انواع جوش در ساخت سوله و اسکلت فلزی

انواع جوش در ساخت سوله و اسکلت فلزی

در ساخت اسکلت فلزی و سوله، جوشکاری یکی از مهم‌ترین مراحل ساخت محسوب می‌شود که معمولا در دو بخش کارخانه، هنگام ساخت قطعات و در محل پروژه، برای نصب آن‌ها استفاده می‌شود. البته در ساخت سوله و اسکلت فلزی که به‌صورت پیچ‌ومهره هستند، جوشکاری در محل پروژه از فرایند ساخت حذف می‌شود.

جوشکاری به‌عنوان فرایند اتصال دائمی دو قطعه فلزی تحت فشار یا حرارت است که باعث ذوب‌شدن فلز پایه شده و پس از سردشدن آن‌ها را به هم متصل می‌کند. پس به‌دلیل اهمیت جوشکاری، بهتر است با انواع جوش، نحوه انجام آن و نوع اتصال و کاربرد آن آشنا باشیم. چون هرگونه اشتباه در انتخاب نوع جوش یا اجرای آن می‌تواند آسیب‌های زیان‌باری به سازه در حال ساخت وارد کند.

در ساخت‌وساز، جوش را می‌توان با توجه به انواع دستگاه جوشکاری، نوع اتصال، وضعیت جوشکار و میزان پیوستگی به دسته‌بندی‌های مختلف تقسیم کرد.

انواع جوش بر اساس دستگاه جوشکاری

جوش دستی با الکترود روکش‌دار

جوشکاری دستی به روش قوس الکتریکی با الکترود روکش‌دار یا همان جوشکاری SMAW (Shielded Metal Arc Welding) از قدیمی‌ترین و کم‌هزینه‌ترین انواع جوش است که پیش از به‌کارگیری سایر روش‌های پیشرفته‌تر کاربرد زیادی در ساخت‌وساز داشته اما امروزه به‌دلیل وجود روش‌های باکیفیت‌تر، از این نوع جوش تنها در مونتاژ اولیه قطعات استفاده می‌شود.

در این روش که به آن جوشکاری قوسی نیز گفته می‌شود، فلز پایه، فلز الکترود و روکش آن ذوب شده و از فلز الکترود به‌عنوان ماده پرکننده استفاده می‌شود. برای انجام جوش دستی با الکترود روکش‌دار، جوشکار به مولد، مدار، انبر، ماسک و الکترود روکش‌دار نیاز دارد. چکش گل‌زن، گرم‌کن الکترود، لوله برای دمیدن هوا و برس نیز جزو تجهیزات جانبی قرار می‌گیرند.

از مزایای جوش دستی با الکترود روکش‌دار، سادگی انجام آن، هزینه کم، قابلیت اجرا در وضعیت‌های مختلف جوشکار و با دسترسی کمتر و قابلیت استفاده برای انواع فلز و آلیاژها را می‌توان نام برد. اما در عین حال، ناپیوستگی جوش، سرعت پایین اجرا که باعث وقت‌گیربودن عملیات شده و هزینه دستمزد را بالا می‌برد، از جمله معایب این نوع جوش محسوب می‌شود.

جوش تحت گاز

جوش تحت گاز نیز که از انواع جوش به روش قوس الکتریکی محسوب می‌شود، با الکترودی بدون روکش و به جای آن، از گازی به‌عنوان ماده محافظ برای ممانعت از ورود هوا به حوضچه جوش استفاده می‌کند. گازی که در این نوع جوشکاری استفاده می‌شود، ممکن است گازی فعال مانند دی‌اکسیدکربن و یا غیرفعال مانند آرگون باشد و نوع گاز انتخاب‌شده حتما باید مطابق آئین‌نامه مربوطه باشد.

جوشکاری GMAW (Gas Metal Arc Welding) سرباره یا گلِ جوشی ندارد و حرارت کمی که در هنگام اجرای آن ایجاد می‌شود، اعوجاج کمتری به وجود می‌آورد. با توجه به سرعت بالای اجرای آن و جوش پیوسته، جوشکاری نسبتا مناسبی است. اما تجهیزات موردنیاز آن کمی گران و نیاز به شرایط آب‌وهوایی کنترل‌شده از معایب آن محسوب می‌شود.

نکته حائزاهمیت در انجام جوش تحت گاز، اجرای آن در محیط بسته و بدون وزش باد، ترجیحا در کارخانه است. مولد، کپسول گاز، واحد تغذیه سیم‌جوش و انبر از تجهیزات اصلی جوشکار در اجرای این نوع جوش هستند.

جوش اتوماتیک زیرپودری

جوش اتوماتیک زیرپودری که با نام جوش SAW (Submerged Arc Welding) معروف است، یکی از قوی‌ترین و باکیفیت‌ترین انواع جوشکاری محسوب می‌شود که باز هم با روش قوس الکتریکی انجام شده و در آن، نوک الکترود داخل پودری از مواد معدنی قرار گرفته و قوس در زیر این پودر شکل می‌گیرد.

پودر گرانولی در این نوع جوش معمولا از اکسید منگنز، سیلیس، کلسیم فلوئورید و آهک تشکیل می‌شود. معمولا جوش زیرپودری را به‌صورت اتوماتیک اجرا می‌کنند اما گاها نوع نیمه‌اتوماتیک آن نیز با استفاده از پودر گرانشی یا تحت فشار انجام می‌شود.

از جوش اتوماتیک زیرپودری در ساخت سازه‌های سنگین و ساخت تیرورق استفاده می‌کنند؛ چون کیفیت بالایی داشته و جوش یکنواختی را به وجود می‌آورد. نرخ نفوذ جوش بالاست و جوشکاری با سرعت بالا انجام می‌شود. مهم‌تر اینکه به نسبت جوش دستی با الکترود روکش‌دار، این نوع جوشکاری سطح همواری داشته و قطرات مذاب به اطراف پاشیده نمی‌شوند.

جوش با دستگاه الکترواسلگ

جوش با دستگاه الکترواسلگ یا ESW (Electroslag Welding) به‌عنوان جوش نفوذی در بعد چهارم ستون چهارضلعی باکس انجام شده و گاهی با نام سرباره الکتریکی شناخته می‌شود. جوش با دستگاه الکترواسلگ از انواع جوشکاری ذوبی است و پاشش ذوبی ندارد.

برای انجام جوشکاری با دستگاه الکترواسلگ، به هد جوشکاری، منبع تغذیه و دستگاه جوش، نازل مصرفی، پودر جوشکاری و الکترود نیاز است و می‌توان آن را در اتصالات اسکلت‌های فلزی ضخیم استفاده کرد.

پیوستگی جوش در ورق‌های ضخیم و کیفیت بالای آن، به‌همراه اجرای اتوماتیک، این نوع جوش را به روشی کاربردی در ساخت اسکلت فلزی تبدیل کرده است. از این نوع جوش برای اتصال آهن‌آلاتی که در ساخت اسکلت به کار می‌روند، استفاده می‌شود و برای ورق‌های کمتر از ۱۵ میلی‌متر هم کاربردی ندارد.

انواع جوش بر اساس نوع اتصال

جوش گوشه

جوش گوشه یا Fillet Weld، یکی از متداول‌ترین انواع جوش است که در ۸۰ درصد اتصالات، می‌توان از آن در عمق یا در زاویه استفاده کرد. معمولا در اتصالات Tشکل یا هم‌پوشانی لبه‌های دو قطعه فلز از این جوش استفاده می‌شود. ظاهر جوش گوشه به شکل مثلث و بر اساس روش آن، ممکن است به‌صورت محدب یا مقعر باشد.

در جوش گوشه مقاومت فولاد به‌صورت کامل حفظ شده و کاملا متقارن است و باید ضخامت و طول جوش، ساق و اندازه آن، میزان تحدب و تقعر، گلوی واقعی موثر و گلوی تنوری محاسبه شوند، چون در کیفیت نهایی آن تاثیرگذار است.

از جوش گوشه برای اتصال صفحات، مهاربندها، تکیه‌گاه‌ها به تیرورق و مقاطع نوردشده استفاده می‌شود اما باید بدانید که در قطعاتی که بار زیادی تحمل می‌کنند، این نوع اتصال مناسب نیست. اما مزیت جوش گوشه این است که پیش از انجام جوشکاری به آماده‌سازی صفحات نیازی نداشته و سرعت اجرای بالایی دارد و مقرون‌به‌صرفه است.

جوش شیاری یا نفوذی

جوش شیاری یا جوش نفوذی (Groove Weld)، همان طور که از نام آن پیداست، در بین درز دو قطعه اجرا می‌شود و معمولا برای اتصال صفحات و مقاطع درون مقطع عرضی ورق‌ها و صفحات مجاور به‌صورت لب‌به‌لب و Tشکل انجام می‌شود. برای داشتن جوش شیاری، باید پیش از انجام جوشکاری، یکی از لبه‌ها را آماده کرد و در صورت نیاز پخ زد.

جوش شیاری بر اساس میزان نفوذ جوش در صفحات پایینی به دو نوع جوش کامل و جوش با نقوذ ناقص تقسیم می‌شود که جوش کامل با انتقال تمام مقاومت مقاطع و صفحات، به‌صورت یک یا دوطرفه اجرا می‌شود که در نوع دوطرفه آن مقاومت افزایش یافته و اعوجاج تا حد زیادی خنثی می‌شود.

به‌دلیل اینکه جوش شیاری از مستحکم‌ترین انواع جوش به شمار می‌رود، از آن در ساخت سوله برای اتصال لب‌به‌لب پلیت‌های بال و جان و فلنج‌ها به بال استفاده می‌شود و در صورت نیاز آن را با جوش انگشتانه یا جوش کام تقویت می‌کنند.

در جوش نفوذی، بخش زیادی از فلز جوش در فرایند جوشکاری انباشته شده که در نهایت کیفیت جوش را پایین می‌آورد و با میزان تنش بیشتر، پسماند نیز بیشتر می‌شود. اما نکته مثبت در انجام جوش شیاری، مقاومت صفحات متصل‌شده به‌اندازه صفحه پایه و ظاهر بهتر آن نسبت به سایر انواع جوش است اما به‌دلیل نیاز به جوشکار ماهر، کمی گران‌تر تمام می‌شود.

جوش انگشتانه یا انگشتی

جوش انگشتانه که به جوش گوشه تمام‌دور نیز معروف است، در صنعت ساخت‌وساز کمتر استفاده می‌شود و معمولا اگر مقاومت جوش در لبه‌ها کم باشد، به‌عنوان جوش تقویتی اجرا می‌شود، پس نمی‌توان آن را به‌تنهایی اجرا کرد.

جوش انگشتی یا Plug Weld در سوراخ‌های دایره‌ای‌شکل و متوالی برای جلوگیری از انقباض یا جداشدن لبه‌های قطعات انجام می‌شود و اجرای آن نسبت به سایر انواع جوش سخت‌تر است.

جوش کام

جوش کام نیز همچون جوش انگشتانه، کاربرد کمی در ساخت‌وساز دارد و از آن برای پرکردن شکاف یا فضاهای لوبیایی‌شکل استفاده می‌شود. شاید جوش کام را با جوش شیاری اشتباه بگیرید اما باید بدانید که در جوش شیاری، شکاف به‌طور کامل پر نشده اما در جوش کام کاملا مسدود می‌شود.

باز هم همچون جوش انگشتانه، جوش کام یا Slot Weld برای تقویت جوش شیاری یا جوش گوشه استفاده می‌شود و به‌تنهایی کاربردی ندارد. باید به خاطر داشته باشید که جوش کام برای تنش خارجی مناسب نیست، در نتیجه، در ساخت سوله یا اسکلت فلزی به‌ندرت از آن استفاده می‌شود.

انواع جوش بر اساس وضعیت جوشکار

انواع جوش بر اساس موقعیت جوشکار

جوش تخت یا زیردستی

یکی از بهترین حالت‌ها برای انجام جوشکاری، به‌ویژه در کارخانه، حالت تخت است؛ چون مواد مذاب جوش با نیروی جاذبه، بر روی سطح کار قرار گرفته است. در این وضعیت، قطعات در زیر دست و الکترود در بالا و به‌صورت عمود قرار دارد که کار را برای جوشکار ساده‌تر می‌کند. در محیط کاری، به این نوع جوش، Flat Welding نیز گفته می‌شود.

جوش افقی

جوش افقی یا Horizontal هم در کارخانه و هنگام مونتاژ و هم در محل اجرای پروژه استفاده می‌شود. در این نوع جوش، قطعه فلزی را به‌صورت افقی قرار داده و الکترود را بر آن عمود می‌کنند که کمی کار را نسبت به جوش تخت سخت‌تر می‌کند. باید توجه داشته باشید که در جوش افقی بهتر است جوشکاری را سریع انجام داده یا شدت آن را کاهش دهید.

جوش عمودی

جوش عمودی یا Vertical نشان‌دهنده وضعیت قرارگیری قطعه و جوشکار است که به‌صورت عمودی انجام می‌شود. در این نوع جوشکاری که در محل نصب اجرا می‌شود، معمولا جوش را از پایین به بالا انجام می‌دهند تا مهره‌ها بر روی یکدیگر قرار بگیرند.

جوش بالاسری

جوش بالاسری یا Overhead که از سخت‌ترین انواع جوشکاری است، معمولا در صورت نیاز و در محل نصب سازه انجام می‌شود. سختی جوش بالاسری به جوشکاری ماهر برای انجام آن نیاز دارد و رعایت تمامی نکات ایمنی ضروری است. بهتر است که در انجام جوشکاری بالاسری، شدت جریان کم باشد تا از ریختن مواد مذاب جلوگیری شود.

انواع جوش بر اساس میزان پیوستگی

جوش زیگزاگ یا منقطع

برای اتصال جان به بال، گاها مطابق فواصل تعیین‌شده در دستورالعمل، در صورتی که بُعد و مقدار جوش اجازه دهد، در دو طرف بال از جوش منقطع یا زیگزاگ استفاده می‌کنند. میزان حرارت در این نوع جوشکاری کم بوده و مقاومت آن نیز به‌تبع کمتر است اما سرعت انجام آن بالا و جمع‌شدگی و چروکیدگی بسیار کم است.

از این نوع جوش در ساخت سوله‌هایی با دهانه سبک، در صورتی که جوابگوی نیروی وارده بر اتصالات باشد، استفاده می‌شود. در جوش زیگزاگ، یک الکترود در طول جوش ذوب شده و بعد از فاصله معین، مجدد الکترود دیگری ذوب می‌شود که در نهایت اتصال شکل می‌گیرد.

جوش پیوسته یا ممتد

جوش پیوسته در دو طرف بال، بدون هیچ‌گونه انقطاعی اجرا می‌شود. پس نیاز است که جوشکاری از یک نقطه شروع و به‌صورت ممتد تا انتها ادامه پیدا کند. در نتیجه، اتصالی بسیار محکم شکل گرفته که در سوله‌سازی با دهانه‌های بزرگ نیز کاربرد دارد.

نکات لازم در جوشکاری

در انجام جوشکاری رعایت چند نکته ضروری است:

• مهم‌ترین اصل در جوشکاری، استفاده از تجهیزات سالم و ایمن است که از هرگونه آسیب و حادثه در طول کار جلوگیری شود. پس نیاز است که پیش از شروع پروژه، آن‌ها را آزمایش کرد.
• رعایت تمامی نکات ایمنی، مانند استفاده از ماسک، دستکش و لباس کار برای جوشکار ضروری است و پیش از شروع جوشکاری، باید گواهی صلاحیت جوشکار تائید شود.
• در محل اجرای پروژه، برای جلوگیری از هرگونه آتش‌سوزی، باید وسایل قابل‌احتراق از محل جوشکاری دور شده و پس از اتمام کار نیز، تمامی بخش‌های پروژه بررسی شوند.
• آزمایش یا تست جوش از مهم‌ترین اقداماتی است که در محل اجرای پروژه در سه مرحله، پیش از شروع، حین کار و پس از اتمام پروژه انجام می‌شود.

• مهم است که تمامی اتصالات و جوش‌ها مطابق آئین‌نامه جوش، دستورالعمل‌ها و استانداردهای تعیین‌شده باشد؛ چون کیفیت جوش، رابطه مستقیمی با کیفیت نهایی سازه دارد.