فورجینگ میلگرد به عنوان یک عملیات مهم صنعتی متصل کردن دو سر میلگردها به یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در رابطه با ماهیت این عملیات باید بگوییم که فورجینگ یا اتصال سر به سر میلگرد، یک روش است که در آن دو سر میلگرد با اعمال حرارت به حالت خمیری درآمده و سپس تحت فشار مکانیکی فشرده شده و با یکدیگر جوش می‌خورند. از نظر شیمیایی، در این روش اتصال مولکولی اتفاق می‌افتد که در آن مولکول‌های دو سر میلگرد با یکدیگر پیوند می‌شوند و هیچ تغییر فازی در آنها رخ نمی‌دهد.
آشنایی با تاریخچه عملیات فورجینگ میلگرد
فورجینگ میلگرد یکی از روش‌های باستانی برای اتصال مقاطع فولادی است. این روش، اگرچه به نظر ساده می‌آید، اما از لحاظ حساسیت و نیاز به تجربه و دانش کافی، بسیار اهمیت دارد. در فورجینگ، دو سر میلگرد به حدی گرم می‌شوند که ابتدا به حالت خمیری درآمده و سپس تحت فشار فشرده شده و به‌هم پیوند می‌خورند.
فورجینگ به عنوان یک عملیات صنعتی برای نخستین بار حدود ۹۰ سال پیش در کشور کانادا مطرح شد و رفته رفته آهنگران و صنعتگران این کشور از این روش برای ایجاد یک اسکلت فلزی قوی و مقرون به صرفه استفاده کردند. این روش پس از به روی کار آمدن برای اولین بار برای اتصال رل‌های راه آهن به یکدیگر مورد استفاده واقع شدند.
برای انجام عملیات فورجینگ میلگرد به چه دستگاه‌هایی نیاز است؟
دستگاه‌های جوش:
- کپسول اکسیژن و کنترل‌کننده آن
- کپسول گاز استیلن و کنترل‌کننده آن
- نازل اکسیژن
- نازل استیلن
- مشعل
دستگاه‌های کمپرسور:
- پمپ فشار
- پدال پمپ
- نازل فشار هیدرولیکی
- سیلندر RAM
- سیلندر خارجی
- گیره‌های نگهدارنده میل
- دستگاه برش
آشنایی با مراحل فورجینگ میلگرد
عملیات فورجینگ میلگرد همانند سایر عملیاتی که مربوط به مواد فولادی می‌شوند، نیاز به دقت بسیار بالایی دارد. انجام خطا در هر یک از مراحل این عملیات می‌تواند تاثیر بسیار منفی در نتیجه نهایی از خود به جا بگذارد! از همین رو ما در ادامه این بخش از تا شما رو با مراحل فورجینگ آشنا کنیم:
مرحله اول: پاکسازی سطح میلگرد
در هنگام عملیات جوشکاری، احتمال زنگ زدگی و اکسید شدن میلگرد بسیار بالا می‌رود. از همین رو برای کاهش احتمال اکسیداسیون در جوش، باید قبل از شروع کار سطح آنها را به خوبی از زنگ‌زدگی، خوردگی و مواد دیگر تمیز کنیم. اگر قصد انجام این کار را دارید به شما توصیه می‌کنیم تا حتماً از مواد شوینده استاندارد جهت پاک کردن زنگ زدگی‌ها، چربی‌ها و گرد و غبار استفاده کنید تا میلگرد دچار آسیب نشود.
در این مرحله لازم است به شما بگوییم که به غیر از شستشو روش دیگری جهت پاکسازی سطح ممکن از زندگی و سایر آلودگی‌ها وجود دارد که در آن سطح مقطع کوچکی از هر دو میلگرد را با دستگاه برش صاف و یکدست می‌کنند. اگر قصد انجام این روش از پاکسازی را دارید، باید آن را بلافاصله قبل از شروع مرحله دوم انجام دهید ! اگر فاصله زمانی بین این مرحله و مرحله بعدی زیاد شود، ممکن است سطح مقطع میلگرد دوباره اکسید شود یا آلودگی‌هایی به خود جذب کند.
مرحله دوم: تنظیم موقعیت میلگرد ها
دومین مرحله از مراحل عملیات فورجینگ میلگرد مربوط به تنظیم موقعیت میلگردها برای اعمال حرارت می‌شود. انجام این مرحله ابتدا باید دو میلگرد را با استفاده از گیره‌های نگهدارنده روبروی هم قرار داد و هنگامی که از مناسب بودن موقعیت آنها اطمینان حاصل شد، آنها را به وسیله پیچ و بست محکم نمود تا ثابت و سپس آماده حرارت دهی شوند.
مرحله سوم: اعمال حرارت
در این مرحله نوبت به این می‌رسد تا با استفاده از دو کپ سول پر از گاز اکسیژن و اکسی‌استیلن اقدام به اعمال حرارت بر روی میلگردها نمود. برای انجام این مرحله توجه داشته باشید که کپسول های ذکر شده دارای نازل‌هایی هستند که توانایی هدایت کردن گاز به سمت مشعل را دارند. واقع، دو نازل که از هر کپسول می‌آیند، در میانه راه به هم می‌پیوندند و توسط یک شیلنگ به مشعل می‌رسند.
به طور دقیق‌تر می‌توان اینگونه گفت که روی هر کپسول تنظیم‌کننده‌هایی وجود دارد که با استفاده از آنها می‌توان فشار را تنظیم کرد. بارومتر روی هر کپسول، دو عدد فشار را نشان می‌دهد. یکی فشار داخل کپسول و دیگری فشار گاز وارد شده به نازل است. این اعداد با رنگ‌های مختلف نشان داده می‌شوند. آنچه برای ما مهم‌تر است، فشار گاز خارج شده از هر کپسول است.
در این مرحله برای به دست آوردن مدت زمان مناسب حرارت دهی باید به قطر میلگردها توجه نمایید! به طوری که می‌توان گفت هرچقدر میلگردها ذخیره‌تر باشند در این مرحله نیاز به مدت بیشتری جهت حرارت دیدن دارند. با توجه به بررسی‌ها و آزمایشات انجام شده،حداقل زمان برای نازک‌ترین میلگردها حدود ۴۰ ثانیه است و این زمان می‌تواند تا سه دقیقه یا کمی بیشتر طول بکشد.
در انتها باید به شما بگوییم از آنجایی که در این مرحله ایمنی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، پیش از انجام کار حتماً از سالم بودن کنترل کننده‌ها من نازل‌ها اطمینان حاصل نمایید.
مرحله چهارم: اعمال فشار هیدرولیکی
پس از اتمام مرحله حرارت دهی، درست زمانی که میلگردها نرم شدن باید از دستگاه اعمال فشار هیدرولیک استفاده کرد. در مورد این دستگاه باید گفت که از چند پمپ هیدرولیکی و شیرهای تنظیم فشار تشکیل شده است که با وارد کردن فشار به انتهای دو میلگرد فشار وارد می‌کند و باعث می‌شود دو سر نرم شده آنها به هم بچسبند و عملیات فورجینگ انجام شود.
یکی از نکات بسیار حائز اهمیت در هنگام کار با دستگاه این است که شما باید دقت کنید که فشار از هر دو طرف به صورت مساوی به میلگردها وارد شود. جهت حل کنترل کردن میزان فشار می‌توان فشار کمپرسور را با شیرهای تنظیم‌کننده روی دستگاه تنظیم کرد. در این مرحله هم تجربه و مهارت فرد مسئول جوشکاری بسیار مهم است. طبق برخی استانداردها، برای هر سانتی‌متر مربع از مقطع میلگرد، حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ بار فشار هیدرولیکی نیاز است.
نکات مهم در انجام فورجینگ میلگرد چیست؟
در این بخش از مطلب قصد دارم تا شما را با برخی از نکات مهم در رابطه عملیات فورجینگ میلگرد آشنا کنیم تا شما با در نظر گرفتن حداکثر ایمنی ممکن این کار را انجام دهید:
- حرارت حاصل از سوختن گاز استیلن به‌طور کامل قابل کنترل نیست؛ از این رو فرد انجام دهنده عملیات فورجینگ باید در تنظیم فشار گاز و زمان لازم برای رسیدن فلز به دمای موردنظر، دقت و تجربه کافی داشته باشد.
- حداقل و حداکثر زمان در نظر گرفته شده برای انجام فورجینگ میلگرد تقریبی می‌باشد و کاملا به دمای محیط نیز بستگی دارد؛ به همین دلیل است که فرد انجام دهده عملیات فورجینگ باید تجربه کافی در تشخیص زمان مناسب برای اعمال فشار از روی ظاهر میلگردها داشته باشد.
- اگر قصد این را دارید که عملیات فورجینگ را در مناطق سردسیر انجام دهید باید توجه دقت و حساسیت خود را تا میزان قابل توجهی بالاتر ببرید. زیرا اتصالات فورجینگ در دماهای پایین مقاومت کمتری دارند. بنابراین، در این شرایط نیاز به کنترل‌های کیفیت بیشتری است.
- در مرحله اعمال حرارت بر روی میلگردها به این توجه داشته باشیم که دمای میلگردها بیش از اندازه بالا نرود! زیر در این صورت هنگامی که دمای میلگردها در حال بازگشت به دمای محیط است، احتمال ترک خوردگی آنها بالا می‌رود.
- در هنگام اعمال فشار هیدرولیکی توجه داشته باشید فشار توسط دستگاه فشار به سر هر دو میلگرد وارد می‌شود باید به‌طور کاملاً یکنواخت باشد. در غیر این صورت، استحکام نقاط جوش تحت تأثیر قرار خواهد گرفت.
- جهت کاهش خسارت‌های جانی و مالی از درست کار کردن شیرهای یک طرفه اطمینان حاصل نمایید! در مشعل، شیرهای یک‌طرفه‌ای وجود دارند که وظیفه‌شان این است که از بازگشت گاز به داخل مخازن جلوگیری کنند. اگر این شیرها به‌درستی کار نکنند، ممکن است خسارات جانی و مالی فراوانی ایجاد شود.
آزمایش‌های نهایی پس از اتمام عملیات فورجینگ کدامند؟
س از اینکه تمامی مراحل فورجینگ میلگرد با موفقیت انجام شد حال نوبت به این می‌رسد که با استفاده از آزمایشات مختلف کیفیت قطعه جوش خورده اطمینان حاصل کرد. از جمله مهم‌ترین این آزمایشات می‌توان به ذکر موارد زیر پرداخت:
آزمایش کشش:
در این آزمایش همانطور که از نامش پیداست، قطعه‌ای که قرار است مورد ارزیابی قرار بگیرد از دو سمت توسط دستگاه‌های کشش، کشیده می‌شود. در حین انجام این آزمایش اگر میلگردها از کیفیت پایینی برخوردار باشند، در محل جوش می‌شکنند یا ترک می‌خورند.
آزمایش اولتراسونیک:
انجام این آزمایش ابتدا از پرتوهای نوری استفاده می‌کنند و پس از تابیدن آنها به سطح میلگرد، با استفاده از دستگاه‌های مخصوص نقاط ضعیف و شکننده میلگرد را شناسایی می‌کنند. به دلیل روش انجام این ازمایش به آن آزمایش غیر تقریبی یا Non-Destructive نیز گفته می‌شود.
در این بخش باید به شما بگوییم که این آزمایش برخلاف آزمایش رادیوگرافی، میلگردها آسیب نمی‌بینند بلکه تنها نقاط ضعف آنها شناسایی می‌شود.
آزمایش خم کردن:
در این روش، میلگرد حاصل از روش فورجینگ زیر زوایای خم تا ۹۰ درجه قرار می‌گیرد. اگر هر گونه شکست در محل جوش مشاهده شود، کیفیت فورجینگ پایین بوده و قطعاً نباید از آن قطعه استفاده کرد. این روش همراه با آزمایش کشش و روش‌های تست تخریبی یا Destructive نامیده می‌شود.
