روش‌های جوشکاری پروفیل سبک و نکات فنی آن

ارزان بودن قیمت پروفیل سبک و وزن مناسب آن‌ها سبب شده است تا از این مقاطع برای ساخت تجهیزات مختلف استفاده شود. ازآنجایی‌که نیاز است تا این پروفیل‌ها به دیگر مقاطع فولادی متصل شوند، انجام فرآیند جوشکاری روی آن‌ها امری شایع است. اما ضخامت کم پروفیل‌های سبک در برخی موارد فرآیند جوشکاری آن‌ها را با محدودیت مواجه می‌کند. بنابراین لازم است تا از روش مناسب جوشکاری، الکترود مناسب و تنظیمات دقیق متناسب با ضخامت پروفیل استفاده نمایید. در همین راستا به بررسی نکات فنی جوشکاری پروفیل سبک می‌پردازیم.

کاربردهای پروفیل سبک

پروفیل‌ها مقاطعی فولادی با سطح مقطع بسته هستند که به دو صورت مربعی و مستطیلی در بازار موجودند. به این پروفیل‌ها به‌اصطلاح قوطی یا قوطی پروفیل نیز گفته می‌شود. پروفیل‌ها از نظر وزنی به دو دسته سبک و سنگین تقسیم می‌شوند. این مقاطع در ضخامت‌های زیر 4 میل به پروفیل سبک یا ساختمانی و در ضخامت‌های بیش از این مقدار به پروفیل سنگین یا صنعتی معروف‌اند. کاربرد پروفیل تا حد زیادی به نوع پروفیل و مشخصات فنی آن بستگی دارد و یکی از پرکاربردترین این مقاطع، پروفیل‌های سبک هستند.

از پروفیل‌های سبک فولادی در مصارفی مانند ساخت ستون، نرده، مبلمان، ساخت تخت خواب، خودروسازی و... استفاده می‌شود. به همین دلیل انجام فرآیند جوشکاری روی آن‌ها اجتناب‌ناپذیر است. ازآنجایی‌که در اکثر این کاربردهای یادشده، پروفیل‌ها در معرض دید قرار دارند، باید فرآیند جوشکاری آن‌ها با دقت و کیفیت مطلوبی انجام شود. در ادامه به انواع روش‌های جوشکاری پروفیل سبک اشاره خواهیم کرد.

روش‌های جوشکاری پروفیل سبک

روش‌های متنوعی برای جوشکاری پروفیل سبک وجود دارد که باید متناسب با کیفیت جوش مدنظر، هزینه، تجهیزات و ضخامت پروفیل انتخاب شوند. برخی از این روش‌های جوشکاری پروفیل مزایای بیشتری داشته و برخی همراه با محدودیت‌هایی در فرآیند اتصال هستند. در ادامه به رایج‌ترین روش‌های جوش دادن پروفیل‌های سبک اشاره خواهیم کرد.

• جوش برق یا جوشکاری با الکترود پوشش‌دار (SMAW): این روش برای جوشکاری پروفیل‌های سبک با ضخامت بالای 0.9 میل مناسب است. چراکه پروفیل‌های دارای ضخامت زیر 0.9 میل به دلیل تمرکز بالای حرارت در این روش دچار ذوب‌شدگی در بدنه می‌شوند. این روش به دلیل مزایایی ازجمله قابلیت حمل آسان، ارزان‌قیمت بودن، عدم تأثیرپذیری از عوامل محیطی مانند باد و باران، استحکام بالا و... بسیار محبوب است.
• جوش MIG یا CO2: برخلاف روش قبلی، از جوشکاری MIG می‌توان برای اتصال پروفیل‌های سبک و سنگین با هر ضخامت دلخواه استفاده کرد. این روش اتصال محکمی را بدون اعوجاج ایجاد می‌کند. اما خط جوش در این روش برجسته بوده و فاقد زیبایی ظاهری است. بنابراین برای جوش دادن پروفیل‌های سبکی که در جنبه‌های تزئینی مورداستفاده قرار می‌گیرند مناسب نیست.
• جوش TIG یا جوش آرگون: جوشکاری پروفیل سبک با جوش آرگون مزایایی ازجمله اتصال دقیق‌تر و کیفیت جوش بهتری را نسبت به روش MIGبه همراه دارد. همچنین مقدار اعوجاج ناشی از حرارت جوش در آن بسیار کم است. اما این روش بسیار گران‌تر از سایر روش‌هاست و کیفیت جوش در آن نیز به مهارت اپراتور وابسته است. به همین دلیل چندان برای جوشکاری پروفیل‌های سبک موردتوجه قرار نمی‌گیرد.
• جوش بریزینگ Brazing: لحیم‌کاری سخت که به آن Brazing هم گفته می‌شود به ایجاد اتصال با استفاده از یک فلز پرکننده در دمای بالاتر از 450 درجه سانتی‌گراد و زیر نقطه ذوب فلز پایه انجام می‌شود. در این روش فلز پرکننده معمولاً آلیاژ برنج است و به همین دلیل به آن جوش برنج نیز گفته می‌شود. با اعمال حرارت و ذوب شدن این الکترود برنجی، اتصال بین پروفیل‌های سبک برقرار می‌شود. ازآنجایی‌که در این روش به فلز پایه حرارت اعمال نمی‌شود پس هیچ‌گونه اعوجاجی در کار نخواهد بود. این روش به دلیل کیفیت جوش بسیار خوب، ظاهر بسیار زیبا و برخورداری از درز جوش ظریف برای جوشکاری پروفیل‌هایی که در معرض دید قرار دارند بسیار مناسب است.

مزایای جوش دادن پروفیل سبک

در مقایسه با سایر روش‌های اتصال مانند پرچ کردن یا پیچ و مهره، فرآیند جوشکاری استحکام و پایداری بیشتری به قطعات می‌بخشد. ضمن اینکه یکپارچگی ساختاری بیشتری را در محل جوش به همراه دارد. در برخی روش‌های جوشکاری نیز نیازی به استفاده از اتصال‌دهنده‌های اضافی وجود ندارد چراکه فرآیند اتصال در روش‌های ذوبی با ذوب شدن لبه پروفیل‌ها صورت می‌گیرد.

محدودیت‌های جوش دادن پروفیل سبک

به‌طورکلی، اگر فرآیند جوشکاری به‌خوبی، با مهارت بالا و با شرایط حفاظتی مناسب انجام نشود، احتمال آلوده شدن حوضچه جوش و درنتیجه معیوب شدن جوش وجود دارد. ضمن اینکه، پروفیل‌های سبک درصورتی‌که ضخامت کمی داشته باشند مستعد خرابی ناشی از اعمال حرارت زیاد به قطعه هستند. این خرابی‌ها به شکل اعوجاج یا تاب برداشتن و در شرایط شدیدتر به‌صورت پارگی دیواره پروفیل به وقوع می‌پیوندند. بنابراین لازم است تا حرارت یا جریان اعمالی کنترل شود و فرآیند جوشکاری پروفیل سبک با دقت بالایی انجام شود.

نکات فنی مهم در جوشکاری انواع پروفیل سبک

جوشکاری مقاطع فولادی جدار نازک ازجمله پروفیل سبک نیازمند توجه دقیق برای جلوگیری از اعوجاج، سوختگی و سایر مسائل مرتبط با افزایش تمرکز حرارت است. در اینجا نکات فنی مهم برای جوشکاری انواع پروفیل سبک آورده شده است.

تمیزکاری محل جوش از آلودگی‌ها

اطمینان حاصل کنید که محل جوش تمیز است تا از ورود آلودگی‌ها به حوضچه جوش جلوگیری شود. ورود این آلودگی‌ها به محل جوش می‌تواند منجر به کیفیت پایین و ایجاد عیوب جوشکاری شود.

انتخاب فرآیند جوشکاری مناسب

جوشکاری TIG (گاز بی‌اثر- تنگستن) اغلب برای مقاطع جدار نازک ترجیح داده می‌شود زیرا امکان کنترل دقیق گرمای ورودی را فراهم می‌کند. اگر از جوشکاری MIG (گاز خنثی- فلز) استفاده می‌کنید، برای به حداقل رساندن گرما از سرعت تغذیه سیم مناسب و ولتاژ کمتر استفاده کنید.

انتخاب مواد پرکننده مناسب

ماده پرکننده‌ای را انتخاب کنید که تا حد امکان با فلز پایه مطابقت داشته باشد تا از همجوشی مناسب اطمینان حاصل شود. برای کنترل بهتر، از مواد پرکننده همراه با آمپر کمتر استفاده کنید.

کنترل گرمای ورودی

برای جلوگیری از تمرکز گرمای بیش‌ازحد، از کمترین میزان آمپر و ولتاژ ممکن استفاده کنید. پاس‌های جوش کوتاه‌تری ایجاد کنید و بین پاس‌ها زمان بگذارید تا مواد خنک شوند.

کنترل اعوجاج در پروفیل سبک

قطعه کار را ببندید یا ثابت نگه دارید تا اعوجاج در حین جوشکاری به حداقل برسد. برای این منظور پروفیل را در پاس‌های کوتاه جوش داده و دو طرف پروفیل را به‌طور متناوب جوش دهید تا گرما به‌طور یکنواخت توزیع شود.

خنک‌سازی پس از جوشکاری

برای کاهش تنش و به حداقل رساندن اعوجاج، اجازه دهید ناحیه جوش به‌آرامی خنک شود.

سؤالات متداول

1- بهترین روش جوشکاری پروفیل سبک کدام است؟

برای جوشکاری پروفیل سبک می‌توان از روش‌های جوش برق یا SMAW، جوش CO2 یا MIG، جوش آرگون یا TIG و بریزینگ استفاده کرد.

2- از پروفیل سبک در چه کاربردهایی استفاده می‌شود؟

از پروفیل‌های سبک فولادی در مصارفی مانند ساخت ستون، نرده، مبلمان، ساخت تخت خواب، خودروسازی و... استفاده می‌شود.

3- دلیل سخت بودن جوشکاری پروفیل سبک چیست؟

پروفیل‌های سبک درصورتی‌که ضخامت کمی داشته باشند مستعد خرابی ناشی از اعمال حرارت زیاد به قطعه به‌صورت اعوجاج، تاب برداشتن یا پارگی جداره هستند.