انواع رایج اتصالات ورق فلزی: راهنمای انتخاب

ورق فلزی یکی از پرکاربردترین مواد در تولید مدرن است. از پانل های بدنه خودرو و بدنه هواپیما گرفته تا محفظه های الکترونیکی و روکش ساختمان, اجزای ورق فلزی همه جا هستند.

با این حال, ورق فلز به تنهایی به ندرت کافی است - برای ایجاد مجموعه باید به آن متصل شود, سازه ها, و محصولات نهایی.

روش مورد استفاده برای اتصال اجزای ورق فلزی برای استحکام بسیار مهم است, دوام, ظاهر, و هزینه محصول نهایی.

انتخاب اتصال ورق فلزی مناسب موضوع ساده ای نیست. انتخاب به طیف وسیعی از عوامل بستگی دارد: نوع و ضخامت مواد, قدرت مورد نیاز, الزامات زیبایی شناختی, حجم تولید, و شرایط خدمات.

یک مفصل نامناسب می تواند منجر به شکست زودرس شود, دوباره کاری پرهزینه, یا حتی خطرات ایمنی.

این مقاله یک راهنمای جامع در مورد انواع رایج اتصالات ورق فلزی ارائه می دهد, طبقه بندی آنها, و یک چارچوب انتخاب عملی.

1. اتصال ورق فلزی چیست؟?

الف اتصال ورق فلزی اتصال بین دو یا چند جزء ورق فلزی است که برای حفظ موقعیت نسبی آنها و انتقال بارهای مکانیکی یا عملکردی طراحی شده است..

ورق ها را می توان در امتداد سطوح خود متصل کرد, لبه ها, گوشه ها, یا ویژگی های شکل گرفته است.

اتصال ممکن است دائمی باشد, قابل جابجایی, یا به صورت مکانیکی در هم قفل شده است, بسته به روش ساخت.

از نظر مهندسی, یک اتصال باید یک منطقه انتقال بار در نظر گرفته شود تا اینکه صرفاً یک نقطه اتصال باشد. نیروهای وارد شده به یک ورق باید از طریق اتصال و به ورق مجاور منتقل شوند.

هندسه آن مسیر بار به شدت بر تمرکز تنش تأثیر می گذارد, تغییر شکل, زندگی خستگی, و رفتار شکست.

به عنوان مثال, دو ورقه مسطح را می توان با اتصال لب به لبه به لبه وصل کرد, با یک مفصل دامان همپوشانی دارد, یا به صورت عمود بر یکدیگر مرتب شده اند تا یک مفصل T ایجاد کنند.

سپس می توان این هندسه های مختلف را از طریق جوشکاری به یکدیگر متصل کرد, پرچین, پیچ ها, چنگ زدن, چسب ها, یا درزهایی تشکیل شده است.

2. اتصالات ورق فلزی چگونه طبقه بندی می شوند?

اتصالات ورق فلزی را می توان از چندین دیدگاه مهندسی طبقه بندی کرد. عملی ترین رویکرد این است که نحوه مونتاژ اتصال را در نظر بگیرید, چگونه آن را تولید می کند, و نحوه انتقال بارها.

بر اساس نوع اتصال

بر اساس اینکه آیا می توان اجزای مونتاژ شده را جدا کرد, اتصالات ورق فلزی معمولاً به دو دسته تقسیم می شوند دائمی, موقت, و مفاصل نیمه دائمی.

طبقه بندی مطلق نیست. به عنوان مثال, اتصال پرچ شده معمولاً در تولید دائمی در نظر گرفته می شود, اما یک پرچ را می توان از نظر فنی با سوراخ کردن یا برش جدا کرد.

بنابراین, تمایز عملی بر اساس است روش سرویس و جداسازی در نظر گرفته شده, نه صرفاً اینکه آیا حذف فیزیکی ممکن است یا خیر.

با روش ساخت

طبقه بندی دوم و بیشتر مبتنی بر تولید بر اساس فرآیند استفاده شده برای ایجاد اتصال است.

توسط هندسه مشترک و انتقال بار

اتصالات ورق فلزی را نیز می توان با توجه به آرایش فیزیکی ورق ها و مسیر بارگذاری حاصله طبقه بندی کرد.

این به ویژه برای طراحی سازه مهم است زیرا هندسه نحوه انتقال نیروها از طریق اتصال را تعیین می کند.

3. اتصالات ورق فلزی جوش داده شده

جوشکاری یکی از پرکاربردترین روش ها برای ایجاد اتصالات دائمی ورق فلزی است. از گرما استفاده می کند, فشار, یا ترکیبی از هر دو برای ایجاد ارتباط متالورژیکی بین اجزا.

مناسب ترین فرآیند جوشکاری به مواد ورق بستگی دارد, ضخامت, هندسه مفصل, کیفیت جوش مورد نیاز, حجم تولید, ورودی حرارت, و تحمل ابعادی.

میگ جوشکاری (گاز بی اثر فلزی)

جوشکاری MIG, به طور رسمی در داخل طبقه بندی شده است جوشکاری قوس فلزی با گاز (GMAW), از یک الکترود سیم مصرفی با تغذیه مداوم برای تولید قوس الکتریکی و ذوب مواد پایه استفاده می کند.

یک گاز محافظ حوضچه جوش مذاب را از آلودگی جوی محافظت می کند.

بسته به کاربرد, گازهای محافظ ممکن است شامل مخلوط های مبتنی بر آرگون باشند, دی اکسید کربن, یا سایر مخلوط های گازی; بنابراین, توصیف تمام گازهای محافظ MIG به عنوان صرفاً بی اثر از نظر فنی نادرست است.

جوشکاری MIG به ویژه زمانی جذاب است که بهره وری و انعطاف پذیری مهمتر از دستیابی به حداقل حرارت ورودی ممکن است.

این به طور گسترده ای در ساخت دستی و رباتیک استفاده می شود زیرا سیم به طور مداوم از نرخ تولید نسبتاً بالایی پشتیبانی می کند..

جوشکاری تیگ (گاز بی اثر تنگستن)

جوشکاری TIG, یا جوشکاری قوسی تنگستن گازی (GTAW), از یک الکترود تنگستن غیر قابل مصرف برای ایجاد قوس استفاده می کند. فلز پرکننده, در صورت نیاز, جداگانه اضافه می شود.

یک گاز محافظ بی اثر, معمولاً آرگون یا یک مخلوط مناسب مبتنی بر آرگون, ناحیه جوش را از آلودگی جوی محافظت می کند.

TIG برای آن ارزش دارد کنترل دقیق حرارت, ظاهر جوش عالی, و توانایی تولید جوش با کیفیت بالا بر روی مواد نازک.

TIG اغلب زمانی انتخاب می شود که ظاهر جوش, کنترل ابعادی, و کیفیت متالورژیکی انتقادی هستند.

سرعت تولید کندتر آن باعث می شود برای کاربردهای با حجم بالا که در آن جوش مقاومتی یا جوشکاری لیزری خودکار می تواند توان عملیاتی قابل ملاحظه ای بالاتری ارائه دهد جذابیت کمتری داشته باشد..

جوشکاری نقطه ای مقاومتی

جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی با عبور جریان الکتریکی کنترل‌شده از ناحیه تماس در حالی که با الکترودها فشار وارد می‌کند، ورق‌های همپوشانی را به یکدیگر متصل می‌کند..

مقاومت الکتریکی گرمای موضعی تولید می کند, تولید الف غارتگر بین ورق ها بدون نیاز به فلز پرکننده.

این امر به ویژه در تولید با حجم بالا بسیار مهم است، زیرا فرآیند را می توان به سرعت خودکار کرد..

جوش لیزری

جوش لیزری از یک پرتو لیزر متمرکز برای ایجاد ذوب بسیار موضعی در محل اتصال استفاده می کند.

منبع انرژی فوق العاده متمرکز آن در مقایسه با بسیاری از فرآیندهای معمولی جوشکاری قوس الکتریکی، سرعت جوشکاری بالا و ناحیه نسبتاً کوچک متاثر از حرارت را امکان پذیر می کند..

جوشکاری درز

جوشکاری درز باعث ایجاد یک سری جوش های مقاومتی روی هم می شود, معمولاً از الکترودهای چرخ دوار استفاده می کنند, برای ایجاد یک اتصال پیوسته یا مقاوم در برابر نشت.

مخصوصاً زمانی مفید است که یک مجموعه ورق فلزی نه تنها به اتصال مکانیکی بلکه نیاز به اتصال مکانیکی نیز داشته باشد آب بندی در برابر مایعات یا گازها.

4. اتصالات ورق فلزی پرچ شده

اتصال ورق فلزی پرچ شده از یک بست مکانیکی به نام پرچ برای اتصال دو یا چند ورق استفاده می کند.

در حین نصب, را پرچ از طریق سوراخ های هم تراز قرار می گیرد و به طور مکانیکی تغییر شکل داده یا منبسط می شود تا سر تشکیل شود که ورق ها را به هم می چسباند..

برخلاف جوشکاری, پرچ کردن نیازی به ذوب فلز پایه ندارد. این باعث می شود که به ویژه در هنگام به حداقل رساندن اعوجاج حرارتی مهم باشد یا هنگام اتصال موادی که جوش دادن آنها دشوار است مفید باشد..

انواع پرچ های رایج

ویژگی های مفصل پرچ شده

5. اتصالات ورق فلزی پیچ و مهره ای

اتصالات پیچ و مهره ای هستند اتصالات مکانیکی قابل جابجایی که از اتصال دهنده های رزوه ای برای بستن دو یا چند جزء ورق فلزی به یکدیگر استفاده می کنند.

بر خلاف اتصالات جوشی یا چسبنده, معمولاً می توان آنها را برای بازرسی جدا کرد, تعمیر و نگهداری, تعویض, یا تعمیر.

پیچ‌ها به‌ویژه در مجموعه‌های ورقه‌ای نازک رایج هستند، زیرا طرح‌های خودکشی و رزوه‌سازی می‌توانند رزوه‌هایی را مستقیماً در ورق یا سوراخ‌های از پیش ساخته شده ایجاد کنند., در حالی که پیچ ها و مهره ها زمانی مناسب تر هستند که نیروهای گیره بالاتر یا جداسازی مکرر مورد نیاز باشد.

مشخصات اتصالات پیچ و مهره ای

6. اتصالات ورق فلزی و مکانیکی

گیره یک است فرآیند اتصال مکانیکی سرد که در آن ورق های همپوشانی به صورت موضعی توسط یک پانچ و قالب برای ایجاد یک قفل مکانیکی دائمی تشکیل می شوند..

بر خلاف پرچ های معمولی, نیازی به اتصال جداگانه نیست, و بر خلاف جوشکاری, این فرآیند اساساً هیچ گرمای همجوشی را به مفصل وارد نمی کند.

بستن به ویژه برای مجموعه های ورقه نازک جذاب است زیرا می تواند سریع باشد, تمیز کردن, قابل تکرار, و سازگاری بالایی با تولید خودکار دارد.

ویژگی های مفصل گیره

7. اتصالات ورق فلزی با چسب

اتصال چسب اجزای ورق فلز را از طریق یک لایه چسب پلیمری به جای اتصال دهنده مکانیکی معمولی یا جوش همجوشی به هم متصل می کند..

چسب های ساختاری می توانند بار را به طور مداوم بر روی یک ناحیه نسبتاً بزرگ متصل کنند, وقتی مهندسان می خواهند غلظت تنش موضعی را کاهش دهند، آنها را به ویژه مفید می کند.

چسب به طور گسترده در خودرو استفاده می شود, حمل و نقل, الکترونیک, لوازم خانگی, و سازه های سبک, به خصوص در جاهایی که اعوجاج کم است, سطوح خارجی صاف, میرایی ارتعاش, یا اتصال مواد غیر مشابه مهم است.

ویژگی های اتصال با چسب

8. اتصالات ورق فلزی تشکیل شده یکپارچه

اتصالات یکپارچه ورق فلزی با برش ایجاد می شوند, خم شدن, تاشو, یا به صورت مکانیکی خود ورق را در هم قفل می کند, از بین بردن نیاز به اتصال دهنده های جداگانه یا جوشکاری ذوبی.

آنها به ویژه در تولید ورق فلزی با حجم بالا موثر هستند زیرا اتصال را می توان مستقیماً در الگوی صاف قرار داد و از طریق مهر زنی تولید کرد., مشت زدن, برش لیزری, ترمز را فشار دهید, یا رول فرمینگ.

این اتصالات معمولاً در کانال کشی مورد استفاده قرار می گیرند, محفظه های الکتریکی, پانل های خودرو, لوازم خانگی, سقف, روکش فلزی, و سازه های ساخته شده سبک وزن.

مفاصل سجاف / درزهای تا شده

یک مفصل سجاف تولید می شود لبه یک ورق را به سمت خود یا در اطراف لبه ورق دیگر تا کنید, ایجاد یک لبه تقویت شده و محصور.

علاوه بر ارائه یک اتصال مکانیکی, سجاف کردن می تواند لبه های در معرض تیز را از بین ببرد, افزایش سفتی موضعی, و ظاهر قطعه تمام شده را بهبود می بخشد.

درزهای قفل

درزهای قفلی درزهایی با شکل پیوسته هستند که لبه های دو یا چند ورق در آن قرار دارند تا شده و به صورت مکانیکی در هم قفل شده است.

زیرا این اتصال به جای اینکه در نقاط مجزا اتفاق بیفتد، در امتداد مفصل اجرا می شود, درزهای قفل مخصوصاً برای مجموعه های ورق فلزی طولانی و کاربردهایی که عملکرد آب بندی مهم است مفید هستند..

مفاصل تاک

تاک مفصل اتصالی است که به صورت مکانیکی شکل می گیرد که در آن یک زبانه وجود دارد, فلنج, یا بخش ورق توسعه یافته در یک شکاف یا ویژگی دریافت قرار داده می شود و سپس تا می شود یا در موقعیت قرار می گیرد.

اتصال از طریق اتصال هندسی به جای جوش یا اتصال دهنده های جداگانه ایجاد می شود.

اتصالات تاک مخصوصاً برای محصولات طراحی شده در اطراف مفید هستند تولید برش و تاشو, جایی که زبانه ها و شکاف ها را می توان مستقیماً در الگوی تخت ورق فلزی گنجاند.

اتصالات دم کبوتر ورق فلزی

از اتصال دم کبوتری ورق فلزی استفاده می کند زبانه ها و شکاف های مخروطی مکمل برای ایجاد یک قفل مکانیکی.

در حین مونتاژ, زبانه مخروطی می لغزد یا به شکاف منطبق می خورد, محدود کردن حرکت در جهت جداسازی اولیه.

بر خلاف روش های معمولی بست, یک اتصال دم کبوتر می تواند به طور مستقیم در حین برش و شکل گیری ایجاد شود, آن را به ویژه برای طراحی برای ساخت و مجموعه های ورق فلزی بدون بست جذاب می کند..

9. نتیجه گیری

اتصالات ورق فلزی صرفاً اتصالات مکانیکی بین دو قطعه فلزی نیستند.

آن‌ها رابط‌هایی هستند که به دقت مهندسی شده‌اند که نحوه بارگذاری را تعیین می‌کنند, تغییر شکل, گرما, ارتعاش, خوردگی, و تلورانس های ابعادی از طریق یک مجموعه منتقل می شوند.

رایج ترین هندسه های مفاصل شامل مفاصل باسن است, مفاصل دامان, اتصالات گوشه ای, مفاصل لبه, و مفاصل T.

این هندسه ها را می توان از طریق طیف گسترده ای از فرآیندها به هم متصل کرد, از جمله جوشکاری MIG, جوشکاری TIG, جوشکاری نقطه ای مقاومتی, جوش لیزری, جوش درز, پرچین, پیچ و مهره, چنگ زدن, اتصال چسب, سجاف کردن, درزهای قفل, مفاصل تاک, و قفل های دم کبوتر.

درس کلیدی مهندسی این است که هیچ قوی ترین یا بهترین اتصال ورق فلزی در جهان وجود ندارد.

یک مفصل موفق اتصالی است که مجموعه کاملی از الزامات برای کاربرد آن را برآورده کند:

قدرت کافی + مقاومت در برابر خستگی + تولید + مقاومت در برابر خوردگی + ثبات ابعادی + قابلیت سرویس دهی + بهره وری هزینه

در طراحی حرفه ای ورق فلز, بنابراین انتخاب مشترک باید با مسیر بار و محیط سرویس آغاز شود, نه به سادگی با ساده ترین فرآیند تولید.

 

سوالات متداول

محکم ترین نوع اتصال ورق فلزی چیست؟?

اتصالات جوشی با نفوذ کامل (من, TIG, یا لیزر) بالاترین مقاومت را در واحد طول ارائه می دهد, با قدرت نزدیک به خود ورق فلز پایه.

برای اتصال دهنده های مجزا, پرچ های جامد بالاترین مقاومت برشی را دارند, در حالی که مجموعه های پیچ و مهره دارای بالاترین استحکام گیره کششی هستند.

چه نوع اتصالی برای ورق فلزی نازک بهتر است?

انتخاب های رایج عبارتند از جوشکاری نقطه ای مقاومتی, جوش لیزری, چنگ زدن, پرچین, اتصال دهنده های خودکشی, اتصال چسب, و مفاصل را تشکیل دادند.

بهترین گزینه به مواد بستگی دارد, ضخامت, حجم تولید, قدرت مورد نیاز, و دسترسی.

بهترین اتصال برای اتصال فلزات غیر مشابه چیست؟?

پیوند چسب, پیچ و مهره, و پرچ برای اتصال فلزات غیر مشابه مناسب هستند. از جوشکاری اجتناب کنید زیرا می تواند باعث خوردگی گالوانیکی شود.

محکم ترین نوع اتصال ورق فلزی چیست؟?

هیچ مفصل جهانی قوی ترین وجود ندارد. استحکام اتصال به مواد بستگی دارد, ضخامت, هندسه, وضعیت بارگیری, فرآیند پیوستن, و طرز کار.

یک جوش داده شده به درستی طراحی شده است, پرچ شده, یا اتصال مکانیکی در هم قفل شده هر کدام می توانند برای کاربردهای مختلف بسیار موثر باشند.

تفاوت بین مفصل لپ و مفصل باسن چیست؟?

الف مفصل دامان از صفحات همپوشانی استفاده می کند, در حالی که مفصل باسن ورق ها را تقریباً لبه به لبه متصل می کند.

اتصالات لپ به طور کلی راحت تر جمع می شوند, در حالی که مفاصل لب به لب می توانند هندسه تمیزتر و فشرده تری ارائه دهند.