جوشكاري انواع بسياري دارد و هر يك از روش هاي جوشكاري مزايا و ويژگي هاي خود را دارند كه در شرايط خاصي به كار مي روند. جوشكاري غير ذوبي از انواع روش هاي جوشكاري است كه براي انجام اتصالات دائمي بين سطوح و قطعات مختلف فلزي، استفاده مي شود. از همين رو در شرايط كاري مختلف، بسته به نيازمان بايد سراغ روش خاصي از جوشكاري برويم.

جوشكاري غير ذوبي يكي از روش هاي نوين جوشكاري است كه در ادامه اين مطلب قصد داريم آن را مورد بررسي قرار دهيم. ابتدا به اين مي پردازيم كه جوشكاري غيرذوبي يا جوشكاري حالت جامد چيست و سپس انواع آن به همراه مزايا و معايب هر كدام را براي شما شرح خواهيم داد.

در ادامه بخوانيد…

آشنايي با انواع جوشكاري غير ذوبي (Solid State Welding)

در اين نمونه جوشكاري، همانطور كه از نام آن مي توان حدس زد، روند كار به صورتي است كه بدون تشكيل حوضچه مذاب ، عمليات اتصال دو قطعه انجام مي شود.

اين نمونه از جوشكاري را مي توان با استفاده از حرارت يا بدون حرارت انجام داد. در جوشكاري ذوبي لبه دو قطعه مورد نظر ما بعد از ذوب شدن و تشكيل مذاب به يكديگر متصل مي شوند اما در روش جوشكاري غير ذوبي خبري از توليد مذاب نيست، بلكه كار جوشكاري بدون نياز به فلز پايه براي ذوب كردن انجام مي شود. به همين دليل در پايان كار شاهد آن خواهيم بود كه هيچ گونه ناخالصي به قطعات مورد نظر اضافه نمي شود و فلزي كه قصد جوشكاري روي آن را داريم، خواص اوليه خود را از دست نمي دهد.

---

 

---

از طرفي نبايد فراموش كرد كه حرارت دهي بالا در روش جوشكاري ذوبي باعث كاهش خواص فيزيكي و مكانيكي در محل جوش مي شود. اين در صورتي است كه در جوشكاري غير ذوبي خواهيد ديد كه ميزان حرارت به مراتب پايين تر بوده و مشكلات ذكر شده كمتر رخ مي دهند.

حال كه تا حدودي مشخص شد جوشكاري حالت جامد چيست، نوبت به آن مي رسد كه سراغ آشنايي با انواع جوشكاري غير ذوبي برويم. در حالت كلي دو نوع جوشكاري غيرذوبي وجود دارد، در يكي از آن ها از فشار استفاده مي شود و در ديگري فشار كاربردي ندارد و در هر كدام از روش ها شاهد بوجود آمدن بخش هاي مختلفي مانند حوضچه مذاب نخواهيم بود. پيشرفت تكنولوژي باعث شده تا روش هاي استفاده شده براي جوشكاري غير ذوبي ،با گذشت زمان تكامل زيادي داشته باشد.

انواع روش هاي مورد استفاده براي جوشكاري حالت جامد عبارتند از :

• جوشكاري غير ذوبي با امواج صوتي
• جوشكاري غير ذوبي آهنگري
• جوشكاري غير ذوبي فشاري
• جوشكاري غير ذوبي اصطكاكي
• جوشكاري غير ذوبي مقاومتي
• جوشكاري غير ذوبي انفجاري

در ادامه براي آشنايي بيشتر شما هر كدام از اين موارد را به صورت جداگانه مورد بررسي دقيق تر قرار خواهيم داد.

جوشكاري غير ذوبي با امواج فراصوتي (Ultrasonic welding)

اين نمونه از جوشكاري با استفاده از امواج مافوق صوت يا التراسونيك صورت مي گيرد . انرژي صوتي با فركانس بالا در حد ۲۰ تا ۴۰ كيلو هرتز وقتي به فلز مورد نظر ما مي رسد، باعث نرم يا ذوب شدن منطقه جوش خواهد شد. البته بايد در نظر داشته باشيد كه دو قطعه را تحت فشار بر روي هم نگه داريد .اگر انتخاب فركانس، متناسب با طراحي محل جوش، شكل ظاهري و ابعاد قطعات مختلف و… صورت گيرد اين كار با بهترين كيفيت انجام مي شود.

يكي از مزاياي اصلي جوشكاري اولتراسونيك اين است كه روند انجام آن بسيار سريع بوده و در كمتر از يك ثانيه امكان انجام آن وجود دارد. از همين رو اين روش جوشكاري به ما اجازه استفاده از آن را در صنايع مختلف مي دهد. اين نمونه از جوشكاري را مي توان پيشرفته ترين روش جوشكاري غير ذوبي دانست. در كشورهاي پيشرفته و صنعتي مي بينيم كه علاوه بر فلزات از اين روش براي جوشكاري قطعات پلاستيكي نيز استفاده مي شود. در ادامه روند انجام اين جوشكاري را با دقت بيشتري مورد بررسي قرار خواهيم داد.

---

---

مراحل انجام جوشكاري التراسونيك (فراصوتي)

به طور كلي مي توان گفت كه پنج مرحله اساسي براي انجام اين نمونه از روش جوشكاري وجود دارد كه در ادامه آنها را يك به يك معرفي خواهيم كرد.

• آماده سازي سطح مورد نظر براي جوشكاري :در اين مرحله ،با استفاده از روش هاي براده برداري و تميز كاري گوناگون، هر گونه لبه اضافه يا آلودگي كه ممكن است كيفيت نهايي جوشكاري را كاهش دهد،از بين مي رود.
• حرارت دهي : در اين مرحله ، امواج فراصوتي كه داراي فركانس هاي بالا و معمولاً بين ۲۰ تا ۷۰ كيلو هرتز هستند را به قطعات اعمال مي كنند.
• اعمال فشار :زماني كه حرارت دهي به ميزان كافي انجام شد، با استفاده از سيستم هاي پنوماتيك يا ساير سيستم هاي مشابه، دو قطعه را به يكديگر فشار ميدهند.
• برقراري اتصال : زماني كه فشار و حرارت كافي به طور قطع وارد شود، امكان انجام اتصال بين مولكولي براي دو قطعه مورد نظر ما وجود خواهد داشت و همين اتصال بين دو قطعه سطح خاص را براي ما برقرار خواهد كرد.
• سرد سازي يا خنك كردن سطح جوشكاري : معمولا بعد از اتمام مراحل گوناگون جوشكاري التراسونيك ، نوبت به خنك سازي قسمت مورد نظر مي رسد. اين كار نيز در فاصله بسيار كمي و توسط سيستم اتوماسيون انجام مي شود.

كيفيت و مزايا جوشكاري التراسونيك

زماني كه سراغ جوشكاري غير ذوبي با امواج فراصوتي مي رويم، پارامترهاي مختلفي تعيين كننده كيفيت نهايي كار براي ما خواهند بود. سازگار بودن جنس قطعات و طراحي مناسب آنها روي كيفيت نهايي كار تاثير بسزايي دارند. از همين رو براي تضمين نتيجه نهايي كار از فيكسچرها (فيكس كننده) استفاده مي شود.

كاربرد جوشكاري التراسونيك (فراصوتي)

انجام جوشكاري ساده بين قطعات مختلف، جوشكاري ترموپلاستيك، دوخت پارچه با فيلم هاي پلاستيكي و… باعث شده تا اين روش جوشكاري درون تجهيزات پزشكي، اتومبيل سازي، صنايع بسته بندي، صنايع الكترونيك و الكتريك؛ مورد استفاده قرار بگيرد. از سوي ديگر با اتوماتيك سازي اين روش جوشكاري اين امكان براي ما فراهم شده كه در مصارف صنعتي سنگين ، توليد قطعات در تعداد بالا از آن استفاده كنيم.

جوشكاري غير ذوبي آهنگري (Forge Welding)

مي توان گفت اين روش را به عنوان قديمي ترين روش جوشكاري بين فلزات مي شناسند. به شكل بسيار ساده روند انجام اين نوع جوشكاري چنين است كه دو قطعه را تا حد سرخ شدن گرم مي كنند و در مرحله بعدي با استفاده از پتك يا ساير ابزار موجود براي اين كار، آنها را مي كوبند تا دو قطعه با يكديگر تركيب شوند يا بهتر بگويم به يكديگر متصل گردند.

اين روش جوشكاري از لحاظ تاريخي داراي ارزش بسيار بالايي است و اين روزها از نظر عملي نيز كاربرد بسيار بالايي دارد. براي انجام درست اين نمونه از جوشكاري بايد براي گرم كردن قطعات فلزي تا زمان سرخ شدن تجهيزات لازم را در اختيار داشته باشيم. استفاده از كوره هاي قديمي يا ساير انواع كوره هاي جديد مي تواند براي انجام اين كار گزينه مناسبي به نظر برسد. بعد از گرم شدن فلزات بايد آنها را روي يكديگر قرار دهيم و زير آنها حتماً سطح بسيار سخت و مقاوم قرارگيرد . استفاده از سندان آهنگري در اين مرحله بهترين انتخاب خواهد بود.

در مرحله بعدي نوبت به آن مي رسد كه با استفاده از يك جسم سخت مانند پتك ضربات پياپي به قسمت مورد نظر براي انجام اتصال وارد كنيم. در مرحله نهايي نيز وقتي از انجام اتصال اطمينان حاصل كرديد نوبت به سر كردن قطعه مي رسد.

بررسي مزايا و معايب جوشكاري غير ذوبي آهنگري

اين كه نتيجه نهايي كار در اين روش جوشكاري چگونه باشد، تا حد زيادي به مهارت فرد يا كيفيت تجهيزات مورد استفاده شما بستگي خواهد داشت. اما وقتي كار به شكل درستي انجام شود، مي بينيد كه نتيجه نهايي بسيار مناسب و با كيفيت خواهد بود.

البته در زمان حرارت دادن به فلز مورد نظر مي بينيم كه روند كنترل دما و حفاظت از آن بسيار دشوار مي شود. از همين رو امكان بروز هرگونه خطا بسيار بالا خواهد بود. در ضمن قابل سنجش بودن ميزان تميزي سطح قطعه يا وجود نا خالصي‌ ها روي آن اجازه مي دهد تا در نهايت بتوانيم از نتيجه اطمينان حاصل كنيم. ميتوان جوشكاري غير ذوبي آهنگري را سر منشا ابداع انواع تجهيزات و متدهاي جديد در اين حوزه دانست بطوريكه در روش هاي جديد معايب آهنگري سنتي به طور كامل بر طرف شده است. با اين حال اين روش هنوز هم براي توليد ابزار آلات گوناگون كه نياز به دقت بالايي ندارند، كارآمد است.

جوشكاري غير ذوبي فشاري يا نفوذي (Diffusion Welding)

اين نمونه از جوشكاري كه با نام جوشكاري فشاري سرد نيز شناخته مي شود، سابقه طولاني دارد و يكي از روش هاي اساسي براي انجام جوشكاري حالت جامد است. يكي از انواع شناخته شده جوشكاري به اين روش با نام جوشكاري غلتكي سرد شناخته مي شود كه سرعت بالاي آن يكي از مزاياي اصلي اين روش به شمار مي رود. در اين روش پيوند اتم به اتم بين دو قطعه صورت مي گيرد و پارامترهاي مختلفي تعيين كننده نتيجه نهايي آن خواهند بود. اين موارد عبارتند از:

1. فشار عمودي كه بر محل مورد نظر براي انجام جوشكاري وارد مي شود.
2. ميزان انبساط سطحي فلزاتي كه قصد جوشكاري آن را داريم.

البته نبايد فراموش كرد كه استفاده از اين روش باعث مي شود در محل جوشكاري تنش هاي زيادي روي قطعات ايجاد شود كه باعث كاهش كيفيت فيزيكي آنها براي ما خواهد شد. از همين رو بايد بعد از اتمام جوشكاري فشاري ،سراغ عمليات حرارتي مناسب برويد. همچنين در پايان بايد بدانيد كه دو پارامتر فشار عمودي و درصد انبساط سطحي بر روي استحكام نهايي جوش تاثير زيادي دارند.

جوشكاري غير ذوبي مقاومتي (Resistance Welding)

همان طور كه از اسم اين جوشكاري مشخص است توسط ايجاد يك انفجار بين دو ورق فلزي اتصال برقرار مي شود از اين جوشكاري در صنايع بسيار كمتر استفاده مي شود.

جوشكاري غير ذوبي اصطكاكي (Friction Welding)

 

اساس كار اين روش جوشكاري بر روي تبديل انرژي مكانيكي به انرژي گرمايي بنا شده است. براي انجام جوشكاري به اين روش بايد دو قطعه مورد نظرمان را در معرض حركت دوراني سريع روي يكديگر قرار دهيم تا اين اصطكاك باعث ايجاد گرما شود. زماني كه گرما به ميزان كافي توليد شود، خواهيد ديد كه لبه هاي مورد نظر براي انجام اتصال داراي حالت پلاستيسيته شده‌ اند. در مرحله پاياني نيز فشار نهايي زيادي را به دو قطعه اعمال مي كنند تا آنها به صورت كامل در يكديگر فرو روند و اتصال بين آنها برقرار گردد.

---

---

البته نبايد فراموش كرد كه جوشكاري اصطكاكي نيز داراي انواع مختلفي است و دو نوع پر كاربرد دارد كه عبارتند از «جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي و جوشكاري اصطكاكي چرخشي ». در زمان انجام اين گونه جوشكاري هيچگونه ذوبي توليد نمي شود و فلزات در حالت جامد با يكديگر اتصال برقرار مي كنند. استفاده از اين روش براي توليد ميل كمك فنر، محور فرمان، سوپاپ موتور و شاخه هاي متحرك كاربرد دارد. يكي از مزاياي اصلي اين نوع جوشكاري آن است كه امكان اتصال فلزات غير همجنس را نيز خواهيم داشت.

مزاياي جوشكاري غير ذوبي

جوشكاري غير ذوبي در شرايط مختلف مي تواند مزاياي زيادي را در اختيار ما بگذارد كه در ادامه مهمترين آنها را با هم مورد بررسي قرار خواهيم داد:

• عدم وجود عنصر هيدروژن در محل اتصال جوشكاري غير ذوبي باعث مي شود تا شاهد كاهش عواملي كه باعث شكستگي مي شوند باشيم.
• ميزان تغييرات فيزيكي در نقطه اتصال براي انجام جوشكاري غير ذوبي بسيار پايين‌ تر است.
• روش هاي نوين جوشكاري غير ذوبي معمولاً توسط دستگاه‌ و به صورت اتوماتيك انجام مي شوند كه باعث كاهش ميزان نياز به نيروي انساني خواهد شد.
• هزينه انجام اين جوشكاري ها نسبت به ساير روش هاي مرسوم پايين‌ تر است و امكان استفاده از آن براي توليد قطعات در تعداد بالا وجود دارد.
• از آنجايي كه در اين روش جوشكاري هيچگونه ماده مذابي وجود ندارد، معايب جوشكاري ذوبي در آنها مشاهده نمي‌شود.
• امكان اتصال فلزات غير مشابه با استفاده از اين روش وجود دارد.
• ميزان ترك هاي موجود در سطح بعد از اتمام روند جوشكاري گسترش نمي يابند .
• از آنجايي كه ميزان استفاده از نيروي انساني در اين روش جوشكاري پايين است، امكان بروز خطاهاي گوناگون نيز كاهش مي يابد.

معايب جوشكاري غير ذوبي

حال كه با انواع جوشكاري حالت جامد و مزاياي آن آشنا شديد، نوبت به بررسي معايب اين روش مي رسد. اين معايب را در ادامه با هم مورد بررسي قرار خواهيم داد:

• نياز به استفاده از تجهيزات گران قيمت براي انجام روند جوشكاري
• نياز به پاكسازي سطح مورد نظر كه شامل انجام برس كشي، اكسيد زدايي و چربي زدايي است.