انواع جوشکاری

در بسیاری از روش‌های اتصال مثل پیچ و مهره یا پرچ، قطعات فقط در کنار هم نگه داشته می‌شوند. حتی در لحیم‌کاری هم فلزات پایه دست‌نخورده باقی می‌مانند و فقط یک چسب فلزی (قلع) آن‌ها را می‌گیرد. اما در انواع جوشکاری این فرایند متفاوت است. 

در جوشکاری، هدف ایجاد پیوند مولکولی است. به این صورت که لبه‌های دو قطعه فلزی را تا نقطه ذوب حرارت می‌دهند تا در هم آمیخته شوند. وقتی این حوضچه مذاب خنک می‌شود، دیگر دو قطعه جدا وجود ندارد؛ بلکه یک قطعه یکپارچه است که بیشتر در نقطه اتصال، از خود فلز اصلی هم سخت‌تر و مقاوم‌تر است.

برای اینکه در میان ده‌ها روش مختلف سردرگم نشویم، می‌توانیم انواع جوشکاری را به دو دسته اصلی تقسیم کنیم:

1. جوشکاری ذوبی (Fusion): روش‌هایی که در آن فلز ذوب می‌شود (اکثر روش‌هایی که می‌شناسیم).
2. جوشکاری حالت جامد (Solid State): روش‌هایی عجیب و جالب که فلز بدون ذوب شدن و با فشار یا اصطکاک به هم جوش می‌خورد.

۱. جوشکاری با قوس الکتریکی (Arc Welding)

پرکاربردترین روش در انواع جوشکاری که احتمالا بارها دیده‌اید، جوشکاری قوسی است. در این روش‌ها، یک منبع تغذیه (اینورتر یا رکتیفایر) جریان برق را به یک قوس الکتریکی داغ و پرنور تبدیل می‌کند. این قوس حرارتی معادل چندین هزار درجه دارد که برای ذوب هر فلزی کافی است. انواع جوشکاری با قوس الکتریکی شامل:

جوشکاری دستی با الکترود روکش‌دار (SMAW)

در اصطلاح بازار و بین استادکاران، به این روش جوش برق می‌گویند. این کلاسیک‌ترین و در دسترس‌ترین روش در انواع جوشکاری است. شیوه کار هم به این شکل است که جوشکار، انبری در دست می‌گیرد که یک الکترود (سیم جوش) در آن قرار گرفته است. زمانی که نوک الکترود به قطعه کار برخورد می‌کند، قوس تشکیل می‌شود. 

حرارت بالا باعث می‌شود هم مغزی فلزی الکترود و هم روکش شیمیایی دور آن ذوب شوند. سوختن این روکش، دودی غلیظ تولید می‌کند. این دود مثل یک محافظ عمل کرده و اجازه نمی‌دهد اکسیژن هوا وارد حوضچه مذاب شود و جوش را خراب (کرم‌مو) کند.

دلیل محبوبیت این روش این است که دستگاه‌های آن ارزان و سبک هستند و مهم‌تر از همه، شما می‌توانید در باد، باران و فضای باز با آن کار کنید (چون گاز محافظی ندارد که باد آن را ببرد). اما باید بدانید که پس از خنک شدن جوش، یک لایه تفاله یا گل جوش (Slag) روی آن می‌بندد که باید حتما با چکش پاک شود. همچنین سرعت کار پایین است چون الکترودها کوتاه هستند و مدام باید تعویض شوند.

جوشکاری میگ/مگ (MIG/MAG) یا GMAW

در صنعت به جوشکاری میگ/مگ، جوش CO2 یا جوش سیم هم می‌گویند. تفاوت اصلی آن با روش قبلی در این است که دیگر خبری از الکترود کوتاه نیست؛ بلکه یک قرقره سیم به‌صورت مداوم از نوک تفنگ جوشکاری بیرون می‌آید.

تفاوت میگ و مگ:

خیلی‌ها این دو را یکی می‌دانند، اما تفاوت در گازی است که استفاده می‌شود:

• اگر گاز خنثی باشد (مثل آرگون) به آن MIG می‌گویند که برای آلومینیوم و استیل عالی است.
• اگر گاز فعال باشد (مثل دی‌اکسید کربن CO2) به آن MAG می‌گویند که مخصوص آهن و فولاد معمولی است.

این روش در انواع جوشکاری، برای خطوط تولید و کارخانه‌ها مناسب است چون نیازی به توقف برای تعویض الکترود نیست و سرباره‌ای هم تولید نمی‌شود که نیاز به تمیزکاری داشته باشد. یادگیری آن هم برای مبتدیان بسیار ساده‌تر از جوش برق است، چون کنترل قوس تا حد زیادی اتوماتیک انجام می‌شود.

جوشکاری تیگ (TIG) یا GTAW

جوشکاری تیگ به نام جوش آرگون هم شناخته می‌شود. برخلاف انواع جوشکاری‌های قبلی، الکترود در اینجا از جنس تنگستن است و ذوب نمی‌شود. این الکترود فقط وظیفه دارد قوس را ایجاد کند تا فلز پایه ذوب شود. اگر نیاز باشد که درز پر شود، جوشکار باید با یک دست مشعل را نگه دارد و با دست دیگر، سیم جوش (فیلر) را قطره‌قطره به حوضچه مذاب اضافه کند.

از این روش در مواردی مثل مخازن استیل داروسازی، لوله‌کشی‌های نیروگاهی، دوچرخه‌های حرفه‌ای و کارهای هنری استفاده می‌کنند. همچنین، سخت‌ترین نوع در انواع جوشکاری برای یادگیری است و نیاز به هماهنگی بالای چشم و دو دست دارد.

جوشکاری توپودری (FCAW)

جوشکاری توپودری، ترکیبی از جوش برق و جوش سیم است. تصور کنید سیم جوشی دارید که داخلش توخالی است و پودر محافظ (فلاکس) درون آن قرار دارد. وقتی جوشکاری می‌کنید، این پودر می‌سوزد و گاز محافظ تولید می‌کند.

مزیت بزرگ این روش این است که می‌توان نرخ رسوب بالای جوش سیمی را در فضای باز و بدون نیاز به کپسول گاز تجربه کرد. این روش بین انواع جوشکاری، در اسکلت‌سازی‌های بزرگ بسیار پرطرفدار است.

جوشکاری زیرپودری (SAW)

وقتی صحبت از اتصال تیرآهن‌های بزرگ یا لوله‌های خط انتقال نفت می‌شود، جوش زیرپودری نسبت به انواع جوشکاری دیگر بهتر است. در این فرآیند، قوس الکتریکی در زیر تلی از پودر گرانولی مخفی می‌شود. شما هیچ جرقه‌ای نمی‌بینید، اما در زیر آن پودر، حجم زیادی از فلز در حال ذوب و اتصال است. کیفیت و نفوذ این جوش عالی است، اما فقط می‌توان روی سطوح صاف و افقی از آن استفاده کرد.

۲. جوشکاری گازی (Oxy-Fuel)

قبل از اینکه برق همه جا در دسترس باشد، جوشکاران استادِ کار با شعله بودند. در جوشکاری گازی، از ترکیب سوخت (معمولا گاز استیلن) و اکسیژن خالص استفاده می‌شود تا شعله‌ای متمرکز با دمای حدود 3200 درجه سانتی‌گراد ایجاد شود.

اما اکنون، استفاده از این روش برای جوشکاری سازه‌های سنگین منسوخ شده است، ولی هنوز هم در لوله‌کشی مسی، تعمیرات ظریف و طلاسازی کاربرد دارد. همچنین مشعل‌های گازی ابزار شماره یک برای برشکاری (هوابرش) و گرم کردن پیچ‌های زنگ‌زده در مکانیکی‌ها هستند.

۳. جوشکاری مقاومتی (Resistance Welding)

اصل کار در جوشکاری مقاومتی، مقاومت الکتریکی است. دو ورق فلزی روی هم قرار می‌گیرند و دو الکترود مسی از بالا و پایین به آن‌ها فشار می‌آورند. عبور جریان برق شدید از این نقطه باعث می‌شود فلز به‌خاطر مقاومت الکتریکی داغ شده و در کسری از ثانیه به هم جوش بخورد.

این روش در بین انواع جوشکاری، هیچ نیازی به سیم جوش ندارد، فوق‌العاده سریع است و برای ربات‌های خط تولید خودرو که هزاران نقطه را در روز جوش می‌دهند، بسیار مناسب است. نوع دیگر آن جوش درز (Seam Welding) است که به جای الکترود نوک‌تیز، از دیسک‌های چرخان استفاده می‌کند و برای ساخت باک بنزین یا قوطی کنسرو (که باید آب‌بند باشند) استفاده می‌شود.

۴. جوشکاری حالت جامد

شاید عجیب به نظر برسد، اما علم متالورژی به ما اجازه می‌دهد فلزات را بدون ذوب کردن به هم بچسبانیم. این روش‌ها که به حالت جامد معروفند، کیفیت متریال را حفظ می‌کنند.

جوشکاری اصطکاکی (Friction Welding)

فرض کنید می‌خواهیم دو لوله را به هم جوش دهیم. یکی را ثابت نگه می‌داریم و دیگری را با سرعت بالا می‌چرخانیم و به اولی فشار می‌دهیم. اصطکاک شدید باعث می‌شود محل تماس خمیری و سرخ شود. به محض توقف چرخش، دو قطعه در هم ادغام می‌شوند. جوشکاری اصطکاکی برای اتصال فلزات غیرهمجنس (مثلا فولاد به آلومینیوم) عالی است.

جوشکاری فراصوتی (Ultrasonic)

در جوشکاری فراصوتی، از امواج صوتی با فرکانس بالا برای ایجاد لرزش‌های میکروسکوپی استفاده می‌شود. این روش بیشتر برای اتصال پلاستیک‌ها و سیم‌های ظریف در قطعات الکترونیکی کاربرد دارد.

۵. جوشکاری با پرتوهای انرژی بالا

وقتی دقت در حد میکرون لازم است و قطعه نباید کج و کوله شود، روش‌های سنتی انواع جوشکاری دیگر کاربرد ندارند.

جوشکاری لیزری (Laser Beam)

پرتوی متمرکز لیزر آنقدر انرژی دارد که فلز را در یک نقطه بسیار ریز ذوب و حتی بخار می‌کند. سرعت بالا و تمرکز حرارت باعث می‌شود قطعه تاب برندارد. می‌توان گفت در صنعت پزشکی و الکترونیک، در مقایسه با انواع جوشکاری‌های دیگر، روش جوشکاری لیزری بیشتر کاربرد دارد.

جوشکاری پرتو الکترونی (Electron Beam)

جوشکاری پرتو الکترونی حتما باید در اتاق خلا انجام شود. شلیک جریانی از الکترون‌ها با سرعت بالا به قطعه، باعث نفوذ عمیق و باریک در فلز می‌شود. قطعات موتور جت معمولا با این روش جوشکاری می‌شوند.

چگونه بهترین روش جوشکاری را انتخاب کنیم؟

برای انتخاب روش مناسب از بین انواع جوشکاری، باید به چهار نکته مهم توجه کنید:

1. جنس فلز: اگر می‌خواهید آلومینیوم جوش دهید، دستگاه جوش معمولی (الکترود) به کارتان نمی‌آید و حتما باید سراغ تیگ یا میگ بروید. اما برای آهن معمولی، همه روش‌ها جواب می‌دهند.
2. ضخامت قطعه: برای ورق‌های نازک (مثل بدنه ماشین)، جوش CO2 یا تیگ عالی هستند چون ورق را سوراخ نمی‌کنند. برای تیرآهن‌های ضخیم، نفوذ جوش برق یا زیرپودری لازم است.
3. مکان جوشکاری: اگر در فضای باز و بالای ساختمان کار می‌کنید، وزش باد گاز محافظ روش‌های تیگ و میگ را پراکنده می‌کند و کیفیت جوش افتضاح می‌شود. در این شرایط، جوش برق (الکترود) عالی است.
4. زیبایی ظاهری: اگر محل جوش دیده می‌شود (مثل نرده استیل یا مبل فلزی)، هیچ چیز جای عملکرد مناسب جوش آرگون (TIG) را نمی‌گیرد.

نکات ایمنی مهمی که باید بدانید!

کار با فلزات مذاب و برق فشار قوی و همچنین انواع جوشکاری شوخی‌بردار نیست. نادیده گرفتن نکات ایمنی می‌تواند عواقب جبران‌ناپذیری مثل نابینایی موقت یا سوختگی شدید داشته باشد.

• خطر برق‌زدگی چشم: اشعه فرابنفش (UV) حاصل از قوس جوشکاری بسیار قوی است و می‌تواند قرنیه چشم را بسوزاند (حسی شبیه وجود شن در چشم). استفاده از ماسک‌های اتوماتیک که به محض جرقه زدن تاریک می‌شوند، ضروری است.
• تهویه مناسب: دود حاصل از انواع جوشکاری حاوی اکسیدهای فلزی است که در درازمدت به ریه آسیب می‌زند. به‌خصوص اگر روی فلزات گالوانیزه کار می‌کنید، دود سفید رنگ آن بسیار سمی است و حتما باید تهویه قوی داشته باشید.

در آخر، شناخت انواع جوشکاری و روش‌های آن به شما کمک می‌کند تا نه تنها کار باکیفیت‌تری ارائه دهید، بلکه در هزینه‌ها و زمان خود نیز صرفه‌جویی کنید. امیدواریم این مقاله توانسته باشد پیچیدگی‌های این صنعت را برایتان شفاف کند و به سوالات شما پاسخ دهد. اگر سوالات دیگری نیز دارید می‌توانید در انتهای همین صفحه، سوال خود را به‌صورت کامنت برای ما ارسال کنید. کارشناسان ما خیلی سریع، آماده راهنمایی هستند.

سوالات متداول 

1. آیا جوش آرگون از جوش معمولی قوی‌تر است؟
   لزوما نه. استحکام جوش بیشتر به مهارت جوشکار و نفوذ صحیح در فلز بستگی دارد تا نوع دستگاه. اما جوش آرگون (TIG) به‌خاطر نداشتن ناخالصی و گل جوش، ساختار متراکم‌تر و باکیفیت‌تری دارد که در فشارهای دینامیک بهتر عمل می‌کند.
2. ساده‌ترین دستگاه جوش برای مصارف خانگی کدام است؟
   دستگاه‌های اینورتر معمولی (برای الکترود دستی) ارزان‌ترین و در دسترس‌ترین گزینه هستند، اما یادگیری کار با آن‌ها کمی قلق دارد. اگر بودجه بیشتری دارید، دستگاه‌های جوش CO2 (میگ) بسیار راحت‌تر هستند و کار با آن‌ها شبیه استفاده از چسب حرارتی است؛ فقط ماشه را فشار می‌دهید و حرکت می‌کنید.
3. تفاوت دستگاه اینورتر با ترانس‌های قدیمی چیست؟
   دستگاه‌های قدیمی (ترانس و رکتیفایر) سنگین، پرمصرف و پرسروصدا بودند. اینورترها با تکنولوژی الکترونیکی جدید، برق شهر را به جریان جوشکاری تبدیل می‌کنند. آن‌ها بسیار سبک (قابل حمل با یک دست)، کم‌مصرف و هوشمند هستند و قوس بسیار نرم‌تر و باکیفیت‌تری ایجاد می‌کنند.
4. آیا می‌توان آلومینیوم را با دستگاه جوش آهن جوش داد؟
   خیر، این اشتباه رایجی است. آلومینیوم لایه‌ای از اکسید دارد که دمای ذوبش بسیار بالاتر از خود فلز است. برای شکستن این لایه، دستگاه جوش باید قابلیت جریان متناوب (AC) داشته باشد (مخصوصا در جوش تیگ). دستگاه‌های معمولی DC فقط آلومینیوم را خراب و سیاه می‌کنند.