انواع روش های جوشکاری

اگر می خواهید با انواع روش های جوشکاری آشنا شوید این مطلب برای شماست، جوشکاری به عنوان یکی از مهم ترین فرآیندهای اتصال قطعات فلزی و غیر فلزی، در صنایع مختلف از جمله ساخت و ساز، خودروسازی، و تولید تجهیزات صنعتی کاربرد گسترده ای دارد. این فرآیند به دلیل اهمیت آن در ایجاد اتصالات قوی و پایدار، مورد توجه مهندسین و تکنسین ها قرار گرفته است. انواع روش های جوشکاری بسته به نوع مواد، شرایط محیطی و نیازهای فنی پروژه ها متفاوت است. به طور کلی، جوشکاری را می توان به چند دسته اصلی تقسیم کرد:

• جوشکاری قوس الکتریکی: که شامل جوشکاری با الکترود دستی، جوشکاری با گاز و جوشکاری با الکترود تنگستن می شود.
• جوشکاری مقاومتی: که در آن حرارت ناشی از جریان الکتریکی برای ذوب کردن مواد مورد استفاده قرار می گیرد.
• جوشکاری لیزری: که از پرتو لیزر برای ایجاد حرارت و ذوب مواد استفاده می کند.
• جوشکاری اصطکاکی و دیفیوژنی: که در آن ها از حرارت ناشی از اصطکاک برای جوش دادن مواد استفاده می شود.

هر یک از این روش ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند و انتخاب روش مناسب بسته به نیاز پروژه و نوع مواد مورد استفاده باید انجام شود. در این مقاله به بررسی جزئیات و کاربردهای هر یک از این روش ها خواهیم پرداخت.

مطمئنا می دانید که هم اکنون شناخت تکنولوژی و روش های جوشکاری اهمیت بسیار بالایی یافته می باشد. این اهمیت تنها محدود به حوزه مهندسی مواد و متالورژی نیست. بلکه کاربرد انواع جوشکاری در همه صنایع و علوم روز به روز در حال افزایش می باشد. همین موضوع موجب شده موقعیت های شغلی بسیار خوبی در همۀ کشورها منتظر متخصصین جوشکاری باشد.

اگر به دنبال شناخت جوشکاری و انواع روش های آن هستید پیشنهاد می کنیم خواندن این مقاله را به هیچ وجه از دست ندهید. چون قطعا نگرش جامع و بسیار خوبی نسبت به انواع جوشکاری و مزایا و معایب آن ها پیدا خواهید کرد.

جوشکاری چیست؟

جوشکاری فرآیندی است که در آن دو یا چند قطعه فلزی (یا غیر فلزی) به وسیله حرارت و فشار به یکدیگر متصل می شوند. این فرآیند به خصوص در صنایع مختلف مانند ساخت وساز، خودروسازی، تولید ماشین آلات و تجهیزات صنعتی بسیار کاربردی است. جوشکاری به دلیل ایجاد اتصالات پایدار و قوی، نقش حیاتی در تولید و تعمیر اجسام و ساختارهای مختلف ایفا می کند.

کاربردهای جوشکاری – جوشکاری در کجا کاربرد دارد؟

• ساخت وساز: اتصال سازه های فلزی در ساختمان ها و پل ها.
• صنعت خودروسازی: تولید بدنه ها و قطعات خودرو.
• تولید ماشین آلات: ساخت و مونتاژ تجهیزات صنعتی و ماشین آلات سنگین.

جوشکاری یکی از فرآیندهای اساسی در صنایع مختلف است که با توجه به نوع مواد و نیاز پروژه، روش های مختلفی برای انجام آن وجود دارد.

معرفی انواع روش های جوشکاری

روش های مختلف، جوشکاری به دو دسته کلی شامل روش های جوشکاری ذوبی و غیرذوبی تقسیم بندی می شوند.

الفب – روش های جوشکاری ذوبی (FW)

در انواع جوشکاری ذوبی عامل اصلی اتصال میان دو قطعه، تولید مذاب می باشد. اتم ها و مولکول های مذاب آزادی حرکتی بیشتری دارند. پس وقتی فلز پرکننده و دو قطعه در حالت مذاب باشند، نفوذ و درهم تنیدگی ساختاری به اوج خود می رسد و یک ماده یک دست ایجاد می شود. با گذشت زمان و روی دادن فرایند انجماد، دو قطعه به هم متصل می شوند. انواع روش های جوشکاری ذوبی در تصویر زیر طبقه بندی شده اند.

روش های جوشکاری قوسی (AW)

مهم ترین و پرکاربرد ترین انواع جوشکاری ذوبی، جوشکاری با قوس الکتریکی می باشد. در جوشکاری قوسی، از قوس الکتریکی اعمال شده میان الکترود و قطعه، برای تولید مذاب و ایجاد اتصال مورد استفاده قرار می گیرد.

جوشکاری قوسی کربنی (CAW)

این فرآیند از روش های جوشکاری بسیار قدیمی است که هم اکنون هم متداول می باشد. در این روش همانند جوش SMAW، حرارت به وسیله قوس الکتریکی میان قطعه کار و الکترود کربنی (عمدتا گرافیتی) به وجود می آید.

لازم به ذکر است جوش CAW هم اکنون به نام فرایند Twin Carbon Arc Welding هم در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. در این حالت از قوسی که میان دو الکترود کربنی مقابل هم به وجود می آید، حرارت تولید شده و با تنظیم فاصلۀ الکترود ها می توان میزان حرارت را کنترل کرد.

جوشکاری قوسی زیرپودری (SAW)

جوشکاری قوسی زیر پودری از انواع جوشکاری ذوبی است که حرارت لازم برای جوشکاری توسط قوس ایجاد شده بین قطعه کار و سیم جوشی که به طور پیوسته تغذیه می گردد، تامین می شود. قوس الکتریکی در این فرایند در زیر تودۀ پودر محافظ ایجاد می شود.

لازم به ذکر است بخشی از تودۀ پودری حین فرایند ذوب شده و موجب تشکیل سرباره روی فلز مذاب جوش می گردد. از جوشکاری زیر پودری بیشتر برای جوشکاری قطعات ضخیم و خط جوش های طویل لوله ها مورد استفاده قرار می گیرد. این روش به خاطر لزوم وجود پودر محدود به حالت سطحی یا افقی می باشد.

جوشکاری قوسی با الکترود روکش دار (SMAW)

در میان انواع جوشکاری، جوشکاری با الکترود دستی روکش دار پرکاربردترین نوع می باشد. در این روش قوس الکتریکی ایجاد شده بین الکترود روکش دار و قطعه حرارت کافی برای ذوب کردن منطقه کوچکی از سطح فلز پایه و الکترود را تأمین می کند.

با دور شدن قوس از محل حوضچۀ مذاب، مخلوط فلز مذاب ناشی از الکترود و فلز پایه شروع به سرد شدن و انجماد می کنند و اتصال کامل می شود. این روش ارزان، آسان و با تجهیزاتی قابل حمل است، اما برای جوشکاری فلزات غیرآهنی مناسب نیست. همینطور فلز جوش تولید شده با این روش امکان دارد نیاز به عملیات حرارتی مختلفی مثل آنیل (بازپخت) داشته باشد.

جوشکاری قوسی تو پودری (FCAW)

جوشکاری قوسی تو پودری نسبت به دو روش قبل، از روش های پیشرفته تر جوشکاری قوسی به شمار می رود. در این فرایند قوس الکتریکی بین قطعه کار و سیم جوش حاوی پودر ایجاد شده و حرارت حاصل از آن باعث ذوب و ایجاد اتصال می شود. پس تفاوت آن با روش قبلی این است که پودر درون سیم جوش وجود دارد.

در این روش می توان با دود حاصل از اکسید پودر یا گاز خارجی از حوضچه ذوب محافظت کرد. این روش نیازی توقف فرایند جوشکاری و تعویض الکترود ندارد و سرعت بیشتری نسبت به دو روش قبل دارد. در مقابل نیاز به تجهیزات پیچیده و گران تری دارد.

جوشکاری قوسی با الکترود تنگستنی با حفاظت گاز خنثی (GTAW/TIG)

از انواع جوشکاری بسیار پرکاربرد است که با نام مخفف جوشکاری TIG هم شناخته می شود. در جوش GTAW، قوس بین الکترود غیرمصرفی دیر ذوب مثل تنگستن و قطعه کار برقرار می گردد و موجب ذوب فلز پایه و ایجاد حوضچه مذاب روی قطعه کار می شود.

در فرایند جوش GTAW گاز محافظ خنثی از کپسول توسط رگلاتور و شلنگ های مخصوص به طرف تورچ جوشکاری هدایت می شود. در میان روش های جوشکاری قوسی این روش ظاهر بسیار خوبی را برای فلز جوش به ارمغان می آورد؛ اما نرخ رسوب و سرعت کمتری دارد و گران تر می باشد.

جوشکاری قوسی پلاسما (PAW)

جوشکاری با قوس الکتریکی پلاسما در حقیقت یکی از انواع جوشکاری با الکترود تنگستنی است؛ اما به خاطر کاربرد گستردۀ آن در صنایع پیشرفته، به شکل جداگانه آن را معرفی می کنیم. در صورتی که در جوشکاری با الکترود تنگستنی (TIGیا GTAW) از گاز یونیزه شده که پلاسما نامیده می شود، استفاده شود، در این صورت روش جوشکاری GTAW به PAW تبدیل خواهد شد.

در جوشکاری PAW، یک نازل جوشکاری خاص پلاسما (که مثل یک عدسی است) گازهای یونیزه شده را از درون نازل به شکلی عبور می دهد که تمرکز انرژی حرارتی بسیار زیادتر شود. به خاطر انرژی پایدارتر و بالاتر و همینطور قوس متمرکزتر جوش پلاسما، استفاده از این فرایند برای اتصال ورق های نازک تا ضخیم، به خصوص برای جوشکاری آلومینیوم کاربرد فراوانی دارد.

جوشکاری قوسی با الکترود فلزی تحت پوشش گاز محافظ (GMAW / MIG – MAG)

در جوش GMAW، به جای الکترود روکش دار از الکترود بدون روکش مورد استفاده قرار می گیرد. برای جلوگیری از آسیب رسیدن به مذاب فلز جوش (به خاطر اثرات سوء اتمسفر مثل اکسیژن و ازت)، یک گاز بی اثر یا فعال در فضای قوس و اطراف حوضچه مذاب جایگزین اتمسفر می گردد.

اگر گاز استفاده شده بی اثر باشد، به آن جوشکاری میگ MIG و در صورتی که از گاز محافظ فعال استفاده شود، به آن جوشکاری مگ (MAG) گفته می شود. در صورتی که گاز محافظ فعال یا با اثر باشد به آن (MAG) گفته می شود. معمولا در این روش گاز محافظ با استفاده از کپسول و لوله های انتقال به آرامی به اطراف قوس هدایت شده و حفاظت مناسب را ایجاد می کند.

جوشکاری ذوبی اُکسی گاز (OFW)

جوشکاری اکسی گاز یا اُکسی استیلن، از انواع جوشکاری ذوبی است که از انرژی حرارتی ناشی از سوختن یک گاز سوختنی مثل استیلن برای ذوب کردن درز اتصال و سیم جوش فلزی بدون روپوش مورد استفاده قرار می گیرد. در جوشکاری اکسی استیلن روی دسته مشعل جوشکاری شیرهای کنترل جریان گاز وجود دارد که مقدار جریان گاز خروجی به طرف سرمشعل را کنترل می کنند.

مشعل های جوشکاری اکسی گاز دارای محفظه ای به منظور مخلوط شدن گازها هستند. سرمشعل هم همگراست که موجب تمرکز شعله و گرما در سطح کوچکی از محل درز اتصال دو قطعه می شود. این موضوع موجب می شود تا سریع تر به درجه حرارت ذوب برسد.

جوشکاری ذوبی با پرتوی الکترونی (EBW)

جوشکاری EBW چهارمین و آخرین نوع از روش های جوشکاری ذوبی است که نگاهی اجمالی به آن خواهیم داشت. جوشکاری با پرتوی الکترونی، پیشرفته تر و گران تر از حالت لیزری بوده و در میان روش های جوشکاری ذوبی بیشترین حرارت را تولید می کند.

در جوش EBW برخورد الکترون ها به سطح قطعه کار، انرژی جنبشی الکترون ها را تبدیل به گرما می کند. پس سطح در کسری از ثانیه به دمایی در حدود 25000 درجه سانتی گراد می رسد. نفوذ حرارت در این روش آنقدر عمیق است که بتوان قطعاتی با ضخامت بسیار زیاد از هر جنسی را به هم وصل کرد. این روش کمترین میزان اعوجاج و انحراف قطعه کار را دارد؛ اما گران بودن آن از معایب اصلی اش به شمار می رود.

جوشکاری ذوبی با پرتوی لیزر (LBW)

تاکنون از روش های جوشکاری ذوبی، جوش های قوسی و اکسی استیلن را بررسی کردیم و نوبت به جوش LBW می رسد. جوشکاری ذوبی با پرتوی لیزر از انواع جوشکاری پیشرفته و نوین به شمار می رود که جوشی نازک و عمیقی تولید می کند؛ در حالیکه انرژی ورودی به قطعه در مقایسه با روش های دیگر بسیار کمتر می باشد.

در این روش با اعمال اشاعۀ پرانرژی لیزر به سطح قطعه کار، گرمای لازم برای تولید حوضچۀ مذاب و ایجاد اتصال فراهم می گردد. این روش تقریبا برای همه مواد مهندسی قابل استفاده و نیازی به فلز پر کننده ندارد. در مقابل افزایش سرعت جوش در LBW امکان دارد موجب ایجاد ترک شود.

ب – روش های جوشکاری غیر ذوبی

پس از بررسی انواع جوشکاری ذوبی، نوبت به روش های غیر ذوبی جوشکاری می رسد. در روش های جوشکاری حالت جامد ایجاد پیوستگی در قطعات، بدون ذوب فلز پایه انجام می شود.

در این روش ها هیچ ماده پرکننده ای به کار نمی رود و فلزات خواص اولیۀ خود را از دست نمی دهند. همینطور در انواع جوشکاری حالت جامد لبه های قطعات به دلیل اعمال فشار بالا با ایجاد حرارت یا در بعضی موارد بدون حرارت در همدیگر تنیده می شوند.

مکانیزم حاکم اصلی در روش های جوشکاری غیر ذوبی، نفوذ حالت جامد می باشد. اگرچه امکان دارد لایۀ بسیار نازکی از فلز مذاب در مراحل میانی عملیات اتصال بین سطوح ایجاد شود، اما عمدتا از آن چشم پوشی می شود. در ادامه قصد داریم با انواع جوشکاری حالت جامد آشنا شویم.

جوشکاری مقاومتی نقطه ای (RSW)

در جوشکاری RSW، برای ایجاد امتزاج میان دو ورق فلزی، از فشار و گرما مورد استفاده قرار می گیرد. حرارت تولیدی به دلیل مقاومت الکتریکی ورق ها و تماسشان در نقطه اتصال به وجود می آید. پس از اینکه فصل مشترک به دمای ذوب رسید و قطعات کار خمیری شدند، فشار اعمال شده و در هم تنیدگی ساختاری پدید می آید.

جوشکاری مقاومتی (RW)

در میان انواع جوشکاری غیر ذوبی، جوشکاری مقاومتی پرکاربردترین می باشد. در روش های جوشکاری مقاومتی، اتصال دو سطح در اثر حرارت ناشی از اعمال جریان الکتریکی و فشار مکانیکی به طور هم زمان ایجاد می شود. این روش ها سرعت بالایی دارند و در آن ها از سیم جوش استفاده نمی شود. در ادامه به بررسی انواع جوشکاری مقاومتی می پردازیم.

جوشکاری مقاومتی درز جوش (RSEW/Seam welding)

جوشکاری RSEW با مکانیزمی مشابه جوش نقطه ای، برای تولید مفصل های فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. یعنی در این روش گرمای تولیدی از مقاومت و جریان الکتریکی، جوش نقطه ای ایجاد نمی کند. بلکه یک جوش رگه ای ایجاد شده که با اتصال دو بخش از یک سازه، در نهایت یک مفصل ایجاد می گردد.

جوشکاری مقاومتی سرباره ای (ESW)

جوشکاری ESW یا الکترواسلگ، از انواع جوشکاری با نرخ تولید بسیار بالا محسوب می شود. در این روش جوشکاری از سطوح پایین تر (نزدیک به زمین) شروع شده و به سمت بالا ادامه پیدا می کند.

ابتدا سرباره با ترکیب دلخواه تهیه می شود. بعد در اثر مواجهه با قوس الکتریکی موقت، سرباره ذوب می شود. در ادامۀ فرایند این سربارۀ مذاب نقش مقاومت الکتریکی را ایفا کرده و با عبور جریان الکتریکی از آن، گرمای لازم برای ذوب الکترود مصرفی و سطوح لبه های قطعات مورد اتصال به وجود می آید.

جوشکاری مقاومتی زائده ای (RPW)

این روش از روش های کمتر متداول در میان روشهای جوشکاری می باشد. با جوش RPW در هر نقطۀ دلخواهی از قطعات، با همان مکانیزم مقاومت و جریان الکتریکی می توان اتصال ایجاد کرد. با این تفاوت که باید در نقطۀ دلخواه یک زائده یا برآمدگی ایجاد کرد. با برقراری جریان این زائده حالت خمیری پیدا کرده و جوش اتفاق می افتد.

جوشکاری فراصوتی (UW)

در جوشکاری فراصوتی، از ارتعاشات التراسونیک با فرکانس 20 تا 70 کیلوهرتز برای ایجاد اتصال دو فلز مورد استفاده قرار می گیرد. به این صورت که در نقطۀ تماس، نوسان هایی با فرکانس بالا ایجاد می شود. این نوسان ها موجب اعوجاج اتم ها و مولکول های فلزی می شوند و به کمک فشار، یک اتصال مکانیکی به وجود می آید.

جوشکاری اصطکاکی (FRW)

جوشکاری اصطکاکی، از روش های مهم در جوشکاری حالت جامد می باشد. در این روش ابتدا یکی از قطعات توسط نیروی مکانیکی در برای خاصی به گردش در می آید؛ در حالی که قطعۀ دیگر توسط یک گیره محکم نگه داشته شده و حرکتی ندارد. بعد در اثر تماس فصل مشترک دو قطعه با یکدیگر و وجود ضریب اصطکاک بین سطوح تماس، حرارت تولید می شود. این گرمای تولید شده توسط اصطکاک، سطوح تماس را به حالت خمیری درآورده و در نهایت، اعمال فشار همراه با قطع گردش دورانی باعث اتصال دو قطعه به هم می شود. از مزیت های اصلی این روش امکان استفاده برای جوشکاری فلزات غیر هم جنس می باشد.

جوشکاری انفجاری (EW)

جوشکاری انفجاری از روش های جوشکاری حالت جامد است که کاربرد نسبتا کمتری در صنایع عادی دارد. در این روش برای جوشکاری بین دو ورق فلزی یک انفجار در ورق فوقانی اتفاق می افتد. بعد در نتیجۀ برخورد سریعی که ورق بالایی به پایینی دارد، یک پیوند متالورژیکی در فصل مشترک برخورد ایجاد می شود.

کنترل کیفیت جوش

یکی از زمینه های بسیار مهمی که هم در تکنولوژی و هم در متالورژی جوشکاری اهمیت دارد، کنترل و بازرسی کیفیت کیفیت جوش می باشد. کنترل کیفیت جوش شامل تست ها و آزمون هایی است که برای اطمینان از سلامت جوش اجرا می شود.

آزمون های کنترل کیفیت جوش امکان دارد شامل آزمون های غیر مخرب و یا آزمون های مخرب باشد. همینطور در اکثر موارد امکان دارد روش های آنالیز مواد هم در این فرایند دخیل باشند. به خصوص بررسی هایی که توسط آنالیز تفرق اشعه ایکس (XRD) روی فلز جوش و ترکیبات تشکیل دهندۀ آن انجام می شود.

جوشکاری با نورد (RW)

جوشکاری RW از روش های جوشکاری است که برای اتصال ورق های فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. برای انجام جوشکاری با نورد باید ابتدا سطح دو (یا چند) ورق کاملا تمیز باشند. بعد این ورق ها به شکلی روی هم قرار گیرند که سطوح آن ها به شکل کامل در تماس باشند. بعد با نورد هم زمان دو یا چند ورق، فشار بسیاری که وارد می شود موجب امتزاج متالورژیکی ورق ها می گردد.

خرید انواع پروفیل های ساختمانی، میلگرد و تیرآهن و … از آیرونید

آیرونید به عنوان یکی از پیشگامان در تأمین و توزیع انواع پروفیل های ساختمانی، میلگرد، تیرآهن و سایر محصولات فولادی، خدمات ویژه ای را برای مشتریان خود ارائه می دهد. در ادامه، برخی از ویژگی های منحصربه فرد محصولات آیرونید را ملاحظه کنید:

• تنوع محصولات: آیرونید مجموعه ای گسترده از پروفیل ها، میلگردها و تیرآهن ها را در اندازه ها و اشکال مختلف ارائه می دهد که پاسخگوی نیازهای مختلف پروژه های ساخت وساز است.
• کیفیت بالا: تمامی محصولات آیرونید تحت استانداردهای کیفی بالا تولید می شوند و از مواد اولیه مرغوب تهیه می گردند که تضمین کننده استحکام و durability محصولات است.
• قیمت مناسب: آیرونید با ارائه قیمت های رقابتی، امکان خرید به صرفه تری را برای مشتریان فراهم می آورد و به این ترتیب به کاهش هزینه های پروژه های ساختمانی کمک می کند.
• خدمات مشاوره ای: تیم متخصص آیرونید آماده است تا به مشتریان در انتخاب بهترین محصولات برای پروژه هایشان مشاوره دهد و نیازهای خاص آن ها را بررسی کند.
• تحویل سریع: آیرونید با ارائه خدمات سریع و به موقع در تحویل محصولات، می تواند به تسریع روند اجرایی پروژه ها کمک کند.
• پشتیبانی پس از فروش: آیرونید برای اطمینان از رضایت مشتریان، خدمات پشتیبانی و خدمات پس از فروش را ارائه می دهد.

با خرید از آیرونید، می توانید از کیفیت و تنوع محصولات بهره مند شوید و پروژه های ساختمانی خود را با اطمینان کامل اجرا کنید. برای اطلاعات بیشتر و مشاوره، با ما تماس بگیرید!