جوشکاری یک صنعت پیچیده‌ای است که نیاز به صبر، توجه به جزئیات و خلاقیت دارد. جوشکاران برای اینکه کار خود را با موفقیت انجام دهند باید درک عمیقی از تکنیک‌ها و شیوه‌های مختلف در صنعت جوشکاری داشته باشند؛ یکی از تکنیک‌های مهم در این صنعت، شناخت انواع اتصالات در جوشکاری است.
تعریف انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) از اتصال این‌گونه است: «شیوه‌ای که اجزاء در کنار هم قرار می‌گیرند». کاربردهای جوشکاری بسیار زیاد است و مشاغل مختلف به انواع جوشکاری و اتصالات نیاز دارند. به‌طورکلی، پنج نوع اتصالات جوشکاری وجود دارند که هرکدام برای برطرف‌کردن نیازهای مختلفی ساخته می‌شوند. این مقاله از وب‌سایت خوبو را مطالعه کنید تا درباره هر یک از انواع اتصالات در جوشکاری و نحوه اعمال آن‌ها اطلاعات مفیدی کسب کنید.
اهمیت شناخت انواع اتصالات در جوشکاری
درک فیزیک طراحی اتصالات در جوشکاری برای جوشکاران بسیار ضروری است؛ زیرا این درک به آن‌ها اجازه می‌دهد تا نیروهای مختلفی را که بر یک جوش در میدان اعمال می‌شوند، شناسایی و پیش‌بینی کنند. مهندسان از برنامه‌های کامپیوتری بارگذاری ایستا و پویا برای پیش‌بینی نیازهای استحکام جوش استفاده می‌کنند.
از جوشکارهای امروزی انتظار می‌رود که انواع نیروهای وارد شده به یک جوش و انواع اتصالات در جوشکاری را بشناسند؛ آن‌ها همچنین باید بهترین طراحی اتصال را برای جلوگیری از ایجاد خرابی سازه از طریق این نیروها، تعیین کنند.
پیکربندی نامناسب اتصالات جوشکاری می‌تواند عیوب جوش و مواد مانند ترک‌خوردگی یا لمینت را به وجود آورد؛ بنابراین جوشکاران ماهر باید بدانند که چگونه متغیرها را تنظیم کنند تا بتوانند از بروز چنین عیوبی جلوگیری کنند.
یادگیری چگونگی کار با انواع اتصالات در جوشکاری به تمرین و در برخی موارد، تکمیل یک دوره آموزشی رسمی مانند دوره آموزشی فناوری جوشکاری در یک مؤسسه فنی نیاز دارد. اگر به نظر شما جوشکاری یک شغل مناسب است، این دوره می‌تواند آموزش‌های لازم را برای رسیدن به موفقیت در این زمینه به شما ارائه دهد و در طول تنها چند هفته شما را به هدفتان برساند.
در این دوره‌های آموزشی از ایمنی جوشکاری گرفته تا اصول و کاربردهای پیچیده آن به فراگیران آموزش داده می‌شود. این دوره‌های آموزشی شما را با مفاهیم کلیدی که باید به‌عنوان یک جوشکار بدانید آشنا می‌کنند. یکی از مفاهیم اصلی در این زمینه، شناخت انواع اتصالات در جوشکاری و شیوه انجام آن‌ها هستند.
انواع اتصالات در جوشکاری چه ویژگی‌هایی دارند؟
نحوه قرار گرفتن قطعات فلزی یا تراز کردن آن‌ها با یکدیگر در انواع اتصالات جوشکاری، متفاوت است. طراحی هر اتصال، بر کیفیت و هزینه جوشکاری تأثیر می‌گذارد. انتخاب مناسب‌ترین طرح اتصال برای جوشکاری، به توجه و مهارت خاصی نیاز دارد. طبق دسته‌بندی AWS، انواع اتصالات در جوشکاری که معمولاً در این صنعت استفاده می‌شوند؛ عبارت‌اند از:
- اتصال لب‌به‌لب
- جوشکاری سه‌راهی
- اتصال گوشه‌ای
- جوشکاری روی‌هم
- اتصال لبه‌ای
اتصال لب‌به‌لب
جوشکاری لب‌به‌لب به اتصالی گفته می‌شود که در آن دو قطعه فلز در یک صفحه کنار هم قرار می‌گیرند. سپس کناره‌های هر فلز با جوشکاری به هم متصل می‌شوند. اتصالات لب‌به‌لب، رایج‌ترین نوع اتصال است که در ساخت سازه‌ها و سیستم‌های لوله‌کشی استفاده می‌شود؛ ساخت آن نسبتاً ساده است و برای رسیدن به نتیجه دلخواه می‌توان از انواع مختلف آن استفاده کرد.
اتصالات لب‌به‌لب به روش‌های مختلفی ساخته می‌شوند که هرکدام هدف خاصی را دنبال می‌کنند. عوامل مختلفی مانند شکل شیار، لایه‌بندی و عرض شکاف در این زمینه مؤثر هستند. در ادامه، چند نمونه متداول از اتصالات جوشکاری لب‌به‌لب نام‌برده شده‌اند:
- شیار مربعی
- تک شیار
- شیار دوپَخی
- تک J
- شیار J دوتایی
- تک V
- شیار V دوتایی
- تک U
- شیار U دوتایی
قسمتی از سطح فلز که در طول فرایند جوشکاری ذوب می‌شود، سطح تماس یا برش نامیده می‌شود. سطح تماس را می‌توان قبل از جوشکاری شکل داد تا استحکام جوشکاری افزایش یابد؛ به این مرحله، آماده‌سازی لبه گفته می‌شود. آماده‌سازی لبه ممکن است در هر دو قسمت اتصال یکسان باشد یا هر طرف می‌تواند شکل متفاوتی از دیگری داشته باشد.
دلایل آماده‌سازی سطح تماس برای جوشکاری
- قوانین و استانداردها
- فلزات
- نفوذ جوش عمیق‌تر
- شکل سطح
- نیروی مضاعف
در برخی مواقع می‌توان اندازه، شکل و زاویه دقیق یک شیار را مشخص کرد. اگر ابعاد دقیق داده نشود، می‌توان شیار را به‌اندازه لازم ایجاد کرد. بااین‌حال، به یاد داشته باشید که هر چه شیار وسیع‌تر باشد، جوشکاری بیشتری برای تکمیل آن نیاز است.
همچنین زمانی که فلز ضخیم‌تر باشد باید طراحی اتصال را به‌گونه‌ای تغییر دهید که مطمئن شوید یک جوشکاری سالم انجام داده‌اید. در قسمت‌های نازک، اغلب می‌توان جوشکاری‌های بانفوذ کامل را با استفاده از اتصالات لب‌به‌لب مربع ایجاد کرد. هنگام جوشکاری روی صفحه یا لوله ضخیم، نفوذ 100 درصد بدون استفاده از شیار غیرممکن است.
هنگامی که ضخامت اجزای جوشکاری از 3/16 اینچ بیشتر شود، باید انتهای لوله‌ها، اتصالات و فلنج‌ها تقریباً به‌اندازه 37.5 درجه گونیا و در حالت عمودی (Root face) گشادتر شوند؛ در واقع درباره پخ کردن جوشکاری صحبت می‌کنیم. پرکاربردترین گونیاها عبارت‌اند از:
- گونیا ساده: برای ضخامت دیواره 4 تا 22.5 میلی‌متر استفاده می‌شود
- گونیا چند جزئی: برای ضخامت دیوارهای بالای 22 میلی‌متر استفاده می‌شود
مزایای استفاده از اتصال لب به لب
اتصالات لب‌به‌لب یکی از پرکاربردترین انواع اتصالات در جوشکاری است و بسیاری از جوشکارها ترجیح می‌دهند که در پروژه‌های خود از این شیوه استفاده کنند؛ زیرا اتصال نسبتاً قوی ایجاد می‌کند و به‌راحتی می‌توان آن را در موقعیت‌های مختلف انجام داد. مهم‌ترین مزایای استفاده از جوشکاری لب‌به‌لب؛ عبارت‌اند از:
- اتصالات لب‌به‌لب متعددی را می‌توان در اندازه‌ها و اشکال مختلف در محل اتصال ایجاد کرد.
- جوش را برای انواع مختلفی از مواد مانند: فولاد، آلومینیوم، فولاد ضد‌زنگ، آلیاژهای نیکل و تیتانیوم و… می‌توان انجام داد.
- جوش یک اتصال پایه و جامد ایجاد می‌کند. هر فلز مذاب و آلاینده‌ای که در محل برخورد ایجاد می‌شود، در طول فرایند گرمایش فشرده می‌شود. این امر تضمین می‌کند که انجماد، روزنه‌ها و ترک‌ها مشکلی ندارند.
- فرایند جوشکاری را می‌توان به‌صورت خودکار یا نیمه‌خودکار و بدون برخورد قوس در زاویه‌ای متفاوت تکمیل کرد.
- در این اتصال جوش داده شده قدرتمند و به طور کامل محافظت شده است.
- این اتصال برای ساختار فولادی لوله‌ها، ایده‌آل است؛ زیرا اتصالات در سیستم لوله‌کشی از استحکام خوبی برخوردار هستند.
- اتصالات لب‌به‌لب معمولاً سطح صافی دارند؛ زیرا در شیارها رسوب می‌کنند.
- این اتصالات کم‌هزینه هستند.
- اتصالات لب‌به‌لب فضای کمتری را در سازه اشغال می‌کنند.
اتصالات سه‌راهی (به شکل t)
جوشکاری سه‌راهی زمانی ایجاد می‌شود که دو قطعه با زاویه 90 درجه متقاطع شوند. این کار باعث می‌شود که لبه‌ها در مرکز صفحه یا یک قسمت به شکل «T» کنار هم قرار بگیرند. اتصالات سه‌راهی نوعی جوشکاری گوشه‌ای به‌حساب می‌آیند. همچنین می‌توانند هنگامی که یک لوله روی صفحه پایه جوش داده می‌شود، تشکیل شوند.
در این نوع جوشکاری، نفوذ کامل به سقف جوشکاری بسیار مهم است. تعداد انگشت شماری از روش‌های جوشکاری وجود دارند که می‌توان از آن‌ها برای ایجاد این نوه اتصال استفاده کرد:
- روش انگشتانه (دوشاخه)
- جوش کام (شیاری)
- جوش شیاری اریب
- جوشکاری گوشه‌ای
- جوش شیار J
- جوش مذاب
- جوشکاری شعله‌ور شیاری اریب
اتصالات سه‌راهی معمولاً با شیار آماده نمی‌شوند، مگر اینکه فلز پایه ضخیم باشد و جوشکاری در هر دو طرف نتواند باری را که اتصال باید تحمل کند، متحمل شود. یک نقص متداول که در این اتصال رخ می‌دهد، پارگی لایه‌ای است که به دلیل محدودیت ایجاد شده در اتصال اتفاق می‌افتد. برای جلوگیری از این نقص، جوشکاران اغلب یک درپوش برای جلوگیری از تغییر شکل اتصال قرار می‌دهند.
مزایای استفاده از اتصال سه‌راهی
اتصالات سه‌راهی به‌عنوان یکی از انواع اتصالات در جوشکاری مزایایی دارد؛ از جمله:
- جوش‌های قوی در محل اتصال ایجاد می‌کند.
- فرایند آماده‌سازی و جوشکاری در این اتصال ساده است.
- این اتصالات برای طراحی‌های ساده و استفاده در ماشین‌های جوشکاری خودکار مناسب هستند.
اتصال گوشه‌ای
یکی از انواع اتصالات در جوشکاری، نوع گوشه‌ای آن است. اتصالات گوشه‌ای شباهت‌های زیادی به اتصالات جوشکاری سه‌راهی دارند. بااین‌حال در محل قرارگیری فلز با هم تفاوت دارند. در اتصالات سه‌راهی، فلز در وسط قرار می‌گیرد؛ درحالی‌که در اتصالات گوشه‌ای فلزات در یک «گوشه» و به‌صورت باز یا بسته به هم می‌رسند و شکل «L» را تشکیل می‌دهند.
این نوع اتصالات جوشکاری از جمله رایج‌ترین اتصالات در صنایع ورق فلزی؛ مانند: ساخت قاب، جعبه و سایر کاربردها به شمار می‌روند. دو راه برای نصب یک این اتصال بیرونی وجود دارد: یا یک شیار V ایجاد می‌کند یا یک جوشکاری لب‌به‌لب مربعی را تشکیل می‌دهد. سبک‌هایی که برای ایجاد اتصالات گوشه‌ای استفاده می‌شوند:
- سبک V
- شیار J
- شیار U
- نقطه‌ای
- گوشه‌ای
- لبه‌ای
- گوشه‌ای لب‌برگشته
- شیار اریب
- شیار V شعله‌ور
- سبک مربعی یا لب‌به‌لب
مزایای استفاده از جوشکاری گوشه‌ای
مزایای استفاده از اتصالات گوشه‌ای به‌عنوان یکی دیگر از انواع اتصالات در جوشکاری شامل موارد زیر می‌شوند:
- آماده‌سازی این اتصال آسان است؛ یعنی نیازی نیست که قسمت‌های بریده به‌صورت موازی و یا کاملاً مسطح باشند
- می‌تواند بین دو فلز غیرمشابه هم تشکیل شود؛ برای مثال در این نوع اتصال دو فلز آلومینیوم و مس را می‌توانید به هم متصل کنید
- در این نوع اتصال، فلزات با ضخامت‌های مختلف را به هم متصل می‌کند؛ توجه داشته باشید که قطعه نازک‌تر باید در بالا جوش داده شود
- در اتصالات گوشه‌ای، مواد نازک مانند دیافراگم و فویل را می‌توان به هم متصل کرد
اتصال روی‌هم
در اتصالات روی‌هم، سطوح فلزی در کنار هم قرار می‌گیرند تا لبه‌ها یکنواخت باشند و ممکن است با خم کردن یک یا هر دو صفحه در یک زاویه مشخص تشکیل شوند. هدف از اتصالات جوشکاری این است که قطعات به یکدیگر متصل شوند تا فشار به شکل مناسبی توزیع شود.
در اتصالات جوشکاری، نیروهایی که فشار ایجاد می‌کنند به‌صورت کششی، فشاری، خمشی، پیچشی و برشی هستند. توانایی اتصالات جوشکاری برای مقاومت در برابر این نیروها به طراحی اتصال و یکپارچگی جوشکاری بستگی دارد. برخی از اتصالات می‌توانند انواع خاصی از نیروها را بهتر از سایرین تحمل کنند.
فرایند جوشکاری که استفاده می‌شود، تأثیر عمده‌ای بر انتخاب طراحی اتصال دارد. هر فرایند جوشکاری ویژگی‌هایی دارد که بر عملکرد آن تأثیر می‌گذارند. سرعت حرکت، نفوذ، میزان رسوب و حرارت ورودی نیز بر روی جوش‌های استفاده شده در برخی از انواع اتصالات در جوشکاری تأثیر می‌گذارند. سبک‌های زیر برای اتصالات جوشکاری روی‌هم قابل‌اجرا هستند:
- شیار U
- سبک V
- سبک J
- گوشه‌ای لب‌برگشته
- سبک اریب
- شیار مربعی
- لبه‌ای لب‌برگشته
در میان انواع اتصالات در جوشکاری، این نوع اتصالات بیشتر در معرض خوردگی هستند؛ زیرا قطعات روی‌هم قرار می‌گیرند. جوشکاران باید عیوبی مانند: گیرکردن مواد جامد غیرفلزی بین فلز جوش، جوش نخوردن مناسب و سوراخ شدن را که ممکن است رخ دهند، در نظر داشته باشند.
مزایای استفاده از جوشکاری روی‌هم
اتصالات روی‌هم یکی از روش‌های متداول جوشکاری و از انواع اتصالات در جوشکاری به شمار می‌رود؛ مزایای استفاده از این اتصال در ادامه بررسی می‌شوند:
- روش اتصال و اجرا در این نوع اتصال ساده است.
- این روش به‌دقت زیاد نیاز ندارد و در صورت بروز هرگونه خطا، به‌سادگی می‌توان آن را برطرف کرد.
- در پایان کار، قطعه جوشکاری شده وزن زیادی ندارد.
اتصال لبه‌ای
اتصالات لبه‌ای، اغلب به قطعات ورقه‌ای فلزی که لبه‌های فلنجی دارند مربوط می‌شود؛ همچنین روی قطعاتی که باید برای اتصال به قطعات مجاور جوش داده شوند هم اعمال می‌شوند. این اتصال به‌عنوان یک جوشکاری شیاری، باعث می‌شود تا قطعات در کنار هم قرار بگیرند و روی همان لبه جوش می‌شوند. برای کاربردهای سنگین‌تر، فلز پرکننده برای ذوب یا ذوب کامل لبه و تقویت صفحه اضافه می‌شود.
اتصالات جوشکاری لبه‌ای یکی از انواع اتصالات در جوشکاری به شمار می‌روند و در اصل یک نسخه اصلاح شده از اتصالات لب‌به‌لب هستند؛ آن‌ها بیشتر برای اتصال دو قطعه با ضخامت‌های متفاوت به یکدیگر استفاده می‌شوند. توجه داشته باشید که جوش را می‌توان در یک یا هر دو طرف انجام داد.
جوشکاری لبه‌ای به‌ندرت برای قطعات ضخیم‌تر استفاده می‌شود و معمولاً برای ورق فلزی به کار می‌رود. معایب احتمالی این نوع اتصالات جوشکاری شامل پارگی یا خوردگی لایه‌ای به دلیل هم‌پوشانی مواد است. بااین‌حال، مانند هر چیز دیگری، می‌توان با استفاده از تکنیک صحیح و اصلاح متغیرها در صورت لزوم از این عیوب جلوگیری کرد.
مزایای استفاده از اتصال لبه‌ای
آخرین مورد از انواع اتصالات در جوشکاری که در این مقاله بررسی کردیم، اتصال لبه‌ای است. این نوع اتصال مزایایی در اتصالات جوشکاری دارد؛ از جمله:
- جوشکاری لبه‌ای برای فلزات و مواد نازک و ظریف بسیار مناسب است.
- این نوع اتصال را می‌توان برای ضخامت‌های مختلف به کاربرد؛ توجه داشته باشید که برای جوشکاری فلزات ضخیم باید از تجهیزات بیشتری استفاده کنید تا کیفیت کارتان کاهش پیدا نکند.
- رفع عیب‌های به وجود آمده در اتصال لبه‌ای به‌سادگی انجام می‌شود.
سخن پایانی درباره انواع اتصالات در جوشکاری
جوشکاری، یک کار بسیار حساس است که به‌دقت و مهارت زیادی نیاز دارد. ازاین‌رو جوشکاران باید شناخت کاملی از جنبه‌های مختلف آن داشته باشند. یکی از نکات مهمی که در این زمینه اهمیت زیادی دارد، شناخت انواع اتصالات در جوشکاری است. چه جوشکار باتجربه‌ای باشید و چه مبتدی، باید اطلاعات جامعی از اتصالات جوشکاری داشته باشید تا کیفیت کارتان روزبه‌روز افزایش یابد.
انواع اتصالات در جوشکاری؛ عبارت‌اند از: اتصالات لب‌به‌لب، سه‌راهی، گوشه‌ای، روی‌هم و لبه‌ای. هر یک از این اتصالات جوشکاری، کاربردها و مزایایی دارند که در این مقاله تلاش کردیم تا به مهم‌ترین آن‌ها اشاره کنیم.
انتخاب هر یک از این اتصالات در جوشکاری باید با آگاهی و دقت هر چه بیشتر انجام شود تا کیفیت کار در بالاترین سطح باشد. یکی از راه‌های یادگیری اصولی انواع اتصالات در جوشکاری، شرکت در دوره‌های آموزشی است که در مؤسسات فنی برگزار می‌شوند؛ این دوره‌ها به شما کمک می‌کنند تا شیوه‌های مختلف جوشکاری را به‌صورت اصولی و صحیح یاد بگیرید و کار خود را به بهترین شکل ممکن انجام دهید.
نظرات کاربران