فورجینگ میلگرد چیست؟ مزایا، معایب و کاربردها

آیا می‌دانستید که ساختمان‌های بلند و مقاوم امروزی، مدیون تکنولوژی کوچکی به نام فورجینگ هستند؟ این فرآیند که در نگاه اول شبیه جوشکاری ساده به نظر می‌رسد، نقش کلیدی در استحکام سازه‌ها ایفا می‌کند. اما سوالی که ممکن است ذهن شما را درگیر کند این است که فورجینگ میلگرد چیست و چه مزایایی دارد؟ چرا استفاده از آن در پروژه‌های ساخت و ساز این‌قدر مهم است؟

در فرایند فورجینگ، دو میلگرد به حالت نیمه مذاب در آمده و با حرارت و فشار زیاد، به هم متصل می‌شوند. همین فرآیند ساده اما دقیق، می‌تواند به شکل قابل توجهی از هزینه‌ها بکاهد و استحکام سازه را افزایش دهد. پس اگر می‌خواهید بدانید که چرا ساختمان‌ها در برابر زلزله و سایر بلایای طبیعی مقاومت می‌کنند، در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا با مراحل و مزایای این روش بیشتر آشنا شوید.

فورجینگ میلگرد چیست؟

فورجینگ میلگرد، یکی از آن تکنیک‌های ساختمانی است که شاید نام آن را شنیده باشید، اما دقیقاً نمی‌دانید چطور عمل می‌کند. در حقیقت، فورجینگ یک روش اتصال دو میلگرد است که با ترکیب فشار و حرارت بسیار بالا، دو میلگرد به هم جوش می‌خورند و یک اتصال قوی، مقاوم و بی‌نقص در اختیار ما قرار می‌دهد! شاید تصور کنید که این روش تنها برای پروژه‌های صنعتی یا پل‌های بزرگ استفاده می‌شود، اما جالب است بدانید که همین تکنیک، تضمین می‌کند که ساختمان‌های بلند و سازه‌های بتنی در برابر فشارها و لرزش‌ها مقاوم بمانند.

فورجینگ از گذشته‌های دور در صنعت فلزکاری برای شکل‌دهی به فلزات استفاده می‌شده است. اما با گذر زمان و پیشرفت فناوری، این روش به صنعت ساختمان‌سازی نیز وارد شده و برای اتصال میلگردها به کار گرفته می‌شود. یکی از عوامل مهم در تصمیم‌گیری برای استفاده از روش فورجینگ، قیمت میلگرد در بازار است که بر روی انتخاب نوع اتصال تأثیرگذار است.

استفاده از فورجینگ میلگرد به دلیل ایجاد اتصالات بسیار قوی، باعث افزایش ایمنی و دوام سازه می‌شود. همچنین این روش به کاهش زمان اجرای پروژه و بهبود کیفیت کلی سازه کمک می‌کند. با هر قدمی که فناوری به جلو برمی‌دارد، فورجینگ نیز جایگاه ویژه‌تری در ساختمان‌سازی پیدا می‌کند و آینده‌ای پر از سازه‌های ایمن‌تر و قوی‌تر را نوید می‌دهد.

ابزار مورد نیاز برای اجرای فورجینگ

دستگاه فورجینگ میلگرد یکی از ابزارهای مهم و کاربردی در صنعت ساختمان‌سازی است که به منظور اتصال و تقویت میلگردها به کار می‌رود. این دستگاه شامل مجموعه‌ای از ابزارها و قطعات است که هرکدام وظیفه‌ای خاص را بر عهده دارند. در ابتدا، کپسول‌های گاز اکسیژن و استیلن به کمک کنترل‌کننده‌ها، جریان گاز را تنظیم می‌کنند. سپس، مشعل با ترکیب این گازها شعله‌ای قدرتمند ایجاد می‌کند که برای گرم کردن سر میلگرد و رساندن آن به حالت خمیری استفاده می‌شود.

بعد از اینکه میلگردها به حالت خمیری درآمدند، دستگاه اعمال فشار وارد عمل می‌شود. این دستگاه با استفاده از فشار هیدرولیکی میلگردها را به هم متصل می‌کند. از ویژگی‌های جالب این دستگاه، قابلیت تنظیم فشار با توجه به قطر میلگرد است، که این کار را با استفاده از یک شیر تنظیم دستی انجام می‌دهد. برای صاف کردن و آماده‌سازی میلگردها قبل از جوش، دستگاه برش سرد نیز استفاده می‌شود تا میلگردها بدون زنگ‌زدگی و ناصافی باشند.

در نهایت، تمامی اجزا با دقت کامل کار می‌کنند تا یک اتصال قوی و بی‌نقص بین میلگردها به وجود آید که برای پروژه‌های بزرگ و حساس همچون پل‌ها و ساختمان‌های بلند ضروری است.

مراحل اجرای فورجینگ میلگرد

برای اجرای عملیات فورجینگ میلگرد، باید سه مرحله اصلی انجام شود. این مراحل شامل تمیز کردن مقاطع میلگرد، حرارت‌دهی و اعمال فشار هیدرولیکی است. در ادامه هر یک از این مراحل را به زبان ساده توضیح می‌دهیم.

1. آماده‌سازی و تمیز کردن مقاطع میلگرد
   قبل از شروع به جوش فورجینگ، مهم است که دو سر میلگردها تمیز و عاری از هرگونه زنگ‌زدگی یا آلودگی باشند. برای این کار، معمولاً سطح مقطع میلگردها را با دستگاه برش سرد استفاده می‌شود تا سطح مقطع میلگردها صاف و یکدست شود. با این روش، تمام زنگ‌زدگی‌ها و ناهمواری‌ها از بین می‌رود. این مرحله باید درست قبل از حرارت‌دهی انجام شود، چون اگر فاصله زیادی بین برش و حرارت‌دهی بیفتد، ممکن است سطح میلگرد دوباره دچار زنگ‌زدگی شود.
2. حرارت‌دهی
   در این مرحله، دو سر میلگردها که از قبل آماده شده‌اند، به کمک گیره‌های مخصوص در مقابل هم قرار می‌گیرند. سپس با استفاده از مشعل، دو سر میلگردها را گرم می‌کنند تا به حالت خمیری برسند. مشعل از ترکیب دو گاز اکسیژن و استیلن کار می‌کند و دمای شعله باید بین 1200 تا 1300 درجه سانتی‌گراد باشد تا میلگردها به اندازه کافی نرم شوند. مدت‌زمان حرارت‌دهی بستگی به قطر میلگرد دارد؛ برای میلگردهای نازک ممکن است حدود 40 ثانیه طول بکشد، در حالی که میلگردهای ضخیم به 1 تا 3 دقیقه زمان نیاز دارند.
3. اعمال فشار
   بعد از اینکه میلگردها به حالت خمیری رسیدند، دستگاه اعمال فشار وارد عمل می‌شود. این دستگاه به دو سر میلگردها فشار وارد می‌کند تا آن‌ها را به هم متصل کند. فشار باید از هر دو طرف به‌صورت یکنواخت باشد تا اتصال به درستی انجام شود. فشار مورد نیاز بستگی به قطر میلگرد دارد و به‌طور معمول به ازای هر سانتی‌متر مربع از میلگرد، بین 300 تا 400 بار فشار هیدرولیکی نیاز است.
4. خنک‌سازی
   در پایان، میلگردهای جوش‌خورده به تدریج خنک می‌شوند و اتصالات ایجاد شده به حالت پایدار و مقاوم تبدیل می‌شوند. پس از خنک شدن کامل، میلگردها به‌طور کامل به هم متصل شده و برای استفاده در سازه‌های مختلف آماده‌اند. این مراحل با ترکیبی از دقت، مهارت و استفاده از ابزارهای مناسب انجام می‌شوند تا اتصالات میلگردها به صورت قوی و بی‌نقص شکل بگیرد.

جدول فورجینگ میلگرد

جدول اعداد مهم در فرآیند فورجینگ میلگرد:

این جدول، اطلاعات کلیدی مربوط به دما، زمان و فشارهای مختلف در فرآیند فورجینگ میلگرد را نشان می‌دهد.

کنترل کیفیت عملیات فورجینگ میلگرد

برای اطمینان از کیفیت عملیات فورجینگ میلگرد و اینکه جوش به‌درستی انجام شده باشد، چندین آزمایش مهم انجام می‌شود. این آزمایش‌ها کمک می‌کنند تا مطمئن شویم میلگردها به اندازه کافی قوی و مقاوم هستند. در ادامه، انواع تست‌های کنترل کیفیت جوش فورجینگ را به زبان ساده توضیح می‌دهیم.

تست دیداری فورجینگ میلگرد

در این روش، ابتدا با نگاه کردن به محل جوش، می‌توان نشانه‌هایی از کیفیت جوش را دید. جوش خوب باید ظاهری صاف و یکدست داشته باشد و محل اتصال باید به شکلی باشد که ضخیم‌ترین قسمت (محل جوش) به آرامی به اندازه قطر خود میلگرد برسد. اگر این شیب ملایم نباشد، یعنی مشکلی در دمای حرارت یا تنظیمات فشار وجود داشته و ممکن است میلگرد در آینده از محل جوش بشکند.

تست کششی فورجینگ میلگرد

در این آزمایش، میلگردهای جوش‌خورده را به وسیله دستگاه مخصوصی می‌کشند تا ببیند از کجا شکسته می‌شود. اگر محل اتصال میلگردها از هم جدا شد، یعنی جوش به خوبی انجام نشده است. اما اگر شکستگی از جای دیگری غیر از محل جوش رخ داد، نشان‌دهنده کیفیت خوب جوشکاری است.

تست خمش فورجینگ میلگرد

یکی دیگر از روش‌های ساده و مؤثر برای بررسی کیفیت جوش، تست خمش است. در این آزمایش، میلگرد از محل جوش به اندازه 90 درجه خم می‌شود. اگر میلگرد بدون ترک یا شکستگی خم شود، یعنی جوش باکیفیت بوده است. اما اگر در محل جوش ترک یا شکستگی دیده شود، یعنی جوش به درستی انجام نشده است.

آزمایش اولتراسونیک فورجینگ میلگرد

این آزمایش پیشرفته از امواج صوتی برای بررسی نقاط ضعف و ناپیوستگی‌های داخلی میلگرد استفاده می‌کند. در این روش، بدون اینکه آسیبی به میلگرد وارد شود، با تاباندن امواج و مطالعه بازتاب آن‌ها، محل‌هایی که ممکن است در آینده شکسته شوند، شناسایی می‌شوند. به این روش‌ها «آزمایش‌های غیرتخریبی» می‌گویند چون به میلگرد آسیبی وارد نمی‌کنند.

این آزمایش‌ها به ما کمک می‌کنند تا از کیفیت جوش فورجینگ میلگردها مطمئن شویم و از بروز مشکلات در آینده جلوگیری کنیم.

مزایا و چالش‌های فورجینگ میلگرد

فورجینگ میلگرد یکی از روش‌های متداول در اتصال میلگردها است که مزایا و چالش‌های خاص خود را دارد. در ادامه، با زبان ساده به بررسی این موارد می‌پردازیم:

مزایای فورجینگ میلگرد

• بدون نیاز به ماده واسط
  در روش فورجینگ، برای اتصال میلگردها از الکترود یا مواد دیگر استفاده نمی‌شود. این موضوع باعث می‌شود که میلگردها مستقیم به هم متصل شوند و جوشکاری سریع‌تر و ساده‌تر انجام شود.
• عدم نیاز به برق
  یکی از ویژگی‌های خوب این روش این است که به برق نیازی ندارد، بنابراین اجرای آن در مکان‌هایی که دسترسی به برق دشوار است، راحت‌تر است.
• مقاومت بالا
  اگر عملیات فورجینگ به درستی انجام شود، میلگردها بسیار مقاوم خواهند بود و استحکام کششی و فشاری بالایی خواهند داشت.
• کاهش اختلاف سطح
  در این روش، محل اتصال میلگرد و خود میلگرد تقریبا هم‌سطح هستند. این باعث می‌شود سازه سبک‌تر و پیوند بین میلگردها بهتر باشد و فشار به‌طور یکنواخت منتقل شود.
• کاهش مصرف میلگرد
  برخلاف روش‌های دیگر، در فورجینگ طول میلگرد هدر نمی‌رود و می‌تواند تا ۳۰ درصد در مصرف میلگرد صرفه‌جویی کند.
• ابزار قابل دسترس و ضایعات کم
  فورجینگ به ابزارهای ساده و در دسترس نیاز دارد و چون ضایعات کمی دارد، هزینه‌ها را پایین می‌آورد و به‌صرفه‌تر است.
• افزایش ایمنی سازه
  این روش باعث می‌شود اتصالات قوی و بدون درز ایجاد شود که به افزایش ایمنی سازه‌های مهم کمک می‌کند.

چالش‌ها و معایب فورجینگ میلگرد

• کنترل سخت حرارت
  استفاده از گاز استیلن برای گرم کردن میلگردها باعث می‌شود کنترل دمای دقیق دشوار شود و اگر حرارت به درستی تنظیم نشود، کیفیت جوش پایین می‌آید.
• نیاز به نیروی متخصص
  فورجینگ نیاز به مهارت و تجربه دارد. اگر نیروی کار تجربه کافی نداشته باشد، ممکن است جوش به خوبی انجام نشود و استحکام آن کاهش یابد.
• تغییر ساختار میلگرد
  در حین فرآیند فورجینگ، ساختار میلگرد تغییر می‌کند که در برخی موارد می‌تواند باعث کاهش مقاومت میلگرد شود.
• تاثیر شرایط آب‌وهوا
  در نواحی سردسیر، به دلیل زودتر سرد شدن میلگردها، ممکن است جوش به خوبی صورت نگیرد و احتمال شکنندگی بیشتر شود.
• نیاز به فشار یکسان
  برای اینکه جوش به‌خوبی انجام شود، باید به دو سر میلگرد فشار یکسان وارد شود. در غیر این صورت، جوش ضعیف خواهد بود و مقاومت اتصال کاهش می‌یابد.
• هزینه بالای تجهیزات
  اجرای فورجینگ به دستگاه‌ها و تجهیزات خاصی نیاز دارد که تهیه آن‌ها هزینه‌بر است.

به طور کلی، فورجینگ میلگرد روشی سریع و مقاوم است، اما نیاز به تجربه و تجهیزات مناسب دارد و باید در شرایط مناسب انجام شود تا نتایج مطلوب به‌دست آید.

کاربردهای رایج فورجینگ میلگرد در ساختمان‌سازی

فورجینگ میلگرد در صنعت ساختمان‌سازی کاربردهای بسیار مهمی دارد و برای اتصال میلگردها در سازه‌های مختلف به کار می‌رود. این روش که یکی از قدیمی‌ترین متدهای اتصال فلزات است، به‌خصوص برای اتصال میلگردهایی که در ساخت سازه‌های بتنی مثل ستون‌ها، تیرها، و فونداسیون‌ها استفاده می‌شوند، بسیار موثر است. در ادامه به کاربردهای رایج آن اشاره می‌کنیم:

• اتصال میلگردهای قطع شده
  یکی از کاربردهای اصلی فورجینگ، اتصال میلگردهایی است که به هر دلیل در طول کار قطع شده‌اند. این کار باعث می‌شود که میلگردها بدون استفاده از روش‌های دیگر به هم وصل شوند و مقاومت سازه حفظ شود.
• بازیافت ضایعات میلگرد
  با استفاده از فورجینگ، می‌توان ضایعات و پرت‌های میلگرد را دوباره به کار گرفت و آن‌ها را به میلگردهای قابل استفاده تبدیل کرد. این کار به صرفه‌جویی در مواد و هزینه‌ها کمک می‌کند.
• اتصال آرماتورهای سازه‌های بتنی
  فورجینگ برای اتصال میلگردها در بخش‌های مختلف سازه‌های بتنی از جمله ستون‌ها، دیوارهای برشی، تیرها و شمع‌ها به کار می‌رود. این روش باعث می‌شود که استحکام و ایمنی سازه‌های بتنی بهبود یابد.
• پل‌سازی و سازه‌های صنعتی
  از فورجینگ میلگرد در پروژه‌های بزرگ مثل پل‌ها، سدها و تونل‌ها استفاده می‌شود. همچنین در ساخت برج‌ها و ساختمان‌های بلند، این روش بسیار کاربردی است.

به طور کلی، فورجینگ میلگرد به دلیل ایجاد اتصالات محکم و کاهش ضایعات، یکی از روش‌های مقرون‌به‌صرفه و موثر در ساختمان‌سازی و پروژه‌های عمرانی است.

تفاوت فورجینگ با دیگر روش‌های اتصال میلگرد

فورجینگ میلگرد با روش‌های دیگر اتصال میلگرد تفاوت‌های مهمی دارد. برخلاف روش‌های مکانیکی مانند جوشکاری معمولی که ممکن است محل اتصال ضعیف‌تری ایجاد کنند، فورجینگ اتصالاتی دائمی و بدون درز ایجاد می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که اتصال قوی‌تری شکل بگیرد و میلگردها به‌طور یکپارچه به هم متصل شوند. به همین دلیل، فورجینگ بیشتر در پروژه‌های بزرگ و حساس مثل پل‌سازی و برج‌های بلند استفاده می‌شود، جایی که استحکام و دوام بسیار اهمیت دارد.

در مقابل، روش‌های دیگر مثل جوشکاری مکانیکی ممکن است محل اتصال ضعیف‌تری داشته باشند و احتمال شکستگی بیشتر باشد، اما فورجینگ با ایجاد یک اتصال کامل و محکم، اطمینان بیشتری از استحکام سازه می‌دهد.

نکات ایمنی در اجرای فورجینگ میلگرد

در فرآیند فورجینگ میلگرد، رعایت نکات ایمنی و پیروی از ضوابط مشخص ضروری است تا ایمنی کارگران و کیفیت سازه تضمین شود. در اینجا نکات اصلی ایمنی و ضوابط اجرایی این روش را به زبان ساده توضیح می‌دهم:

• استفاده از تجهیزات حفاظتی
  افراد باید حتماً از وسایل ایمنی مثل دستکش، کلاه ایمنی، و عینک محافظ استفاده کنند تا در برابر حرارت و خطرات احتمالی محافظت شوند.
• تهویه مناسب محیط کار
  هنگام فورجینگ، گازها و دودهای مضر تولید می‌شوند؛ بنابراین، محیط کار باید دارای سیستم تهویه مناسبی باشد تا از تجمع این گازها جلوگیری شود.
• کنترل حرارت و فشار
  حرارت تولیدشده از سوختن گاز استیلن به‌راحتی قابل کنترل نیست. بنابراین، کارگر باید تجربه کافی داشته باشد تا بتواند دمای مناسب و زمان لازم برای اعمال فشار را به‌درستی تشخیص دهد.
• شرایط آب و هوایی
  در هوای سرد، کیفیت جوش فورجینگ کاهش می‌یابد و امکان شکستگی افزایش پیدا می‌کند. بنابراین در این شرایط باید کنترل‌های کیفی بیشتری انجام شود.
• کنترل فشار دستگاه
  فشار واردشده به دو سر میلگردها باید یکسان و متناسب باشد. اگر فشار نامتعادل باشد، استحکام اتصال جوش پایین می‌آید.
• بررسی شیرهای ایمنی
  روی مشعل شیرهای یک‌طرفه‌ای نصب شده است که از بازگشت گاز به مخازن جلوگیری می‌کنند. این شیرها باید سالم باشند تا از حوادث ناگوار جلوگیری شود.

ضوابط جوش فورجینگ

ضوابط جوش فورجینگ میلگرد که باید طبق مقررات مبحث نهم ساختمان رعایت شود، شامل نکات زیر است:

• نوع میلگرد
  روش فورجینگ فقط برای میلگردهایی که مطابق با استانداردها هستند و در رده S300 و S400 قرار دارند، قابل استفاده است.
• محل وصله
  مکان‌هایی که باید میلگردها به هم جوش داده شوند، باید روی نقشه سازه به وضوح مشخص شده باشند.
• توزیع جوش‌ها
  در یک مقطع، حداکثر 50 درصد میلگردها می‌توانند در یک سطح مشخص به هم جوش داده شوند تا توزیع یکنواختی از اتصالات ایجاد شود.
• برآمدگی محل جوش
  در محل جوش معمولاً برآمدگی‌هایی ایجاد می‌شود. برای حفظ پوشش میلگرد (کاور)، باید این برآمدگی‌ها کنترل شوند و با افزایش قطر محل جوش، اقدامات لازم انجام شود.
• تمیزی میلگرد
  قبل از جوشکاری، میلگردها باید تمیز باشند. اگر زنگ زدگی میلگردها با فرچه سیمی قابل پاک کردن باشد، استفاده از آنها مجاز است.
• کیفیت جوش
  جوش فورجینگ باید مطابق استانداردهای بین‌المللی مثل JISZ 3881 ارزیابی شود.
• عدم اعوجاج
  محل اتصال نباید دچار اعوجاج یا پیچیدگی شود. اگر برآمدگی ناهنجاری وجود داشته باشد، باید اصلاح شود.
• پاکسازی محل اتصال
  هر گونه آلودگی مثل سیمان یا روغن از محل جوشکاری باید کاملاً پاک شود.
• برش میلگرد
  میلگردها باید با دقت و به کمک دستگاه‌های مخصوص به صورت صاف و عمودی برش داده شوند.
• جوشکاری در شرایط خاص
  در شرایط آب‌و‌هوایی بد مثل باد یا باران، جوشکاری فورجینگ تنها با تایید بازرسان و ایجاد پوشش‌های مناسب قابل انجام است.
• بازرسی چشمی
  همه نقاط جوش باید به دقت بازرسی چشمی شوند تا هرگونه نقص شناسایی و رفع شود.
• ابعاد برآمدگی جوش
  اندازه برآمدگی جوش باید بین 1.1 تا 1.4 برابر قطر میلگرد باشد. همچنین، محل اتصال دقیقاً در مرکز برآمدگی جوش باید قرار گیرد.
• تست و بررسی جوش
  جوش‌ها به‌صورت تصادفی مورد آزمایش قرار می‌گیرند. اگر تعداد جوش‌های بررسی شده کمتر از 200 باشد، 30 مورد باید ارزیابی شوند. در صورت یافتن نقص، کل جوش‌ها باید بررسی و اصلاح شوند.
• حداقل قطر میلگرد
  فورجینگ فقط برای میلگردهایی با قطر حداقل 10 میلیمتر برای فولادهای گرم نورد شده و 14 میلیمتر برای فولادهای سرد اصلاح شده مجاز است.

این ضوابط به منظور اطمینان از استحکام، ایمنی و کیفیت اتصال میلگردها در سازه‌ها بسیار اهمیت دارند.

جمع‌بندی فورجینگ میلگرد

فورجینگ میلگرد یکی از بهترین روش‌ها برای ایجاد اتصالات قوی و بدون درز در سازه‌های بتنی است. این روش با مزایایی چون افزایش استحکام سازه و کاهش هزینه‌ها، جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان‌سازی دارد. با این حال، هزینه بالای تجهیزات و نیاز به نیروی متخصص از چالش‌های اصلی این روش به شمار می‌رود.