جوش فورجینگ چیست؟ بررسی مزایا و معایب آن

 

اتصال میلگردها به یکدیگر در صنعت ساختمان‌سازی اهمیت زیادی دارد. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد که فورجینگ یا جوش سر به سر از مهم‌ترین آن‌‌ها به شمار می‌رود. در این روش، دو سر میلگرد را تا رسیدن به حالت نیمه مذاب حرارت داده و با استفاده از پرس هیدرولیک، پنوماتیک و یا ضربه‌ای محکم به یکدیگر فشار می‌دهند. نتیجه این کار، ادغام میلگردها در همدیگر و ایجاد پیوند یکپارچه‌ای بین آن‌هاست. در ادامه این مقاله، به تفصیل نحوه اجرای جوش فورجینگ، کاربردها، مزایا و معایب آن را بررسی می‌کنیم.  

 

جوش فورجینگ چیست؟

 

فورجینگ یا جوش سر به‌ سر، یکی از روش‌های سنتی جوشکاری است که از دهه ۱۹۳۰ میلادی در کانادا و برای جوشکاری ریل‌ها و لوله‌ها اختراع شد. به تدریج و با بهبود روند شهرنشینی، این روش مورد توجه مهندسان و معماران سازه قرار گرفت تا ساختمان‌هایی با دوام بیشتری بسازند.

در روش فورجینگ، ابتدا آرماتورها را بدون چسب یا جوش، به شکل‌هایی که می‌خواهند، برش می‌زنند. سپس با استفاده از گاز اکسی استیلن و اکسیژن آن‌ها را حرارت می‌دهند. در نهایت، سیلندر هیدرولیک با فشار زیاد باعث پرس‌شدن آن‌ها می‌شود.

 

انواع روشهای اتصال میلگرد

 

با استفاده از جوش فورجینگ می‌توان طول میلگرد را افزایش داد. میلگردها به روش‌های مختلفی به یکدیگر متصل می‌شوند که به شرح زیر است:

 

·        اتصال اورلپ: در این روش، دو میلگرد را با استفاده از سیم مفتول یا دستگاه جوش، به هم متصل می‌کنند. اتصال پوششی تنها برای میلگردهایی که قطرشان ۳۶ میلی‌متر یا کمتر است، مجاز می‌باشد.  این روش، ساده و ارزان است و هزینه کمتری دارد.

 

·        اتصال کوپلینگ: در این وصله که از قطعات خاصی استفاده می‌شود، بیشتر برای میلگردهای ضخیم کاربرد دارد. مثلاً در ستون‌های بتنی که میلگردهای بزرگتر از ۳۶ میلی‌متر استفاده می‌شود، باید از وصله مکانیکی بهره برد.

 

·        اتصال اتکایی: در روش اتصال اتکایی، دو سر انتهایی میلگرد را روی هم قرار می‌دهند و فقط برای میلگردهای با قطر ۲۵ میلی‌متر یا بیشتر استفاده می‌شود.

 

·        اتصال جوشی (فورجینگ): در روش فورجینگ به کمک حرارت، دو میلگرد را به هم متصل می‌کنند. این حرارت از قوس الکتریکی یا گاز تولید می‌شود و دارای دو نوع مصله، جوشی با قوس الکتریکی و جوشی تحت فشار با گاز است.

 

 

کاربردهای جوش فورجینگ

 

 فورجینگ کاربردهای زیادی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

·        کشتی‌سازی: در صنعت کشتی‌سازی، از جوش سربه‌سر میلگرد برای ساخت سازه‌های اصلی کشتی، مانند اسکلت، بدنه و سازه‌های داخلی استفاده می‌شود.

 

·        میل‌ لنگ‌سازی: این جوش، استحکام و مقاومت میل‌لنگ‌ها را در برابر نیروهای وارده، مانند نیروهای اصطکاک و فشار، افزایش می‌دهد.

 

·        اتصال آرماتورها در صنایع بتن آرمه

 

·        ساخت تجهیزات دفاعی: از جوش فورجینگ در ساخت تجهیزاتی مانند تانک‌ها، هواپیماها و موشک‌ها استفاده می‌شود.

 

·        صنایع خودروسازی: قطعات اصلی خودرو مانند شاسی، بدنه و قطعات داخلی با استفاده از فورجینگ ساخته می‌شوند.

 

·        ساخت ابزارها و قطعات صنعتی دیگر مانند دستگاه‌های برش، پرس و ...

 

نحوه اجرای جوش فورجینگ

 

مراحل انجام جوش فورجینگ به شرح زیر است:

 

１.   آماده‌سازی میلگردها

 

برای انجام فورجینگ ابتدا دو سر میلگرد توسط دستگاه برش صاف و تمیز می‌شوند. این کار در نتیجه جوش بسیار مؤثر است.

 

２.   قرارگیری میلگردها

 

بعد از مرحله آماده‌سازی، میلگردها با استفاده از گیره‌های مخصوصی مقابل و موازی یکدیگر قرار خواهند گرفت.

 

３.   تأمین گاز

 

در این مرحله، شیرهای کپسول اکسیژن و استیلن با نسبت مناسبی باز می‌شوند. نسبت این دو گاز به نوع و ضخامت میلگرد بستگی دارد.

 

４.   حرارت دهی میلگردها

 

با استفاده از مشعل، میلگردها تا رسیدن به حالت نیمه مذاب حرارت می‌دهند. توجه داشته باشید که این کار باید به صورت یکنواخت انجام شود.

 

５.   اعمال فشار

 

در این مرحله، دو میلگرد حرارت‌داده‌شده با یک دستگاه پرس هیدرولیک به یکدیگر فشار داده می‌شوند. یک تا ۳ ثانیه زمان لازم است تا میلگردها به یکدیگر بچسبند.

 

６.   خنک‌ سازی میلگردها

 

در این مرحله میلگردها باید به سرعت خنک شوند تا از ترک‌خوردگی‌ آن‌ها جلوگیری شود.

 

ابزارهای مورد استفاده در جوش فورجینگ

 

برای انجام جوش فورجینگ، به مجموعه‌ای از ابزارها و تجهیزات نیاز داریم. این ابزارها در کیفیت و استحکام جوش نقش مهمی دارند. در ادامه، به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

 

·        دستگاه برش میلگرد: برای برش میلگردهایی که قرار است جوش داده شوند مانند اره‌آهن، سمباده و ...

 

·        گیره نگهدارنده: برای قرار دادن میلگردها در مقابل یکدیگر

 

·        دستگاه پرس هیدرولیک: برای اعمال فشار هیدرولیکی به میلگردها.

 

·        مشعل گاز: برای حرارت‌دهی میلگردها که این کار با استفاده از ترکیب گازهای اکسیژن یا استیلن انجام می‌شود. این مشعل باید قابلیت تولید شعله با دمای بالا را داشته باشد.

 

·        کپسول اکسیژن و گاز: برای تنظیم فشار گاز

 

·        مانومتر: برای کنترل فشار گازها و پمپ هیدرولیک.

 

آزمایش جوش فورجینگ

 

برای این که مطمئن شوید که جوش فورجینگ به شیوه صحیحی انجام شده است، باید آزمایش‌هایی در این مورد صورت گیرد. این آزمایش‌ها به طور کلی به دو دسته مخرب و غیرمخرب تقسیم می‌شوند.

 

تست‌های مخرب به جوش آسیب وارد می‌کنند. تست‌های غیر مخرب، بر خلاف تست مخرب به جوش آسیبی نمی‌زنند. این تست شامل تست التراسونیک می‌شود که برای بررسی وجود ترک در جوش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مزایا و معایب جوش فورجینگ

 

جوش فورجینگ دارای مزایای زیادی است که شامل موارد زیر می‌شود:

 

·        مقاومت بالا

 

·        هزینه پائین

 

·        ایمن‌سازی در برابر حوادث

 

·        طول دلخواه

 

·        سرعت بالا

 

·        تولید ضایعات به میزان محدود

 

جوش فورجینگ مانند هر روش دیگری معایبی دارد که نباید نادیده گرفته شوند. در ادامه به این معایب اشاره می‌کنیم:

 

·        نیاز به متخصص

 

·        نیاز به کنترل دقیق حرارت

 

·        حساس به دمای محیط

 

·        کنترل فشار

 

ضوابط جوش فورجینگ

 

در روش جوش فورجینگ لازم است، ضوابط و استانداردهای آن به درستی رعایت شود تا نتیجه موردنظر حاصل شود. این ضوابط عبارتند از:

 

·        نوع میلگرد مطابق با استانداردهای ملی باشد.

 

·        از میلگردهای تمیز و خشک استفاده شود به طوری که عاری از هر گونه زنگ‌زدگی، روغن یا گرد‌وغبار باشند.

 

·        میلگردها باید هم راستای هم قرار گیرند.

 

·        قطر میلگرد یکسان باشد. حداکثر قطر آن‌ها نباید بیش تر از ۰.۵ میلی‌متر باشد.

 

·        میزان حرارت‌دهی میلگردها به گونه‌ای باشد که به طور کامل ذوب نشوند.

 

·        فشار اعمال‌شده به میلگردها متناسب باشد.

 

·        باید میلگردها را طوری برش داد که سطح صاف، صیقل و بدون ترکی به وجود آید.