جوشکاری چیست؟ انواع جوشکاری و چگونگی انجام آن

جوشکاری یکی از روش هایی است که از آن برای اتصال دائم قطعات استفاده می شود. برای جوشکاری روش های گوناگونی وجود دارد که هر یک از این روش ها کاربردهای گوناگونی داشته و در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. در این مطلب قصد داریم به بررسی سوال جوشکاری چیست؟ بپردازیم و شما را با جوشکاری و انواع روش های آن آشنا کنیم. اگر می خواهید به صورت تخصصی با جوشکاری و نحوه انجام آن آشنا شوید توصیه می کنیم در دوره آموزش جوشکاری فنی برق ثبت نام کنید.

جوشکاری چیست؟

جوشکاری فرایندی است که طی آن دو یا چند قطعه با حرارت، فشار یا با سرد شدن، به هم متصل می شوند. جوشکاری معمولاً در فلزات و ترموپلاستیک ها استفاده می شود، اما می تواند در چوب نیز مورد استفاده قرار گیرد.

برخی از مواد نیاز به استفاده از فرایندها و تکنیک های خاصی دارند. برخی از مواد “غیر قابل جوش دادن” هستند، اصطلاحی که معمولاً در فرهنگ لغت ها یافت نمی شود، اما در علوم مهندسی پرکاربرد است.

قطعاتی که به هم متصل شده اند به عنوان ماده و متریال مادر شناخته می شوند. مواد اضافه شده جهت تشکیل اتصال، ماده پرکننده یا مصرفی نامیده می شود. این مواد شامل اشکال مختلفی از جمله صفحه یا لوله مادر، سیم پرکننده، الکترود مصرفی (برای جوشکاری قوس) و غیره می باشد.

مواد مصرفی معمولاً به گونه ای انتخاب می شوند که از نظر ترکیب به مواد مادر شبیه باشند، تا یک جوش همگن ایجاد می شود، اما در مواردی مثل جوشکاری چدن های شکننده، هنگامی که از یک پرکننده با ترکیبی بسیار متفاوت استفاده شود به آن جوش ناهمگن  گفته می شود.

جوشکاری چگونه انجام می شود؟

1- جوشکاری فلزات

برخلاف لحیم کاری که فلز پایه در آن ذوب نمی شود، جوشکاری یک فرایند حرارتی زیاد است که به طور معمول با افزودن مواد پرکننده، فلز پایه را ذوب می کند.

حرارت در دمای بالا باعث ایجاد حوضچه ای از مواد مذاب می شود که پس از خنک شدن اتصال را ایجاد می کند و می تواند قوی تر از فلز نیز عمل کند. همچنین می توان برای جوشکاری، از فشار در کنار حرارت و یا به تنهایی استفاده کرد.

برای جلوگیری از تولید آلودگی یا اکسید شدن فلزات ذوب شده پس از جوشکاری می توانید از یک گاز محافظ استفاده کرد.

حتما بخوانید: هر آنچه باید درباره انواع گاز محافظ جوشکاری بدانید

2- جوشکاری پلاستیک

در جوشکاری پلاستیک ها نیز از گرما برای اتصال مواد استفاده می کند در سه مرحله انجام می گیرد:

آماده سازی سطوح، گرما و فشار و خنک سازی. بسته به فرایند مورد استفاده، روش های اتصال پلاستیک ها را می توان به دو روش گرمایش خارجی یا داخلی تقسیم کرد.

3- جوشکاری چوب

در جوشکاری چوب از گرمای تولید شده توسط اصطکاک برای اتصال مواد استفاده می شود. در این روش قبل از ایجاد اصطکاک، موادی که باید به یکدیگر متصل شوند تحت فشار زیادی قرار می گیرند. این یک فرایند سریع است که به چوب ها اجازه می دهد تا بدون چسب یا میخ در عرض چند ثانیه به هم متصل شود.

انواع اتصالات در جوشکاری

اتصال لب به لب (Butt Joint)

1. اتصال لب به لب (Butt Joint)

اتصال بین انتها یا لبه های دو قسمت باعث ایجاد زاویه 135 ت ا180 درجه در ناحیه جوش با یکدیگر می شود.

اتصال تی (T Joint)

2. اتصال تی (T Joint)

با اتصال بین انتها یا لبه ی یک قطعه بر روی قطعه دیگر، زاویه ای بین 5 تا 90 درجه در ناحیه جوش با یکدیگر تشکیل می دهند.

اتصال گوشه ای یا گونیا (Corner Joint)

3. اتصال گوشه ای یا گونیا (Corner Joint)

اتصال بین انتها یا لبه های دو قسمت باعث ایجاد زاویه ای بین 30 تا 135 درجه در ناحیه اتصال می شود.

اتصال لبه ای (Edge Joint)

4. اتصال لبه ای (Edge Joint)

اتصال بین لبه های دو قسمت باعث ایجاد زاویه 0 تا 30 درجه با یکدیگر در ناحیه اتصال می شود.

اتصال صلیبی (Cruciform Joint)

5. اتصال صلیبی (Cruciform Joint)

اتصالی که در آن دو صفحه تخت یا دو میله به یک صفحه تخت دیگر با زاویه ی قائمه و در یک راستا جوش داده می شود.

اتصال پوششی یا روی هم (Lap Joint)

6. اتصال پوششی یا روی هم (Lap Joint)

این اتصال از رایج ترین اتصالات در جوشکاری است. اتصال بین دو قسمت که همپوشانی آن که در ناحیه جوش زاویه 0 تا 5 درجه با یکدیگر ایجاد می کنند.

حتما بخوانید: آشنایی با مهم ترین ابزار جوشکاری

روش های جوشکاری

الف) انواع جوشکاری بر اساس پیکربندی:

جوش دکمه ای

1- جوش دکمه ای

در این روش جوشکاری همانطور که تصویر دیده می شود، داخل یک حفره و از روی هم قرار گرفتن دو سطح جوشکاری صورت می گیرد. به این روش جوشکاری،  Slot Weld گفته می شود.

جوش انسدادی

2- جوش انسدادی

جوشکاری با پر کردن سوراخ دایره ای یا بیضی شکل با فلز پرکننده انجام می شود. این سوراخ از قرار گرفتن دو سطح روی یکدیگر به وجود می آید. Plug Weld نام دیگر این روش جوشکاری است.

حتما بخوانید: 12 نکته برای رعایت ایمنی در جوشکاری و جلوگیری از خطرات آن

ب) انواع جوشکاری بر اساس میزان نفوذ:

جوش نفوذی کامل

1- جوش نفوذی کامل

در محل اتصال جوش داده شده، فلز جوش به طور کامل به ریشه محل اتصال نفوذ می کند.

جوش نفوذی جزئی

2- جوش نفوذی جزئی

جوشی که در آن نفوذ همجوشی کمتر از نفوذ کامل است.

انواع مختلف جوشکاری چیست و هر کدام چه کاربردهایی دارد؟

انواع جوشکاری با تکنیک ها و کاربردهای خاص خود در صنعت وجود دارد که شامل موارد زیر است:

1. جوشکاری با قوس الکتریکی

این نوع از جوشکاری شامل تعدادی از فرایندهای رایج دستی، نیمه اتوماتیک و خودکار است که شامل جوشکاری فلز با گاز نجیب (MIG)، جوشکاری با چوب، جوشکاری آرگون یا جوشکاری تنگستن با گاز نجیب (TIG) می باشد. جوشکاری با الکترود دستی پوشش دار (SMAW)، جوشکاری زیرپودری (SAW)، جوشکاری قوسی گاز تنگستن (GTAW)، جوشکاری فلز با گاز فعال (MAG)، جوشکاری قوسی با مفتول تو پودری (FCAW)، جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW) و جوشکاری قوس پلاسما برخی از روش های جوشکاری با قوس الکتریکی می باشد.

این تکنیک ها معمولاً از مواد پرکننده استفاده می کنند و عمدتا برای اتصال فلزات از جمله فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، نیکل و آلیاژهای مس، کبالت و تیتانیوم استفاده می شود. فرآیندهای انواع جوشکاری قوس دار در صنایع مختلف مانند نفت و گاز، نیرو، هوافضا، خودروسازی و غیره به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

2. جوشکاری اصطکاکی

در جوشکاری اصطکاکی مواد را با استفاده از اصطکاک مکانیکی به هم متصل می کنند. این روش را می توان بر روی مواد مختلف جوشکاری از جمله فولاد، آلومینیوم یا حتی چوب پیاده کرد.

اصطکاک مکانیکی گرمایی تولید می کند که باعث می شود تا مواد نرم شده و با سرد شدن اتصال ایجاد می کند. نحوه ایجاد اتصال بستگی به فرآیند مورد استفاده دارد، به عنوان مثال جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW)، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای (FSSW)، جوشکاری اصطکاکی خطی (LFW) و جوشکاری اصطکاکی دوار (RFW) از انواع روش های جوشکاری اصطکاکی می باشند.

جوشکاری اصطکاکی نیازی به استفاده از فلزات پرکننده، شاره یا گاز محافظ ندارد.

فرآیندهای جوشکاری اصطکاکی در صنایع استفاده می شود و همچنین به عنوان روشی برای چسباندن چوب بدون استفاده از چسب یا میخ مورد استفاده قرار می گیرد.

3. جوشکاری با پرتو الکترونی

این فرآیند همجوشی از پرتو های الکترونی با سرعت بالا برای اتصال مواد استفاده می کند. انرژی جنبشی الکترون ها هنگام برخورد با قطعات به حرارت تبدیل می شود که باعث می شود مواد در همدیگر ذوب شوند. جوشکاری با پرتو الکترونی (EBW) در خلاء (با استفاده از محفظه خلاء) انجام می شود تا از پخش شدن پرتو جلوگیری شود.

کاربردهای زیادی برای EBW وجود دارد، زیرا می توان از آن ها برای اتصال بخش های ضخیم استفاده کرد. این بدان معناست که می توان آن را در صنایعی مانند هوافضا، نیروگاه هسته ای، خودرو، راه آهن و غیره استفاده کرد.

4. جوشکاری با لیزر

برای اتصال ترموپلاستیک یا قطعات فلزی می توان از جوشکاری با لیزر استفاده کرد. در این روش جوشکاری از لیزر برای متمرکز کردن گرما جهت جوشکاری استفاده می شود.

سرعت و راحتی این روش به دلیل خودکار بودنش آن را برای صنایعی مانند صنعت خودرو مناسب می کند. جوشکاری با اشعه لیزری را می توان برخلاف جوشکاری با پرتو الکترونی در هوا هم انجام داد.

5. جوشکاری مقاومت الکتریکی

این یک فرایند سریع است که معمولاً در صنعت خودرو استفاده می شود. این فرآیند را می توان به دو نوع جوشکاری نقطه ای مقاومتی و جوشکاری درز مقاومتی تقسیم کرد.

در جوشکاری نقطه ای از حرارت بین دو الکترود با به کارگیری یک ناحیه کوچک به هم چسبیده استفاده می شود. جوشکاری درزی مانند جوشکاری نقطه ای است با این تفاوت که الکترودها را با چرخ های دوار جایگزین می کند تا جوشکاری بطور مداوم و بدون نشت ایجاد شود.

منبع:twi-global

در این مطلب به بررسی انواع روش های جوشکاری پرداختیم. در صورتی که از علاقه مندان به جوشکاری هستید توصیه می کنیم در دوره آموزش جوشکاری آموزشگاه فنی برق ثبت نام نمایید.