میلگرد میله ای از جنس فولاد است که در اندازه های متفاوتی تولید می شود و در بیشتر سازه ها به کار می رود. بتن و میلگرد دو جزء جدا ناپذیر از یکدیگر هستند. با اینکه بتن مقاومت زیادی در برابر نیروهای فشاری دارد؛ اما عملکردش درمقابل نیروهای چرخشی و کششی کم است. به همین خاطر در بتن از میلگرد استفاده می کنند تا استحکام بیشتری در برابر کشش و چرخش پیدا کند. این مقاومت در زمان وقوع زلزله خودش را نشان می دهد. وجود انواع میلگرد در بتن از شکستن و ترک خوردن آن جلوگیری میکند و مانع ریزش آن می شود. وجود میلگرد در میزان ضخامت بتن ها نقش بسیار مهمی دارد. با افزایش استحکام بتن دیگر نیاز به بتنریزی ضخیم نیست و تنها لایه نازکی از بتن ریزی روی سطح کافی است. همچنین میلگرد ها نصب بتن را راحت تر می کنند. این عملیات تا حدودی می تواند باعث کاهش هزینه ها شود.
از آنجا که میلگرد، یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مقاطع فولادی است و نقش به سزایی در صنعت ساختمان سازی دارد، به همین دلیل خاصیت جوش پذیری آن بسیار مهم است. جوشکاری و اتصال این مقطع فولادی به روشهای مختلف و گوناگونی انجام می شود که یکی از آن ها فورجینگ و یا جوش سر به سر نام دارد. فورجینگ یا همان جوش سر به سر میلگرد یکی از روش هایی است که درگذشته برای اتصال میلگرد ها به یکدیگر مورد استفاده قرار میگرفت. با این که این روش در بیشتر کشور های دنیا منسوخ شده و مورد استفاده قرار نمی گیرد، اما همچنان در کشورمان طرفداران زیادی دارد. شاید بتوان دلیل استفاده زیاد از این روش را صرفه جویی در میزان مصرفی میلگرد دانست.
در این مقاله با مت همراه باشید تا بیشتر در مورد این فرآیند صحبت کنیم.
قبل از شروع هر بحثی بهتر است راجع به پیشینه و تاریخ به وجود آمدنش اطلاعاتی کسب کنیم، تا بتوانیم بهتر موضوعات مربوط آن را درک کنیم.
پیشینه فورجینگ
اولین بار در سال ۱۹۴۰ آمریکایی ها و ژاپنی ها از روش جوش سر به سر و تحت فشار استفاده می کردند. کشور های بعدی آلمان و روسیه بودند که در ریلگذاری قطارها این روش را به کار بردند. در ابتدا استفاده از این روش به شکل دستی صورت میگرفت. با پیشرفت این فناوری، ابزاری برای جوش فورجینگ اتوماتیک تولید کردند. استفاده از روش جوش سر به سر از دو روش قبلی بهتر است. در این روش میلگرد را با مخلوطی از گاز اکسیژن و استیلن در دمایی بین ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد حرارت می دهند. به دلیل استفاده از این دو گاز، به این روش، جوشکاری اکسی استیلن هم میگویند. این دو گاز را در مخزن هایی جداگانه نگهداری میکنند. در حین جوشکاری در سطح میلگرد مخلوط شده و بعد شعلهور می شوند. در روش فورجینگ سر به سر دو سطح مقطع اتصالی، بر اثر حرارت شکل خمیری پیدا می کنند. بعد از این مرحله با وارد کردن فشار مکانیکی مقطع ها یکی می شوند و اتصال صورت می گیرد. با این کار ساختار مولکولی دو سطح مقطع تغییر می کند و مقطع به دستآمده بعد از اتصال، استحکامش زیاد می شود. از طرفی در روش سر به سر در میزان میلگردها صرفه جویی می شود. این ویژگی مهم هزینه ها را تا حد زیادی، پایین میآورد.
مطلب پیشنهادی : بوشن گالوانیزه
فورجینگ چیست
فورجینگ یا جوشکاری سر به سر میلگرد، فرآیندی است که طی آن قطعات کوچک میلگرد به قطعات بزرگ تری تبدیل می شوند. در این روش، ابتدا میلگرد ها بدون استفاده از مواد افزودنی، شکل داده می شوند و بعد از آن، طی این فرآیند (یعنی توسط حرارت حاصل از سوختن گاز استیلن و اکسیژن) به دمای موم و نرم شدگی می رسد و در نهایت، توسط فشار حاصل از سیلندر هیدرولیک به یکدیگر متصل و یا پرس می شود.
جوش سر به سر، طی دو فرآیند انجام میگیرد:
* فورجینگ دستی
* فورجینگ ماشینی
فورجینگ دستی
در روش فورجینگ دستی، قطعه ی فولادی، پس از گرم شدن در کوره، با کمک انبر روی سندان نگه داشته می شود و سپس ضربه ای به آن وارد می شود و شکل و اندازه ی لازم، ایجاد می شود.
فورجینگ ماشینی
عملیات و فرآیند فورجینگ ماشینی به وسیله ی دستگاه انجام می شود که این ماشین ها توسط انسان، تنظیم و کنترل می شوند.
نکته: فورجینگ یا همان جوش سر به سر میلگرد، یکی از اصولی ترین روش ها میان روش های اتصال میلگرد است. این روش، باعث افزایش استحکام سازه می شود؛ به صورتی که مقاومت نقطه ی اتصال از دیگر بخش های میلگرد بیشتر خواهد بود.
روش های فورجینگ یا جوش سر به سر میلگرد
حالا که اطلاعاتی راجع به فرآیند فورجینگ به دست آوردیم، میخواهیم راجع به انواع روش های آن صحبت کنیم. با ما همراه باشید.
جوشکاری قوس الکتریکی
امروزه جوشکاری قوس الکتریکی محافظ، بیش ترین حجم جوشکاری را به خود اختصاص داده است. در این فرآیند، یک قوس الکتریکی بین الکترود فلزی و قطعه ی کار قرار می گیرد و سپس، گوی های ریز فلز مذاب از الکترود فلزی به درز جوش منتقل می شود. از آنجا که جوشکاری قوس را می توان با جریان متناوب یا مستقیم انجام داد، برخی از واحدهای جوشکاری، هر دو را برای کاربرد های گسترده در خود جای می دهند. برای هدایت جریان جوشکاری به الکترود، از یک نگهدارنده یا دستگاه گیره با دسته ی عایق بندی استفاده می شود.
جوشکاری با قوس محافظ گاز
در فرآیند جوشکاری با قوس محافظ گاز از گاز بی اثر، مانند آرگون یا هلیوم استفاده می شود که برای اتمسفر و هوای پاک، بی خطر باشد.
فرآیندهای ترموشیمیایی
فرآیند ترموشیمیایی، یکی از فرآیند های جوشکاری گازی است. این فرآیند، زمانی از نظر اهمیت با فرآیند های جوشکاری قوس فلزی برابر بود؛ اما امروزه استفاده از آن در تولید یک نوع خاصی از ورق، محدود شده است. جوشکاری گاز، به فرآیند هم جوشی گفته می شود که با گرما از طریق سوزاندن استیلن و اکسیژن، توسط یک شعله ی بزرگ و با فشار شدید، تأمین می شود. برای جلوگیری از اکسیداسیون فلز پایه، در این روش، معمولاً یک شعله ی خنثی یا کاهنده به کار می رود.
فورجینگ قالب باز
فرآیند فورجینگ قالب باز، مشخصا برای قطعات بزرگ با اشکال نسبتا ساده به کار برده می شود. از روش فورج با قالب باز، معمولا در صنعت زرگری و فرم دادن به شمش های طلا استفاده می شود.
فورجینگ پرِسی
جوش سر به سر پرسی، سرعت نسبتا بیشتری نسب به دو عمل دیگر دارد. این فورجینگ و یا جوشکاری سریع تر از فرآیند قالب بسته انجام می شود. زیرا در این فرآیند، تنها نیاز به یک فشار است.
کاربردهای جوشکاری فورجینگ میلگرد
استفاده از این نوع اتصال در صنایعی مثل پل سازی، سدسازی و سازه های بتنی رایج است. کاربردهای دیگر این نوع اتصال را در ادامه می خوانید:
• فورجینگ میلگردها در فوندانسیون ها
• اتصال میلگردها در تیر های برق
• اتصال میلگردها در عملیات نیلینگ
• فورجینگ میلگردهای ضایعاتی
• فورجینگ میلگردها در دیوارهای برشی
• اصلاح و اتصال بولت های آسیب دیده
• فورجینگ میلهها در سبدبافی
• اصلاح و افزایش طول ریشه های کوتاه
مطلب پیشنهادی : لوله داربستی
مزایای فورجینگ میلگرد
• از مهم ترین مزایای این نوع اتصال استحکام بالای آن نسبت به روش های دیگر است
• به دلیل اینکه مقاوت بالا در سازه ها در برابر فشارهای خمشی و پیچشی و کششی بسیار اهمیت دارد
• افزایش مقاومت سازه در برابر نیروهای خارجی (زلزله و …) به واسطه کاهش وزن سازه به علت حذف اورلب
• کاهش خطاهای انسانی در مبحث آرماتوربندی و چیدمان میلگردها
• راهاندازی پروژه های فورجینگ با سرعت زیادی صورت می گیرد. به همین خاطر روشی محبوب در بین روش های اتصال است
• با صرفه جویی در میزان استفاده میلگردها، هزینه ها هم کمتر می شود. اجرای این نوع اتصالات برای انجام پروژه ها مقرون به صرفه است
معایب فورجینگ میلگرد
امروزه این روش در دنیا رایج نیست؛ اما در ایران هنوز به میزان گسترده استفاده می شود. استفاده از فورجینگ معایبی هم دارد. از جمله:
• انجام این اتصال نیازمند نیروی ماهر است و در غیر این صورت کیفیت کار کاهش می یابد
• زمان مشخصی برای حرارت دهی دو سر میله وجود ندارد و کم و زیاد شدن این زمان روی نتیجه نهایی اثر می گذارد
• تغییرات آب و هوا و دمای محیط در حین سرد شدن در کیفیت نهایی موثر است. هر چه هوا سرد تر باشد شکنندگی افزایش می یابد. به همین خاطر انجام این عملیات در مناطق گرمسیر و سردسیر متفاوت است
