یکی از مهمترین عملیاتی که هنگام ساخت و ساز یک ساختمان و یا سازه‌های فولادی و آهنی انجام میشود جوشکاری برای جوش یا اتصال قطعات مختلف به یکدیگر است. این جوشها بر حسب نوع مواد مصرفی و فرآیندهای جوشکاری کاربردها و انواع مختلفی دارند که یکی از انواع پرمصرف آن جوش گوشه است. در مقاله آموزش جوشکاری به طور اجمالی در خصوص انواع جوش صحبت کردیم در این مقاله قصد داریم به صورت مفصل جوش گوشه را بررسی نماییم.
جوش گوشه (Fillet welding) که به آن جوش نبشی، جوش ماهیچه‌ای و جوش سپری نیز گفته میشود جوشی است که مقاطع مثلثی شکل و سطوح عمود بر یکدیگر را به هم وصل می‌کند. خوبی این نوع جوش این است که برای انجام جوشکاری دیگر نیازی به آماده‌سازی لبه‌های جوش وجود ندارد.
این نوع جوش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است و به سادگی انجام میشود. به همین دلیل در اغلب جوشکاری‌‌ها چه به صورت صنعتی و چه کارخانه‌ای بسیار کاربرد دارد. به علاوه به دلیل اینکه در این نوع جوش قطعات روی هم قرار می‌گیرند، نیاز به دقت کمتری برای جوشکاری وجود داشته و افراد مبتدی نیز قادر به انجام آن هستند.
سایز جوش گوشه یا نبشی شامل ساق بزرگترین مثلث‌متساوی‌الساقینی است که در این نوع اتصال به صورت قائم جوش می‌خورند. اگر ساق‌های جوش با هم برابر نباشند سایز جوش با اندازه بزرگترین مثلث‌قائم‌الزاویه‌ای که در مقطع جوش گوشه محاط میشود برابر است.
معمولاً جوشهای نابرابر زمانی استفاده میشود که میخواهیم سطح گلویی جوش یا استحکام آن را افزایش دهیم، اما نمی‌توانیم ضلع عمودی را بیشتر کنیم. با این حال در صورتی که بتوانیم هر دو ساق را طولانی‌تر در نظر بگیریم بهتر است از ساق‌های نابرابر استفاده نکنیم. زیرا این کار باعث افزایش مواد مورد نیاز، حجم جوش و در نتیجه افزایش هزینه جوشکاری میشود.
یکی از پارامترهای بسیار مهم در هنگام انجام جوش گوشه گلویی جوش یا Weld Throat است. به طور کلی سه نوع گلویی جوش در جوشهای گوشه یا نبشی وجود دارد که به شکل زیر هستند:
| نوع گلویی | نام لاتین | توضیحات |
|---|---|---|
| گلویی تئوری | Theoretical Throat | به فاصله عمودی از مرکز زاویه اولین اتصال تا وتر بزرگترین مثلث متساوی الساقینی که در مقطع جوش محاط میشود گلویی تئوری می‌گویند |
| گلویی مؤثر | Effective Throat | به کوتاهترین فاصله از مرکز زاویه جوش تا سطح آن گلویی مؤثر می‌گویند که در این مورد میزان تحدب مقطع را نیز در نظر نمی‌گیرند |
| گلویی واقعی | Actual Throat | به کوتاهترین فاصله از مرکز زاویه جوش تا سطح آن با در نظر گرفتن مقدار تحدب گلویی واقعی گفته میشود |
نکته مهم:
در جوشهای گوشه مقعر مقدار گلویی موثر با گلویی واقعی برابر است اما در جوشهای محدب گلویی مؤثر کمتر از گلویی واقعی است. میزان استحکام یک جوش گوشه نیز بر اساس اندازه گلویی تئوری سنجیده میشود. به همین دلیل در استانداردها به گلویی تئوری گلویی اسمی یا Nominal Throat هم می‌گویند.
با اینکه جوش گوشه خودش یکی از انواع اتصالات جوشی است اما بسته به موقعیت اتصالات به اشکال مختلفی انجام میشود که عبارتند از:
معمولاً برای جوشکاری به روش جوش گوشه از سیم جوش‌هایی با قطرهای بین 0.9 الی 1.1 میلیمتر استفاده میشود. افرادی که می‌‌خواهند این نوع جوش را انجام دهند با اینکه جوش ساده‌ای است برای بهبود کیفیت جوشکاری بهتر است از قبل آموزش‌های تئوری و عملی لازم را دیده باشند.
به علاوه جوشها بعد از انجام جوشکاری باید توسط مهندسین ناظر طرح تحت بازرسی قرار گیرند تا اگر عیوبی در آنها یافت شد حل گردد و یا جوش مجدداً انجام شود تا در آینده عواقبی نداشته باشد. اما بهتر است از همان اول، جوشکاری توسط افراد خبره انجام شود تا نیاز به انجام مجدد آن و صرف هزینه بیشتر نباشد.
پارامترهایی که در جوشکاری‌های صحیح و بدون عیب از نوع جوش گوشه باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:
نکات مهم در آیین نامه های استاندارد برای جوش گوشه
طبق آیین نامه برای هر نوع جوشی قوانینی نوشته شده است که هنگام جوشکاری باید رعایت شوند. در مورد جوش گوشه نیز این موارد مهم به شکل زیر هستند:
سطح مقطع مؤثر
طبق آیین نامه سطح مقطع مؤثر در جوش گوشه با حاصل ضرب طول مؤثر در ضخامت گلوگاه مؤثر برابر است. طول مؤثر نیز شامل طول کلی نوار جوش است. البته این شرایط شامل جوشهای داخل سوراخ یا شکاف نمی‌شود. در جوشهای گوشهای که در سوراخ یا شکاف انجام میشود طول مؤثر با طول محوری که از مقطع گلوگاه جوش عبور می‌کند برابر است.
محدودیت‌های مهم برای جوش گوشه
برای انجام جوش گوشه، محدودیت‌هایی وجود دارد که حتماً باید در نظر گرفته شود. این محدودیت‌ها عبارتند از:
الف) حداقل بعد جوش گوشه نباید از بعد مورد نیاز برای انتقال بارهای در نظر گرفته شده کمتر باشد. این حداقل بعد جوش نیز به ضخامت قطعه نازکتر در جوش بستگی دارد و نباید بعد جوش بیشتر از ضخامت نازک‌ترین قطعه در حال جوش باشد.
ب) حداکثر بعد جوش گوشه در لبه قطعاتی که میخواهیم آنها را به هم وصل کنیم برای قطعات با ضخامت مساوی یا کمتر از ۶ میلیمتر برابر ضخامت قطعه منهای ۲ میلیمتر و برای قطعات با ضخامت بیش از ۶ میلیمتر برابر ضخامت قطعه است.
طول مؤثر جوش در جوش گوشه
در جوشهای گوشهای طول مؤثر جوش برای تعیین میزان تحمل بارهای تنشی محاسبه میشود و این مقدار نباید از 4 برابر بعد جوش کمتر باشد.گاهی اوقات در اتصال انتهای تسمه‌های کششی از جوش گوشه در لبه‌های طولی و موازی امتداد نیرو استفاده میشود. در این صورت طول جوش در هر طرف نباید از فاصله عمودی بین آنها کمتر باشد و حداکثر فاصله مجاز نیز 200 میلیمتر است.
اتصالات نهایی عضوهای محوری
در اتصالات نهایی عضوهای محوری نباید طول مؤثر جوش به صورت طولی از 100 برابر بعد جوش یعنی مقدار a بیشتر شود. اگر به طول بیشتری نیاز بود طول مؤثر باید به اندازه یک ضریب (β) کاهش پیدا کند. در اینصورت، اگر پارامتر L را معادل طول واقعی جوشی که از قسمت انتهایی به صورت طولی بارگذاری شده در نظر بگیریم، ضریب (β ) برای L/a بزرگ تر از ۳۰۰ طول مؤثر جوش، باید برابر a180 در نظر گرفته شود.
جوش گوشه منقطع برای انتقال بار تنشی
زمانی می‌توان از جوشهای گوشه منقطع برای انتقال بارهای تنشی استفاده کرد که نیروی انتقال یافته از نیروی مقاومتی که با جوشهای سرتاسری و با حداقل بعد جوش تحمل میشود، کمتر باشد. معمولاً انجام این نوع جوشها در موارد زیر قابل اجراست:
در جوشهای پوششی، طول همپوشانی حداقل 5 برابر ضخامت قطعه نازکتر است و به هیچ وجه نباید از 25 میلیمتر کمتر باشد. اگر بخواهید با جوش گوشه اتصالات پوششی که ورق و تسمه‌های تحت اثر تنش‌های محوری را به یکدیگر متصل می‌کند را جوش دهید، باید ضلع انتهایی قسمت‌های متصل شونده را جوشکاری کنید. میتوانید برای انتقال بار برشی یا جلوگیری از کمانش و جدایی اتصال قطعات در لبه سوراخ و شکاف در اتصالات روی هم از جوش گوشه استفاده نمایید.
امتداد جوش گوشه
جوش گوشه را هم میتوانید تا انتهای ناحیه اتصال ادامه دهید و هم میتوانید قبل از رسیدن به انتهای اتصال آن را قطع کنید و یا آن را به صورت قوطی یا ناودانی جوش دهید. البته محدودیت‌هایی دارد که به صورت جزئی در آیین‌‌نامه آمده است. دقت و کیفیت جوش گوشه بر قیمت نبشی و ناودانی و سایر مقاطع تولیدی توسط آن موثر است.
ما سعی کردیم مهمترین شرایط آیین‌‌نامه که هر فرد مبتدی نیز باید برای انجام جوش گوشه آنها را بداند را برای آگاهی بیشتر توضیح دهیم. اما به هر حال اگر شما می‌‌خواهید این کار را انجام دهید بهتر است قبل از انجام جوشکاری به دقت تمام جزئیات آیین نامه را مطالعه کنید.
سخن آخر
همان طور که گفتیم از جوش گوشه با روش‌های مختلف برای وصل کردن اتصالات متفاوت استفاده میشود. از آنجایی که جوش گوشه نسبت به جوشهای دیگر کم هزینه‌تر و ساده‌تر است معمولاً در ساخت و سازها سعی میشود برای اتصال قطعات بیشتر از این نوع جوش استفاده کنند.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.