جوشکاری فورجینگ چیست؟
جوشکاری فورجینگ یا جوش سر به سر میلگرد یکی از روش های رایج در روند اتصال میلگردها به یکدیگر می باشد. در این روش، شعله ای از ترکیب گاز اکسیژن با یک گاز سوختنی دیگر که معمولاً گاز استیلن است ایجاد می کنند و با استفاده از شعله، سر دو میلگرد را تا حدی گرما می دهند تا دو سر میلگردها نرم شده و حالت خمیری به خود بگیرد؛ سپس تحت اعمال فشار، را به هم متصل می کنند. این نوع از اتصال هم طرفداران و هم مخالفان زیادی دارد. در ادامه به بررسی معایب این روش می پردازیم:
معایب جوشکاری فورجینگ
در دهه شصت میلادی، روند اتصال میلگرد با روش جوشکاری فورجینگ بسیار متداول بوده است. در آن زمان مهندسان و ساختمان سازان فکر می کردند که استفاده از روش فورجینگ باعث استحکام بالاتری در مناطق جوش می شود و چون میلگردها به روش اورلپ کنار هم قرار نگرفته اند و سر به سر جوش خورده اند باعث کاهش هزینه مصرف میلگرد و صرفه جویی اقتصادی نیز می شوند؛ ولی بعدها با گذر زمان معایب این روش رو شد و دیگر در دنیا چندان مورد استفاده قرار نمی گیرد ولی متأسفانه کماکان روش جوش فورجینگ یا همان جوش سر به سر میلگرد در ایران طرفداران پر و پا قرصی دارد و جزو متداول ترین روش های جوشکاری و اتصال میلگرد به حساب می آید. چندی از معایب روش جوش فورجینگ با گاز اکسی استیلن عبارتند از:
- در جوشکاری میلگرد از گاز اکسی استیلن برای حرارت دادن استفاده می شود که در هنگام استفاده از این گاز نمی توان میزان حرارت وارده به سر میلگردها را کنترل کرد و بنابراین، این عامل می تواند روی کیفیت این روش اتصال اثر گذاشته و جزو معایب آن به حساب آید.
- کار با دستگاه مورد استفاده در روند جوش فورجینگ کاری تخصصی است و نیاز به نیروی کار ماهر و دوره دیده دارد و اگر از نیروی کار با مهارت کم استفاده شود به طبع، کیفیت کار و استحکام جوش و بنابراین استحکام ساختمان زیر سؤال می رود.
- طول مدت زمانی که دو سر میلگردها گرما و حرارت می بینند کاملاً تقریبی بوده و با تجربه به دست آمده است و هیچ روند و مقیاس دقیقی برای آن وجود ندارد. این عامل باعث می شود که کمی تغییر در مدت زمان گرمادهی، باعث تغییر در کیفیت کار نهایی شود که در اینجا نیز به اهمیت وجود نیروی کار ماهر و با تجربه صد درصد پی می بریم.
- در صورتی که آرماتورها یا همان میلگردها حرارت ببینند، دچار تغییرات ساختاری شده و تا اندازه بسیار زیادی از مقاومتشان کاسته می شود. بنابراین سازه ای که میلگردهایش توسط روش جوش سر به سر میلگرد ساخته شده اند، در مقابل باد تأثیرپذیر است.
- تغییرات آب و هوایی نیز به شدت روی کیفیت کار نهایی جوش فورجینگ یا جوش سر به سر میلگرد تأثیر دارد. هر چقدر آب و هوای منطقه سردتر باشد، باعث کاهش کیفیت و افزایش خاصیت شکنندگی در محل اتصال و جوشکاری میلگردها می شود. از این رو کیفیت کار در مناطق سرد سیر با کیفیت کار در مناطق گرمسیر بسیار متفاوت است.
- دمای محیط روی سرعت سرد شدن قسمت حرارت دیده شده تأثیر بالایی دارد. اگر زودتر و سریع تر از حد معمول سرد شود کیفیت جوش پایین تر آمده و قابلیت شکنندگی میلگردها از ناحیه جوش فورجینگ بالاتر می رود.
- میزان فشار اعمال شده برای چسباندن دو سر میلگردها هم باید دقیق و یکسان باشد. اگر بنا به هر دلیلی (که می تواند نقص در دستگاه اعمال فشار یا ماهر نبودن نیروی کار باشد) این فشار کم و زیاد شود، جوش خوردن میلگردها هم در تمام نقاط یکسان نخواهد بود و از استحکام میلگردها کاشته می شود.
لوازم جوش فورجینگ
برای اجرای عملیات جوشکاری میلگرد به روش جوش فورجینگ یا جوش سر به سر میلگرد نیاز به لوازم و دستگاه های زیر است:
- دستگاه برش سرد
سطح مقطع میلگرد برای به کار برده شدن در روش جوش فورجینگ باید صد در صد صاف و صیقلی باشد. هر گونه زنگ زدگی، خوردگی و له شدگی مانع کار خواهد شد. دستگاه برش سرد برای برش سطح مقطع میلگرد استفاده می شود تا بتواند در فرآیند جوش فورجینگ به کار برده شود. استفاده از سایر دستگاه های برش برای این منظور اصلاً مناسب نیست و می تواند خطراتی را به بار آورد که جبران ناپذیر است.
- میله نگه دارنده میلگرد
به میله نگه دارنده میلگرد، کلمپ هم می گویند. از این بخش برای قرار دادن دو میلگرد در یک راستا استفاده می شود و خود شامل اجزای مختلفی مانند کلگی، فک ثابت، فک متحرک، پیچ های تنظیم و پیچ های نگه دارنده می باشد.
- دستگاه اعمال فشار
وظیفه این دستگاه، ایجاد نیرو به وسیله فشار روغن است که توسط سیلندر هیدرولیک این کار را انجام می دهد و میلگردها را پس از گرم شدن به هم متصل یا به اصطلاح فورج می کند. همچنین فشار را به نسبت قطر میلگرد می تواند زیاد یا کم کرد. شیر تنظیم فشار در این دستگاه به صورت دستی کار می کند.
- مخزن ها، لوله های عبور گاز، شیرها و فشارسنج
در جوش سر به سر میلگرد دو مخزن نیاز است که یکی برای گاز استیلن و دیگری برای گاز اکسیژن استفاده می شود. هر کدام از این مخزن ها دارای شیرهای عبور گاز و فشارسنج هایی هستند که فشار گاز عبوری را سنجش و کنترل می کند. گاز خارج شده از این مخزن ها توسط لوله هایی به بیرون هدایت می شود. هر کدام از این مخزن ها یک مانومتر دارند که دارای دو درجه است. یکی از این درجه ها به سمت خود مخزن است که نشان دهنده فشار گاز داخل مخزن است و درجه دیگر نشان دهنده فشار گاز خروجی از مخزن است. باید به این نکته توجه شود که فشار مخزن اکسیژن باید بین 5 تا 7 bar و فشار مخزن استیلن باید 0.5 bar باشد.
- مشعل
گازهای استیلن و اکسیژنی که توسط لوله ها به بیرون هدایت شده اند به یک مشعل می رسند و در داخل مشعل با هم ترکیب می شوند. با ترکیب گازهای اکسیژن و استیلن مخلوطی به دست می آید که قابلیت اشتعال دارد و برای گرم کردن سر میلگرد و نرم و خمیری کردن آن مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین مشعل دارای شیرهای تنظیم است که با تنظیم میزان خروجی گازهای اکسیژن و استیلن و کم و زیاد کردن این ترکیبات می توان مخلوط گازی با ویژگی های متفاوت ایجاد کرد که روی ویژگی های شعله حاصله تأثیر دارد و بسته به کاربرد مورد نظر این تغییرات اعمال می شود.
شیرهای تنظیمی که روی مشعل قرار دارند به رنگ آبی و قرمز هستند. شیر تنظیم آبی برای کنترل خروجی گاز اکسیژن و شیر تنظیم قرمز برای کنترل خروجی گاز استیلن است. از دیگر اجزای مشعل می توان به این موارد اشاره کرد:
- شیرهای یک طرفه یا فلاش بک ها که اجازه نمی دهند شعله به داخل مخازن و شیلنگ ها برگردد. اگر این قطعه وجود نداشته باشد یا به خوبی کار نکند، شعله به داخل مخزن برگشته و خسارات سنگین و جبران ناپذیری را برای خود دستگاه و نیروی کار در حال کار با آن وارد می کند.
- دسته مشعل و کلید فرمان که باعث تسلط هرچه بیشتر نیروی کاری می شود، مسئولیت اعمال جوش سر به سر میلگرد را به عهده دارد.
- حلقه آتش یا نازل های جوش باعث می شوند که گرما دور تا دور میلگردی که در حال گرمادیدن است، به صورت یکنواخت پخش شود. این نازل های جوش سایزهای مختلفی دارند، چون میلگردها هم دارای سایزبندی هستند.
تست جوش فورجینگ میلگرد
از آنجا که کیفیت جوش فورجینگ از اهمیت بالایی برخوردار است و مقاومت یک ساختمان به مقاومت میلگردهای به کار رفته در آن نیز بستگی دارد، تست جوش فورجینگ برای کنترل کیفیت از اهمیت به سزایی برخوردار است. اگر کیفیت این جوش سر به سر میلگرد و اتصال میلگردها مطلوب نباشد، در آینده خسارات مالی و حتی جانی زیادی را ممکن است به بار آورد. از انواع تست جوش فورجینگ (تست کنترل کیفیت جوش فورجینگ) می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تست دیداری
برای تست جوش فورجینگ ابتدا از روی شکل ظاهری می توان به عیوب احتمالی پی برد. در جوش صحیح باید قطر قسمت جوشکاری شده، شیب ملایمی از قسمت جوش (که قطورترین قسمت است) تا قطر اندازه خود میلگرد داشته باشد. اما اگر حرارت بیشتر از حالت استاندارد باشد یا فشار پمپ دچار اختلال بوده و تنظیم نباشد، این شیب ملایم وجود ندارد و اگر فشار یا کششی وارد شود میلگرد از محل جوش می شکند و جدا می شود.
- تست کششی
در تست کششی دو سر میلگردهای جوش خورده به هم را توسط دستگاهی می کشند. اگر از محل اتصال دو سر میلگردها به هم شکستگی رخ دهد یعنی عملیات جوش فورجینگ کیفیت خوبی نداشته است. ولی اگر شکستگی رخ نداد و یا از یک نقطه در طول بدنه میلگردها رخ داد، یعنی جوشکاری جوش سر به سر میلگرد کیفیت مطلوبی داشته است.
- تست خمش
این تست توسط دستگاهی که خم کن هیدرولیکی نام دارد انجام می شود و در حین این تست، میلگرد از محل جوشکاری شده تا زاویه 90 درجه خم می شود. اگر ترک و شکستگی در محل به وجود نیاید یعنی جوش فورجینگ به درستی و با کیفیت مطلوب انجام شده است ولی در صورت بروز ترک یا شکستگی باید کیفیت جوش سر به سر میلگرد را زیر سؤال برد.
جمع بندی
اگرچه جوش فورجینگ و جوش سر به سر میلگرد امروزه در ایران بسیار رایج است و طرفداران زیادی دارد، ولی کماکان در دنیا جزو روش های منسوخ شده به شمار می رود. کیفیت پایین آن، نیاز به دقت و مهارت بالا، وابسته بودن به آب و هوا و دمای محیط و غیره جزو عواملی است که فرد را در انتخاب این روش جوش دچار تردید می کند.
