جوشکاری

جوشکاری یکی از روش‌های تولید می‌باشد. هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی (فلز، سرامیک، پلیمر، کامپوزیت) به‌یکدیگر است؛ به‌گونه‌ای که خواص اتصال برابر با خواص مادهٔ پایه باشد. علاوه براین یکی از فرآیندهای اتصال دائمی قطعات (فلزی یا غیرفلزی)، به روش ذوبی یا غیر ذوبی، با بکارگیری یا بدون بکارگیری فشار، با استفاده یا بدون استفاده از ماده پرکننده می‌باشد. فرآیندهای جوشکاری به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: فرآیندهای جوشکاری ذوبی و فرآیندهای جوشکاری غیر ذوبی است.در ادامه به صورت کامل با فرایند جوشکاری و انواع آن آشنا خواهیم شد.

تعریف جوشکاری

منظور از جوشکاری، فرآیندی است که قطعات فلزی یا غیرفلزی توسط حرارت، فشار یا ترکیبی از این دو به یکدیگر وصل می‌شوند. این فرآیند اغلب بر روی فلزات و ترموپلاستیک‌ها امتحان می‌شود؛ آن هم به روش‌های مختلفی که در اینجا قصد معرفی‌شان را داریم. بنابراین، جوشکاری به مفهوم اتصال و پیوستگی میان مواد مختلف است. در ادامه مطلب، بیشتر با جوشکاری و مدل‌های مختلف آن آشنا خواهید شد. با ما همراه باشید.

انواع مدل های جوشکاری

انواع مدل های جوشکاری شامل دو دسته اصلی جوشکاری ذوبی و جوشکاری غیرذوبی می‌شود که در قسمت زیر به معرفی آن‌ها پرداخته‌ایم:

جوشکاری ذوبی

جوشکاری ذوبی با ایجاد گرما، منجر به اتصال قطعات می‌شود. در این مدل جوشکاری، از فشار استفاده نمی‌شود و منابع ذوبی مختلفی جهت پیوست قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرند. ضمنا، در این فرآیند گاهی اوقات ماده پر کننده یا فیلر جوشکاری به کار گرفته می‌شود و برخی مواقع هم نیازی به آن نیست. به‌طورکلی، جوشکاری ذوبی از لحاظ منبع انرژی مصرفی خود به گروه‌های زیر تقسیم می‌شود:

• جوشکاری قوسی  (Arc welding)

در جوشکاری قوسی برای تولید گرما با هدف ذوب و اتصال قطعات از قوس الکتریکی استفاده می‌شود. برای قوس الکتریکی میان الکترود و قطعه نیز یک منبع تغذیه مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ به همین دلیل است که برخی به آن، جوشکاری با قوس الکتریکی یا Arc می‌گویند. افزون بر این، جوشکاری قوسی انواع مختلفی دارد که از آن‌ها می‌توان به جوشکاری قوسی با گاز محافظ و الکترود تنگستن، جوشکاری قوسی با الکترود دستی روکش‌دار، جوشکاری قوسی با گاز محافظ و الکترود فلزی، جوشکاری هیدروژن، توپودری، قوس کربنی و قوس پلاسما اشاره کرد.

• جوشکاری با پرتو الکترونی  (Electron beam welding)

جوشکاری با پرتو الکترونی جهت تولید حرارت و پیوند قطعات از پرتوی حاوی الکترون‌های پرسرعت استفاده می‌کند. در زمان ورود الکترون‌ها به داخل ماده، حرارت لازم در سطح آن شکل می‌گیرد که این اتفاق باعث ذوب قطعه شده و گرمای مطلوبی را جهت جوشکاری ایجاد می‌کند. ازآنجایی‌که پرتو الکترونی دارای انرژی زیادی است، جوش‌های زده شده معمولا عمیق و باریک هستند. به‌علاوه از انواع آن می‌توان به جوشکاری با اشعه الکترون، جوشکاری با پرتو الکترونی در خلاء نسبی و شدید اشاره کرد.

• جوشکاری اکسی گاز  (Oxy fuel welding)

جوشکاری اکسی گاز یکی از کاربردی‌ترین مدل‌های جوشکاری است. این مدل با استفاده از مشعل دستی که با احتراق اکسیژن و استیلن باعث شکل‌گیری شعله آتش می‌شود و میله پر کننده، عملیات جوشکاری را انجام می‌دهد. همچنین، خود جوشکاری اکسی گاز مدل‌های مختلفی دارد که از آن‌ها می‌توان به جوشکاری با گاز پروپان، جوشکاری با گاز و فشار، جوشکاری با اکسیژن هیدروژن، جوشکاری با اکسیژن استیلن و جوشکاری هوا استیلن اشاره کرد.

• جوشکاری با پرتو لیزری  (Laser beam welding)

جوشکاری با پرتو لیزری یکی دیگر از مدل‌های جوشکاری ذوبی است که جوش دادن قطعات را با بهره‌گیری از پرتو لیزر انجام می‌دهد. این مدل برای فلزات و پلیمرها کارایی دارد و دقت آن بسیار بالا است. معمولا از این جوشکاری زمانی که تولید زیاد است، استفاده می‌شود.

جوشکاری غیرذوبی (حالت جامد)

جوشکاری غیرذوبی با کمک فشار و حرارت باعث اتصال مواد به یکدیگر می‌شود و حتی گاهی اوقات نیز از حرارت استفاده نمی‌کند. از فرآیندهای مدل غیرذوبی می‌توان به جوش اصطکاکی، جوش نفوذی و جوش با امواج فراصوت اشاره کرد. جوش اصطکاکی با انرژی مکانیکی یا اصطکاک به تولید گرما می‌پردازد. در کل، در فرآیندهای آن از ذوب شدن مواد خبری نیست و قطعات معمولا بدون حرارت به یکدیگر متصل می‌شوند.

فرایند جوشکاری

فرآیند جوشکاری در دهه‌های اخیر پیشرفت قابل‌توجهی داشته است؛ این پیشرفت تاثیر بسزایی بر سبک زندگی انسان‌ها گذاشته است. در گذشته زمانی که اسم جوشکاری آورده می‌شد، معمولا منظور جوش دادن فلزات بود؛ اما امروزه جوشکاری بر روی موادی نظیر شیشه، سرامیک و پلاستیک انجام می‌گیرد. این مواد جهت یکپارچه شدن تحت دمای جوشکاری با فشار یا بدون فشار قرار گرفته و ظاهر یکنواختی پیدا می‌کنند. از مهم‌ترین فرآیندهای جوشکاری می‌توان به جوشکاری قوس الکترود روکش‌دار، جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ، جوشکاری اکسی استیلن، جوشکاری قوس الکترود توپودری، جوشکاری قوس فلز با گاز محافظ و... اشاره کرد.

کاربردهای جوشکاری

کاربردهای جوشکاری در صنعت بسیار مهم و تعیین‌کننده است. بسیاری از قطعات ساختمان‌ها، پل‌ها، کشتی‌ها، قطارها و... با فرآیند جوشکاری ساخته می‌شوند. مصارف جوشکاری به این موارد محدود نمی‌شود؛ این پروسه از هواپیماسازی گرفته تا ساخت راکت‌ها کارایی دارد و حتی در صنعت فضانوردی نیز نقش تاثیرگذاری را ایفا می‌کند. بنابراین، همان‌طور که گفته شد، جوشکاری به بهتر شدن زندگی امروزی کمک شایانی کرده است و رد آن را می‌توان در حوزه‌های مختلف مشاهده کرد.

فرآیند جوش دادن در حوزه‌های دیگری نظیر خودروسازی، تولید قطعات کامپیوتر، ساخت تجهیزات کشاورزی و وسایل خانه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. تجهیزات حفاری، کوره‌ها، دیگ‌ها، راه آهن و... هم با جوشکاری ساخته شده‌اند. در کل، جوشکاری جزو آن دسته از فرآیندهایی است که از گذشته تا به امروز مصارف متنوعی داشته است. این عملیات پیوست قطعات، حتی در آینده نیز مصارف ویژه‌ای دارد. بسیاری از پایگاه‌های فضایی دائمی قرار است با کمک جوشکاری ایجاد شوند. بیش از هزاران محصول تا به امروز توسط پروسه جوشکاری تولید شده‌اند و کیفیت آن‌ها به دلیل جوش خوردن استاندارد در سطح بالایی قرار دارد. بعبارت دیگر، هنگام استفاده از انواع مقاطع فولادی همچون میلگرد، تیرآهن، انواع ورق یا لوله ها به کمک فرایند جوشکاری به هم متصل می‌شوند.

ابزار و تجهیزات جوشکاری

عملیات جوشکاری با کمک ابزارآلات و تجهیزات مخصوصی انجام می‌گیرد. این ابزارها باید باکیفیت و ایمن باشند تا حین جوش دادن مواد مشکلی ایجاد نکنند. در کل، بیش از ده‌ها ابزار و تجهیزات جوشکاری تا به امروز تولید شده است که در قسمت زیر آن‌ها را برشمرده‌ایم:

آچار، چکش، اسکنه، سندان، شلنگ، نوار متر، مخزن گاز، کلاه ایمنی، برس سیمی، انبر قطعه گیر، پانچ جوشکاری، انبر جوشکاری، ابزار مقیاس فلز، گیره جوشکاری، آسیاب زاویه ای، فندک جرقه ای، عینک جوشکاری، دستکش مخصوص، شیر تنظیم کننده گاز، سیلندر گاز جوشکاری، مشعل یا تورچ جوشکاری، تمیزکننده نازل جوشکاری، پیشبند مخصوص جوشکاری.