اعوجاج درجوشکاری اسکلت فلزی
جوشکاری یکی از اصلی‌ترین فرایندها در ساخت اسکلت‌های فلزی به شمار میرود؛ اما این فرایند همواره با چالش‌هایی همراه است.یکی از مهم‌ترین
مشکلاتی که ممکن است در حین یا پس از جوشکاری به‌وجود آید، پدیده‌ای به نام اعوجاج (Distortion) است. اعوجاج به معنی تغییر شکل ناخواسته
اعضای فلزی تحت تأثیر تنش‌های حرارتی حاصل از جوشکاری است. در ظاهر ممکن است این مشکل کوچک به نظر برسد،اما در عمل میتواند عملکرد
سازه را تحت‌تأثیر قرار دهد یا حتی باعث رد قطعات در کنترل کیفیت شود.
چگونه اعوجاج در جوشکاری ایجاد میشود؟
فرایند جوشکاری بر پایه ذوب و انجماد فلز پایه و فلز پرکن انجام میشود. در این فرایند، گرمای بالا در نقطه‌ای متمرکز شده و پس از قطع قوس،دمایی
قطعه به سرعت کاهش می‌یابد. این تغییرات شدید دما باعث ایجاد انقباض و انبساط غیر یکنواخت در قطعه میشود. نتیجه‌ی این رفتار حرارتی، ایجاد
تنش‌های پسماند و تغییر شکل‌های دائمی در عضو فلزی است.در واقع ، مناطق نزدیک به جوش به دلیل حرارت بالا منبسط شده و پس از سرد شدن
به دلیل انقباض ناهمگن، از وضعیت اصلی خود منحرف میشوند. این انحراف‌ها می‌توانند در اشکال مختلفی مانند پیچش، خم‌شدگی، تاب‌برداشتگی
یا تغییر طول ظاهر شوند.
انواع اعوجاج در سازه‌های فلزی
اعوجاج بسته به نوع اتصال و نحوه جوشکاری، میتواند به اشکال مختلفی بروز کند. رایج‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
اعوجاج زاویه‌ای (Angular Distortion): زمانی که دو قطعه در زاویه‌ای مشخص به هم جوش داده میشوند ، ممکن است زاویه بین آن‌ها تغییر کند و
حالت باز یا بسته به خود بگیرد.
اعوجاج طولی (Longitudinal Shrinkage): کاهش طول در امتداد خط جوش، که به ویژه در اتصالات بلند محسوس است.
اعوجاج عرضی (Transverse Shrinkage): کاهش عرضی جوش به علت انقباض فلز پرکن و ذوب‌شده.
پیچش (Twisting): چرخش قطعه حول محور طولی به دلیل توزیع غیریکسان حرارت.
خم‌شدگی (Bowing): تغییر شکل منحنی مانند در طول عضو فلزی که در تیرها و ستون‌ها مشاهده میشود.
تأثیرات اعوجاج بر کیفیت سازه
وجود اعوجاج در اسکلت فلزی میتواند پیامدهای جدی به‌همراه داشته باشد. برخی از این اثرات عبارت‌اند از:
کاهش دقت نصب قطعات و نیاز به دوباره‌کاری
اختلال در تراز بودن ستون‌ها و تیرها
کاهش مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی
افزایش هزینه‌های ترمیم و اصلاح
کاهش طول عمر مفید سازه
در پروژه‌های حساس مانند برج‌ها، سوله‌های صنعتی یا سازه‌های لرزه‌بر، اعوجاج غیرقابل‌قبول تلقی میشود و باید اقدامات لازم برای کنترل یا حذف
آن صورت گیرد.
عوامل مؤثر در بروز اعوجاج
عوامل مختلفی در شدت یا نوع اعوجاج دخیل‌اند که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
جنس قطعه و ضخامت فلز
روش و ترتیب اجرای جوش
میزان ورود حرارت (Heat Input)
نوع اتصال (لب‌به‌لب، گوشه‌ای، روی‌هم، سپری)
تکیه‌گاه‌ها و شرایط مهاربندی قطعات
عدم تقارن جوش در دو طرف قطعه
راهکارهای کنترل و کاهش اعوجاج
با وجود اینکه نمی‌توان اعوجاج را به‌طور کامل حذف کرد، اما با اتخاذ راهکارهای اصولی می‌توان آن را به حداقل رساند:
۱. طراحی مناسب اتصال
در مرحله طراحی، انتخاب نوع اتصال، ضخامت مناسب قطعات و رعایت تقارن میتواند اثر اعوجاج را کاهش دهد. استفاده از جوش‌های متقارن و اجرای
جوش از دو طرف یکی از راهکارهای مؤثر است.
۲. پیش‌گرم و پس‌گرم
با کنترل دمای قطعه قبل و بعد از جوشکاری می‌توان نرخ انقباض و انبساط را تعدیل کرده و از ایجاد تنش‌های ناگهانی جلوگیری نمود.
۳. مهاربندی قطعات
استفاده از جیگ، فیکسچر یا نگهدارنده‌ها مکانیکی برای تثبیت قطعه در هنگام جوشکاری باعث حفظ شکل هندسی عضو شده و مانع از تغییر شکل
میشود.
۴. ترتیب و توالی مناسب جوشکاری
جوشکاری از وسط به طرفین، اجرای پاس‌های متقابل و تقسیم‌بندی جوش به بخش‌های کوچکتر باعث توزیع یکنواخت‌تر حرارت میشود.
۵. استفاده از فرآیندهای جوش با ورود حرارت پایین
فرآیندهایی مانند جوشکاری MIG/MAG با کنترل مناسب شدت جریان، باعث کاهش منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) و در نتیجه کاهش اعوجاج میشوند.
اصلاح اعوجاج
در صورتی که اعوجاج رخ دهد، روش‌هایی مانند صاف‌کاری حرارتی ، ضربه‌ای ، یا استفاده از جک و پرس میتواند برای بازگرداندن قطعه به شکل اصلی
استفاده شود. البته این روش‌ها هزینه‌بر هستند و باید با دقت بالا انجام شوند تا باعث شکستگی یا ترک نشوند.
اعوجاج در جوشکاری اسکلت فلزی یک پدیده ناخواسته اما طبیعی است که ناشی از رفتار حرارتی فلزات در حین فرایند جوشکاری است.شناخت انواع
اعوجاج، علل آن و راهکارهای کنترل، برای مهندسان و تکنسین‌های جوشکاری امری حیاتی است. با به‌کارگیری تدابیر مهندسی و برنامه‌ریزی دقیق در
مراحل طراحی و اجرا، می‌توان اثرات مخرب اعوجاج را به حداقل رساند و از کاهش کیفیت و ایمنی در پروژه‌های عمرانی جلوگیری کرد.
برای مشاوره و خرید با ما در ارتباط باشید. اعوجاج درجوشکاری اسکلت فلزی