جوشکاری یکی از سادهترین و در عین حال مقاومترین روشها برای ایجاد اتصال بین مقاطع فولادی است که در اغلب صنایع از خودروسازی تا هوافضا کاربرد دارد. یکی از موارد پرمصرف جوشکاری، برای پروفیل هست. دو نوع پرمصرف پروفیلها عبارتند از پروفیل آهن و پروفیل سبک. در این مقاله با صباپروفیل همراه باشید تا به آموزش جوشکاری پروفیل بپردازیم.
پروفیل چیست؟
پروفیل یکی از مقاطع پرکاربرد فلزی است که سطح مقطع آن بر خلاف لوله که گرد است، اشکال دیگری مانند مربع یا مستطیل دارد. دو نوع پرکاربرد پروفیل عبارتند از پروفیل آهن و پروفیل سبک. پروفیل آهن از ورق سیاه ساخته میشود که در نتیجه نورد گرم به وجود آمده است. قیمت ورق سیاه به صورت مستقیم بر قیمت پروفیل آهن تاثیرگذار است.
پروفیل سبک یا مبلی نیز از ورق روغنی ساخته شده است. این ورق در نتیجه نورد سرد ایجاد شده و قیمت پروفیل سبک تحت تاثیر قیمت ورق روغنی میباشد. ضخامت این پروفیل نسبت به پروفیل آهن کمتر است و به همین دلیل جوشکاری آن نیز دارای ظرافتهای بیشتری است.
از چندین روش گوناگون برای جوشکاری استفاده میشود اما جوشکاری پروفیلهای ظریفی چون پروفیل سبک، نیازمند تکنیکها و ملاحظات خاصی برای جلوگیری از ایجاد اعوجاج، تاب و عیوب جوش است. علاوه بر تکنیک جوشکاری این ویژگیهای فلز پایه است که تعیین میکند کدام روش مناسبتر و کاربردیتر خواهد بود. در ادامه به بررسی 4 روش مناسب برای جوشکاری پروفیل سبک و آموزش نکات مهم درمورد آنها خواهیم پرداخت. بیشک شناخت جزئیات و کسب آگاهی درمورد هر کدام از این روشها کمک میکند تا انتخابی درستتر و به تبع آن نتیجهی مطلوبتری کسب کنیم.
فهرست مطالب
پروفیل سبک و ویژگیهای آن
پروفیل سبک نوعی مقطع فولادی با ابعاد سطح مقطع کوچک و دیواره نازک است که در طیف گستردهای از صنایع تولیدی و تجاری کاربرد دارد. در ادامه به چند مورد از مهمترین خواص و ویژگیهای آن اشاره خواهیم کرد. بیشک شناخت روش و شکل تولید این پروفیلها به درک هرچه بهتر ویژگیهای آن کمک خواهد کرد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد روش تولید آنها میتوانید به مقاله “بررسی روش تولید مستقیم و غیرمستقیم پروفیل” مراجعه کنید.
مقاومت
زمان طراحی این مقطع، هدف اصلی تولید محصولی سبک وزن و مقاوم بوده است. باتوجه به این موضوع طبیعتا مهمترین ویژگی پروفیل سبک، نسبت خوب استحکام به وزن آن خواهد بود. به این معنا که پروفیل سبک در عین سبک وزنی و در مقایسه با سایر انواع پروفیلهای فلزی، از مقاومت خوبی برخوردار است.
فرآیندپذیری
ورق منعطف اما مقاوم پروفیل سبک این امکان را به طراح و تولیدکننده میدهد که بتوانند محصولات خاص خود را حتی با اشکال پیچیده از این مقاطع تولید کنند. به لطف انعطاف خوب ورق روغنی، این پروفیل به راحتی و بدون مشکل میتواند با بهترین عملکرد تحت انواع فرآیندها قرار بگیرد.
مقاومت دربرابر آتش
فرآیند خاص تولید پروفیل سبک باعث شده این مقاطع مقاومت خوبی دربرابر آتش داشته باشند. به این معنا که تحت حرارت ناشی از آتش نه تاب برمیدارند و نه یکپارچگی ساختاری آنها دچار مشکل میشود.
قیمت
قابلیت بازیافت و مقرون به صرفه بودن قیمت پروفیل سبک دو مورد از بهترین ویژگیهای این مقطع است که اتفاقا تاثیر زیادی بر گسترش موارد مصرف آن هم داشته است. به این شکل خریدار هم زمان خرید هزینه زیادی پرداخت نمیکند و هم بعد از اتمام عمر مفید پروفیل امکان فروش و بازیافت مقاطع را دارد. به این شکل حتی بخشی از هزینه اولیه خرید هم جبران میشود.
روشهای جوشکاری پروفیل سبک
چندین روش برای جوشکاری مقاطع فولادی وجود دارد که معمولترین آنها چهار روش جوش برق، جوش co2 ، جوش برنج و جوش آرگون است. در مورد پروفیل سبک باتوجه به ضخامت کم ورق برای جوشکاری به مهارت، ظرافت و تجهیزات مناسب نیاز هست علاوه بر این، موارد محدودکنندهای هم وجود دارد که شناخت آنها میتواند بهشدت بر کیفیت محصول نهایی اثر گذار باشد. با افزایش قیمت پروفیل مبلی تولیدکنندگان به تکنولوژیهای جدید جوشکاری روی آورند تا هم حجم ضایعات کمتری داشته باشند و هم قطعه کار پس از جوشکاری کیفیت و ظاهر بهتری داشته باشد.
1. جوش برق
جوش برق یا جوش الکترود دستی (به انگلیسی Shielded Metal Arc Welding (SMAW)) یکی از اولین روشها برای جوشکاری مقاطع فولادی بوده است. تنها برای ضخامتهای بالاتر از 0.9 میلیمتر امکان استفاده از این جوش وجود دارد چرا که حرارت آن میتواند، دیواره مقاطع نازکتر از 0.9 را ذوب کند. به عبارتی برای پروفیل سبک با ضخامت کمتر از 0.9، نه تنها اتصالی با جوش الکترود دستی ایجاد نمیشود بلکه ورق خود پروفیل هم در نقطه اتصال ذوب شده و از بین میرود.
جوش برق بسیار مقاوم است، دستگاه آن قابلیت حمل دارد، به نسبت روشی ارزان قیمت است و عوامل طبیعی هم نمیتواند به اتصال آن صدمهای وارد کند. به همین خاطر مناسب ابزار و ماشین آلاتی است که در فضای باز و در معرض باد و باران قرار دارند. از این نوع همچنین برای ساخت انواع پل، جوشکاری پروفیل سبک و لوله مبلی و سنگین و ساخت ادوات کشاورزی و تراکتورها استفاده میشود. برای انجام جوش برق به شکل دقیق و درست به جوشکاری ماهر نیاز است. علاوه بر این آماده سازی سطح و مد نظر قرار دادن تکنیکهای جوشکاری پروفیل مبلی چون انتخاب الکترود مناسب، کمان کوتاه، سرعت کم حرکت برای دستیابی به اتصالی بیعیب و نقص، ضروری است.
2. جوش CO2 یا MIG
جوش CO2 که با نام جوشکاری الکترود مصرفی با گاز خنثی (به انگلیسی (MIG)Metal Inert Gas و Gas Metal Arc Welding (GMAW)) هم شناخته میشود. روشی کارآمد برای ایجاد اتصال بین قطعات پروفیل سبک است که از یک قوس الکتریکی برای ساخت اتصال کوتاه بین کاتود و آنود الکتریکی آن استفاده میشود. در این نوع جوش از گاز به عنوان لایهی محافظ و یک نوع الکترود مصرفی استفاده میشود. اتصال کوتاه الکترود، حرارت بالایی دارد که فلز را ذوب کرده و امکان ترکیب فلز دو قطعهی قرار گرفته کنار هم را فراهم میکند. گاز co2 به عنوان لایه محافظ روی الکترود قرار میگیرد و مانع از زنگزدگی فولاد حین جوشکاری میشود. وقتی حرارت حاصل از جوشکاری از بین میرود، به تدریج فلز در مجاورت گاز CO2 خنک شده و این ترکیب، به طور کلی فاز جدیدی را به وجود میآورد.
نکته مهم اینکه جوش CO2 برای جوشکاری مقاطع فولادی با هر ضخامتی و به طور خاص برای پروفیل مبلی بسیاری کاربردی و مناسب است. اتصال بسیار مقاومی ایجاد میکند، اعوجاج حرارتی به وجود نمیآورد اما درزجوش آن برجسته است و ظاهر زیبایی ندارد، به همین خاطر به هیچ وجه مناسب ساخت محصولات تزئینی نیست. برای پروفیل سبک و با توجه به ظرافت این مقطع آمادهسازی سطح جوش، انتخاب گاز و الکترود مصرفی و تسلط کامل به تکنیکهای جوشکاری لازمهی ایجاد جوشی سالم و بینقص است. با رعایت این نکات اتصالی صاف ایجاد میشود که دیگر نیازی به تمیز کردن نخواهد داشت. این نوع جوشکاری میتواند نیمهدستی یا کاملا اتومات انجام شود. در جوشکاری اتومات یک بازو رباتیک عملیات جوشکاری را انجام میدهد در حالی که در روش نیمه دستی اپراتور هدایت بازو رباتیک را بر عهده دارد.
3. جوش آرگون یا TIG
جوش آرگون با نام جوش الکترود تنگستنی با گاز محافظ (به انگلیسی Tungsten Inert Gas (TIG) و Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)) هم شناخته میشود. در این روش دقیق، برای جوشکاری از یک الکترود تنگستنی غیر مصرفی، یک سیم جوش به عنوان فلز پرکننده و یک گاز بیاثر استفاده میکنند. سیم جوش را تقریبا از هر فلزی میتوان انتخاب کرد. جوشکاری TIG توسط یک جریان الکتریکی که از لبهی الکترودها جاری است، انجام میشود.
جوش آرگون اتصال دقیق و تمیزتری به نسبت جوش MIG ایجاد میکند، حداقل اعوجاج حرارتی را دارد و روشی دقیق برای انواع مقاطع و فلزات است که هم به صورت دستی و هم اتوماتیک انجام شدنی است. با اتصال دقیق و تمیزی که ایجاد میکند روشی مناسب برای جوشکاری مقاطع ظریف چون پروفیل سبک است. جوش آرگون در کنار تمام نقاط قوتش دو نقطه ضعف دارد. اول مهارت اپراتور بر کیفیت جوش تاثیر چشمگیری دارد در نتیجه برای ایجاد اتصالی محکم و باکیفیت وجود اپراتوری ماهر ضروری است. دوم هزینهی بالای این نوع جوش پروفیل سبک در مقایسه با سایر روشها است که شاید باعث بشود در بسیاری از موارد انتخاب اول مصرفکننده نباشد.
4. جوش برنج
در جوشکاری برنج (به انگلیسی Braze welding) با استفاده از حرارت گاز اکسیژن که به استیلن یا کاربید هم معروف است، الکترود برنجی ذوب شده و از آن برای اتصال دو قطعه به هم استفاده میشود. در این روش از برنج به عنوان فلز پرکننده استفاده میکنند. جوشکاری برنج برای تمامی فلزات رنگین چون مس، برنز، خود برنج و آلومینیوم قابل استفاده است، به فلز پایه حرارت وارد نمیکند پس خطر اعوجاج وجود نخواهد داشت. به همین خاطر است که جوش برنج گزینهای مناسب برای مواد حساس به گرما خواهد بود. علاوه بر این بیاغراق بهترین کیفیت سطحی، زیباترین و ظریفترین درزجوش را دارد و بهترین روش برای ساخت لوازم زینتی، دکوری ، لوستر و … میباشد. جوش برنج روشی خوب و دقیق برای جوشکاری نمونههای ظریف پروفیل سبک است زیرا همانطور که گفتیم میتواند بدون ذوب فلز پایه اتصالی قوی و مستحکم به وجود بیاورد.
کاربرد روشهای جوشکاری پروفیل سبک
هر کدام از این 4 روش جوشکاری قوطی سبک مثل سایر انواع فرآیندهای تخصصی لوله و پروفیل با توجه به ویژگیهایشان، کاربرد خاص خود را دارد که در ادامه بیشتر در مورد آنها توضیح خواهیم داد.
جوش پروفیل سبک با برق ارزانترین و در دسترسترین نوع جوشکاری است به همین دلیل گزینهای مناسب و مقرون به صرفه برای تولید محصولات ارزان قیمت است. به طور گسترده برای ساخت و ساز، تعمیرات در صنایع سنگین مانند کشتی سازی، فولاد سازی و ساخت خطوط لوله مورد استفاده قرار میگیرد. قابل حمل بودن دستگاه آن باعث شده حتی برای استفاده در فضاهای باز مناسب و کاربردی باشد.
برعکس جوش برق، جوش برنج گرانترین و البته با کیفیتترین نوع جوشکاری است. مناسب ساخت وسایل تزئینی است که از مواد اولیه ظریفی چون ورق روغنی ساخته شدهاند و خود نیز ساخت ظریفی دارند. برای اتصال لولهها مخصوصا لولههای مسی هم بسیار مناسب و کاربردی هستند.
مهندسیترین نوع جوش، جوش آرگون یا جوش TIG است به همین خاطر برای انجام آن به نیرویی ماهر و خبره نیاز هست. اغلب برای صنایعی چون ساخت تجهیزات پزشکی که به جوش دقیق و باکیفیت نیاز دارد استفاده میشود. علاوه بر فولاد برای جوشکاری آلومینیوم، استیل و تیتانیوم هم بسیار مناسب است. ظرافت این جوش به حدی است که برای ساخت آثار هنری و مجسمه سازی کاربرد دارد.
در پایان این جوش CO2 یا جوش MIG است که کاربردیترین نوع جوشکاری است و برای انواع فلزات و محصولات مناسب است. عموما برای تولیدات حجم بالا و کارخانهها استفاده میشود. برای ساخت مبلمان و انواع لوازم خانگی هم کاربرد زیادی دارد.
نکات مهم برای جوشکاری پروفیل
باتوجه به تفاوت ویژگی روشهای مختلف جوشکاری پروفیل نازک، انتظار میرود که هرکدام نکات و قوانین خاص خود را داشته باشند اما در واقع علاوه بر قوانین خاص هر روش، مجموعه قوانینی نیز وجود دارد که قوانین مشترک در تمامی روشهاست که برای ایجاد اتصالی باکیفیت، ضروری هستند.
اول اینکه دو قطعه پیش از شروع جوشکاری باید کاملا باهم تراز شوند زیرا اختلاف سطح، حتی در حد دهم میلیمتر هم میتواند ایجاد مشکل کند.
دوم، برای کم کردن ریسک خطا، جوشکاری باید در بهترین شرایط ممکن انجام شود و قطعهی کار پیش از جوشکاری با برشکاری دقیق و پولیش سطوح، آماده شده باشد.
سوم اینکه سطوحی که جوش میخورند باید کاملا چربیگیری شده و از عاری از هرگونه کثیفی یا پلیسه باشند تا بهترین اتصال ایجاد شود.
چهارمین و آخرین نکته اینکه دستگاههای جوش پروفیل سبک شبیه به هم ساخته نمیشوند. برای هرکدام قوانین، دستورالعملها و ویژگی خاصی وجود دارد که مصرفکننده باید با آگاهی کامل نسبت به آنها اقدام به مصرف کند.
جمع بندی
همانطور که پیشتر هم توضیح دادیم برای جوشکاری پروفیل سبک 4 روش معمول وجود دارد. هر کدام از این روشها برای کاربرد خاصی بهتر و مناسبتر است. شاید در ظاهر جوشکاری پروفیل نازک فرآیندی دشوار و چالش برانگیز باشد اما با شناخت روشهای معمول و مناسب جوشکاری و رعایت نکات و تکنیکهای آن احتمال بروز خطا به حداقل میرسد. در کنار این موارد به نکات ایمنی هم حتما باید توجه داشته باشد. به یاد داشته باشید که تمرین و تجربه هم تاثیر بسیار زیادی دارد.
پرسش و پاسخ
بله از جوش برق با انتخاب مناسبترین الکترود میتوان برای جوشکاری پروفیل استیل هم استفاده کرد.
با کاهش جریان جوشکاری و استفاده از جوش متناوت به سادگی میتوان دما قطعه را کاهش داد.
خیر، ضخامتهای مختلف به تنظیمات و تکنیکهای متفاوتی در جوشکاری نیاز دارند. آیا از جوش برق میتوان برای جوشکاری مقاطع استیل نازک هم استفاده کرد؟
چطور میتوان از گرم شدن بیش از حد پروفیل حین جوشکاری جلوگیری نمود؟
آیا تکنیکهای جوشکاری برای تمامی ضخامتها مشابه و یکسان است؟
پروفیل آهن, لوله و پروفیل مبلی, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 2 بهمن 1402