جوشکاری چیست و چه کاربردی دارد؟

انواع مختلفی از روش‌های جوشکاری وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. در اینجا به برخی از مهم‌ترین و رایج‌ترین انواع جوشکاری اشاره می‌کنم:

1. جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده (SMAW) یا جوشکاری با الکترود پوشش‌دار (Stick Welding):

   • توضیح: یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین روش‌ها است. در این روش، از یک الکترود فلزی پوشش‌دار استفاده می‌شود که هم نقش ماده پرکننده و هم محافظت از حوضچه جوش را بر عهده دارد.
   • کاربرد: مناسب برای جوشکاری فولاد، فولاد ضد زنگ، و چدن در شرایط مختلف محیطی.
   • مزایا: ارزان، قابل حمل، و مناسب برای کار در فضای باز.
   • معایب: سرعت پایین، نیاز به تعویض مکرر الکترود، و تولید سرباره.

2. جوشکاری قوسی فلزی با گاز محافظ (GMAW) یا جوشکاری میگ/مگ (MIG/MAG Welding):

   • توضیح: در این روش، از یک سیم جوش پیوسته و گاز محافظ (مانند آرگون، هلیوم، یا CO2) برای محافظت از حوضچه جوش استفاده می‌شود.
   • کاربرد: مناسب برای جوشکاری فولاد، آلومینیوم، و فولاد ضد زنگ در صنایع خودروسازی، ساخت و ساز، و تولید عمومی.
   • مزایا: سرعت بالا، کیفیت جوش خوب، و قابلیت اتوماسیون.
   • معایب: نیاز به تجهیزات پیچیده‌تر، حساسیت به جریان باد.

3. جوشکاری قوسی تنگستن با گاز محافظ (GTAW) یا جوشکاری تیگ (TIG Welding):

   • توضیح: در این روش، از یک الکترود تنگستن غیرمصرفی و گاز محافظ (آرگون یا هلیوم) برای ایجاد قوس الکتریکی استفاده می‌شود. ماده پرکننده به صورت جداگانه به حوضچه جوش اضافه می‌شود.
   • کاربرد: مناسب برای جوشکاری دقیق و با کیفیت بالا بر روی فلزات مختلف از جمله آلومینیوم، منیزیم، فولاد ضد زنگ، و تیتانیوم. در صنایع هوافضا، پزشکی، و ساخت جواهرات کاربرد دارد.
   • مزایا: جوشکاری بسیار تمیز و دقیق، کنترل حرارت بالا.
   • معایب: سرعت پایین، نیاز به مهارت بالا.

4. جوشکاری زیرپودری (SAW):

   • توضیح: در این روش، قوس الکتریکی و حوضچه جوش زیر یک لایه پودر محافظ قرار می‌گیرند. پودر ذوب شده از اکسیداسیون و آلودگی جوش جلوگیری می‌کند.
   • کاربرد: مناسب برای جوشکاری قطعات ضخیم فولادی در صنایع کشتی‌سازی، ساخت مخازن تحت فشار، و تولید لوله‌های بزرگ.
   • مزایا: سرعت بالا، نفوذ عمیق، و جوشکاری بدون جرقه و دود.
   • معایب: محدود به موقعیت‌های جوشکاری افقی، نیاز به بازیابی پودر استفاده شده.

5. جوشکاری مقاومتی (Resistance Welding):

   • توضیح: در این روش، از حرارت تولید شده توسط جریان الکتریکی عبوری از محل اتصال قطعات برای ایجاد جوش استفاده می‌شود. فشار نیز به قطعات وارد می‌شود.
   • کاربرد: شامل جوش نقطه‌ای، جوش درزی، و جوش برجسته‌دار. در صنایع خودروسازی، تولید لوازم خانگی، و ساخت قطعات الکترونیکی کاربرد دارد.
   • مزایا: سرعت بالا، قابلیت اتوماسیون، و عدم نیاز به مواد پرکننده.
   • معایب: محدود به اتصال قطعات نازک، نیاز به تجهیزات گران‌قیمت.

6. جوشکاری لیزری (Laser Beam Welding):

   • توضیح: در این روش، از یک پرتو لیزر متمرکز برای ذوب کردن و اتصال قطعات استفاده می‌شود.
   • کاربرد: مناسب برای جوشکاری دقیق و با کیفیت بالا بر روی فلزات مختلف، پلاستیک‌ها، و مواد کامپوزیتی. در صنایع خودروسازی، الکترونیک، پزشکی، و هوافضا کاربرد دارد.
   • مزایا: جوشکاری بسیار دقیق و سریع، حداقل منطقه متاثر از حرارت (HAZ).
   • معایب: هزینه بالا، نیاز به تجهیزات پیچیده.

7. جوشکاری پرتو الکترونی (Electron Beam Welding):

   • توضیح: در این روش، از یک پرتو الکترونی متمرکز در خلاء برای ذوب کردن و اتصال قطعات استفاده می‌شود.
   • کاربرد: مناسب برای جوشکاری فلزات خاص و حساس در صنایع هوافضا، هسته‌ای، و الکترونیک.
   • مزایا: جوشکاری با نفوذ عمیق و کیفیت بالا، امکان جوشکاری فلزات غیرمشابه.
   • معایب: نیاز به تجهیزات بسیار گران‌قیمت و خلاء.

8. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW):

   • توضیح: در این روش، از یک ابزار چرخشی برای ایجاد حرارت از طریق اصطکاک بین قطعات استفاده می‌شود و بدون ذوب شدن مواد، اتصال ایجاد می‌شود.
   • کاربرد: مناسب برای جوشکاری آلومینیوم و سایر فلزات غیرآهنی در صنایع خودروسازی، هوافضا، و دریایی.
   • مزایا: جوشکاری بدون ذوب، کیفیت بالا، و خواص مکانیکی عالی.
   • معایب: محدود به برخی از فلزات و شکل‌های هندسی.

اینها تنها برخی از انواع اصلی جوشکاری هستند. انتخاب روش مناسب بستگی به نوع فلز، ضخامت قطعات، شرایط محیطی، و کیفیت مورد نیاز دارد.

روش‌های تست جوش به منظور اطمینان از کیفیت و یکپارچگی جوش‌ها انجام می‌شوند. این تست‌ها به شناسایی عیوب احتمالی مانند ترک‌ها، حفرات گازی، ناخالصی‌ها، و عدم نفوذ کافی کمک می‌کنند. روش‌های تست جوش به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: تست‌های مخرب (Destructive Testing) و تست‌های غیرمخرب (Non-Destructive Testing یا NDT).

1. تست‌های مخرب (Destructive Testing):

• در این روش‌ها، قطعه جوشکاری شده تحت آزمایش‌های مکانیکی قرار می‌گیرد تا مقاومت و خواص آن بررسی شود. این تست‌ها باعث تخریب یا تغییر شکل دائمی قطعه می‌شوند.

  • آزمون کشش (Tensile Test): قطعه جوشکاری شده تحت نیروی کشش قرار می‌گیرد تا مقاومت کششی، استحکام تسلیم، و درصد ازدیاد طول آن اندازه‌گیری شود.
  • آزمون خمش (Bend Test): قطعه جوشکاری شده تحت خمش قرار می‌گیرد تا انعطاف‌پذیری و مقاومت آن در برابر ترک خوردن بررسی شود.
  • آزمون ضربه (Impact Test): قطعه جوشکاری شده تحت ضربه قرار می‌گیرد تا مقاومت آن در برابر شکست ناگهانی در دماهای مختلف ارزیابی شود. (مانند تست شارپی)
  • آزمون سختی سنجی (Hardness Test): سختی فلز جوش و مناطق مجاور آن اندازه‌گیری می‌شود تا از یکنواختی خواص اطمینان حاصل شود. (مانند تست‌های ویکرز، برینل، و راکول)
  • آزمون متالوگرافی (Metallography): نمونه‌های جوشکاری شده برش داده شده، پولیش و اچ می‌شوند تا ساختار میکروسکوپی آنها بررسی شود. این آزمون به شناسایی عیوب میکروسکوپی، اندازه دانه، و فازهای مختلف کمک می‌کند.

2. تست‌های غیرمخرب (Non-Destructive Testing یا NDT):

• در این روش‌ها، قطعه جوشکاری شده بدون آسیب رساندن به آن، مورد بازرسی قرار می‌گیرد. این تست‌ها برای شناسایی عیوب سطحی و داخلی استفاده می‌شوند.

  • بازرسی چشمی (Visual Inspection یا VT): یک بازرسی ساده و ابتدایی است که با استفاده از چشم غیر مسلح یا با کمک ذره‌بین، عیوب سطحی مانند ترک‌ها، حفرات، ناهمواری‌ها، و عیوب ابعادی بررسی می‌شوند.
  • تست مایع نافذ (Liquid Penetrant Testing یا PT): این روش برای شناسایی عیوب سطحی مانند ترک‌ها و حفرات بسیار ریز استفاده می‌شود. ابتدا یک مایع نافذ روی سطح قطعه اعمال می‌شود، سپس مایع اضافی پاک شده و یک проявля کننده (Developer) روی سطح پاشیده می‌شود. مایع نافذ موجود در عیوب به سطح کشیده شده و قابل مشاهده می‌شود.
  • تست ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Testing یا MT): این روش برای شناسایی عیوب سطحی و زیرسطحی در مواد فرومغناطیسی (مانند فولاد) استفاده می‌شود. قطعه مغناطیس شده و سپس ذرات مغناطیسی ریز روی سطح پاشیده می‌شوند. ذرات مغناطیسی در محل عیوب جمع شده و نشان دهنده وجود ترک یا ناپیوستگی می‌شوند.
  • تست رادیوگرافی (Radiographic Testing یا RT): در این روش، از اشعه ایکس یا گاما برای تصویربرداری از داخل قطعه استفاده می‌شود. این تصاویر می‌توانند عیوب داخلی مانند ترک‌ها، حفرات گازی، ناخالصی‌ها، و عدم نفوذ کافی را نشان دهند.
  • تست اولتراسونیک (Ultrasonic Testing یا UT): در این روش، امواج صوتی با فرکانس بالا به داخل قطعه فرستاده می‌شوند و بازتاب این امواج توسط یک گیرنده دریافت می‌شود. تغییرات در الگوهای بازتاب نشان دهنده وجود عیوب داخلی است. این روش برای شناسایی ترک‌ها، حفرات، و ناخالصی‌ها استفاده می‌شود.
  • تست جریان گردابی (Eddy Current Testing یا ET): این روش برای شناسایی عیوب سطحی و زیرسطحی در مواد رسانا استفاده می‌شود. یک میدان مغناطیسی متناوب توسط یک سیم پیچ تولید شده و جریان‌های گردابی در قطعه ایجاد می‌کند. تغییرات در این جریان‌ها نشان دهنده وجود عیب است.
  • تست انتشار آکوستیک (Acoustic Emission Testing یا AE): این روش برای شناسایی عیوبی که در حال رشد هستند، استفاده می‌شود. سنسورها روی قطعه نصب شده و امواج صوتی ناشی از رشد ترک‌ها و سایر عیوب را ثبت می‌کنند.

انتخاب روش تست مناسب بستگی به نوع ماده، نوع عیوب مورد انتظار، و استانداردهای مورد نیاز دارد. در بسیاری از موارد، ترکیبی از چندین روش تست برای اطمینان از کیفیت جوش استفاده می‌شود.

1. صنایع ساخت و ساز:

• زمان استفاده: در تمامی مراحل ساخت و ساز، از اسکلت‌های فلزی ساختمان‌ها و پل‌ها گرفته تا اتصالات لوله‌ها و سایر اجزای سازه.
• موقعیت‌ها:
  • اتصال تیرها و ستون‌های فلزی در ساختمان‌ها و پل‌ها
  • ساخت و نصب سازه‌های فولادی
  • اتصال و تعمیر لوله‌های نفت، گاز و آب
  • ساخت و نصب مخازن بزرگ
  • اتصال قطعات فلزی در ماشین‌آلات سنگین و تجهیزات ساختمانی

2. صنعت خودروسازی:

• زمان استفاده: در تولید بدنه خودرو، شاسی، و سایر قطعات فلزی.
• موقعیت‌ها:
  • اتصال قطعات بدنه خودرو
  • جوشکاری شاسی خودرو
  • ساخت و اتصال قطعات سیستم اگزوز
  • اتصال قطعات سیستم تعلیق
  • جوشکاری قطعات موتور و گیربکس

3. صنعت هوافضا:

• زمان استفاده: در ساخت قطعات هواپیما، موشک‌ها، و فضاپیماها که نیاز به دقت و استحکام بالا دارند.
• موقعیت‌ها:
  • اتصال قطعات بدنه هواپیما
  • جوشکاری قطعات موتورهای جت
  • ساخت و اتصال قطعات سازه فضاپیماها
  • جوشکاری قطعات سیستم سوخت‌رسانی

4. صنعت کشتی‌سازی:

• زمان استفاده: در ساخت بدنه کشتی‌ها، تانکرهای حمل مواد، و سایر تجهیزات دریایی.
• موقعیت‌ها:
  • اتصال صفحات بدنه کشتی
  • ساخت و اتصال قطعات سازه کشتی
  • جوشکاری لوله‌های انتقال آب و سوخت
  • اتصال قطعات موتور کشتی

5. صنعت نفت و گاز:

• زمان استفاده: در ساخت و نگهداری خطوط لوله انتقال نفت و گاز، مخازن ذخیره، و تجهیزات پالایشگاهی.
• موقعیت‌ها:
  • اتصال لوله‌های انتقال نفت و گاز
  • ساخت و تعمیر مخازن ذخیره نفت و گاز
  • جوشکاری قطعات تجهیزات پالایشگاهی
  • اتصال قطعات دکل‌های حفاری

6. صنعت انرژی:

• زمان استفاده: در ساخت نیروگاه‌ها، توربین‌های بادی، و سایر تجهیزات تولید انرژی.
• موقعیت‌ها:
  • ساخت و نصب قطعات توربین‌های بادی
  • جوشکاری قطعات نیروگاه‌های هسته‌ای
  • اتصال لوله‌های انتقال بخار در نیروگاه‌ها

7. صنایع پزشکی:

• زمان استفاده: در ساخت تجهیزات پزشکی مانند ایمپلنت‌های ارتوپدی و تجهیزات جراحی.
• موقعیت‌ها:
  • ساخت و اتصال قطعات ایمپلنت‌های ارتوپدی
  • جوشکاری قطعات تجهیزات جراحی
  • اتصال قطعات تجهیزات تصویربرداری پزشکی

8. تعمیر و نگهداری:

• زمان استفاده: در تعمیر و بازسازی تجهیزات و سازه‌های فلزی آسیب‌دیده.
• موقعیت‌ها:
  • تعمیر ترک‌ها و شکستگی‌ها در قطعات فلزی
  • بازسازی سازه‌های فلزی فرسوده
  • تعمیر تجهیزات کشاورزی و صنعتی

به طور خلاصه، جوشکاری زمانی و مکانی مورد نیاز است که:

• نیاز به اتصال دائم و محکم بین قطعات فلزی وجود داشته باشد.
• قطعات فلزی باید در برابر نیروها و فشارهای زیاد مقاومت کنند.
• در شرایطی که استفاده از پیچ و مهره یا سایر روش‌های اتصال مکانیکی مناسب نباشد.
• در ساخت و تعمیر سازه‌ها و تجهیزاتی که نیاز به یکپارچگی ساختاری دارند.

انتخاب روش جوشکاری مناسب نیز بستگی به نوع فلز، ضخامت قطعات، شرایط محیطی، و الزامات فنی دارد.

جوشکاری فرایندی تخصصی است که نیازمند رعایت نکات ایمنی، فنی و کیفیتی متعددی است. این نکات به منظور حصول اطمینان از ایمنی جوشکار، کیفیت جوش و دوام سازه جوشکاری شده، بسیار حیاتی هستند. در اینجا به مهم‌ترین این نکات اشاره می‌کنم:

1. نکات ایمنی:

• حفاظت فردی:
  • استفاده از ماسک جوشکاری: برای محافظت از چشم‌ها و صورت در برابر اشعه‌های مضر فرابنفش و فروسرخ، جرقه‌ها و پاشش‌های فلزی.
  • استفاده از دستکش جوشکاری: برای محافظت از دست‌ها در برابر حرارت، جرقه‌ها و پاشش‌های فلزی.
  • استفاده از لباس کار مناسب: لباس کار باید از جنس مقاوم در برابر آتش و جرقه باشد و تمام بدن را پوشش دهد.
  • استفاده از کفش ایمنی: کفش ایمنی با زیره عایق و مقاوم در برابر حرارت و ضربه.
  • استفاده از پیش بند چرمی: محافظت از سینه و شکم در برابر جرقه و حرارت.
  • استفاده از گوشی ایمنی: در محیط‌های پر سر و صدا برای جلوگیری از آسیب به شنوایی.
  • استفاده از کلاه ایمنی: در محیط‌هایی که خطر سقوط اشیاء وجود دارد.
• تهویه مناسب:
  • جوشکاری باید در محیطی با تهویه مناسب انجام شود تا از تجمع گازهای سمی و دود ناشی از جوشکاری جلوگیری شود. در صورت عدم وجود تهویه طبیعی، استفاده از سیستم‌های تهویه موضعی (مانند مکنده‌ها) ضروری است.
• جلوگیری از آتش‌سوزی:
  • محل جوشکاری باید از مواد قابل اشتعال پاکسازی شود.
  • استفاده از پرده‌های مقاوم در برابر آتش برای محدود کردن منطقه جوشکاری و جلوگیری از گسترش جرقه.
  • وجود کپسول آتش‌نشانی در دسترس.
  • بررسی محیط اطراف پس از اتمام جوشکاری برای اطمینان از عدم وجود جرقه و احتمال آتش‌سوزی.
• ایمنی الکتریکی:
  • بررسی و اطمینان از سالم بودن کابل‌ها و اتصالات دستگاه جوش.
  • عدم استفاده از دستگاه جوش در محیط‌های مرطوب.
  • استفاده از سیم ارت برای جلوگیری از برق گرفتگی.
  • خاموش کردن دستگاه جوش پس از اتمام کار.
• حمل و نگهداری سیلندر گاز:
  • سیلندرهای گاز باید به طور ایمن نگهداری شوند و از ضربه خوردن یا قرار گرفتن در معرض حرارت مستقیم محافظت شوند.
  • استفاده از کلاهک محافظ برای شیر سیلندر در هنگام حمل و نقل.
  • بررسی دوره‌ای سیلندرها و شیلنگ‌ها برای اطمینان از عدم وجود نشتی.

2. نکات فنی:

• انتخاب روش جوشکاری مناسب:
  • انتخاب روش جوشکاری مناسب بستگی به نوع فلز، ضخامت قطعات، شرایط محیطی و الزامات فنی دارد.
  • آشنایی با مزایا و معایب هر روش جوشکاری (SMAW، GMAW، GTAW و غیره) برای انتخاب بهترین گزینه.
• آماده‌سازی قطعات:
  • قطعات باید قبل از جوشکاری تمیز شوند تا از حذف روغن، زنگ، رنگ و سایر آلودگی‌ها اطمینان حاصل شود.
  • لبه‌های قطعات باید به درستی آماده شوند (مانند پخ زدن) تا نفوذ مناسب جوش تضمین شود.
• انتخاب الکترود/سیم جوش مناسب:
  • الکترود یا سیم جوش باید با نوع فلز پایه سازگار باشد.
  • انتخاب قطر مناسب الکترود/سیم جوش بر اساس ضخامت قطعات و روش جوشکاری.
• تنظیم پارامترهای جوشکاری:
  • تنظیم جریان (آمپر)، ولتاژ و سرعت جوشکاری بر اساس نوع فلز، ضخامت قطعات و روش جوشکاری.
  • رعایت دستورالعمل‌های سازنده دستگاه جوش.
• تکنیک جوشکاری:
  • استفاده از تکنیک صحیح جوشکاری (مانند زاویه الکترود، سرعت حرکت، نوع پاس جوش و غیره) برای دستیابی به جوش با کیفیت.
  • جلوگیری از ایجاد عیوب جوش (مانند تخلخل، ترک، عدم نفوذ و غیره).
• کنترل حرارت:
  • کنترل حرارت ورودی به قطعه برای جلوگیری از اعوجاج و تغییر خواص فلز.
  • استفاده از روش‌های پیش‌گرمایش و پس‌گرمایش در صورت نیاز.
• تمیزکاری پس از جوشکاری:
  • حذف سرباره (Slag) و سایر آلودگی‌ها پس از اتمام جوشکاری.
  • بررسی جوش برای اطمینان از عدم وجود عیوب.
• بازرسی جوش:
  • انجام بازرسی‌های چشمی و غیرمخرب (NDT) برای اطمینان از کیفیت جوش.

3. نکات کیفیتی:

• رعایت استانداردها:
  • جوشکاری باید بر اساس استانداردهای مربوطه (مانند AWS، ASME، EN و غیره) انجام شود.
  • آشنایی با الزامات استانداردها در خصوص مواد، روش جوشکاری، بازرسی و غیره.
• مستندسازی:
  • ثبت پارامترهای جوشکاری، نوع مواد، روش جوشکاری و نتایج بازرسی‌ها.
  • تهیه گزارش جوشکاری برای هر پروژه.
• آموزش و گواهینامه:
  • جوشکاران باید آموزش‌های لازم را دیده و دارای گواهینامه‌های معتبر باشند.
  • به‌روزرسانی دانش و مهارت‌ها از طریق شرکت در دوره‌های آموزشی.
• کالیبراسیون تجهیزات:
  • دستگاه‌های جوشکاری و تجهیزات اندازه‌گیری باید به طور دوره‌ای کالیبره شوند تا از صحت عملکرد آنها اطمینان حاصل شود.

رعایت نکات ایمنی، فنی و کیفیتی در جوشکاری برای حصول اطمینان از ایمنی جوشکار، کیفیت جوش و دوام سازه جوشکاری شده ضروری است. آموزش مناسب، استفاده از تجهیزات حفاظت فردی، رعایت استانداردها و انجام بازرسی‌های دوره‌ای از جمله مهم‌ترین اقداماتی هستند که باید در فرایند جوشکاری مد نظر قرار گیرند.