به طور کلی باید بدانید که هر فرد مبتدی نمی تواند جوشکاری را به راحتی انجام دهد؛ زیرا در جوشکاری دانش های مختلف مانند الکتریسیته، متالوژی، شناخت حالت های مختلف مواد و اکسیداسیون دست به دست هم می دهند تا فرایند جوش انجام شود؛ بنابراین در مورد جوشکاری آهن یا فولاد نیز اگر بدون آموزش جوشکاری آهن این کار را انجام دهید احتمال خرابی یا شکست جوش بسیار بالا است. در مقاله آموزش اصول و ترفندهای جوشکاری (قسمت اول) به تمامی اصول اولیه و ترفندهایی که باید در ابتدای کار جوشکاری بدانید پرداختیم. و اما در این مقاله سعی می کنیم به طور مختصر جوشکاری آهن را به شما آموزش دهیم و مهم ترین نکات کار را برایتان توضیح خواهیم داد؛ اما توصیه می شود برای انجام جوشکاری علاوه بر این مقاله حتماً در دوره های عملی نیز شرکت نمایید.
در اولین قدم برای آموزش جوشکاری آهن، شما باید بدانید که هر نوع فلزی را نمی توان به راحتی جوش داد و قبل از انجام جوشکاری حتماً باید نوع فلز را بشناسید. بهترین فلزها برای جوشکاری عبارت اند از:
انواع فولادهای ضد زنگ که در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارند نیز قابلیت جوش دارند اما باید تکنیک های کار با آن را یاد بگیرید. مهم ترین نکته برای جوشکاری فولاد ضد زنگ شناخت نوع آلیاژ و گرید فولاد است. انواع این نوع فولاد عبارتند از:
جوشکاری فولادهای آستنیتی و فریتی آسان تر از نوع مارتنزیتی است. احتمال ترک خوردگی بعد از جوش فولاد مارتنزیتی زیاد بوده که به همین دلیل جوش دادن آن سخت می باشد.
همان طور که می دانید جوشکاری روش های مختلفی دارد. معمولاً برای جوشکاری تیر آهن از روش قوس الکتریکی استفاده می کنند. برای این کار نیاز به یک قوس کم ولتاژ و جریان الکتریکی زیاد بین یک الکترود و فلزی که می خواهیم جوش بزنیم می باشد. با استفاده از گرمای شدید ناشی از قوس فلز پایه یا همان تیرآهن ذوب شده و بعد الکترود آب شده مانند یک چسب دو قطعه آهن را به هم جوش می دهد. مشخصات فلزی که جوش می خورد و نوع اتصال (مثل شیار، پشت بند و ...) کیفیت جوش انجام شده را مشخص می کند. جوشکاری با قوس الکتریک طی فرایند های مختلفی انجام می شود که در ادامه برخی از آن ها و نکات مهم برای اجرا و جلوگیری از خرابی جوش را برایتان توضیح خواهیم داد.
جوشکاری با سرباره محافظ به جوشکاری محافظتی و الصاقی تیرآهن نیز معروف است و به وفور از این روش برای اتصال قطعات مختلف استفاده می شود. در این روش قوس بین فلز قطعه کار و الکترود مصرفی با شار پوشش داده می شود. در اتصال محافظتی بیشتر از مواد معدنی ساخته شده و پوشش گل جوش مذاب در کنار اکسیداسیون طبیعی استفاده می شود. بعد از انجام جوش مواد اضافی روی جوش باید با تراشیدن یا یک برس سیمی برداشته شوند.
در این فرایند که به آن جوشکاری آهن با گاز خنثی MIG نیز گفته می شود از سیم پیوسته بدون پوشش برای جوشکاری استفاده می کنند. گازی که از طریق مشعل جوش روی ناحیه مورد نظر متصاعد می شود در واقع از خوردگی تیرآهن هنگام انجام جوشکاری جلوگیری می کند. در این روش از حالت های مختلفی برای اتصال مانند اسپری، کروی، کوتاه و پالس قوس استفاده می شود. انتخاب هر کدام از این شیوه ها به موقعیت جوش و نوع اتصال بستگی دارد که فشار و گازهای محافظتی نیز باید با آن ها هماهنگ شود.
در این روش گازهای محافظتی و سرباره توسط شار تجزیه شده و هر دو درون هسته الکترود قرار دارند. در مواردی که برای جوش نیاز به نفوذ عمیق تر داریم باید از محافظت کمکی سطح تیرآهن نیز استفاده کنیم.
نام دیگر این نوع جوش، جوش با قلم ثابت تنگستن و گاز خنثی TIG می باشد. در این روش از یک الکترود غیر مصرفی استفاده می شود. گاز محافظ نیز به وسیله مشعل جوشکاری تغذیه می گردد. در این فرایند نیازی به فلز پرکننده نیست و از این روش بیشتر برای جوش قطعات نازک بدنه استفاده می کنند.
همانطور که از نام این گازها مشخص است وظیفه محافظت را بر عهده دارند، اما سؤال اینجاست که قرار است از چه چیزی محافظت کنند؟ این گازها در هنگام جوشکاری مذاب از ایجاد آلودگی در مواد جوش و همچنین اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا محافظت می کنند. گازهای خنثی معمولاً برای همه اتصالات جوشی مناسب نیستند. به همین دلیل از ترکیب آن ها در مقادیر مشخص استفاده می کنند تا بعد از جوشکاری فلزی پایدار و بدون ترک خوردگی داشته باشیم و جوش باکیفیتی انجام شود. برخی از مهم ترین گازهای محافظتی برای جوشکاری عبارتند از:
آرگون:
گاز آرگون به تنهایی فقط برای فلزات غیر آهنی کاربرد دارد اما زمانی که با اکسیژن یا دی اکسید کربن مخلوط می شود برای اتصال فلزات آهنی بسیار مناسب است. قوس های با تراکم زیاد که با آرگون ایجاد می شوند. این گاز انرژی لازم برای اتصال قطعات با گرما را فراهم می کنند و در یک عرض باریک با نفوذ عمیق یک جوش باکیفیت ایجاد خواهد کرد.
هلیم:
هلیم نسبت به آرگون هدایت حرارتی بالاتری دارد و ولتاژ قوس آن بیشتر است. به همین دلیل نقطه جوش های بیشتری ایجاد می کند. از آنجا که گاز هلیوم بسیار سبک است برای محافظت بهتر باید از جریان های بیشتر در آن استفاده شود.
دی اکسید کربن
این گاز به شکل گسترده برای اتصالات جوشی فولاد و تیرآهن استفاده می شود. انجام جوش با این گاز سرعت بالاتری دارد و نفوذ و اتصال بهتری هم ایجاد می کند.
خیلی از جوش ها به دلیل مبتدی بودن افراد، بخصوص به خاطر کاهش هزینه نیروهای تخصصی دارای نواقصی هستند. استانداردهایی وجود دارد که مشخص می کند بر اساس نوع کاربرد سازه تا چه اندازه نقص جوش مجاز است؟ گاهی بر اثر جوش دانه های درون فلز با هم واکنش داده و باعث ترک خوردگی یا خرابی جوش می شوند. به همین دلیل جوش ها باید از نظر استانداردهای کلی بررسی شوند.
تخلخل یا حفره
بعضی از مواقع هنگام جوش درون فلز حفره یا تخلخل زیاد ایجاد می شود. در واقع حفره زمانی ایجاد می شود که هنگام سرد شدن جوش گاز در آن محبوس شده و نتواند خارج شود. فولاد ذوب شده به راحتی گازهایی مانند هیدروژن و مونوکسید را جذب کرده و در خود نگه می دارد. معمولاً الکترودهای قوس الکتریکی محافظ استاندارد با پوشش های عالی مانند E6010 در هنگام جوش باعث ایجاد محیطی می شود که حاوی هیدروژن است و حفره هایی را ایجاد خواهد کرد.
برای جلوگیری از این مشکل باید دقت کنید که هنگام جوشکاری دو تیرآهن عملیات جوش را به آرامی انجام دهید تا گازها بتوانند خارج شوند. تمیزکاری بعد از جوشکاری نیز بسیار مهم است؛ زیرا مواردی مانند رطوبت، روغن، رنگ یا زنگ زدگی می توانند باعث ورود اکسیژن در فلز مذاب در حال انجماد و ایجاد تخلخل شوند. به علاوه دقت کنید که قبل از جوشکاری همه وسایل باید کاملاً خشک باشند.
حضور تنگستن
در انجام فرایند TIG، دست زدن به الکترود می تواند باعث انتقال ذرات تنگستن به فلز مورد جوش شود. در صورت ترکیب و واکنش ذرات تنگستن جا مانده با فلز مورد جوش ممکن است به فلز آسیب برسد یا جوش تخریب شود.
جوش نخوردن کامل
گاهی به دلیل نداشتن دقت کافی و انجام کار با سرعت بالا این اتفاق می افتد که جوش و فلز پایه به طور کامل با هم درگیر نمی شوند؛ البته این حالت می تواند ناشی از افزایش بیش از حد درجه حرارت فلز مورد کار هم باشد. در بعضی شرایط نیز گازهای محافظ می توانند نفوذ و انجام جوش کامل را تحت تأثیر قرار دهند.
ایجاد گودی یا فرورفتگی زیر خط جوش
این حالت زمانی اتفاق می افتد که هنگام جوش یک شیار در مجاورت مکان جوش ایجاد شده باشد و به دلیل ذوب شدن فلز پایه این شیار باقی بماند.
ترک خوردن جوش
می توان گفت ترک ها مهم ترین نقص جوش تیرآهن هستند که می توانند خرابی های فاجعه آمیزی ایجاد کنند. به طور کلی ترک های جوش به دو نوع سطحی و زیر سطحی تقسیم می شوند. انبساط و انقباض در اثر حرارت بالا هنگام جوش و سرد شدن ناگهانی علت اصلی ایجاد ترک است. عوامل دیگر ایجاد کننده ترک شامل انعطاف پذیری پایین فلز مورد جوش، ترکیب آلیاژ بالا، حرارت ناکافی، آماده سازی ضعیف مشترک، انتخاب نوع الکترود نادرست، اندازه ناکافی جوش و یا گرم نشدن مکان جوش به مقدار مناسب می باشد.
در قسمت قبل نواقص جوش را بیان کردیم؛ بنابراین شما به عنوان فردی که اتصال جوشی را انجام می دهید باید دقت کنید این نواقص در کار ایجاد نشود. هرچه دقت بالاتری در انجام جوش داشته باشید میزان نواقص آن کمتر خواهد شد. نوع جوشکاری شما بر عملکرد سازه هنگام بارگذاری دینامیک تأثیر زیادی دارد. همپوشانی، تقویت بیش از حد و یا عدم انطباق می تواند نقطه تمرکز استرس ایجاد کند که در آن ترک های خستگی شروع می شود و در صورت ادامه یافتن بارگذاری سازه از بین می رود و یا قسمتی از آن تخریب می شود. جوش هایی که دارای بیرون زدگی زیاد، فرورفتگی شیارهای کناری، فرورفتگی خود جوش و تقویت بیش از حد هستند می توانند احتمال آسیب به سازه را افزایش دهند و جوش های باکیفیتی نیستند.
عدم توجه به نکات ایمنی در جوشکاری می تواند خسارات مالی و جانی جبران ناپذیری برای شما ایجاد کند و حتی در برخی موارد منجر به مرگ می شود. برخی از مهم ترین نکات ایمنی که هنگام جوشکاری باید رعایت شود شامل موارد زیر می باشد:
مشخصات کابل جوشکاری
کابل های جوشکاری از نیروی برق تغذیه می شوند، به همین دلیل اگر در محل های اتصال عایق کاری نشده باشند احتمال برق گرفتگی و خطر مرگ وجود دارد. برای مطمئن بودن از ایمنی کابل ها نکات زیر را باید رعایت کنید:
هنگام جوشکاری باید همه وسایل زیر را داشته و به درستی از آن ها استفاده کنید:
ایجاد شرایط ایمن برای ماشین جوش
به هیچ وجه نباید در کنار مواد قابل اشتعال و انفجار یا گازهای قابل اشتعال و گرد و غبار ماشین جوش را روشن کرد. نباید به کار کردن با ماشین جوش خراب ادامه دهید و حتماً باید ماشین جوش توسط یک متخصص بعد از قطع کامل برق تعمیر شود.
تهویه مناسب
اگر محیط جوشکاری بسته است باید تهویه مناسبی برای کار داشته باشد.
سخن آخر
امیدواریم مطالب این مقاله اطلاعات اولیه در مورد آموزش جوشکاری آهن را به شما عزیزان علاقه مند داده باشد. ما در این مطلب سعی کردیم مهم ترین نکات در زمینه آموزش جوشکاری آهن را برای شما توضیح دهیم؛ اما همان طور که در ابتدا نیز به آن اشاره کردیم علاوه بر خواندن این قبیل مقالات کاربردی حتماً قبل از انجام کار باید آموزش های عملی و کافی را هم ببینید. جوشکاری در یک سازه واقعی از اهمیت بسیار بالایی برای دوام سازه برخوردار است و نباید آن را ساده گرفت. با این حال اگر مهارت های انجام کار را در خودتان افزایش داده و فن ها و استانداردهای آن را به خوبی بشناسید می توانید در این کار خبره شوید.