جوشکاری یکی از مهمترین فرآیندهای اتصال فلزات است که در صنایع مختلف کاربرد گستردهای دارد. با استفاده از جوشکاری میتوان قطعات فلزی را به هم متصل کرده و سازههای پیچیده و مستحکمی را ایجاد کرد. در این مقاله صنایع ژرف قصد دارد انواع جوشکاری را به طور کامل معرفی کند و مزایا و معایب آن را بررسی کند. لطفا تا انتهای مقاله همراهمان باشید.
انواع جوشکاری
جوشکاری انواع مختلفی دارد که به طور کلی به دو دسته کلی تقسیم میشود:
1. جوشکاری ذوبی
در این روش، با اعمال حرارت بالا، فلز پایه و فلز پرکننده ذوب شده و پس از سرد شدن به یکدیگر متصل میشوند. انواع رایج جوشکاری ذوبی عبارتند از:
جوشکاری قوس الکتریکی
- جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکشدار: یکی از متداولترین روشهای جوشکاری است که در آن از یک الکترود روکشدار برای ایجاد قوس الکتریکی و ذوب فلز استفاده میشود.
- جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ:در این روش، از یک سیم جوش به عنوان الکترود و یک گاز محافظ برای محافظت از حوضچه مذاب استفاده میشود.
- جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ: در این روش از یک الکترود تنگستنی غیر مصرفی و یک گاز محافظ برای ایجاد قوس الکتریکی استفاده میشود. این روش برای جوشکاری فلزات با ضخامت کم و آلیاژهای خاص مناسب است.
جوشکاری مقاومتی
- جوشکاری نقطهای: در این روش، با اعمال فشار و جریان الکتریکی بالا، دو قطعه فلزی در نقطه تماس ذوب شده و به هم متصل میشوند.
- جوشکاری درزی: در این روش، با اعمال فشار و جریان الکتریکی بالا، دو قطعه فلزی در امتداد یک خط مستقیم به هم متصل میشوند.
- جوشکاری با پرتو الکترون: در این روش، از یک پرتو الکترون پر انرژی برای ذوب فلز و ایجاد اتصال استفاده میشود.
- جوشکاری لیزری: در این روش، از یک لیزر پر انرژی برای ذوب فلز و ایجاد اتصال استفاده میشود.
2. جوشکاری حالت جامد
در این روش، بدون ذوب شدن فلز پایه، اتصال بین دو قطعه ایجاد میشود. از جمله انواع جوشکاری حالت جامد میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- جوشکاری اصطکاکی: در این روش، با ایجاد اصطکاک بین دو قطعه فلزی، حرارت تولید شده و با ذوب دو جامدات میتوانیم باعث اتصال آنها شویم.
- جوشکاری انفجاری: در این روش، با برخورد یک جسم پر سرعت به سطح فلز، موج شوک ایجاد شده و باعث اتصال دو قطعه میشود این جوشکاری نیاز به تجهیزات بسیار خاصی دارد.
- جوشکاری فراصوتی: در این روش، با اعمال ارتعاشات فراصوتی به دو قطعه فلزی، اتصال بین آنها ایجاد میشود.
۴ نوع اصلی فرایندهای جوشکاری
انواع مختلفی از روشهای جوشکاری وجود دارند. نوع جوشکاری که انتخاب میکنید بستگی به کاربرد آن دارد. چهار تکنیک رایج جوشکاری که در صنعت جوشکاری بهطور وسیع استفاده میشوند عبارتند از:
- جوشکاری قوسی فلزی گاز (GMAW یا MIG)
- جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW یا TIG)
- جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده (SMAW یا Stick)
- جوشکاری قوسی با الکترود پودر (FCAW)
These types of arc welding join two pieces of metal with the assistance of an electric arc. This electric arc is formed between the metal part and an electrode on the gun.
ترجمه فارسی: این نوع جوشکاریها با کمک یک قوس الکتریکی دو قطعه فلز را به هم متصل میکنند. این قوس الکتریکی بین قطعه فلزی و الکترود موجود در تفنگ جوشکاری شکل میگیرد.
به نقل از سایت hirebotics
در جدول زیر برخی نکات بطور خلاصه ذکر شده اند برای کسب اطلاعت بیشتر تا پایان مقاله را مطالعه بفرمایید
جوشکاری | نام کامل | توضیحات | بهترین موارد استفاده | نکات مهم برای در نظر گرفتن |
---|---|---|---|---|
GMAW / MIG | جوشکاری قوس فلزی گازی | از یک الکترود سیم و گاز محافظ استفاده می کند. برای جوشکاری فولاد ضد زنگ، مس، نیکل، فولاد کربنی و آلومینیوم استفاده می شود. | جوشکاری ورق های فلزی و مقاطع ضخیم، پر کردن شیارهای بزرگ، ساخت و ساز عمومی. | حالت انتقال بر ویژگی ها و کاربرد تأثیر می گذارد. باید از گاز محافظ استفاده شود. گزینه های متعدد گاز برای نتایج و هزینه های مختلف. یادگیری آسان. آسان ترین فرآیند برای خودکارسازی. بسیار همه کاره |
GTAW / TIG | جوشکاری قوس تنگستن گازی | از یک الکترود تنگستن غیر مصرفی و گاز محافظ استفاده می کند. برای جوشکاری آلومینیوم، منیزیم، مس، آلیاژهای مس، آلیاژهای نیکل و فولاد ضد زنگ استفاده می شود. | جوشکاری با کیفیت بالا و بحرانی که نیاز به دقت و خلوص بالا دارد. (صنایع با ارزش بالا مانند نیمه هادی ها، هوافضا، دریایی، پتروشیمی و غیره) | سرعت حرکت آهسته. سخت ترین فرآیند جوشکاری قوس برای تسلط. باید از گاز محافظ استفاده شود. می تواند گرمای زیادی القا کند و HAZ گسترده ای داشته باشد. انتخاب و شکل تنگستن بر ویژگی ها تأثیر می گذارد. |
FCAW | جوشکاری قوس الکتریکی با هسته فلاکس | مشابه GMAW / MIG است، اما می تواند بدون گاز محافظ انجام شود. تفاوت در مواد الکترود است. FCAW از یک الکترود با هسته فلاکس به عنوان ماده پرکننده برای جوش استفاده می کند. | جایگزینی فرآیند جوشکاری استیکی (خود محافظ FCAW) در جوشکاری در فضای باز، و برای به دست آوردن رسوب اضافی با FCAW با گاز محافظ. در ساخت کشتی، سازه های فولادی، پل سازی و جوشکاری لوله استفاده می شود. | سرباره تولید می کند (حتی FCAW با گاز محافظ). داغتر از MIG کار می کند و می تواند ورق های فلزی را بسوزاند. می توانید از برخی سیم ها با گاز 100% CO2 برای کاهش هزینه گاز استفاده کنید. نمی تواند آلومینیوم جوش دهد. برخی از سیم ها را نمی توان برای جوشکاری در تمام موقعیت ها استفاده کرد. |
SMAW | جوشکاری قوس الکتریکی محافظت شده یا جوشکاری استیکی | که به طور معمول به عنوان جوشکاری استیکی شناخته می شود، از یک الکترود مصرفی روکش دار با فلاکس استفاده می کند. این نوع جوشکاری برای اتصال فولاد، چدن، چدن چقرمه، نیکل یا مس استفاده می شود. | جوشکاری در فضای باز در شرایط نامطلوب. جوشکاری خطوط لوله و سازه های فولادی. جوشکاری داخلی / خارجی جایی که دسترسی به اتصالات با سایر فرآیندها دشوار است. طول میله الکترود زیاد است و حتی می توان آن را برای دسترسی به اتصال خم کرد. | کندتر از FCAW/MIG. سرباره تولید می کند. به دلیل دور ریختن قسمت استفاده نشده الکترود، ضایعات مواد تولید می کند. صدها نوع الکترود استیکی طبقه بندی شده AWS وجود دارد که می توانید از آنها استفاده کنید. بسیار همه کاره است. |
جوشکاری قوسی فلزی گاز (GMAW) یا MIG
در این فرایند جوشکاری، الکترود سیمی بهعنوان فلز پرکننده عمل میکند تا جوش ایجاد شود. این سیم بهطور مداوم از طریق تفنگ جوشکاری تغذیه میشود و ذوب میشود. MIG همچنین از گاز محافظی مانند دیاکسید کربن، اکسیژن، هلیوم یا آرگون استفاده میکند که از سطح جوش محافظت میکند.
مزایای جوشکاری GMAW (MIG)
- این فرایند جوشکاری برای فلزات با ضخامتهای مختلف مناسب است.
- یادگیری و تسلط بر آن آسان است.
- سرعت بالای رسوبگذاری برای محیطهای کاری با حجم کم، متوسط و زیاد مناسب است.
- قابلیت اتوماسیون دارد.
محدودیتهای جوشکاری GMAW (MIG)
- نیاز به گاز محافظ دارد که ممکن است هزینهبر باشد.
- محدودیتهایی در نوع موقعیتهایی که میتوان جوشکاری کرد دارد.
- نمیتوان از آن در محیطهای باز به دلیل تأثیر باد استفاده کرد.
جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW یا TIG)
این جوشکاری به دلیل دقت و ظرافت آن معروف است. در این فرایند، از الکترود تنگستن استفاده میشود و گاز محافظ نیز برای ایجاد جوش تمیز و دقیق به کار میرود.
مزایای جوشکاری GTAW (TIG)
- جوشها دقیق و از نظر ظاهری بسیار مرتب هستند.
- میتوان انواع مختلف فلزات را با این فرایند جوشکاری کرد.
محدودیتهای جوشکاری GTAW (TIG)
- نیاز به مهارت بالا دارد.
- استفاده از این فرایند تنها توسط جوشکاران مجرب و آموزش دیده امکانپذیر است.
- در صورت آلوده بودن فلزات، جوشهای ضعیف تولید میشود.
جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده (SMAW یا Stick)
این نوع جوشکاری یکی از قدیمیترین و رایجترین فرایندها است. در این فرایند، الکترود مصرفی که پوشش محافظ دارد، ذوب شده و بهعنوان فلز پرکننده عمل میکند.
مزایای جوشکاری SMAW (Stick)
- قابل حمل است و نیاز به گاز محافظ خارجی ندارد.
- میتوان بر روی مواد آلوده مانند مواد زنگزده جوشکاری کرد.
محدودیتهای جوشکاری SMAW (Stick)
- نیاز به مهارتهای پیشرفته دارد.
- تولید ضایعات زیاد، بهویژه از سرباره.
- فرایند کندتری است.
جوشکاری قوسی با الکترود پودر (FCAW)
این فرایند مشابه جوشکاری MIG است اما میتواند بدون گاز محافظ انجام شود. در این روش، از الکترود پودر برای پر کردن جوش استفاده میشود.
مزایای جوشکاری FCAW
- سرعت بالای رسوبگذاری.
- میتوان آن را بدون گاز محافظ انجام داد و همچنین در هر موقعیتی از آن استفاده کرد.
- مناسب برای جوشکاری در فضای باز.
محدودیتهای جوشکاری FCAW
- تولید دود زیاد که ممکن است برای سلامتی مضر باشد.
- الکترودهای گرانقیمت.
سایر انواع جوشکاری
در کنار انواع اصلی، فرایندهای جوشکاری دیگری نیز وجود دارند که در برخی صنایع کاربرد دارند:
- جوشکاری پرتو الکترونی و لیزری
- جوشکاری ترمیتی
- جوشکاری قوسی غوطهور (SAW)
- جوشکاری قوسی پلاسما (PAW)
- جوشکاری گاز (Oxyacetylene)
- جوشکاری الکتروسلگ (ESW)
- جوشکاری مقاومتی (RSW)
- جوشکاری پیچ (SW)
- جوشکاری اصطکاکی (FW)
- جوشکاری سرد (CW)
- جوشکاری هیدروژن اتمی (AHW)
جوشکاری پرتو الکترونی و لیزری: در این نوع جوشکاری از پرتو الکترونی یا لیزر برای جوش دادن دو فلز استفاده میشود. این فرایند دقیق و با کیفیت بالا است و معمولاً در صنایع هوافضا و خودروسازی کاربرد دارد.
جوشکاری ترمیتی: در این فرایند از واکنش ترمیتی (ترکیب اکسید فلز و پودر آلومینیوم) برای تولید حرارت و جوش دادن دو فلز استفاده میشود. این فرایند بیشتر در تعمیرات ریلها و ساخت تجهیزات سنگین استفاده میشود.
جوشکاری قوسی غوطهور (SAW): در این فرایند، قوس جوشکاری در زیر لایهای از پودر گرانول پوشیده میشود که بهعنوان محافظ عمل میکند و جوشکاری با سرعت بالای رسوبگذاری انجام میشود. این فرایند معمولاً در صنایع سنگین و ساختوساز پلها و کشتیها استفاده میشود.
جوشکاری قوسی پلاسما (PAW): مشابه جوشکاری TIG است، اما در این فرایند، قوس پلاسما از گاز محافظ جدا میشود و در صنایع الکترونیک و هوافضا کاربرد دارد.
جوشکاری گاز (Oxyacetylene): این فرایند شامل استفاده از شعله تولید شده توسط ترکیب اکسیژن و استیلن است و معمولاً برای جوشکاری فلزات نازک در صنایع هوافضا و خودروسازی بهکار میرود.
جوشکاری الکتروسلگ (ESW): برای جوش دادن صفحات فلزی ضخیم استفاده میشود و در صنایع کشتیسازی و تولید انرژی کاربرد دارد.
جوشکاری مقاومتی (RSW): برای جوش دادن ورقهای فلزی از جریان الکتریکی و فشار استفاده میشود و در صنایع خودروسازی و تولید لوازم خانگی کاربرد دارد.
جوشکاری پیچ (SW): این فرایند سریع بوده و برای جوش دادن تعداد زیادی پیچ به سطوح فلزی استفاده میشود. در ساخت و ساز و کشتیسازی کاربرد زیادی دارد.
جوشکاری اصطکاکی (FW): در این فرایند، دو قطعه فلز بهسرعت به هم فشرده شده و اصطکاک بین آنها باعث ایجاد حرارت و جوش میشود.
انتخاب روش جوشکاری
در انتخاب روش جوشکاری موارد زیادی دخیل است و تنها سلیقه ملاک نیست. این موارد را حتما قبل از انتخاب شیوه جوشکاری رعایت کنید:
- نوع فلز: هر فلزی خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود را دارد و انتخاب روش جوشکاری مناسب به نوع فلز بستگی دارد.
- ضخامت قطعه: برای قطعات با ضخامت کم یا زیاد، روشهای جوشکاری متفاوتی به کار میرود.
- کیفیت اتصال: بسته به نوع کاربرد، کیفیت اتصال جوش از اهمیت بالایی برخوردار است.
- سرعت جوشکاری: در برخی از کاربردها، سرعت جوشکاری از اهمیت بالایی برخوردار است.
- هزینه: هزینه تجهیزات و مواد مصرفی هر روش جوشکاری متفاوت است.
جمع بندی
هر یک از انواع جوشکاری مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب بهترین روش به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای انتخاب مناسبترین روش جوشکاری، بهتر است با یک متخصص جوشکاری یا کارگاهی معتبر مشورت کنید. توجه داشته باشید که جوشکاری فرآیندی تخصصی است و کیفیت نهایی آن تاحد زیادی به شیوه اجرای آن بستگی دارد.