راهنمای کامل انواع جوشکاری و تعاریف هرکدام

از زمانی که اولین جوشکاری‌ها در دوران‌ باستان انجام شد تا کنون، شناخت این فن و آشنایی با تفاوت انواع جوشکاری همواره به عنوان موضوعی کاربردی و جذاب مورد توجه صنعت‌گران بوده است. این فرایند که به ما کمک می‌کند تا دو قطعه فلز را به همدیگر متصل کنیم، نقش بسیار بزرگی در صنعت دارد. تقریباً می‌توان گفت که امروزه امور صنعتی بدون وجود جوشکاری بسیار پیچیده و گران تمام خواهد شد. از صنایع فضایی و کشتی‌سازی گرفته تا اتصالات استیل در یک کارگاه کوچک صنایع غذایی و حتی لوله کشی گاز در منزلتان، همه‌وهمه به نوعی از انواع جوشکاری استفاده می‌کنند. این فرایند صنعتی با توجه به نوع فلز و کاربرد آن به انواع مختلفی انجام می‌شود. در این مطلب قصد داریم شما عزیزان را با انواع جوشکاری و همچنین نحوه انجام این روش‌ها آشنا کنیم؛ بنابراین اگر در این رابطه کنجکاو هستید، خواندن ادامه متن را به هیچ وجه از دست ندهید.

جوشکاری در صنایع مختلف به اشکال متنوعی مورد استفاده است.

جوشکاری چیست؟

ساخت وسایل نقلیه، ساختمان‌ها، مبلمان، تجهیزات صنعتی و حتی انواع لوازم الکترونیکی به نوعی از فنون جوشکاری بهره می‌برند. امروزه روش‌های بسیار زیادی تحت عنوان جوشکاری برای اتصال و یکپارچه سازی قطعات فلزی به کار گرفته می‌شوند. تقریباً به هر کجا که نگاه کنید، اشکال مختلف جوشکاری را مشاهده می‌کنید که بر زندگی ما تأثیر می گذارند. چسباندن فلزات به یکدیگر با اتصالی قدرتمند و یکپارچه یا همان جوشکاری، امکانات زیادی در صنعت ایجاد می‌کند که با هیچیک از انواع دیگر اتصالات قابل قیاس نیست.

بنابراین، می‌توان در تعریف جوشکاری گفت که جوشکاری روند متصل نمودن چندین قطعه فلزی به وسیله روش‌های مختلفی همچون جوشکاری به شکل ذوبی، جوشکاری با الکترود روکش‌دار، جوشکاری لیزر و … است. در ادامه به معرفی اجمالی و تفاوت انواع جوشکاری می‌پردازیم.

بیشتر بخوانید: جوشکاری استنلس استیل چگونه انجام می‌شود؟

چند نوع جوشکاری داریم؟

روش‌های مختلفی برای جوشکاری فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد که هرکدام مزیت‌ها و معایبی دارند که شناخت انواع جوش فلزات می‌تواند اتنخاب بهترین روش جوشکاری برای نیاز خاص و کاربری شما را راحت‌تر کند. بسته به فلزی مورد استفاده و همچنین کاربرد آن، باید روش مناسب را انتخاب کرد. در برخی از کاربری‌ها از جوشکاری برای پر کردن فضای خالی، یا پر کردن ترک‌های قطعات استفاده می‌شود. در برخی از شرایط جوشکاری باید با کمترین میزان حرارت ورودی به قطعه صورت پذیرد. برای هرکدام از این موارد باید روش درست را اتخاذ کرد. در ادامه به معرفی انواع روش‌های جوشکاری خواهیم پرداخت.

محکم‌ترین نوع جوشکاری چیست؟

پاسخ به این سوال نیازمند بررسی عوامل بسیار زیادی است که در استحکام نهایی خط جوش تاثیر دارند. یکی از عوامل بسیار مهم برای پاسخ به این سوال، استحکام فلز پایه است. می‌توان گفت، اغلب هرچه فلز پایه جوش مستحکم‌تر باشد، خط جوش حاصل نیز استحکام بالاتری دارد. اما این مورد همواره صحیح نیست. برخی از فلزات پس از جوشکاری دچار افت شدید خواص مکانیکی می‌شوند و یا برخی از آن‌ها نیاز به انجام عملیات حرارتی پیدا می‌کنند.

برخی از قطعات را نمی‌توان با انواع جوشکاری‌های صنعتی جوش داد و باید تنها از روش خاصی برای جوشکاری آن‌ها استفاده کرد. این امر می‌تواند به دلایل مختلفی مانند، ضریب هدایت حرارتی، نطقه ذوب، ابعاد و ضخامت و … بستگی داشته باشد.  برای مثال برای جوشکاری فلزی مانند آلومینیم که دمای ذوب آن پایین است، باید فرآیند جوشکاری را در چند مرحله انجام داد تا میزان حرارت ورودی به قطعه کاهش یابد. آلومینیم دارای هدایت حرارتی بالایی است و به سرعت تمامی قطعه کار در فرآیند جوشکاری داغ می‌شود. اگر میزان حرارت ورودی بالا باشد، امکان ذوب فلز پایه زیاد است.

انواع روش‌های جوشکاری

از زمان اولین فرایندهای جوشکاری، سال‌ها گذشته است. در مصر باستان قطعات فلزی را تا دمای نزدیک به ذوب گداخته و با روش‍های آهنگری یا فورج به هم متصل می‌کردند. با گذشت زمان بشر به روش‌های متعددی جهت انجام این فرایند دست پیدا کرده است، که هرکدام از آن‌ها دارای ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود هستند. امروزه علاوه بر روش‌های سنتی جوشکاری، از روش‌های پیشرفته‌ای همچون جوشکاری لیزر و پلاسما و … نیز استفاده می‌شود.

تفاوتی ندارد که در محل مدنظر شما چه نوع فلزی باید جوش داده شود؛ زیرا به طور حتم یک روش جوشکاری خاص برای آن شرایط پیشنهاد شده است! شناخت روش‌های مختلف جوشکاری به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از این نوع فرایندهای صنعتی بسیار مهم داشته باشید. در کل انواع مختلف جوشکاری به دو دسته اصلی یعنی جوشکاری ذوبی و جوشکاری غیرذوبی تقسیم می‌شوند.

روش‌های جوشکاری ذوبی

در روش های برپایه جوشکاری ذوبی یک فلز پُرکننده به همراه لبه‌های قطعات ذوب شده و اتصال بین دو قطعه فلزی برقرار می‌شود. انواع جوشکاری ذوبی، خود به روش‌های مختلفی تقسیم می‌شود که از آن جمله باید به مواردی همچون جوشکاری اکسی گاز، جوشکاری با پرتو لیزری و جوشکاری از نوع قوسی اشاره کنیم.

روش‌های مختلف جوشکاری ذوبی بسیار رایج‌ هستند.

روش‌ لحیم کاری سخت (Braze Welding)

لحیم کاری سخت یا بریزینگ (Braze Welding) نوعی جوشکاری ذوبی به کمک فلز پُرکننده است. این روش جوشکاری شامل حرارت دادن دو قطعه فلز و ذوب فلز پُرکننده در میان آنها برای ایجاد پیوند بین آنها است. تفاوت این روش با لحیم‌کاری دمای ذوب فلز پُرکننده است که در این روش دمای ذوب فیلر یا پُرکننده معمولا بالاتر از 450 درجه سانتیگراد است.

این نوع جوشکاری نیز قدمت زیادی دارد. جوش بریز در سایت‌های باستانی در سراسر جهان یافت شده است. این روش در گذشته، برای اتصال قطعات برنز، نقره، طلا و فولاد استفاده می‌شده است. این نوع جوشکاری با تکنیک‌های جدی هنوز هم بسیار مورد توجه است و بیشتر برای شرایط و جنس‌هایی که با دیگر روش‌های جوش‌کاری با راحتی قابل انجام نیستند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش‌ جوشکاری قوس الکتریکی (Arc Welding)

انواع جوشکاری قوسی یا جوشکاری قوس الکتریکی یک روش جوشکاری است که در آن از قوس الکتریکی جهت تولید حرارت برای ذوب‌کردن فلزات مختلف و اتصال آن‌ها به هم استفاده می‌شود. در این روش یک منبع تغذیه وظیفه ایجاد این قوس الکتریکی را بر عهده دارد. امروزه جوشکاری قوس الکتریکی رایج ترین شکل جوشکاری است و در اوایل قرن 19 میلادی در انگلستان و فرانسه توسعه یافته است. جوشکاری قوس الکتریکی در طول جنگ جهانی اول مطرح شد و در نهایت به یک روش اتصال رایج در تولید مدرن تبدیل شد. در جنگ (و جنگ‌های بعدی) این روش یک ابزار حیاتی برای تعمیر سریع کشتی‌ها بود تا بتوانند به نبرد بازگردند یا به تجهیزات جدید مجهز شوند.

جوشکاری قوس الکتریکی طی سال‌ها از نظر تجهیزات، ایمنی، هزینه و کیفیت جوش بهبودهای بسیاری داشته است و اکنون به اشکال مختلف برای اهداف مختلف استفاده می‌شود. تعدادی از روش های رایج جوشکاری در زیر ذکر شده است.

بیشتر بخوانید: تمیز کردن جوشکاری استنلس استیل

جوشکاری قوس الکتریکی رایج ترین نوع جوشکاری است.

جوشکاری قوسی با الکترود روکش‌دار (SMAW)

انواع جوشکاری قوسی با الکترود دستی که به انگلیسی به آن Stick Welding Shielded Metal Arc Welding می‌گویند، همان‌طور که از نامش می‌توان فهمید، از یک الکترود روکش‌دار به عنوان واسط و پُر کننده استفاده می‌کند. در واقع ضمن ذوب شدن الکترود، روکش نیز از خود گازهایی تولید می‌کند که از ناحیه در حال جوشکاری در برابر اکسید شدن و آلودگی‌های مختلف محافظت خواهد کرد. این نوع جوشکاری پُرکاربردترین نوع جوشکاری برای پروژه‌های غیر پیچیده است. انجام آن مهرت بسیار بالایی نمی‌خواهد، ارزان است و به راحتی در دسترس خواهد بود. نقطه ضعف جوشکاری الکترود این است که بسته به مهارت جوشکار تاحدودی محیط را آلوده و کثیف می‌کند.

از این نوع جوشکاری، می‌توان در فضای باز و حتی در آب و هوای نامساعد از جمله باران، یخ، برف و باد استفاده کرد. علاوه بر این، جوشکاری الکترود روی سطوح زنگ زده، کثیف و رنگ شده نیز کار می‌کند. مزیت دیگر این روش جوشکاری این است که انواع الکترودها با جنس‌های مختلف وجود دارد و تعویض آنها بسیار آسان است. این انعطاف‌پذیری باعث می‌شود جوشکاری قوسی با الکترود بسیار متنوع باشد و بتواند با اکثر فلزات از جمله فولاد زنگ نزن یا استنلس استیل نیز کار کند. از آنجا که در این فرآیند گرمای زیادی ایجاد می‌شود، روش جوشکاری ایده‌آل برای قطعه فلزات نازک نیست.

جوشکاری قوسی زیرپودری (SAW)

در جوشکاری زیرپودری (Submerged Arc Welding) نوک آزاد الکترود را به درون پودر خاصی وارد می‌کنند و جوشکاری در آن شرایط انجام می‌شود. در واقع جوشکاری زیر پودری نوعی روش جوشکاری خاص قوسی به شمار می‌آید که در آن از پودرهای خاصی برای جلوگیری از اکسید و پاشیده شدن مواد مختلف و ایجاد جرقه استفاده می‌شود؛ همین امر موجب تفاوت انواع جوشکاری زیر پودری و توپودری می‌شود. این روش معمولا به صورت اتوماتیک و نیمه اتومات انجام می‌گردد. میزان پُر کردن محل جوش در این روش بسیار بالاست.

جوشکاری قوسی توپودری (FCAW)

در شرایطی که امکان استفاده از جوشکاری زیرپودری وجود نداشته باشد، از جوشکاری توپودری (Flux-cored arc welding) استفاده می‌کنند. گفتیم که در جوشکاری زیرپودری الکترود درون پودر قرار می‌گیرد، اما در این روش جوشکاری، دور تا دور الکترود یک لایه محافظ پودری قرار دارد و نیازی به فروکردن الکترون درون پودر وجود ندارد. این روش هم مانند جوشکاری زیرپودری بصورت اتوماتیک و نیمه اتومات انجام می‌شود.

در روش جوشکاری توپودری از یک سیم لوله‌ای شکل به عنوان الکترود استفاده می‌کنند که درون آن یک هسته پودری است و به کمک آن یک محافظ گاز در اطراف جوش ایجاد می‌کند. جوشکاری توپودری با فلزات ضخیم‌تر و سنگین‌تر بهتر عمل می‌کند، بنابراین برای تعمیر تجهیزات سنگین و قطعات با درزهای فلزی بزرگ، مانند بدنه کشتی‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرآیند FCAW تمیز است، نیازی به گاز خارجی ندارد و مقرون به صرفه است.

جوشکاری قوسی کربنی (CAW)

این روش جوشکاری را می‌توان به عنوان قدیمی‌ترین روش جوشکاری قوسی دانست. در این روش جوشکاری معمولاً از یک الکترود کربنی غیرمصرفی بهره‌ گرفته می‌شود. کیفیت کلی این نوع جوشکاری در مقابل سایر روش‌های جوشکاری پایین است؛ به همین دلیل از این روش به ندرت استفاده می‌شود.

 

انواع مختلف جوشکاری از نظر کیفیت باهم تفاوت دارند.

جوشکاری قوسی با الکترود تنگستنی با حفاظت گاز خنثی (GTAW/TIG)

جوشکاری با الکترود تنگستنی با حفاظت گاز خنثی (TIG – Gas Tungsten Arc Welding) دقیق‌ترین نوع جوشکاری در جهان به شمار می‌آيد. شاید برایتان جالب باشد که بدانید تفاوت انواع جوشکاری با تنگستن و جوشکاری از نوع قوسی موجب شده است تا از این روش جوشکاری بیشتر در صنایع هوا و فضا و کارهای دقیق استفاده ‌شود. نقطه تمایز این نوع جوشکاری با سایر جوشکاری‌های موجود در این لیست را می‌توان وجود یک قطعه تنگستنی بین قوس الکتریکی و محل مدنظر جوشکاری دانست. در این نوع جوش از الکترود تنگستن استفاده می‌کنند و به فلز پرکننده نیاز نیست، به این معنی که می‌توانید مستقیماً دو قطعه فلز را به هم وصل کنید. گاز محافظ برای این نوع جوشکاری مورد نیاز است، و از جوش در برابر تاثیر عناصر خارجی محافظت می‌کند. هیچ پاششی وجود ندارد و پیوند فوق العاده دقیقی به دست می‌آید.

جوشکاری قوسی با الکترود فلزی تحت پوشش گاز محافظ (GMAW / MIG – MAG)

به‌جرئت می‌توان گفت که محبوب‌ترین نوع جوشکاری قوسی، زیرا بسیار ساده است اما جوش‌های باکیفیت تولید می کند. جوشکاری با الکترود فلزی تحت پوشش گاز محافظ (Metal Inert Gas – Gas Metal Arc Welding) است یک قوس الکتریکی با استفاده از الکترود سیمی ایجاد می‌کندد. در همین حال از گازهای محافظت‌کننده جهت جلوگیری از تاثیر منفی عناصر محیطی در محل جوشکاری استفاده می‌کنند. از این نوع جوشکاری بصورت سنتی بیشتر برای جوشکاری آلومینیوم بهره گرفته می‌شود، ولی با این روش انواع فولادهای کم کربن و کم آلیاژ، فولادهای ضدزنگ، آلیاژهای مس روی و خیلی آلیاژهای دیگر را نیز می‌توان جوشکاری کرد.

جوشکاری قوسی پلاسما (PAW)

اگر بخواهیم یک نوع جوشکاری با شباهت بالا به جوشکاری تنگستنی را نام ببریم، باید به جوشکاری پلاسما (Plasma Arc Welding) اشاره کنیم. در روش پلاسما هم از الکترود تنگستن غیر مصرفی استفاده می‌شود. این روش جوشکاری نیز موجب اجرای یکی از دقیق‌‌ترین اشکال جوشکاری می‌شود، اما بر خلاف جوشکاری تنگستن، عمده کاربرد جوشکاری پلاسما در محیط‌هایی مانند ساخت ابزار و یا ساخت لوله استیل است. تفاوت انواع جوشکاری پلاسما و تنگستنی تنها همین مورد است. با توجه به حرارت بالایی که در این روش ایجاد می‌شود از آن برای برش فلزات نیز استفاده می‌شود.

 

در تمامی روش‌های مذکور مهم‌ترین امر رعایت ایمنی است.

جوشکاری ذوبی اُکسی گاز یا جوش استیلن (OFW)

از انواع جوشکاری اکسی گاز (Oxy-Fuel Gas Welding) به عنوان پرکاربردترین روش جوشکاری گازی در جهان نام می‌برند، البته باید به این نکته اشاره کنیم که از جوشکاری اکسی گاز با نام‌های دیگری مانند اکسی استیلن نیز یاد می‌شود. مهم‌ترین ابزار در این نوع جوشکاری، مشعل خاصی است که به کمک اکسیژن و استیلن یک شعله فوق‌العاده پرحرارت را ایجاد می‌کند. در این روش از میله‌هایی فلزی به نام میله‌های پرکننده یا فیلر نیز بهره گرفته می‌شود. برای انتخاب مناسب پُر کننده و بررسی جداول مربوط به انتخاب گریدهای استنلس استیل و فیلرهای آنها می‌توانید مطلب (انتخاب و استفاده از سیم‌جوش یا فیلر مناسب استیل) را مطالعه نمایید.

جوشکاری با گاز پروپان و برخی گازهای دیگر نیز از جمله زیرمجموعه‌های این روش به شمار می‌آیند.

جوشکاری ذوبی با پرتوی لیزر (LBW)

در جوشکاری با پرتوی لیزر (Laser Beam Welding)، جوشکاران از یک پرتوی لیزر جهت ایجاد حرارت لازم در سطح تماس دو فلز برای جوشکاری استفاده می‌کنند. این روش عمدتاً در شرایطی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد که نیاز به جوشکاری بخش عظیمی مانند لوله استیل وجود داشته باشد. این نوع جوشکاری به روش‌های مختلفی انجام می‌شود. منطقه تحت تاثیر حرارت در این نوع جوشکاری بسیار کوچک است و در جاهایی که خیلی از روش‌های دیگر قابل اجرا نیستند، امکان اجرا دارد. همچنین فلزات با ضخامت‌های کم تا زیاد را با کیفیت بسیار عالی می‌توان به این روش جوشکاری کرد.

جوشکاری ذوبی با پرتوی الکترونی (EBW)

از نکات مهم در مورد تفاوت انواع جوشکاری پلاسما با جوشکاری با پرتوی الکترونی (Electron Beam Welding) می‌توان به قابلیت اجرای این نوع جوشکاری (الکترونی) تحت شرایط خلأ نام برد. در این روش برخلاف روش قبلی به جای لیزر از یک پرتو دارای الکترون‌هایی با سرعت بالا استفاده می‌کنند. همین امر موجب می‌شود تا جوش‌های تولیدی عمق بالایی و منطقه تحت تاثیر حرارت کوچکی داشته باشند.

جوشکاری با الکترود تنگستنی، یکی از دقیق‌ترین انواع جوشکاری است

روش‌های جوشکاری غیر ذوبی

در روش‌های مختلف جوشکاری غیر ذوبی به جای استفاده از دمای بالا جهت ذوب و اتصال دو فلز، از اعمال فشار بسیار بالا کمک گرفته می‌شود. در واقع با ایجاد فشار بسیار بالا و حرارت مولکول‌هایی که در بخش پرتراکم فلز قرار گرفته‌اند به سمت بخش کم‌تراکم فلز حرکت می‌کنند. از جمله مهم‌ترین انواع جوشکاری غیر ذوبی می‌توان به جوشکاری مقاومتی، جوشکاری اصطکاکی، جوشکاری انفجاری و جوشکار فراصوتی اشاره کرد.

جوشکاری مقاومتی (RW-ERW)

جوشکاری مقاومتی (Electric Resistance Welding) یک نوع جوشکاری غیر ذوبی به شمار می‌آید که خود دارای زیرمجموعه‌های مختلفی همچون جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای یا همان نقطه جوش است. در این روش جوشکاری معمولاً هم از گرما و هم از فشار بسیار بالا برای اتصال دو فلز به هم کمک می‌گیرند. الکترود جوشکاری در جوشکاری مقاومتی از نوع مصرف‌نشدنی است، این بدان معناست که الکترود مدنظر هیچگاه ذوب و برای ایجاد اتصال مصرف نمی‌شود، بلکه باعث ایجاد فشار و برقراری جریان الکتریکی در هسته جوش می‌شود.

انواع جوشکاری مقاومتی علاوه بر نقطه‌ای، انواع دیگری نیز دارد. جوشکاری مقاومتی درزی، جوشکاری پروجکشن یا زائده‌ای و جوشکاری مقاومتی سر به سر از انواع دیگر این نوع از جوشکاری هستند.

جوشکاری فورج از اولین انواع جوشکاری به حساب می‌آید.

روش‌ جوشکاری فورج (Forge Welding)

به‌جرئت می‌توان گفت که این نوع جوشکاری که به آن جوش سر به سر هم می‌گویند و از نوع غیر ذوبی است، یکی از اولین روش‌های جوشکاری در جهان به شمار می‌آيد. همانطور که اشاره شد این روش با کشف و بکارگیری فلزات توسط بشر از دوران‌های باستان آغاز شده است. دراین روش جوشکاری، با حرارت دادن دو قطعه فلز (به حدی که به نزدیک حالت مذاب و خمیری درآیند) و سپس کوبیدن آن‌ها بر روی همدیگر آنها را به هم متصل می‌کنند.

این روش در سال‌های گذشته در ساخت خطوط راه‌آهن به کار برده می‌شد و امروزه برای اتصال سربه‌سر میلگردهای فولادی (قیمت میلگرد استیل) از آن استفاده می‌کنند. این روش مزایای زیادی دارد ازجمله استحکام بسیار بالای محل جوش، ولی در عوض برای اتصال قطعات بزرگ مناسب نیست (مثلا اتصال پروفیل استیل بزرگ و صنعتی) و اجرای آن بسیار دشوار است.

کنترل کیفیت جوش اهمیت بسیار بالایی دارد.

کنترل کیفیت جوش

کنترل کیفیت جوش به ما کمک می‌کند تا بتوانیم اطمینان لازم از کیفیت جوشکاری انجام شده و اتصال به‌وجود آمده به دست بیاوریم. این فرایند شامل کنترل کیفیت موارد مختلفی از مرحله آماده سازی کار، مواد و تجهیزات مصرفی، نحوه اجرا و حتی گواهی مهارت جوشکار می‌شود.

سخن پایانی

تفاوت انواع جوشکاری را می‌توان در روش‌های متنوع انجام جوشکاری‌های مختلف مشاهده کرد. از جوش‌کاری قوسی و فورج ورق استیل گرفته تا جوشکاری کاری پلاسما، هر یک از این روش‌ها دارای ویژگی‌های خاص خود هستند که آن‌ها را از سایر روش‌های جوشکاری متمایز می‌کند.

شناخت این تفاوت‌ها برای افرادی که قصد ورود به این حوزه دارند و به طور کلی همه صنعتگران یک ضرورت به شمار می‌آید. تفاوتی ندارد که کدام یک از روش‌های فوق (از جوشکاری ذوبی گرفته تا جوشکاری غیرذوبی)‌ را انتخاب می‌کنید؛ نکته مهم این است که با آگاهی نسبت به خصوصیات فنی این روش‌ها دست به انخاب مناسب بزنید.

مجموعه استیل رخ با امکاناتی که در اختیار دارد، آماده ارائه خدمات جوشکاری و پرداختکاری استیل می‌باشد. استادکاران و کارشناسان ما آمادگی دارند تا با مشاوره تخصصی در زمینه جوش استیل شما را در این زمینه یاری دهند. برای اطلاعات بیشتر در زمینه خدمات استیل رخ و تامین انواع استیل از وب‌سایت استیل رخ بازدید نموده و با کارشناسان ما در تماس باشید.