جوش شیاری و انواع آن

جوش شیاری چیست؟

جوش شیاری (Groove Weld) عبارت است از جوشی که در شیار یا درز بین دو قطعه اجرا می شود. در این نوع جوش، لبه یک یا هر دو قطعه را قبل از جوشکاری از یک یا هر دو طرف آماده سازی می کنند. نمایی از یک جوش شیاری و بخش های مختلف آن در شکل ۱ نشان داده شده است.

شکل ۱- جوش شیاری

برای آشنایی با اصطلاحات مربوط به جوش و قسمت های مختلف آن می توانید به سوال ۴۸ در قسمت یازدهم از آموزش دستورالعمل جوشکاری در وب سایت عصر مواد مراجعه فرمایید.

انواع جوش شیاری:

برای اینکه جوش شیاری در درز یا شیار بین دو قطعه رسوب کند، به لبه، هندسی خاصی می دهند. بر حسب نوع هندسه لبه ها، انواع درز یا شیار به دست می آید. جوش های شیاری بر اساس نوع درز یا شیار آن به انواع زیر تقسیم می شود که در شکل ۲ و ۳ نشان داده شده است.

جوش شیاری لبه مربعی یا لبه گونیایی (Square Groove Weld)
جوش شیاری نیم جناقی (نیم جناغی) (Bevel Groove Weld)
جوش شیاری جناقی (جناغی) یا V شکل (V- Groove Weld)
جوش شیاری نیم لاله ای یا J شکل (J- Groove Weld)
جوش شیاری لاله ای یا U شکل (U- Groove Weld)
جوش شیاری نیم جناقی (جناغی) لبه گرد (Flare-Bevel Groove Weld)
جوش شیاری جناقی (جناغی) لبه گرد (Flare-V- Groove Weld)
جوش شیاری لبه اریب (Scarf Groove Weld)

جوش شیاری می تواند از یک طرف قطعات (Single Side) اجرا شود (جوش شیاری یک طرفه – Single Groove Weld) یا از دو طرف قطعات (Double Sides) اجرا شود (جوش شیاری دو طرفه – Double Groove Weld). هر یک از انواع درز یا شیار را می توان به صورت یک یا دو طرفه آماده سازی نمود. نمونه جوش های یک طرفه و دو طرفه در شکل های ۲ و ۳ نشان داده شده است. سایز جوش شیاری فاصله عمودی از سطح فلز پایه تا حداکثر میزان نفوذ جوش در فلز پایه است که در شکل ۴ مشخص شده است.

جوش شیاری در یک طبقه بندی بر اساس میزان نفوذ جوش در اتصال، به دو نوع نفوذ جزئی یا ناقص (Partial/Incomplete Joint Penetration Weld) و نفوذ کامل (Complete Joint Penetration Weld) تقسیم می شود. جوش با نفوذ کامل (CJP Weld) جوشی شیاری است که در آن فلز جوش در سرتاسر ضخامت اتصال نفوذ می کند و ادامه دارد. در مقابل جوش با نفوذ ناقص یا جزئی (PJP/IJP Weld) جوشی شیاری است که در آن فلز جوش در سرتاسر ضخامت اتصال نفوذ نمی کند و غیر کامل است. نمونه هایی از این دو جوش در شکل ۵ نشان داده شده است. در جوش با نفوذ کامل بر خلاف جوش با نفوذ ناقص، سایز جوش شیاری با عمق پخ برابر است.

شکل ۲ – جوش شیاری یک طرفه

شکل ۳ – جوش شیاری دو طرفه

شکل ۴ – سایز جوش شیاری

شکل ۵ – جوش با نفوذ جزئی و کامل

تعریف و شکل انواع جوش های شیاری بر اساس نوع شیار یا درز جوش در جدول زیر نشان داده می شود:

برای دریافت فایل pdf این جدول از عصر مواد اینجا کلیک کنید

از کدام نوع جوش شیاری استفاده کنیم؟

انتخاب نوع جوش شیاری بستگی به عوامل زیادی دارد و طراح با در نظر داشتن این عوامل نسبت به انتخاب نوع جوش و نوع پخ اقدام می کند. برخی از این عوامل عبارتند از:

ضخامت و هندسه قطعات در محل اتصال:

برای مثال جوش شیاری لب به لب لبه گونیایی ترجیحاً برای قطعاتی با ضخامت کمتر از ۱۰ میلی متر، جوش شیاری لب به لب جناقی برای قطعاتی با ضخامت بیشتر از ۱۰ میلی متر ، جوش شیاری لب به لب U شکل یک طرفه برای قطعاتی با ضخامت کمتر از ۱۸ میلی متر و جوش شیاری لب به لب U شکل دو طرفه برای قطعاتی با ضخامت بیشتر از ۱۸ میلی متر استفاده می شوند. در جوش های شیاری سپری یا T شکل، مقادیر ضخامت قطعه متفاوت با جوش شیاری لب به لب است.

نوع فرایند جوشکاری:

برای مثال درز اتصال بین صفر تا ۵ میلی متر در جوشکاری فرایند الکترود دستی مطرح است، در حالی که در فرایند زیر پودری می توان در ضخامت های به مراتب بیشتر نسبت به فرایند الکترود دستی بدون پخ سازی به نفوذ کامل رسید.

هزینه های جوشکاری و ساخت:

طرح اتصال، پخ سازی و نوع جوش شیاری به طور قابل ملاحظه ای متاثر از هزینه آماده سازی لبه و پخ سازی، میزان مصرف و هزینه فلز پر کننده، زمان یا نفر ساعت لازم برای جوشکاری و در کل هزینه های جوشکاری و ساخت قطعه است. برای مثال هزینه پخ سازی در جناقی یک طرفه حدود نصف جناقی دو طرفه است یا هزینه آماده سازی پخ های لاله ای و نیم لاله ای بیشتر از جناقی و نیم جناقی است زیرا این پخ ها را نمی توان فقط با شعله یا برشکاری دستی ایجاد کرد و معمولاً یک مرحله ماشینکاری هم برای ایجاد شعاع R لازم دارند. از سوی دیگر پخ های U شکل نسبت به V شکل ماده مصرفی کمتری برای پر کردن شیار لازم دارند. همچنین در ضخامت های زیاد قطعه کار، پخ های دو طرفه ماده مصرفی کمتری لازم دارند.

دسترسی به درز و دو طرف قطعه کار:

اگر به هر دلیلی دسترسی به دو طرف قطعه کار وجود نداشته باشد، جوش های دو طرفه قابل استفاده نخواهند بود. دسترسی به درز هم محدودیت هایی برای پخ سازی و انتخاب نوع جوش شیاری به وجود می آورد.

کنترل اعوجاج و پیچیدگی:

در پخ های دو طرفه پیچیدگی کمتر است چون تنش از هر دو طرف اعمال شده و تا حدی خنثی می شود. با کاهش زاویه پخ، پیچیدگی کاهش می شود.

سهولت فرایند:

ترجیح طراح اینست که عملیات جوشکاری هر چه ساده تر و سهل تر انجام بگیرد، بر همین اساس، از نوع پخ و نوع جوشی استفاده می کند که پر کردن آن برای جوشکار راحت و سهل باشد. برای مثال زاویه پخ زیاد باعث انجام راحت تر جوشکاری می شود یا جوشکاری در پخ U شکل راحت تر از پخ V شکل است. در صورت دسترسی به هر دو طرف قطعه و امکان جوشکاری عمودی در خط جوش، پخ دو طرفه بهتر و راحت تر از یک طرفه است، زیرا می توان از دو جوشکار به صورت همزمان استفاده کرد که باعث کاهش زمان جوشکاری و کاهش پیچیدگی می شود.

وضعیت جوشکاری:

وضعیت جوشکاری (تخت، افقی، قائم و بالای سر) به واسطه ی مواردی چون حجم جوش، امکان ریزش مذاب و پیچیدگی بر انتخاب نوع جوش شیاری موثر است. برای مثال در جوشکاری قائم، پخ نیم جناقی بهتر از پخ جناقی است، زیرا به دلیل عدم پخ سازی در یک طرف جوش، امکان ریزش مذاب در آن کمتر است.

امکانات و تجهیزات لبه سازی:

از عوامل تاثیر گذار در انتخاب نوع پخ و نوع جوش شیاری، دسترسی به امکانات و تجهیزات لازم برای لبه سازی است. برای مثال عملیات سنگ زنی و تراش برای آماده سازی لبه های J و U شکل در هر کارگاهی ممکن نیست.

استحکام جوش، نوع و توزیع نیروها و تنش های وارده بر جوش:

استحکام جوش، نوع و توزیع نیرو و تنش های وارده بر اتصال از قبیل تنش کششی، فشاری، برشی، خمشی، پیچشی و خستگی و عکس العمل جوش در برابر آن ها از عوامل موثر در انتخاب نوع جوش شیاری است. برای مثال جوش شیاری لبه گونیایی در مواقعی که اتصال تحت نیروهای خستگی زا یا نیروهای ضربه ای قرار دارد به کار نمی رود یا جوش شیاری لبه گونیایی و جناقی یک طرفه برای تنش های کششی ناشی از خمش مناسب نیستند.

سایر عوامل:

از دیگر عوامل موثر بر انتخاب نوع جوش شیاری می توان به مواردی چون تطابق با طرح سازه و الزامات طراح، جنس قطعه از نظر سیالیت ذوب، عیوب و ضعف های قطعه مثل تورق، امکان تغییر نوع نیروی وارده با تغییر نوع پخ، تمرکز تنش و غیره اشاره کرد.