احتمالا اگر هر کسی بپرسید جوشکاری چیست؟ پاسخ این باشد: اتصال قطعات فلزی به هم دیگر به کمک گرمای زیاد. این پاسخ تا حدی درست است اما به هیچ‌عنوان کامل نیست. به کمک این راهنمای اولیه، با دنیای جوشکاری آشنا شوید. چه در حال آماده شدن برای آزمون جوشکاری هستید یا اینکه از علاقمندان این حرفه هستید، این مقاله به شما کمک خواهد کرد. همراه ابزار وینر باشید.
جوشکاری چیست؟
جوش فرآیند پیوند دائمی دو یا چند قسمت فلزی با ذوب کردن ماده است. مواد مذاب به سرعت خنک می شوند و دو فلز به طور دائم اتصال می یابند. اتصال و یکدست کردن فلز به یکدیگر با استفاده از حرارت و یا بدون کمک فشار و یا مواد پرکننده اضافی را جوشکاری می‌گویند. همچنین مصالحی که باید اتصال یابند را فلز مبنا و ماده‌ای که این اتصال را ایجاد میکند، فلز پرکننده یا فلز جوش نامیده میشود.
به منظور ذوب فلز مبنا و فلز جوش، از حرارت استفاده می‌گردد تا مواد به شکل سیال تبدیل شده و تداخل آن‌ها میسر باشد. جوشکاری نقطه ای و جوشکاری خطی دو روش بسیار محبوب برای قطعات فلزی ورقی است.
تاریخچه جوشکاری
جوشکاری یک عمل باستانی است. اولین تکنیک‌های جوشکاری در عصر آهن و حدود 2 تا 3 هزار سال پیش قبل از میلاد کشف شد. جعبه‌های دایره‌ای طلایی کوچک که با اتصالات جوشکاری به هم وصل شده بودند، احتمالاً اولین فلزات جوش خورده بودند . عمل حرارت دادن فلز تا زمانی که بدرخشد و نرم شود، سپس قطعات گرم شده به هم متصل شوند، نخستین بار 1800 سال قبل از میلاد ظاهر شد. برای ساحت یک ستون آهنی در هند از این روش استفاده کردند. کم کم گاو آهن و ابزارهای آهنی مانند داس و شمشیر ساخته شد.
در سال 1800، سر همفری دیوی، شیمیدان بریتانیایی توانست، برای اولین اولین قوس الکتریکی را بین دو الکترود کربن ایجاد کند. دستاورد او الهام بخش تمام اشکال جوشکاری قوس الکتریکی بعد از آن شد.
در سال 1900 اولین تورچ جوشکاری ساخته شد. در واقع تا پایان قرن نوزدهم، تنها فرایند جوشکاری، آهنگری بود که شامل حرارت دادن فلز، ریختن در قالب و چکش کاری میشد. در اوایل قرن بیستم فرایند جوشکاری به سرعت پیشرفت کرد، زیرا جنگ‌های جهانی باعث افزایش تقاضا برای سلاح‌های جنگی شدند. چندین تکنیک جوشکاری در این دوران توسعه یافت. از جمله جوشکاری با گاز محافظ، جوشکاری زیر آب و جوشکاری با هسته شار. کم کم تمامی این روش‌ها پیشرفت کردند تا به الان رسیدیم.
انواع اتصالات جوشی
هرچند در عمل گونه‌ها و ترکیبات گوناگونی از انواع اتصال یافت می‌گردد اما پنج مدل اتصال اصلی برای جوشکاری موجود است که عبارتند از: لب‌به‌لب، سپری، پیشانی، گونیا و روی هم.
انواع اتصالات جوشی
- اتصال لب به لب (Butt Joint): از این نوع اتصال، عموماً به منظور متصل کردن انتهای ورق‌های مسطح با ضخامت‌های تقریباً یکسان استفاده میشود. مزیت اتصال لب‌به‌لب، جلوگیری از خروج از مرکزیتی است که در اتصالات روی هم یکطرفه مطابق ایجاد می‌گردد اگر در اتصالات لب‌به‌لب از جوش شیاری با نفوذ کامل بهره گرفته شود، اندازه اتصال به کمترین مقدار خود رسیده و شکل ظاهری آن هم بسیار مطلوب‌تر از دیگر اتصالات می‌گردد.
- اتصال سپری (Tee Joint): کاربرد اتصال سپری غالباً در ساخت نیمرخ‌های مرکب به شکل T و I، سخت‌کننده‌های تحت بار، تیرورق‌ها، آویزها، قطعاتی که با زاویه باهم جفت می‌شوند و همچنین نشیمن‌های طاقچه‌ای می‌باشد.
- اتصال پیشانی (Edge Joint): این مدل اتصال، اصولاً نقش سازه‌ای بر عهده ندارد و کاربرد آن‌ها صرفاً در نگهداری دو یا چند صفحه در یک سطح و یا نگهداری امتداد اولیه عضو می‌باشد.
- اتصال گونیا (Corner Joint): کاربرد اتصا گونیا عمدتاً در ساخت مقاطع جعبه‌ای به شکل مستطیل است که تیرها و ستون‌های مقاوم در برابر پیچش را تشکیل می‌دهند.
- اتصال روی هم یا پوششی (Lap Joint): روش اتصال روی هم، متداول‌ترین روش اتصال است و دارای دو مزیت عمده می‌باشد:
- الف) سهولت در جفت و جو کردن: برخلاف روش‌های دیگر، ساختن قطعات در این نوع اتصال به زمان زیادی نیاز ندارد. همچنین در اتصال پوششی قطعات می‌توانند اندکی روی هم جابه‌جا شوند تا ایرادهای کوچک ساخت را پوشانده یا تنظیم طول را ممکن سازند.
- ب) سهولت در اتصال دادن: در این نوع اتصال، نیازی به آمادگی خاص لبه‌های قطعات متصل شونده نیست و غالباً آن‌ها یا با شعله یا به صورت عادی برش می‌خورند. در اتصال روی هم عمدتاً از جوش گوشه استفاده میشود.
انواع جوش
به طور کلی ۴ مدل جوشکاری عموماً در ساختمان‌ها استفاده میشود: جوش‌های شیاری، جوش گوشه، جوش کام و جوش انگشتانه.
هر یک از این جوش‌ها دامنه کاربرد مشخصی دارد که مزیت‌های نوع جوش، این دامنه را تعیین میکند. درصد تقریبی استفاده از چهار مدل جوش در ساخت اتصالات ساختمانی عبارت است از: جوش شیاری ۱۵ درصد، جوش گوشه ۸۰ درصد و ۵ درصد هم برای جوش‌های کام و انگشاته و دیگر جوش‌های مخصوص.
انواع جوش
جوش‌های شیاری
کاربرد اصلی جوش شیاری در اتصال دادن قطعات سازه‌ای است که در امتداد هم و در روی یک سطح واقع شده‌اند. چون جوش‌های شیاری عمدتاً بری انتقال کل نیروی قطعاتی که توسط این جوش اتصال می‌یابند مود استفاده قرار می‌گیرد، بنابراین لازم است تا جوش دارای مقاومتی هم اندازه با مقاومت قطعات اتصال یافته باشند. این مدل جوش شیاری را جوش شیاری با نفوذ کامل می‌نامند. زمانی که درز جوش به‌گونه‌ای طراحی گردد که جوش شیاری در تمام عمق قطعات اتصال یافته پخش نشود، جوش شیاری را جوش شیاری با نفوذ نسبی می‌گویند. در طراحی این مدل جوش‌ها باید نکات مهم و خاصی را مدنظر قرار داد. در اغلب جوش‌های شیاری، لبه درز جوش به شکل خاصی آماده‌سازی می‌گردد. نام‌گذاری انواع درز جوش نیز با دقت به این به موضوع، صورت گرفته است.
عواملی همچون روند جوشکاری مورد استفاده، هزینه‌ی آماده‌سازی لبه‌ی درزهای جوش و همچنین هزینه عملیات جوشکاری نقش مهمی در انتخاب جوش شیاری مناسب دارند.
جوش گوشه
کاربرد جوش گوشه نسبت به دیگر جوش‌ها بیشتر است زیرا علاوه بر اقتصادی بودن، استفاده از آن هم راحت است و همچنین می‌تواند در عمده موارد جوشکاری به‌کار روند.
در این نوع جوش به دلیل روی هم گرفتن قطعات، نیازی چندانی به دقت در جفت و جور کردن نیست، در حالی که در جوش شیاری لازم است که قطعات را با دقت زیاد در یک امتداد قرار داد و شکافی در ریشه‌ی جوش میان آن‌ها باقی گذاشت. جوش گوشه دارای مزیت‌های زیادی است مخصوصاً برای جوشکاری در محل نصب و یا برای جفت کردن مجدد اعضا یا اتصالاتی که از قبل با رواداری‌های مناسبی ساخته شده‌اند.
جوش‌های کام و انگشتانه
این دو مدل جوش را میتوان به تنهایی یا به صورت مخلوط با جوش گوشه، استفاده کرد. از جمله موارد استفاده از جوش کام و انگشتانه، انتقال برش در اتصالات پوششی می‌باشد در زمانی که طول جوش گوشه یا دیگر انواع جوش پاسخگو نیست. علاوه بر این، جوش‌های مذکور به منظور مقابله با کمانش قسمت‌های روی هم گذاشته نیز به کار می‌رود.
انواع روش‌های جوشکاری فلزات
اگر می‌خواهید یک جوشکار حرفه‌ای شوید، ابتدا باید در زمینه تخصص خود تصمیم بگیرید. بیش از 30 نوع روش جوشکاری وجود دارد که از روش‌ها ساده سوخت اکسیژن گرفته تا روش‌های پیچیده را شامل میشود. هر کدام از این روش‌ها برای فلزات مختلف و در کاربردهای مختلف عمل می‌کنند. به صورت خلاصه 2 روش جوشکاری داریم. روش جوشکاری جامد و روش جوشکاری ذوبی. در ادامه مقاله هر کدام از این روش‌ها را به صورت کامل تشریح می‌کنیم:
جوشکاری حالت جامد
در جوشکاری جامد (Solid State Welding)، دو سطح فلزی جامد به اندازه کافی با هم در تماس هستند تا یک پیوند فلزی برای جوشکاری در فاز جامد ایجاد شود. در این روش حرارت مستقیماً اعمال نمی‌شود، بلکه فشار زیادی در سطح وارد میشود. در نتیجه فشار، باعث ایجاد گرما خواهد شد، البته این دما بسیار پایین‌تر از نقطه ذوب در روش جوشکاری ذوبی است. جوشکاری حالت جامد را میتوان در دماهای کمتر از دمای اتاق انجام داد. فرایند پیوند یا بر اساس تغییر شکل یا انتشار محدود است، به همین دلیل حرکت اتمی (انتشار) باعث ایجاد پیوندهای جدید در دو سطح فلز خواهد شد. یکی از محبوب‌ترین روش‌های جوشکاری جامد، جوشکاری اولتراسونیک است. برای اتصال ورق‌ها یا سیم‌های نازک در ارتعاش و فرکانس بالا از این روش استفاده میشود. به صورت کلی روش‌های جوشکاری جامد شامل موارد زیر است:
- جوشکاری اصطکاکی
- جوشکاری مقاومتی
- جوشکاری الوتراسونیک (فراصوت)
- جوشکاری انفجاری
جوشکاری ذوبی
جوشکاری ذوبی شامل فرایندی است که در آن حرارت کافی از طریق یک منبع خارجی برای همجوشی و ذوب سطوح فلز انجام میشود. در چنین فرایندهایی معمولاً هیچ فشاری به دو فلز وارد نمی‌شود.
روش های جوشکاری ذوبی
فرایندهای جوشکاری ذوبی شامل:
- جوشکاری قوس الکتریکی
- جوشکاری گاز
- جوشکاری مقاومتی
- جوشکاری پرتو الکترونی
جوشکاری قوس الکتریکی
یکی از پرکاربردترین و آسان‌ترین روش‌ها برای اتصال فولادهای ساختمانی، استفاده از روش جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود می‌باشد. در این روش حرارت موردنیاز با ایجاد کردن قوس الکتریکی میان الکترود روکشدار و اجزایی که می‌بایست اتصال یابند، به وجود می‌آید. در این روش حرارت موردنیاز با ایجاد کردن قوس الکتریکی میان الکترود روکشدار و اجزایی که می‌بایست اتصال یابند، به وجود می‌آید.
الکترود روکشدار در حین جوشکاری با ذوب شدن و انتقال به فلز مبنا، استفاده میشود. فلز الکترود به ماده پرکننده بدل شده و بخشی از روکش به گاز محافظ و بخش دیگر آن به گِل جوشکاری تبدیل می‌گردد. روکش الکترود از مخلوطی گِل مانند که شامل سیلیکات‌های سخت‌کننده و مواد دیگری مثل اکسیدها، کربنات‌ها، فلورایدها و آلیاژهای فلزی و سلولزی می‌باشد، تشکیل شده است. این مخلوط با پخته و فشرده شدن باعث سختی، خشکی و ایجاد تراکم بالا در روکش می‌گردد.
وظایف روکش الکترود عبارتند از:
- با تشکیل سپر گازی، هوا را جدا کرده و قوس را ثابت نگه می‌دارد.
- با وارد کردن مواد دیگری مانند احیاکننده‌ها به فلز جوش، باعث بهبود بافت ساختمانی آن می‌گردد.
- با تشکیل روکشی از گل جوشکاری روی حوضچه مذاب و جوش سخت شده، علاوه بر حفاظت آن‌ها در برابر اکسیژن و نیتروژن هوا، از سرد شدن سریع جوش نیز جلوگیری میکند.
علاوه بر روش جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی، روش‌های جوشکاری قوس الکتریکی دیگری هم وجود دارند که البته غالباً به شکل اتوماتیک انجام می‌شوند. این روش‌ها عبارتند از: جوشکاری با گاز محافظ، جوشکاری با سیم‌جوش توپودری و جوشکاری زیرپودری. در این روش‌ها الکترود به شکل یک مفتول پیوسته بدون روکش بوده و عمل پوشش را با استفاده از گاز CO2 و یا پودر انجام می‌دهد.
الکترود روکشدار در حین جوشکاری با ذوب شدن و انتقال به فلز مبنا، استفاده میشود. فلز الکترود به ماده پرکننده بدل شده و بخشی از روکش به گاز محافظ و بخش دیگر آن به گِل جوشکاری تبدیل می‌گردد. روکش الکترود از مخلوطی گِل مانند که شامل سیلیکات‌های سخت‌کننده و مواد دیگری مثل اکسیدها، کربنات‌ها، فلورایدها و آلیاژهای فلزی و سلولزی می‌باشد، تشکیل شده است. این مخلوط با پخته و فشرده شدن باعث سختی، خشکی و ایجاد تراکم بالا در روکش می‌گردد. جوشکاری قوس الکتریکی به انواع مختلفی تقسیم میشود:
جوشکاری قوسی GMAW یا میگ مگ
فرایند جوشکاری (Gas Metal Arc Welding) GMAW یکی از روش‌های جوشکاری قوس الکتریکی است. این روش به جوشکاری Co2 معروف است. جوشکاری میگ مگ نیاز به گازهای مانند آرگون، کربن دی اکسید و هلیوم دارد. در فرایند جوشکاری GMAW یک سیم جوش به طور مداوم توسط تورچ مصرف میشود. در حین انجام عملیات یک مخزن گاز محافظ هم وجود دارد. گاز محافظ کمک میکند تا اثرات خارجی روی کیفیت جوش اثر نگذارد. جوشکاری GMAW به روش میگ مگ یا Co2 هم معروف است. ابتدا این روش به صورت میگ یا Metal Inert Gas انجام میشد. گاز محافظ خنثی مانند هلیوم و آرگون برای جوشکاری به روش میگ به کار می‌رفتند. کم کم فرایند جوشکاری به کمک گاز Co2 انجام شد. گاز Co2 گاز فعالی است به همین دلیل این روش مگ یا Metal Active Gas نام گذاری شد.
| مزایای جوشکاری GMAW | معایب جوشکاری GMAW |
| یادگیری آسان | قیمت بالا |
| کنترل حرارت عالی | تمام آثار رنگ و خوردگی باید تمیز شود |
| ایجاد جوش تمیز | مناسب برای محیط باز نیست |
| عدم ایجاد سرباره |
جوشکاری قوسی با آرگون (Tig)
یکی از قدیمی ترین انواع جوشکاری، جوشکاری قوسی Tig (Tungsten Inert Gas welding) است. در این روش از یک الکترود غیرمصرفی از جنس تنگستن و گاز محافظ استفاده میشود. گاز محافظ در امتداد قوس جوش جریان داشته و از فلز در برابر اکسیداسیون و ایجاد شکاف دایره‌ای محافظت میکند. الکترود تنگستن هم داخل تورچ قرار می‌گیرد و عموماً نقطه ذوب بالاتری نسبت به فلزات دارد. از آنجایی که بین قوس و ناحیه جوش داده شده، تنها یک ناحیه کوچک وجود دارد؛ یادگیری جوشکاری تیگ کمی دشوارتر است، از طرفی جوش‌های تمیزتری را ایجاد میکند. این روش ابتدا برای ساخت هواپیما مورد استفاده قرار گرفت و کم کم بعنوان یک روش نوین برای تمامی کاربردها مورد استفاده قرار گرفت. مزایا و معایب جوشکاری با آرگون TIG عبارت‌اند از:
| مزایای جوشکاری با آرگون | معایب جوشکاری با آرگون |
| ایجاد جوش تمیز و مناسب برای فلزات نازک | نیاز به دانش تخصصی و مهارت دارد. |
| برای اتصال اکثر فلزات رنگین و آلومینیوم مناسب است | نسبت به سایر روش‌ها گران‌تر است. |
| عدم ایجاد پاشش |
جوشکاری با سیم جوش توپودری FCAW
جوشکاری توپودری یا (FCAW) Flux-cored arc welding اولین بار بعنوان جایگزین برای روش جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود پوشش دار ارائه شد. در این روش از یک الکترود حاوی شار و منبع تغذیه با ولتاژ ثابت استفاده می‌کنند. در بیشتر موارد از سیم جوش توپودری بعنوان گاز محافظ استفاده میشود. جوشکاری توپودری می‌تواند به صورت اتوماتیک یا غیراتوماتیک انجام شود. سیم جوش توپودری حاوی شار بوده و باعث ایجاد جوش‌های تمیز و صاف خواهد شد. در صورت استفاده از سیم جوش توپودری دیگر نیازی به استفاده از گاز محافظ نیست. به دلیل سهولت در این روش، در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزایا و معایب جوشکاری با سیم جوش توپودری عبارت‌اند از:
| مزایای جوشکاری توپودری | معایب جوشکاری توپودری |
| یادگیری ساده | باید سرباره تمیز شود. |
| حمل و نقل آسان | نسبت به سایر روش‌ها پاشش بیشتری ایجاد میشود |
| مناسب فلزاتی که حاوی رنگ و مواد زنگ زده هستند | قیمت سیم جوش توپودری کمی گران است |
| میتوان به کمک آن، فلزات ضخیم ونازک را جوش داد |
جوشکاری الکترود دستی SMAW
جوشکاری با الکترود دستی Shielded Metal Arc Welding در دهه 1930 اختراع شد و کم کم گسترش یافت. به دلیل سادگی، سهولت و هزینه ارزان از محبوبیت بالایی برخوردار است. به کم جوشکاری با الکترود دستی میتوان فلزات بیش از 3 میلی متر را جوش داد. برای این روش استفاده از گاز محافظ ضروری است و بدون آن، انجام نخواهد شد. برای جوشکاری با الکترود دستی از منبع تغذیه استفاده میشود. تمامی فلزات را نمی‌توان با این روش جوش داد، معمولاً فولادهای کربن، مس، نیکل، چدن را به کمک روش SMAW جوش می‌دهد. برای فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم بهتر است که از جوشکاری با آرگون استفاده شود. مزایا و معایب جوشکاری با الکترود دستی SMAW شامل:
| مزایای جوشکاری با الکترود دستی | معایب جوشکاری با الکترود دستی |
| ساده و قابل درک | برای فلزات با ضخامت زیاد مناسب نیست |
| مقرون به صرفه | دمای زیادی را طولانی ایجاد میکند |
| مورد استفاده برای اکثر فلزها | کمی زمانبر است. |
| مستعد آلودگی نیست |
مهم‌ترین فرایندهای جوشکاری قوس الکتریکی را بررسی کردیم در ادامه به بررسی انواع دیگر فرایندهای جوشکاری ذوبی خواهیم پرداخت.
جوشکاری گاز GW
جوشکاری گاز Gas Welding یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین فرایندهای جوشکاری است. انواع مختلفی از فرایندهای جوشکاری وجود دارد، اما رایج‌ترین، جوشکاری با سوخت اکسیژن است که به نام جوش اکسی استیلن یا اکسی گاز شناخته میشود. این روش به طور گسترده برای جوشکاری لوله‌ها و تعمیرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. تجهیزات مورد استفاده در جوشکاری گاز نسبتاً ارزان و ساده هستند. بطور کلی از احتراق استیلن در اکسیژن برای تولید دمای تورچ جوش در حدود 3100 درجه سانتیگراد استفاده میشود. گاز استیلن با اکسیژن وارد محفظه شده و در سر تورچ مخلوط و خارج میشود. گرمای شعله در جوشکاری گاز نسبت به روش قوس الکتریکی کمتر است. تجهیزات جوشکاری گاز قابل حمل بوده و نسبتاً کم هزینه است.
جوشکاری مقاومتی RW
در جوشکاری مقاومتی Resistance Welding با عبور جریان از مقاومت ناشی از تماس بین دو یا چند سطح فلزی گرما ایجاد می‌کنند. هنگامیکه جریان از فلز عبور میکند، حوضچه‌های کوچکی از فلز مذاب در ناحیه جوش تشکیل میشود. جوش نقطه‌ای یک روش جوشکاری مقاومتی است که برای اتصال ورقه‌های فلزی تا ضخامت 3 میلی متر مورد استفاده قرار می‌گیرد. بطور کلی روش‌های جوشکاری مقاومتی کارآمد بوده و آلودگی کمی ایجاد می‌کنند، اما کاربرد آن‌ها تا حدی محدود است و هزینه تجهیزات جوشکاری مقاومتی کمی بالاست. از مزایای این روش میتوان به استفاده کارآمد از انرژی، نرخ رسوب بالاو عدم نیاز به فیلر اشاره کرد. استحکام جوش، بطور قابل توجهی کمتر از سایر روش‌های جوشکاری است. این ویژگی سبب میشود فقط برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار گیرد. جوشکاری مقاومتی بطور گسترده در صنعت خودرو استفاده میشود. یک خودرو ممکن است چندین هزار جوش نقطه‌ای داشته باشد که توسط یک فرایند اتوماسیون صنعتی ساخت خواهد شد.
جوشکاری پرتو الکترونی EBW
جوشکاری پرتور الکترونی Electron Beam Welding یکی دیگر از انواع جوشکاری ذوبی است. در این روش روش الکترون‌ها توسط تورچ تولید می‌شوند و با استفاده از میدان‌های الکتریکی تا سرعت بالا شتاب می‌گیرند. پرتو الکترون‌ها هنگام برخورد با فلز، گرمای جنبشی ایجاد کرده و باعث ذوب شودن و پیوند فلزات خواهد شد. جوشکاری پرتو الکترونی در محیط خلاء انجام میشود، زیرا وجود گاز باعث پراکندگی پرتو خواهد شد. این روش، بسیار دقیق است و نیاز به اتوماسیون دارد. اتصالات جوش در جوشکاری پرتو الکترونی قوی، خالص و محکم است که می‌تواند در طیف گسترده‌ای از صنایع مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل نسبت عمق به عرض بالا، برای فرایندهای حساس به گرما یا مناطق کوچک مناسب است. مهم‌ترین مشکل جوشکاری پرتو الکترونی گران بودن آن است. با توجه به اینکه در شرایط خلاء انجام میشود، نیازمند دستگاه‌های گران قیمت بوده و در هر مکانی قابل اجرا نیست.
انتخاب فرایند جوشکاری مناسب
انتخاب فرایند جوشکاری مناسب برای آغاز کار ضروری است و می‌تواند روی کیفیت، کارایی و موفقیت یک پروژه اثر بگذارد. درک تفاوت‌های ظریف میان هر فرایند جوشکاری به شما کمک میکند تا بتوانید بهترین انتخاب را داشته باشید. برای نحوه تصمیم گیری در مورد فرایند جوشکاری مناسب پروژه به صورت زیر عمل کنید.
- درک الزامات پروژه: با درک کامل مشخصات پروژه، از جمله نوع مواد، ضخامت، طراحی اتصالات و شرایط محیطی شروع کنید. درک الزامات پروژه به شما کمک میکند تا گزینه‌ها را محدود کنید.
- مجموعه مهارت را ارزیابی کنید: مهارت‌های خود را در فرایند های مختلف جوشکاری ارزیابی کنید. در نهایت فرایندی را انتخاب کنید که با مهارت‌ها و تجربه‌های شما همسو باشد.
- تجهیزات را در نظر بگیرید: در دسترس بودن تجهیزات و منابع را بررسی کنید. برخی فرایندها نیاز به ماشین آلات و لوازم جانبی خاصی دارند و ممکن است به راحتی در دسترس نباشند.
- هزینه و بودجه را در نظر بگیرید: گاهی اوقات، یک فرایند جوشکاری با هزینه‌های زیادی همراه است. به همین دلیل اگر محدودیت بودجه دارید، حتماً هزینه را در نظر بگیرید.
- تست کنید: در صورت امکان، روی نمونه مدنظر، آزمایش کنید تا مطمئن شود که کیفیت جوش متناسب با پروژه شماست.
| فرایند جوشکاری | مزایا | معایب |
| جوشکاری Co2 | برای جوشکاری سریع فلزات ضخیم مناسب است. مبتدی ترین نوع جوشکاری و آموزش راحتی دارد | قطعاتی که باید جوشکاری شوند، باید عاری از زنگ زدگی و سرباره باشد. از طرفی دیگر جوش‌های ایجاد شده نسبت به روش Tig قوی نیست. |
| جوشکاری با آرگون Tig | روشی دقیق و همه کاره است. به کمک آن میتوان آلومینیوم، فلزات غیرآهنی و فلزات رنگی را جوش داد. برای فلزات با قطر کم مناسب است. | یادگیری آن کمی دشوار است. همچنین هزینه جوشکاری با آرگون کمی زیاد است |
| جوشکاری با الکترود SMAW | همه کاره بوده و یادگیری آن آسان است. به کمک آن میتوان اکثر آلیاژهای فلزی را جوش داد. قیمت ارزانی دارد | الکترودهای مصرفی باید به طور مکرر تعویض شوند و سرباره نیز باید پس از جوشکاری از بین برود. |
| جوشکاری توپودری | از گاز محافظ استفاده نمی‌شود، در نتیجه میتوان در فضای باز از آن استفاده کرد. مناسب اکثر آلیاژهای فلزی استو | سیم جوش توپودری در مقایسه با انواع الکترودها کمی گران‌تر است. همچنین نسبت به سایر روش‌های جوشکاری قوس الکتریکی، دود بیشتری تولید میکند |
| جوشکاری گاز | سبک و جمع و جور است. برای مواد آهنی تا ضخامت 8 اینچ مورد استفاده قرار می‌گیرد و نیاز به گاز محافظ ندارد. | سوخت استیلن در مقایسه با سایر سوخت‌ها گران‌تر است. |
| جوشکاری پرتو الکترونی | برای مواد ضخیم و نازک مناسب است. جوش های فوق العاده تمیز و بی نقصی ایجاد خواهد شد. | مواد بعد از اتصال منقبض و سرد میشود. همچنین گران است و باید در خلاء انجام شود. |
ایمنی در جوشکاری
جوشکاری مانند هر فرایند دیگری، نیاز به محافظت دارد. نور بسیار روشن در هنگام جوشکاری، اشعه ماورا بنفش ساطع میکند که می‌تواند به چشم‌ها آسیب بزند. پاشش جرقه‌ها باعث سوختن پوست و خطر آتش سوزی میشود. بخار ایجاد شده در جوشکاری برای افراد حساس مناسب نیست.با این حال، میتوان به کمک تجهیزات حفاظتی مناسب از این خطرات جلوگیری کرد. حفاظت در برابر خطرات آتش سوزی با بررسی محیط جوش و حذف مواد قابل اشتعال انجام میشود. علاوه بر این؛ وسیله اطفای حریق یا کپسول آتش سوزی باید در دسترس باشد. چشم‌ها، گوش‌ها و پوست باید با وسایل حفاظتی مناسب، تجهیز شوند. ماسک جوشکاری از چشم، مو، گوش و پوست محافظت میکند. دستکش‌های جوشکاری و لباس مخصوص غیر قابل اشتعال از بازوها و بدن در جرقه و گرما محافظت میکند. تهویه مناسب نیز کمک میکند تا بخارات حاصل از جوش به راحتی از بین بروند.
کاربرد جوشکاری
می‌دانستید تقریباً نیمی از محصولات تولید شده در جهان نیاز به نوعی جوشکاری دارند؟! تقریباً برای ساخت بیشتر محصولات نیاز به جوشکاری داریم. جوشکاری صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد جوشکاری
در ادامه به بررسی کاربرد جوشکاری در صنایع مختلف خواهیم پرداخت:
- تولید: از مبلمان گرفته تا ماشین آلات صنعتی، نیاز به جوشکاری دارند؛ تقریباً هر محصولی که در خط تولید قرار می‌گیرد با فرایند جوشکاری به هم متصل میشود. حتی برای تولید انبوه قطعات کامپیوتری مانند مادربرد از جوشکاری استفاده میشود. در واقع حدود 60 درصد از محصولات تولیدی، به کمک فرایند جوشکاری Co2 به هم پیوند می‌خورند. جوشکاری سریع، مقرون بصرفه و قابل استفاده برای طیف وسعی از فلزات است؛ این ویژگی‌هاسبب میشود برای تولید انبوه هر محصولی از جوشکاری استفاده شود.
- ساخت و ساز: فولاد، سنگ بنای اصلی صنعت ساختمان سازی است. به همین دلیل به کمک جوشکاری میتوان تمامی سازه‌ها را جوش داد. به غیر از سازه، در اتصال لوله‌های مانیسمان هم از جوشکاری استفاده میشود.
- هوافضا: جای تعجب نیست که در صنعت هوا فضا هم به جوشکاری نیاز است. همانطور که ذکر شد، جوشکاری قوس الکتریکی برای صنعت هوافضا اختراع شد. برای جوش دادن تمامی قطعات از هواپیماهای نظامی گرفته تا موشک‌ها نیاز به جوشکاری است. فرایند جوشکاری در صنعت هوا فضا و در کاربردهای ساخت بال و بدنه، مخازن سوخت هواپیما، موشک های نظامی و غیرنظامی و تعمیر جوش های معیوب مورد استفاده قرار می گیرد.
- خودروسازی: یک ماشین به طور متوسط حدود 5000 جوش دارد. برای اتصال پایه موتور و شاسی، رینگ چرخ، اتصال لوله‌ها، بدنه ماشین، حمل سوخت و تقریباً تمامی قطعات خودرو، از جوشکاری استفاده میشود. برای مونتاژ و اتصال قطعات در اتومبیل، موتور سیکت، اتوبوس و ماشین‌های سنگین معمولا از جوشکاری MIG استفاده میشود؛ زیرا باعث تولید جوش قوی شده و حتی تا سال‌ها دوام می‌آورد.
- حمل و نقل: از کشتی‌های ناوبری گرفته تا خطوط راه آهن از جوشکاری استفاده میشود. جالب است بدانید که جوشکاری استاندارد طلایی در صنعت کشتیرانی از زمان جنگ جهانی دوم بوده و تا الان هم استفاده میشود. برای ساخت خطوط ریل قطار و حتی خود واگن‌ها، از جوشکاری استفاده خواهد شد.
مبانی جوشکاری
در حالیکه تعریف ذکر شده ممکن است کمی ساده به نظر برسد، جوشکاری اصلاً آسان نیست. در ادامه به صورت خلاصه نگاهی به اصول اساسی جوشکاری می‌پردازیم:
- برای جوشکار شدن نیاز به سطح بالای مهارت دستی و دانش عملی در موضوعاتی مانند فیزیکی، متالوژی و علم مواد دارید.
- جوشکاری عموماً بر روی انواع فلزات انجام میشود، البته گاهی اوقات برای فلزات و قطعات ترموپلاستیک نیز از جوشکاری استفاده می‌کنند.
- قطعات ذوب شده، همان ماده اصلی هستند؛ در حالیکه ماده‌ای که برای کمک به تشکیل اتصال جوش استفاده میشود، فیلر یا ماده پرکننده نام دارد.
- در جوشکاری باید جنس مواد یکسان باشد، بعنوان مثال نمی‌توان فلز را به چوب جوش داد.
- فلزات مختلف بسته به خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی خود، بر اساس روش‌های مختلفی جوشکاری می‌شوند.
- گرما می‌تواند استحکام، شکل پذیری و چکش خواری فلز را تغییر دهد.
- جوشکاری شامل گرم کردن و خنک کردن فلز است – هیچ واکنش شیمیایی عجیب و غریب دیگری در کار نیست. با این جال اگر اکسیژن با فلز واکنش دهد، موجب ایجاد جوش‌های ضعیف خواهد شد. استفاده از گازهای محافظ در اطراف حوضچه جوش، از آسیب رساندن اکسیژن و سایر آلاینده‌ها به فلز جوش جلوگیری میکند.
- گرمای شدید می‌تواند ساختار کریستالی فلز را تغییر داده و آن را ضعیف کند.
سوالات متداول
جوشکار چه کاری انجام می‌دهد؟
وظیفه اصلی جوشکار، اتصال قطعات فلزی به یکدیگر است. این پروژه می‌تواند هر چیزی باشد، از جوشکاری یک مجسمه فلزی گرفته تا آسیب‌های ساختاری لوله کشی ساختمان. جوشکار نتایج عملی خود را در طی سالیان تجربه می‌آموزد.
در کدام روش ، قوی‌ترین جوش‌ها ایجاد میشود؟
هیچ نوع روشی بهترین نیست، بلکه بستگی به کاربرد، نوع فلز و ضخامت مواد، می‌توانید بهترین روش جوشکاری را انتخاب کنید.
چند نوع جوشکاری داریم؟
بیش از 30 نوع روش جوشکاری وجود دارد. با این حال پرکاربردترین روش‌ها شامل جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری گاز، جوشکاری مقاومتی و جوشکاری پرتو الکترونی می‌باشد.
در کدام فرایند جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده میشود؟
در جوشکاری با آرگون (TIG) از الکترود تنگستن غیرقابل مصرف استفاده میشود. برای کاربردهایی که نیاز به کنترل بیشتر است، از فیلر هم استفاده خواهد شد.
سخن آخر
در این مقاله با جوشکاری، انواع آن و کاربردهایش آشنا شدیم. به یاد داشته باشید که انتخاب فرایند جوشکاری به پروژه شما بستگی دارد. جوشکاری علمی همه کاره و دقیق است؛ به همین دلیل برای یادگیری آن باید صبور باشید و زمان زیادی را صرف کنید.
منابع: