جوشکاری یکی از روش های اتصال قطعات فلزی به کمک حرارت، فشار و یا ترکیبی از حرارت و فشار می باشد.
لازمه فرآیند جوشکاری منبع ایجاد گرما و یا فشار، فلز پایه و فلز پر کننده می باشد که با توجه به تعدد این عوامل روش های مختلفی برای جوشکاری در صنعت ساختمان وجود دارند که در ذیل به توضیح آن ها می پردازیم.
انواع روش های جوشکاری
فرآیند جوشکاری از نقطه نظر روش انجام آن به سه دسته:
-جوشکاری دستی
-جوشکاری نیمه خودکار
-جوشکاری خودکار
از نقطه نظر نوع جریان جوشکاری به دو دسته:
-جوشکاری با جریان مستقیم (یکسو)
-جوشکاری با جریان متناوب
تقسیم بندی می شود.
جوشکاری دستی یکی از انواع روش های متداول جوشکاری در صنعت ساختمان سازی می باشد و جوش قوس الکتریکی یکی از انواع رایج جوشکاری دستی می باشد.
اتصال دو لبه فلز پایه در جوشکاری قوس الکتریکی با استفاده از مذاب حاصل از ذوب شدن بخشی از فلز پایه و فلز پر کننده (الکترود) که به واسطه ایجاد قوس الکتریکی مابین الکترود و فلز پایه انجام می شود، صورت می گیرد. امتزاج و سرد شدن این دو فلز مذاب در حوضچه مذاب سبب اتصال دو لبه فلز پایه می شود.
لازم به ذکر است که در این روش از الکترود روکش دار استفاده می شود که روکش آن در حین جوشکاری ذوب شده و پس از سرد شدن به صورت لایه ای بر روی نوار جوش باقی می ماند، وجود این لایه از اکسیداسیون نوار جوش و سرد شدن سریع آن که میتواند ایجاد عیوب جوشکاری نظیر ترک شود، جلوگیری می کند.
فرآیندهای جوشکاری خودکار و نیمه خودکار نیز شامل جوش زیر پودی (SAW)، جوش تحت حفاظت گاز (GMAW)، جوش تحت حفاظت گاز با الکترود مصرفی (MIG)، جوش تحت حفاظت گاز با الکترود تنگستن (TIG)، جوش تحت حفاظت گاز با الکترود توپودری (FCAW)، جوش گاز الکتریکی (EGW)، جوشکاری سرباره الکتریکی (ESW) می باشد.
روش فورجینگ برای جوشکاری میلگرد
جوش خمیری که با نام فورجینگ نیز شناخته می شود در صنعت ساختمان اغلب برای جوشکاری میلگردها مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش دو سر میلگرد هرکدام به قطبی از مواد متصل شده و به یکدیگر نزدیک می شوند در این حین با برقراری قوس الکتریکی مابین دو میلگرد، دو سر میلگرد به دمای خمیری شدن می رسند و همزمان با این عمل دو سر میلگردها به سمت هم فشار داده می شوند که سبب امتزاج آنها می شود.
بخوانید: جوشکاری میلگرد و هر آنچه که باید درباره آن بدانید
وضعیت جوشکاری
بسته به نوع قرار گیری الکترود و قطعه مورد جوش چهار وضعیت جوشکاری شامل:
۱-وضعیت تخت یا کفی (که با علامت IF در جوش گوشه و IG در جوش شیاری نشان داده می شود)
۲-وضعیت افقی (که با علامت 2F در جوش گوشه و 2G در جوش شیاری نشان داده می شود.)
۳-وضعیت سربالا (که با علامت 3F در جوش گوشه و 3G در جوش شیاری نشان داده می شود.)
۴-وضعیت سقفی (که با علامت 4F در جوش گوشه و 4G در جوش شیاری نشان داده می شود.)
انواع اتصالات جوش
نوع اتصال جوش عبارتست از وضعیت قرار گیری قطعات فلز پایه که در انواع اتصال لب به لب، اتصال پوششی (روی هم)، اتصال سپری، اتصال گونیا و اتصال پیشانی تقسیم بندی می شوند.
انواع جوش در صنعت ساختمان
انواع جوش شامل جوش شیاری، جوش گوشه، جوش کام و جوش انگشتانه می باشد که جوش شیاری و جوش گوشه از انواع جوش های رایج در صنعت ساختمان می باشد.
در جوش گوشه که یکی از متداول ترین انواع جوش در صنعت ساختمان است از اتصال سپری، روی هم و اتصال گونیا استفاده می شود.
لازم به ذکر است که در اتصالات نبشی ها، بادبندها و ورق های بند از جوش گوشه استفاده می شود. جوش گوشه در مواردی که قطعه تحت تنش های برشی قرار دارد مورد استفاده قرار می گیرد.
جوش شیاری نیز یکی دیگر از انواع جوش های رایج در صنعت ساختمان است که برای یکسره کردن ورق ها، ساخت تیر ورق ها، ستون های ورقی، اتصالات صلب تیر به ستون و اتصال ورق های زیر سری و رو سری به ستون مورد استفاده قرار می گیرد.
لازم به ذکر است که جوش گوشه در موارد که قطعه فولادی تحت تنش قائم است مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در این روش لبه های جوش جهت نفوذ کامل باید آماده گردند. انواع روش های آماده سازی لبه ها در شکل زیر ارائه شده است که اغلب از درز ساده و درز جناغی در صنعت ساختمان استفاده می شود.
جوش پذیری فولاد
جوش پذیری در فولاد های ساختمانی به معنای جوش سالم و بدون ترک می باشد و از آنجاییکه حوضچه جوش شامل ترکیبات الکترود و فلز پایه می باشد، تعیین ترکیب فلز پایه و فلز جوش از اهمیت بالایی برخوردار است.
بر این اساس حدود متعارف آلیاژهای موجود در فلز پایه در جدول زیر ارائه شده است و فولادهایی که میزان عناصر آلیاژی آن ها بیشتر از مقادیر درج شده در جدول باشد نیازمند الکترود و دستور عمل های خاص جهت جوشکاری می باشند.
برای جلوگیری از وقوع ترک در جوشکاری رعایت موارد زیر الزامی است:
- انتخاب دستورالعمل جوشکاری مناسب
- کاهش گیرداری درز با تعبیه فاصله مناسب مابین دو لبه اتصال
- استفاده از مصالح جوش کم هیدروژن
- کنترل سرعت انجماد با استفاده از کاهش جریان الکتریکی، کاهش سرعت جوشکاری
- پیش گرمایش، پس گرمایش و کنترل دما در پاس‌های میانی
ترک‌خوردگی جوش
ترک‌خوردگی جوش یکی از عواملی می باشد که نباید از آن چشم‌پوشی کرد. انواع ترک‌های محتمل در جوشکاری عبارتند از:
- ترک در نوار جوش (به صورت ظاهری و داخلی)
- ترک در منطقه ای از فلز پایه که در اثر دمای‌جوش و تغییر حالت متالورژیکی فلز پایه به وجود می آید که به آن تفتیده نیز گفته می شود (ترک در زیر نوار جوش)
- ترک در جوش در هنگام بهره برداری (ترک مقاومتی)
عوامل ایجاد ترک در نوار جوش عبارتند از:
- گیرداری درز: که سبب ایجاد تنش های انقباضی می شود
- هندسه مقطع نوار جوش: همانطور که میدانیم حوضچه جوش در هنگام سرد شدن تمایل به انقباض دارد که سبب ایجاد کشش های چند محوری می شود. نوار جوش با سطح محدب یا برآمده توانایی مقابله با کشش های دو محوری را دارد و لیکن در نوار جوش مقعر کشش های عرضی سبب ایجاد ترک طولی در نوار جوش می شوند.همچنین در نوار جوش با عمق بالا و عرض کم احتمال ایجاد ترک های داخلی زیاد است.
- میزان کربن موجود در فلز پایه: هرچه میزان کربن در فلز پایه بیشتر باشد شکل پذیری فلز کمتر و در نتیجه احتمال وقوع ترک بیشتر می شود
- ورود حباب های هیدروژن از الکترود به نوار جوش
- وجود رطوبت و یا آلودگی سطح شیار فلز پایه
- سرد شدن سریع جوش
عوامل ایجاد ترک در ناحیه تفتیده فلز پایه (ترک در زیر نوار جوش) عبارتند از
- میزان کربن بالا در فلز پایه که باعث افزایش قابلیت سخت شدگی و کاهش انعطاف ناحیه تفتیده می شود
- ورود هیدروژن از الکترود و در نتیجه ایجاد تردی هیدروژنی در ناحیه تفتیده
- سرعت سرد شدن
عواملی که سبب ایجاد ترک در جوش در هنگام بهره برداری (ترک مقاومتی) می شوند عبارتند از:
- ترد بودن نوار جوش یا قسمت تفتیده فلز پایه که سبب شکست این نواحی تحت تنش های ضربه ای در دمای ژایین می شود
- ترک خستگی که ناشی از هندسه نامناسب درز می باشد، این نوع ترک تحت بارهای سیکلی با دامنه بزرگ به وجود می آید
- هندسه نوار: نوار جوش بایستی بصورت محدب باشد و نسبت بین عمق جوش و عرض آن رعایت شود.
- گیرداری درز
- میزان کربن و آلیاژها