آیا می دانید جوشکاری غیر ذوبی چیست؟ قبل از آن که به تعریف آن بپردازیم بهتر است کمی با مفهوم جوشکاری آشنا شوید. جوشکاری به فرآیندی می گویند که در آن دو قطعه فلزی به یکدیگر اتصال پیدا می کنند.
با این مقدمه در ادامه این نوشته از ساختمانچی به بررسی ویژگی های جوشکاری غیرذوبی می پردازیم. تا انتها با ما همراه باشید.
جوشکاری چیست؟
صنعت جوشکاری از جمله صنایع مطرح در اتصال قطعات فولادی به شمار می آید که روش های متفاوتی را بدین منظور مورد استفاده قرار می دهد.
اگر بخواهیم جوشکاری را کمی علمی تر توضیح دهیم می توان گفت این فرآیند بین قطعات مختلف جاذبه ملکولی یا کریستالی ایجاد نموده و فاصله بین آن ها را حذف می نماید.
در ساخت و سازهای مختلف عملیات جوشکاری به منظور اتصال قطعات یه یکدیگر و ساخت سازه های جدید توسط افراد حرفه ای و متخصص اجرا می شود. برخی از روش های جوشکاری به نیروی انسانی نیاز دارند و برخی دیگر با دستگاه های اتوماتیک صورت می گیرند.
جوشکاری با توجه به محل اجرا و نوع قطعه متفاوت است از این رو به روش های مختلف اجرا می شود. یکی از این روش ها جوشکاری غیر ذوبی می باشد که در ادامه به توضیح آن می پردازیم:
جوشکاری غیرذوبی
جوشکاری غیر ذوبی همانطور که از نامش پیداست، به نوعی از جوشکاری اشاره می کند که در آن قطعات بدون این که ذوب شوند به یکدیگر اتصال پیدا می کنند. در این فرآیند قطعات توسط حرارت یا بدون آن در هم فرورفته و متصل می شوند.
درفرآیندهای ذوبی، تداخل لبه های دو قطعه پس از ذوب شدن آن ها انجام می شود، اما در فرآیندهی غیر ذوبی بدون تشکیل مذاب، اتصال صورت خواهد گرفت.
در جوشکاری حالت جامد یا جوشکاری غیر ذوبی پیوستگی قطعات بدون ذوب فلز پایه انجام می شود و هیچ ماده پرکننده ای مورد استفاده قرار نمی گیرد. استفاده از این روش اتصال باعث می شود فلزات خواص اولیه خود را از دست ندهند و به دلیل حرارت دهی دچار آسیب نشوند.
روش های اجرای جوشکاری حالت جامد یا غیرذوبی
جوش کاری حالت جامد به روش های گوناگون صورت می گیرد که در ادامه به توضیح هر یک می پردازیم:
جوشکاری فشاری سرد
جوشکاری فشاری سرد یکی از جوشکاری های حالت جامد است که استفاده از آن سابقه ای طولانی دارد. در این روش بین اجزای ماشین جوش، یک باند اتم به اتم تشکیل می شود.
از انواع این نوع جوشکاری می توان جوشکاری غلطکی را نام برد که با استفاده از آن می توان ورق های فلزی را به طورپیوسته جوشکاری نمود و میزان سرعت تولیدات را بالا برد.
افزایش درصد فشار عمودی و انبساط سطحی در جوشکاری فشاری منجر به افزایش استحکام نقطه جوش می گردد. از جمله عوامل موثر بر این روش می توان به فشار عمودی بر نقطه مشترک، درصد انبساط سطحی در این نقطه، نحوه حاضرسازی سطح و حرارت دهی پس از جوشکاری اشاره کرد.
جوشکاری آهنگری
جوشکاری آهنگری یا جوشکاری پتکه ای از قدیمی ترین انواع جوشکاری حالت جامد است که توسط آهنگران مورد استفاده قرار می گرفت.
در گذشته از این روش برای ساخت لوله های فولادی و مخازن تحت فشار استفاده می شد. اما امروزه با استفاده از حرارت، فشار و روش های جدید این جوشکاری کمی تغییر کرده و جوشکاری نقطه مورد نظر راحت تر صورت می گیرد.
جوشکاری نفوذی
اتصال تیتانیوم و سایر آلیاژها با استفاده از جوشکاری نفوذی صورت می گیرد. با استفاده از جوشکاری ذوبی برای اتصال آلیاژها نمی توان در نزدیک فلز پایه مقاومت اتصالی ایجاد نمود؛ از این رو از جوشکاری نفوذی برای ایجاد این اسـتحکام استفاده می شود.
ساختارهای تیتانیومی در صنعت هوا و فضا کاربرد دارند؛ از این رو استفاده از روش نفوذی می تواند هزینه های اضافی را کاهش دهد و از نظر اقتصادی مقرون بصرفه باشد.
جوشکاری اصطکاکی
این نوع جوشکاری از طریق تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی انجام می شود. در جوشکاری اصطکاکی دو قطعه را به یکدیگر نزدیک می کنند، سپس گرمای زیادی که به واسطه ایجاد حرکت دورانی ایجاد می شود، منجر به ایجاد حالت پلاستیسیته در نقاط اتصال می گردد.
در نهایت با اعمال فشار، لبه های دو قطعه به هم متصل می شوند. جوشکاری اصطکاکی به دو نوع جوشکاری اصطکاکی لحظه‌ای و جوشکاری اصطکاکی مداوم دسته‌بندی می شود.
جوشکاری با امواج صوتی
در این روش از امواج فراصوت برای اتصال دو قطعه استفاده می شود و انرژی مورد نیاز جوشکاری از انرژی مکانیکی تامین می گردد. این انرژی به واسطه ارتعاشات نوک های جوشکاری و تولید امواج صوتی در سطح جوش، پیوند فلزی به وجود می آورد.
برای جوشکاری سیم های مسی و آلومینیومی و فویل ها از جوشکاری با امواج صوتی استفاده می شود. برای اجرای این روش نیازی به حاضرسازی سطح نیست و به راحتی می توان فلزات مختلفی که نقطه ذوب آن ها متفاوت است را به یکدیگر اتصال داد.
جوشکاری انفجاری
این نوع جوشکاری بهترین روش اتصال مواد غیر هم جنس به شمار می آید. طبق مطالعاتی که بر روی جوشـکاری انفجـاری تیتانیـوم بـا مواد غیـر هم جنس صورت گرفته، مهم ترین شرط لازم برای اتصال موفق بهره مندی از انعطاف پذیری مناسب است تا از شکستن قطعات و یا تغیییر شکل آن ها حین جوشکاری جلوگیری شود.
مزایای جوشکاری غیر ذوبی
- با استفاده از این جوشکاری می توان فلزات غیر مشابه را به یکدیگر متصل نمود.
- اجرای این جوشکاری نیازی به استخدام جوشکار ماهر ندارد.
- هیچ نوع فلز پرکننده لحیمی در این جوشکاری به کار برده نمی شود.
- فلزات سبک و پلیمرها را می توان با جوشکاری غیر ذوبی جوش داد.
- تنش هایی که توسط این جوشکاری در فصل مشترک باقی می مانند، از گسترش ترک جلوگیری می کنند.
- جوشکاری حالت جامد برای تولید نانوکامپوزیت های سطحی مورد استفاده قرار می گیرد.
- در این نوع جوشکاری ساختار غیر تعادلی در اثر انبساط و انقباض ایجاد نمی شود.
- در این جوشکاری به دلیل این که فلز ذوب نمی شود، عیوب ناشی از جوشکاری ذوبی نیز پدیدار نمی گردد.
- جوشکاری در حالت جامد اصولاً توسط دستگاه های اتوماتیک صورت می گیرد و نیازی به نیروی انسانی نیست.
- استفاده از این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون بصرفه است؛ زیرا می توان برای اتصال قطعات در تعداد بالا از آن استفاده نمود.
- با این روش تغییر فیزیکی در نقطه اتصال فلز کاهش می یابد.
- در جوشکاری حالت جامد، اتصال دو قطعه از طریق فشار صورت می گیرد به همین دلیل ترک خوردگی بسیار کمتر خواهد بود.
- برخلاف جوشکاری ذوبی، در این نوع جوشکاری در نقطه اتصال، عنصر هیدوژن که عاملی برای شکستگی است وجود ندارد.
معایب جوشکاری حالت جامد
جوشکاری حالت جامد، با وجود مزایای بسیاری که دارد، همچون حفظ خواص اولیه فلز و عدم نیاز به مواد مصرفی، دارای برخی محدودیت‌ها و معایبی نیز هست. این معایب می‌توانند انتخاب این روش را برای برخی کاربردها محدود کنند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین معایب جوشکاری حالت جامد اشاره می‌کنیم:
1. نیاز به تجهیزات خاص و گران‌قیمت:
- ماشین‌آلات پیشرفته: اغلب روش‌های جوشکاری حالت جامد به تجهیزات تخصصی و پیچیده‌ای نیاز دارند که هزینه خرید و نگهداری آن‌ها بالا است.
- کنترل دقیق پارامترها: برای دستیابی به یک اتصال با کیفیت بالا، کنترل دقیق پارامترهای فرایند مانند فشار، دما و سرعت بسیار مهم است که نیازمند تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل دقیق است.
2. آماده‌سازی سطحی دقیق:
- تمیزی سطح: سطوحی که قرار است جوشکاری شوند باید کاملاً تمیز و عاری از هرگونه آلودگی، اکسید و روغن باشند. این امر نیازمند مراحل آماده‌سازی سطحی دقیق و زمان‌بر است.
- یکنواختی سطح: برای ایجاد یک اتصال قوی، سطوح باید دارای یکنواختی و صافی مناسبی باشند. هرگونه ناهمواری یا زبری در سطح می‌تواند بر کیفیت جوش تأثیر منفی بگذارد.
3. محدودیت در ضخامت قطعات:
- قطعات نازک: در برخی از روش‌های جوشکاری حالت جامد، جوشکاری قطعات با ضخامت کم ممکن است دشوار یا غیرممکن باشد.
- قطعات ضخیم: جوشکاری قطعات بسیار ضخیم نیز ممکن است به دلیل محدودیت‌های حرارتی و مکانیکی با مشکل مواجه شود.
4. سرعت پایین جوشکاری:
- زمان‌بر بودن: به طور کلی، سرعت جوشکاری در روش‌های حالت جامد نسبت به روش‌های جوشکاری ذوبی کمتر است. این امر می‌تواند باعث افزایش هزینه تولید شود.
5. محدودیت در انواع مواد:
- فلزات مشابه: برخی از روش‌های جوشکاری حالت جامد بیشتر برای جوشکاری فلزات مشابه مناسب هستند و ممکن است برای جوشکاری فلزات غیرهمجنس با محدودیت‌هایی همراه باشند.
6. نیاز به نیروی متخصص:
- اپراتور ماهر: انجام جوشکاری حالت جامد نیازمند اپراتورانی با تجربه و مهارت بالا است تا بتوانند پارامترهای فرایند را به درستی تنظیم کرده و از کیفیت جوش اطمینان حاصل کنند.
7. عدم امکان جوشکاری در همه موقعیت‌ها:
محدودیت هندسی: برخی از روش‌های جوشکاری حالت جامد ممکن است برای جوشکاری در همه موقعیت‌ها (مانند موقعیت عمودی یا بالای سر) مناسب نباشند.
کاربردهای جوشکاری غیر ذوبی
ساخت و ساز: جوشکاری سازه‌های فلزی
خودروسازی: جوشکاری قطعات بدنه، شاسی و قطعات الکترونیکی خودرو
هوافضا: جوشکاری قطعات حساس و با دقت بالا مانند بدنه هواپیما و ماهواره‌ها
الکترونیک: جوشکاری قطعات الکترونیکی کوچک و ظریف
پزشکی: ساخت ابزارهای پزشکی و ایمپلنت‌ها
هسته‌ای: جوشکاری قطعات راکتورهای هسته‌ای
تولید انرژی: جوشکاری لوله‌ها و مخازن تحت فشار
کلام پایانی
آن چه در این نوشته از ساختمانچی به بیان آن پرداختیم، ارائه نکاتی در خصوص جوشکاری غیرذوبی یا همان جوشکاری حالت جامد می باشد.
همانطور که گفتیم در جوشکاری غیرذوبی، قطعات بدون این که ذوب شوند به همدیگر متصل می شوند. امیدواریم این مطلب اطلاعات مفیدی را در اختیار شما عزیزان قرار داده باشد. در صورت تمایل نظرات خود را با ما در میان بگذارید.
