فرایند تکنولوژیکی ایجاد اتصال دائمی مواد همگن در اثر تشکیل پیوندهای اتمی را جوشکاری می گویند. در این حالت، در نقطه تماس، همجوشی متراکم دو ماده به یک ماده رخ می دهد. علیرغم این واقعیت که چنین اتصالی برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته است، جوشکاری فلزات مدرن، انواع و فناوری اجرای آن به طور مداوم در حال بهبود است، که امکان اتصال محصولات مختلف با قابلیت اطمینان و کیفیت را افزایش می دهد.
ویژگی های جوشکاری سطحی
کل فرآیند جوشکاری فلزات در دو مرحله انجام می شود. ابتدا سطوح مواد باید با فاصله نیروهای پیوستگی بین اتمی به یکدیگر نزدیکتر شوند. در دمای اتاق، فلزات استاندارد حتی زمانی که با نیروی قابل توجهی فشرده شوند، قادر به اتصال نیستند. دلیل این امر سختی فیزیکی آنها است، بنابراین تماس در هنگام نزدیک شدن به چنین مواد تنها در برخی نقاط، صرف نظر از کیفیت عملیات سطحی، رخ می دهد. این آلودگی سطحی است که به طور قابل توجهی بر امکان چسبندگی مواد تأثیر می گذارد، زیرا فیلم ها، اکسیدها و لایه های اتم ناخالصی همیشه در شرایط طبیعی وجود دارند.
بنابراین ایجاد تماس بین لبه های قطعاتمی توان به دلیل تغییر شکل های پلاستیکی که در نتیجه فشار اعمال شده رخ می دهد یا در صورت ذوب شدن مواد به دست آمد.
در مرحله بعدی جوشکاری فلز، انتشار الکترون بین اتم‌های سطوح متصل انجام می‌شود. بنابراین، رابط بین لبه ها ناپدید می شود و یا یک پیوند اتمی فلزی، یا پیوندهای یونی و کووالانسی (در مورد نیمه هادی ها یا دی الکتریک ها) به دست می آید.
طبقه بندی انواع جوش
فناوری جوشکاری به طور مداوم در حال بهبود و متنوع شدن است. تا به امروز، حدود 20 نوع جوش فلز وجود دارد که به سه گروه طبقه بندی می شوند:
- جوشکاری تحت فشار با اعمال انرژی مکانیکی انجام می شود، زمانی که پیوند بین کریستال ها با روش تغییر شکل پلاستیک مواد به دست می آید. در نتیجه، فلز شروع به جریان می کند، در امتداد خط اتصال قطعات حرکت می کند و لایه ای از ناخالصی های آلوده را با خود می برد. فرآیند تغییر شکل و اتصال سطوح بدون پیش گرمایش را جوش سرد برای فلز می گویند. در این حالت پیوندهای بین اتمی تشکیل می شود که منجر به اتصال محکم قطعات می شود.
- جوشکاری فیوژن با اتصال محصولات بدون اعمال فشار انجام می شود. منابع حرارتی در چنین جوشکاری فلزی عبارتند از شعله گاز، قوس الکتریکی، انرژی از نوع پرتو. در حین جوشکاری، سطوح گرم شده و ذوب می‌شوند و پیوندهای بین اتمی بین دو فلز و الکترود ایجاد می‌کنند و به یک حوضچه جوش مشترک می‌پیوندند. پس از سرد شدن و انجماد ترکیب، قالب گیری مداومدرز.
- جوشکاری حرارتی فلز با استفاده از حرارت و فشار انجام می شود. محل اتصال مواد ابتدا گرم شده و سپس پرس می شود. حرارت دادن به قطعه، پلاستیسیته لازم را به آن می‌دهد و عمل مکانیکی قطعات محصول را به یک اتصال یکپارچه ترکیب می‌کند.
جوشکاری فیوژن
این نوع جوش هم در شرایط صنعتی و هم در زندگی روزمره کاربرد زیادی دارد. اتصال همجوشی فلزات شامل:
- جوشکاری قوس الکتریکی. با ایجاد قوس الکتریکی با دمای بالا بین فلز و الکترود تولید می شود.
- در پیوند پلاسما، منبع گرما گاز یونیزه شده است که با سرعت بالا از یک قوس الکتریکی عبور می کند.
- جوشکاری سرباره با حرارت دادن شار مذاب (سرباره) با جریان الکتریکی انجام می شود.
- پیوند لیزر با پردازش سطح فلز با پرتو لیزر رخ می دهد.
- در جوشکاری با پرتو الکترونی، اتصال توسط انرژی جنبشی الکترونهای متحرک در خلاء تحت تأثیر میدان الکتریکی گرم می شود.
- جوشکاری گازی فلزات بر اساس گرم کردن نقطه اتصال با جریانی از آتش است که در طی احتراق اکسیژن و گاز ایجاد می شود.
جوشکاری قوس الکتریکی
جوشکاری قوس الکتریکی شامل استفاده از منبع جریان با مقدار اسمی بزرگ است، در حالی که دستگاه دارای ولتاژ کمی است. ترانسفورماتور به طور همزمان به فلز متصل می شودقطعه کار و الکترود جوش.
در نتیجه جوشکاری فلز با الکترود، قوس الکتریکی ایجاد می شود که به دلیل آن لبه های قطعات کار که باید به هم متصل شوند ذوب می شوند. در ناحیه عمل قوس، دمایی در حدود پنج هزار درجه ایجاد می شود. چنین حرارتی برای ذوب هر فلز کافی است.
در حین ذوب فلز قطعات مورد اتصال و الکترود، حوضچه جوشی تشکیل می شود که تمام فرآیندهای چسبندگی در آن انجام می شود. سرباره به سطح ترکیب مذاب بالا می رود و یک فیلم محافظ ویژه را تشکیل می دهد. در فرآیند جوشکاری قوس فلزی از دو نوع الکترود استفاده می شود:
- غیر ذوب;
- ذوب.
هنگام استفاده از الکترود غیر مصرفی، لازم است یک سیم مخصوص به ناحیه قوس الکتریکی وارد شود. الکترودهای مصرفی به طور مستقل جوش می شوند. افزودنی های ویژه ای به ترکیب چنین الکترودهایی اضافه می شود که اجازه نمی دهد قوس خارج شود و پایداری آن را افزایش می دهد. اینها ممکن است عناصری با درجه یونیزاسیون بالا (پتاسیم، سدیم) باشند.
روشهای اتصال قوس
جوشکاری قوس الکتریکی به سه روش انجام می شود:
- روش دستی. در این حالت، تمام مراحل اتصال به صورت دستی و با استفاده از جوش قوس الکتریکی ساده انجام می شود.
- جوشکاری نیمه اتوماتیک فلزات پربازده تر است. با این روش، جوش به صورت دستی ساخته می شود و سیم پرکننده به طور خودکار تغذیه می شود.
- جوشکاری خودکار تحت نظارت استاپراتور، و تمام کار توسط دستگاه جوش انجام می شود.
فناوری جوشکاری گاز
این نوع جوش به شما امکان می دهد سازه های فلزی مختلف را نه تنها در شرکت های صنعتی، بلکه در خانه نیز متصل کنید. تکنولوژی جوشکاری فلز خیلی پیچیده نیست، مخلوط گاز در حین احتراق لبه های سطحی را که با سیم پرکننده پر شده اند ذوب می کند. هنگام خنک شدن، درز متبلور می شود و اتصال قوی و قابل اعتمادی از مواد ایجاد می کند.
جوشکاری با گاز جنبه های مثبت بسیاری دارد:
- قابلیت اتصال قطعات مختلف به صورت آفلاین. علاوه بر این، این کار به منبع قدرتمند انرژی نیاز ندارد.
- تجهیزات ساده و قابل اعتماد جوش گاز قابل حمل و نقل آسان است.
- قابلیت انجام فرآیند جوشکاری قابل تنظیم، زیرا به راحتی می توان زاویه آتش و سرعت گرمایش سطح را به صورت دستی تغییر داد.
اما استفاده از چنین تجهیزاتی معایبی نیز دارد:
- منطقه گرم شده دارای مساحت زیادی است که بر عناصر همسایه قطعه تأثیر منفی می گذارد.
- ناتوانی در خودکارسازی فرآیند جوشکاری.
- نیاز به رعایت دقیق تدابیر امنیتی. کار با مخلوط گاز درجه بالایی از خطر انفجار دارد.
- ضخامت فلز برای اتصال با کیفیت نباید بیشتر از 5 میلی متر باشد.
سربارهجوش
این نوع اتصال روشی اساسی برای به دست آوردن جوش در نظر گرفته می شود. سطوح قطعاتی که قرار است جوش داده شوند با سرباره پوشانده شده است که تا دمایی بیش از ذوب سیم و فلز پایه گرم می شود.
در مرحله اولیه، جوشکاری شبیه به جوشکاری زیر آب است. سپس، پس از تشکیل یک حوضچه جوش از سرباره مایع، قوس از سوختن متوقف می شود. ذوب بیشتر لبه های قطعه به دلیل گرمایی که در جریان جریان آزاد می شود انجام می شود. از ویژگی های این نوع جوشکاری فلزات بهره وری بالای فرآیند و کیفیت جوش است.
جوشکاری تحت فشار
اتصال سطوح فلزی با تغییر شکل مکانیکی اغلب در تولیدات صنعتی انجام می شود، زیرا این فناوری به تجهیزات گران قیمت نیاز دارد.
برای جوشکاری تحت فشار عبارتند از:
- قطع التراسونیک قطعات فلزی. توسط ارتعاشات فرکانس اولتراسونیک انجام می شود.
- جوش سرد. بر اساس اتصال بین اتمی دو قسمت با ایجاد فشار زیاد انجام می شود.
- روش فورج-فورج. از زمان های قدیم شناخته شده است. مواد در یک کوره گرم می شوند و سپس توسط آهنگری مکانیکی یا دستی جوش داده می شوند.
- جوشکاری با فشار گاز. بسیار شبیه به روش آهنگری برای گرمایش فقط از وسایل گاز استفاده می شود.
- تماس با اتصال برق. این یکی از محبوب ترین انواع در نظر گرفته می شود.با چنین جوشکاری گرمایش فلز با عبور جریان الکتریکی از آن انجام می شود.
- در جوشکاری دیفیوژن، نیروی فشار روی فلز کم است، اما دمای حرارت بالا برای اتصال مورد نیاز است.
جوش نقطه ای
سطوحی که باید در چنین جوشکاری به هم وصل شوند بین دو الکترود قرار دارند. تحت عمل پرس، الکترودها قطعات را فشرده می کنند و پس از آن ولتاژ اعمال می شود. محل جوشکاری با عبور جریان گرم می شود. قطر نقطه جوش کاملاً به اندازه صفحه تماس الکترود بستگی دارد.
بسته به نحوه قرارگیری الکترودها در رابطه با قطعاتی که باید به یکدیگر متصل شوند، جوشکاری تماسی می تواند یک طرفه یا دو طرفه باشد.
انواع مختلفی از جوشکاری مقاومتی وجود دارد که بر اساس یک اصل مشابه کار می کنند. این موارد عبارتند از: جوش لب به لب، جوش درز، جوش خازن.
ایمنی
کار با تجهیزات جوشکاری با عوامل بسیار خطرناکی برای سلامت اپراتور همراه است. دماهای بالا، محیط های انفجاری و دودهای شیمیایی مضر فرد را ملزم به رعایت دقیق اقدامات ایمنی می کند:
- همه تجهیزات و دستگاه های الکتریکی باید به خوبی زمین و عایق بندی شوند.
- کار با لباس های خشک و دستکش ضروری است. برای محافظت از پوست صورت و چشم حتما از ماسک شیشه ای تیره استفاده کنید.
- جعبه کمک های اولیه و یک کپسول آتش نشانی باید در محل کار جوشکار باشد.
- اتاقی که در آن کار جوشکاری انجام می شود باید به خوبی تهویه شود.
- کار نباید در مجاورت اجسام قابل اشتعال انجام شود.
- بطری های گاز را بدون مراقبت رها نکنید.
انواع زیادی از جوشکاری فلزات وجود دارد که جوشکار بر اساس در دسترس بودن تجهیزات و توانایی دستیابی به نتیجه مطلوب کار، تصمیم به انتخاب آنها می گیرد. جوشکار باید دستگاه و اصول کار روی تجهیزات خاص را بداند.
