آشنایی با اصطلاحات جوشکاری/ راهنمایی جامع برای موفقیت در صنعت جوشکاری

به زبان ساده جوش لیزر فایبر به فرایندی پیچیده گفته می‌شود که در آن متریال‌های مختلف مثل فلزات، با اعمال گرما و فشار به یکدیگر متصل می‌شوند. درک اصطلاحات مرتبط با جوشکاری، کلمات، ارتباطات و عبارات مرتبط به صورت بسیار موثر بر کیفیت بهتر و کاهش عیوب جوشکاری تاثیر گذار است، از این جهت آشنایی با این اصطلاحات برای هر کسی که در این زمینه فعال است، مهم است.

در این مطلب، قصد داریم تا به بررسی موضوع اصطلاحات جوشکاری بپردازیم و شما را با پرتکرار‌ترین و کاربردی‌ترین عبارات و اصطلاحات جوشکاری آشنا کنیم، تا افراد فعال در این زمینه از افراد مبتدی تا افراد حرفه‌ای و با تجربه بیشتر با این موضوعات آشنا شوند؛ بنابراین اگر دوست دارید تا بیشتر با این موضوع آشنا شوید؛ تا انتها همراه ما باشید.

تقسیم بندی اصطلاحات جوشکاری

اصطلاحات و مفاهیم جوشکاری در حوزه‌های مختلفی از صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مفاهیم به دسته‌بندی‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که درک و استفاده از آن‌ها برای جوشکاران، مهندسان و بازرسین جوش ضروری است. در ادامه، برخی از مهم‌ترین طبقه‌بندی‌های مرتبط با اصطلاحات جوشکاری ارائه می‌شود:

این دسته‌بندی‌ها بر اساس استانداردهای معتبر نظیر OSHA و NASA تعریف شده‌اند که اهمیت بالایی در ایمنی، کیفیت و کارایی عملیات جوشکاری دارند. استانداردهای مانند OSHA 1910 برای صنعت عمومی و NASA-STD-5006A برای کاربردهای خاص، به کاربران کمک می‌کنند که بهترین روش‌ها و اصول را به کار گیرند.

روش‌های مختلف جوشکاری

جوشکاری قوس الکتریکی: این روش از قوس الکتریکی برای ایجاد گرما و ذوب فلز پایه استفاده می‌کند. جوشکاری قوس الکتریکی انواع مختلفی مانند جوشکاری با الکترود دستی (SMAW)، جوشکاری قوس گاز تنگستن (TIG) و جوشکاری قوس گاز فلزی (MIG) را شامل می‌شود.

جوشکاری گازی: در این روش از شعله‌ای استفاده می‌شود که از سوختن گاز سوخت (مانند استیلن) با اکسیژن تولید می‌شود. این روش معمولاً برای جوشکاری فلزات سبک و تعمیرات استفاده می‌شود.

جوشکاری مقاومتی: این روش از مقاومت الکتریکی در محل اتصال برای تولید گرما استفاده کرده و قطعات را تحت فشار به یکدیگر متصل می‌کند. جوشکاری نقطه‌ای و درز جوش از نمونه‌های این روش هستند.

جوشکاری لیزری: با استفاده از یک پرتو لیزری متمرکز، فلز پایه ذوب شده و اتصال ایجاد می‌شود. این روش برای جوشکاری دقیق و سریع در صنایعی مانند هوافضا و خودروسازی استفاده می‌شود.

موقعیت‌های جوشکاری

موقعیت‌های جوشکاری بسته به جهت سطح و نحوه قرارگیری مهره جوش نسبت به جوشکار، به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

•  موقعیت صاف (Flat Position): در این حالت، جوشکاری روی یک سطح افقی انجام می‌شود و مهره جوش به سمت بالا قرار می‌گیرد. این موقعیت یکی از آسان‌ترین و متداول‌ترین حالت‌ها برای جوشکاری است.
• موقعیت افقی (Horizontal Position): در این موقعیت، جوشکاری روی یک سطح افقی انجام می‌شود، اما مهره جوش به طرفین قرار دارد. این حالت به دقت و کنترل بیشتری نیاز دارد، به‌ویژه برای جلوگیری از ریزش مواد مذاب.
• موقعیت عمودی (Vertical Position): جوشکاری روی یک سطح عمودی انجام می‌شود. در این حالت، کنترل جریان مواد و جلوگیری از ریزش فلز مذاب از اهمیت بالایی برخوردار است.
• موقعیت بالای سر (Overhead Position): در این حالت، جوشکاری روی سطحی انجام می‌شود که بالای سر جوشکار قرار دارد. این موقعیت یکی از دشوارترین حالت‌ها است، زیرا فلز مذاب و جرقه‌ها ممکن است به سمت پایین حرکت کنند و خطرناک باشند.

فرایندهای جوشکاری

فرایندهای جوشکاری شامل تکنیک‌های مختلفی برای اتصال فلزات است که هرکدام از ابزارها و روش‌های منحصربه‌فردی بهره می‌برند:

•  جوشکاری قوس فلزی محافظ : (SMAW) این روش، که با نام جوشکاری چوبی نیز شناخته می‌شود، از یک الکترود پوشیده برای ایجاد قوس الکتریکی و ذوب فلز پایه استفاده می‌کند. پوشش الکترود هم نقش محافظتی دارد و هم به بهبود کیفیت جوش کمک می‌کند.
• جوشکاری قوس فلزی گاز : (GMAW) این فرایند از یک الکترود سیمی پیوسته و گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون در حین جوشکاری استفاده می‌کند. به دلیل سرعت و کارایی بالا، در صنایع خودروسازی و تولیدات عمومی بسیار پرکاربرد است.
• جوشکاری قوس تنگستن گاز : (GTAW) که به جوشکاری TIG معروف است، از یک الکترود تنگستن غیرمصرفی همراه با گاز محافظ (مانند آرگون) بهره می‌گیرد. این روش دقت بالایی دارد و برای جوشکاری فلزات ظریف یا حساس، مانند آلومینیوم و فولاد ضدزنگ، استفاده می‌شود.
• جوش قوس زیردریایی : (SAW) در این روش، الکترود مصرفی و حوضچه مذاب در زیر لایه‌ای از شار محافظ قرار می‌گیرند. این پوشش شار مانع از تماس فلز مذاب با هوا شده و کیفیت جوش را افزایش می‌دهد. این روش معمولاً برای جوشکاری‌های سنگین و صنعتی به کار می‌رود.

متریال مورد استفاده در جوشکاری

متریال مورد استفاده در جوشکاری شامل مواد و عناصری است که برای ایجاد، تقویت و محافظت از اتصال فلزات در فرایند جوشکاری به کار می‌روند:

•  الکترود: میله‌ای فلزی است که در فرایندهای جوشکاری قوس الکتریکی به‌عنوان ماده مصرفی استفاده می‌شود. الکترود هم قوس الکتریکی برای ذوب فلز پایه ایجاد می‌کند و هم به‌عنوان ماده پرکننده برای تشکیل مهره جوش به کار می‌رود.
• شار: ماده‌ای است که برای محافظت از جوش در برابر اکسیداسیون و آلودگی به کار می‌رود. شار می‌تواند به‌صورت پودر یا پوشش روی الکترود باشد و در برخی فرایندها، به بهبود کیفیت جوش کمک می‌کند.
• گاز محافظ: گازهایی مانند آرگون، هلیوم یا دی‌اکسید کربن که در فرایندهایی مانند جوشکاری TIG و MIG استفاده می‌شوند. این گازها از ورود هوا و آلودگی به منطقه جوش جلوگیری کرده و کیفیت جوش را افزایش می‌دهند.
• فلز پایه: ماده اصلی است که قرار است به‌وسیله جوشکاری به یک یا چند قطعه دیگر متصل شود. نوع فلز پایه در انتخاب روش و متریال جوشکاری تأثیر مستقیم دارد.

پارامترهای جوشکاری

پارامترهای جوشکاری در انواع دستگاه جوش لیزری نقش حیاتی در کنترل کیفیت و ویژگی‌های جوش دارند و تنظیم دقیق آنها می‌تواند تأثیر بسزایی بر نتیجه نهایی داشته باشد:

• جریان : (Amperage) مقدار جریان الکتریکی مورد استفاده در جوشکاری قوس الکتریکی است. جریان بالا باعث نفوذ بیشتر جوش در فلز پایه می‌شود، در حالی که جریان پایین ممکن است به جوش سطحی یا ناقص منجر شود.
• ولتاژ : (Voltage) اختلاف پتانسیل الکتریکی بین الکترود و فلز پایه است که تأثیر مستقیم بر طول قوس و عرض مهره جوش دارد. ولتاژ بیشتر باعث ایجاد قوس پایدارتر و مهره جوش گسترده‌تر می‌شود.
• سرعت حرکت : (Travel Speed) سرعت حرکت الکترود یا مشعل در امتداد اتصال جوش است. سرعت بیش از حد ممکن است به جوش ناپیوسته و کم‌نفوذ منجر شود، در حالی که سرعت پایین می‌تواند باعث تجمع بیش از حد مواد جوش شود.
• سرعت تغذیه سیم : (Wire Feed Speed) سرعتی است که الکترود سیم به حوضچه جوش وارد می‌شود. این پارامتر بر نرخ رسوب مواد و اندازه مهره جوش تأثیر می‌گذارد و باید متناسب با جریان و ولتاژ تنظیم شود.

عیوب جوش

ترک‌ها (Cracks): ترک‌ها شکستگی‌هایی هستند که می‌توانند در فلز جوش، منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ)، یا فلز پایه رخ دهند. این ترک‌ها ممکن است به علت تنش‌های حرارتی، خنک شدن سریع، یا ترکیب نادرست مواد ایجاد شوند. ترک‌ها معمولاً به سه نوع تقسیم می‌شوند: ترک گرم، ترک سرد و ترک تأخیری.

تخلخل (Porosity): به وجود حفره‌ها یا سوراخ‌های کوچک در فلز جوش اشاره دارد که ناشی از به دام افتادن گازها هنگام سرد شدن جوش است. این مشکل اغلب به دلیل تمیز نبودن مواد پایه، تنظیم نامناسب گاز محافظ، یا تکنیک‌های نادرست جوشکاری به وجود می‌آید و می‌تواند مقاومت مکانیکی جوش را کاهش دهد.

Undercut (شیار اطراف جوش): این نقص به‌صورت یک شیار ذوب‌شده در فلز پایه، در نزدیکی لبه جوش ظاهر می‌شود. معمولاً به علت زاویه نادرست الکترود، سرعت زیاد جوشکاری، یا حرارت بیش‌ازحد در فرآیند ایجاد می‌شود و استحکام جوش را کاهش می‌دهد.

نفوذ ناقص (Incomplete Penetration): هنگامی رخ می‌دهد که فلز جوش به‌طور کامل در محل اتصال نفوذ نکند. این مشکل می‌تواند ناشی از طراحی ضعیف اتصال، تنظیم نادرست جریان جوشکاری، یا انتخاب نامناسب الکترود باشد و معمولاً باعث کاهش استحکام اتصال جوش می‌شود​.

انواع اتصالات جوش

•  اتصال لب به لب (Butt Joint)
  این نوع اتصال زمانی استفاده می‌شود که دو قطعه فلز به صورت صاف و هم‌سطح به هم متصل شوند. جوش لب به لب معمولاً در کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا دارند استفاده می‌شود.
• اتصال روی‌هم (Lap Joint)
  در این اتصال، دو قطعه فلز روی یکدیگر قرار می‌گیرند. این نوع اتصال مناسب برای جوش‌های تقویتی و کاربردهایی است که نیازی به ظاهر زیبای جوش نیست.
• اتصال تی‌شکل (T-Joint)
  در این نوع، دو قطعه فلز در زاویه 90 درجه به هم متصل شده و به شکل حرف T درمی‌آیند. این اتصال بیشتر در سازه‌های فلزی و صنعتی دیده می‌شود.
• اتصال گوشه‌ای (Corner Joint)
  در این اتصال، قطعات فلزی در زاویه 90 درجه به هم متصل می‌شوند، به‌طوری‌که جوش در لبه‌های بیرونی قرار می‌گیرد. از این اتصال در ساخت قاب‌ها و گوشه‌های سازه‌ها استفاده می‌شود.
• اتصال لبه‌ای (Edge Joint)
  این اتصال برای فلزات نازک یا صفحات فلزی استفاده می‌شود که در آن لبه‌های موازی به هم جوش می‌خورند.
• اتصال پلاگین و اسلات (Plug and Slot Weld)
  در این روش، سوراخ یا شکافی در یکی از قطعات ایجاد می‌شود و جوش داخل آن قرار می‌گیرد تا دو قطعه به هم متصل شوند.

اصطلاحات عمومی جوشکاری

HAZ منطقه تحت تأثیر حرارت : بخشی از فلز پایه که به دلیل گرمای جوشکاری خواص متالورژیکی آن تغییر کرده است.
Slag سرباره: باقی‌مانده‌ای که روی جوش برای محافظت از آن تشکیل می‌شود.
Fusion جوش‌پذیری: فرایند ذوب و ترکیب دو قطعه فلز برای ایجاد اتصال.
Inspectionبازرسی: شامل روش‌های مختلفی مثل تست‌های چشمی و غیرمخرب (NDT) برای بررسی کیفیت جوش.

آزمایش‌های جوشکاری

آزمایش‌های جوشکاری به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

•  تست‌های مخرب (Destructive Tests)
  شامل آزمایش‌هایی نظیر تست کشش، خمش و شکست که خواص مکانیکی جوش را بررسی می‌کنند.
• تست‌های غیرمخرب (Non-Destructive Tests)
  شامل تست اولتراسونیک (UT)، تست رادیوگرافی (RT) و تست ذرات مغناطیسی (MT) برای تشخیص عیوب داخلی بدون آسیب‌رسانی به جوش.

استانداردهای جوشکاری

استانداردهای بین‌المللی، مانند:

AWS انجمن جوشکاری آمریکا: استانداردهایی برای فرایندهای جوشکاری و مواد.
ISOسازمان بین‌المللی استانداردسازی: مجموعه‌ای از استانداردها برای بررسی کیفیت و ایمنی جوش.
ASMEا نجمن مهندسین مکانیک آمریکا: استانداردهای مربوط به تجهیزات فشار و لوله‌کشی.

تجهیزات ایمنی جوشکاری

•  کلاه جوشکاری: محافظت از چشم‌ها و صورت در برابر اشعه‌های UV و جرقه.
• دستکش مقاوم در برابر حرارت: محافظت از دست‌ها در برابر گرما و جرقه.
• لباس نسوز: شامل کت و شلوار مقاوم در برابر شعله و گرما.
• ماسک تنفسی: برای جلوگیری از استنشاق دودها و گازهای مضر.