قوس میشوند ودر این گونه موارد امکان ایجاد قوس ثابت و پایدار با جریان متناوب وجود ندارد . 
4‍) جوشکاری با جریان DC میتواند عارضه انحراف قوس (ARC BLOW) را موجب شود .
5) به علت سرشت تناوبی جریانAC و به صفر رسیدن جریان در هر سیکل باید مواد روکش الکترود به قدر کافی مواد تثبیت کننده قوس وجود داشته باشد تا بتواند در هر سیکل مجددأ و به فوریت دوباره جرقه زده و قوس را پایدار کند . 
6) در صورت استفاده از الکترود با قطر کم ، جریان DC به جریان AC به علت ایجاد قوس پایدار و شروع راحت تر آن برتری دارد . 
7) به استثنای الکترود هایی که در روکش خود پودر آهن دارند ، صرف نظر از اندازه قطر الکترود ، تأمین قوس کوتاه تر با جریان DC به مراتب آسان تر از جریان متناوب است . 
8) جوشکاری قطعات ضخیم در حالت عمودی و سربالایی با جریانDC راحت تر از جریان متناوب است ، زیرا با جریان DC میتوان قوس باثبات تری را برقرار نمود . 
9) جوشکاری با جریان DC میتواند عارضه انحراف قوس را موجب شود ، که این عارضه در هنگام جوشکاری در گوشه ها و یا در نزدیکی انحنای اتصالات و یا در محل تلاقی چند قطعه اسکلت فلزی مشکل انحراف قوس بیشتر اتفاق میافتد ؛ همچنین جوشکاری با آمپر زیاد بر روی اسکلت های فلزی سنگین نیز میتواند باعث ایجاد انحراف قوس شود ، همچنین برخی از پیش آماده سازی ها نیز میتواند باعث ایجاد انحراف قوس شود و این در حالی است که در جوشکاری با جریان متناوب مشکل انحراف قوس وجود ندارد . 
تأثیر پلاریته بر ساختار متالورژیکی جوش
از آنجا که در جوشکاری قوس الکتریکی حرارت مورد نیاز در جوشکاری به وسیله قوس الکتریکی ایجاد میشود و با توجه به این نکته که حرارت تأثیر مستقیمی بر خواص متالورژیکی فلز جوش دارد ، لزا قوس و به طبع آن پلاریته تأثیر بسزایی درخواص متالورژیکی جوش دارد . در این راستا ، تحقیق در مورد اثرات حرارت بر روی خواص متالورژیکی فلز جوش میتواند تا حد زیادی اثرات پلاریته یا قطبیت بر خواص متالورژیکی فلز جوش را روشن کند . همچنین به وسیله تقیر در قطبیت میتوان برخی خواص و مزایایی در حین جوشکاری تحصیل کرد که در ذیل به برخی ار آن ها اشاره میشود:
برطرف کردن پوسته ها و اکسید ها و اثرات گازها بر سطح فلز
واکنش های ترکیب شیمیایی یا حرارت زا ، (آن هایی که محصول واکنش دارای حلالیت خوب یا متوسط اند) معمولاًباعث تولید سرباره یا پوسته هایی بر روی سطح مذاب میکند که تاثیرات کم فیزیکی در اثنای جوشکاری دارد . اما آن دسته از سرباره یا پوسته هایی که که محصول واکنشهای محلول اند ، به صورت پوسته هایی جامد با دمای ذوب بالا بر روی مذاب قرار میگیرد که میتواند مانع از انجام عملیات جوشکاری و اتصال شود . مثال این فرایند عبارت است از اثر اکسیژن با آلومینیوم و تولید اکسید آلومینیوم با نقطه ذوب بالا است دراین موارد یا باید از نفوذ گاز به مذاب جلوگیری کرد یا با حضور برخی ترکیبات روان ساز این پوسته ها را حل کرد و یا با تغییر در قطبیت یان پوسته جامد را شکست و به اطراف منحرف کرد . 
تأثیر شدت جریان بر واکنش سرباره با مذاب
به طور کلی در حین جوشکاری سه مرحله برای واکنش سرباره و مذاب وجود دارد که بر روی ترکیب شیمیایی نهایی جوش تأثیر میگذارد :
مرحله اول : زمان توقف قطره مذاب بر روی نوک الکترود که در تماس با گاز ها و سرباره در درجه حرارت بالاست .
مرحله دوم : پِریود عبور قطرات از ستون قوس که زمان آن کم ولی درجه حرارت آن بالاتر از 2000 درجه سانتیگراد است .
مرحله سوم : مرحله تماس مذاب با سرباره در حوضچه جوش تا انجماد فلز جوش که زمان آن نسبتاً طولانی و سطح تماس بیشتر است ولی درجه حرارت کمتر از دو مرحله قبلی است . 
نکته حائزاهمیت در این سه مرحله این است که در شدت جریان بالا قطرات کوچک با فرکانس و سرعت زیاد از الکترود جدا شده و از قوسی که درجه حرارت بالایی دارد عبور میکند ، اما در شدت جریان کم قطرات درشت تر شده و در بعضی موارد حتی احتمال تماس آن ها با اتمسفر نیز وجود دارد . در این حالت عمل محافظت سرباره به طورناقص انجام میگیردو از طرف دیگر زمان واکنش زیاد است 
تغیرات ریز ساختاری در منطقه متأثر از حرارت و نقش پُلاریته در آن
به طور کلی منطقه متأثر از حرارت را میتوان به دو بخش تقسیم کرد :
1) یک بخش با دمای بالا که در آن تغیرات ساختاری مهم از قبیل رشد دانه رخ میدهد
2) بخش دیگر با دمای پایین که در آن آثار ثانویه مثل رسوب گذاری مشاهده میشود 
در ناحیه اول که دانه ها رشد میکنند اندازه دانه نهایی هر آلیاژ به دمای اوج در این ناحیه و سرد شدن مذاب بستگی دارد ، اما معمولاً کافی است به این نکته توجه کنیم که با افزایش دمای اوج و زمان نگهداری، اندازه دانه نهایی افزایش میابد . 
در حقیقت حداکثر دمای اوج نقطه ذوب فلز است و آنچه عمدتاً مد نظر ماست ، اندازه دانه در مرز ذوب است . زیرا این پارامتری است که اندازه دانه فلز جوش را تعیئن میکند ، بنا بر این تنها متغیر مهم ، زمان نگهداری است که تقریباً با آهنگ گرما دِهی متناسب است . بنابراین انتظار میرود درآن دسته از فرایند های جوشکاری که ذاتاً آهنگ گرما دهی بالایی دارند مثل جوشکاری قوس با سرباره الکتریکی و جوشکاری قوسی با شدت جریان بالا در منطقه متأثر از گرما و در فلز جوش دانه های درشت تولید شود و همین اتفاق هم می افتد . 
زمان نگهداری را از دو طریق میتوان کاهش داد :
1) با استفاده از منبع حرارتی که حوضچه جوش عمیق با مساحت کم ایجاد میکند و با سرعت بالا حرکت میکند 
2) از طریق کاهش آهنگ گرما دهی 
3)تأثیر پُلاریته بر عمق نفوذ و سرعت جوشکاری
با مقایسه جریان های مورد استفاده در جوشکاری و قطبیت در جریانDC به این نتیجه می رسیم که در جریان DC با پُلاریته معکوس بیشتر حرارت تولیدی به وسیله قوس به الکترود منتقل میشود ، در حالی که در جریان متناوب حرارت تقریباً به طور مساوی بین الکترود و قطعه کار تقسیم میشود ، همچنین در جریان DC با پُلاریته مستقیم بیشتر حرارت تولیدی به وسیله قوس به قطعه کار منتقل میشود . در نتیجه در حین استفاده از جریان DC با پُلاریته مستقیم شاهد عمق نفوذ زیادی هستیم در حالی که درحین استفاده از جریان DC با پُلاریته معکوس به علت تمرکز حرارت در الکترود شاهد عمق نفوذ کم هستیم و در جریان متناوب به علت تقسیم مساوی حرارت بین الکترود و قطعه کار شاهد عمق نفوض حد واسط جریانDCبا پُلاریته های مستقیم ومعکوس است . بنابراین با محاسبه حرارت انتقالی به الکترود و قطعه کار میتوان ، هم سرعت جوشکاری را تنظیم کرد و هم برای جوشکاری قطعات با جنس های مختلف وقطر و اندازه های مختلف جریان مناسب را انتخاب کرد .
نتیجه
با توجه به نکات بالا باتغییر در پلاریته ودر نتیجه تغییر در حجم حرارت داده شده در حین جوشکاری میتوان تا حد زیادی تغییرات متالورژیکیجوش و همچنین سرعت و کیفیت جوش حاصل را تحت کنترل درآورد .
تعریف انواع اتصالات 
تاریخچه جوشکاری 
تعریف جوشکاری
جوشکاری TIG
جوشکاری MIG
جوشکاری حالت جامد 
جوشکاری فشاری در دمای بالا 
جوشکاری مقاومتی 
جوشکاری لب به لب جرقه ای 
جوشکاری فشار سرد 
جوشکاری اصطکاکی 
جوشکاری فراصوتی 
جوشکاری انفجاری 
جوشکاری ذوبی 
تاریخچه جوشکاری با برق 
تعریف و فرایند تشکیل قوس الکتریکی در حین جوشکاری 
فرایند جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی 
جوشکاری قوسی زیر پودری 
جوشکاری قوسی با سر باره الکتریکی 
جوشکاری ترمیت 
جوشکاری با شعله 
لحیم کاری و زرد جوش کاری 

عیوب جوشکاری

چون مواد و فلزات تشکیل‌ دهنده و جوش‌ دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه‌ای را که ایجاد می‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟ آیا می‌توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد. تکرار می‌شود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجود آورد. گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز - آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می‌باشند. 
روی هم افتادگی (انباشتگی جوش در کناره‌ها) overlap or over - roll
نقصی در کنار یا ریشه جوش که به علت جاری شدن فلز بر ری سطح فلز پایه ایجاد می شود بدون اینکه ذوب و جوش خوردن با آن ایجاد شود. 
علت 
1. سرطان حرکت کمتر از حالت نرمال یا طبیعی 
2. زاویه نادرست الکترود 
3. استفاده از الکترود با قطر بالا 
4. آمپراژ خیلی کم 
نتیجه 
عوامل فوق کاری مانند بریدگی کناره دارد و یک منطقه تمرکز تنش از فلز جوش ترکیب نشده ایجاد می‌کند. 
سوختگی یا بریدگی کناره جوش Underecut
شیاری در کنار یا لبه جوش که بر سطح جوش و یا بر فلز جوشی که قبلا را سبب شده است قرار دارد. 
علت 
1. آمپر زیاد 
2. طول قوس زیاد 
3. حرکت موجی زیاد الکترود 
4. سرعت بسیار زیاد حرکت جوشکاری 
5. زاویه الکترود خیلی به سطح اتصال متمایل بوده است. 
6. سرباره با ویسکوزیته زیاد 
نتیجه 
عوامل فوق موجب یک منطقه تمرکز و یک منطقه مستعد برای ایجاد ترک خستگی می‌شود. 
آخالهای سرباره Slaginclusion
به هر ماده غیر فلزی که در یک اتصال جوش بوجود می‌آید آخالهای سرباره می‌گویند؛ این آخالها می‌توانند در رسوب جوش نقاط ضعیفی ایجاد کنند. 
علت 
1. پاک نشدن مناسب سرباره از پاسهای قبلی 
2. آمپراژ ناکافی 
3. زاویه یا اندازه الکترود نادرست 
4. آماده سازی غلط 
نتیجه 
آخالهای سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش می‌دهند و یک منطقه مستعد ترک ایجاد می‌کنند. 
ذوب ناقص L.O.F) Lackof fusion ) 
عدم اتصال بین فلز جوش و فلز پایه یا بین پاسهای جوش 
علت 
1. استفاده از الکترودهای کوچک برای فولاد ضخیم و سرد 
2. آمپراژ ناکافی 
3. زاویه الکترود نامناسب 
4. رعت حرکت بسیار زیاد 
5. سطح کثیف (پوسته نورد ، لکه ، روغن و ...) 
نتیجه 
اتصال جوش را ضعیف می‌ماند و به یک منطقه مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود. 
تخلخل Porosity
تخلخل سوارخ یا حفره‌ای‌ است که به صورت داخلی یا خارجی در جوش دیده می‌شود. تخلخل می‌تواند از الکترود مرطوب ، الکترود روکش شکسته یا از ناخالصی روی فلز پایه ایجاد شود. همچنین به نامهای (مک لوله‌ای) ، (مک سطحی) و (سوراخهای کرمی) نیز شناخته می‌شود. 
سایر علتها 
1. سطح فلز پایه آلوده مثل آلودگیهای روغن ، غبار ، لکه یا زنگار 
2. مرطوب بودن روکش الکترود 
3. محافظت گازی ناکافی قوس 
4. فلزات پایه با مقادیر بالای گوگرد و فسفر 
نتیجه 
به شدت استحکام اتصال جوش شده را کاهش می‌دهد. تخلخل سطحی به اتمسفر خورنده اجازه می‌دهد که فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب نقص در آن شود. 
همراستا نبودن اتصال جوش Join misagnment
این مشکل معمولا همراستا و همسطح نبودن قطعاتی که به هم جوش می‌شوند نامیده می‌شوند. عدم همراستایی یک مشکل معمول در آماده سازی روشهای لب به لب است و هنگامی ایجاد می‌شود که صفحات ریشه و صفحات اتصال از فلز پایه در محل درست خود برای جوشکاری قرار نگرفته‌اند. 
علت 
1. مونتاژ نادرست قطعاتی که باید جوش شوند. 
2. خال جوشهای ناکافی که می‌شکند یا بست زدن ناکافی که موجب حرکت می‌شود. 
نتیجه 
همراستا بودن جدی است، زیرا نقص در ذوب لبه ریشه موجب ایجاد مناطق تمرکز تنش می‌شود در سرویس دهی موجب شکست خستگی زود رس اتصال می‌شود. 
نفوذ ناقص L.O.P) Lack of pentertation) 
عدم نفوذ کامل فلز جوش به ریشه اتصال 
علت 
1. آمپر بسیار پائین 
2. فاصله ریشه ناکافی 
3. استفاده از الکترود با قطر بالا 
4. سرعت حرکت زیاد 
نتیجه 
سرعت جوش را ضعیف می‌کند و به مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود
ترک جوش Weldcracking
انواع مختلفی از عدم اتصال ممکن است در جوش یا مناطقی که تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند، رخ دهد. جوشها ممکن است دارای تخلخل ، آخالهای سرباره یا انواع ترکها باشند. تخلخل و آخالهای سرباره شاید در جوش تا حدی قابل قبول باشد اما ترکها در جوش هرگز قابل قبول نمی‌باشند. وجود ترک در جوش یا در مجاورت جوش نشانگر این مسئله می‌باشد که حتما مشکلی در حین کار وجود داشته است. بررسی دقیق ترکها ، تعیین علت اجاد آنها و نیز راههای جلوگیری از آنها را برای ما امکان پذیر می‌سازد. در ابتدا ما باید به این مسئله توجه داشته باشیم که بین ترک و شکست تفاوت قائل شویم. منظور ما از ترک ، پدیده‌ای است که در اثر عواملی مانند انجماد ، سرد شدن و تنشهای داخلی که به علت انقباض جوش می‌باشد ایجاد می‌گردد. ترکهای گرم ، ترکهایی می‌باشند که در دماهای بالا رخ می‌دهند و معمولا به انجماد ربط دارند. ترکهای سرد ترکهایی هستند که بعد از اینکه جوش به دمای اطاق رسید، رخ دهد و ممکن است حتی به HAZ رابط داشته باشد. بیشتر ترکها در اثر تنشهای فیزیکی انقباض که معمولا با کشیدن یا تغییر شکل جسم همراهی باشد در هنگام سرد شدن جوش رخ می‌دهد، ایجاد می‌شوند، اگر انقباض محدود شود، این تنشهای فیزیکی کرنشی ، تنش داخلی پسماند را بوجود می‌آورند که این تنهای پسماند منجر به ایجاد ترک می‌شوند. در واقع دو نیروی مخالف وجود دارد: 
1. تنشی که بوسیله انقباض ایجاد می‌شود. 
2. استحکام و سختی فلز پایه 
تنشهای ناشی از انقباض با افزایش حجم فلزی که تحت انقباض قرار گرفته است، افزایش می‌یابد. جوشهایی در ابعاد بزرگ و فرآیندهایی با نفوذ زیاد کرنشهای انقباضی را افزایش می‌دهند. تنشهایی که در اثر کرنشهای انقباضی ایجاد می‌شود با افزایش استحکام فلز پر کننده و فلز پایه افزایش می‌یابد. همچنین وقتی که استحکام تسلیم افزایش باید تنش پسماند نیز افزایش می یابد. 
1. ضرورت جوشکاری 
2. پیشگرم 
3. دمای بین پالسی 
4. عملیات حرارتی پس از جوش 
5. طراحی اتصال 
6. روشهای جوشکاری 
7. مواد پر کننده 
ترک به صورت خط مرکزی 
ترک به صورت خط مرکزی در مرکز یک پاس جوش معین قرار دارد. اگر انتهایی کپاس جوش داشته باشیم و اینپالیدرمرکز اتصال باشد آنگاه این ترکمرکزی در مرکزاتصال نیز رار خواهد داشت. در مورد پاس های چند تای که چندین پاس در هر لایه وجود دارد ترک مرکزی از نظر هندسیب ممکن است در مرکز اتصال قرار نداشته باشد. ار چه اغلب دیده می شود که در مرکزاتصال قرار دارد. علت ترک مرکزی یکی از سه پدیده زیر می باشد:
1. ترکی که ناشی از جدایش و تفکیک باشد. 
2. ترکی که مربوط به شکل گرده جوش می‌باشد. 
3. ترکی که مربوط به تغییرات سطحی می‌باشد.
متأسفانه تمام سه پدیده فوق خودشان را در قالب یک نوع آشکار می‌کنند و تشخیص دادن ترک مشکل می‌باشد. علاوه بر این ، تجربه‌ها نشان داده‌اند که اغلب 2 یا حتی 3 پدیده فوق با یکدیگر برهمکنش داده و در ایجاد ترک مؤثرند. در واقع درک مکانیسم اصلی هر یک از انواع ترکهای مرکزی به ما کمک می‌کنند تا به دنبال راه حلی برای از بین بردن ترک باشیم. ترک مرکزی ناشی از جدایش این ترکها وقتی رخ می‌دهد که ترکیباتی با نقطه ذوب پایین نظیر فسفر ، روی ، مس و گوگرد در نقاط خاصی در حین فرآیند سرد شدن جدایش یابند. در حین فرآیند انجماد ، ترکیباتی با نقطه ذوب پایین در فلز مذاب به نواحی مرکزی اتصال رانده می‌شود چون آنها تا آخرین ترکیباتی هستند که شروع به انجماد می‌کنند و جوش در این نواحی تمایل به تفکیک و جدایش می‌یابد. در جوشکاری می‌توان از الکترودهایی با مقادیر بالای منگنز استفاده تا بتوانیم بر تشکیل سولفید آهن با نقطه ذوب پایین غلبه کنیم. متأسفانه این مفهوم نمی‌تواند برای مواد غیر فرار دیگری بجز گوگرد بکار رود. 
ترک مرکزی ناشی از شکل گرده جوش 
نوع دوم ترک مرکزی ، ترک ایجاد شده در اثر شکل پالس جوش می‌باشد، این ترک در فرآیندهایی که همراه با نفوذ عمیق می‌باشند نظیر فرآیند FCAW , SAWتحت محافظ CO2 دیده می‌شود. وقتی که یک پالس جوشکاری دارای عمق بیشتری نسبت به هضم آن جوش (در نمای سطح مقطع) باشد. برای رفع این نوع ترک ، پالسهای جوش باید دارای عرضی حداقل برابر با عمق باشد. توصیه می‌شود که نسبت پهنای جوش به عمق آن برابر با 1 به 14/1 به 1 باشد تا این نوع ترک رفع شود. اگر از پالسهای چندتایی استفاده شود هر پاس دارای پهنای نبت به عمق آن باشد، یک جوش فاقد ترک خواهیم داشت. وقتی که یک ترک مرکزی بخار شکل پاس تحت بررسی است، تنها راه حل این است که نسبت پهنای جوش به عمق آنرا تغییر دهیم. این موضوع شاید در برگیرنده آن باشد که تغییری در طراحی اتصالها داشته باشیم. از آنجایی که عمق جوش تابعی از نفوذ می‌باشد شاید مفید باشد که مقدار نفوذ را کاهش دهیم بدین منظور می‌توانیم از آمپرهای پایینتر و الکترودهایی با قطرهای بالاتر استفاده کنیم. راهکارهای فوق دانسیته جریان را کاهش می‌دهد و مقدار نفوذ را محدود می‌کند. 
ترک مرکزی ناشی از شرایط سطحی جوش 
آخرین مکانیسمی که سبب ایجاد ترک مرکزی می‌باشد تغییر شرایط سطحی می‌باشد. وقتی جوشهایی با سطح مقعر ایجاد می‌شود تنشهای ناشی از انقباضهای داخلی موجب می‌شود که سطح جوش کشیده شود. برعکس وقتی که سطح جوش محدب باشد نیروی ناشی از انقباضهای درونی موجب می‌شود که سطح جوش فشرده می‌شود. سطح جوش مقعر ، اغلب ناشی از ولتاژهای بالای قوس می‌باشد. کمی کاهش در ولتاژ قوس موجب می‌شود که گرده جوش به حالت محدب تغییر شکل دهد و تمایل به ترک حذف گردد. سرعتهای حرکت بالا نیز ممکن است به این موضوع کمک کند و کاهش در سرعت حرکت جوشکاری ، مقدار پراکندگی توسط جوش را افزایش می‌دهد و سطح جوش به صورت محدب تغییر حالت می‌دهد. جوشکاری در حالت قائم سر پایین باعث ایجاد این نوع ترک می‌شود. جوشکاری در حالت قائم رو به بالا می‌تواند از بروز این نوع ترک جلوگیری نماید. 
ترک منطقه متأثر از جوش 
ترک منطقه متاثر از جوش (HAZ) بوسیله جدایشی که بلافاصله مجاور گرده جوش رخ می‌دهد مشخص می‌شود، اگر چه این نوع ترک مربوط به فرآیند جوشکاری می‌باشد با این حال ترکی است که در روی پایه رخ می‌دهد نه درخود جوش. این ترک به نام تک مجاور جوش ، ترک گوشه‌ای یا ترک تأخیری نیز نامیده می‌شود. چون این ترک بعد از اینکه فولاد در دمای f ْ400 انجماد یافته است رخ می‌دهد ترک انجمادی نیز نامیده می‌شود و چون با هیدروژن نیز همراه می‌باشد ترک همراه با هیدروژن نیز نامیده می‌شود. برای اینکه ترک HAZ رخ دهد سه شرط باید بطور همزمان برقرار باشد:
1. باید مقدار کافی هیدروژن وجود داشته باشد. 
2. جوش باید به حد کافی نفوذ پذیر باشد. 
3. باید به حد کافی تنشهای داخلی یا پسماند وجود داشته باشد.
حذف یکی از سه شرط فوق معمولا باعث می‌شود که این نوع ترک از بین برود. در جوشکاری ، یک راه برای حذف این نوع ترک این است که دو یا سه متغیر (مقدار جوش نفوذ پذیر جوش) را محدود کنیم. هیدروژن از منابع مختلفی می‌تواند وارد جوش شد. رطوبت و ترکیبات آلی منابع اصلی هیدروژن در جوش می‌باشند. هیدروژن می‌تواند در فولاد ، الکترود ، ترکییبات روپوش الکترود و در آتمسفر وجود داشته باشد. 
ترک عرضی 
ترک عرضی ترک متقاطع نیز نامیده می‌شود. ترکی است که در جهت عمود بر طول جوش ایجاد می‌شود. این نوع ترک از انواعی است که اغلب در جوشکاری با آن مواجه می‌شویم و معمولا جوشی که دارای استحکام بالاتری در مقایسه با فلز پایه می‌باشد دیده می‌شود. این نوع ترک می‌تواند همراه با هیدروژن نیز باشد و کل ترک منطقه متأثر از جوش HAZ که پیشتر شرح داده شد ناشی از مقدار بالای هیدروژن ، تنشهای پسماند و ریز ساختارهای حساس می‌باشد. فرق عمده بین این دو ترک این می‌باشد که ترک عرضی در فلز جوش نتیجه تنش پسماند طولی می‌باشد. چنانچه پاس جوشکاری بصورت طولی انقباض یابد، فلز پایه در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و در واقع دچار تراکم و فشردگی می‌شود. استحکام بالای فلز پایه‌ای که در مجاورت جوش می‌باشد در برابر فشردگی ناشی از انقباض جوش مقاومت می‌کند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود می‌کند. بخاطر ممانعتی که فلز پایه به عمل می‌آورد، تنشهای طولی در جوش گسترش می‌یابد. وقتی با ترکهای عرضی مواجه می‌شویم باید سطح هیدروژن و شرایط نگهداری الکترودها را مد نظر داشته باشیم. در مورد ترک عرضی ، کاهش استحکام فلز جوش معمولا یکی از راهکارهای حذف این نوع ترک می‌باشد. تأکید زیادی بر روی فلز جوش وجود دارد چون فلز پر کننده به تنهایی ممکن است جوشی رسوب دهد که دارای استحکام پایینتری باشد و نیز تحت شرایط عادی فلزی نرم باشد. البته با تأثیر عناصر آلیاژی استحکام جوش بالا می‌رود و از نرمی آن کاسته می‌شود. استفاده از جوشهایی با استحکام پایینتر ، یک راه حل مؤثر در کاهش ترک عرضی مؤثر می‌باشد، البته به شریطی که استحکام جوش با استانداردهای تعریف شده مطابقت داشته باشد. 
پیچیدگی 
پیچیدگی یا اعوجاج تا حدی در تمام انواع جوشکاری وجود دارد، در بسیاری موارد آنقدر کوچک است که به سختی قابل رؤیت است، ولی در بعضی موارد باید پیش از جوشکاری به اعوجاجی که متعاقبا ایجاد می‌شود توجه کرد. مطالعه و بررسی اعوجاج بسیار پیچیده است و آنچه در ادامه آمده خلاصه است: 
علل اعوجاج هنگامی که فلز تحت بار ، کرنش می‌کند یا حرکت می‌کند و تغییر شکل می‌دهد: تحت بار گذاری ضعیف فلزات بصورت الاستیک باقی می‌مانند. (به شکل اصلی خود باز می‌گردند یا پس از اینکه بار برداشته شد شکل می‌گیرند) که این تحت عنوان محدوده الاستیک شناخته می‌شود. 
تحت بار خیلی زیاد ، فلزات تا حدی تحت تنش قرار می‌گیرند که دیگر به شکل اول خود باز نمی‌گردند یا شکل نمی‌گیرند و این نقطه (نقطه تسلیم) نامیده می‌شود (تنش تسلیم). 
فلزات با حرارت دیدن انبساط می‌یابند و وقتی سرد می‌شوند منقبض می‌شوند، فلزات در حین جوشکاری گرم و سرد می‌شوند که موجب تنشهای بالای ناگهانی و اعوجاج می‌شوند. اگر این تنشهای زیاد از محدوده الاستیک بگذرند و از نقطه تسلیم نیز رد شوند، برخی پیچیدگیهای دائمی در فلز پدید می‌آید، تنش فلز در دمای بالا کاهش می‌یابد. اعوجاج اثر ناخواسته انبساط و انقباض فلز حرارت دیده است.
انواع پیچیدگی 
سه نوع اصلی پیچیدگی وجود دارد:
1. زاویه‌ای 
2. طولی 
3. عرضی 
کنترل پیچیدگی می‌تواند در سه مرحله انجام گیرد:
· قبل از جوشکاری 
· حین جوشکاری 
· بعد از جوشکاری 
کنترل پیچیدگی قبل از جوشکاری توسط روشهای زیر انجام می‌شود:
1. خال جوش زدن 
2. گیره ، بست و نگهدارنده 
3. پیشگرم کامل و سرتاسری 
4. مونتاژ اولیه مناسب 
کنترل اعوجاج پس از جوشکاری: 
1. سرد کردن آرام 
2. صافکاری شعله‌ای (حرارت دهی معکوس) 
3. آنیل کردن 
4. تنش زدایی 
5. نرمال کردن 
6. صافکاری مکانیکی 
در سازه‌های فلزی ساختمان معمولا روشهای 1و2 بیشتر اعمال می‌گردد و سایر روشها در کارهای صنعتی بیشتر کاربرد دارند. 
آنیل کردن 
یک پروسه عملیات حرارت است که برای نرم کردن فلزات جهت کل سرد یا ماشین کاری بکار می‌رود، قطعه یا کار نهائی معمولا در کوره تا دمای بحرانی (برای فولاد با 0.52% کربن حدود Cْ 820 - 723) حرارت داده می‌شود و سپس به آرامی سرد می‌شود. 
تنش زدائی 
حرارت دهی یکنواخت قطعات جوش شده تا دمایی زیر دمای بحرانی است که با سرد کردن آرام دنبال می‌شود، این پروسه نقطه تسلیم فلز را کاهش می‌دهد، لذا تنشهای باقی مانده در قطعه کاهش می‌یابد. 
نرمال کردن 
پروسه‌ای برای ریز کردن ساختار دانه‌ای فلز است که موجب بهبود مقاومت آن در برابر شوک و خستگی می‌شود. در نرمال کردن قطعات جوش شده تا بالای ‌دمای بحرانی (Cْ 820 برای فولاد با کربن 0.25% (تقریبا یک ساعت برای هر nm 25 ضخامت حرارت می‌بیند و سپس در هوا سرد می‌شود (مستقیم کاری)