فرآيند جوشكاري را مي توان براساس چندين نقطه نظر به چندين روش تقسيم بندي كرد. اساس تقسيم بندي روش هاي جوشكاري به قرار زير است :
A. حالت ماده در حين جوشكاري ( حالت جامد - مايع )
B. ميزان استفاده از حرارت خارجي و فشار
C. استفاده از مواد پركننده (Filler Metal)
تقسيم بندي روش هاي جوشكاري بر اساس حالت ماده در حين جوشكاري به صورت زير مي باشد :
1. جوشكاري حالت جامد يا غير ذوبي (Solid State)
2. جوشكاري حالت مايع يا ذوبي (Fusion Welding)
3. جوشكاري حالت مايع - جامد (Liquid Solid State)
جوشكاري حالت جامد يا غير ذوبي (Solid State)
در اين گروه از جوشكاري ها ، اتصال بدون ذوب شدن قطعه كار بوجود مي آيد و هيچگونه ذوبي در حين جوشكاري بوجود نمي آيد و درجه حرارت در اين گروه از جوشكاري ها كمتر از حد ذوب فلز پايه است.
مكانيزم جوشكاري در اين روش جوشكاري حالت جامد بدين شرح است كه اگر سطوح جوشكاري شونده تميز و عاري از آلودگيباشد و در حد اندازه هاي اتمي به يكديگر نزديك شوند ( توسط فشار كافي ) و در غياب لايه اكسيدي و ديگر آلودگيهاي سطحي ، پيوند بين اتمها سبب بوجود آوردن اتصال قوي و مستحكم مي شود. البته حرارت و حركت نسبي سطوح ، تغيير فرم پلاستيك ناشي از فشار( مثلاً در روش جوشكاري فورجينگ ، جوشكاري سرد يا جوشكاري نوردي ) سبب بهبود استحكام جوش مي شود.
جوشكاري هاي اصطكاكي و انفجاري نمونه هايي از جوشكاري حالت جامد هستند.
مزاياي جوشكاري حالت جامد عبارتند از:
1- ساختار ريختگي كه در روشهاي ذوبي بوجود مي آيد در اين روشها حاصل نمي شود و لذا خواص در جهات مختلف ايزوتروپ خواهد بود.
2- استفاده از فيلرمتال در اين روشها مفهومي ندارد و خواص فيزيكي و مكانيكي با فلزات پايه يكي خواهد بود.
3- اندازه جوش و اعوجاج حرارتي آن در مقايسه با ساير روشهاي ذوبي بسيار كوچكتر است.
4- رنج وسيعتري از مواد بدون صدمه زدن به خواص فيزيكي و مكانيكي آنها امكان جوشكاري كردن را دارند.
5- امكان اتصال فلزات و مواد غير همجنس نيز وجود دارد ( فولاد به فلزات غير آهني ، پلاستيكها و... )
جوشكاري حالت مايع يا ذوبي (Fusion Welding) :
در اين روش جوشكاري ، عمل اتصال در نتيجه ذوب موضعي دو قطعه ، تداخل آنها و بالاخره انجماد حاصل مي شود. در صورت وجود فيلرمتال ، فيلرمتال نيز ذوب شده و به حوضچه جوش افزوده مي شود. البته تركيب شيميايي فيلرمتال نقش اساسي در خواص متالورژيكي و فلز جوش دارد و با تغيير آن مي توان خواص جوش را تحت كنترل درآورد كه اين امر جزء مزاياي مهم روشهاي جوشكاري ذوبي است.
جوشكاري قوسي ، جوشكاري شعله اي ، جوشكاري ترميت ، جوشكاري با پرتو ليزر و جوشكاري مقاومتي نمونه هايي از جوشكاري حالت مايع مي باشند.
جوشكاري حالت مايع - جامد (Liquid Solid State) :
اين نوع فرآيندها اخيراً در طيف جوشكاري قرار نگرفته و شامل انواع لحيم كاري مي باشد. روش هاي لحيم كاري سخت ، لحيم كاري نرم و اتصالات چسبي نمونه هايي از اين نوع فرآيند مي باشد.
اتصال ( Joint )
اتصال تقاطع اعضاء يا لبه اعضايي است که با يکديگر متصل مي شوند عمل اتصال با روشهاي مختلفي چون چسپ پيچ و مهره پرچ کاري جوشکاري يا لحيم کاري انجام گيرد.
نحوه قرار گيري دو قطعه در كنار هم و در استاندارد AWS به پنج دسته تقسيم مي شوند :
1 ) اتصال صليبي (Cruciform) نوعي از اتصال T-Joint مي باشد.
2 ) اتصال Edge Joint بيشتر در ورقهاي نازك جهت استحكام استفاده مي شود.
انواع اتصالات از نظر شكل اتصال:
انواع جوش از نظر شكل اتصال:
پيش گرم كردن (Preheat)
حرارت بكار رفته روي فلز پايه يا زير لايه به جهت حصول و حفظ درجه حرارت را پيش گرم كردن گويند. پيش گرم ، كاربرد حرارت به قطعه كار قبل از جوشكاري ، لحيم كاري سخت يا برشكاري است. البته بايد توجه داشت كه پيش گرم كردن را مي توان به طور موضعي توسط مشعل اكسي استيلن سوخت ، توسط فنون مقاومت الكتريكي يا با گرمايش القايي يا در انواع كوره ها انجام داد.
دلايل استفاده از پيش گرم كردن عبارتند از :
1. جلوگيري از ايجاد ترك هاي سرد (Cold Cracking) :
جلوگيري از سخت كاري و ترك خوري ، هنگامي كه قطعه سريعاً براي گذر از دامنة تحول ( بويژه در چدن و بيشتر فولادهاي كربني ) سرد شده است.
2. كاهش احتمال هيدروژن تردي (Hydrogen Embrittelment) :
پيش گرم كردن كه باعث افزايش دماي قطعه مي گردد باعث بوجود آمدن فرصت لازم براي خروج هيدروژن جذب شده در جوش يا منطقة مجاور آن مي گردد.
3. كاهش نرخ سرد شدن :
پيش گرم كردن نابرابري درجه حرارت را كاهش مي دهد ، به طوري كه جريان گرما از منطقة جوش كاهش و سرعت سرد كردن كمتر مي شود.
4. افزودن سماجت يا چقرمگي (Toughness) :
افزايش چقرمگي به وسيله پيش گرم كردن بخصوص در درجه حرارت هاي پايين ايجاد مي شود.
5. كاهش تنش هاي داخلي و اعوجاج (Restraints And Distortion) :
منظور از تنش هاي داخلي همان تنش هاي ناشي از انقباض ، تغيير فاز و واكنش در مقابل موانع مي باشد.
پيش گرم ، باعث متعادل كردن درجه حرارت در قطعه كار مي شود. جوشكاري ، قسمت موضعي از قطعه كار را گرم مي كند كه باعث انبساط موضعي و تمايل به پيچيدن مي گردد. اين انبساط ، همچنين باعث ايجاد تنش هاي موضعي مي شود كه ممكن است پارگي جوش را بوجود آورد. پيش گرما ، استحكام تسليم بيشتر فلزات را پايين آورده و امكان مي دهد كه تنش ها آزاد يا كاهش يابند. پيش گرما ، اختلاف درجه حرارت بين فلز پايه و منطقة مورد جوش را كاهش مي دهد.
• البته بايد اشاره كرد كه اگر پيش گرم به صورت موضعي باشد باعث افزايش اعوجاج مي گردد.
6. توليد ساختار ميكروسكوپي خاص براي رسيدن به خواص مكانيكي و فيزيكي مورد نظر :
مثلاً پيش گرم كردن باعث كاهش سختي و نرم شدن و يا برعكس افزايش استحكام مي گردد.
درجه حرارت پيش گرم ، به جسم ، اندازه و شكل قطعه كار و فرآيند جوشكاري مورد كاربرد بستگي دارد. مثلاً چدن به حرارت سرخ و برنج و برنز به حرارتي كمي سرخ نياز دارند ، فولادها بايد بين درجات 90 تا 300 درجة سانتيگراد و برحسب مقدار كربن و ضخامت جسم گرم مي شوند.
آلومينيوم بايد به دقت پيش گرم شود ، زيرا درجه حرارت بسيار زياد آن هرگونه مزاياي پيش پير سازي و سرد كاري را از بين مي برد.
همچنين پيش گرم كردن براي كاهش حرارت فروكشي در جوشكاري بعضي فلزات نظير مس نيز بكار مي رود.
جوشكاري در دماهاي خيلي پايين تر از دماهاي محيط ، با توجه به شيب حرارتي قطعه كه در اين حالت سرعت سرد شدن نيز بسيار بالا است ، مشكلاتي نظير احتمال ايجاد ترك هاي سرد ، سخت و ترد شدن جوش و منطقة مجاور آن ، حبس ذرات سريع سرد شده ، افزايش هيدروژن در جوش و مشكلات اجراي ديگر براي جوشكار بوجود آورد كه تقريباً عملكردي عكس عملكرد پيش گرم كردن را بوجود مي آورد.
طبق استانداردها در ايران جوشكاري زير دماي -18 درجة سانتيگراد ممنوع مي باشد.
پس گرم (Post Heating)
پس گرما يعني حرارت دادن جوش يا قطعات جوش خورده يا يك مجموعه پس از جوشكاري ، لحيم كاري ، لحيم كاري سخت ، پاشش حرارتي و برشكاري حرارتي است.
پس گرما را نيز مي توان مانند پيش گرما به صورت موضعي يا كلي انجام شود.
دلايل استفاده از پس گرما همان دلايل استفاده از پيش گرم مي باشد با اضافه كردن اين نكته كه پس گرما ، باعث آزاد كردن تنش هاي پسماند نيز مي شود.
عمليات پس گرم يا عمليات حرارتي پس از جوشكاري نيز به تركيب شيميايي فلز قطعه كار و جوش و خواسته اي كه از چنين عملياتي مورد توجه است بستگي دارد و داراي سيكل هاي حرارتي متفاوتي نيز مي باشد.
عمليات پس گرم شامل مراحل مختلفي است كه ما در اينجا به توضيح برخي از اين مراحل اكتفا كرده و براي اطلاعات بيشتر به كتب مربوطه رجوع كنيد. اين مراحل عبارتند از :
1 ) عمليات تنش زدايي (Stress Relief Heat Treatment)
2 ) آنيل كردن (Annealing)
3 ) نرماله كردن يا نرم كردن (Normalizing)
4 ) سخت كردن (Hardening)
5 ) كوينچ يا تمپر كردن (Quenching And Tempering)
6 ) آوستمپرينگ (Austempering)
7 ) مارتمپرينگ يا مارتنزيتي كردن (Martempering)
8 ) كربوره و دكربوره كردن (Carburizing And Decarburizing)