روش های جوشکاری مورد استفاده در صنعت

روش های جوشکاری ذوبی

همانطور که از نام این روش پیداست در محل اتصال دو قطعه با استفاده از حرارت باعث می شود تا
لبه های مورد نظر و ماده پر کننده به حالت مذاب در آمده و با هم ادغام شوند.

از آنجایی که حرکت اتم ها و مولکول ها در حالت مذاب بسیار ساده تر از حالت جامد است، روش های موجود در این دسته بندی بسیار پرکاربردتر از روش های غیر ذوبی هستند.

بر اساس اینکه حرارت مورد نیاز این فرآیند از چه منبعی تامین می شود این نوع جوشکاری خود به 4 دسته اصلی تقسیم می شود که عبارتند از:

1. پرتو الکترونی یا لیزری
2. اُکسی گاز
3. قوسی 
4. لیزری

1.جوش پرتو الکترونی شیوه نوین روش های جوشکاری

در این روش از پرتو الکترونی با انرژی بسیار بالا برای ذوب و ایجاد مذاب استفاده می شود.

بزرگترین مزیت استفاده از این روش، تمرکز بالای حرارت در یک نقطه و در نتیجه جوشی تمیزتر با عمق نفوذ بالاتر و همچنین منطقه HAZ بسیار کوچک است.

لازم به ذکر است که این روش نسبت به سایرروش های جوشکاری گرانتر است.

2.جوشکاری اُکسی گاز

در این روش برای رسیدن به حرارت مورد نظر از سوزاندن گازهای سوختی استفاده می شود.

پر کاربردترین گاز در این روش، استیلن است به همین دلیل نام دیگر این روش را جوشکاری اکسی استیلن نیز قرار می دهند.

این روش در صنعت ایران یکی از متداول ترین شیوه های جوشکاری است و در میان جوشکارهای سنتی به نام کاربیت یا کاربید

هم معروف است که سیم جوش مورد استفاده در این روش فلزی و بدون پوشش است.

3.جوشکاری قوس الکتریکی

یکی از پرکاربردترین نوع جوشکاری در صنعت، جوشکاری قوسی می باشد.

اساس این روش اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی بین محل جوش و تورچ جوشکاری در حالی که فاصله اندکی بین آن ها وجود دارد، می باشد.

تورچ یک ابزار جوشکاری است که برای اتصال بین دو قطعه فلزی استفاده می شود و روش کار آن شعله ور کردن گاز و اکسیژن است.

این فاصله مملو از ذرات هوا می باشد و در هنگام ایجاد اختلاف پتانسیل، این محیط یونیزه شده و ایجاد قوس الکتریکی می کند که حرارت مورد نیاز برای ذوب و جوشکاری را فراهم می کند.

برای انجام جوشکاری به روش قوس الکتریکی از 7 متد استفاده می شود که در ادامه به بررسی آن خواهیم پرداخت.

1)  جوشکاری الکترود دستی

این متد رایج ترین روش در جوشکاری بوده که در آن از یک الکترود دستی ذوب شونده که دارای پوشش های مختلف می باشد استفاده می شود که یک قطب منبع تولید اختلاف پتانسیل, به قطعه و قطب دیگر به الکترود وصل می شود, سپس قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه برقرار شده و در همین حین الکترود و قطعه هر دو شروع به ذوب شدن می کنند.در این روش، بسته به نیاز های مختلف الکترود ها و روکش های مختلف هم وجود دارد.

2)  جوشکاری قوسی با گاز محافظ

در این روش جوشکاری با قوس الکتریکی با استفاده از یک تورچ جوشکاری به جای الکترود انجام  می شود,

که به علت استفاده از گاز کربن دی اکسید، با نام جوش CO2 نیز  این فرآیند جوشکاری را نام گذاری می کنند و همچنین به    جای مغزی الکترود نیز در این روش از سیم مفتول فلزی استفاده می شود که این سیم مفتول وظیفه ذوب و ایجاد قوس را به جای الکترود عهده دار می باشد.

3)  جوشکاری الکترود تنگستن

این نوع جوشکاری دقیقاً شبیه به جوشکاری قوسی با گاز محافظ می باشد که در این جوشکاری جنس مغزی تورچ  از تنگستن ساخته شده است و ذوب نمی شود و به علت استفاده از تورچی با جنس تنگستن به آن جوشکاری آرگون  یا TIG  هم می گویند. در نتیجه اگر نیاز به فلز پر کننده باشد، باید به صورت جداگانه اضافه شود.

4)  جوشکاری زیر پودری

این روش به صورت اتوماتیک انجام می شود و اساس کار آن برقراری قوس در زیر پودر محافظ می باشد.در جوشکاری زیر پودری قوسی که بین فلز پایه و سیم جوشی ایجاد می شود, باعث ذوب شدن فلزات شده و آن ها را به  هم متصل می کند و برای برقراری حفاظت از پودرهایی که داخل مخزن ها نگهداری می شوند, استفاده می کنند.

5)  جوشکاری تو پودری

این روش یکی از انواع روش های جوشکاری جدید به حساب می آید و قوس الکتریکی در این روش بین قطعه کار و سیم جوشی که حاوی پودر است اتفاق می افتد, تفاوت این روش با مدل قبل در این است که به جای قراردادن انباشتی از پودر بر روی محل جوش, پودر مورد نظر درون الکترود قرار دارد.

6)  جوشکاری کربنی

این روش کاملا مشابه جوشکاری الکترود دستی است که در آن از الکترود کربنی (معمولا گرافیت) استفاده می شود.

7)  جوشکاری پلاسما

جوش پلاسما در اصل زیر روش های جوشکاری با الکترود تنگستن است که به علت کاربری خاص و گسترده آن در صنایع نوین در دسته بندی جداگانه ای قرار می گیرد .جوش پلاسما در صورتی ایجاد می شود که در جوشکاری الکترود تنگستن از گاز یونیزه شده (پلاسما) استفاده شود, که بیشترین کاربرد این روش در اتصالات آلومینیوم است.

4.جوشکاری لیزری

این روش بسیار مشابه روش پرتو الکترونی است با این تفاوت که از اشعه های لیزر برای ایجاد حرارت استفاده می شود.جوش حاصل از اشعه لیزر جوشی نازک و عمیق است و نیازی به فلز پر کننده ندارد.از جوش لیزر می توان برای اتصال تمامی   فلزات استفاده کرد.

روش های جوشکاری غیر ذوبی

در این روش قطعه و الکترود ذوب نخواهند شد بلکه با استفاده از مکانیزم نفوذ جامدات و تحت نیروهایی مثل فشار و یا تغییر شکل در هم ادغام می شوند.روش های غیر ذوبی برای فلزات نرم مثل مس، نقره و آلومینیوم قابل استفاده هستند و در صورت ضرورت برای استفاده در فلزات سخت مثل فولاد باید آن ها را تا دمای مناسبی گرم کرد.

از جمله شیوه های پیاده سازی جوش غیر ذوبی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. مقاومتی 
2. اصطکاکی
3. انفجاری
4. فراصوتی
5. نورد

جوشکاری مقاومتی

در این روش محل مورد نظر برای جوشکاری در دو قطعه به هم متصل شده و سپس جریان برق به قطعه وصل می شود که این جریان برق و مقاومت ذاتی ماده باعث بالا رفتن دما در محل اتصال دو قطعه و در نتیجه گرم و خمیری شدن (حتی در برخی موارد ذوب) آن ناحیه می شود.

جوش اصطکاکی

دراین روش ابتدا یکی از قطعات در جهت مشخص شروع به چرخیدن می کند وقطعه دوم به صورت ثابت در تماس با آن قرار می گیرد که در محل اتصال بخاطر نیروی بزرگ اصطکاک، حرارت تولید شده و باعث خمیری شدن قطعات می شود و در نتیجه با بازایستادن قطعه اول از چرخش و فشار دادن دو قطعه به هم باعث اتصال آن می شوند که از این روش برای اتصال فلزهای غیر هم جنس استفاده می کنند.

جوش انفجاری

از جوشکاری انفجاری به صورت معمول در صنایع متداول استفاده چندانی نمی شود. برای این کار باید در ورق فوقانی انفجار کوچک و تنظیم شده ای ایجاد کرد تا در اثر برخورد ورقه بالایی به پایینی پیوند میان آن ها رخ دهد .این ضربه به قدری سرعت بالایی دارد که باعث می شود در لحظه اصابت، ورق جامد مانند یک سیال عمل کند.

جوش فراصوتی

در این روش با ایجاد نوسان در ساختار اتمی مواد با استفاده از ارتعاش التراسونیک فرکانس بالا باعث ایجاد پیوند میان مولکول های ماده های مورد نظر خواهد شد و همچنین با اعمال یک نیروی فشار نهایی این اتصال تثبیت می شود.

اتصال جوش با نورد

در پیاده سازی این روش دو ورق را تمیز کرده و به صورت کامل در تماس  روی هم  قرار می دهیم, که با ایجاد نورد به ورق ها فشار زیادی اعمال می شود و سبب اتصال متالورژیکی آن ها می گردد.