آموزش جوشکاری تیرآهن + نکات تکمیلی

جوشکاری تیرآهن، یکی از روش‌های محبوب اتصال این مقطع فولادی به دیگر قسمت‌های سازه است. این روش اتصال باعث حذف ورق‌های بزرگ می‌شود که در روش پیچ و پرچ کاربرد دارند؛ در نتیجه، وزن سازه کمتر شده و باعث صرفه جویی در هزینه‌ها خواهد شد. همچنین  تیرآهن‌های متصل‌شده با جوشکاری، مستحکم و صلب‌تر هستند. به دلیل مزایا و کاربرد گسترده جوشکاری تیرآهن سعی داریم در این مقاله به طور دقیق و کاربردی به آموزش جوشکاری تیرآهن و نکات مهمی بپردازیم که زمان جوشکاری تیرآهن به آن بر می‌خورید.

اهمیت جوشکاری تیرآهن

جوشکاری تیرآهن از محبوب‌ترین روش‌های اتصال انواع تیرآهن است که در ساختمان‌سازی و همچنین پروژه‌های صنعتی و حتی دریایی کاربرد دارد. روش جوشکاری برای دستیابی به اتصالات قوی که در برابر فشار، تنش و حرارت مقاوم هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به طور کلی، دو روش برای جوش‌دادن تیرآهن وجود دارد: جوشکاری قوس الکتریک و جوشکاری با گاز؛ اما پیش از به کارگیری هر کدام از این روش‌ها و شروع آموزش جوشکاری تیرآهن، باید نکات قبل از جوشکاری را رعایت کنید.

---

نکات قبل از جوشکاری تیرآهن

قبل از این که عملیات جوشکاری روی تیرآهن‌ها انجام شود، باید چند مرحله جهت آماده‌سازی تیرآهن‌ها انجام گیرد که عبارتند از:

۱- تمیز کردن سطح

قبل از جوشکاری تیرآهن باید سطح آن را از مواد زائد (گرد و خاک، زنگ زدگی، رنگ و …) به وسیله برس سیمی، کاملا پاک کرد. اهمیت جلوگیری از زنگ‌زدگی و خوردگی تیرآهن به حدی است که همین مسئله می‌تواند مهم‌ترین مزیت روش جوشکاری باشد.

۲- پیش‌گرم کردن

بعد از تمیزکردن، معمولا سطوح مورد نظر تا دمای خاصی گرم می‌شوند. پیش گرم کردن، مانع ترک خوردگی و اعوجاج در حین جوشکاری می‌شود.

۳- نظارت بر گرمای ورودی

 به طور کلی، جوشکاری در دمای زیر صفر درجه سانتی گراد، به ویژه در جریان باد، ممنوع است.

در صورتی که جریان هوا یکنواخت و ثابت باشد و بتوان سطوح مجاور محل جوشکاری را تا شعاع حداقل ۱۰ سانتی‌متر با وسایل مناسب به نحوی گرم کرد که گرمای آن با دست کاملا محسوس باشد و این دما در تمام مدت جوشکاری حفظ شود، می‌توان در هوایی تا ۵ درجه سانتی گراد زیر صفر جوشکاری کرد.

اگر این شرایط را بتوان در هوای پایین تر از -۵ درجه تامین و حفظ نمود، می‌توان در هوایی تا ۱۸ درجه زیر صفر با رعایت کلیه موارد به جوشکاری ادامه داد.

نهایتاً در دمای پایین‌تر از ۱۸ درجه زیر صفر، جوشکاری تیرآهن و هر مقطع دیگری مطلقاً ممنوع است.

۴- آماده‌سازی قسمت‌های اتصال تیرآهن

آخرین مرحله قبل از جوشکاری تیرآهن، پخ زدن یا تراشیدن لبه‌ها است. این کار برای اطمینان از ایجاد جوش قوی و ایمن انجام می‌شود. به این صورت که روی لبه‌ای که قرار است جوشکاری انجام شود، شیب یا زاویه‌ای ایجاد می‌کنند. در این حالت، معمولا یک شیار V شکل در محل اتصال دو قطعه ایجاد کرده یا لبه‌های تیرآهن با زاویه‌ای غیر از ۹۰ درجه تراشیده می‌شود.

---

انواع روش های جوشکاری تیرآهن

روش‌های جوشکاری به سه دسته کلی زیر تقسیم می‌شوند:

1. جوش بر اثر گداختن و افزودن ماده مذاب
2. جوش بر اثر فشار
3. چسباندن

از بین روش‌های فوق، روش اول برای جوشکاری تیرآهن و دیگر مقاطع مشابه کاربرد دارد.

۱- جوش بر اثر گداختن و افزودن ماده مذاب دیگری که محل جوش را پر می‌کند، مفهومی کلی است که شامل انواع جوشکاری زیر می‌شود:

جوش قوس الکتریکی، جوش اکسیژن، جوش کاربید، همچنین جوش هاویه و لحیم کاری

بین روش‌های فوق، جوشکاری تیرآهن، هم با قوس الکتریکی و هم با گاز انجام می‌شود؛ اما تقریبا در تمام سازه‌ها، بیشتر از قوس الکتریک استفاده می‌گردد.

 2 و ۳- روش‌های دیگر جوشکاری، شامل جوش بر اثر فشار و چسباندن، کاربردی برای تیرآهن ندارند.

---

۱- نحوه جوشکاری تیرآهن به روش قوس الکتریک

به منظور اتصال تیرآهن‌ها به روش جوشکاری، معمولا از روش جوش قوس الکتریکی با مراحل زیر استفاده می‌کنند:

۱- در این روش به کمک ایجاد قوس الکتریکی بین میله‌ای فولادی و روکش شده (الکترود) با تیرآهن، حرارت تولید می‌شود؛ این دما موجب ذوب شدن سطح تیرآهن‌ها و همچنین میله فولادی می‌گردد. پس از خشک‌شدن حوضچه فولاد مذاب، تیرآهن‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند.

۲- شدت جریان و نوع الکترود جوشکاری در جوشکاری تیرآهن، باید طوری انتخاب شود که جوش کامل و دارای نفوذ کافی باشد و قسمت‌های مورد اتصال به قدر کافی ذوب شوند. همچنین سطح جوش باید عاری از شیار، قسمت‌های برآمده، سوختگی و گود افتادگی باشد.

۳- دو روش رایج برای ایجاد جوش‌ها وجود دارد: جوش فیله که برای اتصال دو تیرآهن عمود بر هم استفاده می‌شود و جوش شیاری که برای اتصال دو تیرآهن موازی کاربرد دارد.

۴- اگر جوشکاری تیرآهن در بیش از یک گذر انجام شود، قبل از برداشتن پوسته‌ی هر گذر و پاک کردن آن با برس سیمی، نباید جوش گذر بعدی شروع شود.

۵- بین تیرآهن‌هایی که مستقیما به طریق جوش گوشه (عمقی) به هم متصل می‌شوند، نباید درزهای بیش از ۲ میلی‌متر موجود باشد.

۶- جوشکاری باید به نحوی انجام گیرد که تیرآهن‌ها از شکل اصلی خارج نشوند و درزها دچار تابیدگی و اعوجاج نگردند.

۷- در نهایت، تخصص افراد در اجرای جوشکاری یکنواخت، عمقی، زنجیری و بدون عیب، از مهم‌ترین مراحل اجرای دقیق و اصولی جوشکاری تیرآهن است.

---

۲- نحوه جوشکاری تیرآهن با گاز

در جوشکاری با گاز، یک میلگرد فولادی (که به آن میلگرد جوش گفته می‌شود) طی جوشکاری، ذوب شده و در محل اتصال ریخته می‌شود.

در جوشکاری با گاز، مخلوط گاز اکسیژن و یک گاز مناسب دیگر، سرِ مشعل جوشکاری می‌سوزد که توسط جوشکار هدایت می‌شود و یا به صورت خودکار حرکت می کند. گاز مورد استفاده در صنعت جوشکاری ساختمان، گاز استیلن و نوع جوشکاری، اکسی استیلن خوانده می‌شود.

اگرچه این روش جوشکاری ساده‌تر و دستگاه‌های به کار رفته در آن نسبتا ارزان‌تر است، اما چون سرعت جوشکاری با این روش کند است، از آن به جای استفاده در ساخت و نصب قطعات در سطح وسیع، تنها در تعمیر و نگهداری ماشین آلات و مانند آن استفاده می‌کنند.

---

نکات جوشکاری تیرآهن با جوش قوس الکتریکی

در جوشکاری تیرآهن که عمدتا به روش قوس الکتریک انجام می‌شود، باید نکات زیر را در نظر گرفت:

• قطر و نوع الکترودها متفاوت است و بر اساس ضخامت تیرآهن‌ها و نحوه جوشکاری (افقی، عمودی، سربالا) انتخاب می‌شود.
• شدت جریان دستگاه ترانس، متناسب با ضخامت تیرآهن و الکترود و نحوه جوشکاری تعیین خواهد شد. مسلما عدم تنظیم صحیح، ممکن است موجب سوختن تمامی ضخامت تیرآهن و یا برعکس، مانع اجرای جوش عمقی شود.
• الکترودها را باید در محل‌های خشک و گرم نگه‌داری کرد که دارای تهویه کافی باشد و از واردآمدن ضربه به آن‌ها جلوگیری کرد.
• مصرف الکترودهایی که پوشش آن‌ها به علت رطوبت و یا ضربه آسیب دیده باشد، مجاز نیست.

---

جوشکاری تیرآهن دوبل چگونه انجام می‌شود؟

برای ساخت ستون دوبل، دو تیرآهن از قسمت طول، کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. این دو تیرآهن باید با اتصالات مناسب به هم متصل شوند. اصلی‌ترین روش برای اتصال تیرآهن دوبل، روش جوشکاری است.

به طور کل، انواع تیرآهن دوبل به سه روش ساخته می‌شود. در دو روش «جفت» و «ورق سرتاسری»، از جوشکاری استفاده می کنند. برای جوشکاری تیرآهن دوبل، جوش‌ها از بالا تا پایین و به صورت غیر ممتد در نقاط اتصال انجام می شود. فاصله جوش‌ها نیز حداکثر ۳۰ سانتی متر است.

روش ساخت ستون دوبل فلزی و نکات تکمیلی در مورد طراحی ستون دوبل فلزی در مقاله زیر، مفصل بررسی شده است.

---

مزایای جوشکاری تیرآهن

اصلی‌ترین مزایای اتصال تیرآهن به روش جوشکاری، عبارتند از:

• محل اتصال را به هر شکل که باشد می‌توان جوش داد.
• خطر زنگ‌زدگی در محل جوش کمتر است. زیرا جوشِ خوب، درز اتصال را کاملا می‌پوشاند و صاف می‌کند. همچنین محل جوش، از آلیاژ مناسبی برخوردار است.
• جوشکاری باعث حذف ورق‌های بزرگ (که در روش پیچ و پرچ استفاده می‌شود) شده یا جای آن را به ورق‌های کوچک‌تر می‌دهد؛ در نتیجه، در مصرف فولاد صرفه‌جویی شده و وزن سازه کمتر می‌شود.
• حیطه کاربرد جوشکاری تیرآهن بسیار بیشتر از پرچ یا پیچ است.
• تیرآهن‌های جوشکاری‌شده، صلب‌تر هستند.
• جوشکاری باعث می‌شود تیرآهن‌های متصل‌شده کاملا پیوسته باشند و به یک قطعه واحد تبدیل شوند؛ زیرا استحکام اتصالات جوشی حداقل به اندازه استحکام فولاد به کار رفته است.

---

معایب جوشکاری تیرآهن

استفاده از جوشکاری، معایبی نیز به همراه دارد که در جوشکاری تیرآهن هم ممکن است این معایب ظاهر شود. معایب جوشکاری را اینگونه می‌توان گفت:

• استحکام خستگی در قطعات جوشی نسبت به اتصالات پرچی و پیچی پایین‌تر است.
• اطمینان از کیفیت جوش‌ها با روش‌های کنترلِ پرهزینه امکان‌پذیر است.

نگرانی از این معایب باعث شده تا استفاده از جوشکاری تیرآهن (مخصوصا در پل سازی) با تاخیر قابل توجهی صورت گیرد. اما امروزه، معرفی و اعمال ضوابط برای جوشکاری، رشد تکنولوژی و افزایش مهارت جوشکاران، باعث افزایش کیفیت و کاهش ‌هزینه‌ جوشکاری شده است.

---

سخن آخر

جوشکاری تیرآهن از اصلی‌ترین روش‌های اتصال تیرآهن‌ها به یکدیگر یا به قسمت‌های مختلف سازه است که عمدتا به روش جوش قوس الکتریکی انجام می‌شود. در این روش با ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود و تیرآهن، حرارتی تولید می‌شود که باعث ذوب الکترود و قسمت مورد نظر در تیرآهن شده و اتصال انجام می‌گیرد.

سوالات متداول