یکی از مهم‌ ترین عملیاتی که هنگام ساخت ‌و ساز یک ساختمان و یا سازه ‌های فولادی و آهنی انجام می ‌شود جوشکاری برای جوش یا اتصال قطعات مختلف به یکدیگر است. این جوش ‌ها بر حسب نوع مواد مصرفی و فرآیندهای جوشکاری کاربردها و انواع مختلفی دارند که یکی از انواع پرمصرف آن جوش گوشه است. در مقاله آموزش جوشکاری به طور اجمالی در خصوص انواع جوش صحبت کردیم، در این مقاله قصد داریم به صورت مفصل جوش گوشه را بررسی نماییم.

جوش گوشه چیست؟

جوش گوشه (Fillet welding)که به آن جوش نبشی، جوش ماهیچه ‌ای و جوش سپری نیز گفته می‌ شود جوشی است که مقاطع مثلثی شکل و سطوح عمود بر یکدیگر را به هم وصل می ‌کند. خوبی این نوع جوش این است که برای انجام جوشکاری دیگر نیازی به آماده ‌سازی لبه‌ های جوش وجود ندارد.

مزایای جوش گوشه برای اتصالات

این نوع جوش از نظر اقتصادی بسیار مقرون‌ به‌ صرفه است و به ‌سادگی انجام می‌ شود. به همین دلیل در اغلب جوشکاری‌ ها چه به ‌صورت صنعتی و چه کارخانه ‌ای بسیار کاربرد دارد. به ‌علاوه به‌ دلیل اینکه در این نوع جوش قطعات روی هم قرار می ‌گیرند، نیاز به دقت کمتری برای جوشکاری وجود داشته و افراد مبتدی نیز قادر به انجام آن هستند.

ابعاد جوش گوشه

سایز جوش گوشه یا نبشی شامل ساق بزرگ ‌ترین مثلث متساوی الساقینی است که در این نوع اتصال، به ‌صورت قائم جوش می ‌خورند. اگر ساق ‌های جوش با هم برابر نباشند سایز جوش با اندازه بزرگ‌ ترین مثلث قائم ‌الزاویه ‌ای که در مقطع جوش گوشه محاط می‌ شود برابر است. معمولاً جوش‌ های نابرابر زمانی استفاده می‌ شود که می‌ خواهیم سطح گلویی جوش یا استحکام آن را افزایش دهیم، اما نمی ‌توانیم ضلع عمودی را بیشتر کنیم. با این‌ حال، در صورتی‌ که بتوانیم هر دو ساق را طولانی ‌تر در نظر بگیریم بهتر است از ساق ‌های نابرابر استفاده نکنیم. زیرا این کار باعث افزایش مواد مورد نیاز، حجم جوش و در نتیجه افزایش هزینه جوشکاری می ‌شود.

انواع جوش گوشه

با اینکه جوش گوشه خودش یکی از انواع اتصالات جوشی است، اما بسته به موقعیت اتصالات به شکل‌ های مختلفی انجام می‌ شود که عبارتند از:

• جوش گوشه با صفحات روی هم

• جوش گوشه با صفحات وصله

• اتصال کام

• اتصال گونیا

• تیغه نشیمن

• ورق زیر سری تیرها

• جوش گوشه برای صفحات کف ستون

• اتصال لوله

• نبشی جان به تیر

• اتصال مقاطع ترکیبی و تیر ورق ‌ها

تعریف گلویی در جوش گوشه

یکی از پارامترهای بسیار مهم در هنگام انجام جوش گوشه گلویی جوش یا Weld Throat است. به ‌طور کلی سه نوع گلویی جوش در جوش ‌های گوشه یا نبشی وجود دارد که به شکل زیر می‌ باشند:

1. گلویی تئوری (Theoretical Throat): به فاصله عمودی از مرکز زاویه اولین اتصال تا وتر بزرگ ‌ترین مثلث متساوی ‌الساقینی که در مقطع جوش محاط می ‌شود گلویی تئوری می ‌گویند.

2. گلویی مؤثر (Effective Throat): به کوتاه ‌ترین فاصله از مرکز زاویه جوش تا سطح آن گلویی مؤثر می ‌گویند که در این مورد میزان تحدب مقطع را نیز در نظر نمی ‌گیرند.

3. گلویی واقعی (Actual Throat): به کوتاه‌ ترین فاصله از مرکز زاویه جوش تا سطح آن با در نظر گرفتن مقدار تحدب گلویی واقعی گفته می ‌شود.

نکته مهم:

در جوش‌ های گوشه مقعر مقدار گلویی موثر با گلویی واقعی برابر است اما در جوش‌ های محدب گلویی مؤثر کمتر از گلویی واقعی می ‌باشد. میزان استحکام یک جوش گوشه نیز بر اساس اندازه گلویی تئوری سنجیده می‌ شود. به‌ همین ‌دلیل در استانداردها به گلویی تئوری گلویی اسمی یا Nominal Throat هم می ‌گویند.

نحوه انجام جوش گوشه چگونه است؟

معمولاً برای جوشکاری به روش جوش گوشه از سیم جوش ‌هایی با قطرهای بین 0.9 الی 1.1 میلی ‌متر استفاده می ‌شود. افرادی که می‌ خواهند این نوع جوش را انجام دهند با اینکه جوش ساده ‌ای است، برای بهبود کیفیت جوشکاری بهتر است از قبل آموزش ‌های تئوری و عملی لازم را دیده باشند. به ‌علاوه جوش ‌ها بعد از انجام جوشکاری باید توسط مهندسین ناظر طرح تحت بازرسی قرار گیرند تا اگر عیوبی در آن ‌ها یافت شد حل گردد و یا جوش مجدداً انجام شود تا در آینده عواقبی نداشته باشد. اما بهتر است از همان اول، جوشکاری توسط افراد خبره انجام شود تا نیاز به انجام مجدد آن و صرف هزینه بیشتر نباشد.

اجزای جوش گوشه

پارامترهایی که در جوشکاری ‌های صحیح و بدون عیب از نوع جوش گوشه باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

• ضخامت ورق = tp
• گلوی مؤثر جوش گوشه = te
• ساق جوش = a
• طول مؤثر جوش =Le

نکات مهم در آیین ‌نامه ‌های استاندارد برای جوش گوشه

طبق آیین ‌نامه برای هر نوع جوشی قوانینی نوشته شده است که هنگام جوشکاری باید رعایت شوند. در مورد جوش گوشه نیز این موارد مهم به شکل زیر می‌ باشند:

1. سطح مقطع مؤثر : طبق آیین‌ نامه سطح مقطع مؤثر در جوش گوشه با حاصل ‌ضرب طول مؤثر در ضخامت گلوگاه مؤثر برابر است. طول مؤثر نیز شامل طول کلی نوار جوش است. البته این شرایط شامل جوش‌ های داخل سوراخ یا شکاف نمی ‌شود. در جوش ‌های گوشه‌ ای که در سوراخ یا شکاف انجام می‌ شود طول مؤثر با طول محوری که از مقطع گلوگاه جوش عبور می ‌کند برابر است.

2. محدودیت ‌های مهم برای جوش گوشه : برای انجام جوش گوشه محدودیت ‌هایی وجود دارد که حتماً باید در نظر گرفته شود. این محدودیت ‌ها عبارتند از: الف) حداقل بعد جوش گوشه نباید از بعد مورد نیاز برای انتقال بارهای در نظر گرفته شده کمتر باشد. این حداقل بعد جوش نیز به ضخامت قطعه نازک ‌تر در جوش بستگی دارد و نباید بعد جوش بیشتر از ضخامت نازک ‌ترین قطعه در حال جوش باشد. ب) حداکثر بعد جوش گوشه در لبه قطعاتی که می‌ خواهیم آن ‌ها را به هم وصل کنیم برای قطعات با ضخامت مساوی یا کمتر از ۶ میلی‌ متر برابر ضخامت قطعه منهای ۲ میلی ‌متر و برای قطعات با ضخامت بیش از ۶ میلی ‌متر برابر ضخامت قطعه می ‌باشد.

3. در جوش ‌های گوشه ‌ای طول مؤثر جوش برای تعیین میزان تحمل بارهای تنشی محاسبه می ‌شود و این مقدار نباید از 4 برابر بعد جوش کمتر باشد.

4. گاهی اوقات در اتصال انتهای تسمه ‌های کششی از جوش گوشه در لبه‌ های طولی و موازی امتداد نیرو استفاده می‌ شود. در این صورت طول جوش در هر طرف نباید از فاصله عمودی بین آن‌ ها کمتر باشد و حداکثر فاصله مجاز نیز 200 میلیمتر است.

5. در اتصالات نهایی عضوهای محوری نباید طول مؤثر جوش به‌ صورت طولی از 100 برابر بعد جوش یعنی مقدار a بیشتر شود. اگر به طول بیشتری نیاز بود طول مؤثر باید به اندازه یک ضریب (β ) کاهش پیدا کند. در اینصورت، اگر پارامتر L را معادل طول واقعی جوشی که از قسمت انتهایی به ‌صورت طولی بارگذاری شده در نظر بگیریم، ضریب (β ) برای L/a بزرگ ‌تر از ۳۰۰ طول مؤثر جوش، باید برابر a180 در نظر گرفته شود.

6. زمانی می ‌توان از جوش ‌های گوشه منقطع برای انتقال بارهای تنشی استفاده کرد که نیروی انتقال یافته از نیروی مقاومتی که با جوش ‌های سرتاسری و با حداقل بعد جوش تحمل می‌ شود، کمتر باشد. معمولاً انجام این نوع جوش‌ ها در اتصال جان و بال تیر ورق‌ ها، اتصال ورق ‌های تقویتی بال، اتصال قطعات سخت ‌کننده به جان تیر ورق و برای اتصال اجزای ساخته شده از ورق قابل اجرا است.

7. در جوش ‌های پوششی طول همپوشانی حداقل 5 برابر ضخامت قطعه نازک ‌تر است و به ‌هیچ ‌وجه نباید از 25 میلی ‌متر کمتر باشد. اگر بخواهید با جوش گوشه اتصالات پوششی که ورق و تسمه ‌های تحت اثر تنش ‌های محوری را به یکدیگر متصل می ‌کند را جوش دهید، باید ضلع انتهایی قسمت ‌های متصل شونده را جوشکاری کنید.

8. می‌ توانید برای انتقال بار برشی یا جلوگیری از کمانش و جدایی اتصال قطعات در لبه سوراخ و شکاف در اتصالات روی هم از جوش گوشه استفاده نمایید.

9. جوش گوشه را هم می ‌توانید تا انتهای ناحیه اتصال ادامه دهید و هم می ‌توانید قبل از رسیدن به انتهای اتصال آن را قطع کنید و یا آن را به ‌صورت قوطی یا ناودانی جوش دهید. البته محدودیت ‌هایی دارد که به ‌صورت جزئی در آیین‌ نامه آمده است. دقت و کیفیت جوش گوشه بر قیمت نبشی و ناودانی و سایر مقاطع تولیدی توسط آن موثر می باشد.

ما سعی کردیم مهم‌ ترین شرایط آیین‌ نامه که هر فرد مبتدی نیز باید برای انجام جوش گوشه آن‌ ها را بداند را برای آگاهی بیشتر توضیح دهیم. اما به ‌هر حال اگر شما می‌ خواهید این کار را انجام دهید بهتر است قبل از انجام جوشکاری به ‌دقت تمام جزئیات آیین‌ نامه را مطالعه کنید.

سخن آخر

همان ‌طور که گفتیم از جوش گوشه با روش ‌های مختلف برای وصل کردن اتصالات متفاوت استفاده می ‌شود. از آنجایی ‌که جوش گوشه نسبت به جوش ‌های دیگر کم ‌هزینه ‌تر و ساده ‌تر است معمولاً در ساخت‌ و سازها سعی می ‌شود برای اتصال قطعات بیشتر از این نوع جوش استفاده کنند.