جوشکاری یکی از کارهایی است که امروزه تاثیر زیادی در اکثر صنایع دارد. از صنعت ساختمان‌سازی تا طلاسازی و خودروسازی می‌توانیم رد پایی از جوشکاری را پیدا کنیم. البته برای مثال جوش طلاسازی با جوش صنایع ساختمانی یکسان نیستند و با استفاده از ابزار و گازهای متفاوتی انجام می‌شوند. اگر بخواهید در صنعت جوشکاری مشغول به کار شوید، ابتدا باید با انواع جوش و کاربرد آن‌ها آشنا شوید. در ادامه مطلب به بررسی بیشتر جوشکاری و برخی از انواع پرکاربرد آن می‌پردازیم.
جوشکاری چیست؟
جوشکاری درواقع یکی از شاخه‌های متالورژی و به معنای حذف فاصله بین دو قطعه توسط ایجاد اتصال و جاذبه‌ای دائمی میان اتم‌های آن‌ها است. بنابراین جوشکاری امری در مقیاس اتمی و مولکولی است و استحکام بسیار بالاتر و بادوام‌تری نسبت به اتصالات فیزیکی مانند پیچ و مهره را به وجود می‌آورد.
انواع پرکاربرد جوشکاری
تمام روش‌های جوشکاری به‌طورکلی به دودسته ذوبی و غیر ذوبی تقسیم می‌شوند.
جوشکار ذوبی: در جوشکاری ذوبی نیاز است تا قسمت‌های موردنظر از دو قطعه فلز ذوب شوند و با فلز درز پرکن مخلوط شوند. پس از انجماد، میان قطعات اتصالی محکم ایجاد می‌شود.
جوشکاری غیر ذوبی: در این نوع جوشکاری معمولاً به نیروی فشار مکانیکی جهت حذف فاصله اتم‌ها نیاز است. به‌این‌ترتیب، اتم‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند.
جوشکاری آرگون (TIG)
جوشکاری TIG یا جوشکاری آرگون یکی از پرکاربردترین انواع جوشکاری ذوبی است که همراه با گاز محافظت‌کننده انجام می‌شود. جوش طلاسازی و دندان‌پزشکی نیز از نوع TIG هستند. در این روش یک قطب جریان الکتریکی به فلز قطعه کار و قطب دیگر آن به الکترود دیر ذوب تنگستن وصل می‌شود. بعد از ایجاد این اتصال، ذوب اتفاق می‌افتد و حوضچه مذابی در محل اتصال قطعه کار تشکیل می‌شود. این حوضچه مذابی با استفاده از گاز خنثی (آرگون) در برابر هوا (به دلیل وجود اکسیژن) محافظت می‌شود. تنگستن و تورچ (تفنگ جوشکاری) توسط گاز خنثی که از اطراف آن‌ها می‌گذرد خنک می‌شوند.
لوازم جوشکاری لازم برای TIG:
- شیلنگ
- رگلاتور
- بست‌های گاز
- سیلندر گاز محافظ
- سرپیک جوش گلور (تورچ)
- الکترود: قطر الکترود با توجه به‌شدت و نوع قطبیت جریان انتخاب می‌شود.
- منبع جوشکاری TIG: از این دستگاه به‌عنوان منبع نیرو برای ایجاد جریان و قوس الکتریکی و کنترل شدت‌جریان استفاده می‌شود.
- تورچ مخصوص جوشکاری (مشعل): از آن برای نگهداری الکترود تنگستن و رساندن گاز محافظ به حوضچه مذاب استفاده می‌شود.
- گاز محافظ: این گاز می‌تواند تگ گاز (مانند گازهای آرگون، دی‌اکسید کربن، نیتروژن و...) یا مخلوطی از دو گاز باشد.
جوشکاری الکترود دستی (SMAW)
این نوع جوشکاری یکی از قدیمی‌ترین انواع جوشکاری و از نوع ذوبی است که کاربرد بسیار زیادی در صنایع مختلف دارد. جوشکاری الکترود دستی را بیشتر در جوشکاری فولاد می‌بینیم. تجهیزات این نوع جوشکاری ارزان و ساده هستند و طیف گسترده‌ای از فولادهای ساده و آلیاژی را می‌توان در آن به کار برد. در جوشکاری SMAW امکان استفاده از جریان متناوب و مستقیم وجود دارد. ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود و فلز پایه موجب ذوب آن‌ها و ایجاد حوضچه مذاب می‌شود که با ایجاد دود توسط پوشش الکترود، از آن محافظت می‌شود.
لوازم جوشکاری لازم برای جوشکاری الکترود دستی:
- الکترود روکش‌دار: این الکترود متناسب با خواص شیمیایی و مکانیکی فلز پایه انتخاب می‌شود.
- منبع تغذیه جریان الکتریکی: برای این نوع جوشکاری معمولاً از منبع تغذیه جریان ثابت استفاده می‌شود.
- کابل جوشکاری: این کابل هدایت جریان از منبع تغذیه تا انبر را ممکن می‌سازد و معمولاً از جنس مس یا آلومینیم است.
- کابل اتصال زمین: کیفیت این کابل برای جلوگیری از برق‌گرفتگی یا آتش‌سوزی بسیار اهمیت دارد. معمولاً برای اطمینان از امنیت کار، از چند کابل اتصال به زمین استفاده می‌شود.
- نگه‌دارنده: این نگه‌دارنده برای ثابت نگه‌داشتن الکترود استفاده می‌شود و اکثر قطعات آن برای جلوگیری از برق‌گرفتگی در حین کار، عایق هستند.
جوشکاری زیر پودری (SAW)
یکی دیگر از انواع جوشکاری ذوبی، SAW است که فرآیند ذوب و اتصال میان قطعه کار و سیم جوش در زیر توده پودر محافظ انجام می‌شود. در این روش سطح اتوماسیون فرایند جوشکاری می‌تواند یکی از سه نوع ماشینی، خودکار و نیمه‌خودکار باشد و از تجهیزات پیچیده، سیم الکترود بدون پوشش و پودر روان‌ساز ترکیبی استفاده می‌شود.
ابتدا از ایجاد یک جریان الکتریکی میان الکترود و فلز پایه (با استفاده از یک ژنراتور به‌عنوان منبع قدرت) حوضچه مذاب ایجاد می‌شود. پودری که از طریق یک مجرا از مخزن نگه‌دارنده به سمت حوضچه مذاب هدایت می‌شود، نقش محافظت از آن را ایفا می‌کند. فلاکس سرد بر خلاق فلاکس مذاب رسانا خوبی نیست. بنابراین، با استفاده از نیروی مکانیکی حاصل از غلتک‌های هدایت اتصال لازم میان الکترود و قطعه کار حفظ می‌شود. از این روش برای خطوط لوله، سازه‌های سنگین، ساخت واگن‌های راه‌آهن، ساخت تیرورق و در مخازن ذخیره استفاده می‌شود.
انواع پودر فلاکس
پودر فلاکس به هم چسبانده شده یا باند شده (Bonded Flux): اکثر این پودر جوش‌ها دارای اکسید زادهای فلزی هستند که به جلوگیری از تخلخل جوش کمک می‌کنند.
پودر جوش زینتر شده (Agglomerated): در پودر جوش زینتر شده برخلاف فلاکس باند شده، از مواد سرامیکی با درجه حرارت بالا بهره می‌گیرند. مواد اضافه‌شده به ترکیبات پودر، نقطه خمیری شدن پایین‌تری نسبت به مواد اصلی آن دارند.
پودر فلاکس از پیش ذوب‌شده (Prefused Flux): این نوع فلاکس‌ها قوس نرم و پایداری در آمپریاژ بالا ایجاد می‌کنند و موجب خواص ثابت فلز جوش می‌شوند.
لوازم لازم برای جوشکاری SAW:
- الکترود: سیم جوش موردنیاز در این روش باید بدون روکش باشد.
- پودر فلاکس: پودر فلاکس‌های مختلفی مانند پودر جوش زینتر شده، به هم چسبانده شده، از پیش ذوب‌شده وجود دارند که ترکیبات و عدد بازیسته آن‌ها (میزان ترکیبات قلیایی) با یکدیگر فرق دارد.
جوشکاری GMAW
در این نوع جوشکاری به‌جای الکترود روکش‌دار از الکترود بدون روکش استفاده می‌شود. در صورت استفاده از گاز بی‌اثر در مراحل جوشکاری، به آن جوشکاری میگ (MIG) و در صورت استفاده از گاز فعال، به آن جوشکاری مگ (MAG) گفته می‌شود.
گاز محافظ میگ: گازهای غیرفعالی هستند که بر خواص قطعه کار و الکترود جوش تأثیر نمی‌گذارند و برای جوشکاری فلزات غیر آهنی استفاده می‌شوند. گازهای آرگون و هلیوم از این دسته هستند.
گاز محافظ مگ: این دسته گازها بر خواص جوش تأثیر می‌گذارد. گاز دی‌اکسید کربن از این دسته است.
لوازم لازم برای جوشکاری GMAW:
- منبع تغذیه: از این دستگاه برای تأمین و کنترل جریانی با ولتاژ ثابت استفاده می‌شود.
- دستگاه تغذیه الکترود: نقش این دستگاه تأمین سیم جوش به نوک در تماس با قوس است.
- مانومتر (رگلاتور): رگلاتور به‌منظور خروج مناسب و تنظیم میزان گاز خروجی استفاده می‌شود.
- گاز محافظت: شامل گازهای میگ مانند هلیوم و آرگون و گازهای مگ مانند دی‌اکسید کربن است.
- تورچ: تورچ یا تفنگ جوشکاری نقش انتقال سیم، گاز و جریان برق از منبع تغذیه به محل جوشکاری را ایفا می‌کند.
جوشکاری مقاومتی (RW)
پرکاربردترین جوشکاری غیر ذوبی، جوشکار مقاومتی الکتریکی است که جوش به‌واسطه حرارت حاصل از جریان الکتریکی و فشار مکانیکی (به‌طور همزمان) ایجاد می‌شود. در جوشکاری مقاومتی، مقاومت مواد درگیر کار، در برابر عبور جریان برق حرارت تولید می‌کند و فشاری که به‌طور همزمان توسط تجهیزات اعمال می‌شود درنهایت به اتصال قطعات می‌انجامد. مدت‌زمان لازم برای ایجاد اتصال به نوع و ضخامت قطعه کار، شدت‌جریان الکتریسیته و قطر الکترود بستگی دارد. این روش به دلیل سرعت بالای جوشکاری و مواد و تجهیزات موردنیاز آن، بسیار به‌صرفه است. از این روش در صنایع خودروسازی، دندان‌پزشکی، بسته‌بندی و لوازم‌خانگی بهره می‌برند.
لوازم جوشکاری لازم برای جوشکاری قوسی کربنی
- پودر جوش
- سیم جوش
- گاز خنثی یا فلاکس (Flux)
- الکترود: آلیاژی از مس و مواد قطعه پایه است.
- دستگاه جوش مقاومتی: این دستگاه از سه بخش حرارتی، فشاری و کنترل تشکیل‌شده است و جریان، حرارت و فشار لازم برای ایجاد اتصال را فراهم می‌کند.
سخن پایانی
جوشکاری یکی از شاخه‌های گسترده و بسیار کارآمد در تمامی صنایع است. از جوش طلاسازی تا دندان‌پزشکی و خودروسازی‌ها، نیاز به جوشکاری به‌وضوح حس می‌شود. انتخاب مناسب‌ترین روش و ابزار مناسب و باکیفیت می‌تواند درنتیجه کار تأثیر چشمگیری بگذارد. در این مطلب به بررسی پرکاربردترین و رایج‌ترین روش‌های جوشکاری پرداختیم و خلاصه‌ای از نحوه عملکرد و تجهیزات موردنیاز برای جوشکاری را بیان کردیم. در تمام انواع جوشکاری استفاده از تجهیزات محافظتی مانند شیلد و لباس عایق الزامی است. برای تهیه لوازم مناسب می‌توانید از بالن گاز به عنوان مرجعی مطمئن برای خرید لوازم جوشکاری با کیفیت و همچنین مشاوره متخصصان این حوزه استفاده کنید. جهت افزایش امنیت خود و همکاران، به سلامت و کیفیت تجهیزات دقت کنید.
