خال جوش چیست؟ باید و نبایدهای خال جوش زدن

خال جوش یکی از انواع روش های مختلف جوشکاری است که میتوان توسط آن قسمتهای مختلف فلزات را در یک مکان به طور موقت نگه داشت و دو فلز را به یکدیگر متصل کرد . 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، جوشکاری تنگستن گاز، جوشکاری قوس پلاسما، جوش نقطه‌ای مقاومتی، جوش درز مقاومتی می باشند که برای هر کدام از تجهیزات مختلفی استفاده می شود.

زدن خال جوش برای نصاب هایی که جوش ها را به گونه ای مونتاژ می کنند که بعدا توسط جوشکارها جوش داده شوند بسیار ضروری است. 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. معمولاً برای جوش زدن از یک فلز به عنوان پرکننده، فیدر سیمی از طریق تفنگ جوشکاری (جوشکاری MIG/MAG) یا الکترود جوشکاری دستی استفاده می‌شود. در این پروسه، فلز پرکننده باید تقریباً همان نقطه ذوب ماده جوش داده شده را داشته باشد. برای انجام یک جوشکاری خوب و خال جوش زدن 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 تشکیل خود جوش استفاده کرد. جوشکاری همچنین به نوعی محافظ نیاز دارد تا فلزات پرکننده یا فلزات مذاب را از آلودگی یا اکسید شدن حفظ کند.

میتوان بسیاری از منابع انرژی مختلف ، از جمله مواد شیمیایی شعله گاز، قوس الکتریکی، لیزر، پرتو الکترونی، اصطکاک و اولتراسوند را برای جوشکاری استفاده کرد. در حالی که جوشکاری یک فرآیند صنعتی است اما می توان در بسیاری از محیط های مختلف، از جمله در فضای باز، زیر آب و مکان های بیرونی انجام داد. فرآیند جوشکاری و خال جوش بسیار خطرناک است و باید برای جلوگیری از خطرات سوختگی، شوک الکتریکی، آسیب دیدگی، استنشاق گازها و بخارات سمی و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش شدید 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 موثر در جوشکاری و خال جوش:

•  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

انواع روشهای 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 روش های جوشکاری، قبل از جوشکاری 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 که 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 روش، 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؟

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 خال جوش انجام داد. در حقیقت قبل از اینکه جوش نهایی صورت گیرد، می توان خال جوش زد تا بعداً جوشکاری نهایی انجام شود.

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 و کارایی بالایی برخوردار است. اگر جوشکاری با دقت و درست انجام نپذیرد ممکن است به مرور زمان قطعات جوش زده از هم جدا شوند.

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.

مراحل خال جوش زدن

۱. 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.

۲. اعمال فشار:

مرحله دوم ، اعمال فشار مناسب به الکترودهاست. با اعمال فشار، فل مذاب ایجاد خواهد شد.

۳. 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.

تجهیزات مورد نیاز:

۱- چکش جوش (welding hammer)

این وسیله بسیار سخت برای از بین بردن سرباره های جوش و جرقه های به مود آمده در اطراف جوش، مورد استفاده قرار می گیرد. که دو سر تبری و مخروطی شکل دارد.

۲- سنگ فرز (Grinding Stone)

برای آماده سازی لبه های یک فلز و تمیز کردن سطح فلز و یا آهن برای جوشکاری ، از سنگ فرز استفاده می شود.  تمیز و صاف بودن سطح، قبل از خال جوش زدن و جوشکاری بسیار مهم است و اگر تمیز نباشد، جوشکاری به دستی انجام نمی گیرد.

۳- برس سیمی (Wire brush)

از جنس فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) بوده و برای تمیز کردن سطح فلز، قبل و بعد از جوشکاری به کار می رود.

۴- کابل های جوشکاری (Welding cables)

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

۵- انبر جوشکاری (Welding pliers)

از این وسیله برای انجام جوشکاری و نگهداشتن 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 انبرها به کار می رود. در حقیقت وظیفه اصلی انبر جوشکاری، انتقال جریان بین کابل جوشکاری و الکترود جوشکاری است.

۶- 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.

چهار 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

۷- ماشین های جوشکاری (Welding machines)

ماشین های مخصوص خال جوش ، جزو ابزارهای مهم و اساسی در جوشکاری هستند 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 :

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

مزایای خال جوش:

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.

نکات مهم زدن خال جوش:

اگر زدن خال جوش با دقت بالایی انجام نشود موجب خطرات مالی و جانی, ترک، دهانه، لکه های سخت و افت کیفیت کار در جوشکاری نهایی می گردد. اگر حین کار ، فلز جا به جا شود، خال جوش خیلی محکم نخواهد بود و ممکن است کنده شود.از دیگر نکات 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.

سخن پایانی

باید قبل از زدن خال جوش، 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 یا 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 اطمینان از کیفیت جوشکاری نهایی، خال جوش باید به شیوه جوشکاری تخصصی و به وسیله جوشکاران حرفه ای و با تجربه انجام گیرد. زیرا این امر بر جوشکاری نهایی بسیار تأثیر گذار است و اگر به درستی انجام نگردد، موجب بروز خطراتی می شود.به دلیل خطرات جوشکاری , 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:

هدف از جوشکاری چیست؟

هدف اصلی خال جوش زدن و جوشکاری اتصال محکم دو عنصر به یکدیگر است. جوشکارها معمولاً با فلز یا ترموپلاستیک کار کرده و از مواد پرکننده بادوام برای اتصال آنها به یکدیگر استفاده می کنند. از جوشکاری برای ایجاد بسیاری از سازه های مدرن در دنیای ما مانند آسمان خراش ها، اتومبیل ها، کشتی ها و هواپیماها استفاده می شود.

کاربرد خال جوش زدن و جوشکاری چیست؟

جوشکاری برای ساخت بسیاری از سازه های مدرن مانند آسمان خراش ها، اتومبیل ها، کشتی ها و هواپیماها به کار می رود. در گذشته سازندگان از روش های دیگری برای اتصال قطعات فلزی استفاده می کردند. زدن خال جوش امروزه لازمه جوشکاری نهایی است.

تفاوت بین الکترود و میله جوش در خال جوش زدن چیست؟

الکترود به عنوان فلز پرکننده عمل می کند و همراه با فلزاتی که قرار است به یکدیگر جوش داده شوند ذوب می شود. به عنوان مثال، در جوشکاری قوس الکتریکی معمولی، الکترود مصرفی میله جوشکاری فلز پرکننده است و حاوی شار بوده که به ایجاد مانعی برای محافظت از جوش در برابر هرگونه آلودگی کمک می کند.

چند نوع الکترود جوش وجود دارد؟

دو نوع الکترود جوش وجود دارد: الکترود کربنی یک الکترود فلزی غیر پرکننده است که در جوشکاری یا برش قوس الکتریکی مورد استفاده می گیرد و از یک میله گرافیت کربنی تشکیل شده که ممکن است با مس یا سایر پوشش ها پوشانده شود.

منابع: xometry – wikipedia – intran