سیر تا پیاز انواع فرآیندهای جوشکاری

جوشکاری

تاریخچه جوشکاری از آغاز تا امروز

بشر از ابتدای تاریخ تمدن خود همواره به دنبال ابداع روش های آسان تر و کامل تری برای ساخت قطعات مورد نیاز خود بوده است. شاید بتوان ریخته گری را از قدیمی ترین ابداعات انسان برای شکل دادن قطعات مورد نیاز فلزی خود دانست .اما ریخته گری محدودیت های خاص خود را دارد و نمی تواند به سهولت و در همه جا مورد استفاده قرار گیرد. لذا این محودیت ها سبب توسعه جوشکاری شد .

بنابراین اتصالات به انواع مختلف ابداع شدند تا انسان بتواند از اتصال چند قطعه به شکل دلخواه خود برسد. بشر اولیه زمانی که فلز را شناخت و به نحوه ذوب و ریخته گری آن پی برد، در زمینه اتصال قطعات فلزی تلاش های زیادی کرد . وی توانست لحیم کاری و بعضی از روش های ساده جوشکاری را ابداع نماید. در کاوش های باستان شناسی دست بندهای طلایی پیدا شده است که مربوط به دوران ما قبل تاریخ بوده و سر این دست بندها به وسیله ضربات چکش، متصل شده بودند .

تاریخچه لحیم کاری در تاریخ

در جواهرات قدیمی ذرات ریز طلا را به وسیله صمغ درخت و نمک مس به هم چسبانده، سپس آن را آتش می زدند. در اثر حرارت حاصل از سوختن صمغ درخت، فلز مس احیا شده و با طلا ترکیب می شد و بدین ترتیب اتصال قطعات ریز طلا انجام می گرفت. رومیان قدیم از آلیاژهایی برای لحیم کاری استفاده می کردند که هنوز هم در صنعت امروزی کاربرد دارند.

تاریخچه جوشکاری

توسعه فرآیند جوشکاری با انقلاب صنعتی

جوشکاری به صورت امروزی در قرن نوزدهم اهمیت بیشتری پیدا نمود و پیشرفت کرد. فرآیندهای جوشکاری در طی تاریخ خود همواره در جهت اتصالات کامل تر، کارا تر و آسان تر بوده و آنچنان در حال حاضر با روح صنعت پیوند خورده است که هیچ گاه جدایی از آن ممکن نخواهد بود.

 سنگ بنای متدهای معمولی جوشکاری بعد از شیوه های ابتدایی اتصال لبه های گداخته قطعات فلزی بوسیله ضربه های چکش که از دیر باز رواج داشته است . در سال ۱۸۸۷ میلادی توسط Berndas که موفق شد با الکترود ذعالی و ایجاد قوس الکتریکی حوضچه مذاب ایجاد کند ، بنا گذاشته شد .

سپس دانشمند دیگر روسی بنام Slavianir روش الکترود ذوب شونده را اختراع نمود  و یک صنعتگر به نام Oscar Kjelberg الكترود فلزی پوشش دار را ابداع کرد . الكترود فلزی پوشش دار موجب محافظت از گرده جوش و پایداری قوس الکتریکی و یکنواخت شدن جوش گردید .

سرانجام در سال ۱۹۱۸ میلادی اولین قایق تعمیراتی با جوشکاری تمام اتصالاتش به آب انداخته شد و از اواخر سال ۱۹۳۰ احداث پل ها و خطوط راه آهن و ساخت کشتی های اقیانوس پیما با روش جوشکاری به سرعت گسترش یافت .

مزایای جوشکاری که سبب توسعه آن شد

جوشکاری دارای مزایایی مانند زیر بود که در قرن بیستم به سرعت مورد توجه قرار گرفت و گسترش یافت .

۱) هر ضخامتی از فلز با روش جوشکاری قابل اتصال بود.
۲) سازه های جوشی در حدود ۳۰ ٪ سبک تر از سازه های مشابه پیچ و مهره بودند.
۳) سرعت ساخت با روش جوشکاری خیلی بیشتر از سازه های پیچ و مهره بود. 

این مزایای فوق العاده جوشکاری سبب شده است که این سیر شتابان هم اکنون نیز ادامه داشته باشد و روز به روز تکنیک ها و کاربرد های جوشکاری اضافه می گردد تا جایی که دامنه آن بر غیر ملزومات نیز گسترده شده است. امروزه جوشکاری را به عنوان یک شاخه علمی مطرح نموده است و دارای شاخه های متعددی در زمینه فرآیندهای جوشکاری، طراحی سازه های جوشی، بازرسی جوش، مهندسی جوش ، متالوژی جوش و غیره می باشد و جمعیت زیادی را در این صنعت مشغول به کار نموده است.

تاریخچه جوشکاری

تعریف فرآیند جوشکاری

جوشکاری و به انگلیسی Welding یکی از روش های تولید می باشد که هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی به یکدیگر است این مواد می‌توانند مواد فلزی،  سرامیک ، پلیمر یا حتی کامپوزیت باشد .

انواع فرآیندهای جوشکاری

فرآیندهای جوشکاری را می‌توان به دو دسته فرآیند جوشکاری ذوبی  (Fusion Welding) و فرآیند جوشکاری غیر ذوبی (Non-Fusion Welding)  تقسیم بندی کرد .

که در شکل زیر نحوه طبقه بندی انواع فرآیند های جوشکاری را می‌بینید :

 

انواع فرآیند های جوشکاری

انواع فرآیندهای جوشکاری ذوبی

  • ۱) فرآیند جوشکاری قوسی یا الکترود دستی SMAW یا MMAW
  • ۲) فرآیند جوشکاری با گاز محافظ  (GMAW) شامل فرآیند MIG  و MAG
  • ۳) فرآیند جوشکاری زیر پودری SAW
  • ۴) فرآیند جوشــکـــاری مقاومتی RW
  • ۵) فرآیند جوشــکـــاری با لیزر LBW
  • ۶) فرآیند جوشــکـــاری پرتو الکترونی EBW
  • ۷) فرآیند جوشکاری پلاسما PAW
  • ۸) فرآیند جوشــکـــاری توپودری FCAW
  • ۹) فرآیند جوشکاری با گاز اکسیژن و سوخت 
بیشتر ببینید
آشنایی با تست نشتی یا LT به زبان ساده

معرفی فرآیند های جوشکاری قوسی 

جوشکاری قوسی یک فرآیند جوشکاری است که در آن حرارت به وسیله یک قوس الکتریکی بین یک الکترود و قطعه کار به وجود می آید. قوس الکتریکی یک تخلیه الکتریکی بین دو الکترود از میان گازهای یونیزه شده می باشد.

 جــوشــکاری قوسی (arc welding) یک روش جوشکــاری است که از یک منبع تغذیه جوشکاری (welding power supply) برای ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود (electrode) و ماده پایه و ذوب کردن فلزات در محل جوش استفاده می کند. جریان می تواند مستقیم DC یــا متناوب AC و الکترودها و مصرفی و یا غیر مصرفی باشند. منطقه جوش معمولاً توسط برخی از انواع گاز محافظ shielding gas  یا سرباره slag محافظت می شود. فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی میتوانند دستی، نیمه اتوماتیک و یا اتوماتیک کامل باشند.

انواع روش‌های جوشـــکاری با قوس الکتریکی

جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار (SMAW)(shield metal arc weld)
جوشکاری زیرپودری (SAW) (submerge arc weld)
جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)
جوشکاری توپودری (FCAW)
جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی (GTAW یا جوشکاری TIG)
جوشکاری پلاسما

۱-۱ ) جـوشـکاری قوسی فلزی دستی SMAW یا MMA

جوشکاری با قوس الکتریکی SMAW یا MMA بر اساس ایجاد قوس به وجود می آید ، اما  مکانیزم ایجاد قوس چیست؟ در اثر ایجاد قوس الکتریکی ، انرژی گرمایی و انرژی نورانی بوجود آمده که از گرما برای ذوب نمودن فلز مبنا استفاده شده و انرژی نورانی آن نیز مضراتی دارد که باید از آن دوری جست.

نحوه ایجاد قوس 

اساس جوشـــکــاری با الکترود دستی قوس الکتریکی (ELECTRIC ARC) است ، تخلیه الکترون ها از طریق فضای یونیزه ما بین دو قطب مثبت و منفی در یک مدار الکتریکی را قوس می گویند ، ایجاد قوس اساس فرآیند جوشکاری با قوس الکتریکی است . که در آن انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی تبدیل می شود. انرژی حرارتی دارای کاربرد حرارتی و انرژی نورانی دارا می باشد که در صنعت جوشکاری از انرژی حرارتی جهت جوش و برش استفاده شده  و خطرات انرژی نورانی را توسط وسایل مخصوص کاهش می دهند .

معمولاً یکی از قطب های مثبت و منفی را فلز مبنا و قطب دیگر را الکترود فلزی تشکیل می دهد و بنابراین به آن قوس فلزی می گویند که از این به بعد بجای واژه قوس الکتریکی به کار می رود

جوشکاری با قوس دستی

۱-۲) جوشکاری زیرپودری Submerged Arc Weld

جوشکاری زیرپودری، به انگلیسی (submerge arc weld) که مخفف آن (SAW) است . یکی از فرایندهای جوشکاری قوسی است که در آن، نوک الکترود داخل پودری از مواد معدنی ویژه قرار می‌گیرد و قوس در زیر این پودر در امتداد مسیر جوشکاری تشکیل می‌شود.

این نوع جوش در حدود سال ۱۹۳۰ میلادی در کشور آمریکا و به علت محدودیت های موجود با روش جوشکاری الکترود دستی اختراع شد مهمترین این عوامل به شرح زیر بودنند :

  • ۱) نارسانا بودن پوشش محافظ در روش جوشکاری الکترود دستی ، تماس الکتریکی بین منبع تغذیه الکتریکی و الکترود غیرممکن است .
  • ۲) رول کردن الکترود در روش جوشکاری الکترود دستی موجب جدا شدن پوشش آن می‌گردد. تماس پوشش الکترود با قرقره‌های تغذیه کننده الکترود باعث خرد شدن پوشش می‌شود.

انواع روش های انجام جوشکاری زیرپودری

جوشکاری زیرپودری می‌تواند به ۳ روش نیمه خودکار، خودکار و ماشینی انجام گیرد .

الف) روش نیمه خودکار در این روش جوشکاری با استفاده از نازل جوشکاری دستی که وظیفه انتقال الکترود و پودر محافظ را دارد، انجام می‌شود. تغذیه سیم جوش به صورت خودکار بوده و پودر محافظ تحت اثر نیروی گرانش از مخزن با ته مخروطی یا تحت فشار هوا توسط شیلنگ به محل اتصال، انتقال می‌یابد و کاربرد این روش در سرعت های متوسط و برای الکترودهای با قطر کم می‌باشد.

ب ) روش خودکار جوشکاری زیرپودری به روش خودکار توسط دستگاه و کنترل کننده‌های خودکار، بدون دخالت کاربر انجام می‌گیرد.

ج) روش ماشینی ، جوشکاری توسط ماشین انجام گرفته ولی شروع، پایان، نظارت بر جوشکاری، کنترل سرعت و تنظیم متغیرهای جوشکاری توسط کاربر انجام می‌گیرد.

مزایا و محدودیت های جوشکاری زیرپودری

جوشکاری زیرپودری دارای مزایای زیادی از جمله: جوشکاری بدون دود و تشعشع، کیفیت بالای جوش، جوش با سطح هموار و بدون پاشش قطرات مذاب، رسوب الکترود با بازده‌ی بالا، جوشکاری با سرعت بالا، بی‌نیازی از جوشکار ماهر است.

جوشکاری زیر پودری SAW به طور گسترده در جوشکاری مخازن تحت فشار، جوشکاری خطوط لوله، جوشکاری مخازن ذخیره، سازه‌های سنگین، کشتی سازی و ساخت واگن‌های راه‌آهن استفاده می شود .

بیشتر ببینید
سیر تا پیاز تست غیر مخرب NDT

 

جوشکاری زیر پودری

۱-۳ ) فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)

فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)، فرآیندی است که گرما توسط قوس بین الکترود و قطعه کار بوجود می آید. الکترود یک سیم جوش توپر است که پیوسته به محل جوش تغذیه شده و مصرف می شود. حفاظت الکترود، ستون و حوضچه مذاب جوش و حتی قسمتی از فلز مبنا که نزدیک محل ذوب است با کامل توسط یک گاز یا ترکیب گاز انجام می گیرد.

نام فرآیند جوشکاری با گاز محافظ

فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)، به انگلیسی Gas metal arc welding نام یک فرآیند جوشکاری جامع است ، که فرآیند های جوشکاری میگ و مگ و جوشکاری CO2 را نیز در بر می گیرد .

 در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ ، گاز محافظ باید یک حفاظت کامل و خوب را انجام دهد زیرا اندک ذره مضر از طرف آتمسفر محیط به راحتی وارد مذاب شده و باعث آلوده شدن فلز جوش می شود.

فرآیند جوشکاری با گاز محافظ شامل دو نوع اتوماتیک و نیمه اتوماتیک است که در هر دو اندازه طول قوس و سرعت تغذیه الکترود ثابت بوده و در نوع اتوماتیک آن علاوه بر این، سرعت حرکت تورچ و حالت قرار گرفتن تورچ نسبت به درز جوش نیز ثابت است و در نوع نیمه اتوماتیک آن سرعت حرکت تورچ و حالت آن بسته به مهارت جوشکار دارد .

جوشکاری مَگ و جوشکاری میگ 

فرآیند جوشکاری با گاز محافظ در سال ۱۹۴۸ میلادی در ایالات متحده آمریکا بوجود آمد و در آن زمان این فرایند تحت نام جوشکاری میگ (MIG) یا Metal Inert Gas ، یعنی جوشکاری با الکترود مصرفی شدنی فلزی و گاز محافظ خنثی نامیده می شد و توسط گازهای خنثی هلیم و آرگون برای جوشکاری آلومینیوم به کار می رفت . [ انواع گازهای محافظ در فرآیند جوشکاری را مطالعه کنیـد ]  سپس این فرآیند برای جوشکاری فولاد نیز توسط گاز CO۲ به کار رفت و در سال ۱۹۵۳ نام جوشکاری CO2 یا جوشکاری مَگ Metal Active Gas ) MAG ) به معنای گاز محافظ فعال را به خود اختصاص داد و در نهایت در سال ۱۹۷۳ میلادی از ترکیب دو نوع و فرآیند MIG و MAG نام جوشکاری قوسی فلزی با گاز محافظ  (GMAW) را برای کل فرآیند نام گذاری شد .

۴-۱ ) جوشکاری توپودری (FCAW)

فرایند جوشکاری توپودری (FCAW)، که مخفف کلمه انگلیسی  Cored Arc Welding Flux​ است بسیار شبیه فرآیند جوشکاری با گاز محافظ است و به همین علت توضیح جوشکاری توپودری را بعد از جوشکاری میگ و مَگ قرار دادیم.

نحوه فرآیند جوشکاری توپودری

در فرایند جوشکاری قوس الکتریکی با سیم توپودری مصرفی (FCAW) یا به اختصار جوشکاری توپودری، قوس بين فلز پایه و ماده مصرفی که سیم جوشی حاوی پودری است، ایجاد شده و حرارت حاصل از آن موجب ذوب و ایجاد اتصال می شود. در این فرایند تشکیل حوضچه مذاب توسط دود حاصل از سوختن پودر جوش و یا توسط گاز با منبع خارجی محافظت می شود. در حال اول فرایند را خود محافظ (Self-Shielded) و در حالت دوم آن را گاز محافظ (Gas Shielded) می نامند.

حداقل سطح اتوماسیون این روش، مانند فرایند جوشکاری با سیم مصرفی یا میگ/مگ (MIG / MAG یا GMAW)، نیمه خودکار بوده اما امکان خودکار و رباتیک نمودن آن نیز به خوبی وجود دارد.

فرایند جوشکاری توپودری (FCAW) بطور گسترده در جوشکاری فولادهای استـــــحکام بالا نقش دارد .

​۱-۵ ) جوشکاری تیگ TIG (تنگستن)

جوشکاری تیگ (TIG) که مخفف کلمه انگلیسی Tungsten Inert Gas می باشد طبق استاندارهای آمریکـــایی با نام فرآیند جوشکاری با الکترود تنگستنی و گاز محافظ (GTAW) که مخفف کلمه انگلیســـی Gas Tungsten Are Welding شناختــــه می شود، یک فرایند جوشکاری ذوبی بوده و حرارت لازم برای ذوب فلز پایه و سیم جوش مصرفی از طریق تشکیل قوس الکتریکی بین الکترود تنگستنی ( غیر مصرفی ) و سطح گاز ایجاد می گردد.
در این فرایند برای محافظت قوس الکتریکی، حوضچه جوش و مناطق حرارت دیده اطراف از گاز خنثی استفاده می گردد. جوشکاری تیگ (TIG) می تواند با اضافه کردن و یا بدون فلز یک پرکننده (سیم جوش) مورد استفاده قرار گیرد. جوشکاری تیگ TIG (فرایند جوشکاری  تنگستن) به عنوان یک روش مناسب برای بسیاری از صنایع ضروری شده است. زیرا جوش با کیفیت بالا ایجاد می کند و تجهیزات کمی نیاز دارد.

توسعه فرآیند جوشکاری تیگ

در ابتدای دهه ۱۹۲۰ میلادی امکان استفاده از گاز هلیوم برای محافظت از قوس الکتریکی و حوضچه جوش مطرح شد و در آن زمان هیچ پیشرفتی در این روش انجام نشد. در جنگ جهانی دوم وقتی که نیاز زیادی به توسعه صنعت هواپیمایی احساس شد به جای پرچ کردن اتصالات فلزاتی نظیر آلومینیوم و منیزیم از جوشکاری تیگ (TIG) استفاده شد.

بیشتر ببینید
تفاوت بین سیم‌های جوش ER70S-3 و ER70S-6

با استفاده از الکترود تنگستنی و ایجاد قوس با جریان مستقیم الکترود منفی یک منبع گرمایی مؤثر و با ثبات ایجاد شد که با جوش های عالی می توانست ایجاد شود گاز هلیوم برای عمل محافظت انتخاب شد چون در آن زمان تنها گاز خنثی بود که به آسانی در دسترس بود.

جوشکاری GTAW همان تیگ است ؟

این نوع جوشکاری طبق استاندارد فنی انجمن جوشکاری آمریکا (AWS)، این فرآیند را (GTAW) نام گذاری کرده است . زیرا برای محافظت می توان ترکیبی از گازهایی که خنثی نیست را برای کاربردهای معینی استفاده نمود . برای مثال می توان از گاز فعال CO برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی استفاده نمود .
از روزهای نخستین اختراع این فرآیند در تجهیزات آن پیشرفت های زیادی حاصل شده است مخصوصأ منابع نیرو جریان برای این فرایند توسعه یافته اند و منبع های هوا خنک و آب خنک نیز پیشرفته شده اند.
البتـــه باید اشاره کرد که به اشتباه گاهی این فرآیند جوشکاری در ایران با نام جوش آرگون بکار برده می شود که صحیح نیست چون لزوماً گاز محافظ در این فرآیند آرگون نمی باشد.

الکترود فرآیند جوشکاری تیگ TIG

در فرآیند جوشکاری تیگ TIG از یک الکترود تنگستنی مصرف نشدنی که در داخل مشعل قرار گرفته است، استفاده می گردد. برای بالا رفتن قابلیت انتشار و پخش الکترون ها از سطح الكترود، درصد کمی از عناصر فعال به صورت آلیاژ به الکترود تنگستنی اضافه شده است که این امر باعث بهبود بخشیدن به شروع قوس و پایداری قوس و طول عمر الکترود می شود .
از گاز محافظ که از سر نازل خارج می شود برای حفاظت از الکترود، حوضچه جوش مذاب و جلوگیری از تأثیر مخرب منشی عناصر موجود در هوا استفاده می گردد.

مزایا و محدودیت های فرآیند تیگ

 فرآیند جوشکاری تیگ TIG دارای مزایای فراوانی از جمله جوش با کیفیت بالا و بدون عیب، جوشکاری  بدون پاشش جرقه، کنترل عالی در نفوذ جوش پاس ریشه و جوشکاری ورق های نازک را نام برد . برای اطلاعات بیشتر مقاله آشنایی با انواع عیوب جوش را مطالعه کنید.

فرآیند جوشکاری تیگ TIG دارای محدودیت هایی از جمله نرخ رسوب کمتــر از روش های دیگر مانند جوشکاری قوسی با الکترود دستی، مهارت بالای جوشکاری نسبت به فرآیندهای دیگر و مقرون به صرف نبودن برای جوشکاری ورق های ضخیم تر از ۱۰ میلیمتـــر اشاره کرد .

جوشکاری تیگ

۱-۵ ) جوشکاری پلاسما

جوشکاری قوس پلاسما Plasma Arc Welding یک فرایند قوس الکتریکی مشابه فرآیند جوشکاری با الکترود تنگستنی و گاز محافظ (GTAW) است. قوس الکتریکی بین الکترود (که معمولاً تنگستن متخلخل ساخته شده است) و قطعه کار تشکیل شده است. تفاوت کلیدی جوشکاری قوس پلاسما با فرآیند جوشکاری با الکترود تنگستنی و گاز محافظ (GTAW)، قرار دادن الکترود درون بدنه مشعل در فرآیند پلاسما است. انرژی قوس در جوشکاری پلاسما بسیار متمرکزتر و پایدارتر از روش جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی TIG است .

در نتیجه جوشکاری پلاسما قابلیت نفوذ عمیق تر و جوش باریکتری را تولید می کند. این به این معنی است که نسبت عمق به عرض بیشتر از سایر روش ها است.

قوس پلاسما را می توان برای جوشکاری یا برش استفاده کرد، بنابراین می توان مشعل های پلاسما را نیز فراهم آورد که می توانند جوشکاری یا برش پلاسما را انجام دهند.

پلاسما چیست ؟

پلاسما به معنی گاز یونیزه شده می‌باشد. به دلیل اینکه این گاز در این درجه حرارت و حالت از قانون گازها پیروی نمی‌کند، حالت چهارم وجود ماده به آن گفته می‌شود (جامد، مایع، گاز، پلاسما) چنانچه هوا یا گاز در قوس الکتریکی شرایط گذار به حالت پلاسما را بیابد قوس مربوط دارای انرژی حرارتی بسیار زیادی خواهد شد. پلاسمای قوس حالت موقتی گاز است.

گاز پس از عبور جریان الکتریکی از طریق آن، یونیزه می شود و به یک هادی برق تبدیل می شود. در اتم های حالت یونیزه، الکترون ها (-) و کاتیون ها (+) شکسته می شوند و سیستم شامل مخلوطی از یون ها، الکترون ها و اتم های بسیار پر انرژی  است. 

کاربرد و مزایای جوشکاری پلاسما

در ابتدا بايد يادآوری كنيم كه پروسه برش و جوش پلاسما تنها در مواد هادي جريان الكتريسيته قابل اجرا است . در واقع در اين روش با عبور پلاسما از ميان تورچ و خوردن آن به ماده شكلی از انرژی از يك چشمه انرژی به ماده انتقال پيدا می كند و ماده بريده می شود .

بیشتر ببینید
جوشکاری میگ و مَگ تفاوت ها و شباهت ها

پروسه برش پلاسما بر خلاف پروسه برش هوا گاز بيشتر بر گرمای زياد براي ذوب و سرعت بالای گاز تكيه دارد نه بر اكسيد شدن ماده که در هوا برش اتفاق می افتد. به اين ترتيب از اين روش می توان هم براي فلزات آهنی و هم برای فلزات غير آهنی مانند جوشکاری آلومينيوم استفاده كرد .

با اين روش ديگر مشكل اكسيد مقاوم بعضي از فلزات وجود ندارد . فرآيند جوشكاری پلاسما به صورت اتوماتيک و دستی قابل دسترس است . اين روش در عمليات مختلف اعم از جوشكاری در حجم های بالا ( مثل ورق های فولادی ) تا جوشكاری دقيق مثل ابزارهای جراحی استفاده می شود .

جوشکاری پلاسما

۲) فرآیند جوشکاری حالت جامد

جوشکاری حالت جامد، گروهی از فرآیندهای جوشکاری هستند که در آنها، پیوستگی مواد در دماهایی زیر نقطه ذوب شان رخ می‌دهد. ‌این پیوستگی بدون ذوب فلز پایه اتفاق می‌افتد. ‌در این فرآیندها از هیچ ماده پرکننده لحیمی استفاده نمی‌شود. ممکن است در این فرآیندها فشار استفاده شود یا نشود.‌ در این روش‌‌، فلزات اتصال، خواص اولیه خود را حفظ می‌کنند.

در فرآیند جوشکاری حالت جامد ‌مشکلات ناشی از ناحیه متاثر از حرارت HAZ و پدیده اعوجاج جوشی ‌کمتر دیده می شود. در جوشکاری مواد غیر هم جنس، اختلاف ضریب انبساط حرارتی و هدایت گرمایی مواد از اهمیت بسیار کمتری‌ برخوردار است.

روش‌های جوشکاری حالت جامد 

این گروه شامل جوشکاری سرد، جوشکاری نفوذی، جوشکاری اصطکاکی، جوشکاری پتکه‌ای، جوشکاری انفجاری، جوشکاری فشاری داغ، جوشکاری نوردی، جوشکاری التراسونیک یا فراصوتی و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW است.‌

روش‌هایی که بیشتر متداول هستند شامل موارد زیر است.

جوشــــکـاری اصطکاکی Friction welding

جوشـــــکـاری آهنگری یا پتکه‌ای Forge welding

جوشکاری التراسونیک یا فراصوتی Ultrasonic welding

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی Friction Stir Welding

۲-۱) جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری اصطکاکی یک نوع از جوشکاری حالت جامد است که با تولید گرما از طریق اصطکاک مکانیکی موجب ایجاد جوش بین دو قطعه می شود .

در واقعیت، یک سطح صاف قطعه از بسیاری از قلل و فرج میکروسکپی تشکیل شده است، و وقتی که دو سطح روی هم کشیده می شود اصطکاک بین آنها ایجاد گرما می کند و این گرما سبب خمیری شکل شدن ناحیه اتصال می گردد و پیوند بین دو قطعه اتفاق می افتد .

جـوشـکاری اصطکاکی، ۴ نوع دارد که مکانیزم آنها مشابه یکدیگر است .

 ۱) جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW)

۲) جوشکــاری اصطحکاکی نقطه ایی (FSSW)

۳) جوشکــاری اصطکاکی خطی (LFW)

۴) جوشکــاری اصطکاکی دوار (RFW)

در مقاله ایی جدا به تفکیک این روش ها خواهیم پرداخت .

 

۲-۲) جوشکاری فورج

جوشکــاری فورج (FOW) که مخفف کلمه انگلیسی Forge Welding است ، یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که با گرم کردن قطعات در دمای بالا ، دو قطعه فلز را به در کنار هم قرار می گیرند و سپس با  چکش کاری پیوند بین آنها برقرار می شود. این فرایند یکی از ساده ترین روش های اتصال فلزات است و از زمان های بسیار قدیم مورد استفاده قرار گرفته است.

جـوشـکـاری فورج می تواند اکثر فلزات مختلف هم جنس را به یکدیگر متصل کند . امروزه با به وجود آمدن روش های نوین تر جوشکاری، جـوشـکـاری فورج ، به دید یک نوع فرآیند جـوشـکـاری در نظر گرفته نمی شود اما به عنوان یک روش ساخت و تولید بسیار مورد توجه است . 

جوشکاری فورج

۲-۳) جوشکاری اولتراسونیک

جوشکاری اولتراسونیک یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است، که به کمک ارتعاشات صوتی فراصوت با فرکانس بالا ، اتصال بین دو قطعه ایجاد می شود با استفاده از جوش اولتراسونیک میتوان قطعات پلیمری و فلزی هم جنس و غیر هم جنس { با احتیاط چون این حرف زده می شود چون باید دو ماده مشابه یکدیگر باشند }  به هم متصل کرد ، کاربرد جوشکاری اولتراسونیک، در جوش پلاستیک بیشتر و شناخته تر از جوش فلزات می باشد .
مکانیزم جوشکاری اولتراسونیک، حرکت مکانیکی با فرکانس بالا ، همراه با نیروی اعمال شده ، است که باعث ایجاد گرمای اصطکاک در سطوح جفت کننده قطعات (ناحیه مشترک) می شود ، در نتیجه فصل مشترک قطعات ذوب شده و پیوند مولکولی بین قطعات ایجاد می کنند.

جوش پلاستیک التراسونیک

به این مقاله چقدر امتیاز می‌دهید؟

Rating 3.40 from 47 votes

رضا رستمی
ارسال دیدگاه