جوشکاری گلمیخ
در ساختمان سازی چندین سالی است که به دلایل مختلفی همچون هزینه کم و اقتصادی بودن، سرعت بالای اجرا، مقاومت بالا و وزن کم، انعطاف پذیری بالا و خواص شکل پذیری از سازه های فلزی مخصوصا در مناطقی از کشور که زلزله خیز است استفاده می شود.
طبق تحقیقات به عمل آمده از شرکت های تولید گلمیخ و سازه های فلزی نشان داده شده که امروزه اکثر ساختمان‌های مسکونی و تجاری از سقف های کامپوزیت یا سقف های عرشه فولادی استفاده می شود، چون از نظر اقصادی برای بسیاری از سازندگان مقرون به صرفه می باشد و می‌توانند ساختمان را با هزینه کمتر و در مدت زمان کوتاهتر و نیروی انسانی کمتری به اتمام برسانند. این سقف‌ها از عناصری همچون بتن، ورق‌های گالوانیزه، آرماتورهای حرارتی، فلاشینگ و زائده‌هایی به نام گلمیخ تشکیل شده‌اند. گلمیخ‌ها نقش برشگیر را در این سیستم ایفا می‌کنند و با پخش نیرو در همه جهات، سازه را در برابر بارهای مخرب ایمن می‌سازند.
برای اتصال فلزات در سازه های فلزی معمولا از جوشکاری استفاده می‌شود و که از اهمیت بالایی مخصوصا در هنگام وقوع زلزله برخوردار می‌باشد. یکی از مواردی که در هنگام اتصال آن از جوشکاری استفاده می‌شود و روش و نحوه انجام آن مهم است و باید در سطح کیفیت بالا و طبق استانداردها انجام شود، جوشکاری گلمیخ می‌باشد. جوشکاری گلمیخ از طریق دستگاه مخصوصی به نام استادولدینگ انجام شده و فرآیندی است که طی آن گلمیخ به عنوان عامل اصلی اتصال بین اجزای سقف، به ورق‌های عرشه فولادی جوش داده می‌شود. این اتصال بسیار قدرتمند نقش اساسی در یکپارچگی و استحکام سقف عرشه فولادی دارد و لازم است با توجه به ضوابط خاصی انجام شود. در این مطلب با اهمیت و نحوه جوشکاری گل میخ بیشتر آشنا می‌شویم.
جوشکاری گلمیخ چیست؟
جوشکاری گلمیخ، یک فرایند ذوبی است که در رده جوشکاری‌های قوسی قرار می‌گیرد. در این فرایند، گلمیخ‌ها که زائده‌های متصل‌کننده با مقاومت بالا هستند، به واسطه گرمای قوس الکتریکی قوی، به قسمتی از فلز پایه جوش داده می‌شود. این اتصال اگر به درستی صورت گیرد بسیار مستحکم و دائمی بوده و به افزایش مقاومت کل سیستم می‌انجامد. دستگاه مخصوص جوشکاری گلمیخ، استادولدینگ نام دارد.
جوشکاری گلمیخ در چه مواردی استفاده می‌شود؟
گلمیخ‌ها از پراستفاده‌ترین قطعات صنعتی در صنایع مختلف به شمار می‌آیند. تقریبا در هر زمان که لازم باشد اتصالی با کیفیت بالا در سریع‌ترین زمان ممکن صورت گیرد، می‌توان با جوشکاری گلمیخ به این هدف دست پیدا کرد. برای مثال در صنایع ساختمانی، خودرو، پزشکی و نفت و گاز از گلمیخ‌ها به عنوان اجزای یکپارچه‌کننده استفاده می‌شود.
یکی از عمده‌ترین مصارف گلمیخ مربوط به صنعت ساختمان و ساخت سقف‌های عرشه فولادی است که امروزه پروژه‌های زیادی را با این نوع سیستم سقف اجرا می‌کنند. اگرچه می‌توان از انواع اتصال‌دهنده‌ها در اجرای سقف‌های مرکب استفاده کرد، اما با توجه به استانداردها و تحقیقات انجام شده، هیچ المانی به اندازه گلمیخ، قادر به تحمل تمامی بارهای وارده نیست. حداکثر ضخامت گلمیخ استفاده‌شده در این نوع سقف‌ها 20 میلی‌متر است و ارتفاع آن با توجه به ابعاد ورق تعیین می‌شود.
هدف از جوشکاری گلمیخ در سقف عرشه فولادی
در سقف‌های عرشه فولادی نیاز به قطعاتی داریم که میان اجزای مختلف اتصال برقرار کند و بتواند تنش‌های برشی را میان فولاد و بتن انتقال دهد. گلمیخ نوعی برشگیر است که با هدف یکپارچه ساختن عملکرد اجزا در این نوع سقف‌ها به سطح ورق گالوانیزه جوش داده می‌شود. از این مفهوم متوجه می‌شویم که گلمیخ‌ها به دو منظور در سقف عرشه فولادی استفاده می‌شوند:
- به عنوان المانی که نیروهای برشی و کششی را در زمان بارگذاری دینامیکی تحمل می‌کند و با انتقال آن، موجب ایمن ماندن سازه در برابر نیروهای جانبی زلزله می‌شود.
- به عنوان عضوی که اتصال برقرار می‌کند و صلبیت سقف را افزایش می‌دهد.
جوشکاری گلمیخ چه تاثیری در هزینه اجرای سقف دارد؟
جوشکاری گلمیخ در بسیاری از حوزه‌ها خصوصا اجرای سقف عرشه فولادی و سقف کامپوزیت، اقتصادی‌ترین روش اتصال به شمار می‌آید. در این روش نیاز به آماده‌سازی خاصی نیست و بسیاری از موارد همچون پرچ‌کاری، سوراخ‌کاری، پانچ‌کاری، ماشین‌کاری و … حذف خواهد شد. بنابراین این فرایند در کاهش زمان و هزینه تمامشده بسیار مؤثر است.
اتصال با فرایند جوشکاری گلمیخ چه مزایایی دارد؟
در سقف‌های عرشه فولادی نیاز به قطعاتی داریم که میان اجزای مختلف اتصال برقرار کند و بتواند تنش‌های برشی را میان فولاد و بتن انتقال دهد. دلایل بسیاری باعث شده تا فرایند جوشکاری گلمیخ به عنوان یکی از بهترین راه‌های اتصال قطعات، به حوزه‌های مختلف صنعت راه پیدا کند. امکان اتصال مواد مختلف، قابلیت جوشکاری ورق‌های فلزی بسیار نازک و امکان اتصال در یک طرف قطعه از مزایای این فرایند است. مزیت‌های دیگر جوشکاری گل میخ به شرح زیر هستند:
اعوجاج بسیار کم
یکی از مواردی که المان‌های سازه‌ای را در مقابل نیروهای وارده بسیار آسیب‌پذیر می‌کند، ایجاد تغییر شکل و اعوجاج در آن‌ها است. برای مثال ایجاد سوراخ در ورق‌ها به تمرکز تنش در اطراف آن منجر می‌شود و گسیختگی را به دنبال دارد. جوشکاری گل میخ با ایجاد کمترین تغییرشکل در فلز پایه، مانع از ایجاد نقاط ضعف در سازه شده و به دلیل مهار برش‌های وارده، نقش اساسی را در مستحکم ساختن سقف ساختمان ایفا می‌کند.
زمان جوشکاری بسیار کوتاه
برای جوشکاری هر گل میخ تقریبا 2 تا 3 دقیقه زمان نیاز است. پس از وارد شدن گلمیخ به درون حوضچه مذاب تنها 3 ثانیه وقت کافی است تا مواد مذاب سرد شوند. بنابراین سطح بزرگی را می‌توان با این روش در مدت زمان کوتاهی جوشکاری نمود.
استحکام بسیار زیاد
گلمیخ آلیاژی کم‌کربن با سختی و مقاومت بالا است که در میان اجزایی با جنس مختلف همچون بتن، فولاد و … اتصال برقرار می‌کند. بعد از فرایند جوش و سخت شدن مواد مذابی که گلمیخ درون آن قرار گرفته این اتصال به قدری محکم می‌شود که با اعمال فشار و بدون ایجاد هیچگونه گسیختگی و شکست می‌توان گلمیخ را خم نمود.
تجهیزات لازم برای جوشکاری گلمیخ
دستگاه جوشکاری گلمیخ، استادولدینگ (Stud Welding) نام دارد و از 3 بخش تشکیل شده است.
- سیستم کنترل ( جهت تنظیم و کنترل زمان قوس و عملکرد گان)
- گان (تأمین‌کننده فشار طول قوس و نگهداری گل میخ)
- کابل‌های اتصال
به طور کلی تجهیزات و ابزارهای مورد نیاز در فرایند جوشکاری گلمیخ عبارتند از:
- منبع تغذیه
- گان جوشکاری
- کابل اتصال
- کابل کنترل
- کابل منبع تغذیه
- گلمیخ
- شعله‌پوش سرامیکی
تجهیزات ایمنی مورد نیاز:
- ماسک یا کلاه جوشکاری
- محافظ چشم و گوش
- لباس کار مناسب
- پیش‌بند چرمی
- دستکش جوشکاری
روش‌های جوشکاری گلمیخ
دو روش برای جوشکاری گل میخ وجود دارد که مراحل اجرای فرایند در آن‌ها یکسان است و تنها به لحاظ منبع تغذیه با هم فرق می‌کنند. در این بخش به توضیح این دو روش می‌پردازیم.
منبع تغذیه خازنی (Capacitor discharge stud weld)
از این روش در صنایع ساختمانی، الکترونیک، ورق‌کاری، صنایع غذایی، لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی، فناوری عایق و … استفاده می‌کنند. همچنین در این روش که با یک منبع تغذیه تخلیه‌شده و یک بانک ذخیره‌سازی خازنی کار می‌کند می‌توان در شرایط زیر به جوشکاری گل میخ پرداخت:
- اتصال ورق با ضخامت کم
- جوشکاری ورق و گلمیخ ناهمسان
- جوشکاری غیرقابل دید از طرف مقابل
منبع تغذیه قوس غوطه‌ور (Drawn arc stud weld)
این روش مشابه منبع مستقیم در جوشکاری الکترود دستی است. کاربرد منبع تغذیه قوس غوطه‌ور در سایت‌های نیروگاهی و تجهیزات بویلر است و در شرایط زیر از آن استفاده می‌کنند:
- فلز پایه و گلمیخ مشابه باشند.
- ضخامت قطعه کار از قطر گلمیخ بیشتر باشد.
مراحل اجرای جوشکاری گلمیخ
گلمیخ می‌تواند به دو صورت در سقف عرش فولادی اجرا شود:
- اتصال مستقیم به روی بال
- اتصال روی ورق عرشه فولادی
نحوه اجرای گلمیخ توسط دستگاه استادولدینگ به شرح زیر است:
- در ابتدا لازم است تنظیمات دستگاه و گان بررسی شود. چرا که این مرحله به شدت در کیفیت جوش اثرگذار است و بسیاری از مشکلات در جوشکاری به دلیل تنظیمات نادرست گان و منبع تغذیه رخ می‌دهند.
- در این مرحله گلمیخ درون نگهدارنده یا چاک دستگاه قرار می‌گیرد و محافظ سرامیکی به داخل کفشک هدایت می‌شود.
- حال با قرار گرفتن انتهای گلمیخ بر روی محل اتصال و فشردن جزئی فنر گان به سمت پایین، محافظ سرامیکی روی قطعه جای می‌گیرد.
- در مرحله بعدی با فشرده شدن ماشه گان، گلمیخ با فشار زیاد بر روی سطح کوبیده می‌شود و قوس الکتریکی شدیدی که در این حالت ایجاد شده، میخ و فلز ناحیه اتصال را ذوب می‌کند. پس از کامل شدن قوس الکتریکی، گلمیخ در حوضچه مذاب فرو می‌رود.
- ثابت نگهداشتن گان در این زمان بسیار اهمیت دارد و بعد از کامل شدن جوش نیز تا سرد شدن فلز مذاب باید به این کار ادامه داد.
- بعد از گذشت چند ثانیه، گان به آرامی از گلمیخ متصل‌شده خارج می‌شود و با شکستن محافظ سرامیکی، فرایند جوشکاری تکمیل می‌گردد. در پایان لازم است ناحیه جوش به صورت چشمی کنترل شود.
چه نوع گلمیخی برای جوشکاری مناسب است؟
برای جوشکاری گلمیخ در سقف عرشه فولادی، باید از قطعات فلزی که به روش فورج سرد تولید شده‌اند، استفاده کرد. چرا که در این حالت از متریال مرغوب، فولاد کم‌کربن و ماشین‌آلات مخصوص برای تولید محصولاتی کاملا همگن استفاده می‌شود. روش فورج سرد با یکنواخت شدن لایه‌های درونی فولاد همراه است و سبب افزایش دانسیته، مقاومت کششی و تسلیم، سختی و یکدستی ظاهری گلمیخ خواهد شد. در مقابل گلمیخ‌هایی که با روش فورج گرم و ریخته‌گری سنتی ساخته شده‌اند، خواص نامطلوبی همچون ناهمگنی، مقاومت پایین و جوش‌پذیری نامناسب دارند و نمی‌توانند انتظارات لازم را پس از جوشکاری برآورده کنند.
روش‌های حفاظت از حوضچه مذاب
در جوشکاری گل میخ دو روش برای محافظت و جلوگیری از پاشیده شدن مواد مذاب وجود دارد:
استفاده از محافظ سرامیکی: محافظ‌های سرامیکی در اشکال، ابعاد و طرح‌های متنوعی در بازار موجود هستند. اشکال متنوع محافظ، آن‌ها را برای اتصالات مختلف اعم از اتصال به گوشه، اتصال به زاویه خارجی و … مناسب می‌سازد. طرح محافظ‌های سرامیکی از اهمیت زیادی برخوردار است و موارد زیر را کنترل می‌کند:
- پاشش قوس و لایه فیلت
- گرمایی که در محدوده اتصال متمرکز می‌شود.
- خروج گاز که سبب تخلخل و اکسیداسیون فلز جوش می‌شود.
محافظ‌های سرامیکی یک بار مصرف هستند و در انتهای گلمیخ روی نگهدارنده قرار می‌گیرند. در پایان جوشکاری این قطعات شکسته و از محل اتصال خارج می‌شوند.
گاز محافظ: استفاده از گاز محافظ، تشکیل حفره و ناخالصی را در ناحیه جوش، به شدت کاهش می‌دهد. در جوشکاری فولاد معمولا از گاز آرگون و کربن‌دی‌اکسید و برای آلیاژهای آلومینیم از گاز خالص آرگون و آرگون-هلیم استفاده می‌شود. گاز محافظ بر روی فلز پایه، قوس، مذاب گلمیخ، شکل نفوذ و فیلت گلمیخ (به واسطه کشش سطحی) اثر می‌گذارد. در واقع به‌کارگیری گاز محافظ به همراه محافظ سرامیکی می‌تواند سبب بهبود شکل فیلت شود.
کنترل و تست اتصال بعد از جوشکاری گلمیخ
بازرسی اتصال گلمیخ به دو روش چشمی و انجام تست‌های مکانیکی صورت می‌گیرد. پس از کنترل چشمی برای اطمینان از استحکام و کیفیت اتصال از تست‌های مکانیکی که به صورت خمشی، پیچشی و کششی انجام می‌شوند، استفاده می‌کنیم.
بازرسی چشمی
با مشاهده جوش گوشه ایجادشده در ناحیه اتصال می‌توان اتصال گلمیخ را به صورت چشمی کنترل کرد. اشکال مختلف هر کدام بیانگر عیوب خاصی هستند و در منابع معتبر راهنمای جوشکاری، راه‌حل‌هایی برای رفع آن‌ها ذکر شده است.
تست خمش
تست خمش با استفاده از یک لوله با ابعاد متناسب انجام می‌شود. بدین صورت که گلمیخ را با کمک لوله تا زاویه 30 درجه از محور اصلی آن خم می‌کنیم. اگر هیچگونه شکستی اتفاق نیفتاد، کیفیت جوش مورد تایید است.
نکات مهم در جوشکاری گلمیخ
بازرسی اتصال گلمیخ به دو روش چشمی و انجام تست‌های مکانیکی صورت می‌گیرد. پس از کنترل چشمی برای اطمینان از استحکام و کیفیت اتصال از تست‌های مکانیکی که به صورت خمشی، پیچشی و کششی انجام می‌شوند، استفاده می‌کنیم.
- قبل از عملیات جوشکاری باید گلمیخ‌ها و سطوح مورد نظر کاملا خشک و بدون زنگ‌زدگی باشند.
- اپراتور باید گان دستگاه را در حین فرایند و تا زمان منجمد شدن فلز مذاب، ثابت نگه دارد.
- عمودی نگهداشتن تفنگ، حین فرایند جوشکاری بسیار مهم است و برای اطمینان از عمود بودن آن می‌توان از تراز کروی که بر روی دستگاه قرار داده شده، استفاده کرد.
- زمانی که جوشکاری روی ورق گالوانیزه انجام می‌شود، باید از شعله‌پوش دنده‌درشت به منظور محافظت از حوضچه مذاب استفاده کرد. برای اتصال به روش مستقیم، شعله‌پوش دنده‌ریز مناسب است
- قبل از شروع جوشکاری، ورق عرشه باید به روی تیر ثابت گردد.
- جوشکاری حین لرزش دست به شدت روی نتیجه کار تاثیر می‌گذارد و باید از آن خودداری کرد.
- اگر دمای فلز پایه، از 18- پایین‌تر باشد، نباید عملیات جوش انجام شود.
- در دمای کمتر از 10 درجه سانتی‌گراد، تست خمش گلمیخ باید به آرامی انجام شود تا شکست ترد در قطعه اتفاق نیفتد.
- جوشکاری گلمیخ باید مطابق با استانداردهای مربوطه صورت گیرد و کلیه الزامات مبحث دهم مقررارت ساختمان را در این زمینه ارضا کند.
نتیجه‌گیری
جوشکاری گلمیخ فرایندی بسیار حساس و اثرگذار در کیفیت نهایی سقف عرشه فولادی است. هزینه جوشکاری در هر پروژه می‌تواند بسته به شرکت پیمانکار، متراژ سقف و … متفاوت باشد. انتخاب شرکت‌های پیمانکار بهتر است با توجه به لیست تجهیزات و ماشین‌آلات هر شرکت صورت گیرد. چرا که اگر شرکت شخصا مالک تجهیزات مورد نیاز باشد انتخاب آن علاوه بر امکان اجرای سریع‌تر و همزمان طبقات مختلف، می‌تواند صرفه‌جویی در هزینه را نیز به همراه داشته باشد.
برای دریافت مشاوره رایگان نیز میتوانید با کارشناسان خبره شرکت ساختمانی فرتاک ویژن تماس حاصل نمایید تا بتوانید خریدی آسان و مطمئن داشته باشید.
