آموزش جوشکاری در محیط‌های صنعتی: چالش‌ها و راهکارها

توسط امیرمسعود آخرین ویرایش فوریه 23, 2024

وقتی صحبت از جوشکاری صنعتی می شود، می فهمیم که این یک فرآیند پیچیده است که با چالش های زیادی همراه است. از عیوب و اعوجاج جوش گرفته تا مسائل مربوط به سازگاری مواد، این موانع می توانند کیفیت جوش را به خطر بیندازند. با این حال، با تجهیزات، راه حل ها و استراتژی های مناسب جوشکاری، جوشکاران صنعتی می توانند بر این چالش ها غلبه کرده و به نتایج مطلوب دست یابند. جوشکاری یکی از از تخصص های مهم در محیط‌های ساخت‌وساز و صنعت موتور تا تولید و بهسازی خانه است. بیش از 50 درصد از تمام محصولات تولید شده در ایالات متحده نیاز به جوشکاری دارند. در این مقاله، راه‌حل‌های عملی و استراتژی‌های موثر برای رسیدگی به چالش‌های رایج جوشکاری را بررسی خواهیم کرد.

جوشکاری صنعتی چیست؟

جوشکاری صنعتی شامل استفاده از حرارت شدید (5000 تا 30000 ℉) و فشار برای اتصال قطعات فلزی برای ایجاد ساختارهای جامد و بادوام است. محصول نهایی معمولاً می‌تواند در برابر نیازهای کاربردهای سنگین مقاومت کند. این فرآیند در تولید صنعتی حیاتی شده است. جوشکارها می توانند سازه های پیچیده، تجهیزات سنگین و سایر محصولات را در صنایع مختلف ایجاد کنند.

جوشکاری در مقیاس بزرگ بخش مهمی از جوشکاری صنعتی است که شامل جوشکاری سازه ها و اجزای بزرگ مانند پل ها، ساختمان ها و تجهیزات سنگین می شود. این یک زمینه سخت است که به یک جوشکار ماهر با تجربه در سازه های بزرگ و الزامات ایمنی مربوطه نیاز دارد. در حالی که ممکن است از تکنیک های مختلف جوشکاری استفاده شود، این به قطعه کار خاص، ضخامت فلز و نیازهای پروژه بستگی دارد.

محیط جوشکاری صنعتی معمولاً به دلیل دماهای بالا، نور و تشعشع شدید، دود و گازهای سمی، نویز و لرزش، دید محدود و فضاهای محدود شدید است. علاوه بر این، جوشکاری صنعتی ناخوشایند است زیرا ماشین آلات و تجهیزات سنگین به سختی جابجا می شوند. غلبه بر محیط چالش برانگیز برای به دست آوردن جوش های سالم از اهمیت بالایی برخوردار است. جوشکاری در مقیاس بزرگ به تجهیزات تخصصی برای رسیدگی به اندازه و پیچیدگی پروژه نیاز دارد. این می تواند شامل دستگاه های جوشکاری سنگین، جرثقیل ها و سایر تجهیزات بالابر و پشتیبانی باشد. علاوه بر این، مشخصات پروژه مستلزم برنامه ریزی، آماده سازی و اجرای دقیق برای تولید جوش های قوی، بادوام و بدون عیب است.

عواملی که در مورد جوشکاری صنعتی باید مورد توجه قرار گیرد

اتوماسیون فرآیندهای جوشکاری برای سازماندهی یک عملیات عمده جوشکاری ایده آل است و به این ترتیب مهم است که همه شرکت کنندگان در فرآیندها ابزارهایی را که از آنها استفاده می کنند به خوبی بشناسند. اتوماسیون جوشکاری صنعتی بر تجهیزاتی متکی است که دارای عملکردهای متمایز متناسب با نوع خاصی از رویکرد یا محصول هستند. در ادامه با مهمترین عواملی که آموزشگاه فنی برای تاثیرگذاری بر روی جوشکاری صنعتی دسته بندی میکند، آشنا می شوید:

دستگاه های جوش: دستگاه جوش نمونه دستگاه های جوشکاری برای ذوب فلزات به یکدیگر برای ساخت استفاده می شود و معمولاً از جوشکار اکسی استیلن، جوشکار چوب، جوشکاری TIG و جوشکار MIG استفاده می شود. مکانیسم های مورد استفاده در این روش های جوشکاری مشابه هستند، اما گازهای بی اثر و الکترودهای مورد استفاده متفاوت هستند. این به هر فرآیند جوشکاری کاربرد و ویژگی های خاص خود را می دهد. منبع تغذیه مورد استفاده نیز ماشین های مختلف جوش را متمایز می کند. به عنوان مثال از گاز در جوشکارهای گاز استفاده می شود. آنها بی صداتر هستند و عمدتاً برای اهداف خفیف صنعتی یا خانگی استفاده می شوند. استفاده از جوشکارهای گازی در مناطقی که گاز راحت تر از سایر سوخت ها در دسترس است، رایج است. جوشکارهای دیزلی به دلیل استحکام و استحکام خود شناخته شده اند و در هر شرایط آب و هوایی قدرتمند هستند. هر دو فرآیند جوشکاری دیزل و گاز می توانند از جوشکارهای گاز، استیک و TIG یا MIG استفاده کنند.
برش فلزات: فلزات قوی هستند و دستکاری آنها سخت است. با این حال، ساخت پیشرفته به مهندسان نیاز دارد که فلزات را به یک برش یا شکل دلخواه دستکاری کنند. در گذشته، برش فولادی با دست آزاد انجام می شد، اگرچه امروزه ابزارهای پیشرفته ای مانند برش های پلاسما رایانه ای و برش های لیزری برای نتایج دقیق تر و دقیق تر استفاده می شود.
موقعیت جوشکاری: ایمنی جوشکارها مهم است، بنابراین موقعیت جوشکاری بسیار مهم است. پوزیشنرهای جوشکاری به جای جوش کمک می کنند تا جوشکارها بهترین جای ممکن را داشته باشند و در نتیجه کار آنها را تسریع کرده و باعث راحتی بیشتر و کاهش خستگی آنها می شود. پوزیشنرهای جوشکاری به جوشکاران کمک می‌کنند تا بتوانند جوش‌ها و پرداخت‌های با کیفیت‌تری تولید کنند.
استانداردهای کیفیت برای جوشکاری تخصصی معماری و صنعتی: جوشکاری تخصصی با کیفیت بالا برای نگهداری سازه های صنعتی و معماری ضروری است. برای انجام این کار به جوشکاران ماهر و تحصیل کرده نیاز دارید، بنابراین استانداردهای کیفیت باید به شدت حفظ و اجرا شوند. این استانداردها در سطح ملی و محلی برای اطمینان از کیفیت جوش ایجاد شده اند. استانداردهای کیفیت در جوشکاری صنعتی و صنعت ساخت فلز بر مجموعه ای از مشاغل از جمله دفاتر تجاری، کارخانه های مواد غذایی، کارخانه های تولیدی، رستوران های هتل و غیره تاثیر می گذارد. استانداردهای جوشکاری با کیفیت با استانداردهای ایمنی کار می کنند. به عنوان مثال، اگر جوش های ضعیفی در سیستم اگزوز به مشتریان ارائه شود، خطر نشت مواد خطرناک وجود دارد. بنابراین، جوش ها باید به دقت آزمایش شوند تا اطمینان حاصل شود که هم استانداردهای ایمنی و هم کیفیت را دارند. این امر خطرات نشت را که ممکن است ایمنی مردم و کارکنان را به خطر بیندازد، از بین می برد. علاوه بر این، بازرسی بصری جوش‌های سازه‌ای از نظر ناپیوستگی برای جلوگیری از مشکلات آینده ضروری است.

در نتیجه، اتوماسیون جوشکاری صنعتی بهره وری، کیفیت، سودآوری و پایان بالاتر را تضمین می کند. فرآیندهای جوشکاری بسیاری از بخش ها را بهبود بخشیده است و مزایای آنها جوشکاری/ساخت را به یک صنعت رو به رشد تبدیل کرده است. با این حال، استانداردهای کیفیت و ایمنی باید همیشه همراه با تعمیر و نگهداری منظم حفظ شود. جوشکاری صنعتی به طور فزاینده ای تقاضای بالایی دارد و از آنجایی که یک فرآیند تخصصی است، نیاز به شرکت های جوشکاری صنعتی عالی هرگز بیشتر از این نبوده است.

انتخاب فرآیند جوشکاری صنعتی

جوشکاری صنعتی و جوشکاری فولاد، بخش اصلی و ضروری فرآیند ساخت صنعتی است. کیفیت و یکپارچگی محصول نهایی به طور مستقیم با کیفیت خود جوش ارتباط دارد. این امر رعایت بهترین شیوه های جوشکار را برای اطمینان از خروجی با کیفیت بسیار مهم می کند. در ادامه به برخی از فرآیندهای انتخابی برای جوشکاری صنعتی میپردازیم.

درک هدف: برای بهترین نتایج، درک کامل اهداف پروژه برای جوشکاران و صنعتگران بسیار مهم است. این به معنای روشن بودن تمام مشخصات مشتری و رفع هرگونه منبع عدم اطمینان قبل از شروع جوشکاری است. جوشکارها باید همیشه با اهداف و انتظارات روشن در حال جوشکاری باشند.
درک چالش ها: در ارتباط با درک اهداف و مشخصات پروژه، درک و آمادگی برای هر گونه چالش است. برای مثال پروژه ممکن است نیاز به جوشکاری در یک موقعیت غیرمعمول یا در یک محیط چالش برانگیز داشته باشد. به همین ترتیب، اگر پروژه در یک جدول زمانی فشرده باشد، ممکن است کار به سرعت بیشتری نیاز داشته باشد، یا ممکن است به سطح فوق‌العاده بالایی از دقت و آزمایش دقیق نیاز داشته باشد. درک چالش های منحصر به فرد مدیریت پروژه برای غلبه بر موفقیت آمیز آنها بسیار مهم است.
انتخاب فرآیند و مواد جوشکاری: فرآیندهای جوشکاری مختلف برای استفاده در مواد یا شرایط مختلف مناسب تر هستند. به عنوان مثال، جوشکاری SMAW یا چوبی، که اغلب در جوشکاری خط لوله استفاده می شود، برای حمل و نقل ایده آل است و برای انواع فلزات و آلیاژها، از جمله فولاد ضد زنگ مناسب است، اما نمی تواند خودکار باشد و ممکن است پاشیده شود و نیاز به تمیز کردن اضافی داشته باشد. در همین حال، جوشکاری GTAW یا TIG یک فرآیند جوشکاری با دقت بالا است که هیچ پاششی ایجاد نمی کند. با این حال، به درجه بالایی از مهارت اپراتور نیاز دارد و در مقایسه با بسیاری از فرآیندهای جوشکاری دیگر، هزینه نسبتاً بالایی دارد. سایر فرآیندهای جوشکاری مزایا و معایب خاص خود را دارند، بنابراین بهترین فرآیند جوشکاری، انتخاب فرآیند جوشکاری صحیح برای کار است. به عنوان مثال، نوع خاصی از جوش که به عنوان جوشکاری با گاز بی اثر تنگستن (TIG) شناخته می شود، که به دلیل دقت و تطبیق پذیری با فلزات مختلف قابل توجه است، اغلب برای ایجاد و تعمیر اتصالات در طول تعمیر و نگهداری دیگ بخار استفاده می شود.

همانطور که در بالا به اختصار ذکر شد، فرآیندهای مختلف جوشکاری سطوح مختلفی از تخصص جوشکار را می طلبد. به همین ترتیب، جوشکاری در موقعیت‌های مختلف یا روی مواد مختلف نیز به سطوح مختلف تخصص نیاز دارد و اساساً بسیار مهم است که جوشکاری که این کار را انجام می‌دهد در شرایط خاص پروژه با تجربه باشد. اطمینان از تخصص جوشکار بهترین روش جوشکاری کلیدی است.

پروتکل های ایمنی در جوشکاری صنعتی

پروتکل های ایمنی جامع شامل استفاده از کلاه های جوشکاری پیشرفته برای محافظت در برابر جرقه ها و اشعه های مضر، پیش بند، آستین ها و ژاکت های ضد شعله و دستکش های جوشکاری تخصصی است. همچنین بر اهمیت حفاظت تنفسی برای محافظت در برابر دودهای خطرناک جوشکاری باد تاکید شود. برای حفظ ایمنی بیشتر جوشکارها باید مجهز به چکمه های مقاوم در برابر شعله شوند تا در برابر جرقه و مواد داغ محافظت کنند و محیط جوشکاری ایمن و مطمئن را تضمین کنند.

جمع آوری تجهیزات حفاظت فردی: تجهیزات حفاظت فردی، یا PPE، الزامات OSHA هستند و الزامات قانونی برای راه اندازی یک محل کار ایمن هستند. PPE به طیف وسیعی از تجهیزات حفاظتی از جمله کلاه ایمنی جوشکاری، عینک ایمنی و عینک ایمنی، دستکش جوشکاری و تجهیزات محافظ پوست، دستگاه‌های محافظ صدا مانند گوش‌گیرها و پوشش‌های گوش تا جرقه‌های ناشی از سوزاندن گوش‌های جوشکار، تجهیزات حفاظت تنفسی و تهویه و مجموعه‌ای از موارد دیگر اشاره دارد. تجهیزاتی که ممکن است برای کار خاص لازم باشد. جمع‌آوری تجهیزات حفاظت فردی صحیح، اطمینان از عملکرد مناسب و مناسب بودن آن با جوشکار بهترین روش بسیار مهم است.
کنترل محیط جوشکاری: در حالی که کنترل تمام جنبه های محیط جوشکاری، به ویژه برای جوشکاری میدانی، همیشه امکان پذیر نخواهد بود، برای جوشکارها مهم است که عواملی را که می توانند کنترل کنند. فضاهای کاری باید عاری از خطرات آتش سوزی باشد، تجهیزات باید به درستی زمین شوند، زباله ها باید به سرعت حذف شوند، و همکاران باید از کاری که جوشکار انجام می دهد، هم برای محافظت از خود و هم برای محافظت از جوشکار آگاه شوند. کنترل محیط جوش تا حد امکان نتایج بهتری به همراه خواهد داشت.

چالش های رایج جوشکاری صنعتی

جوشکاری صنعتی در طول فرآیندهای جوشکاری با چالش‌های مختلفی مواجه است، اما با تجهیزات، راه‌حل‌ها و استراتژی‌های مناسب، می‌توان این چالش‌ها را به طور موثر برطرف کرد. جوشکاران صنعتی با استفاده از فناوری های پیشرفته و اجرای استراتژی های آموزش جوشکاری می توانند به راندمان بیشتر، کیفیت جوش برتر و عملیات کارآمد دست یابند. در ادامه به رایج ترین چالش های جوشکاری صنعتی اشاره میکنیم:

عیوب جوش : عیوب جوش مانند تخلخل، ترک و گداخت ناقص می توانند جوش ها را ضعیف کرده و یکپارچگی سازه را تحت تأثیر قرار دهند. برای کاهش این مسائل، جوشکاران صنعتی باید بر روی موارد زیر تمرکز کنند:

اطمینان از آماده سازی و تمیز کردن مناسب اتصال قبل از جوشکاری.
استفاده از تکنیک های جوشکاری مناسب، مانند حفظ سرعت حرکت صحیح و زاویه الکترود.
استفاده از مواد مصرفی با کیفیت بالا و فلزات پرکننده برای بهبود یکپارچگی جوش.
اجرای اقدامات بازرسی و کنترل کیفیت موثر.

دستگاه‌های جوشکاری صنعتی اینورتر فرکانس بالا دارای سیستم‌های کنترل دقیقی هستند که جوشکاران را قادر می‌سازد تا به کیفیت جوش برتر دست یابند و عیوب جوش را کاهش دهند. جوشکاران صنعتی با استفاده از تکنولوژی پیشرفته می توانند تا حدی از عیوب جوشکاری جلوگیری کنند.

اعوجاج جوش: اعوجاج جوش چالش قابل توجهی برای جوشکاران صنعتی ایجاد می کند، زیرا می تواند منجر به ناهماهنگی، عدم دقت ابعاد و خرابی قطعات شود. برای مدیریت و به حداقل رساندن اعوجاج جوش، چندین استراتژی را می توان اجرا کرد:

بست و محکم کردن قطعات کار برای حفظ شکل مورد نظر خود در حین جوشکاری.
بکارگیری تکنیک های پیش گرمایش و پس گرمایش برای مواد خاص و پیکربندی اتصالات.
اجرای استراتژی‌های توالی جوشکاری، برای توزیع یکنواخت گرما و کنترل اعوجاج.
استفاده از دستگاه های جوشکاری نوآورانه با کنترل ورودی حرارت تطبیقی برای کاهش اثرات اعوجاج.

دستگاه‌های جوش پیشرفته ویژگی‌های مدیریت حرارت پیشرفته را ادغام می‌کنند که کنترل دقیقی بر فرآیند جوشکاری فراهم می‌کند و به حداقل رساندن اعوجاج جوش کمک می‌کند. جوشکارهای صنعتی با استفاده از تکنولوژی پیشرفته می توانند به طور موثر چالش های اعوجاج جوش را برطرف کنند و به جوش های دقیق و دقیق دست یابند.

چالش های سازگاری مواد: جوشکاران صنعتی اغلب هنگام اتصال مواد غیر مشابه با آلیاژها یا ضخامت های مختلف با چالش های سازگاری مواد مواجه می شوند. برای رسیدگی به مسائل مربوط به سازگاری مواد، موارد زیر را در نظر بگیرید:

تحقیقات کاملی در مورد موادی که به هم متصل می شوند برای درک ویژگی ها و چالش های بالقوه آنها انجام دهید.
استفاده از تکنیک‌های جوشکاری مناسب، مانند فلزات پرکننده تخصصی یا لایه‌های میانی برای ترکیب مواد غیرمشابه.
آماده سازی مناسب اتصالات مشترک با حذف آلاینده ها و اطمینان از تناسب مناسب.
اجرای عملیات حرارتی قبل و بعد از جوش، در صورت لزوم، برای بهبود سازگاری مواد.

افزایش راندمان و کارایی: برای بهینه سازی راندمان و کارایی در عملیات جوشکاری، جوشکاران صنعتی باید استراتژی های زیر را در نظر بگیرند:

اتخاذ فرآیندهای جوشکاری پیشرفته، مانند جوشکاری پالس MIG یا TIG، برای بهبود کنترل و سرعت.
استفاده از اتوماسیون جوشکاری و رباتیک برای ساده کردن وظایف تکراری، کاهش زمان چرخه و افزایش ثبات.
اجرای اصول تولید ناب برای بهینه سازی گردش کار، کاهش ضایعات مواد و به حداقل رساندن فعالیت های بدون ارزش افزوده.
نگهداری و کالیبره کردن منظم تجهیزات جوش برای اطمینان از عملکرد بهینه و به حداقل رساندن زمان خرابی.

چالش های رایج جوشکاری آلومینیوم

جوشکاری آلومینیوم اغلب به عنوان یک جوشکاری سخت و چالش برانگیز تلقی می شود. درک بهترین روش‌ها می‌تواند در زمان و هزینه صرفه‌جویی کند و به شما اطمینان دهد که جوش‌های با کیفیت تولید می‌شوند و به نتایج دلخواهتان می‌رسید. در ادامه چالش های رایجی که جوشکاران ممکن است در جوشکاری آلومینیوم صنعتی با آن مواجه شوند و نکات عیب یابی برای مقابله با آنها آورده شده است.

عدم همجوشی یا عدم نفوذ: عدم نفوذ اغلب در شروع جوش دیده می شود. مسائل مربوط به همجوشی و نفوذ جوش می تواند ناشی از فرآیند، فلزات پرکننده یا پارامترهای مورد استفاده باشد. تلاش برای جوشکاری آلومینیوم با استفاده از پارامترهای فولادی ملایم می تواند منجر به مشکلات همجوشی یا نفوذ شود. استفاده از فلزات پرکننده با اندازه کم و همچنین گرمای بسیار کم نیز می تواند باعث عدم نفوذ در ریشه شود. برای حل مشکلات فیوژن، ولتاژ یا سرعت تغذیه سیم را افزایش دهید. از آنجایی که آلومینیوم بسیار سریعتر از فولاد گرما را هدایت می کند، در ابتدای جوش تا زمانی که انرژی کافی به جوش داده نشود، مستعد عدم گداختگی است. برخی از تجهیزات جوشکاری با افزایش خودکار جریان در شروع جوش و سپس کاهش آن برای جلوگیری از تجمع بیش از حد گرما، این مشکل را برطرف می کنند. عدم تمیز کردن اکسیدها از سطح مواد پایه نیز می‌تواند باعث عدم همجوشی شود، زیرا اکسید انرژی زیادی برای ذوب شدن مصرف می‌کند. جوشکاری TIG اغلب می تواند از مشکل عدم همجوشی در ابتدای جوش جلوگیری کند زیرا حوضچه جوش می تواند قبل از افزودن فلز پرکننده ایجاد شود. در صورت عدم نفوذ، افزایش آمپر یا استفاده از آمپر منفی الکترود بیشتر، گرمای بیشتری را به ناحیه جوش وارد می کند.
گرمای بیش از حد: گرمای بیش از حد نیز می تواند مشکلاتی ایجاد کند. گرمای ورودی بیش از حد ممکن است به دلیل تنظیم ولتاژ یا سرعت تغذیه سیم بیش از حد بالا یا سرعت بسیار پایین حرکت ایجاد شود. این امر به خصوص در آلومینیوم با گیج نازک تر می تواند منجر به سوختگی شود. به طور کلی، آلومینیوم برای جلوگیری از تجمع گرما به سرعت حرکت سریع‌تری نسبت به فولاد نیاز دارد. جوش بیش از حد نیز گرمای بیشتری را اضافه می کند و می تواند منجر به سوختگی شود. هنگام جوشکاری TIG، آمپر جوش را کاهش دهید یا با افزایش قطر میله یا فشار دادن، میله مواد پرکننده بیشتری را اضافه کنید.
تغذیه ضعیف سیم: تغذیه ضعیف سیم در جوشکاری MIG از رایج ترین چالش های جوشکاری آلومینیم است. به دلیل استحکام ستونی پایین تغذیه سیم آلومینیومی، گره خوردن سیم بین رول درایو و آستر، مشکلی زمان بر و پرهزینه است که منجر به توقف سیم تغذیه می‌شود. راه اندازی مناسب تجهیزات و نصب آستر تفنگ همچنین استفاده از بزرگترین قطر سیم عملی می تواند به جلوگیری از مشکلات تغذیه کمک کند. فرآیند جوشکاری پالسی غالباً اجازه می‌دهد تا در همان تنظیمات آمپر با قطر سیم کوچک‌تر از قطر سیم یک اندازه بزرگ‌تر استفاده شود، که به کاهش مشکلات تغذیه بدون افزودن گرمای بیش از حد کمک می‌کند.
نیمرخ مهره های ناسازگار: علاوه بر مشکلات تغذیه سیم که منجر به عدم یک پروفایل مهره ثابت می شود، تکنیک مناسب نیز در نمایه مهره خوب، نقش مهمی دارد. توصیه می شود از مهره نخی استفاده کنید. کاهش سرعت و افزایش گرمای ورودی ممکن است منجر به عدم نفوذ یا همجوشی شود. تکنیک های فشار باید با حفظ اندازه و شکل گودال جوش ثابت استفاده شود. قوس جوش باید در لبه جلویی حوضچه نگه داشته شود، زیرا اجازه دادن به قوس به داخل حوضچه می تواند منجر به مشکلاتی با عدم همجوشی شود.
تخلخل : در برخی موارد، تقریباً هر اپراتور هنگام جوشکاری آلومینیوم با تخلخل برخورد کرده است. تخلخل اغلب به دلیل عدم تمیز کردن مناسب مواد پایه یا استفاده از پارامترهای جوش بسیار سرد ایجاد می شود. استفاده از فرآیند MIG پالسی به جای فرآیند اتصال کوتاه می تواند تخلخل روی آلومینیوم را کاهش دهد. تخلخل همچنین ممکن است ناشی از کمبود گاز محافظ باشد، که ممکن است در نتیجه تنظیمات نامناسب روی تجهیزات، سوراخ در لوله تفنگ مشعل یا باد که گاز محافظ را دور می کند باشد. یکی از شاخص های مشکلات گاز محافظ، جوش سیاه و دوده ای است.