فورجینگ و چگونگی اجرای آن از سیر تا پیاز + فیلم

تا به حال در مورد جوش فورجینگ میلگرد شنیده‌اید؟! اجرای جوشکاری فورجینگ که به عنوان جوشکاری سر به سر میلگرد نیز شناخته می‎‌شود، یکی از پرکاربردترین روش‌های وصله آرماتورها است.

وصله آرماتورها با روش‌های متفاوتی در دنیا صورت می‌گیرد که هرکدام از روش‌ها، شامل معایب و مزایای مشخصی هستند. اجرای جوش فورجینگ میلگرد یکی از این روش‌ها است که در این مقاله به طور کامل تمام ریزه‌کاری‌های آن را بررسی می‌کنیم.

 

 

جوش فورجینگ چیست و چه کمکی به ما می‌کند؟

با مشاهده فیلم زیر با چگونگی اجرای جوش فورجینگ آشنا شده و این مقاله را با دید بهتری بخوانید.

برای اولین بار از این تکنولوژی در سال 1952 میلادی استفاده شد. این تکنیک در ابتدا در صنایعی مانند ریل ‎سازی قطار مورد توجه صنعتگران کانادایی قرار گرفت.

بعدها با پیشرفتی که در صنعت ساختمان سازی صورت گرفت، جوشکاری فورجینگ وارد این عرصه نیز شد.

فورجینگ یکی از زیر شاخه‌های وصله بندی آرماتورها بوده که بسیار روش کاربردی است. از کشور ژاپن به عنوان اولین کشوری یاد می‌شود، که تمایل خود را برای استفاده از این تکنولوژی نشان داد.

در تمامی سازه‌های بتنی به وصله آرماتورها بر می‌خوریم. هنگامی که طول آرماتور تمام شود یا آرماتور قطع شود برای اتصال آن به آرماتور جدید باید از یکی از روش‌های وصله آرماتورها استفاده کرد. 

چهار روش عمده زیر برای وصله آرماتورها به هم وجود دارد:

اورلپ یا همپوشانی

فورجینگ

کوپلینگ

اتصال اتکایی

در مقاله انواع وصله آرماتور مانند فورجینگ، کوپلینگ، اورلپ و همچنین وصله اتکایی میلگرد درباره تمام نکات مهم این روش‌ها صحبت کرده‌ایم. برای مطالعه آن روی لینک آبی کلیک کنید.

کاربردهای جوشکاری فورجینگ

موارد زیر 3 تا از مهم ترین کاربردهای جوشکاری فورجینگ هستند:

1) جوشکاری ضایعات و پرتی‌های میلگرد و استفاده مجدد از آن‌ها

2) اتصال آرماتورها در تمامی المان‌های بتنی نظیر ستون‌ها، تیرها، فونداسیون‌ها، دیوارهای برشی و شمع‌‌ها

3) وصله مقاطعی که آرماتورهای آن قطع شده

به طور کلی استفاده از این روش وابستگی شدیدی به تجربه و مهارت اپراتور دارد. به دلیل عدم امکان انجام تست‌های غیرمخرب دقیق روی آن باید از پیمانکاری متخصص جهت اجرای جوش فورجینگ بهره برد.

در مقاله پیمان کار جوشکاری فورجینگ و مجریان آن در تهران به تمام نکات مهمی که در انتخاب پیمانکار جوشکاری فورجینگ یا فورجینگ کار دخیل هست اشاره شده است.

 

چرا باید وصله پوششی (اورلپ) را کنار بگذاریم!

در اجرای فورجینگ میلگرد آرماتورها به طور کامل، هم راستا نخواهند شد.

عمل آرماتورگذاری به دلیل آنکه میلگردها دقیقا هم راستا نیستند به سختی انجام خواهد گرفت.

رعایت تمامی پارامترهای قانونی توسط اتصالات اورلب امری دشوار است.

محدودیت در طراحی و عدم اطمینان از اتصالات

در مقاطعی که تراکم آرماتور بالا هست به جای استفاده از وصله اورلپ می توان از وصله مکانیکی (کوپلینگ) یا وصله جوشی فورجینگ استفاده کرد.

این کار موجب کاهش تراکم آرماتورها، در امتداد هم قرار گرفتن محور آن‌ها، استحکام کافی و شکل پذیری مناسب، جلوگیری از کرمو شدن بتن، صرفه جویی در میلگرد و کاهش هزینه‌ها می‌شود.

در سال‌های اخیر اجرای فورجینگ میلگرد در ساخت و سازهای بتنی بسیاری از مشکلات وصله آرماتورها به روش اورلپ را از بین برده است.

در ایران جوش سر به سر میلگرد یا فورجینگ میلگرد به عنوان روشی نوین شناخته شده است و روز به روز استفاده از این روش جهت وصله آرماتورها افزایش می‌یابد. 

تکنیک جوشکاری فورجینگ 

در تکنیک فورجینگ به انتهای دو آرماتوری که قرار است به هم متصل شوند، حرارت بسیار زیادی داده خواهد شد. حرارت از طریق سوختن گازهای اکسیژن و استیلن ایجاد شده و سبب می‌شود، انتهای آرماتور به حالت خمیری در بیاید.

پس از آن سعی می‌شود تا با فشار هیدرولیکی، دو قطعه در یکدیگر ادغام شده و به هم متصل کنند. به این اتصال جوشی اصطلاحا فورج یا فورجینگ گفته می‌شود. 

در این مقاله معایب جوش فورجینگ نیز مورد بررسی قرار گرفته است اما مزایای جوش فورجینگ مهندسین را بیشتر به خود جذب کرده است.

مراحل انجام فورجینگ

دو انتهای آرماتورها در روش فورجینگ توسط شعله‌ای که حاصل از گاز اکسیژن و استیلن است به حالت خمیری در می‌آید و سپس دو آرماتور توسط فشاری که جک هیدرولیکی ایجاد می کند، به هم آمیخته می‌شوند.

مراحل انجام فورجینگ باید توسط فردی متخصص و ماهر انجام شود.

ابتدا باید با کاتر مخصوص، سر میلگردها کاملا صاف برش داده‌ شود که اصطلاحا به آن برش سرد گفته می‌شود. همچنین این برش باید کاملا بدون زنگ زدگی باشد.

سپس دو میلگرد توسط گیره‌های هیدرولیکی بسته می‌شوند به صورتی که دو سر میلگردها کاملا در محور طولی یکدیگر و بدون لغزندگی قرار بگیرند.

هنگام قرارگیری میلگردها درون گیره، فک گیره باید بین دو آج میلگرد بسته شود نه روی آن، تا در صورت وارد آمدن فشار، میلگردها نلغزند.

سپس عملیات جوشکاری را آغاز می‌کنیم.

برای ایجاد حرارت یکنواخت، شعله باید کاملا عمود بر میلگردها باشد و میلگردها در مرکز شعله به هم وصله شوند.

حرارت دادن را تا زمانی ادامه می‌دهیم که محل اتصال و اطراف آن به حالت خمیری درآیند و سرخ شوند، سپس دو آرماتور توسط جک هیدرولیکی با فشار مناسب به هم آمیخته می‌شوند.

مقدار فشار پمپ باید به گونه‌ای باشد که قطر محل جوش به اندازه حدود ۱٫۴ برابر قطر اولیه آرماتور برسد.

در فیلم زیر اجرای روش فورجینگ را با دیتیل مشاهده می‌کنید.

تست‌های جوش فورجینگ

 

• تست خمش جوشکاری فورجینگ

تست خمش جوشکاری فورجینگ به این صورت است که دو میلگرد را در محل وصله به وسیله جک هیدرولیکی، خم 90 درجه می‌دهیم.

اگر گسیختگی یا ترک در محل وصله رخ داد، نشان دهنده مردود بودن این اتصال است. جهت اطمینان بیشتر نیز می‌توان چند نمونه را برای تست کشش به آزمایشگاه فرستاد.

محل گسیختگی در آزمایش کشش باید خارج از محل جوشکاری شده باشد.

 

• تست کشش فورجینگ میلگرد

یکی از روش‌های تست فورجینگ میلگرد به این صورت است که دو طرف میلگرد وصله شده را به کمک جک می‌کشند و نقطه گسیختگی باید خارج از ناحیه وصله باشد.

تست کشش یا تست تنش اساسی‌ترین تست مکانیکی محسوب می‌شود و می‌توان مقاومت انواع مواد را در برابر نیروهای اعمالی متفاوت، با کشش ماده بررسی کرد.

ضوابط جوش فورجینگ

ضوابط جوش فورجینگ از الزامات حین اجرای این روش در آرماتور بندی است که برای جلوگیری از هرگونه مخاطرات احتمالی باید در حین ساخت و ساز رعایت شود.

این ضوابط به شرح زیر است:

روش جوش فورجینگ برای میلگردها و آرماتورهای گرم نورد شده ای که با استانداردها و ضوابط جوش فورجینگ تعیین شده توسط سازمان نظام مهندسی ملی ایران، منطبق است و از رده S300 و S400 می باشد مورد قبول است.

محل وصله به این روش باید در نقشه سازه به طور کامل قید شود.

در استفاده از فورجینگ در وصله آرماتور، جوشکاری و گرده های آن در قسمتهای مختلف یک عضو توزیع شوند به نحوی که  حداکثر 50 درصد میلگردها در یک تراز از مقطع جوش خورده باشند.

همانطور که می دانید در ناحیه جوش برآمدگی ایجاد می شود که باید اقدامات لازم جهت کنترل پوششهای محافظ میلگرد یا همان کاور میلگرد، طبق افزایش قطر در محل جوش انجام شود.

تمیزی آرماتورها در این روش نکته بسیار مهمی می باشد. اگر زدگی آرماتورها در حدی باشد که با فرچه سیمی، زنگ زدگی محل جوش از بین برود، استفاده از آن مجاز می باشد.

ارزیابی جوش فورجینگ یا جوش سر به سر باید مطابق 3881 JISZ صورت گیرد.

در محل اتصال دو میلگرد به هم هیچ گونه اعوجاجی مورد قبول نیست و در صورت وجود برآمدگی، باید بخش مورد نظر بریده شده و سطحی صاف حاصل شود.

 

در اجرای جوشکاری فورجینگ آلودگی‌هایی که ممکن است در محل وصله به وجود بیاید مثل خمیر سیمان، روغن و … باید به طور کامل پاک شوند.

باید میلگردها را با دستگاه مخصوص برش و با فرز الماسه، صاف و عمود بر محور میلگرد، برش داد.

برش میلگرد و جوش آن باید همزمان صورت گیرد.

جوشکاری در شرایط آب و هوایی خاص مثل باد شدید و بارش برف و باران ممنون می باشد مگر در شرایط اضطراری با تایید بازرسان، طبق ضوابط جوش فورجینگ و پوشش مناسب برای محل جوشکاری

اگر در حین جوشکاری،شعله های غیر عادی ایجاد شد، باید آن قسمت بریده شود و جوشکاری دوباره انجام شود.

کلیه نقاطی که جوشکاری شده اند باید بازرسی چشمی شوند و مورد بررسی قرار بگیرند.

برآمدگی بوجود آمده در محل اتصال نباید بیش از 1.4 برابر قطر اصلی میلگرد و کمتر از 1.1 برابر قطر آرماتور باشد.

محل اتصال دو آرماتور باید در مرکز برآمدگی جوش باشد و در صورت تغییر محل، این اختلاف نباید نسبت به راس برآمدگی، بیش از 20 درصد قطر آرماتورها باشد.

درصورت هرگونه تغییر شکل نامنظم در قسمت برآمدگی جوش، مثل ترک، شکل گیری نامنظم مذاب، باید قسمت جوش جدا شود و دوباره جوشکاری انجام شود.

اگر خمیدگی مشهودی رخ دهد باید با مشورت دستگاه نظارت، با حرارت دادن به قسمت خمیدگی، عیوب ان رفع شود و مجددا بازرسی صورت گیرد.

کیفیت جوشکاری باید در محل با تست اولتراسونیک بر اساس  3062 JIS صورت گیرد.

به طور میانگین و رندوم باید جوش‌ها مورد بررسی قرار بگیرند.

مثلا اگر تعداد کمتر از 200 مورد باشد، 30 مورد آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد و با روش اولتراسونیک ارزیابی می‌گردد. اگر از 200 مورد، یک ایراد وجود داشته باشد پس از اصلاح آن، قابل تایید است.

اگر 2 نقص یا بیشتر در جوش وجود داشته باشد، با توجه به ضوابط جوش فورجینگ باید کلیه جوش‌ها مورد بررسی قرار بگیرد و تا انتهای بررسی عملیات جوشکاری متوقف می‌شود.

اجرای جوشکاری فورجینگ برای میلگردهایی با قطر مشخص قابل انجام است، قطر مناسب برای فولادهای گرم نورد شده حداقل  10 میلیمتر و برای فولادهای سرد اصلاح شده حداقل 14 میلی‌متر باید باشد.

قطر ثانویه میلگرد در ناحیه جوش باید 1.4 برابر قطر اولیه باشد و در تست کشش هم، مقاومت ثانویه بیشتر از مقاومت اولیه است.

فورجینگ، یک کار کاملا دقیق و تخصصی است که حتما باید توسط افرادی ماهر و متخصص، نظارت کامل صورت گیرد.

در مقاله پیمانکار جوشکاری فورجینگ و مجریان آن در تهران به تمام نکات مهمی که در انتخاب پیمانکار جوشکاری فورجینگ یا فورجینگ کار دخیل هست اشاره شده است.

مزایای جوشکاری فورجینگ

مزایای جوش فورجینگ بیشتر از معایب جوش فورجینگ است که به شرح زیر است:

دارای کاربری آسان و قابل حمل بودن توسط نیروی انسانی

حدود 30 درصد در مصرف میلگرد صرفه جویی می‌شود.

در این روش افزایش قطر در نقطه اتصال را به همراه داریم که نتیجه آن افزایش مقاومت در محل اتصال است.

در این روش اورلب حذف می شود و در نتیجه وزن کلی سازه نیز کاهش می‌یابد.

با روش فورجینگ، خطاهای انسانی در چیدمان میلگرد و آرماتور بندی نیز کاهش می‌یابند.

توانایی ایجاد اتصال با حداقل طول

قابلیت استفاده در تمامی حالت‌ها

یکی دیگر از مزایای جوشکاری فورج این است که، متریال مصرفی کاهش می یابد و در نتیجه هزینه حمل و نقل نیز کاهش می یابد.

در این جوشکاری به برق سه فاز نیازی نیست.

خواص متالوژیکی آرماتورها حفظ می شود.

به علت کاهش حجم میلگرد، اختلاط بتن با میلگرد افزایش می یابد.

در روش جوشکاری فورجینگ، حجم آرماتورها کاهش می یابد و در نتیجه ویبره بهتری زده می باشد.

امروزه مهندسی با توجه به مزایای جوش فورجینگ، بیشتر از این روش استفاده می‌کنند.

معایب جوش فورجینگ

معایب جوش فورجینگ در مقیاس با مزایای آن بسیار کمتر است اما به طور کلی برای شروع هر کاری باید تمام جوانب آن سنجیده شود، در این جا نیز بهتر است تمام نکات مهم راجع به این روش را بدانید.

اولین مورد از معایب جوش فورجینگ این است که برای انجام این روش از گاز اکسی استیلن استفاده می شود، که در آن نمی توان میزان حرارت را کنترل کرد.

زمان دقیق برای میزان حرارت دهی تعیین نشده است و جوشکار باید به طور تجربی بداند چقدر زمان برای تکمیل جوشکاری نیاز است. 

کسانی که برای این کار انتخاب می شوند باید در این کار متخصص و ماهر باشند.

دمای محیط اطراف به طور مستقیم در جوشکاری تاثیرگذار می باشد. یعنی ممکن است دمای محیط تاثیر مستقیم بر شکنندگی آن داشته باشد.

هرچقدر محیط سردتر باشد، کیفیت یک جوشکاری پایین تر و درصد شکنندگی آن بالاتر می رود. پس جوشکاری در همه مناطق، نتایج مطلوب و یکسانی نخواهد داشت.

آخرین مورد از معایب جوش فورجینگ، تاثیرپذیری باد در این روش می باشد، وزش باد در حین حرارت دهی به میلگردها، می تواند ساختار آنها را تغییر دهد و مقاومت آرماتور را کاهش دهد.

 

سوالات متداول

جوش فورجینگ چیست؟!

یکی از روش‌های وصله آرماتورها بوده که در این روش دو سر میلگرد با حرارت زیاد به حالت خمیری درآمده و با فشار هیدرولیکی به یکدیگر متصل می‌شوند.

 

فورجینگ میلگرد ستون چگونه انجام می‌شود؟!

مراحل اجرای فورجینگ میلگرد ستون مانند مراحلی است که در این مقاله با جزئیات و فیلم بیان می‌کنیم.

برای اینکه کاملا به حوزه اجرای ساختمان مسلط شوید توصیه می‌کنیم حتما به آموزش اجرای ساختمان سر بزنید.