جوشکاری چیست؟
جوشکاری (به انگلیسی: Welding) یکی از روش‌های ساخت می‌باشد که هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی از قبیل فلز، سرامیک، پلیمر و کامپوزیت به‌یکدیگر است؛ و این کار معمولاً از طریق ایجاد حرارت بالا و ذوب ماده و سپس سرد کردن برای ایجاد جوش انجام می‌شود. جوشکاری با روش‌های اتصال دما پایین‌تری مانند لحیم‌کاری نرم (Soldering) و لحیم‌کاری سخت (Brazing) که در آنها فلز پایه ذوب نمی‌شود، تفاوت دارد.
انجام جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW) بر روی یک لوله، که در ایران به «جوش CO2» شهرت دارد. از این روش همچنین با عنوان‌های جوش MIG (در صورت استفاده از گاز خنثی مانند گاز آرگون) یا جوش MAG (در صورت استفاده از گاز فعال مانند CO2 یا ترکیبی از CO2 با O2 یا Ar)[۱] نیز یاد می‌شود.
در جوشکاری علاوه بر ذوب فلز پایه، معمولاً از یک ماده به عنوان پرکننده نقطه اتصال (Filler) استفاده می‌شود تا حوضچه ای از مواد مذاب ایجاد گردد که پس از خنک شدن و ایجاد اتصال می‌تواند از فلز یا ماده پایه نیز قوی تر باشد. همچنین ممکن است از فشار در کنار گرما یا به تنهایی برای تولید جوش استفاده گردد. ضمناً در جوشکاری به نوعی محافظ برای حفاظت از فلزات پرکننده یا فلزات ذوب شده در برابر اکسید شدن یا آلودگی نیاز است.
برای ایجاد حرارت مورد نیاز جوشکاری از منابع انرژی متعددی می‌توان استفاده کرد، از قبیل: شعله گاز، قوس الکتریکی، لیزر، پرتوی الکترون، اصطکاک، و امواج مافوق صوت. همچنین جوشکاری در محیط‌های صنعتی مختلفی قابل اجراست از قبیل: هوای آزاد، جوشکاری زیر آب، و خارج از اتمسفر زمین. جوشکاری یک کار خطرناک است و برای جلوگیری از سوختگی، شوک الکتریکی، آسیب چشمی و دید، استنشاق گازهای سمی و دود و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش شدید، نیاز به احتیاط می‌باشد.
پیشینه
جوشکاری هواگاز در سال ۱۹۱۸، آمریکا
تا اواخر قرن نوزدهم، تنها فرایند جوشکاری موجود، جوشکاری توسط آهنگری بود که آهنگرها بیش از هزار سال از آن استفاده می‌کردند. جوشکاری قوس الکتریکی (جوش برق) و جوشکاری اکسی-استیلن (جوش گاز) از اولین فرآیندهای توسعه جوشکاری در اواخر قرن گذشته بودند. پس از آن خیلی زود فرایندهای جدیدی از قبیل جوش مقاومت الکتریکی ابداع شدند. در خلال سال‌هایی که جنگ‌های جهانی رخ داد، به دلیل نیاز شدید به روش‌های سریع و مطمئن ایجاد اتصال، فرایندهای جوشکاری با سرعت بسیار زیادی رشد کردند. پس از جنگ جهانی روش‌های مختلفی از قبیل روش‌های دستی جوشکاری مانند جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار (جوش برق)، که امروزه یکی از متداول‌ترین روش‌های جوشکاری محسوب می‌شود، و روش‌های نیمه و تمام اتوماتیک از قبیل جوشکاری قوسی با گاز محافظ (جوش آرگون یا CO2)، جوشکاری زیرپودری، جوش قوسی Flux-cored و جوش سربار الکتریکی ابداع شدند.[۲] امروزه دانش همچنان در حال توسعه بوده و ربات‌های جوشکاری یکی از اجزای اصلی بسیاری از کارخانجات محسوب می‌شوند.
در سال ۱۸۰۰، سر همفری دیوی قوس الکتریکی ضربان-کوتاه را کشف کرد و نتایج خود را در سال ۱۸۰۱ منتشر کرد.[۳][۴][۵]
در سال ۱۸۰۲، واسیلی پتروف، دانشمند روسی، قوس الکتریکی مداوم را ایجاد کرد،[۶][۷][۸] و متعاقباً «اخبار آزمایش‌های گالوانیک - ولتاییک» را در سال ۱۸۰۳ منتشر کرد، و در آن آزمایش‌های انجام شده در سال ۱۸۰۲ را توصیف کرد. یکی از مواردی که این گزارش منتشر شده بسیار مهم بود، توصیف قوس الکتریکی پایدار و توصیف کاربردهای احتمالی آن از جمله ذوب فلزات بود.[۹] در سال ۱۸۰۸، دیوی که از کار پتروف بی‌خبر بود، دوباره قوس الکتریکی مداوم را کشف کرد.[۱۰][۱۱] در سال‌های ۱۸۸۱–۸۲ نیکلای بناردوس (روسی) و استنیسلاو اولسفسکی (لهستانی)[۱۲] اولین روش جوشکاری قوس الکتریکی را با استفاده از الکترودهای کربن به نام جوشکاری قوس کربن ایجاد کردند. پیشرفت در جوشکاری قوس الکتریکی با اختراع الکترودهای فلزی در اواخر دهه ۱۸۰۰ توسط یک شخص روسی، به نام نیکلای اسلاویانوف (۱۸۸۸) و یک شخص آمریکایی به نام چارلز. ال. کافین (۱۸۹۰) ادامه یافت. در حدود سال ۱۹۰۰، آ. پی. استرومنگر در بریتانیا یک الکترود فلزی روکش دار ارائه کرد، که قوس پایدارتری را به وجود آورد. در سال ۱۹۰۵، دانشمند روسی ولادیمیر میتکویچ پیشنهاد کرد که از یک قوس الکتریکی سه فاز برای جوشکاری استفاده شود. جوشکاری جریان متناوب توسط سی. جی. هولسلگ در سال ۱۹۱۹ اختراع شد، اما تا یک دهه بعد محبوبیت پیدا نکرد.[۱۳]
فرایندهای جوشکاری
فرایندهای جوشکاری با قوس الکتریکی
ویرایش
مقالهٔ اصلی: جوشکاری با قوس الکتریکی
شماتیک یک حوضچه جوش در جوشکاری برق - ۱- پوشش ۲- الکترود ۳- گاز محافظ ۴- جوش ۵- فلز پایه ۶- فلز جوش داده شده ۷- انجماد گِل جوش
جریان الکتریکی از جاری‌شدن الکترون‌ها در یک مسیر هادی به‌وجود می‌آید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا (گاز) ایجاد شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنانچه شکاف هوا به‌اندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا، گاز میان شکاف یونیزه‌شده و قوس الکتریکی برقرار می‌شود. از قوس الکتریکی به‌عنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده می‌شود. حرارت ایجاد شده در جوشکاری به دلیل حرکت الکترون‌ها در ستون قوس و بمباران الکترونی قطعه کار می‌باشد. روش‌های جوشکاری با قوس الکتریکی عبارت‌اند از:
جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار (Shielded Metal Arc Welding-SMAW)
جوشکاری زیرپودری (submerged arc welding-SAW)
جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)
جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی (GTAW یا جوشکاری TIG)
جوشکاری پلاسما
فرایندهای جوشکاری مقاومتی
مقالهٔ اصلی: جوشکاری مقاومتی
یک دستگاه جوش نقطه ای. نوک بازوهای مسی در سمت چپ محل قرار گرفتن دو قطعه و ایجاد اتصال است.
در جوشکاری مقاومتی با عبور یک جریان الکتریکی بالا از درون قطعه کار، و ایجاد گرما به دلیل وجود مقاومت الکتریکی و فشار وارد شده از سمت بازوهای مسی اتصال ایجاد می‌گردد. با عبور جریان زیاد (۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ آمپر) از درون فلز، حوضچه کوچکی از فلز مذاب در منطقه جوش ایجاد می‌شود.[۱۴] به‌طور کلی، روش‌های جوشکاری مقاومتی کارآمد هستند و آلودگی کمی ایجاد می‌کنند، اما کاربرد آنها تا حدودی محدود است و هزینه تجهیزات می‌تواند زیاد باشد.[۱۴] روش‌های جوشکاری مقاومتی عبارتند از:
جوش نقطه‌ای
درز جوش
جوش تکمه‌ای
با استفاده از قالب
فرایندهای جوشکاری حالت جامد
ویرایش
دسته‌ای از فرایندهای جوشکاری هستند که در آنها عمل جوشکاری بدون ذوب‌شدن لبه‌ها انجام می‌شود. در واقع لبه‌های تحت فشار با حرارت یا بدون حرارت در همدیگر له می‌شوند. فرایندهای این گروه عبارت‌اند از:
جوشکاری اصطکاکی
در این روش به‌جای استفاده از انرژی الکتریکی برای تولید گرمای مورد نیاز ذوب فلزات از انرژی مکانیکی استفاده می‌گردد. به‌این ترتیب که یکی از دو قطعه که با سرعت درحال دوران است به‌قطعهٔ دوم که ثابت نگه داشته‌شده تماس داده می‌شود. در اثر اصطکاک بین دو قطعه و تولید حرارت، محل تماس دو قطعه ذوب‌شده و لبه‌های تحت فشار با حرارت در همدیگر له می‌شوند.
جوشکاری نفوذی
جوشکاری با امواج مافوق صوت
فرایند جوشکاری با گاز
ویرایش
جوش گاز.
جوشکاری با گاز یکی از گروه فرایندهای جوشکاری است که در آن، اتصال با ذوب‌شدن توسط یک یا چند شعله مانند استیلن یا پروپان، با اعمال فشار یا بدون آن، با کاربرد فلز پرکننده یا بدون آن انجام می‌شود.
از لیزرهای مختلفی مانند «زر گاز کربنیکی» یا لیزر یاقوت برای جوشکاری می‌توان استفاده کرد. دقت می‌شود که انرژی پرتو، آن‌قدر زیاد نباشد که باعث تبخیر فلز شود.
جوشکاری با اشعه الکترونی
مقالهٔ اصلی: جوشکاری با پرتو الکترون
کاربرد جریانی از الکترون‌ها است که با ولتاژ زیاد شتاب داده شده‌اند و به‌صورت باریکه‌ای متمرکز به‌عنوان منبع حرارتی جوشکاری به‌کار می‌روند. به‌دلیل چگالی بالای انرژی در این پرتو، منطقه تفدیده بسیار باریک می‌باشد و جوشی با کیفیت مناسب به‌دست می‌آید. این فرایند به‌عنوان اولین فرایند جوشکاری به‌کاررفته برای ساخت بدنهٔ جنگنده‌ها استفاده شد.
روش‌های متداول آماده‌سازی اتصال‌های جوشی: (۱) جوش لب به لب صاف، (۲) جوش لب به لب V-شکل (۳) اتصال روی هم (۴) اتصال T-شکل
اتصال‌های جوشی را از لحاظ هندسی می‌توان به شکل‌های گوناگونی آماده کرد. ۵ گونه اصلی اتصال‌های جوشی از لحاظ هندسی عبارتند از:
جوش لب به لب (butt joint)
جوش روی هم (lap joint)
جوش گوشه ای (corner joint)
جوش لبه ای (edge joint)
جوش T شکل (T-joint)
روش‌های دیگری برای آماده‌سازی لبه قطعات قبل از جوشکاری وجود دارد. از قبیل: V شکل، U شکل، J شکل.[۱۵]
در بعضی روش‌های جوشکاری لازم است که اتصال‌ها حتماً به شکل خاصی آماده شوند. برای مثال در جوشکاری درزی یا نقطه جوش زنی یا جوشکاری پرتو الکترونی باید حتماً دو قطعه روی هم قرار داده شده و جوشکاری شوند یا در اصطلاح جوشکاری روی هم (Lap joint) شوند. بعضی روش‌های دیگر مانند جوشکاری قوسی فلز پوشش‌دار (جوش برق) بسیار منعطف بوده و تقریباً با این روش می‌توان هر نوع اتصالی را جوشکاری کرد. در برخی فرایندهای جوشکاری برای پر کردن شیار چند مرحله مختلف جوشکاری می‌شوند که به هر مرحله اصطلاحاً «پاس» می‌گویند. در این حالت پس از هر پاس جوشکاری اجازه می‌دهند که قطعه خنک شده و سپس یک مرحله یا پاس دیگر آن را جوشکاری می‌کنند.[۱۶]
اثرات گرما
قابلیت جوشکاری یا اتصال
کنترل کیفیت و بازرسی
صفحه‌های مرتبط
جوش منیزیم
جوشکاری هیدروژن اتمی
جوشکاری خودزا
جوشکار سیار
جوشکاری سیار
آهنگر سیار شرق تهران
آهنگر سیار شمال تهران
آهنگر سیار جنوب تهران
آهنگر سیار غرب تهران
جوشکار شرق تهران
جوشکار شمال تهران
جوشکار غرب تهران
جوشکار مرکز تهران
جوشکار بازار تهران
جوشکار تجریش آهنگر تجریش جوشکار نیاوران جوشکار ونک آهنگر ونک آهنگر نارمک جوشکار نارمک آهنگر پیروزی جوشکار رودکی جوشکار پیروزی آهنگر جوشکار جردن آهنگر جردن آهنگری نیاوران اهنگر استخر آهنگر لویزان جوشکار افسریه آهنگری نواب آهنگر نواب جوشکار مشیریه آهنگر ستارخان جوشکار ستارخان جوشکار تهران ویلا جوشکار منطقه 1 تهران جوشکار منطقه ۲ تهران آهنگر چیتگر جوشکار سیار بلوار ابوذر جوشکار سیار مسعودیه آهنگر سیار مسعودیه آهنگر سعادت آباد جوشکار سیار آزادی جوشکار سیار صادقیه جوشکار سیار الهیه جوشکار سیار شمرون آهنگر اوقاف آهنگر هروی جوشکار سیار رودکی جوشکار سلمانی آهنگر نازی آباد جوشکار بازار تهران آهنگر مرکز تهران
خدمات جوشکاری تهران