خال جوش چیست؟ باید و نبایدهای خال جوش زدن

روش های مختلفی برای جوش کاری وجود دارد که خال جوش نیز یکی از آنها است و برای انجام هر یک از شیوه های جوش کاری، از تجهیزات مختلفی استفاده می کنند. انواع مختلف جوشکاری شامل جوشکاری قوس الکتریکی(جوش‌کاری اتمی هیدروژن-جوش‌کاری فلزی بدون پوشش)، جوش قوس کربنی، جوش قوس الکتریکی با پوشش پودر، جوش قوس الکتریکی با پوشش گاز، جوش کاری تنگستن گاز، جوشکاری قوس پلاسما، جوش نقطه‌ای مقاومتی، جوش درز مقاومتی و … می باشند.

خال جوش در واقع یک کاربرد خاص از فرآیند جوشکاری است که بدون آن، جوشکاری دقیق غیرممکن خواهد بود. خال جوش برای در هر نوع از جوشکاری ضروری است، به ویژه برای نصاب هایی که جوش ها را به گونه ای مونتاژ می کنند که بتوانند توسط جوشکارها جوش داده شوند. به طور خلاصه، خال جوش، جوش زدن برای نگه داشتن یک قطعه فلز در جایی است که می خواهیم آن را جوشکاری کنیم.

یکی از شیوه های ثابت کردن فلزات در جوشکاری، خال جوش زدن است، به وسیله آن می توان قسمتهای مختلف فلزات را در یک مکان به طور موقت نگه داشت و دو فلز را به یکدیگر متصل کرد. ما در این مطلب از وینر تولز (winnertoolsco.com) می خواهیم خال جوش را تعریف کرده و فواید استفاده از آن را بیان کنیم.

جوشکاری چیست؟

جوشکاری (به انگلیسی: welding)عملی است که در آن از گرما، برای وصل کردن دو یا چند قطعه فلز، به یکدیگر استفاده می‌کنند. با این حال، معمولاً از یک فلز به عنوان پرکننده، با استفاده از فیدر سیمی از طریق تفنگ جوشکاری (جوشکاری MIG/MAG) یا با استفاده از الکترود جوشکاری دستی برای جوش زدن استفاده می‌شود. در این پروسه،، فلز پرکننده باید تقریباً همان نقطه ذوب ماده جوش داده شده را داشته باشد.

برای انجام یک جوشکاری و خال جوش زدن خوب و دقیق، رعایت چند فاکتور اساسی بسیار مهم است که ما در ادامه این مطلب آنها را به شما بیان می کنیم. همچنین می توان از فشار برای گرما یا برای تشکیل خود جوش استفاده کرد. جوشکاری همچنین به نوعی محافظ نیاز دارد تا فلزات پرکننده یا فلزات مذاب را از آلوده شدن یا اکسید شدن حفظ کند.

بسیاری از منابع انرژی مختلف را می توان برای جوشکاری استفاده کرد، از جمله مواد شیمیایی شعله گاز، قوس الکتریکی، لیزر، پرتو الکترونی، اصطکاک و اولتراسوند، در حالی که اغلب یک فرآیند صنعتی است. جوشکاری را می توان در بسیاری از محیط های مختلف، از جمله در فضای باز، زیر آب و مکان های بیرونی انجام داد.

جوشکاری و خال جوش زدن، یک کار خطرناک است و برای جلوگیری از سوختگی، شوک الکتریکی، آسیب دیدگی، استنشاق گازها و بخارات سمی و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش شدید باید اقدامات احتیاطی انجام شود. مواد مصرفی معمولاً طوری انتخاب می شوند که ترکیبی مشابه با مواد اصلی داشته باشند و در نتیجه یک جوش همگن تشکیل دهند.

عوامل مؤثر بر کیفیت خال جوش

عوامل موثر بر جوشکاری و خال جوش زدن

•  شدت جریان
•  ولتاژ
• انوع جریان جوشکاری
•  شروع قوس
•  طول قوس
•  انحراف قوس
• حالت جوشکاری
•  ضخامت فلز
•  قطبیت جوشکاری
• نوع فلز پایه
•  نوع مواد فیلر
•  گاز مورد استفاده در پشت کار

8 روش از انواع جوشکاری

1- جوشکاری با قوس فلزی(GMAW /MIG)

جوشکاری با قوس فلزی گازی(GMAW) ساده ترین نوع از انواع جوشکاری است. جوش های MIG در واقع دو نوع مختلف جوش هستند که سیم های لخت از جوش MIG را می توان برای اتصال قطعات نازک فلز به یکدیگر استفاده کرد. در همه انواع روش های جوشکاری، قبل از جوشکماری نهایی، می توان از خال جوش زدن استفاده کرد.

جوشکاری MIG Fluxus core را می توان در فضای باز انجام داد زیرا نیازی به جریان سنج یا منبع گاز ندارد. جوشکاری MIG به طور کلی جوشکاری انتخابی برای علاقه مندان به DIY و جوشکاران مبتدی است که نمی توانند پول زیادی برای صرف تجهیزات گران قیمت کنند.

2- جوشکاری تنگستن(Tungsten Inert Gas)

جوشکاری قوس تنگستن گاز(GTAW) بسیار متنوع است، اما یکی از سخت‌ترین تکنیک‌های جوشکاری می باشد و باید توسط افراد ماهر انجام گیرد. در جوشکاری TIG ، یک دست میله ها و دست دیگر مشعل TIG را نگه می دارد که قبل از جوش نهایی از خال جوش استفاده می گردد.

این مشعل با حرارت، قوس به وجود می آورد که برای جوشکاری بیشتر فلزات معمولی از جمله آلومینیوم، فولاد، آلیاژهای نیکل، آلیاژهای مس، کبالت و تیتانیوم مناسب است. این شیوه از جوشکاری، یکی از رایج ترین انواع جوش هستند.

3- جوشکاری قوس الکتریکی (SMAW)

این نوع از جوشکاری که جوشکاری قوس فلزی محافظ نیز نام دارد، در واقع از روش های قدیمی جوشکاری است برای این نوع جوشکاری، از یک قوس الکتریکی، برای رساندن فلز به گرمایی بیش از دمای ذوب، استفاده می گردد که بیشتر به عنوان جوشکاری چوبی شناخته می شود که شامل مواد مصرفی و الکترود یا چوب محافظت شده می باشد.

4- جوشکاری قوس الکتریکی توپودری(FCAW)

جوشکاری با هسته شار (FCAW) از گرمای تولید شده توسط قوس الکتریکی DC برای جوش دادن فلز در ناحیه اتصال استفاده می کند. قوس به طور مداوم بین سیم پرکننده مصرفی و قطعه کار زده می شود و باعث ذوب سیم پرکننده و قطعه کار می گردد.

کل ناحیه قوس با یک گاز محافظ پوشانده شده و حوضچه های جوش مذاب را از هوا محافظت می کند. FCAW یک فرآیند بسیار پرکاربرد برای طیف وسیعی از کربن های ساده، آلیاژی، ضد زنگ و فولادهای دوبلکس است؛ همچنین می توان از آن برای روکش و هارد فیسینگ استفاده کرد.

جوشکاری قوسی با هسته شار گونه‌ای از فرآیند MIG/MAG است و در حالی که ویژگی‌های مشترک زیادی بین این دو فرآیند وجود دارد، چندین تفاوت اساسی نیز دارند. به عنوان مثال، انعطاف پذیری ترکیبات آلیاژی نسبت به MIG بیشتر است که موجب میزان رسوب بالاتر و پایداری قوس بیشتر می گردد. اگرچه به طور کلی راندمان فرآیند MIG بهتر است.

5- جوشکاری الکترود(MAG)

جوشکاری MAG روشی برای جوشکاری قوس الکتریکی با استفاده از دی اکسید کربن (CO2) و الکترود بدون پوشش است. جوش MAG برای فولادهای کم آلیاژ، ورق فلزی با ضخامت متوسط و نازک استفاده می شود. اگرچه جوش MAG برای همه مواد مناسب نیست و درز جوش داده شده کمی پهن است، اما برای کارهای کمتر و برای فولاد معمولی بسیار مفید است. زیرا این روش جوشکاری ارزان‌ترین شیوه از خال جوش زدن و جوشکاری است.

به طور کلی، تفاوت جوشکاری MAG با MIG در نوع گاز به کار رفته است، در جوشکاری MAG گاز استفاده شده، گاز کربن دی اکسید، اکسیژن هیدروژن و نیتروژن می باشد در حالیکه در جوشکاری MIG، از گازهایی مثل هلیوم و آرگون استفاده می گردد.

6- جوشکاری زیر پودری(SAW Welding)

جوشکاری زیر آب یا SAW یکی از رایج ترین فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی است و برای انجام کار به الکترودی نیاز دارد که می تواند جامد یا لوله ای باشد.  ویژگی های اصلی این نوع از جوشکاری و خال جوش زدن، این است که ناحیه جوش و قوس در برابر آلودگی محیطی با اعمال یک شار دانه ای که قابل ذوب است، محافظت می شود.

حوضچه های جوش توسط پتوهای شار محافظت می شوند، بنابراین آن منطقه در واقع در زیر جریان غوطه ور است. هنگامی که دما بالا رفته و فلز ذوب شود، شار رسانا شده و بنابراین، مسیری برای جریان الکترون بین الکترود و قطعه کار ایجاد می کند.

جوشکاری زیرپودری را می توان با فرآیند دستی یا فرآیند اتوماتیک انجام داد، اما برای راحتی، می توان این کار را با یک فرآیند نیمه اتوماتیک انجام داد که در آن تفنگ جوش دستی مورد استفاده قرار می گیرد.

7- جوشکاری قوس پلاسما(Plasma arc welding)

جوشکاری قوس پلاسما(PAW) یک فناوری دقیق است و معمولاً در هوافضا که ضخامت فلز 0.015 اینچ است، کاربرد دارد. برای مثال تیغه‌های موتور یا آب‌بند هوا، نمونه‌هایی از این مدل خال جوش و جوشکاری هستند. جوشکاری قوس پلاسما از نظر تکنیک شبیه به جوشکاری TIG است، اما الکترودها دوباره به هم متصل شده و از گازهای یونیزه داخل قوس برای تولید گرما استفاده می گردد.

8- جوشکاری با پرتو الکترونی و لیزر (Laser beam welding)

فرآیندهای جوشکاری با پرتو الکترونی (EBW) و جوشکاری پرتو لیزری (LBW) فرآیندهای جوشکاری با چگالی انرژی بالا هستند. مزایای زیادی برای این روش وجود دارد از جمله حرارت ورودی جوش کم، نسبت عمق به عرض جوش بالا، منطقه باریک متأثر از حرارت (HAZ) جزو مزیت های آن است. EBW از یک پرتو متمرکز دینامیکی از الکترون‌های با سرعت بالا استفاده می‌کند.

در حالی که LBW از گرمای یک پرتو لیزر همدوس با چگالی بالا برای ضربه زدن به اتصال جوش و ادغام کردن، استفاده می‌کند. EBW معمولاً باید در محیط خلاء انجام شود؛ LBW معمولاً با گازهای محافظ آرگون یا هلیوم انجام می گیرد تا از اکسید شدن حوضچه های جوش مذاب جلوگیری گردد.

خال جوش زدن چیست؟

اگر بخواهیم بگوییم که خال جوش زدن در جوشکاری یعنی چه همانگونه که در بالا هم اشاره شد خال جوش که به جوش نقطه ای نیز معروف است، برای اتصال دو قطعه فلز به کار می رود که در مقیاس کوچک انجام می شود. برای مثال، می توان با تفنگ جوشکاری نیز خالجوش انجام داد. در حقیقت قبل از اینکه جوش نهایی صورت گیرد، می توان خال جوش زد تا بعداً جوشکاری نهایی انجام شود.

معنی خال جوش

در جوشکاری دستی که معمولاً برای ابعاد کوچک استفاده می شود، می توان برای تراز کردن قطعات فلز، خال جوش زد که در این صورت به وسایل دیگری نیاز نیست. برای اینکه جوشکاری نهایی درست انجام گیرد، جوشکار از خال جوش برای تنظیم و تراز کردن قطعات فلز کنار هم، استفاده می کند تا بتواند در صورت تراز نبودن قطعات روی هم یا کنار هم، به راحتی فلز را جدا کرد و دوباره جوشکاری را انجام داد.

خال جوش زدن هم مانند جوشکاری، با دستگاه جوش انجام می گیرد و از اهمیت بالایی برخوردار بوده و کارایی زیادی دارد. اگر جوشکاری درست انجام نپذیرد ممکن است به مرور زمان قطعات جوش زده از هم جدا شوند، بنابراین باید جوشکاری با دقت زیادی انجام گیرد.

اهمیت خال جوش در جوشکاری

شاید برخی افراد فکر کنند چون خال جوش زدن، موقتی است خیلی اهمیت ندارد، اما باید بگوییم این طور نیست! خال جوش زدن نیز مانند جوشکاری بسیار مهم بوده و باید با دقت زیادی انجام گیرد و دو قطعه فلز، درست و دقیق به هم متصل شوند تا در جوشکاری نهایی مشکلی پیش نیاید.

خال جوش زدن یک روش اصلی و مهم در آماده کردن فلز برای جوشکاری است که باید با دقت و به درستی و توسط جوشکار ماهر انجام شود. تعداد و اندازه خال جوش ها بستگی به قطر لوله و ضخامت دیوارها دارد. قبل از انجام جوشکاری نهایی، باید خال جوش ها پاک شوند و فلز برای جوشکاری آماده گردد تا کار تمیزی در بیاید.

روش انجام خال جوش زدن

خال جوش زدن یک فرایند سه مرحله‌ای است که شامل تراز کردن قطعه کار، اعمال فشار الکترود و سپس استفاده از جریان برای اتصال فلز است. این سه مرحله در زیر به تفضیل شرح داده شده است:

1. تراز کردن فلز: در اولین مرحله باید ابتدا فلزات را به درستی تراز کنید، زیرا پس از جوشکاری نمی‌توانید آن‌ها را تغییر دهید. تراز کردن فلز باید به درستی انجام شده و توسط گیره محکم شود؛ زیرا این فرایند ممکن است باعث تاب برداشتن فلز شود. همچنین میز کار باید تمیز و مسطح باشد تا جوشکاری بدون تاب برداشتن انجام شود. به عنوان مثال، فرض کنید برای جوش دادن دو ورق نیاز به جوشکاری یک گوشه، وسط و انتها داشته باشید در صورتی که فلز خم شود، فرایند اتصال به درستی انجام نمی‌شود.
2. اعمال فشار: مرحله دوم خال جوش زدن، اعمال فشار مناسب به الکترودهاست. با اعمال فشار، فل مذاب ایجاد خواهد شد.
3. اعمال جریان: در نهایت جریان اعمال می‌شود. اگر جوشکاری خودکار نباشد، معمولاً از پدال پا برای اعمال جریان استفاده می‌شود. زمان و شدت جریان اعمال شده به ضخامت ماده بستگی دارد. به صورت نقطه‌ای جوشکاری را انجام دهید.

برای انجام این کار ابتدا باید لباس مخصوص جوشکاری پوشید و نکات ایمنی را رعایت کرد و سپس اقدام به خال جوش زدن کرد. سپس باید لبه هایی که می خواهیم به هم جوش دهیم را آماده کنیم. پس از آماده کردن لبه ها، سطوحی که به هم متصل می شوند باید تمیز شوند و با فاصله مناسب از هم قرار بگیرند.

پس از انجام مراحل بالا، باید لوله ها و یا فلزاتی که می خواهیم به هم جوش دهیم را به طور صحیح و دقیق کنار هم قرار داده و با توجه به قطر لوله ها و فلزات، آنها را به هم خال جوش بزنیم.  دقت کنید که به اندازه کافی لوله ها یا فلزات مورد نظرتان، به هم خال جوش زده شوند تا کنده نشده و برای جوشکاری نهایی، درست آماده شوند.

ابزارهای ضروری برای جوشکاری

تجهیزات و ابزار مورد نیاز برای خال جوش زدن و جوشکاری

برای خال جوش زدن تجهیزات و ابزارهای زیادی مورد استفاده است که به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت:

چکش جوش (welding hammer)

این وسیله بسیار سخت بوده و یک سر آن تبری و سر دیگر آن مخروطی شکل است و برای از بین بردن سرباره های جوش و جرقه های به مود آمده در اطراف جوش، مورد استفاده قرار می گیرد.

سنگ فرز (Grinding Stone)

برای آماده کردن و تمیز کردن سطح فلز و یا آهن برای جوشکاری و همچنین آماده کردن لبه های یک فلز برای جوشکاری و خال جوش زدن، از سنگ فرز استفاده می شود.  تمیز بودن و صاف بودن سطح، قبل از خال جوش زدن و جوشکاری بسیار اهمیت دارد و اگر تمیز نباشد، کار به دستی انجام نمی گیرد و ممکن است مشکل ایجاد کند.

برس سیمی (Wire brush)

برس سیمی از ابزار های مهم در خال جوش زدن و جوشکاری است که از جنس فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) بوده و برای تمیز کردن سطح فلز، قبل و بعد از جوشکاری به کار می رود.

کابل های جوشکاری (Welding cables)

در اصل کابل جوش، رسانایی است که جریان مورد استفاده در فرآیندهای جوشکاری مختلف را امکان پذیر می کند. برای اینکه کابل جوشکاری برای هر کاری موثر و کاربردیانجام گیرد، باید دارای تعدادی ویژگی متفاوت بوده و در سطح پایه، باید اندازه مناسبی برای کار داشته و تا حد امکان بادوام و انعطاف پذیر باشد.

انبر جوشکاری (Welding pliers)

از این وسیله برای انجام جوشکاری و در نگه داشتن الکترود استفاده می گردد که آنها را بر اساس میزان جریانی که از خود عبور می دهند، دسته بندی می کنند.  معمولاً یک عایق از جنس لاستیک، فیبر فشرده و یا کائوچو در دسته انبر ها به کار می رود. در حقیقت وظیفه اصلی انبر جوشکاری، انتقال جریان بین کابل جوشکاری و الکترود جوشکاری است.

الکترود (Electrode box)

الکترودهای جوشکاری سیم هایی هستند که به دستگاه جوش متصل می شوند تا قوس الکتریکی ایجاد کنند. جریان از این سیم عبور کرده و گرمای زیادی جهت ذوب فلز برای جوش ایجاد می کند. معمولاً الکترود ها در یک جعبه مخصوص قرار می گیرند.

4 نوع الکترود جوشکاری وجود دارد که عبارتند از:

•  اولین نوع الکترودهای مصرفی است
•  نوع دوم الکترود غیر مصرفی است
•  الکترود فولاد کم کربن هیدروژن
• الکترود فولادی ملایم
•  الکترود استیل ضد زنگ

ماشین های جوشکاری (Welding machines)

ماشین های مخصوص برای خال جوش زدن، جزو ابزارهای مهم و اساسی در جوشکاری می باشند که به سه دسته اصلی موتور یا مولد هاو موتور یا ژنراتور و دینام ها، ماشین مبدل یکسو کننده ها، مبدل ها یا همان ترانس تقسیم می شوند. این ماشین ها در انواع جوشکاری مانند نظیر زیر پودری، گل میخ، جوشکاری دستی با الکترود ها و یا جوشکاری تحت گاز های محافظ به کار می روند.

تجهیزات ایمنی مورد نیاز در خال جوش زدن و جوشکاری

•  چرخ دستی جوشکاری
•  ماسک ایمنی جوشکاری
•  کلاه جوشکاری
• کلاه ماسک جوشکاری
•  دستکش جوشکاری
•  کپسول آتش نشانی

مزایا و معایب خال جوش

7 مزیت خال جوش زدن

برای این که جوشکاری عالی انجام پذیرد، باید خال جوش زدن دقیق و صحیح انجام شود؛ چند مورد از مزایای جوشکاری را به شما بیان می کنیم تا بیشتر به اهمیت خال جوش زدن پی ببرید.

1. موجب هم ترازی بین فلزات جوشکاری می شوند.
2.  باعث کامل شدن عملکرد یک وسیله می گردد.
3.  حرکات حین جوشکاری را کنترل می کند.
4.  شکاف بین فلزات را تنظیم می کند.
5.  موجب حفظ وزن فلزات در صورت بلند شدن، جابجایی، دستکاری یا واژگونی می گردد.
6. باعث می شود فلزات محکم در جای خود بمانند و تکان نخورند.
7.  استحکام فلز را تضمین می کند.

نباید های خال جوش زدن

کار خال حوش زدن باید با دقت زیادی انجام گیرد در غیر این صورت موجب ترک، دهانه، لکه های سخت و… در جوشکاری نهایی می گردد که در نهایت، کیفیت کلی کار را پایین می آورد. اگر فلز هنگام خال جوش زدن، تکان بخورد و یا جا به جا شود، خال جوش خیلی محکم نخواهد بود و ممکن است کنده شود.

از دیگر فاکتور ها و نباید های مهم در انجام خال جوش، این است که برای همه فلزات از یک روش سرد کردن استفاده نکنیم زیرا برخی از آنها به خنک شدن سریع، حساس هستند و می شکنند. بنابراین اگر کار خال جوش زدن و سر شدن بعد آن اصولی انجام نگیرد، خطر آفرین می باشد و صدمات مالی و جانی به همراه دارد.

سخن پایانی

زمانی که از خال جوش برای اتصال قطعات فلز استفاده می گردد، باید قبل از کار، سطح فلز از اکسیدهای به وجود آمده و روغن، پاک گردد و سپس کار انجام گیرد. در جوشکاری نیمه اتوماتیک و اتوماتیک، نقاط اتصال الکترود نهایی جوشکاری با خال جوش ها می توانند موجب بروز احتلال در کنترل ولتاژ قوس و تغذیه سیم پرکننده شوند که برای حفظ کیفیت، یک ابزار خوب و کمک ماهر، حائز اهمیت است.

خال جوش ها چه ساده باشند و چه پیچیده، در کار جوشکاری اهمیت زیادی دارند، بنابراین با خال جوش درست، فرآیند جوشکاری به درستی و با خطر کمی انجام می شود. از دیگر عوامل مهم در خال جوش زدن، این است که آن را درست بردارید یعنی اگر تراز روی جوش دقیق باشد، می توان آن را به سادگی جدا کرد.

برای مطمئن شدن از کیفیت جوشکاری نهایی، خال جوش باید به شیوه جوشکاری تخصصی و به وسیله جوشکاران حرفه ای و با تجربه انجام گیرد. همانگونه که قبلاً هم اشاره شد، این امر بر جوشکاری نهایی بسیار تأثیر گذار است و اگر به درستی انجام نگردد، موجب بروز خطراتی می شود.

لازم به ذکر است که جوشکاری یک کار خطرناک بوده و باید مراقب سوختگی، شوک الکتریکی، آسیب بینایی، استنشاق گازها و بخارات سمی و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش شدید بود. برای جلوگیری از بروز خطر جوشکاری را می توان در محیط های مختلف از جمله فضای باز و یا زیر آب انجام داد.

سوالات متداول

در انتها به بررسی سوالات متداول خواهیم پرداخت:

منابع: xometry – wikipedia – intran