جوشکاری یکی از روشهای اتصال دائم قطعات به هم است و انواع جوشکاری کاربردهای تکنولوژیکی فراوان دارد. از سوی دیگر، سیر صعودی قیمت آهن الات از جمله قیمت میلگرد در بازار، اهمیت رعایت اصول جوشکاری را دوچندان میکند؛ چرا که اشتباه در ایجاد اتصالات ممکن است در بسیاری مواقع به اتلاف ماده اولیه منجر میشود و خسارات مالی به دنبال دارد.
در این مقاله از آیرومارت تعریف جوشکاری و انواع آن را بررسی میکنیم.
تعریف جوشکاری
جوشکاری (Welding) یکی از پرکاربردترین و دائمیترین روشهای اتصال فلزات است. در حالت ایدئال، اتصال جوش بهگونهای ایجاد میشود که از نظر شیمیایی، مکانیکی و حتی نظم اتمی با قطعه اصلی تفاوتی نداشته باشد.
در این فرایند، دو یا چند قطعه با استفاده از گرما، فشار یا ترکیب هر دو به هم متصل میشوند و پیوندی مقاوم و پایدار تشکیل میدهند. جوشکاری عمدتاً برای فلزات و ترموپلاستیکها بهکار میرود، اما امکان جوش مواد دیگری مانند چوب نیز وجود دارد.
انواع مختلف جوشکاری بر اساس نوع منبع حرارت یا فشار، گاز محافظ، الکترود و مواد پرکننده دستهبندی میشوند و انتخاب روش مناسب به نوع ماده و کاربرد بستگی دارد.
چگونه جوشکاری کنیم؟ اتصالات و مفاهیم اولیه
انواع اتصالات جوشکاری از دیدگاههای مختلف دستهبندی میشوند. در یکی از این گروهبندیها، هر یک از اتصالات، در یکی از سه گروه اتصالات موقت، نیمهموقت یا دائم قرار میگیرند.
اتصالات موقت
اتصالاتی هستند که بهراحتی جدا میشوند مثل پیچ، مهره، خار، پین، قلاب. این اتصالات انواع بسیاری دارند که هر یک مزایا و معایب خود را دارد. ازجمله مزایای این روش، تعمیر اتصالات سازههای بزرگ مثل دکلهاست که جهت تعمیر، اجزا بهراحتی از هم جدا میشوند و نیازی به جابهجایی کل سازه نیست.
اتصالات نیمهموقت
این اتصالات بهراحتی از هم جدا نمیشوند، اما در صورت لزوم، با قدری زحمت میتوان آنها را از هم جدا کرد؛ مثل لحیم، پرچ و بعضی از چسبها.
اتصالات دائم
برای جدا کردن اتصالات جوش معمولاً باید قطعه را برید یا شکست، زیرا این نوع اتصال دائم محسوب میشود. حتی برخی از لحیمهای سخت یا دیرذوب نیز در همین دسته قرار میگیرند. انتخاب درست روش اتصال میتواند بر استحکام، دوام و عملکرد سازه تأثیر مستقیم بگذارد.
بیشتر بخوانید: فروش انواع اتصالات استیل اعتباری
اتصال توسط جوش کاری
این نوع به معنای اتصال مواد مختلف است؛ حتی اگر همجنس نباشند یا دارای پوشش باشند. برای نمونه، اتصال ورقهای گالوانیزه.
ایجاد مواضع خاص با ویژگیهای موردنظر
در صنعت، قطعاتی ساخته میشوند که یک بخشی از آن مثل سطح یک لبه یا یک بخش خاص از آن باید خواصی جدا از بقیه قطعه داشته باشد. سوپاپ دود، بادامک و دریچه سدها مثالی از این قطعات است.

انواع جوشکاری
روش های جوشکاری به طور کلی به جوشکاری ذوبی، غیر ذوبی و قوسی تقسیم می شود که به عبارتی می توان روش های قوسی را نیز از زیرمجموعه روش های ذوبی دانست. در ادامه هر یک از این روش ها معرفی شده اند.
فرایندهای جوشکاری ذوبی
در این روش از انواع جوشکاری با استفاده از منبعی مانند شعله، قوس الکتریکی یا لیزر، سطح قطعه ذوب میشود و پس از برداشتن منبع، حوضچه مذاب منجمد شده و اتمها دوباره در کنار هم قرار میگیرند. این فرایند باعث ایجاد نیروی چسبندگی میان اتمها و در نهایت اتصال قطعات میشود.
نوع جهتگیری اتمها، خواص مکانیکی اتصال را تعیین میکند. هرچه فناوری پیشرفتهتر باشد، منطقه ذوب کوچکتر، سرعت اتصال بیشتر و کیفیت نهایی مطلوبتر خواهد بود. از جمله نمونههای این روش، ترمیت است که معمولاً برای اتصال ریلهای راهآهن به کار میرود.

فرایندهای جوشکاری غیر ذوبی
در روشهای حالت جامد یا غیرذوبی، اتصال از طریق فشار و تغییر شکل ایجاد میشود. این شیوه بیشتر برای فلزات نرم مانند نقره، آلیاژهای مس و آلومینیوم کاربرد دارد و حتی در دمای محیط نیز قابل اجراست. اما در مورد فلزاتی مثل فولاد، معمولاً نیاز به گرمکردن قطعه تا حدود ۴۰۰ تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد وجود دارد. یکی از قدیمیترین نمونههای این روش، آهنگری یا پتکهای است.
روش دیگری هم وجود دارد که در آن اتصال با استفاده از یک پل واسطه انجام میشود، بدون نیاز به ذوب یا فشار مستقیم. اگر این پل فلزی باشد، اتصال به صورت لحیمکاری نرم یا سخت انجام میشود و اگر غیر فلزی باشد، از چسبها برای ایجاد پیوند استفاده میگردد.
بیشتر بخوانید: جوشکاری میلگرد و اجرای آن
در ادامه، به معرفی برترین روشهای جوشکاری میپردازیم.

فرایندهای جوشکاری قوسی
وجه مشترک بیشتر روشهای قوسی، استفاده از انرژی الکتریکی است. در این میان، قوس الکتریکی نقش اصلی را دارد. قوس در واقع پدیدهای طبیعی است که نمونه آن را در رعد و برق یا جرقهی شمع خودرو میتوان دید.
بهطور ساده، قوس به معنی تبدیل انرژی الکتریکی به نور و حرارت است؛ اگرچه تعریف دقیقتری هم میتوان برای آن ارائه کرد. این پدیده نهتنها در فرایندهای اتصال، بلکه در برشکاری فلزات نیز کاربرد دارد.
قوسهای الکتریکی معمولاً بین الکترود و قطعه کار ایجاد میشوند. در این حالت یکی از اجزا به قطب مثبت و دیگری به قطب منفی متصل شده و قوسی مستقیم به وجود میآید. اما در موادی مانند سرامیکها که رسانا نیستند، قوس بین دو الکترود شکل گرفته و بهطور غیرمستقیم موجب ذوب یا برش قطعه میشود.
قوسها بر اساس نوع الکترود به دو دسته تقسیم میشوند:
-
الکترود مصرفی: هم الکترود و هم قطعهکار ذوب شده و ناحیه اتصال ترکیبی از هر دو فلز خواهد بود.
-
الکترود غیرمصرفی: مانند تنگستن یا کربن که خود الکترود ذوب نمیشود و حرارت قوس تنها قطعهکار را ذوب میکند.
دمای قوس الکتریکی بسیار بالاست و میتواند همه فلزات را ذوب یا حتی تبخیر کند. این دما بسته به شرایطی مانند محل قوس، شدت جریان، جنس الکترود، نوع قطعهکار و گاز محافظ متغیر است و معمولاً در بازهای بین ۴۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ کلوین قرار دارد.

فرایند جوشکاری قوسی با الکترود دستی (Shielded Metal Arc Welding)
فرایند قوسی با الکترود دستی که در اصطلاح عامیانه “جوش برق” یا “SMAW” نامیده میشود، یکی از پرکاربردترین روشهای اتصال در صنعت است. این روش زیرمجموعهی فرآیندهای قوسی با انرژی الکتریکی و محافظت سرباره به شمار میآید و از کارگاههای کوچک تا واحدهای صنعتی بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد.
در ابتدا از سیم فلزی لخت استفاده میشد، اما بهمرور برای بهبود کیفیت و سهولت کار، الکترودهای پوششدار معرفی شدند. اختراع این نوع الکترود به دست صنعتگر سوئدی، اسکار جلبرگ انجام شد؛ او سیم آهنی را در ترکیبی از کربنات و سیلیکات فرو برد و پس از خنکسازی، الکترود پوششدار را ایجاد کرد. از آن زمان اهمیت پوشش و ترکیبات آن در این روش برجسته شد.
همچنین بخوانید: انواع اتصالات جوشی کدامند؟

جوشکاری زیر پودری (Submerged Arc Welding)
در جوشکاری زیرپودری یا جوشکاری SAW، فلز الکترود و مواد روانساز از یکدیگر جدا هستند. از یک کلاف سیم توپر استفاده شده و توسط قرقرههایی به سمت پایین و به طرف محل جوش حرکت داده میشود. کل مجموعه از داخل نازلی عبور میکند.که به جریان الکتریکی متصل است.

در این انواع روش جوشکاری، به منظور حذف فرایند تعویض الکترود، الکترود، بدون پوشش است و جایی که نیاز به پوشش باشد، از فلاکس داخل یک مخزن استفاده میشود.
در اثر حرارت قوس، بخشی از پودر فلاکس که روی کار ریخته شده است ذوب میشود. سپس سیم و قطعه کار هم ذوب شده و به این ترتیب عملیات جوشکاری انجام میشود. پوشیده شدن حوضچهی مذاب با این دانههای ریز و پودرها، موجب حفاظت حوضچه از طریق ایجاد یک سرباره میشود. این فرایند، جوشکاری قوس مخفی نیز نام دارد.
در مقاله آشنایی با انواع جوشکاری زیرپودری لوله، جزئیات بیشتری را در رابطه با این فرایند بخوانید.

جوشکاری قوسی تو پودری (FCAW)
این نوع از روشهای جوشکاری، مشابه جوشکاری زیرپودری است با این تفاوت که در آن پودر داخل سیم جوش قرار میگیرد. در این روش دیگر نیاز به تعویض الکتروئد نیست. از طرفی، سرعت بالاتری نسبت به روش قبل دارد. از معایب جوشکاری توپودری، نیاز به تجهیزات گران قیمت و پیچیده است.

جوشکاری قوس با گاز محافظ (Gas Metal Arc Welding)
در فرایند جوش کاری قوسی با الکترود مصرفی تحت پوشش گاز محافظ، از الکترود بدون پوشش و برای محافظت از حوضچه مذاب جوشکاری، از یک گاز كم اثر یا بیاثر در فضای قوس و اطراف حوضچه مذاب استفاده میشود. گاز محافظ از طریق كپسول و لولههای انتقال به آرامی به اطراف قوس هدایت شده و حفاظت مناسب را ایجاد میكند.
در این فرایند که با نام جوشکاری GMAW نیز شناخته میشود، چنانچه از گاز محافظ خنثی یا بیاثر مثل گاز آرگون یا هلیوم استفاده شود (بهخصوص برای فلزاتی که در مقابل اتمسفر حساسیت بالایی دارند از جمله آلومینیوم و فولاد زنگ نزن) به آن جوشکاری MIG (میگ) میگویند.
در صورتی که از گاز نیمهفعال مانند CO۲ استفاده شود، جوشکاری MAG (مگ) نامیده میشود. بنابراین جوشکاری co2 زیرمجموعه جوشکاری MAG است.

این نوع جوشكاری بهدلیل تداوم جوشکاری و عدم توقف ناشی از تعویض الكترود بهصورت اتومات و با استفاده از رباتها در صنایع مختلف مثل اتومبیلسازی، واگنسازی، كشتیسازی و سایر سازههای فلزی كاربرد وسیعی دارد.

فرایند جوشکاری قوس با الکترود تنگستن و گاز خنثی (Tungsten Inert Gas)
این فرایند با عنوان جوشکاری آرگون یا جوشکاری تیگ نیز معروف است. باید گفت که این یک غلط رایج است؛ چون در آن میتوان از گاز هلیم یا مخلوطی از هلیم و آرگون نیز استفاده کرد. این فرایند معمولاً برای جوشکاریهای حساس که کیفیت بالایی مدنظر است کاربرد دارد.
جوشکاری TIG یکی دیگر از فرایندهای جوشکاری قوسی است كه در آن قوس بین الكترود غیرمصرفی دیرذوب تنگستن و قطعه كار برقرار میشود و باعث ذوب فلز پایه و ایجاد حوضچه مذاب روی قطعه كار میشود. مشاهده فیلم آموزش جوشکاری تیگ میتواند به شما در درک بهتر این فرایند کمک کند.

جوشکاری قوس با الکترود تنگستن و گاز خنثی
صنایع موشکی و کاربردهای نظامی و تعمیرات برخی نیروگاهها، جوشکاری آلومینیوم، مس، تیتانیوم، منیزیم و فولادهای زنگنزن، کاربردهای مربوط به صنایع غذا و دارو که کیفیت و حساسیت بالا مدنظر است، از جمله استفادههای این روش بهشمارمیروند.

طراحی جوشکاری قوس با الکترود تنگستن و گاز خنثی
جوشكار اكسی استیلن (Oxy-Fuel Gas Welding)
جوشکاری اکسی استیلن یکی از متداولترین انواع فرایندهای جوشکاری در صنعت ایران محسوب میشود و در بین جوشکارهای سنتی به نام جوش کاربید یا جوشکاری کاربیت نیز شناخته میشود.
این فرایند، از نظر تعداد واحدهایی که از آن استفاده میکنند در رتبه دوم و از نظر حجم و تناژ تولید محصولات با این روش در رتبه چهارم یا پنجم قرار دارد؛ چون این روش بیشتر مورد استفاده برای کاربردهای ظریف است.
جوشكاری اكسی استیلن فرایندی است که از انرژی حرارتی ناشی از سوختن یک گاز سوختنی مثل استیلن برای ذوب کردن درز اتصال و سیم جوش فلزی بدون روپوش استفاده میشود. در كپسولها، گاز اکسیژن و استیلن بهصورت فشرده وجود دارد. فشار گازها توسط رگلاتورها کاهش یافته و تنظیم میشود و از طریق دو شیلنگ لاستیکی به طرف مشعل هدایت میشوند.
علاوه بر سهراهی و رگلاتور، شیر یک طرفه نیز در مسیر گازها نصب میشود تا مانع از برگشت گاز و شعله به طرف کپسول شود.

جوشكار اكسی استیلن
فرایندهای جوشکاری مقاومتی (Electric Resistance Welding)
این دسته از فرایندها که با نام جوشکاری ERW نیز شناخته میشوند، از انرژی الکتریکی (البته بدون وجود قوس الکتریکی) استفاده میکنند.
در این فرایند، جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور میکند و بر اساس قوانین الکتریکی، حرارت ایجادشده موضع مورد نظر را گرم و خمیری و حتی ذوب میکند و عمل جوشکاری به این صورت انجام میشود. درواقع اتصال دو سطح در اثر حرارت ناشی از اعمال جریان الکتریکی و فشار مکانیکی بهصورت همزمان ایجاد میشود.
بالا بودن مقاومت الکتریکی و عبور جریان الکتریسیته در محل تماس دو سطح، بر اساس قوانین الکتریکی، حرارت ایجاد میکند. با این کار، موضع مورد نظر را گرم، خمیری و حتی ذوب شده و عمل جوشکاری انجام میشود. سپس فشار لازم نیز از طریق الکترودها به محل اتصال وارد میشود و فصل مشترك که در اثر عبور جریان برق با آمپر زیاد خمیری شده را در هم ادغام میکند.
اجرای جوشکاری مقاومتی از سرعت بالایی برخوردار است و در این فرایند از ماده مصرفی مثل سیم جوش یا الکترود مصرفی استفاده نمیشود. همچنین فرایند جوشکاری مقاومتی از قابلیت اتوماسیون بالایی برخوردار است.

جوشکاری مقاومتی
تجهیزات
ترانس و الکترود دو بخش اصلی این فرایند محسوب میشود و همچون فرایندهای پیشین، مواد مصرفی نداریم.
مزایا
- راندمان بالا به دلیل تمرکز حرارتی بالا علیرغم وجود شعله و گرمای خارجی
- عدم وجود مواد مصرفی
- ایمنی بالا و نبود مشکلاتی در رابطه با اشعه، برق گرفتگی و مشکلات تنفسی
محدودیتها
در این فرایند جوشکاری، محدودیت بیشینه ضخامت مطرح است و تنها مناسب قطعات با ضخامت کمتر از ۵ میلیمتر است.
جنس فلز قطعه کار نیز اهمیت دارد و برای فلزاتی که ویژگیهای زیر را دارند این روش مناسب نیست:
- مقاومت الکتریکی پایینی دارند، از جمله آلومینیوم.
- خاصیت سختیپذیری بالایی دارند مثل فولاد پر کربن و فولاد آلیاژی.
- دارای پوشش است.

طراحی جوشکاری مقاومتی
عمده کاربردها
برای جوشکاری ورقهای بسیار نازک و متوسط عملکرد خوبی دارد. فرایند جوش کاری مقاومتی در صنایع خودروسازی، کابینتسازی و لوازم خانگی کاربرد وسیعی دارد.
در ویدئو زیر فیلم جوشکاری مقاومتی را مشاهده کنید.
در این مطلب با انواع جوشکاری آشنا شدیم. در وبلاگ آیرومارت میتوانید مقالات دیگری مانند جوشکاری ورق گالوانیزه، جوشکاری ترمیت خطوط راهآهن، اثر شدت جریان بر کیفیت جوشکاری تیگ و دیگر حالتهای جوشکاری را مطالعه کنید.
برای دسترسی آسان به اطلاعات دقیق درباره قیمت آهنآلات، آیرومارت بهعنوان مرجعی معتبر، آخرین قیمتها از جمله قیمت میلگرد را در اختیار شما قرار میدهد. برای مشاهده قیمت امروز آهن و سایر برندها میتوانید با شماره 02145306 تماس بگیرید.
اصول جوشکاری
اصول جوشکاری شامل مواردی از جمله ایجاد قوس الکتریکی، حرکت صحیح الکترود، رعایت ایمنی، بازرسی جوش و توجه به جزئیات فنی مانند دما و جریان جوشکاری است. همچنین، انتخاب روش جوشکاری مناسب با توجه به نوع فلز و کاربرد اهمیت بالایی دارد.
رعایت ایمنی
جوشکاری با خطراتی مانند برق گرفتگی، سوختگی و استنشاق دود همراه است. بنابراین، رعایت نکات ایمنی مانند استفاده از تجهیزات محافظتی (دستکش، عینک، لباس کار) و تهویه مناسب محیط کار ضروری است.
انتخاب روش جوشکاری
روش های مختلف جوشکاری برای فلزات مختلف و کاربردهای گوناگون وجود دارد. انتخاب روش مناسب با توجه به نوع فلز قطعه کار، ضخامت قطعه و الزامات استحکام جوش اهمیت دارد.
آماده سازی قطعه کار
تمیز کردن سطوح قطعات کار از زنگ زدگی، چربی و آلودگی ها و همچنین لبه سازی قطعه قبل از جوشکاری، کیفیت جوش را بهبود می بخشد. این موضوع یکی از مهم ترین عملیات قبل از هر نوع جوشکاری به شمار می رود.
تنظیمات دستگاه جوش
تنظیم صحیح جریان و ولتاژ دستگاه جوش برای هر روش و فلز متفاوت است. تنظیمات نامناسب می تواند باعث ایجاد جوش های ضعیف یا آسیب به قطعه کار شود. همچنین یکی از دلایل برقرار نشدن یا قطع و وصل شدن قوس الکترکی است.
ایجاد قوس الکتریکی
جوشکاری با ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار آغاز می شود. این قوس با ایجاد حرارت بالا، فلز را ذوب کرده و باعث اتصال دو قطعه به یکدیگر می شود. از این رو، برقراری یک قوس الکتریکی مناسب از الزامات جوشکاری است.
حرکت الکترود یا تورچ جوشکاری
حرکت الکترود یا تورچ جوشکاری در طول جوشکاری باید به دقت انجام شود. جوشکار باید الکترود یا تورچ را به صورت منظم و با سرعت مناسب روی قطعه کار حرکت دهد تا جوش یکنواختی ایجاد شود.
کنترل سرباره
در برخی از روش های جوشکاری مانند جوشکاری با الکترود دستی، سرباره یا گل جوش تشکیل می شود. حذف سرباره به طور کامل از محل جوش برای جلوگیری از ایجاد تمرکز تنش و همچنین زیبایی محل جوشکاری شده انجام می شود.
خنک کاری
خنک کاری قطعه کار پس از جوشکاری به جلوگیری از ایجاد تنش های حرارتی و ترک در جوش کمک می کند.
بازرسی جوش
پس از اتمام فرایند جوشکاری، بازرسی جوش برای اطمینان از کیفیت آن ضروری است. این بازرسی شامل بررسی استحکام، یکنواختی و عدم وجود عیوبی مانند تخلخل و ترک در ناحیه جوشکاری شده است.
این موارد از مهم ترین اصول جوشکاری بوده و رعایت آن به جوشکاران کمک می کند تا جوش های با کیفیت، محکم و ایمن ایجاد کنند.
معرفی تجهیزات جوشکاری
تجهیزات جوشکاری مجموعه ای از ابزارها و دستگاه هایی هستند که برای اتصال مطمئن و همچنین حفظ ایمنی جوشکاری به کار می روند. این تجهیزات بسته به نوع جوشکاری (الکتریکی، گازی، آرگون، CO₂ و…) متفاوت است؛ اما به طور کلی می توان تجهیزات جوشکاری را در موارد زیر خلاصه کرد:
- دستگاه جوش: منبع تولید جریان الکتریکی یا حرارت برای ذوب فلز، قطعه و اتصال آن ها به یکدیگر
- الکترود یا سیم جوش: ماده مصرفی که در فرآیند جوشکاری ذوب شده و اتصال را ایجاد می کند
- انبر جوشکاری: وسیله ای برای نگه داشتن الکترود و انتقال جریان به محل جوش (در جوشکاری الکترود دستی)
- انبر اتصال زمین: برای تکمیل مدار الکتریکی
- ماسک یا کلاه جوشکاری: محافظ چشم و صورت در برابر نور شدید، جرقه و دود
- دستکش جوشکاری: محافظ دست در برابر حرارت، جرقه و تماس با فلز داغ
- لباس مخصوص جوشکاری: مقاوم در برابر حرارت و شعله برای حفظ ایمنی جوشکار
- چکش سرباره زن: برای پاک سازی سطح جوش از گل جوش پس از عملیات (در جوشکاری الکترود دستی)
- فرچه سیمی: جهت تمیزکاری نهایی و آماده سازی سطح جوش
- کپسول گاز و رگلاتور: کنترل فشار و جریان گاز و حفاظت از حوضچه مذاب در جوشکاری گازی مانند آرگون و CO2
- فن یا تهویه: برای خروج دود و گازهای مضر از محیط کار
استفاده صحیح از این تجهیزات، ایمنی و کیفیت جوشکاری را بهبود داده و از دوباره کاری جلوگیری می کند.
سوالات متداول
-
- انواع روش های رایج جوشکاری چیست؟
روش های متداول جوشکاری عبارت است از جوشکاری الکترود دستی (SMAW)، جوشکاری با گاز محافظ CO2 یا MIG و MAG (GMAW)، جوشکاری تنگستن با گاز آرگون یا TIG (GTAW)، جوشکاری زیر پودری (SAW) و جوشکاری اکسی استیلن یا کاربید.
- چه عواملی در کیفیت جوش تاثیرگذار هستند؟
نوع فلز، روش جوشکاری، تنظیمات دستگاه، مهارت جوشکار و شرایط محیطی بر کیفیت نهایی جوش تاثیر دارند.
- اصول ایمنی در جوشکاری شامل چه مواردی است؟
استفاده از ماسک، دستکش، لباس مقاوم، تهویه مناسب و رعایت فاصله ایمن از شعله و جرقه ضروری است.