جوشکاری آهن نیازمند الزامات خاصی است و اگر در بازار فولاد فعالیت داشته باشید، این موضوع را به خوبی می‌دانید. جوشکاری فلزات آهنی با غیرآهنی متفاوت است و هرکدام از این روش‌ها مزایا و معایب خاضص خود را دارند. جوشکاری قدمتی طولانی دارد و پیدایش آن به اوایل عصر آهن یعنی ۹ تا ۱۱ پیش از میلاد بر می‌گردد. در فرآیند جوشکاری به صورت ضربه زدن به فلزات به تدریج کوره‌های ذوب فلزات ابداع می‌شود و فرآیند جوشکاری با استحکام بالا بسیار بیشتر است. با گذشت زمان و پیشرفت علم و صنعت علاوه بر روش ذوب فلزات انواع روش‌های جوشکاری هم پدید آمده و اکنون برای اتصالات تمام سازه‌ها از یکی از روش‌های جوشکاری استفاده می‌شود. در ادامه این مقاله از آهن رسان با ما همراه باشید در این باره صحبت کنیم. اگر می خواهید در مورد میزان تحمل بار تیرآهن، قیمت تیرآهن و قیمت آهن امروز بیشتر بدانید می توانید روی لینک‌های درج شده کلیک کنید.
آشنایی با فلزات آهنی
فلزات آهنی بیش از هر چیز به دلیل استحکام خود شناخته می‌شوند، همه چیز از پل‌ها گرفته تا خطوط راه آهن و صنعت خودروسازی به شدت به فلز آهنی متکی است. فلزات آهنی مختلفی در جهان هستند که هر کدام زیرگروه‌های خاص خود را دارند که بیشتر گسترش می‌یابند. طبقه بندی فلزات به خواص متعددی متکی است که در نهایت مناسب‌ترین کاربرد آنها را تعیین می‌کند. یکی از طبقه بندی‌های برجسته، تمایز بین فلزات آهنی و غیر آهنی است. درجه جوشکاری آهن بر اساس نوع فلز انتخاب می‌شود.
فلزات غیر آهنی برای هزاران سال مورد استفاده قرار گرفته‌اند. استفاده از آنها در تمدن به کشف مس در حدود ۵۰۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد که نشان دهنده پایان عصر حجر است. قدمت استفاده از فلزات آهنی به حدود ۱۲۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد.
فلزات آهنی به دلیل استحکام کششی و دوام بالا مورد توجه قرار می‌گیرند و بنابراین در ساختمان و ساخت و ساز در همه جا حاضر هستند. آنها همچنین در کشتی‌سازی، لوله کشی، زیرساخت‌های عمرانی و صنعتی (پل‌ها، راه آهن و غیره) و ابزار رایج هستند. فلزات آهنی حاوی کربن هستند، به این معنی که مستعد خوردگی هستند. اکثرا مغناطیسی هستند.
نمونه‌های رایج فلزات آهنی شامل انواع مختلف فولاد، مانند فولاد کربنی و فولاد آلیاژی است که با افزودن کربن به آهن (به‌علاوه سایر آلیاژها در برخی شرایط) ساخته می‌شوند. آهن فرفورژه که تقریباً آهن خالص است (با کمی کربن) و برای نرده، نرده، میخ، زنجیر و غیره عالی است. چدن که از آهن، کربن و سیلیکون ساخته می‌شود که در لوله کشی، ابزار و موتور ماشین و اجاق گاز استفاده می‌شود. این درحالی است که فلزات غیر آهنی فلزاتی هستند که آهن ندارند و بنابراین مغناطیسی نیستند و در برابر خوردگی مقاومت خوبی دارند. مزیت اصلی آنها نسبت به مواد آهنی تطبیق پذیری این محصولات است.
تفاوت‌های کلیدی بین فلزات آهنی و غیر آهنی
- فلزات آهنی در برابر زنگ آسیب‌پذیر هستند در حالی که فلزات غیر آهنی معمولاً در برابر خوردگی مقاومت می‌کنند.
- فلزات آهنی مغناطیسی هستند، اما فلزات غیرآهنی مغناطیسی نیستند.
- فلزات غیرآهنی بسیار سبک‌تر از فلزات آهنی هستند.
- فلزات غیرآهنی اغلب گرانتر از فلزات آهنی هستند.
اصول مهم جوشکاری فولاد
برای انجام جوش فلز باید نکات مهمی را مدنظر داشته باشید، تا بتوانید به بهترین شکل ممکن فرآیند کار را پیش ببرید. برای این کار باید چند مرحله را پشت سر بگذارید:
مرحله اول برطرف نمودن زنگ زدگی:
قبل از اینکه به جوشکاری فلزات فکر کنید، باید هرگونه زنگ‌زدگی را برطرف کرده و بعد از آن فرآیند جوشکاری را انجام دهید. این کار باعث می شود که دیگر هیچ نقصی در اتصال فلز جوش نداشته باشید. و همین کار باعث می شود که کیفیت و سرعت انجام کار افزایش پیدا کند. حتی باانجام این کار می‌توانید فرآیند انواع جوشکاری آهن را سریع‌تر انجام دهید. دقت داشته باشید که عدم انجام این مرحله باعث می‌شود که کار شما خراب شود و در نتیجه باید مجددا کار جوشکاری را از نو شروع کنید.
مرحله دوم برطرف کردن آلودگی و کثیفی :
تمیز کردن آلودگی یکی از مهم‌ترین مواردی است که باید به آن دقت داشته باشید. ابتدا آلودگی را که قطعا روی فولاد ضد زنگ وجود دارد، از بین ببرید.
مرحله سوم پاک کردن روغن یا گریسی که روی فولاد :
مواد روغنی که ممکن است بر روی فولاد وجود داشته باشد، باید حتما پاک شوند.
به غیر از این موارد گفته شده برای جوشکاری فولاد باید حتما موارد زیر را در نظر بگیرید:
- آهن باید قبل از جوش دادن یا حتی در حین انجام این کار بسته به نوع جوش، گرم یا خنک شود.
- استفاده از رنج دمایی ۲۶۰-۶۵ درجه سانتیگراد در حین جوشکاری، ممنوع است.
- قبل از انجام این کار باید قسمت‌های موردنظر برای جوشکاری را در رنج دمایی ۶۴۹-۲۶۰ درجه سانتیگراد برسانید.
- بهتر است قسمت‌هایی که در نزدیکی محل جوش قرار دارند؛ با دمای پایین جوش داده شوند.
- محلی که به تازگی جوش خورده باید به اندازه‌‌ای خنک شود که بتوان به آن دست زد. اگر بیش از حد داغ باشد، فرآیند جوشکاری آن خراب می‌شود..
- هر نوع آهن برای جوش در هر مرحله از کار (قبل، بعد و حین) باید با یک دمای خاص جوشکاری شود.
جوشکاری ورق فولادی و آهنی
در بسیاری از موارد برای اتصال ورق‌های فولادی به یکدیگر باید این نوع ورق‌ها جوشکاری شوند. در این نوع روش جوشکاری، دستگاه‌های انجام این فرآیند، دستگاه‌های بررسی کیفیت جوش و حتی ماشین‌آلات برش از مهم‌ترین مواردی هستند که باید در نظر گرفته شوند. برای جوشکاری ورق فولادی و آهنی معمولا از این ۳ روش استفاده می‌کنند که مزایا و معایب هرکدام را هم توضیح می‌دهیم.
- جوشکاری میگ مگ (MIG): مزایا: سرعت بالا، کیفیت بالای جوش، مناسب برای جوشکاری فولادها/ معایب: مصرف گاز جوشکاری بیشتر، محدودیت در جوشکاری فولادهای ضخیم
- جوشکاری تیگ (TIG): مزایا: کنترل دقیق بر دما و جریان جوش، جوش با کیفیت بالا، بدون ایجاد ترک/ معایب:سرعت کمتر نسبت به MIG و SMAW، نیاز به مهارت بیشتر جوشکار
- جوشکاری الکتریکی (SMAW)مزایا: سادگی و قابلیت استفاده در شرایط دشوار، مقاومت در برابر باد و باران/ سرعت کمتر نسبت به MIG و TIG، ایجاد ترک و خرابی‌های زیاد در برخی موارد…
جوشکاری ورق فولادی در بسیاری از موارد با مشکلات زیر همراه است:
- ایجاد ترک
- عیوب جوش
- ایجاد ناهمواری‌ها در سطح جوش
- تغییرات دما و فشار
- مشکلات مرتبط با کنترل
در الکترود پوششی از چه پوشش‌هایی استفاده می‌شود؟
الکترود جوشکاری توسط پودرهایی پوشش‌دهی انجام می‌شود. جنس پوشش‌ها بر اساس کاربرد الکترودهای جوشکاری تعیین می‌شود. این پوشش‌ها عبارت‌اند از: پوشش‌های قلیایی، پوشش‌های اسیدی، پوشش‌های سلولزی و پوشش‌های روتیلی.
الکترود جوشکاری انواع مختلفی دارد و بر اساس جنس مفتول، ساخت و ضخامت پوشش متفاوت است. الکترود ممکن است نازک، ضخیم، خیلی ضخیم یا حتی متوسط باشد. در بسیاری از موارد از الکترود جوشکاری روکش دار استفاده می‌شود که این کار معمولا برای جوشکاری‌های دستی است. جریان الکتریسیته در این سیستم توسط دستگاه جوشکاری که منبع قدرت است، انجام شده و میزان نیروی آن که از برق شهری تأمین می‌گردد، تقویت می‌شود. سیم و پوشش دو بخش از الکترودی است که در این فرایند نقش واسطه را دارند.
در حالی که الکترود جوشکاری چدنی بر تک یا پالس است و مقدار نیکل در این نوع جوشکاری حدود ۹۵ درصد در نظر گرفته شده است. این روش جوشکاری قابلیت ماشین‌کاری نیز دارد.
روش جوشکاری فلزات رنگین
همانطور که در این مقاله گفته شد، برای هر نوع فلز باید از یک روش جوشکاری خاص باتوجه به ویژگی‌های آن فلز استفاده کرد. جوشکاری فلزات رنگین باید با مهارت و دقت بالایی انجام شوند تا به بهترین شکل جوشکاری شوند .در ادامه انواع روش‌های جوشکاری فلزات رنگین را توضیح می‌دهیم.
جوشکاری فلزات رنگین : جوشکاری مس
مس و آلیاژهای مس به دلیل رسانایی الکتریکی و حرارتی خوب، مقاومت در برابر خوردگی، دارند. از طرفی مس یک فلز قرمز رنگ است که هم قابلیت هدایت الکتریسته بسیار بالایی دارد و هم به راحتی می توان آن را جوش داد. برای جوشکاری مس معمولا از دو روش زیر استفاده می شود:
- جوشکاری با گاز : در این روش ابتدا ورقه های مس را کاملا تمیز می کنندو باید مس موردنظر هیچگونه آلودگی یا کثیفی روی سطح خود نداشته باشید؛ بعد از آن فرآیند جوشکاری را انجام می‌دهند.
- جوشکاری با برق : هدایت حرارت مس بسیار زیاد است و حتما باید جوشکاری را با قطب مستقیم و مقدار آمپر بالا انجام داد.در این روش، یک الکترود به مس نزدیک می‌شود و جریان الکتریکی از الکترود به مس منتقل می‌شود. این جریان الکتریکی باعث ایجاد گرما و قوس الکتریکی شده که باعث ذوب شدن مس می‌شود.
جوشکاری فلزات رنگین: جوشکاری سرب
برای جوشکاری سرب معمولا از گاز هیدروژن استفاده می شود؛ به این صورت که مانند فلز مس باید سطح آن تمیز شده و بعد جوشکاری شود.به این دلیل که سرب مذاب است، سیم جوش آن باید عاری از هرگونه ناخالصی باشد. برای جوشکاری سرب می‌توان از گازهای اکسی استیلن و همچنین هیدروژن استفاده کرد تا سرب ذوب شده و به هم متصل شوند.
جوشکاری فلزات رنگین: جوشکاری روی
فرایند جوشکاری قطعات روی، باید با مهارت بالا و همچنین سرعت بالایی انجام شوند. در این روش وشکاری، یک شعله ملایم، یک درز جوش خورده تمیز و بی نقص ارائه دهد. اگر روی این درز جوش خورده چکش کاری انجام شود؛ ذرات آن کاملا به هم می‌چسبند و بسیار ظریف و در عین حال محکم خواهند شد.سیم مورداستفاده شده برای این جوشکاری باید خالص باشد.
زردجوش چیست؟
زردجوش یا brazing به‌عنوان یک فرآیند جوشکاری شناخته می‌شود. در این روش به جای فلز پایه از یک فلز مذاب برای ذوب کردن استفاده می‌کنند؛ مانند آلیاژهای خاص. زردجوش در اصل یک فرآیند اتصال است که به طور سنتی برای فلزات (اما همچنین برای سرامیک‌ها) اعمال می‌شود که در آن فلز پرکننده مذاب (آلیاژ بریز) به داخل اتصال جریان می‌یابد.
در این نوع روش جوشکاری، نقطه ذوب فلز پرکننده بالاتر از ۴۵۰ درجه سانتیگراد است، اما همیشه کمتر از دمای ذوب قطعاتی است که باید به یکدیگر متصل شوند، که این فرآیند را از جوشکاری که در آن دماهای بالا برای ذوب فلزات پایه با هم استفاده می‌شود متمایز می‌کند.
فلز پرکننده، در حالی که کمی بالاتر از نقطه ذوب گرم می‌شود، توسط یک اتمسفر مناسب که اغلب یک شار است محافظت می‌شود. فلز پرکننده مذاب خنک می‌شود تا قطعات کار را به یکدیگر متصل کند و اتصال قوی بین فلزات مشابه یا غیر مشابه ایجاد می‌کند.
اتمسفرهایی که فرآیند زردجوش را می‌توان در آن انجام داد شامل هوا، گاز سوخت احتراق، آمونیاک، نیتروژن، هیدروژن، گازهای نجیب، بخارات معدنی و خلاء با استفاده از انواع منابع گرمایشی مانند مشعل، کوره و سیم پیچ القایی است.
نکته قابل توجه اینجاست که این روش برای اتصال فلزات غیر مشابه ائده‌آل است و نوعی فرآیند جوشکاری است که به دلیل انعطاف پذیری و یکپارچگی بالایی که ممکن است اتصالات به آن تولید شود، در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جوشکاری سرب خشک
جوشکاری سرب خشک شبیه به سایر جوشکاری انواع فلزات است؛ بااین تفاوت که در این روش ورق‌های سربی به صورت دستی با شعله بهم متصل می‌شوند و نیازی به شارژ ندارند. برای این نوع جوشکاری می‌توان از گازهای مختلفی استفاده کرد که اکسی استیلن و همچنین هیدروژن رایج‌ترین این گازهاست.
جوشکاری قوس الکترونیکی
جوشکاری با گاز خنثی فلزی (MIG) و جوشکاری با گاز فعال فلزی (MAG)، هر دو گونه‌ای از فرآیند جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW) هستند که با گاز محافظ انجام می‌شوند. از این روش جوشکاری در بسیاری از کشورها انجام خواهد شد از گرمای ایجاد شده از یک قوس الکتریکی بین یک الکترود فلزی قابل مصرف و یک قطعه کار استفاده می‌کنند و یک حوضچه جوش ایجاد می‌کنند و آنها را با هم ذوب می‌کنند تا این اتصال جوشکاری برقرار شود.
جوشکاری قوس فلزی با گاز (“GMAW”) یک فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی است که از یک الکترود سیم مصرفی و گاز محافظ استفاده می‌کند که تفنگ جوشکاری به محل اتصال تغذیه می‌کند.
یک قوس الکتریکی بین سیم و فلز پایه گرمایی تولید می‌کند که ذوب می‌شود. گاز محافظ حوضچه جوش مذاب را از گازهای مضر جو محافظت می‌کند.
GMAW معمولاً از یک منبع تغذیه ولتاژ ثابت و جریان مستقیم استفاده می‌کند، اما سیستم‌های جریان ثابت و جریان متناوب قابل استفاده هستند. یک جوشکار MIG به طور خودکار یک سیم جامد و باردار الکتریکی را با سرعت تعیین شده وارد محل اتصال جوش می‌کند و گاز عرضه شده حوضچه مذاب را محافظت می‌کند. منبع برق داخل جوشکار به سیم انرژی می‌دهد و قوس را ایجاد و به حرکت در می‌آورد.
GMAW همیشه از قطبیت مثبت الکترود جریان مستقیم (“DCEP”) استفاده می‌کند. این بدان معناست که گیره زمین به ترمینال منفی وصل می‌شود و مشعل MIG به ترمینال مثبت وصل می‌شود. اتصال گیره زمین به قطعه جوش داده شده و کشیدن ماشه مشعل MIG برای تغذیه سیم در محل اتصال، قوس ایجاد می‌کند. قوس زمانی اتفاق می‌افتد که سیم با فلز زمین شده تماس پیدا می‌کند، که مدار الکتریکی را بسته و کوتاه می‌کند.
قوس به سرعت گرما تولید می‌کند و سیم در نوک آن ذوب می‌شود، همانطور که قسمت نازکی از فلز پایه ذوب می‌شود. اما فیدر سیم به طور مداوم یک سیم جامد را به داخل اتصال فشار می‌دهد که باعث ایجاد یک اتصال کوتاه دیگر می‌شود.
توجه داشته باشید که سیم با فرآیند MIG به عنوان یک الکترود و مواد فلزی پرکننده عمل می‌کند. ایجاد یک قوس و رسوب فلز در مفصل مورد نیاز است. بنابراین، جوشکاری MIG بدون مواد پرکننده غیرممکن است.
این نوع روش جوشکاری دارای مزایای زیر است:
- این روش کم هزینه است.
- جوشکاری قوس الکترونیکی تجهیزات ساده، ارزان و قابل‌حمل دارد.
- قابل استفاده برای جوشکاری قسمت‌هایی از سازه که محدودیت دسترسی دارند.
البته در کنار این مزایا، محدودیت‌های زیادی هم برای جوشکاری قوس الکترونیکی در نظر گرفته شده که عبارت‌اند از:
- روند کند جوشکاری
- نرخ رسوب کمتر نسبت به برخی از فرآیندهای دیگر
- نیاز به برداشتن سرباره پیش از جوشکاری مجدد و یا در انتهای کار
- نامناسب جهت جوشکاری فلزات غیرآهنی
- پاشش زیاد در حین کار
سخن پایانی
تعداد مختلفی از فرآیندهای جوشکاری فلزات مختلف وجود دارد که می‌توان از آنها برای اتصال مواد به یکدیگر استفاده کرد. نوع فرآیند به ضخامت و اندازه موادی که برای جوشکاری نیاز دارید و همچنین نوع پرداختی که می‌خواهید یا طبق استانداردهای صنعتی شما مورد نیاز است بستگی دارد. اگر به یک فرآیند جوشکاری همه کاره نیاز دارید که مواد و کاربردهای زیادی را پوشش می‌دهد، جوشکاری TIG بهترین گزینه برای شما خواهد بود.
در بسیاری از موارد حتی جوشکاری قوس الکترونیکی یک فرآیند جوشکاری خودکار است که برای بسیاری از فلزات می‌توان از این روش استفاده کرد. امیدواریم در این مقاله به سوالات شما در مورد جوشکاری فلزات پاسخ داده باشیم، بااین‌حال اگر سوالی در این زمینه دارید یا حتی در مورد جوشکاری آهن اطلاعاتی دارید، می‌توانید اطلاعات خود را با ما و مخاطبان مجله اینترنتی آهن رسان در میان بگذارید.
سوالات متداول
- آیا جوشکاری فلزات آهنی و غیرآهنی متفاوت است؟
فلزات آهنی هرکدان خواص، مزایا و ویژگی‌های خاص خود را دارند؛ به همین دلیل جوشکاری هرکدام از این محصولات با هم متفاوت است.
- زردجوش چیست؟
زردجوش نوعی فرآیند جوشکاری است که به جای استفاده از فلز پایه (مانند آهن یا فلز دیگر) از یک فلز مذاب (مانند آلیاژهای خاص) استفاده می شود که ذوب می‌شود.
- انواع گازهای محافظ در جوشکاری چیست؟
- گازهای هلیمی
- گازهای آرگون
- گازهای دی اکسید کربن
و غیره را می توان نام برد.
- معایب جوش کاری الکترونیکی چیست؟
در بعضی از موارد بر اثر جوش دانه هایی که درون فلزکه باهم واکنش داده می شود و ترک خوردگی یا خرابی را جوش می دهند و به همین دلیل جوش کاری الکترونیکی باید از نظر استاندارد هم مورد بررسی قرار بگیرد.
- اصول جوشکاری فولاد به چه صورت است؟
برای جوشکاری فلزات آهنی باید هرگونه زنگ زدگی و آلودگی را از روی سطح فلز پاک کرده و بعد از آن فرآیند جوشکاری را انجام داد.
