آشنایی با جوش سر به سر یا فورجینگ میلگرد
جوش سر به سر یا فورجینگ میلگرد از دهه ۳۰ میلادی در کشور کانادا ابداع شده و پس از آن در کشورهایی همچون آمریکا و ژاپن توسعه یافته است. از آنجا که هر شاخه میلگرد با طول مشخصی (معمولا ۱۲ متر) از کارخانه سازنده خارج می شود، لذا در کاربردهایی که نیازمند میلگردی با طول زیاد است، با کمک این روش میلگردها را به یکدیگر متصل کرد.
روش های متعددی برای اتصال میلگردها به بکدیگر وجود دارد، اما جوش سر به سر یا فورجینگ میلگرد یکی از قدیمی ترین روش ها و پر استفاده ترین آن هاست. به طور کلی می توان روش های زیر را به عنوان روش های مرسوم اتصال میلگرد معرفی کرد:
- اتصال سر به سر یا فورجینگ میلگرد (Butt joint)
- اتصال اورلپ (Overlap joint)
- اتصال مکانیکی با گریپر (Mechanical joint)
اتصال میلگرد به روش اورلپ اغلب برای میلگردهای سایز پایین (کمتر از ۱۶) استفاده می شود. در حالیه که جوش سر به سر برای اغلب میلگردها، خصوصا سایزهای بالاتر دارای ارجحیت است. روش اعمال جوش سر به سر یا فورجینگ به کمک فشار و حرارت است. موضوع دیگری که در این رابطه دارای اهمیت است، بحث سلامت جوش است.
کیفیت جوش سر به سر دارای اهمیت زیادی بوده، چرا که اگر این جوش دارای نقص قابل توجهی باشد، موجب گسیختگی میلگرد از این ناحیه خواهد شد.
فرایند بکارگیری جوش سر به سر و فورجینگ میلگرد
جوش سر به سر یا فورجینگ میلگرد یه روش جوشکاری بر اساس پیوند مولکولی دو میلگرد بوده و در صورتی که به صورت اصولی انجام شود دارای مقاومت خوبی خواهد بود، به طوری که نسبت به سایر نقاط میلگرد ضعفی نخواهد داشت. به منظور جوش سر به سر میلگرد لازم است تا مراحل زیر طی شود:
- قرارگیری دو میلگرد در راستای یکدیگر
- افزایش دمای دو سر میلگردها تا رسیدن به یک حالت نرم
- اعمال نیروی محوری به دو میلگرد جهت ادغام قسمت های خمیری با یکدیگر
همانطور که بیان شد، در این جوش پس از همراستا کردن دو سر میلگرد ابتدا به محل مورد نظر توسط مشعل (پیک)، حرارت دهی شده تا به حالت پلاستیکی (خمیری و نرم) تبدیل شود. لازم به ذکر است که از باید از ذوب میلگرد جلوگیری شود. سپس با اعمال نیروی محوری توسط فشار هیدرولیک به میلگردها، مولکل های آن ها با یکدیگر پیوند بر قرار کرده و باعث جوش خوردن دو سر میلگرد می شود.
یکی از نکاتی که در این روش وجود دارد این است که در طی فرایند جوشکاری امکان تشکیل اکسید و ایجاد ناخالصی درون جوش وجود دارد. اما با کنترل دما و همچنین زدودن آلودگی از دو سر میلگرد می توان تا حد زیادی از بروز این مشکل جلوگیری کرد.
مزیای جوش سر به سر یا فورجینگ میلگرد
طبق مطالب بین شده، جوش سر به سر از جمله روش های اتصال دو میلگرد خصوصا در سایزهای بالا است. از این روش به دلیلی مزایای فراوان آن به طور گسترده در صنعت خصوصا صنعت ساختمان سازی استفاده می شود. این مزایا عبارتند از:
- سادگی این روش: سهولت جوشکاری میلگرد به این روش باعث شده تا به یکی از محبوب ترین روش های جوشکاری تبدیل شود. اما از آنجا که لازم است این فرایند با کمترین نقص ممکن و طبق استاندارد انجام شود، لذا باید در اجرای عملیات جوشکاری دقت کافی اتخاذ شود. از طرفی، این روش نیز همانند سایر روش های جوشکاری مستقیما به مهارت جوشکار نیز وابسته بوده و لازم است تا فرد مورد نظر مهارت کافی برای جوشکاری به این روش را داشته باشد.
- ضریب اطمینان بالا: در صورتی که جوش مورد نظر طبق استاندارد انجام شده و از نظر کیفی مورد قبول باشد، می توان بیان کرد که قسمت جوش خورده این روش دارای مقاومتی برابر و حتی بیشتر از سایر نقاط میلگرد است. این موضوع باعث می شود تا اطمینان لازم نسبت به استحکام این روش حاصل شود.
- کاهش حجم محل اتصال: دو سر میلگرد در جوش سر به سر بر خلاف روش اورلپ بر روی یکدیگر قرار گرفته و این موضوع باعث کاهش فضای اشغال شده می شود. این موضوع از این جهت قابل اهمیت است که درگیری بین میلگرد و بتن حالت یکنواخت تری خواهد داشت. در صورتی که اگر این یکنواختی وجود نداشته باشد، تنش بیشتری به منطقه جوش وارد شده و احتمال شکست از این نقطه را افزایش می دهد.
- صرفه جویی در میلگرد: از آنجا که در روش فورجینگ میلگرد به صورت سریع و آسان می توان میلگردها را به یکدیگر متصل کرد، لذا میزان دور ریز میلگردهای برش خورده و کوتاه شده کاهش می یابد. بنابراین می توان انتظار داشت که با بهره گیری از جوش سر به سر یا فورجینگ میزان مصرف میلگرد کاهش داشته باشد.
- صرفه اقتصادی: از آنجا که تجهیزات مورد نیاز برای انجام جوش سر به سر نسبتا ارزان بوده و تهیه آن نیز آسان است، و از طرفی جوشکاری با این روش نیاز به تمهیدات زیادی ندارد، لذا استفاده از این روش مقرون به صرفه خواهد بود.
کنترل کیفیت جوش سر به سر میلگرد
در مطالب فوق بیان شد که جوش سر به سر دارای استحکام خوبی بوده و از روش های قابل اطمینان محسوب می شود، اما این موضوع دارای یک شرط اساسی است؛ این شرط عبارت است از مهارت مناسب جوشکار و کیفیت مناسب جوش؛ به منظور اطمینان از کیفیت جوش نیز همانند سایر روش های جوشکاری، اقداماتی صورت می گیرد که می توان آن ها را به طور کلی به دو دسته روش های مخرب و غیر مخرب تقسیم بندی کرد:
روش های مخرب (DT)
همانطور که از نام این روش مشخص است، میلگرد مورد نظر پس از تست آسیب دیده و دیگر قابل استفاده نخواهد بود. هدف از این آزمایش ارزیابی کیفیت جوش و مهارت جوشکار است. برای این منظور معمولا به صورت تصادفی تعدادی از میلگردهای جوشکاری شده جهت آزمایش مخرب انتخاب شده و برایند نتیجه بدست آمده از چندین آزمایش نشان دهنده کیفیت کلی جوش ها خواهد بود.
از جمله تست های مخرب رایج در جوش سر به سر میلگرد یا فورجینگ میلگرد عبارت است از: تست کشش و تست خمش. برای انجام تست کشش، قسمتی از میلگرد جوشکاری شده را در دستگاه تست کشش ساده قرار داده و با اعمال نیروی کششی توسط فک های دستگاه، میزان ازدیاد طول و استحکام تسلیم و استحکام کششی قطعه مورد نظر بدست می آید.
برای انجام تست خمش نیز به صورت مشابه، قسمتی از میلگرد جوشکاری شده بر روی تکیه گاه های مناسب قرار گرفته و با اعمال نیروی خمشی به محل اتصال دو میلگرد، مقاومت جوش را بررسی می کنند. در هر دو آزمایش لازم است تا جوش مورد نظر انعطاف پذیری و استحکام لازم را که توسط استانداردهای مربوطه تعیین می شود، رعایت کند.
روش های غیر مخرب (NDT)
این روش ها بر خلاف تست های مخرب، آسیبی به قطعه مورد آزمایش وارد نکرده و به همین دلیل این امکان را فراهم می سازند که جوش های بیشتری مورد آزمایش قرار بگیرد. همچنین باعث می شود تا از نظر اقتصادی هزینه کمتری در پی داشته باشند، چرا که قطعات مورد آزمایش از بین نرفته و قابل استفاده در پروژه خواهند بود. مزیت دیگر این روش نسبت به روش های مخرب امکان جابجایی تجهیزات و سهولت در انجام آزمایش است، در حالیکه روش های مخرب معمولا نیازمند تجهیزات گران قیمت و دقیق بوده و معمولا نیاز بررسی در آزمایشگاه است. به برخی از معروف ترین روش های تست غیر مخرب در موارد زیر اشاره شده است:
بازرسی چشمی
بازرسی چشمی اولین و ساده ترین روش غیر مخرب جوشکاری محسوب می شود. در این روش محل جوش مورد نظر بررسی شده و در صورتی که عوامل مخرب در آن مشاهده گردد، نیاز به ترمیم خواهد داشت. این عوامل مخرب عبارتند از ناخالصی موجود در جوش، ترک، حفره، تخلخل و… که در سطح جوش ایجاد شده و با چشم قابل رویت است.
تست مایعات نافذ
از این آزمایش جهت بررسی عیوب سطحی کوچک و عیوب زیر سطحی راه بدر استفاده می شود. برای استفاده از این روش نیاز به یک سری مواد شیمیایی بوده که اغلب توسط اسپری به محل جوش پاشیده می شود. در صورتی که نقصی همچون ترک، تخلخل و… در سطح جوش وجود داشته باشد به صورت نقاط رنگی مشخص خواهد شد.
تست اولتراسونیک (UT)
این آزمون جزو آزمون های با قابلیت اعتماد بالاتر نسبت به دو نوع قبلی است؛ چرا که در این روش علاوه بر عیوب سطحی و زیر سطحی، عیوب حجمی که داخل فلز جوش است نیز مشاهده خواهد شد. برای این منظور از دستگاه مخصوصی استفاده شده تا امواجی را از جوش عبور دهد. در صورتی که درون فلز جوش عیوبی وجود داشته باشد، در مانیتور دستگاه مذکور نشانه های آن مشخص خواهد شد.
جمع بندی
روش های مختلفی برای اتصال میلگردها به یکدیگر وجود دارد، اما در بسیاری از کاربردها خصوصا در ایران لازم است تا از جوش سر به سر یا فورجینگ استفاده شود. از مزایای اصلی این روش می توان به استحکام بالا، سهولت در استفاده، و مقرون به صرفه بودن آن اشاره کرد. برای انجام جوش سر به سر لازم است تا ابتدا دو سر میلگرد توسط حرارت تا حدی گرم شود که حالت خمیری پیدا کرده و سپس توسط نیروی محوری، دو میلگرد به یکدیگر فشرده شوند.
در نهایت جوش حاصل شده دارای استحکام بالایی خواهد بود. به منظور اطمینان از کیفیت جوش نیز می توان از انواع روش های مخرب و غیر مخرب جوش نیز استفاده کرد. جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد جوش سر به سر میلگرد و فورجینگ آن می توانید با کارشناسان آهن مال با شماره تلفن ۷۹۶۷۳-۰۲۱ تماس حاصل کرده، و علاوه بر آن از قیمت روز انواع میلگرد و سایر مقاطع فولادی نیز اطلاع حاصل نمایید
