برای مشاهده آموزش‌های کاربردی مهندسی عمران در حوزه اجرا و دفترفنی و سرمایه گذاری روی خودت، حتما روی این بنر کلیک کن!
0
02144030986

جوشکاری چیست و انواع روش های آن زیر ذره‌بین آکادمی عمران

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

حتما تا به حال جرقه‌های جوشکاری را دیده‌اید و چشم شما اذیت شده است! تا به حال برایتان سوال پیش آمده مصالح مورد نیاز جوشکاری چیست ؟! یا در حین جوشکاری چه فرآیندی رخ می‌دهد؟! چه روش‌هایی برای این امر وجود دارد؟! جوشکاری علمی است که کاربردهای زیادی در صنعت عمران دارد. آگاهی از جوشکاری و انواع روش‌های آن می‌تواند بسیار سودمند باشد، چرا که با دانستن این نکات می‌توانید بهترین روش را جهت جوشکاری انتخاب کنید. پس برای دانستن تمامی نکات لازم، این مقاله کامل و جامع را از دست ندهید!

آنچه که در این مقاله می‌آموزید :

جوشکاری چیست ؟

مصالح موردنیاز در علم جوشکاری

نقش جوشکاری‌

انواع حالت های جوشکاری

انواع روش های جوشکاری از نظر منبع حرارتی

انواع جوشکاری از نظر روش اجرا

انواع روش های جوشکاری

کاربرد جوشکاری‌

جوشکاری چیست ؟

اغلب سازه‌ها از اعضای مختلفی تشکیل شده‌اند که با روش‌های مختلفی به یکدیگر وصل می‌شوند. روش‌های گوناگون اتصال اعضای سازه به هم بر اساس نوع فرآیند یا فن اتصال را می‌توان به شرح زیر دسته بندی کرد:

روش‌های مکانیکی مانند پیچ، پرچ و میخ

روش‌های شیمیایی مانند چسب‌های معدنی و آلی

روش‌های متالوژیکی مانند جوشکاری‌ و لحیم کاری

به عملی که در آن دو نقطه از فلز با استفاده از حرارت یا ذوب فلز مبنا بهم وصل می‌شوند، جوشکاری گویند.

جوشکاری بر حسب تفاوت در ذوب فلز و ریختن فلز ذوب شده در محل اتصال حدود ۳۵ نوع مختلف دارد.

همچنین در جوشکاری‌ علاوه بر حرارت از فشار نیز بعضاً استفاده می‌شود. به طور مثال می‌توان به جوشکاری فورجینگ اشاره کرد.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

مصالح موردنیاز در علم جوشکاری

پس از تعریف جوشکاری به وسایل مورد استفاده می‌رسیم که خود موضوع مهمی است:

منبع تولید حرارت یا فشار

منبعی که جهت تولید حرارت استفاده می‌شود، می‌تواند الکتریکی یا شعله باشد.

فلز پایه

منظور همان قطعات فلزی هستند که باید بهم جوش شوند.

فلز پرکننده یا فلز جوش

فلزی که در جوشکاری ذوب شده و درز بین قطعات را پر می‌کند. استفاده از فلز جوش امری ضروری نبوده و حتی بدون آن نیز می‌توان کار خود را انجام داد.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

نقش جوشکاری

متصل کردن فلزات

شاید زمانی که متصل کردن فلزات را می‌گوییم، لحیم کاری به نظرتان بیاید اما خیر، با جوشکاری بسیار متفاوت است.

در جوشکاری حرارت به قدری بالا است که سبب ذوب شدن فلز پایه می‌شود، اما در لحیم کاری اینگونه نیست.

گرما سبب ایجاد یک حوضچه جوش از مواد مذاب می‌شود که به آرامی سرد شده و سبب متصل شدن فلز پایه و قطعه دیگر می‌شود.

 

اجرا ساختمان

 

همان طور که در بالا گفتیم، علاوه بر حرارت از فشار نیز می‌توان استفاده کرد.

البته شایان ذکر است که از گاز محافظ جهت محافظت از آلودگی یا اکسید شدن فلزات ذوب شده نیز می‌توان استفاده کرد.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

متصل کردن پلاستیک

بله در جوشکاری حتی پلاستیک را نیز می‌توان به یکدیگر جوش داد! در این  حالت با ایجاد پیوند مولکولی بین دو پلاستیک که با هم سازگار هستند، جوشکاری انجام می‌شود.

مراحل آن به طور کلی بدین شرح است:

۱) فشار دادن

۲) گرم کردن

۳) سرد شدن

روش مورد استفاده در پلاستیک می‌تواند از نوع گرمایش داخلی یا خارجی باشد.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

متصل کردن چوب

در جوشکاری چوب، از گرمای تولید شده در نتیجه اصطکاک جهت اتصال استفاده می‌شود. این یک نوع فرآیند سریع است که اتصال چوب را بدون میخ و چسب امکان‌پذیر می‌کند.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

انواع حالت های جوشکاری

جوش‌کاری دو حالت دارد که در ادامه هر دو حالت را به طور کامل توضیح داده‌ایم:

حالت جامد

در این حالت ذوبی صورت نگرفته و بلکه هدف فقط اتصال متالوژیکی بین اجزا است.

به همین دلیل در این حالت، نباید میزان حرارت مورد استفاده از نقطه ذوب فلز بیشتر شود. همچنین در این حالت از آلیاژ پرکن ذوب شونده استفاده نمی‌شود.

انواع جوشکاری حالت جامد بدین شرح است:

اصطکاکی

نوردی

فشاری

انفجاری

ضربه‌ای

با فرکانس بالا

اصطکاکی – اختلاطی

مینیاتوری

نفوذی

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

حالت مذاب

در این حالت از ذوب کردن لبه‌ها یا سطح برای جوش دو نقطه از فلز استفاده می‌شود.

البته لازم به ذکر است که:

می‌توان از فلز پرکننده استفاده کرد یا نکرد.

فشار اعمال کرد یا نکرد.

همان طور که در ابتدا گفتیم جوش‌کاری‌ تنها برای فلزات کاربرد نداشته و بلکه می‌توان حتی برای ترموپلاستیک‌ها و چوب نیز استفاده کرد.

حالت ذوبی در اتصال پلاستیک‌ها و سرامیک‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد که به عنوان “جوشکاری‌ امتراجی” معروف است.

کیفیت محصول به دست آمده در این حالت، به میزان زیادی به نحوه اجرا وابسته است.

ویژگی‌های خاص حالت ذوبی عبارتند از:

شدت منبع حرارتی

نرخ ورود حرارت به قطعه

نحوه پوشش دادن ناحیه جوش

 

گفتیم که منبع حرارتی موضوع مهمی است، بر همین اساس فرآیندهای جوشکاری‌ مختلفی داریم:

شیمیایی

مقاومتی

 قوس

پرتوهای پر انرژی

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

انواع روش های جوشکاری از نظر منبع حرارتی

در حالت کلی سه روش اصلی برای جوش‌کاری وجود دارد. که جوشکار باید با توجه به مواد مصرفی و شرایط، بهترین را انتخاب کرده و بر اساس آن کار خود را انجام دهد:

 قوس الکتریکی

 گازی

 لیزر

جوش قوس الکتریکی

جوشکاری با روش قوس الکتریکی کاربرد بسیاری در ساختمان دارد.

در این روش متصل کردن قطعات فلز پایه با ذوب کردن لبه‌های درز و سخت شدن بعدی آن‌ها انجام می‌شود.

به هنگام ذوب، فلز مادر و فلز پرکننده با یکدیگر مخلوط شده و پس از سخت شدن، به خوبی به یکدیگر متصل می‌شوند.

 

منبع حرارتی در جوشکاری قوس الکتریکی

حرارت مورد نیاز جهت ذوب قطعات فلزی در این روش توسط قوس الکتریکی تأمین می‌شود.

قوس الکتریکی بین الکترود و فلز مادر تشکیل می‌شود. با نزدیک کردن الکترود به درز جوش، قوس تشکیل شده و حرارتی برابر با ۳۶۰۰ درجه سلسیوس در قوس ایجاد می‌شود.

همین حرارت زیاد سبب ذوب شدن فلز پایه و نوک الکترود شده و در نتیجه حوضچه مذابی از هر دو فلز در نوک الکترود ایجاد می‌شود.

با حرکت الکترود، حوضچه مذاب به سمت جلو حرکت می‌کند و حوضچه مذاب پشتی به تدریج سرد شده و سبب جوش خوردن این قطعات به یکدیگر می‌شود.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

جوشکاری گازی

برای جوشکاری گاز از گاز اکسیژن و استیلن (C2H2) با نسبت‌های مساوی استفاده می‌شود.

این نوع از جوش‌کاری با نام جوش کاربید نیز معروف است.

به طور عمده در کارگاه‌های کوچک برای تعمیرات جزئی و متصل کردن ورق‌های نازک استفاده می‌شود.

در جوشکاری گازی از سیم جوش به عنوان ماده جوش استفاده کرده و گازها تحت فشار به مشعل جوش هدایت و با هم مخلوط شده، سپس در نازل مشعل با دمای حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد شعله‌ور می‌شوند تا این عملیات انجام شود.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری از آخرین نوآوری‌ها در این صنعت است که در کارهای صنعتی بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در این روش، از پرتویی با انرژی بالا به عنوان منبع حرارتی جهت ایجاد حوضچه مذاب و جوش دو قطعه استفاده می‌شود.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

انواع جوشکاری از نظر روش اجرا

جوش‌کاری‌ به طور کلی از نظر روش اجرا ۳ دسته است:

دستی

نیمه خودکار

خودکار

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

حال ببینیم تفاوت این سه روش در چه مواردی است؟

هدایت انبر در روش دستی و نیمه خودکار توسط کارگر انجام می‌شود.

نوع الکترود

در جوشکاری دستی: الکترود روکش دار با طول محدود

در جوشکاری نیمه خودکار و خودکار: الکترود بدون روکش با طول پیوسته که دور قرقره پیچیده شده

نحوه محافظت از نوار جوش مذاب در حال سخت شدن

 

فرآیندهای جوش‌کاری‌ خودکار و نیمه خودکار عبارتند از:

جوش زیرپودری 

جوش تحت حفاظت گاز با الکترود فلزی

جوش تحت حفاظت گاز با الکترود تنگستن

جوش تحت حفاظت گاز با الکترود توپودری

جوش سرباره الکتریکی

جوش گاز الکتریکی

تفاوت عمده این فرآیندهای گفته شده در نحوه محافظت از نوار جوش به هنگام سخت شدن است.

برای مثال در جوشکاری دستی این کار با استفاده از روکش الکترود که به هنگام ذوب الکترود با آن ذوب شده و به صورت لایه سخت در روی جوش خود را می‌بندد، انجام می‌شود.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

انواع روش های جوشکاری

حال در هر دو قسمت انواع روش ها را از نظر روش اجرا و منبع حرارتی، چند روش را گفتیم که در ادامه به طور دقیق اصول جوشکاری شان را نیز بررسی خواهیم کرد:

جوشکاری دستی با الکترود روکش دار (SMAW)

در این روش، روکش در حین جوش‌کاری‌ با الکترود ذوب شده و پس از سرد شدن به صورت لایه‌ای روی نوار جوش می‌بندد.

این لایه از نوار جوش در برابر اکسیداسیون و سرد شدن سریع محاظت می‌کند.

در مورد این روش در مقاله جوشکاری قوس الکتریکی دستی با الکترود روکش دار یا SMAW چیست ؟ به طور کامل صحبت کردیم، خواندن این مقاله را از دست ندهید.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

جوشکاری زیر پودری (SAW)

پودر اصلی‌ترین عامل در این روش است، روکشی ایجاد می‌کند و امکان جوش‌کاری بدون پاشیدگی، جرقه زدن و ایجاد دود را فراهم می‌کند.

پودر دانه‌ای معمولاً به صورت خودکار روی خط جوش و در جلوی الکترود که در حال حرکت به جلو است، ریخته می‌شود.

این ماده، حوضچه مذاب را در برابر گازهای هوا محافظت کرده و به تمیزی فلز کمک می‌کند و در ضمن خواص شیمیایی فلز جوش را نیز بهبود می‌بخشد.

جوش‌کاری‌ زیرپودری را در مقاله جوشکاری زیر پودری یا جوشکاری SAW چیست؟ به تفصیل شرح داده‌ایم.

جوشکاری چیست - انواع روش های جوشکاری

جوشکاری تحت حفاظت گاز با الکترود مصرفی (GMAW)

در این روش از الکترودی بدون پوشش به حالت ممتد و گازی که به عنوان ماده محافظ از ورود هوا به حوضچه جوش جلوگیری می‌کند، استفاده می‌شود.

برای مطالعه بیشتر در این مورد به مقاله جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ یا GMAW چیست ؟ سر بزنید.

جوشکاری تحت حفاظت گاز با الکترود توپودری (FCAW)

در جوشکاری قوسی با استفاده از الکترود توپودری، حرارت موردنیاز با ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود پر کننده پیوسته و قطعه کار تأمین می‌شود.

این روش به دلیل داشتن بازدهی بالا در جوشکاری‌ پیوسته و وجود پودر، نسبت به سایر فرآیندهای جوش قوسی ویژگی‌های مثبت بیشتری دارد.

اگر می‌خواهید در مورد این روش بیشتر بدانید به مقاله جوشکاری توپودری یا FCAW چیست و چه کاربردی دارد؟ مراجعه کنید.

جوش گاز الکتریکی (EGW)

جوش گاز الکتریکی، روش ماشینی خودکار برای جوشکاری درزها در حالت قائم است. در این روش از الکترود ممتد لخت و هم از الکترود توپودری می‌توان استفاده کرد.

جوش سرباره الکتریکی (ESW)

تا اینجای مقاله انواع جوشکاری با تصویر توضیح داده شد، در ادامه به بررسی جوش سرباره الکتریکی یا همان ESW می‌رسیم.

جوش سرباره الکتریکی مانند جوش گاز الکتریکی است. اما با این تفاوت که در جوش سرباره الکتریکی با کمک حرارت حاصل از مقاومت سرباره جوش در برابر جریان الکتریکی انجام می‌شود و سرباره مذاب سبب حفاظت جوش و همچنین ذوب مفتول و لبه‌های ورق می‌شود.

برای شروع این روش باید از حرارت حاصله از قوس الکتریکی برای سرباره استفاده کرد.

جوش خمیری

این نوع از جوش در ساختمان‌ها غالباً برای جوشکاری میلگردها استفاده می‌شود و به جوش فورجینگ معروف است.

دو سر میلگرد که هر کدام به قطبی از مولد وصل شده‌اند، بهم نزدیک می‌شوند. با برقراری قوس الکتریکی دو سر میلگردها داغ و سرخ می‌شوند.

در این لحظه دو سر میلگرد بهم فشرده می‌شود تا امتزاج کامل به دست آید.

برای مطالعه بیشتر در مورد فورجینگ به مقاله چگونگی اجرای جوشکاری فورجینگ و ضوابط آن حتما سر بزنید.

جوشکاری گل میخ

گل میخ از رایج‌ترین برشگیرها در اسکلت فلزی نظیر سقف عرشه فولادی است.

در این فرآیند گل میخ به عنوان الکترود عمل می‌کند و قوس الکتریکی بین نوک گل میخ و سطح ورق ایجاد می‌شود که سبب ذوب و مخلوط شدن گل میخ با ورق فولادی می‌شود.

برای آشنایی بیشتر با گل میخ و نکات آن، به مقاله ” کلیات گل میخ | برش گیر سقف کامپوزیت و عرشه فولادی ” مراجعه کنید.

کاربرد جوشکاری

در ادامه اطلاعات در مورد جوشکاری به کاربردهای آن می‌رسیم. در مکان‌های مختلفی اعم از موارد زیر کاربرد دارد:

مکان‌های بسته

مکان‌های باز

زیر آب

خلاء

جوشکاری‌ در هر مکانی با استفاده از روش‌های درست و فرد متخصص به خوبی قابل اجرا است.

به هنگام انجام این عملیات امکان ایجاد دمای بالا، برق، اشعات زیان‌آور و گازهای مضر وجود دارد و به همین دلیل باید با توجه به کاربرد مدنظر از بهترین روش که کمترین میزان آسیب را دارد، استفاده کرد.

استفاده از روش‌های نادرست می‌تواند نتایج جبران ناپذیری در پی داشته باشد.

امیدواریم که این مطلب برایتان مفید بوده و اطلاعات خوبی را به دست آورده باشید.

خوشحال می‌شویم نظرات و تجربیاتتان را با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر یادگیری مهندسی عمران

برای مشاهده تمامی مسیرهای یادگیری مهندسی عمران به صفحه زیر سر بزنید.

مسیر یادگیری مهندسی عمران

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *