جوشکاری چیست؟ تعریف، فرآیندها و انواع جوش‌ها
جوشکاری فرآیند ساختی است که طی آن دو قطعه یا بیشتر از طریق حرارت، فشار یا هر دو به یکدیگر چسبانده می شوند و پس از سرد شدن، یک اتصال را تشکیل می‌دهند. جوش معمولا بر روی فلزات و ترموپلاستیک ها استفاده میشود اما می‌تواند بر روی چوب نیز استفاده شود. اتصال جوش خورده کامل با نام قطعه جوش شناخته میشود.
جوشکاری چیست؟
در برخی مواد نیاز به استفاده از فنون و فرآیندهای خاص دارند. تعدادی از آنها توسط کلمه‌ی «غیرقابل جوش» توصیف میشوند، عبارتی که در فرهنگ لغت‌ها یافت نمی شود اما در دایره لغات مهندسی مفید و توصیف‌کننده است.
قطعات متصل شده به عنوان مواد مادر شناخته میشوند. ماده‌ی اضافه‌شده برای کمک به تشکیل اتصال نیز فیلر یا مصرف‌شدنی نامیده میشود. این مواد به شکل‌های صفحه یا لوله اصلی، سیم فیلر، الکترود مصرفی (برای چوش منحنی) و غیره باشند.
مواد مصرفی انتخابی معمولا ترکیب یکسانی با مواد مادر دارند تا جوش همگنی را ایجاد کنند اما در مواردی نظیر جوشکاری چدن شکننده، از فیلر با ترکیب و خواص متفاوتی استفاده میشود. این جوش‌ها ناهمگن نامیده میشوند.
اتصال جوش‌خورده کامل با نام قطعه جوش شناخته میشود.
عملیات جوشکاری به چه صورت است؟
اتصال فلزات
برخلاف لحیم‌کاری که ماده پایه را ذوب نمی‌کند، جوشکاری فرآیند حرارت بالایی است که ماده پایه را ذوب می‌کند. معمولا با افزودن یک ماده فیلر.
حرارت در دمای بالا حوضچه‌ای از ماده مذاب را تشکیل می‌دهد که پس از سرد شدن، اتصال را تشکیل می‌دهد که می‌تواند از ماده اصلی مقاوم‌تر باشد. فشار نیز می‌تواند برای تولید جوش استفاده شود، هم در کنار حرارت و هم به‌خودی خود.
همچنین می‌توان از یک گاز محافظ برای جلوگیری از آلوده‌شدن یا اکسید‌شدن فلزات فیلر و ذوب‌شده استفاده کرد.
اتصال پلاستیک‌ها
جوشکاری پلاستیک‌ها نیز از حرارت برای اتصال مواد استفاده می‌کند (اگرچه نه در موارد جوشکاری محلول) و در سه مرحله بدست می‌آید.
نخست، سطوح قبل از اعمال حرارت و فشار آماده میشوند و درنهایت مواد سرد میشوند تا اتصال را تشکیل دهند. روش‌های اتصال برای پلاستیک‌ها می‌تواند براساس فرآیند دقیق استفاده شده به دو گروه حرارت داخلی و خارجی تقسیم شود.
مطالب مرتبط :
- جوشکاری قوسی چیست؟
- جوشکاری لوله چیست؟
اتصال چوب
جوشکاری چوب از حرارت ایجاد‌شده توسط اصطکاک برای اتصال مواد استفاده می‌کند. مواد موردنظر برای اتصال ابتدا تحت فشار بالا قرار می‌گیرند و سپس حرکت اصطکاکی خطی حرارت را برای اتصال قطعات به یکدیگر ایجاد می‌کند.
این فرآیند سریعی است که باعث میشود بتوان چوب را بدون استفاده از چسب یا میخ در چند ثانیه به‌همدیگر متصل نمود.
اتصال جوش لب به لب
جوشکاری لب به لب به اتصال بین دو انتها یا لبه دو قطعه که نسبت به یکدیگر زاویه ۱۳۵ الی ۱۸۰ درجه در ناحیه اتصال می‌سازند، گفته میشود.
اتصال T
اتصال بین انتها یا لبه یک قطعه با صورت قطعه دیگر که قطعات در ناحیه اتصال نسبت به‌یکدیگر زاویه‌ی بیش از ۵ درجه و تا ۹۰ درجه می‌سازند.
اتصال گوشه
اتصال بین انتها یا لبه‌های دو قطعه که بایکدیگر در ناحیه‌ی اتصال، زاویه‌ای بین ۳۰ تا ۱۳۵ درجه می‌سازند.
اتصال لبه
اتصال بین لبه دو قطعه که با یکدیگر در ناحیه اتصال زاویه‌ی ۰ تا ۳۰ درجه می‌سازند.
اتصال صلیبی
اتصالی که در آن دو صفحه صاف یا دو میله به یک صفحه صاف دیگر با زاویه قائم و در محور یکسان متصل شده‌اند.
اتصال روی‌هم‌افتاده
اتصال بین دو قطعه روی هم افتاده که در ناحیه اتصال با یکدیگر زاویه ۰ تا ۵ درجه می‌سازند.
انواع اتصالات جوشکاری
1.بر اساس پیکربندی
ابتدا جوشکاری ها را بر اساس پیکربندی آنها بررسی میکنیک
جوش شیاری
جوش بین دو قطعه روی هم افتاده که توسط جوش نواری حول محیط یک سوراخ در یک قطعه برای اتصال آن به سطح قطعه دیگر از داخل سوراخ ساخته شده‌است.
جوش توپی
جوش ساخته‌شده از طریق پرکردن یک سوراخ در یک جز قطعه‌کار با فلز فیلر برای اتصال آن به سطح جز روی هم‌افتاده که از داخل سوراخ دیده میشود. (سوراخ می‌تواند دایروی یا بیضوی باشد.)
براساس نفوذ
جوش با نفوذ کامل
اتصال جوش‌خورده‌ای که فلز جوش به‌طور کامل داخل اتصال نفوذ می‌کند و اتصال ریشه کامل است. در آمریکا عبارت ترجیحی برای این جوش، جوش با نفوذ اتصال کامل است. (CJP, see AWS D1.1).
جوش با نفوذ جزئی
جوشی که نفوذ اتصال عمدا کمتر از نفوذ کامل است. در آمریکا عبارت ترجیحی برای این جوش، جوش با نفوذ اتصال جزئی است. (PJP).
جوش‌ها براساس دسترسی
اجزای جوشکاری چه چیز هایی را شامل میشوند؟
ماده مادر
فلزی که باید از طریق جوشکاری، لحیم‌کاری یا جوش برنجی اتصال داده شود و یا به سطح آن جلا داده شود.
فلز فیلر
فلز افزوده‌شده در حین جوشکاری، لحیم‌کاری، جوش برنجی یا جلا دادن سطح
فلز جوش
همه‌ی فلزهای ذوب‌شده در حین جوشکاری که در جوش باقی می‌مانند.
ناحیه تحت تاثیر حرارت (HAZ)
بخشی از فلز مادر که توسط جوش یا حرارت حین جوش از لحاظ متالورژی تاثیر پذیرفته اما ذوب نشده است.
خط اتصال
مرز بین ماده جوش و ناحیه تحت تاثیر حرارت در جوشکاری ذوبی. این یک عبارت غیراستاندارد برای اتصال جوش است.
ناحیه جوش
ناحیه‌ی شامل فلز جوش و ناحیه تحت تاثیر حرارت
سطح جوش
سطح جوش ذوبی در طرفی که جوشکاری صورت گرفته است.
ریشه جوش
دورترین قسمت از جوشکار در طرف اولین پاس جوش
پای جوش
مرز بین یک سطح جوش و ماده مادر یا بین پاس‌ها. این یک ویژگی مهم از جوش است چرا که پای‌های جوش، نقاط تحت تمرکز تنش بالا هستند و اغلب شروع انواع ترک‌ها از این نقاط می‌باشد. (مثلا ترک‌های خستگی، ترک‌های سرما)
برای کاهش تمرکز تنش، پاهای جوش باید به‌آرامی با سطح فلز اصلی ترکیب شوند.
فلز جوش اضافی
فلز جوش بیرون از صفحه اتصال پاها. عبارت‌های غیراستاندارد دیگر برای این ویژگی: تجهیز، پرکردن بیش‌ازحد
توجه:
عبارت تجهیز، اگرچه عموما استفاده میشود، نامناسب است زیرا فلز جوش اضافی روی سطح فلز اصلی، اتصال را قوی‌تر نمی‌کند.
در حقیقت، ضخامت درنظر گرفته شده در زمان طراحی قطعه جوش‌خورده، ضخامت گلوی طراحی است که شامل فلز جوش اضافی نمی‌شود.
پاس
فلز ذوب‌شده یا دفع‌شده در حین یک پاس الکترود، مشعل یا بوری
لایه
لایه‌ای از فلز جوش که از یک یا چند پاس تشکیل شده‌است.
منابع انرژی
فرآیندهای مختلفی از طریق منابع انرژی استفاده شده با انواع مختلف تکنیک‌های در دسترس تشخیص داده شده‌است.
تا اواخر قرن ۱۹، جوشکاری آهنگری تنها روش مورد استفاده بود اما فرآیندهای اخیر نظیر جوش قوس الکتریکی توسعه داده شده‌است. روش‌های جدید از شعله گاز، قوس الکتریکی، لیزرها، پرتو الکترونی، اصطکاک و حتی فراصوت برای اتصال مواد استفاده می‌کنند.
در استفاده از این روش‌ها باید نهایت دقت را به خرج داد چرا که می‌تواند سبب آتش‌سوزی، شوک الکتریکی، آسیب به بینایی، انتشار پرتو یا بازدم دودها و گازهای سمی حاصل از جوشکاری شود. اگر مایل به آشنایی بیشتر با جوش CO2 و جوشکاری گل میخ هستید، میتوانید با مراجعه به مجله ابزار ایران بور، مقالات جامعی در این باره بخوانید.
انواع مختلف جوشکاری کدام‌اند و هر کدام چه کاربردی دارند؟
انواع مختلفی از فرآیندها با تکنیک‌ها و کاربردهای صنعتی مخصوص به خود وجود دارند. شامل:
جوشکاری قوسی
قبل تری در مقاله جوشکاری قوسی کاملا توضیح دادیم که این گروه شامل تعدادی فرآیند دستی، نیمه خودکار و خودکار است. این‌ها شامل جوشکاری گاز بی‌اثر فلزات (MIG)، جوشکاری چسبی، جوشکاری گاز بی‌اثر تنگستن (TIG) که همچنین با نام جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW)شناخته میشود، جوشکاری گازی، جوشکاری گاز فعال فلز (MAG)، جوشکاری قوس فلاکس کور (FCAW)، جوشکاری قوس فلزی گاز (GMAW)، جوشکاری قوس غوطه‌ور (SAW)، جوشکاری قوس فلز محافظت‌شده (SMAW) و جوشکاری قوس پلاسما است.
این تکنیک‌ها معمولا از یک ماده فیلر استفاده می‌کنند و در درجه اول برای اتصال فلزات شامل فولاد ضدزنگ، آلومینیوم، نیکل و آلیاژهای مس، کبالت و تیتانیوم استفاده میشود. فرآیندهای جوش قوس به‌طور وسیع در صنایع نظیر روغن وگاز، قدرت، هوا و فضا، خودرو و غیره استفاده میشود.
جوشکاری اصطکاکی
تکنیک‌های جوشکاری اصطکاکی، مواد را با استفاده از اصطکاک مکانیکی متصل می‌کنند. این کار می‌تواند به روش‌های مختلف بر روی مواد جوش نظیر فولاد، آلومینیوم و حتی چوب صورت گیرد.
اصطکاک مکانیکی گرما تولید می‌کند که سبب نرم‌شدن مواد شده و پس از ترکیب و سرد شدن تشکیل یک اتصال می‌دهند. روشی که طی آن اتصال شکل می‌گیرد به شکل دقیق فرآیند بستگی دارد، برای مثال، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW)، جوشکاری نقطه‌ای اصطکاکی اغتشاشی(FSSW)، جوشکاری اصطکاکی خطی (LFW) و جوشکاری اصطکاکی دورانی (RFW).
جوشکاری اصطکاکی نیازی به استفاده از ماده فیلر، شار یا گاز محافظ ندارد.
اصطکاک مکررا در کاربردهای هوافضا استفاده میشود چرا که برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم سبک وزن و غیرقابل جوش ایده‌آل است.
فرآیندهای اصطکاک در صنایع مختلف استفاده میشود و همچنین به‌عنوان روشی برای اتصال چوب بدون استفاده از چسب یا میخ مورد اکتشاف و بررسی قرار می‌گیرد.
جوشکاری پرتو الکترونی
این فرآیند اتصال ذوبی از یک پرتو الکترون با سرعت بالا برای اتصال مواد استفاده می‌کند. انرژی سینتیکی الکترون‌ها در برخورد به قطعه به گرما تبدیل میشود و سبب ذوب مواد با یکدیگر میشود.
جوشکاری پرتو الکترونی (EBW) در یک مکش (با استفاده از محفظه خلا) برای جلوگیری از فرار پرتو صورت می‌گیرد.
کاربردهای معمول زیادی برای جوشکاری پرتو الکترونی وجود دارد که می‌تواند برای اتصال قطعات ضخیم استفاده شود. این بدین معنی است که در صنایع مختلفی از هوافضا گرفته تا انرژی هسته‌ای و از خودرو تا ریل استفاده شود.
جوشکاری لیزری
برای اتصال ترموپلاستیک‌ها یا قطعاتی از فلز استفاده میشود، این فرآیند از یک لیزر برای ایجاد گرمای متمرکز ایده‌آل برای توده، جوش عمیق و نرخ اتصال بالا استفاده میشود. به‌دلیل خودکارپذیری آسان و سرعت جوشکاری بالایی که این فرآیند صورت می‌گیرد باعث میشود که این فرآیند در کابردهای با حجم بالا نظیر صنایع خودروسازی استفاده شود.
جوشکاری پرتو لیزری می‌تواند در هوا به‌جای خلا نظیر اتصال پرتو الکترونی صورت گیرد.
مقاومت
این یک فرآیند سریع است که عموما در صنایع خودروسازی استفاده میشود. این فرآیند می‌تواند به دو نوع تقسیم شود، جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی و جوشکاری پیوسته مقاومتی.
جوشکاری نقطه‌ای از گرمای بین دو الکترود استفاده می‌کند که به ناحیه کوچکی اعمال میشود و قطعات به یکدیگر می‌چسبند.
جوشکاری پیوسته مشابه جوشکاری نقطه‌ای است، فقط با این تفاوت که از چرخ‌های دوار به‌جای الکترودها برای ایجاد جوش بدون نشت پیوسته استفاده می‌کند.
شما میتوانید دستگاه جوش و برش را از فروشگاه ایران بور تهیه کنید و تجربه خرید یک دستگاه با کیفیت را کسب کنید.
