به عنوان یک جوشکار یا مدیر جوشکاری، احتمالاً از قبل با فرآیندهای جوشکاری رایج آشنا هستید. با این حال، ما کنجکاو شدیم و در دوره های آموزش جوشکاری در مورد انواع و تکنیک‌های جوشکاری بسیار بیشتری که در صنایع مختلف استفاده می‌شوند، اطلاعات کسب کردیم.
جوشکاری چیست؟
جوشکاری در شکل بسیار ابتدایی خود، اتصال دو فلز از طریق گرما یا فشار است. این یک فرآیند باستانی است که قدمت آن به عصر آهن برمی‌گردد. در آن زمان، اجداد ما دو فلز را با استفاده از گرما به هم می‌کوبیدند.
تمام تجهیزات و تکنیک‌های جوشکاری که امروزه می‌بینیم، از زمان انقلاب صنعتی آغاز شده‌اند. از آن زمان، فرآیند جوشکاری پیشرفت قابل توجهی داشته است. اکنون، انواع مختلفی از فرآیندهای جوشکاری بسته به عواملی مانند موارد زیر استفاده می‌شوند:
- نوع فلز جوش داده شده - آلومینیوم، مس، فولاد و غیره
- ضخامت فلز
- محیط جوشکاری (داخل، خارج، زیر آب و غیره)
- جایی که محصول نهایی قرار است استفاده شود - بیمارستان، خودرو، هوافضا و غیره
صنعت جوشکاری با تغییر به سمت اتوماسیون، حتی هیجان‌انگیزتر هم شده است، اما این موضوع برای مقاله دیگری است.
۴ نوع اصلی فرآیندهای جوشکاری
انواع مختلفی از روش‌های جوشکاری وجود دارد. نوع جوشکاری که انتخاب می‌کنید به کاربرد بستگی دارد. چهار تکنیک جوشکاری رایج به طور گسترده در صنعت جوشکاری استفاده می‌شوند. این تکنیک‌ها عبارتند از:
- جوشکاری قوسی فلزی با گاز (GMAW یا MIG)
- جوشکاری قوسی تنگستن با گاز (GTAW یا TIG)
- جوشکاری قوسی فلزی محافظ
- جوشکاری قوسی با توپودری
این نوع جوشکاری قوسی، دو قطعه فلز را با کمک یک قوس الکتریکی به هم متصل می‌کند. این قوس الکتریکی بین قطعه فلزی و یک الکترود روی تفنگ تشکیل می‌شود.
جوشکاری قوسی فلزی با گاز (GMAW یا جوشکاری MIG)
جوشکاری قوسی فلزی با گاز (GMAW) که در بین جوشکاران به طور رایج جوشکاری گاز بی‌اثر فلزی (MIG) نیز نامیده می‌شود.
در این فرآیند جوشکاری، الکترود سیمی همچنین به عنوان فلز پرکننده برای ایجاد جوش عمل می‌کند. این فلز به طور مداوم هنگام ذوب شدن از طریق تفنگ جوشکاری تغذیه می‌شود. MIG همچنین از گاز محافظی استفاده می‌کند که به شکل دی اکسید کربن، اکسیژن، هلیوم یا آرگون است. عبور این گاز از تفنگ جوشکاری ضروری است. این گاز به محافظت از حوضچه مذاب فلز (حوضچه جوش) در برابر آلاینده‌های محیطی که می‌توانند بر کیفیت جوش تأثیر بگذارند، کمک می‌کند.
GMAW در دسترس‌ترین نوع جوشکاری برای استادکار است. اغلب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ، مس، نیکل، فولاد کربنی و آلومینیوم استفاده می‌شود. این نوع جوشکاری همچنین برای کارهای با حجم کم، که معمولاً در مشاغل جوشکاری متوسط یافت می‌شود، بهترین گزینه است.
مزایای جوشکاری قوسی فلزی با گاز (MIG)
GMAW محبوب است و می‌تواند فلزات با ضخامت‌های مختلف را به هم متصل کند. یادگیری و تسلط بر آن آسان است و اجزای مورد نیاز برای شروع جوشکاری به راحتی در دسترس هستند. این روش یکی از بهترین نرخ‌های رسوب را دارد که آن را برای محیط‌های با حجم کم، متوسط و زیاد مناسب می‌کند.
جوشکاری قوس فلزی گازی را می‌توان به راحتی با ربات‌های Cobot مانند Cobot Welder از Hirebotics خودکار کرد. Cobot Welder یک بازوی رباتیک با مشعل جوشکاری در انتهای بازو است که برای کار در کنار جوشکاران و تولید جوش‌های با کیفیت بالا ساخته شده است. می‌توان آن را در کارخانه مستقر کرد تا به خودکارسازی بخش‌های یکنواخت جوشکاری کمک کند. با استفاده از نرم‌افزار Beacon ما، این روش همچنین ساده‌ترین ربات Cobot موجود در بازار برای برنامه‌ریزی است - می‌توانید آن را از طریق یک برنامه تلفن یا تبلت آموزش دهید!
محدودیت‌های جوشکاری قوس فلزی گازی (MIG Welding)
با GMAW، همیشه به یک کپسول گاز برای محافظت نیاز دارید. و بسته به نوع گازی که استفاده می‌کنید، می‌تواند گران باشد. موقعیت‌هایی که می‌توانید با GMAW استاندارد جوشکاری کنید نیز محدود است. با این حال، انواع مختلف قوس انتقالی، قوس کوتاه، پاششی، کروی و قوس دفنی، به آن اجازه می‌دهد تا کاربردهای متنوع‌تری داشته باشد. علاوه بر این، نمی‌توانید از فرآیند GMAW در فضای باز استفاده کنید زیرا عواملی مانند باد می‌توانند بر آن تأثیر منفی بگذارند.
جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (GTAW یا جوشکاری TIG)
از بین تمام تکنیک‌های جوشکاری، جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (GTAW) پرکاربردترین است. افراد در صنعت جوشکاری، این نوع جوشکاری را جوشکاری گاز بی‌اثر تنگستن-گاز (TIG Welding) نیز می‌نامند.
همانطور که از نام آن پیداست، این نوع جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می‌کند. این الکترود همان چیزی است که جریان را به قوس جوشکاری می‌دهد. مانند GMAW، Gaجوشکاری قوسی تنگستن از محافظ گاز استفاده می‌کند. این روش معمولاً برای جوشکاری آلومینیوم و منیزیم استفاده می‌شود. جوشکاری TIG همچنین می‌تواند برای جوشکاری فلزاتی مانند مس، آلیاژهای مس، آلیاژهای نیکل و فولاد ضد زنگ استفاده شود.
جوشکاری قوسی تنگستن گازی (جوشکاری TIG) جوش‌های دقیق و تمیزی تولید می‌کند. این فرآیند جوشکاری در صنایعی مانند الکترونیک، هوافضا، خودرو، تعمیرات و حتی هنر کاربرد دارد.
مزایای جوشکاری قوسی تنگستن گازی (جوشکاری TIG)
جوش‌های ساخته شده از جوشکاری قوسی تنگستن گازی بسیار دقیق و دارای ظاهری مرتب هستند. جوش‌ها در مقایسه با سایر جوش‌ها از نظر زیبایی ظاهری برتر هستند. GTAW اغلب برای جوش‌های قابل مشاهده انتخاب می‌شود زیرا ظاهری زیبا و دلپذیر ایجاد می‌کند. این جوش‌ها همچنین بادوام و با کیفیت بالا هستند. جوشکاری قوسی تنگستن گازی را می‌توان برای جوشکاری طیف گسترده‌ای از فلزات استفاده کرد و این امر این فرآیند را به یک فرآیند همه کاره تبدیل می‌کند.
محدودیت‌های جوشکاری قوسی تنگستن گازی (جوشکاری TIG)
جوشکاری قوسی تنگستن گازی پیچیده است و نیاز به تخصص زیادی دارد. جوشکارانی که از این فرآیند جوشکاری استفاده می‌کنند از هر دو دست استفاده می‌کنند. آنها از یک دست برای نگه داشتن مشعل و از دست دیگر برای نگه داشتن فلز پرکننده استفاده می‌کنند.
در بیشتر مواقع، فقط جوشکاران باتجربه و تحصیل‌کرده می‌توانند این نوع جوشکاری را در یک محیط تولیدی انجام دهند. و اگرچه جوش‌های قوی ایجاد می‌کند، اما باید مطمئن شوید که با فلزات تمیز کار می‌کنید زیرا ناخالصی‌ها می‌توانند جوش‌های ضعیف‌تری ایجاد کنند. در GTAW، باید مراقب باشید که ماده تنگستن به جوش مذاب نرود، وگرنه می‌تواند حوضچه جوش را آلوده کند.
جوشکاری قوسی فلزی محافظ (SMAW یا جوشکاری Stick)
ساختمان قوسی فلزی محافظ (SMAW) همچنین جوشکاری Stick نامیده می‌شود. این یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین تکنیک‌های جوشکاری است. در این نوع جوشکاری، از یک الکترود محافظ و مصرفی (stick) استفاده خواهید کرد. این میله در قوس ذوب می‌شود و به فلز پرکننده برای اتصال دو قطعه فلزی تبدیل می‌شود. با ذوب شدن میله، گازی نیز منتشر می‌شود که از ناحیه مورد جوشکاری محافظت می‌کند.
ساخت و ساز، خطوط لوله زیر آب و ساخت و سازهای صنعتی از این نوع جوشکاری استفاده می‌کنند. می‌توانید از این نوع جوشکاری برای اتصال فولاد، چدن، چدن داکتیل، نیکل یا مس استفاده کنید. با این حال، به ندرت روی آلومینیوم استفاده می‌شود.
مزایای جوشکاری قوسی فلزی محافظ (جوشکاری استیک)
این نوع جوشکاری قابل حمل است و نیازی به گاز محافظ خارجی ندارد و جوشکاری در هر مکانی را ممکن می‌سازد. SMAW نیازی به عاری بودن فلز از ناخالصی ندارد. بنابراین حتی می‌توانید از این نوع فرآیند جوشکاری روی مواد زنگ زده استفاده کنید. همچنین می‌توانید به راحتی میله‌های جوشکاری را برای سازگاری با فلزات مختلف تغییر دهید.
محدودیت‌های جوشکاری قوسی فلزی محافظ (جوشکاری استیک)
این نوع جوشکاری پیشرفته است و به جوشکاران ماهر نیاز دارد. همچنین ضایعات زیادی از مواد مورد استفاده تولید می‌کند - که بیشتر از سرباره ناشی می‌شود. سرباره ماده باقیمانده‌ای است که در بالای فلز جوش داده شده تشکیل می‌شود. همچنین کندتر است زیرا هر بار که میله تمام می‌شود، باید سرباره را جدا کنید.
جوشکاری قوسی با هسته شار (FCAW)
جوشکاری قوسی با هسته شار (FCAW) مشابه جوشکاری قوسی با گاز محافظ است اما می‌تواند بدون گاز محافظ انجام شود. تفاوت در جنس الکترود است. FCAW از الکترود با هسته شار به عنوان ماده پرکننده برای جوش استفاده می‌کند.
فلاکس ترکیبی از مواد سیلیکات و کربنات است. از آنجایی که چگالی آن سبک‌تر از ماده جوش داده شده است، روی سطح شناور می‌شود. فلاکس از فلز در حال جوش در برابر آلاینده‌های جو محافظت می‌کند. FCAW معمولاً تکنیک جوشکاری مورد استفاده در ساخت پل، کشتی‌سازی و تعمیر تجهیزات سنگین است.
مزایای جوشکاری قوسی با هسته شار
جوشکاری قوسی با هسته شار نرخ رسوب بالایی دارد. بسته به الکترود مورد استفاده، جوشکار می‌تواند از 3 پوند تا 20 پوند (9 کیلوگرم) فلز رسوب دهد. همچنین در مقایسه با سایر انواع فرآیندهای جوشکاری، قوس پایدارتری دارد.
برخلاف GMAW، جوشکاری قوسی با توپودری را می‌توان در فضای باز و بدون محافظ گاز استفاده کرد. علاوه بر این، فلز نیازی به تمیزکاری اولیه ندارد. همچنین می‌توانید با این نوع فرآیند جوشکاری در هر موقعیتی جوشکاری کنید.
محدودیت‌های جوشکاری قوسی با توپودری
FCAW دود بیشتری نسبت به سایر روش‌های جوشکاری تولید می‌کند. گاهی اوقات، دود حتی سرطان‌زا است. بنابراین، اگر می‌خواهید FCAW را در فضای بسته انجام دهید، مطمئن شوید که محل مورد نظر تهویه مناسبی دارد.
الکترود گران‌تر است و فلزاتی که می‌توانند جوش دهند به کربن و فولاد ضد زنگ، چدن و آلیاژهای سخت‌کاری محدود می‌شوند.
چهار نوع فرآیند اصلی جوشکاری به همراه مزایا و محدودیت‌های آنها