فورجینگ سر به سر میلگرد چیست؟
به صورت کلی شکل‌دهی فلزات تحت فشار و یا در حالت گداخته توسط قالب و به کمک پرس‌های هیدرولیک، پنوماتیک و یا پتک‌های ضربه ای را فورجینگ سر به سر میلگرد می‌نامند.
فورجینگ سر به سر میلگرد یکی از اصولی‌ترین روش‌ها در بین انواع روش‌های اتصال میلگرد است. در این روش، شعله ای از ترکیب گاز اکسیژن با یک گاز سوختنی دیگر که معمولاً گاز استیلن است ایجاد میشود و با استفاده از شعله، سر دو میلگرد را تا حدی گرما می‌‌دهند تا دو سر میلگردها نرم شده و حالت خمیری به خود بگیرد؛ سپس با اعمال فشار دو میلگرد را به یکدیگر متصل (فورج) می‌کنند. این روش که فورجینگ سر به سر میلگرد نیز نامیده میشود، باعث افزایش استحکام اتصالات و در نهایت استحکام سازه میشود، به‌طوری‌که مقاومت نقطه اتصال از دیگر بخش‌های میلگرد بالاتر خواهد بود. همچنین در سازه‌هایی که تعداد اتصالات بسیار زیاد است، حجم میلگرد مصرفی تا ۳۰ درصد قابل کاهش است.
تاریخچه فورجینگ سر به سر میلگرد
جوشکاری فورجینگ سر به سر میلگرد ابتدا در دهه 1930 در ایالات متحده آمریکا و ژاپن تحت عنوان یکی از زیرشاخه های فرآیند جوشکاری گاز اکسی استیلن و با نام gas pressure welding (gpw) گسترش پیدا کرد. از آن پس، از این روش به طور گسترده ای استفاده شد و در ابتدا به منظور جوشکاری ریل ها و لوله ها و بعد از آن در جوشکاری میلگردهای فولادی مورد استفاده قرار گرفت.
تحقیقات صورت گرفته در رابطه با روش جوشکاری فورجینگ سر به سر میلگرد در کشور ژاپن نشان میدهد که در کشور ژاپن اکثر میلگردهای فولادی با این روش به یکدیگر متصل می‌شوند که دلیل این امر بالا بودن مزایای جوشکاری به روش فورجینگ سر به سر میلگرد نسبت به سایر روش‌های اتصال می‌باشد. همچنین در کشور ژاپن انجمن جوشکاری فورجینگ سر به سر میلگرد تاسیس و فعالیت حدود 200 عضو پیمانکار و صنعتگر مرتبط با این صنعت توسط آن راهبری می‌گردند.
جوشکاری فورجینگ سر به سر میلگرد به عنوان یک روش فاز جامد محسوب میشود که در آن، اتصال بدون ذوب کامل فلز پایه انجام می پذیرد. به دلیل نبود عنصر واسطه برای اتصال دو قطعه در این روش این نوع جوش از مزایای خوبی نسبت به روش‌های متداول و معمول برخوردار می‌باشد.
در این روش عمل حرارت دهی انتهای میلگردها توسط یک مشعل اکسی استیلن انجام می‌گیرد که باعث میشود دو سر میلگردها به حالت پلاستیک درآیند، همزمان فشار بر روی دو میلگرد که به حالت سر به سر روبروی یکدیگر قرار گرفته و در داخل یک گیره نگهدارنده مهار شده اند، اعمال میشود و جوشکاری صورت می‌گیرد.
هنگامی‌که درجه حرارت به ۱۲۰۰-۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد (ناحیه خمیری)، مولکول‌های میلگرد انرژی فعالسازی کافی را به دست آورده و سپس مولکول‌های میلگردها در ناحیه فصل مشترک نفوذ کرده و با یکدیگر ترکیب می‌شوند که در این حالت پیوند مولکولی برقرار شده و تبلور مجدد اتفاق می افتد که به این نحو جوشکاری، فورجینگ سر به سر میلگرد گفته میشود.
لوازم جوش فورجینگ سر به سر میلگرد
برای اجرای عملیات جوشکاری فورجینگ سر به سر میلگرد یا جوش سر به سر میلگرد نیاز به لوازم و دستگاه های زیر است:
سطح مقطع میلگرد برای به کار برده شدن در روش جوش فورجینگ سر به سر میلگرد باید صد در صد صاف و صیقلی باشد. هر گونه زنگ زدگی، خوردگی و له شدگی مانع کار خواهد شد. دستگاه برش سرد برای برش سطح مقطع میلگرد استفاده میشود. استفاده از سایر دستگاه های برش برای این منظور اصلاً مناسب نیست و می‌‌تواند خطرآفرین باشد.
کلمپ نام دیگر میله نگهدارنده میلگرد است. از کلمپ برای قرار دادن دو میلگرد در یک راستا استفاده میشود و خود شامل اجزای مختلفی مانند کلگی، فک ثابت، فک متحرک، پیچ های تنظیم و پیچ های نگه دارنده است.
یکی دیگر از دستگاه هایی که در فورجینگ سر به سر میلگرد استفاده میشود دستگاه اعمال فشار است. وظیفه این دستگاه، ايجاد نيرو به وسیله فشار روغن است که توسط سیلندر هيدروليک این کار را انجام میدهد و میلگردها را پس از گرم شدن به هم متصل یا به اصطلاح فورج میکند. همچنین فشار را به نسبت قطر میلگرد می‌‌تواند زیاد یا کم کرد. شیر تنظیم فشار در این دستگاه به صورت دستی کار میکند.
در روش جوش فورجینگ سر به سر میلگرد دو مخزن نیاز است که یکی برای گاز استیلن و دیگری برای گاز اکسیژن استفاده میشود. هر کدام از این مخزن‌‌ها دارای شیرهای عبور گاز و فشارسنج هایی هستند که فشار گاز عبوری را سنجش و کنترل میکند. گاز خارج شده از این مخزن‌‌ها توسط لوله هایی به بیرون هدایت میشود. هر کدام از این مخزن‌‌ها یک مانومتر دارند که دارای دو درجه است. یکی از این درجه ها به سمت خود مخزن است که نشان دهنده فشار گاز داخل مخزن می باشد و درجه دیگر نشان دهنده فشار گاز خروجی از مخزن است. باید به این نکته توجه داشت که فشار مخزن اکسیژن باید بین 5 تا 7 bar و فشار مخزن استیلن باید 0.5 bar باشد.
گازهای استیلن و اکسیژنی که توسط لوله ها به بیرون هدایت شده اند به یک مشعل می‌‌رسند و در داخل مشعل با هم ترکیب می‌شوند. با ترکیب گازهای اکسیژن و استیلن مخلوطی به دست می‌‌آید که قابلیت اشتعال دارد و برای گرم کردن سر میلگرد و نرم و خمیری کردن آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین مشعل دارای شیرهای تنظیم است که با تنظیم میزان خروجی گازهای اکسیژن و استیلن و کم و زیاد کردن این ترکیبات میتوان مخلوط گازی با ویژگی‌‌های متفاوت ایجاد کرد که روی ویژگی‌‌های شعله حاصله تأثیر دارد و بسته به کاربرد مورد نظر این تغییرات اعمال میشود.
شیرهای تنظیمی که روی مشعل قرار دارند به رنگ آبی و قرمز هستند. شیر تنظیم آبی برای کنترل خروجی گاز اکسیژن و شیر تنظیم قرمز برای کنترل خروجی گاز استیلن است.
مزایای جوشکاری به روش فورجینگ سر به سر میلگرد
استفاده از این نوع اتصال به دلایل بسیاری در بین صنایع مختلف از جمله سد سازی، سازه‌های بتنی، پل‌سازی و بسیاری از صنایع دیگر از محبوبیت بالایی برخوردار است. از مهمترین دلایل آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
