سیم جوش چیست؟ بررسی انواع و کاربردهای آن در جوشکاری

جوشکاری یکی از فرآیندهای حیاتی در صنایع مختلف از جمله ساخت و ساز، خودروسازی و تولید تجهیزات صنعتی است که اتصال دائمی قطعات فلزی را با استحکام و دقت بالا ممکن می سازد. در این میان، سیم جوش یا مفتول جوشکاری به عنوان یکی از مواد اصلی در جوشکاری، نقش کلیدی ایفا می کند و انتخاب نوع مناسب آن می تواند تاثیر مستقیمی بر کیفیت و کارایی جوش داشته باشد.

اما سیم جوش چیست و چه انواعی دارد؟ آیا الکترود جوشکاری با سیم آن متفاوت است؟ در این مقاله قصد داریم به بررسی مفهوم مفتول جوشکاری، انواع مختلف آن و کاربردهایش در روش های متنوع جوشکاری بپردازیم تا درک بهتری از این ابزار مهم و جایگاه آن در صنعت به دست آوریم.

سیم جوش چیست؟

سیم جوش (Welding Wire) یا مفتول جوشکاری ماده ای فلزی است که در فرآیند جوشکاری به عنوان ماده پرکننده مصرفی استفاده می شود. این سیم معمولاً به صورت کلاف یا قرقره عرضه شده و در روش های جوشکاری قوسی مانند جوشکاری MIG/MAG (جوشکاری با گاز محافظ) یا جوشکاری TIG (جوشکاری با الکترود تنگستن و گاز محافظ) به کار می رود.

نقش اصلی مفتول جوشکاری، تأمین فلز مذاب برای اتصال دو قطعه فلزی به یکدیگر است. مفتول جوشکاری از آلیاژهای مختلفی مانند فولاد، آلومینیوم، استیل ضد زنگ یا مس ساخته شده و بسته به نوع جوشکاری و جنس قطعاتی که قرار است جوش داده شوند، انتخاب می شود.

کاربرد سیم جوش

سیم جوش کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارد و به عنوان یک عنصر اساسی در فرآیندهای جوشکاری، نقش حیاتی در ایجاد اتصالات محکم و پایدار ایفا می کند. از این سیم ها برای اتصال قطعات فلزی در صنایعی مانند ساختمان سازی (جوشکاری سازه های فولادی)، خودروسازی (اتصال بدنه و قطعات فلزی خودرو)، صنایع نفت و گاز (اتصال لوله ها و تجهیزات تحت فشار) و ساخت و تعمیر تجهیزات صنعتی استفاده می شود.

همچنین، در صنایع غذایی و دارویی که نیاز به استفاده از مواد ضد زنگ وجود دارد، مفتول جوشکاری استیل ضد زنگ کاربرد فراوانی دارد. علاوه بر این، مفتول جوشکاری در پروژه های هنری و تزئینی نیز به کار می رود، زیرا علاوه بر تأمین استحکام، ظاهری یکپارچه و شفاف به اتصالات می دهند. با توجه به تنوع در انواع مفتول جوشکاری، امکان استفاده از آن در شرایط مختلف محیطی و برای مواد پایه متفاوت وجود دارد.

انواع سیم جوش

مفتول جوشکاری بر اساس ساختار، عملکرد و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می شوند. مهمترین انواع سیم جوش شامل موارد زیر است.

• مفتول جوشکاری جامد فلزی با گاز محافظ (GMAW)

این نوع مفتول جوشکاری، به عنوان الکترود جامد استفاده می شود و در فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (GMAW) کاربرد دارد. این سیم ها به دلیل عدم تولید سرباره، نیاز به تمیز کاری کمی دارند و برای جوشکاری تمیز و یکنواخت مناسب هستند. گاز محافظ، مانع ورود آلودگی به حوضچه جوش شده و کیفیت جوش را افزایش می دهد. این نوع مفتول جوشکاری بیشتر در صنایع خودروسازی و جوشکاری صنعتی استفاده می شود.

• سیم جوش هسته فلزی (Metal-Cored Wire)

مفتول جوشکاری هسته فلزی دارای ساختار لوله ای است که شامل عناصر فلزی در هسته خود می باشد. این مفتول جوشکاری به دلیل تراکم بالای جریان، نرخ رسوب بالاتری دارد و می تواند آلودگی های سطحی بیشتری را تحمل کند. این نوع سیم برای جوشکاری قطعات با سرعت بالا و در تولید انبوه مناسب است. همچنین، در مقایسه با مفتول جوشکاری جامد، عملکرد بهتری روی مواد با پوسته اکسیدی (مانند میل اسکیل) دارد. 

• مفتول جوشکاری توپودری (FCAW – Flux-Cored Arc Welding)

این نوع مفتول جوشکاری دارای هسته ای از مواد شار است که نقش محافظت از جوش و بهبود خواص مکانیکی آن را بر عهده دارد. مفتول جوشکاری توپودری برای جوشکاری قطعات ضخیم و سازه های بزرگ مناسب است و می تواند در شرایط نامساعد محیطی (مانند باد یا رطوبت) نیز استفاده شود. این مفتول جوشکاری به دلیل وجود سرباره، نیاز به تمیز کاری بیشتری دارد.

• مفتول جوشکاری CO₂

این نوع سیم معمولاً با گاز CO₂ یا مخلوطی از آن با گاز آرگون استفاده می شود. جوشکاری با این مفتول جوشکاری مقرون به صرفه بوده و در صنایع سنگین مانند ساخت مخازن تحت فشار و سازه های فلزی کاربرد دارد. سیم CO₂ به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر تنش های مکانیکی، برای جوشکاری فولاد های ساختمانی مناسب است.

• مفتول جوشکاری میگ مگ (Mig-Mag)

مفتول جوشکاری میگ مگ در فرآیند جوشکاری GMAW (قوس الکتریکی با گاز محافظ) استفاده می شود. در این روش، گاز محافظ از ورود آلودگی به حوضچه جوش جلوگیری می کند. این نوع سیم برای جوشکاری فولادهای ساختمانی و قطعات صنعتی مناسب است و به دلیل کیفیت بالای جوش، در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد.

• سیم جوش تیگ (TIG)

مفتول جوشکاری تیگ در فرآیند جوشکاری TIG (تنگستن-گاز بی اثر) به کار می رود. این نوع سیم برای جوشکاری فولادهای ساختمانی، مخازن تحت فشار و قطعات حساس (مانند صنایع غذایی و دارویی) مناسب است. جوش حاصل از این سیم دارای استحکام بالا و داکتیلیته مناسبی است و برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر زیبا و کیفیت بالا دارند، ایده آل است.

نحوه استفاده از سیم جوش در فرایندهای مختلف جوشکاری

مفتول جوشکاری به عنوان یک ماده پرکننده یا الکترود در جوشکاری استفاده می شود. در روش هایی مانند GMAW (میگ مگ) یا FCAW (جوشکاری با سیم توپودری)، سیم جوش به صورت اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک از دستگاه جوشکاری عبور کرده و در نقطه تماس با قطعه کار، تحت تاثیر جریان الکتریکی ذوب می شود.

در روش TIG، مفتول جوشکاری به صورت دستی به حوضچه جوش اضافه می شود و از قوس الکتریکی بین الکترود تنگستن و قطعه کار برای ذوب کردن آن استفاده می شود.

ویژگی های سیم جوش

مفتول جوشکاری ویژگی های متعددی دارد که بر کیفیت و کارایی جوش تأثیرگذار است. در ادامه به برخی از این ویژگی ها می پردازیم:

• نفوذ عمیق: مفتول جوشکاری توانایی نفوذ عمیق در ریشه جوش را دارد، که این ویژگی برای اتصال قطعات نازک بسیار مفید است.
  
• کاهش عیوب جوشکاری: وجود دی اکسید کننده ها در مفتول جوشکاری به کاهش تخلخل و سایر عیوب جوشکاری کمک می کنند. این امر نیاز به تمیز کاری پیش از جوشکاری را کاهش می دهد.
  
• مکانیسم تغذیه خودکار: مفتول جوشکاری به وسیله دستگاه های تغذیه خودکار به حوضچه مذاب وارد می شوند، که این مکانیسم نیازمند مهارت بالای جوشکار است.
  
• سرعت بالای جوشکاری: استفاده از مفتول جوشکاری منجر به افزایش سرعت جوشکاری و نرخ رسوب گذاری می شود. این ویژگی در صنایع با حجم تولید بالا بسیار حائز اهمیت است.
  
• مقاومت در برابر خوردگی: برخی از انواع سیم، مانند سیم آلومینیومی و فولاد ضد زنگ، مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند و در محیط های خورنده مورد استفاده قرار می گیرند.
  
• استحکام و داکتیلیته مناسب: این سیم ها، جوش هایی با استحکام و انعطاف پذیری مناسب ایجاد می کنند. این ویژگی در سازه های تحت تنش و فشار اهمیت ویژه ای دارد. لازم به ذکر است که قیمت مفتول جوشکاری با توجه به قیمت آهن مشخص می شود.

تفاوت سیم جوش و الکترود

سیم جوش و الکترود جوشکاری هر دو برای اتصال قطعات فلزی به کار می روند، اما تفاوت های ساختاری و کاربردی مشخصی دارند.

سیم جوش، مفتولی فلزی و اغلب بدون پوشش ضخیم است که به صورت قرقره در دستگاه های جوشکاری تغذیه می شود و با ولتاژ کم و جریان زیاد، به صورت پیوسته حوضچه جوش را پر می کند؛ این روش سرعت بالا و جوش تمیز با پاشش کم ارائه می دهد، اما معمولاً به گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون نیاز دارد و هزینه بیشتری نسبت به الکترود دارد.

در مقابل، الکترود جوشکاری، مفتولی رسانا با پوشش ضخیم فلاکس است که در جوشکاری قوسی دستی (SMAW) استفاده می شود؛ فلاکس آن هم از جوش محافظت می کند و هم قوس را پایدار می سازد، بنابراین بدون نیاز به گاز محافظ، در شرایط نامساعد مانند باد و باران قابل استفاده است. اما سرعت جوشکاری کمتر دارد، دود بیشتری تولید می کند و نیاز به تعویض مداوم الکترود دارد.

مزایای سیم جوش در جوشکاری

مفتول جوشکاری در جوشکاری مزایای متعددی دارد. این مزایا شامل سرعت بالای جوشکاری، کاهش پاشش مواد، تولید جوش های با کیفیت و کاهش عیوب جوشکاری می شود. همچنین، مفتول جوشکاری امکان جوشکاری اتوماتیک و نیمه اتوماتیک را فراهم می کند که به افزایش بهره وری و دقت در فرآیند جوشکاری کمک می کند. علاوه بر این، سیم جوش قابلیت تنظیم دقیق جریان و ولتاژ را فراهم می کند که به کنترل بهتر روی عمق نفوذ و ظاهر جوش کمک می کند.

نکات ایمنی در حین جوشکاری با استفاده از سیم جوش

ایمنی در جوشکاری با مفتول جوشکاری اهمیت زیادی دارد و رعایت چندین نکته اساسی می تواند از بروز حوادث و آسیب های جدی جلوگیری کند:

• محیط ایمن: پیش از شروع جوشکاری، محیط کار باید از مواد قابل اشتعال دور باشد و فاصله ای امن از منابع آتش زا حفظ شود. در صورت امکان، مواد قابل جابجایی باید از منطقه جوشکاری دور شوند.
  
• پوشش محافظ: استفاده از لباس های مقاوم به آتش، کلاه جوشکاری، عینک و دستکش های مخصوص و همچنین ماسک تنفسی برای محافظت از سلامت شخصی ضروری است.
  
• تهویه مناسب: ایجاد تهویه مناسب برای دفع دودها و گازهای مضر تولیدی در حین جوشکاری بسیار مهم است.
  
• تجهیزات ایمن: قبل از شروع جوشکاری، از سالم بودن تجهیزات و اتصال صحیح آن ها به زمین اطمینان حاصل کنید. در غیر این صورت، خطرات الکتریکی افزایش می یابد.
  
• آموزش و آگاهی: تمامی جوشکاران باید از دستورالعمل ها و نکات ایمنی آگاهی کامل داشته و دوره های آموزشی مربوطه را گذرانده باشند.

سوالات متداول