ضخامت جوش یا Welding Thickness چیست؟

اتصالات جوشی در ساخت و ساز ماشین آلات سنگین، کشتی‌ها , ساختمان‌ها، پروژه‌های گسترده و زاویه‌های پیچیده کاربرد دارند. در میان آنها، از جوش فیله و جوش لب به لب برای اتصال گوشه‌ها به یکدیگر استفاده می‌شود. زیرا آنها اقتصادی‌تر از جوش‌های شیار هستند. یعنی اتصالات جوش داده شده با فیله از نظر آماده سازی لبه‌ها و انجام اتصالات برای جوشکاری ساده‌تر هستند. در جوش فیله بسیاری از اتصالات دیگر اندازه گیری ضخامت جوش اهمیت زیادی دارد. تعیین دقیق ضخامت برای اطمینان از یکپارچگی ساختاری و عملکرد اتصال جوش تحت شرایط مختلف از اهمیت زیادی برخوردار است.

ضخامت ناکافی جوش می‌تواند منجر به ایجاد جوش‌های ضعیفی شود که مستعد شکست بوده و کیفیت و ایمنی کلی سازه جوش را به خطر اندازند. ضخامت جوش یک عامل مهم در فرایندهای جوشکاری است زیرا به طور مستقیم بر استحکام و دوام اتصال جوش تأثیر می‌گذارد. اگر با این پارامتر آشنا نیستید در ادامه مقاله همراه ابزار جوش و برش وینر باشید تا به صورت کامل به بررسی ضخامت جوش بپردازیم.

ضخامت جوش چیست؟

ضخامت جوش (Welding Thickness) در فرآیند جوشکاری به ضخامت قسمت جوشیده شده از قطعات فلزی اطلاق می‌شود. این مقدار معمولاً به صورت عمود بر سطح جوش اندازه گیری می‌شود و از اهمیت بالایی برخوردار است. ضخامت جوش می‌تواند تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی و استحکام قطعه جوش داشته باشد.

عواملی که بیشترین تأثیر را بر روی Welding Thickness دارند شامل موارد زیر است:

1. جریان جوشکاری: میزان جریان الکتریکی که از طریق الکترودها به قطعات فلزی منتقل می‌شود بر آن تأثیر دارد.
2. سرعت جریان الکترود: سرعت حرکت الکترود و نوع فرآیند جوشکاری نیز می‌تواند ضخامت جوش را تحت تأثیر قرار دهد.
3. نوع الکترود و مواد جوش: استفاده از الکترودها و مواد جوش مناسب نیز می‌تواند به حفظ ضخامت کمک کند.
4. تنظیمات دستگاه جوشکاری: تنظیمات صحیح دستگاه جوشکاری نیز بر آن تأثیرگذار است.

ضخامت جوش باید به طور دقیق کنترل شود تا از ایجاد مشکلاتی مانند خوردگی، ضعیف شدن استحکام و تغییرات مکانیکی غیرمطلوب دیگر جلوگیری شود.

اگر به تازگی وارد حرفه جوشکاری شده اید، اصطلاح پای جوش را زیاد شنیده اید. اندازه پای جوش در اصل اندازه ضخامت جوش نامیده می‌شود. اصلاح دیگری نیز وجود دارد به نام گلوی جوش، این مقدار برابر است با فاصله مرکز صورت جوش از ریشه جوش. عمق گلوی جوش، باید حداقل به اندازه ضخامت موادی که به یکدیگر جوش خورده اند، باشد. اندازه ضخامت جوش یا به عبارتی سایز جوش فیله یا جوش گوشه، بر اساس اندازه طول پای بزرگ‌ترین مثلث حاصل از جوش محاسبه می‌شود.

محاسبه ضخامت جوش

استحکام جوش فیله، از حاصل ضرب (ناحیه مؤثر جوش: T x W) گلو گاه جوش (ضخامت گلو جوش) و طول جوش موثر، مطابق تصویر پایین، محاسبه می‌شود. طول پای جوش فیله، اندازه جوش فیله را مشخص می‌کند. اندازه جوش فیله، اندازه طول پاهای بزرگ‌ترین مثلث سمت راست است که ممکن است در سطح مقطع جوش فیله محاط شده باشد.

اندازه جوش فیله اندازه گلو نظری جوش را تعیین می‌کند. این میزان از حاصل ضرب cos45 در اندازه، در مواردی که یک مثلث راست ایزوله ای در قسمت مقطع جوش فیله وجود دارد بدست می‌آید. همانطور که در شکل مشخص است این مقدار برابر است با:
S x cos45 ° = 0.7S

اندازه جوش فیله باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند بار وارده را تحمل کند. اما اندازه جوش فیله مشخص شده نباید بیش از حد باشد,زیرا اعوجاج و هزینه‌های جوشکاری به حداقل برسند. AWS Dl.l (کد جوش ساختاری – فولاد) حداقل اندازه جوش فیله را برای هر ضخامت فلز پایه مشخص می‌کند: به عنوان مثال اندازه 6 میلی متر برای ضخامت بیش از 12.7 تا 19.0 میلی متر. AWS Dl.l همچنین حداکثر برآمدگی را نیز مشخص می‌کند، زیرا محدب بودن بیش از حد ممکن است باعث تمرکز استرس در انگشتان جوش فیله شود، که ممکن است منجر به نارسایی زودرس مفصل جوش شود. در کنترل کیفیت جوش‌های فیله روی کار واقعی، پا یا اندازه، گلو، محدب و مقعر بودن با استفاده از چندین نوع جوش بررسی می‌شود. شکل زیر یک وسیله چند منظوره است که یک پا جوش فیله (fillet weld) را اندازه گیری می‌کند.

حداکثر اندازه ضخامت جوش فیله

حداکثر مقدار جوش فیله اینطور محاسبه میشود : تفاضل 1.55 میلی‌متر از ضخامت نازک‌ترین عضوی که باید جوش داده شود. بیشترین مقدار سایز جوش نباید بیش‌تر از 3.4 ام ضخامت ناحیه جوش داده شده باشد.

انواع مختلف شکل جوش فیله یا جوش گوشه

به طور معمول سه نوع شکل جوش وجود دارد. شکل جوش میتره (mitre) که صورت صافی دارد. محدب (convex) و مقعر (concave). این شکل جوش به چه صورت شود به فرایند جوش، مواد مصرفی، موقعیت جوش و شرایط جوشکاری و از همه مهم‌تر مهارت جوشکار بستگی دارد. قدرت نظری جوش به ضخامت گلوگاه آن بستگی دارد  و یک جوش فیله باید یک اندازه یکنواخت در هر دو پا تا ریشه جوش داشته باشد تا بتواند ضخامت گلوگاه با پتانسیل خوب داشته باشد.

با توجه به شکل زیر، در جوش میتره این مقدار برابر است با فاصله ریشه تا صورت جوش، در جوش محدب این مقدار برابر است با فاصله خطی لبه جوش تا ریشه جوش و در جوش مقعر این مقدار برابر است با فاصله ریشه تا تانژانت مرکز صورت جوش.

اگر جوش فیله عمیق‌تری ایجاد شود، جوش دارای مقاومت بیشتری خواهد بود. برای دسترسی به این نوع جوش می‌توان از جوشکاری ARC یا جوشکاری میگ / مگ با جریان بالا استفاده کرد. البته باید گفت جوش‌های الکترود دستی توسط الکترودها دارای مقاومت کم‌تری نسبت به جوشکاری‌های مکانیکی و اتوماتیک هستند.

ابزارهای مورد استفاده در اندازه گیری ضخامت جوش

 اندازه گیری و بازرسی اتصالات جوش داده شده یک گام مهم در کنترل کیفیت سازه‌های جوش داده شده است. بازرسی خارجی به شما امکان می‌دهد چنین نقص‌های خارجی مانند زیرپوش‌ها، دهانه‌های نامشخص روبرو شکاف‌های سطحی، عدم وجود فیوژن، جریان‌ها و غیره را تشخیص دهید. زاویه تاج، عمق و عرض کار، شامل زاویه، شکاف ریشه، عمق صورت ریشه، محدب بودن، صافی جوش طول پا و غیره را اندازه گیری کنید .

 از جمله ابزارهایی که برای این کار می‌توانید استفاده کنید عبارت‌اند از:

خط کش بازرسی جوش

خط کش بازرسی جوش یک ابزار بازرسی کیفیت است که بعد از انجام عملیات جوشکاری بر روی قطعه، برای بررسی و اندازه گیری ضخامت روی سطح قطعه به کار می‌رود. این خط کش معمولاً به صورت یک ابزار دستی با نشانه‌های مشخص بر روی سطح طراحی شده است. این ابزار به عنوان یک ابزار سریع و کارآمد برای اندازه گیری ضخامت جوش استفاده می‌شود و به بازرسان کیفیت کمک می‌کند تا از اطمینان از استانداردهای مربوط به آن پیروی کنند.

استفاده از خط کش بازرسی جوش در فرآیند بازرسی جوش بهبود کیفیت و دقت اندازه گیری جوش و ضخامت آن را فراهم می‌کند و به جلوگیری از مشکلات ناشی از ضخامت نامناسب جوش کمک می‌کند. با استفاده از این خط کش می توانید، ارتفاع جوش، اندازه فاصله ها و … را اندازه بگیرید.

پیمانه جوش( welding gauge )

پیمانه جوش برای اندازه‌گیری و کنترل حجم جوش مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین به جوشکاران کمک می کند تا پارامترهای مختلف یک جوش را اندازه گیری کرده و آن را با استانداردها تطابق دهند. پیمانه جوش جهت اندازه گیری های جوش فیله، ضخامت گلو، زیر برش و موارد دیگر طراحی شده است که در اشکال و سایزهای مختلفی وجود دارد . جوشکاران می‌توانند به سرعت و با دقت ابعاد مهم جوش را اندازه‌گیری کنند. این پیمانه ها معمولاً دارای نشانه‌ها یا بریدگی‌هایی هستند که با اندازه‌گیری‌های خاص مطابقت دارد و ارزیابی کیفیت جوش را به صورت بصری آسان‌تر می‌کند. این وسیله برای اندازه گیری انحنای محدب جوش، زاویه لبه، اندازه گیری ارتفاع پای جوش فیله و … کاربرد دارد.

پیمانه جوش دیجیتال

پیمانه جوش دیجیتال ابزاری مدرن است که از فناوری دیجیتال برای ارائه اندازه گیری ها و خوانش دقیق پارامترهای مختلف مربوط به جوش استفاده می کند. برخلاف پیمانه جوش معمولی که بر خوانش‌های دستی تکیه می‌کنند، پیمانه جوش های دیجیتال دارای نمایشگرهای LED هستند که اندازه‌گیری‌ها را در قالب دیجیتال نشان می‌دهند و دقت و سهولت استفاده را افزایش می‌دهند. استفاده از پیمانه جوش دیجیتال  می تواند فرآیند بازرسی را ساده کند، دقت را بهبود بخشد و سوابق دقیق اندازه گیری های جوش را برای اهداف مستندسازی و کنترل کیفیت ارائه دهد. این ابزارهای پیشرفته به ویژه در صنایعی که دقت و کارایی در بازرسی جوش ضروری است مفید هستند. این وسیله برای اندازه گیری انحنای محدب جوش، زاویه لبه، اندازه گیری ارتفاع پای جوش فیله و … کاربرد دارد.

ابزار اندازه گیری WG4

وسیله اندازه گیری هم ترازی لوله بعد از تراز سازی.

سخن پایانی

در نتیجه، درک ضخامت جوش برای دستیابی به جوش هایی با کیفیت بالا که استانداردهای عملکرد مورد نیاز را برآورده می کنند، بسیار مهم است. جوشکاران میتوانند با پیروی از توصیه های جوشکاری و اندازه گیری دقیق ضخامت ، از یکپارچگی ساختاری و دوام اتصال جوش اطمینان حاصل کنند. حفظ ضخامت مناسب جوش برای موفقیت هر پروژه جوشکاری ضروری است. از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید متشکریم. منتظر دریافت نظرات شما هستیم.

سوالات متداول

در انتها به بررسی سوالات متداول میپردازیم:

منابع : kobelco-welding – sciencedirect – rktmaya