جوش فورجینگ یک روش جوشکاری سر به سر میلگرد است که سال‌هاست در کشورهای مختلف و در صنایع متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش جوش فورجینگ از دیرباز توسط بشر مورد استفاده بوده و در ساخت وسایلی مثل درهای محافظ، انواع فنس، لوازم پخت و پز، وسایل کشاورزی، انواع زره و ادوات جنگی و سلول زندان‌ها این روش مورد استفاده قرار می‌گرفت.

در این مقاله از وب سایت آهن اسپات همه مزایا و معایب این روش بررسی و هم‌چنین نحوه انجام این مدل جوشکاری و ابزار مورد نیاز برای اجرای آن نیز معرفی خواهند شد.

جوشکاری فورجینگ میلگرد چیست؟

میلگرد از محصولات فولادی بسیار پرمصرف در صنایع مختلف است. علاوه بر مصارف متعدد میلگرد در ساخت تجهیزات و ابزار صنعتی، بخش بزرگی از مصارف میلگرد مربوط به صنعت ساخت و ساز است.

از انواع میلگرد ساده و آجدار در احداث سازه‌ها استفاده فراوانی می‌شود. یکی از موضوعات قابل توجه در مورد این محصول، نحوه اتصال و اجرای جوشکاری قطعات مختلف میلگرد به یکدیگر است. امروزه با توجه به گستردگی استفاده از انواع میلگرد، همچون میلگرد ساده و آجدار با سایزهای مختلف، اتصال میلگردها روش‌های مختلفی دارد مانند:

  • اتصال مکانیکی
  • اتصال اورلپ یا همپوشانی
  • جوش فورجینگ سر به سر
  • اتصال به روش کوپلینگ

هر کدام از این روش‌ها مورد استفاده خاصی دارند و با توجه به نوع پروژه و ابزارهای عملیاتی مورد نیاز، در شرایط خاصی قابل اجرا هستند. یکی از این روش‌ها جوش فورجینگ است که در ادامه به معرفی کامل آن خواهیم پرداخت.

نحوه اتصال میلگردها به هم، بستگی به محل اتصال دو قطعه دارد. ممکن است دو میلگرد از طریق بدنه به هم اتصال داشته باشند و یا ممکن است هدف از اتصال، وصل کردن سر یک میلگرد به بدنه میلگرد دیگر باشد. در روش جوشکاری فورجینگ میلگرد، هدف اتصال سر یک میلگرد به سر میلگرد دیگر است.

کیفیت بالای فورجینگ میلگرد در درجه اول بستگی به جنس میلگرد خریداری شده دارد. شما برای تهیه اقلام استاندارد و اصلی میلگرد از بازار فولاد ایران، می‌توانید از خدمات آنلاین سایت آهن اسپات استفاده نمایید.

موارد استفاده از جوشکاری فورجینگ

در قرون اخیر نیز بدنه انواع محفظه فشار و هم‌چنین بویلرها، مقاطع تیرهای برق و لوله شاتگان نیز با همین روش ساخته شده است. صنعت ساخت و ساز نیز در مواردی مثل اتصالات سر به سر میلگردهای فوندانسیون، ستون و شمع‌های ساختمانی از همین روش استفاده می‌کند.
جوش فورجینگ در صنایع گوناگونی برای ساخت قطعات هواپیما، لوله تفنگ، قطعات اتومبیل، موتور سیکلت و دوچرخه و انواع میل لنگ نیز کاربرد دارد.

روش اجرای جوشکاری فورجینگ

برای انجام جوشکاری فورجینگ میلگرد اول لازم است دو سر میلگردها توسط ابزار مخصوصی بریده شده و در یک راستا قرار بگیرند. سپس با استفاده از شعله حاصل از گاز اکسیژن و یک گاز سوختنی، دو سر میلگردهای روبروی هم را به حرارت 1200 درجه رسانده و کاملا سرخ می‌‌کنند تا هر دو قطعه مومی شکل و کاملاً نرم شوند. حال با فشردن دو سر نرم شده میلگردها به هم، در محل تماس آن‌ها یک اتصال پایدار ایجاد خواهد شد. بدین ترتیب هر دو قطعه دقیقا در یک راستا بوده و زاویه‌ای با خط افق نخواهند داشت.

انجام جوشکاری فورجینگ میلگرد به روش صحیح، بستگی زیادی به همراستا بودن قطعات و هم‌چنین انجام جوش فورجینگ یک‌دست در کل ناحیه تماس دارد. زاویه دار بودن هر میلگرد با سطح افق ممکن است در زمان اعمال فشار به آن، باعث ایجاد شکستگی از محل جوشکاری شود. هم‌چنین اگر در محل اتصال، ناپیوستگی در جوشکاری وجود داشته باشد، اتصال ایجاد شده ضعیف و غیر قابل قبول خواهد بود، چون احتمال شکست چنین اتصالی خیلی زیاد است و کمترین حد فشار هم آن را به راحتی خواهد شکست.

اجرای جوش فورجینگ در فلزات فولادی کم کربن و یا پر کربن امکان‌پذیر است و هم‌چنین تولید کنندگان فولاد برای انجام آسان آن به برخی از فلزات پایه، مقداری تیتانیوم اضافه می‌کنند. اما در مورد سایر فلزات مثل برنز، آلومینیوم، مس و برنج اجرای این روش یا بسیار سخت بوده و فقط در برخی از انواع آلیاژها ممکن است و یا اصلاً امکان‌پذیر نیست.

ابزار و مراحل جوشکاری فورجینگ

اجرای صحیح جوشکاری فورجینگ میلگرد نیازمند داشتن ابزار مخصوص این کار است و فقط با این لوازم می‌توان به بالاترین کیفیت جوشکاری فورجینگ میلگرد دست پیدا کرد. مجموعه تجهیزات لازم برای فورجینگ شامل 5 ابزار مجزا است و هر کدام، اجرای بخشی از یک عملیات جوشکاری صحیح را بر عهده دارند. این ابزار عبارتند از:

  • دستگاه برش

سر هر دو ملیگرد باید در محل جوش فورجینگ بیشترین سطح تماس را داشته باشند. به همین دلیل هم قبل از جوشکاری لازم است برش دقیقی در آن دو ناحیه انجام دهیم. اره یا دستگاه برش مخصوص این کار طوری این برش را انجام می دهد که محل جوشکاری کاملاً صاف و صیقلی شده و هر گونه زنگ زدگی و پستی و بلندی از آن ناحیه جدا شود.

  • پایه نگهدارنده

این پایه یا گیره نگهدارنده طوری تعبیه شده که در آن دو قسمت یا دو فک کاملاً هم‌راستا و روبروی هم وجود دارد و هر قطعه از میلگردها باید روی یکی از آنها نصب شود. این پایه هر دو قطعه را در یک راستا و موازی سطح افق نگه داشته و در حین عملیات فورجینگ میلگرد، اجازه کوچک‌ترین جا به جایی را به آن‌ها نمی‌دهد. به این ترتیب هم جوشکاری به شکل دقیقی انجام خواهد شد و هم پس از سرخ شدن سر میلگردها، با اعمال حداکثر فشار این دو قطعه به هم متصل می‌شوند.

  • کپسول و لوله گاز

گاز اکسیژن و یک گاز سوختنی مثل استیلن هر یک داخل یک کپسول مجزا قرار دارند و توسط لوله مخصوص گاز به مشعل وصل می‌شوند. بین کپسول و لوله هم فشار سنج نصب شده تا بتواند اندازه فشار گاز داخل و خروجی از کپسول را نشان دهد. این دو گاز پس از رسیدن به مشعل و ایجاد احتراق، وظیفه نرم کردن سر میلگردها را بر عهده دارند.

  • مشعل

گازهای خروجی از کپسول‌ها در نوک مشعل و هنگام خروج از آن ترکیب و شعله ور شده و حرارت بالایی را ایجاد می‌کنند. این حرارت در مشعلی به شکل دایره و حلقه آتش ایجاد شده و همزمان به تمام نقاط سطح مقطع گرد میلگرد می‌رسد. حجم هر یک از گازهای خروجی از نوک مشعل به صورت جداگانه قابل تنظیم است و امکان خمیری کردن سر انواع میلگردهای نازک یا ضخیم را دارد.

  • پمپ فشار

زمانی که دو سر میلگردها سرخ و کاملاً نرم شدند، برای ایجاد یک جوشکاری بسیار محکم، باید این دو ناحیه با حداکثر نیروی ممکن به یک‌دیگر چسبیده و تحت فشار قرار بگیرند تا حداکثر اتصال ممکن بین دو ناحیه سرخ شده اتفاق بیافتد.

این فشار توسط یک پمپ هیدرولیک به هر میلگرد وارد شده و زمانی که میلگردها روبروی هم هستند، هر یک به سمت دیگری رانده می شوند. نرمی و حالت خمیری این دو قطعه در این حرارت باعث می‌شود تا حداکثر اتصال ممکن بین دو قطعه در شرایط تحت فشار برقرار شود.

کیفیت جوشکاری فورجینگ

در حال حاضر جوشکاری فورجینگ میلگرد در ایران در سطحی گسترده انجام می‌شود، اما رسیدن به کیفیت قابل قبول و امکان اجرای صحیح آن به عواملی وابسته است، مثل:

  • دمای محیط و زمان کار در کارگاه
  • وابستگی به شرایط آب و هوایی منطقه
  • وابسته به مهارت و سابقه کار فرد جوشکار
  • وابسته به کیفیت ابزار اجرای جوش فورجینگ

این روش اتصال دو میلگرد، از جمله روش‌های شناخته شده جوشکاری میلگرد بوده و هم‌چنین یک روش قدیمی در تکنولوژی جوشکاری انواع لوله و ریل به حساب می‌‌آید و ممکن است تحت شرایط خاصی، از روش‌های دیگری به جای آن استفاده شود.

مزایای جوشکاری فورجینگ

این روش یک روش جدید جوشکاری نیست و در حال حاضر روش‌های دیگری هم به جای این نوع جوشکاری وجود دارد، اما هم‌چنان در کشور ما مورد پسند افراد زیادی است. دلایل این اقبال جوشکاری فورجینگ میلگرد مواردی هستند مانند:

  • امکان سر هم کردن و استفاده از قطعات کوچکتر میلگرد برای ساخت سازه
  • کاهش پرتی مصرف میلگرد به خاطر عدم نیاز به اورلپ در زمان جوشکاری
  • یک تکه شدن میلگردها و امکان ایجاد لرزه بیشتر در هنگام بتن ریزی
  • سهولت کار در مرحله آرماتور گذاری بخاطر سر به سر بودن میلگردها
  • کاهش وزن سازه با توجه به کاهش وزن میلگرد مصرفی
  • امکان درگیری بیشتر بتن با میلگرد در محل جوشکاری
  • هزینه اجرایی پایین‌تر در روش جوش فورجینگ
  • عدم نیاز به فلز پر کننده برای انجام جوشکاری
  • عدم نیاز به برق در روش جوشکاری فورجینگ
  • ابزار جوشکاری پرتابل و قابل حمل توسط نفر
  • امکان اتصال سایزهای مختلف به یکدیگر
  • سرعت اجرای بالاتر این روش جوشکاری
  • حذف بخش بزرگی از ضایعات میلگرد

امتیاز کلی روش جوش فورجینگ در این است که پس از اعمال فشار به دو سر خمیری شده میلگردها، مولکول‌های هر قطعه میلگرد، به بافت مولکولی میلگرد روبرو نفوذ کرده و یک پیوند مولکولی جدید بین دو میلگرد ایجاد می‌شود. ایجاد همین پیوند مولکولی، عامل استحکام بسیار بالای فلز در محل جوشکاری است.

قدرت نیروی هیدرولیک سیلندرهای پمپ فشار، باعث می‌شود قسمت‌های نرم شده دو فلز در یکدیگر فرو رفته یا فورج شوند و مولکول‌های دو قطعه جدا از هم در یکدیگر تنیده و تبدیل به یک قطعه واحد شوند.

 معایب روش جوشکاری فورجینگ

در قسمت بالا گفتیم که کیفیت این روش اتصال میلگردها، کمی پایین است و این مسئله بخاطر نواقص و عیوبی است که در این روش وجود دارد. بعضی از این موارد عبارتند از:

  • تنظیمات مدت زمان  جوشکاری

در این روش مدت زمان حرارت دادن ناحیه جوشکاری با دقت زیاد قابل تنظیم نیست و چنانچه حرارت کم یا زیادی به میلگردها برسد، کیفیت جوش فورجینگ هم کاملاً متفاوت خواهد بود. به همین دلیل امکان دستیابی به یک کیفیت کاملاً یکسان در همه موارد وجود ندارد.

  • تنظیمات فشار در حین جوشکاری

به هر دلیلی که فشار وارده به دو قطعه میلگرد یکسان نبوده و کم یا زیاد شود، جوشکاری انجام شده یکنواخت و یکپارچه نخواهد بود و این کیفیت کار را بشدت کاهش خواهد داد. تنظیمات این فشار بصورت دستی و توسط جوشکار قابل انجام است و احتمال خطا وجود دارد.

  • سرعت سرد شدن جوشکاری در دمای محیط

سرد شدن محل جوش فورجینگ باید با سرعت کم انجام شود ولی در کارگاه با هوای سرد، سرعت سرد شدن میلگردها بسیار سریع است و همین موضوع باعث کاهش کیفیت جوشکاری خواهد شد.

  • سرمای محیط سازه

هوای شهری که سازه در آن قرار دارد چنانچه خیلی سرد باشد، پس از مدتی باعث شکننده شدن جوش در محل اتصال خواهد شد و این موضوع باعث ناکارامدی جوشکاری فورجینگ میلگرد در محیط‌های سرد است.

  • گرمای محیط سازه

شهرهای دارای آب و هوای خیلی گرم هم به مرور زمان باعث ایجاد تغییرات ساختاری در میلگرد شده و این امر مقاومت آن‌ها را کاهش خواهد داد. به همین دلیل هم این روش مناسب استفاده در آب و هوای گرم نیست.

  • مهارت جوشکار پروژه

کیفیت بالای جوشکاری فورجینگ میلگرد تا حد زیادی وابسته به مهارت فرد جوشکار است و این موضوع یک عامل ریسک برای تایید جوش فورجینگ محسوب می‌شود.

  • خصوصیت گاز جوشکاری فورجینگ

اگر گاز استیلن برای جوش فورجینگ مورد استفاده واقع شود، تنظیم درجه حرارت آن تحت کنترل جوشکار نخواهد بود. همین موضوع هم مانع دستیابی به کیفیت یکسان و استاندارد در جوشکاری است.

  • محدودیت سایز و اندازه

معمولاً از این روش نمی‌توان برای جوشکاری قطعات بزرگ فلزات استفاده کرد و در مورد میلگردها هم بزرگترین سایز قابل اجرا توسط برخی ابزار جوشکاری فورجینگ میلگرد سایز 32 می باشد.

آزمایش تایید جوشکاری فورجینگ

پس از انجام جوشکاری فورجینگ میلگرد باید مطمئن شویم که کار به بهترین نحو ممکن انجام شده است. برای این منظور باید میلگرد را در محل جوشکاری تست کنیم. این تست با اعمال فشار به ناحیه جوشکاری شده امکان‌پذیر است. برای انجام این تست 4 روش زیر متداول است:

  • تست خمش

این تست با خم کردن میلگرد از محل جوش فورجینگ انجام گرفته و سپس تأیید خواهد شد. تست به این صورت است که محل جوشکاری شده توسط دستگاه هیدرولیک تحت فشار قرار می‌گیرد و تا تشکیل یک زاویه 90 درجه در میلگرد، نباید هیچ ترک خوردگی یا شکستگی ایجاد شود؛ در غیر این صورت جوشکاری انجام شده مورد تأیید نخواهد بود.

  • تست کشش

در این تست هم یک دستگاه میلگرد را از دو طرف تحت نیروی کشش به سمت مخالف و بیرون قرار داده و این عمل را مدتی ادامه می‌دهد؛ چنانچه در محل انجام جوش فورجینگ شکستگی ایجاد نشود، کیفیت جوشکاری کاملاً مورد تأیید خواهد بود.

  • تست دیداری

این تست با مشاهده محل جوشکاری قابل انجام است. اگر در محل انجام جوشکاری ناپیوستگی یا ترک مشاهده شود و یا تفاله مربوط به زنگ زدگی و پوسیدگی سطح میلگرد وجود داشته باشد، تأییدی انجام نخواهد گرفت. اما اگر برآمدگی محل جوش فورجینگ دارای شیبی ملایم به سمت بدنه میلگردها باشد، جوشکاری انجام گرفته مورد قبول خواهد بود.

  • تست اولتراسونیک

این روش با تابش امواج نوری به محل جوشکاری قابل انجام است و در آن بررسی امواج نوری عبوری و بازگشتی، کیفیت جوشکاری انجام شده را نشان خواهد داد. این روش یک متد بسیار مطمئن اما پرهزینه برای تست کیفیت جوشکاری فورجینگ است.

کلام پایانی

در این مقاله به جوشکاری با روش فورجینگ پرداخته شد و ابزار و مراحل سه گانه اجرای آن یعنی برش سرد، نرم کردن با حرارت و فشار هیدرولیکی اشاره شد.
کیفیت قابل قبول جوش فورجینگ، به شدت به مهارت مجری آن وابسته است و به همین دلیل هم باید در پایان کار با روش‌های تست ذکر شده در همین مقاله، به دقت کنترل و بازرسی شود.

کیفیت استاندارد میلگردها در جوشکاری فورجینگ بسیار با اهمیت است که برای تهیه آن می‌توانید از امکانات سایت آهن اسپات، مرجع معتبر بازار فولاد ایران استفاده کنید چرا که آهن اسپات یک مرجع به روز و معتبر برای خرید و فروش انواع و اقسام آهن آلات و محصولات فولادی است.