اگر به جوشکاری علاقه‌مند باشید، احتمالاً عبارت «روش‌های جوشکاری» را شنیده‌اید و می‌دانید که برای ساخت محصولات مختلف، از چندین روش جوشکاری متفاوت استفاده می‌شود. این مقاله به بررسی روش‌های مختلف جوشکاری و نحوه استفاده از آنها در بخش صنعت می‌پردازد. ما با برجسته‌کردن مزایا و معایب هر روش، به شما در انتخاب بهترین روش جوشکاری برای کارتان کمک می‌کنیم.
روش‌های رایج جوشکاری
چهار نوع اصلی فرایندهای جوشکاری عبارت‌اند از: جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روپوش‌دار (SMAW)، جوشکاری قوس الکتریکی با مغزی توپر (FCAW)، جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (GMAW) و جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW). هر کدام از این روش‌های جوشکاری دارای مزایا و معایبی هستند. در ادامه خلاصه‌ای از رایج‌ترین فرایندهای جوشکاری آورده شده است:
1. جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش‌دار (SMAW)
یکی از محبوب‌ترین روش‌های جوشکاری امروزه، جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش‌دار (SMAW) است که با نام جوشکاری چسبی نیز شناخته می‌شود. این روش از قوس الکتریکی برای اتصال دو قطعه فلزی به یکدیگر استفاده می‌کند و یادگیری آن نسبتاً ساده است.
دلایل محبوبیت جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش‌دار (SMAW)
مزایای اصلی SMAW شامل هزینه مناسب و تجهیزات به نسبت ارزان، قابلیت حمل دستگاه جوشکاری، کاربری چندمنظوره و جوش انواع مختلفی از فلزات و قابلیت جوشکاری باکیفیت در شرایط محیطی مختلف است. با اینکه فرایند جوشکاری SMAW تولید دود و گرما می‌کند، استفاده از تهویه مناسب و تجهیزات ایمنی فردی می‌تواند خطرات را به حداقل برساند. همچنین از دیگر ویژگی‌های این روش جوشکاری می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- نیاز کم به فلز پرکننده: فرایند SMAW به دلیل استفاده از الکترود روپوش‌دار، به مقدار کمی فلز پرکننده اضافی نیاز دارد. روپوش الکترود در حین جوشکاری ذوب شده و بخشی از فلز جوش را تشکیل می‌دهد.
- ایجاد جوش‌های محکم با عیوب کم: فرایند SMAW قادر به تولید جوش‌های با استحکام بالا و حداقل میزان عیوب است. روپوش الکترود ضمن محافظت از حوضچه مذاب از آلودگی هوا، سرباره (slag) نیز ایجاد می‌کند که به محافظت از مذاب و بهبود کیفیت جوش کمک می‌کند.
- حالت جوشکاری سریع: با مهارت کافی، جوشکار می‌تواند از تکنیک جوشکاری سریع در فرایند SMAW استفاده کند. این تکنیک باعث افزایش سرعت جوشکاری شده و برای انجام سریع کارهای دشوار مناسب است.
نحوه جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش‌دار (SMAW)
جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکش‌دار (SMAW) روشی انعطاف‌پذیر و محبوب برای تولید قطعات فلزی منحصربه‌فرد است که اغلب برای تولید ابزارهایی که به استحکام و دقت نیاز دارند، مانند ایمپلنت‌های پزشکی، قاب‌های دوچرخه و سلاح استفاده می‌شود.
در این روش جوشکاری، از چندین ابزار برش برای حذف فلز از قطعه موردنظر استفاده می‌شود. ابزار اصلی مورداستفاده، تیغه‌اره با نوک کاربید M4 است. شکل منحصربه‌فرد دندانه‌های این تیغه به آن اجازه می‌دهد تا به‌راحتی از چندین لایه فلز عبور کند. برای حفظ دقت، در طول فرایند، به طور مرتب از قطعه در حال ماشین‌کاری بازرسی می‌شود تا اطمینان حاصل شود که تمام‌لبه‌ها به‌درستی برش و صاف شده‌اند.
مزایا و معایب جوشکاری SMAW
جوشکاری SMAW دارای مزایا و معایب متعددی است. در اینجا به برخی از رایج‌ترین موارد اشاره شده است:
مزایا
- سهولت و سرعت: SMAW تکنیکی آسان و سریع است که در موقعیت‌های مختلف قابل‌استفاده است. این روش برای جوشکاری ورق‌های نازک فولادی که اغلب در صنایع تولیدی کاربرد دارد، مناسب است.
- کج‌شدگی کم: نرخ اعوجاج ناشی از SMAW پایین است، بنابراین برای استفاده روی سطوح منحنی یا قطعات با زوایای تیز ایده‌آل است.
- قابلیت جوشکاری بر روی فلزات مختلف: این روش جوشکاری به‌اندازه کافی همه‌کاره است که می‌تواند بر روی فلزات مختلف از جمله فولاد ضدزنگ، آلیاژ آلومینیوم و آهن مورداستفاده قرار گیرد.
معایب
مقاومت پایین در برابر دما: به دلیل تحمل حرارتی پایین‌تر، دوام جوشکاری SMAW به‌اندازه سایر اتصالات جوشکاری نیست. در صورت اعمال تنش زیاد یا سردشدن سریع مواد پس از ذوب‌شدن، جوش شکسته خواهد شد. (این اتفاق در شرایط عادی رخ نمی‌دهد، اما ممکن است در جوشکاری با دمای بالا رخ دهد.)
کاربردهای جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش‌دار
جوشکاری SMAW (Shielded Metal Arc Welding) که به‌اصطلاح با نام جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روپوش‌دار نیز شناخته می‌شود، یکی از روش‌های محبوب برای تعمیر و اصلاح قطعات فلزی است. این فرایند، یک تکنیک جوشکاری قوسی به شمار می‌رود که از مشعل جوشکاری برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر استفاده می‌کند.
کاربردهای جوشکاری SMAW عبارت‌اند از:
- ترمیم فلزات آسیب‌دیده یا زنگ‌زده که دچار حفره‌های سوزنی یا سوراخ‌های کوچک هستند.
- ایجاد تغییرات در اتصالات موجود روی وسایل نقلیه، هواپیما، ابزار و سایر تجهیزات.
- نصب سخت‌افزار جدید مانند هدرز، واترپمپ، سیستم‌های اگزوز، توربوشارژر و غیره.
2.جوشکاری قوسی با مغز پرکننده (FCAW)
اگر به دنبال روشی کارآمد و چندمنظوره برای جوشکاری فولاد هستید، دیگر به دنبال آن نباشید. جوشکاری قوسی با مغز پرکننده (FCAW) به دلیل توانایی در کار با مواد و جوش‌های مختلف به‌صورت هم‌زمان در موقعیت‌های گوناگون، به طور فزاینده‌ای محبوب شده است.
شرح فرایند جوشکاری توپودری (FCAW)
فرایند جوشکاری FCAW روشی چندمنظوره و کارآمد برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر است. این روش از یک سیستم تغذیه سیم استفاده می‌کند که سیم جوش را مستقیماً به قطعه کار هدایت نموده و اعوجاج حرارتی و آلودگی را به حداقل می‌رساند. این روش همچنین امکان سرعت جوشکاری بالاتر و کیفیت اجرای دقیق‌تر را فراهم می‌کند.
همچنین جوشکاری تو پودری (FCAW) دارای ویژگی‌های زیر نیز می‌باشد:
از طرفی، جوشکاری FCAW یک فرایند بسیار متنوع است که می‌تواند برای کاربردهای مختلف استفاده شود. علاوه بر این یادگیری آن نسبتاً آسان است، و برای مشاغلی که نیاز به به‌روزرسانی سریع مهارت‌های جوشکاری خود دارند، انتخاب خوبی محسوب می‌شود.
کاربردهای جوشکاری توپودری FCAW
- صنعت خودروسازی
- صنایع مهندسی و ساخت‌وساز
- ساخت و تعمیر هواپیما
- ساخت تجهیزات پزشکی
3. جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (GMAW)
جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (GMAW) که گاهی با نام‌های جوشکاری با گاز بی‌اثر فلز (MIG) و جوشکاری با گاز فعال فلز (MAG) شناخته می‌شود، تکنیکی برای جوشکاری دستی است که از قوسی برای ذوب کردن ماده پرکننده که معمولاً از جنس تنگستن است، استفاده می‌کند. در این فرایند از یک الکترود با محافظ گازی استفاده می‌شود، به این معنی که هیچ شعله بازی با حوضچه جوش تماس ندارد.
فرایند جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (GMAW)
جوشکاری میگ نسبت به جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روپوش‌دار (SMAW) گرمای ورودی کمتری دارد و در نتیجه، منجر به ایجاد مهره جوش صاف‌تر با کیفیت بالاتر می‌شود و قابلیت استفاده روی متریال‌های نازک مانند ورق‌کاری یا چدن چکش‌خوار را دارد. بااین‌حال، ازآنجایی‌که این فرایند به مهارت بیشتری نسبت به جوشکاری SMAW یا FCAW نیاز دارد، ممکن است تنها برای جوشکاران مبتدی که روی پروژه‌های بزرگ با آموزش یا نظارت مناسب کار می‌کنند، مناسب باشد.
ویژگی‌ها و مزایای جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (GMAW)
- الکترود مصرفی مداوم: برخلاف بسیاری از روش‌های جوشکاری که نیازمند تعویض الکترود هستند، GMAW از یک سیم جوش مصرفی به‌صورت مداوم استفاده می‌کند که باعث افزایش بهره‌وری و سرعت کار می‌شود.
- عدم نیاز به سرباره: این روش برخلاف برخی روش‌های دیگر، نیازی به ایجاد سرباره ندارد که موجب سهولت در پاک‌سازی بعد از جوشکاری می‌شود.
- گاز محافظ: استفاده از گاز محافظ فعال، از حوضچه مذاب در برابر آلودگی هوا محافظت کرده و کیفیت جوش را بالا می‌برد.
- قابلیت جوشکاری طیف وسیعی از فلزات: GMAW قابلیت جوشکاری انواع مختلفی از فلزات را دارد.
- سرعت بالا: تغذیه مداوم سیم جوش و عدم نیاز به تعویض الکترود، منجر به افزایش سرعت جوشکاری می‌شود.
- سهولت یادگیری: نسبت به سایر روش‌های جوشکاری، فراگیری GMAW برای افراد مبتدی آسان‌تر است.
4. جوشکاری قوسی تنگستن با گاز خنثی (GTAW) یا TIG
جوشکاری قوسی تنگستن با گاز خنثی (GTAW) که با نام جوشکاری TIG نیز شناخته می‌شود، تکنیکی دستی است که از قوس الکتریکی برای ذوب کردن فلز پرکننده که معمولاً تنگستن است، استفاده می‌کند. در این فرایند از یک الکترود با محافظ گازی استفاده می‌شود، به این معنی که هیچ شعله بازی با حوضچه جوشکاری در تماس نیست.
باتوجه‌به اینکه گرمای ورودی کمتری نسبت به جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش‌دار (SMAW) دارد، GTAW می‌تواند منجر به ایجاد مهره جوش صاف‌تر با کیفیت بالاتر شود و بر روی مواد نازکی مانند ورق‌های فلزی یا چدن چکش‌خوار قابل‌استفاده است. بااین‌حال، ازآنجایی‌که به مهارت بیشتری نسبت به فرایندهای SMAW یا FCAW از طرف جوشکار نیاز دارد، ممکن است تنها برای جوشکاران مبتدی که روی پروژه‌های بزرگ با آموزش یا نظارت مناسب کار می‌کنند، مناسب باشد.
GTAW کاربردهای زیادی دارد، از جمله ساخت دیگ‌های بخار و مخازن تحت‌فشار، نیروگاه‌های هسته‌ای و سکوهای نفتی فراساحلی.
الکترود GTAW (مشهور به TIG) شبیه به الکترود GMAW، دارای یک هسته شار (روپوش) و یک هسته خارجی است. بااین‌حال، حوضچه مذاب (جوش) دارای هسته شار نیست؛ بنابراین در حین برقراری قوس، روانی در ناحیه اتصال وجود ندارد. ازآنجایی‌که این روش باعث افزایش تدریجی اما پیوسته دما می‌شود، می‌تواند برای جوشکاری مواد ضخیم نیز مورداستفاده قرار گیرد. این گزینه عالی برای اتصالات پیچیده است که نیازمند انعطاف‌پذیری بالایی هستند.
شرح فرایند جوشکاری قوسی تنگستن با گاز خنثی (GTAW)
جوشکاری TIG از یک الکترود تنگستن غیرمصرفی برای اتصال فلزات استفاده می‌کند. این روش برای آلومینیوم، استیل ضدزنگ، مس و سایر فلزات و آلیاژها مناسب است. اتصالات ایجاد شده با جوشکاری TIG بسیار مستحکم بوده و در برابر تغییرات دما شکل خود را از دست نمی دهند. به دلیل کیفیت بالای جوش و میزان کم ترک‌خوردگی، از این روش می‌توان در جاهایی که جوشکاری GMAW با اتصال فلزات خاص مشکل دارد، استفاده کرد.
ویژگی‌های جوشکاری قوسی تنگستن با گاز خنثی
جوشکاری TIG نسبت به سایر روش‌های جوشکاری مزایای قابل‌توجهی دارد. این روش برای اتصال آلومینیوم، استیل ضدزنگ، مس و سایر فلزات و آلیاژها مناسب است. اتصالات ایجاد شده با جوشکاری TIG بسیار مستحکم بوده و در برابر تغییرات دما شکل خود را از دست نمی‌دهند. به دلیل کیفیت بالای جوش و میزان کم ترک‌خوردگی، از این روش می‌توان در جاهایی که جوشکاری GMAW با اتصال فلزات خاص مشکل دارد، استفاده کرد. همچنین به دلیل تمرکز قوس در محل اتصال، پاشش و حفره‌های ناخواسته در جوشکاری TIG به وجود نمی‌آید.
همچنین از جوشکاری TIG می‌توان برای اتصال فلزاتی مانند مس، آلومینیوم و منیزیم و… نیز استفاده نمود.
مرور کلی بر فرآیندهای مختلف جوشکاری
جوشکاری آرگون با تنگستن غیر مصرف (GTAW) یا همان تیگ فرایندی است که بر ایجاد حوضچه جوش صاف و بدون جرقه با پاشش کم یا بدون پاشش تمرکز دارد. این یک فرایند کنترل آسان است و اتصالات تمیز ایجاد می‌کند.
توجه داشته باشید که در جوشکاری با گاز محافظ و مفتول لوله‌ای (GMAW) از هسته شار استفاده می‌شود که می‌تواند به کیفیت اتصال و ظاهر جوش آسیب برساند.
در جوشکاری آرگون با تنگستن (GTAW) از هسته شار استفاده نمی‌شود، اما عوامل دیگری مانند مهارت جوشکار و کیفیت مواد اولیه می‌توانند بر کیفیت اتصال و ظاهر جوش تاثیر بگذارند.
در فرایند جوشکاری قوس و گاز (GTAW) از مفتول پرکننده با قطر کمتری استفاده می‌شود که باعث سهولت در برش‌کاری و نفوذ به مواد ضخیم مانند فولاد می‌گردد. این یک فرایند جوشکاری ذوبی است که نسبت به GMAW و GTAW اتصالات جوش با کیفیت بالاتری تولید می‌کند.
مقایسه فرایندهای مختلف جوشکاری
جوشکاری TIG فرایندی است که از یک سیم جوش توپر استفاده می‌کند. این روش باعث ایجاد حوضچه مذاب صاف و یکنواختی می‌شود. جوشکاری آلومینیوم با این روش آسان است و بر خلاف GMAW و GTAW، محدودیت‌هایی را برطرف می‌کند. این روش تحت‌تأثیر انبساط حرارتی یا سرعت جوشکاری قرار نمی‌گیرد و گازهای سرگردان در این روش به‌اندازه سایر فرایندها مضر نیستند. بااین‌حال، حوضچه مذاب در مقایسه با TIG تیره‌تر است و هنگام کار با مواد ضخیم‌تر مانند فولاد، دیدن آن دشوارتر می‌شود.
نحوه انتخاب فرایند جوشکاری مناسب برای یک پروژه خاص
انتخاب فرایند جوشکاری مناسب برای یک پروژه، بسیار بااهمیت است. کیفیت جوشکاری به روش انتخابی بستگی دارد و هر فرایند، مراحل خاص خود را برای اجرا می‌طلبد.
عوامل موثر بر انتخاب فرایند جوشکاری
- نوع فلز و پروژه: برخی فلزات با فرایندهای مختلف قابل جوشکاری هستند، درحالی‌که برخی دیگر محدودیت دارند. جنس فلز و نوع پروژه، تعیین‌کننده بهترین روش جوشکاری برای آن است.
- فرایند جوشکاری: فرایندهای مختلفی برای جوشکاری انواع متریال وجود دارد. فرایند TIG برای آلومینیوم مناسب است، درحالی‌که GTAW برای فولاد ضدزنگ یا مس کاربرد دارد. نهایتاً، پروژه و متریال، فرایند صحیح را مشخص می‌کنند.
- نوع جوش: با فرایندهای مختلف، انواع مختلفی از جوش قابل ایجاد است. جوش MIG اتصال صافی ایجاد می کند زیرا سرباره یا پاشش کمی تولید می کند که بر کیفیت اتصال تاثیر بگذارد. GMAW منجر به قوس بزرگتری می شود و امکان جوشکاری قطعات ضخیم و نازک با یک فرایند را فراهم می کند. GTAW قادر به تولید جوش های صاف و تمیز یا پر از حفره یا ترک های کوچک است.
- سازگاری با فلز: فلزات مختلف به فرایندهای جوشکاری متفاوتی نیاز دارند؛ زیرا برخی فرایندها می‌توانند به آنها آسیب برسانند. جوش MIG برای آلومینیوم، GMAW برای استیل ضدزنگ و GTAW برای مس انتخاب مناسبی هستند.
- دستگاه جوشکاری: فرایندهای MIG و TIG ممکن است از یک دستگاه استفاده کنند، اما هر کدام برای ایجاد جوش از قطعات مجزایی بهره می‌برند. جوشکار باید از استفاده قطعات صحیح برای فرایند موردنظر اطمینان حاصل کند.
- کیفیت موردنظر: کیفیت جوش با نحوه اجرای صحیح آن تعیین می‌شود. برخی از فرایندها ممکن است نسبت به سایرین، جوش‌های با کیفیت بالاتری تولید کنند، بنابراین در انتخاب، این نکته حائز اهمیت است.
- هزینه: هزینه جوشکاری به نوع متریال، شرکت جوشکاری و محل جوشکاری بستگی دارد.
- رویه جوشکاری: گاهی اوقات به رویه‌های اجرای فرایندهای خاص جوشکاری کمتر توجه می‌شود، اما این موارد در انتخاب فرایند اهمیت دارند. برخی از فرایندها برای انجام صحیح پروژه به اقدامات و تدابیر ایمنی خاصی نیاز دارند.
سخن پایانی
امیدواریم از این مطلب در مورد انواع فرایندهای جوشکاری لذت برده باشید. فرایندهای جوشکاری بسیار متنوعی وجود دارد، و ما سعی کردیم آنها را به طور مفصل شرح دهیم. همچنین در مورد مزایا و معایب هر فرایند صحبت کردیم تا بتوانید بهترین گزینه را برای پروژه خود انتخاب کنید.
