توسعه فعال روشهای با تکنولوژی بالا برای جوشکاری حرارتی فلزات روشهای پردازش جایگزین را تحت الشعاع قرار می دهد. در عین حال، تکنیک های کاملاً شایسته ای از قدیمی ترین تغییر شکل سرد محصولات پلاستیکی وجود دارد. جوشکاری خشک یکی از این روش هاست. برای فلز، به ویژه، تغییر شکل جهت با افزایش تنش داخلی اعمال می شود. در این فرآیند می توان از انواع عوامل فعال، ابزار و مواد مصرفی استفاده کرد.
مروری بر فناوری
جوشکاری خشک یکی از انواع جوش سرد در فاز جامد است که در آن فرآیندهای تغییر شکل قابل توجهی با درجه کمی از محلی سازی ساختار کار رخ می دهد. تفاوت مهم این تکنیک فشار زیاد اعمال شده برای انجام فرآیندهای تغییر شکل است. در مقایسه باروش های اولیه جوشکاری گرم حرارتی، این فناوری امکان انجام عملیات را در دمای معمولی یا حتی منفی فراهم می کند. عکس فوق از جوشکاری خشک فلز تحت فشار نتیجه چنین کاری را در شرایط دمایی زیر درجه تبلور مجدد نشان می دهد. جهت اصلی این فناوری ضربه مکانیکی بر روی مواد است که در نتیجه اتصال بین دو یا چند قطعه کار ایجاد می شود.
فرآیند جوشکاری گام به گام
فناوری جوشکاری خشک استاندارد طبق دستورالعمل های زیر انجام می شود:
- اکستروژن پلاستیک فلز انجام می شود که بر ساختار عمیق تأثیر می گذارد. در این عملیات از واحدهای ویژه برای اطمینان از فرآیند تغییر شکل استفاده می شود.
- پس از پایان عمل تغییر شکل، تماس لایه های عمیق فلز ایجاد می شود.
- یک ساختار تک کریستالی در حال شکل گیری است. زمان اجرای جوش خشک برای فلز در این مرحله را می توان در کسری از ثانیه محاسبه کرد که منجر به عدم وجود برهمکنش حجمی بین قطعات کار می شود.
- تصفیه سطح خارجی ویژه با ترکیبات محافظ و تقویت کننده انجام می شود، از جمله آنهایی که دارای اثر ضد خوردگی و اثر تسکین استرس داخلی هستند.
ویژگی های اصلی فرآیند
پارامترهای عملیات، از یک سو، بزرگی تأثیر فیزیکی روی قطعه کار، و از سوی دیگر، کیفیت اتصال را منعکس می کند. به ویژگی های اولیه هر دو طیفموارد زیر را شامل شود:
- عمق تورفتگی. معمولاً از پانچ برای تغییر شکل استفاده می شود - ابزار فشار دادن که به دلیل آن شکل قطعه تغییر می کند. همچنین، این ویژگی جوشکاری خشک برای فلز را می توان به عنوان درجه ای از پلاستیسیته نسبت داد، که بسته به ماده، می تواند ضریب ورود به سازه را از 10-15٪ (ایندیوم) تا 85-90٪ (مس، نیکل).
- عمل فشرده. بر حسب نیروی فشاری و برشی بیان می شود که از نیروی مماسی محاسبه می شود. این نشانگر مستقیم تغییرات ساختاری نیست، بلکه مشخصه ای است که جابجایی بالقوه سطوحی که باید به هم متصل شوند را تعیین می کند.
- قابلیت جوشکاری. به مقاومت پیچیده سازه فلزی در رابطه با اثرات مکانیکی جوشکاری خشک بستگی دارد. قابل دسترس ترین برای چنین عملیاتی محصولات ساخته شده از مس، آلومینیوم، نقره، کادمیوم و غیره است. با افزایش سختی، توانایی جوش کاهش می یابد.
انواع جوشکاری خشک
اساساً روش ها بر اساس نوع ترکیب تشکیل شده و همچنین در هنگام قرار گرفتن در معرض حرارت متمایز می شوند. این می تواند جوش لب به لب، نقطه ای و درز باشد. تکنیک های اتصال برشی و فشار بالا کمتر رایج هستند. هنگام انجام جوش نقطه ای از پانچ های استوانه ای به عنوان ابزار و با تکنیک درز از عناصر غلتکی استفاده می شود. هر دوی این روش ها با بهره وری بالا مشخص می شوند، اما در نتیجه درزهای نسبتاً خشن و ظاهراً غیرجذابی ایجاد می کنند. جوشکاری خشک لب به لب برای فلز شاملاستفاده از فشارهای خاص و همچنین اجرای بریدگی به منظور جلوگیری از لغزش قطعه کار. از مزایای روش می توان به قابلیت کار با قطعات جامد و اصولاً استفاده از فشار بالا اشاره کرد که باعث افزایش قدرت نیروی تغییر شکل می شود. از سوی دیگر، به دلیل نیاز به بریدگی، ظاهر محصول ممکن است حتی در مکان های خارج از محل کار بدتر شود.
آماده کردن قطعه کار برای کار
مشکل اصلی در تهیه مواد برای جوشکاری خشک به دلیل نیاز به حذف دقیق لایه های جذب شده و آلی است. اینها می توانند آثاری از روغن و گریس و همچنین پوشش های اسیدی و پارافینی باشند که اغلب برای حفظ و پشتیبانی از سایر فرآیندهای فناوری در کارخانه اعمال می شوند. برای حذف چنین لایه هایی از محصولات حاوی الکل و بنزین، حلال ها و مواد شیمیایی ویژه برای پردازش فلز استفاده می شود. علاوه بر این، دستورالعمل جوشکاری خشک فلز شامل عملیات آماده سازی زیر است:
- تمیز کردن سطوح با برس های ساینده فولادی.
- در مورد مواد آلومینیومی، کلسینه کردن در دماهای بین 300 تا 400 درجه سانتیگراد استفاده می شود.
- روکش محصول با لایه نازکی از کروم یا نیکل آبکاری شده.
- اگر در مورد هادی هایی با عایق صحبت می کنیم، تمام لایه های محافظ خارجی با یک گرفتن کوچک از ناحیه غیر کاری حذف می شوند.
پارامترهای حالت های جوشکاری
از جمله پارامترهای اصلی این نوع جوش، اورهنگ است.قطعات از گیره، فشار خاص، ضخامت پانچ و غیره به عنوان مثال، نشانگر فشار بر اساس مشخصات فیزیکی و مکانیکی قطعه کار مورد نظر انتخاب می شود. بنابراین، آلومینیوم در 800 MN/m2، و قطعات مسی در 2500 MN/m2 جوش داده می شود. در مورد خروج قطعه کار از مکانیسم بستن، در این مورد همه چیز فردی است. به عنوان مثال، برای میله های آلومینیومی به طول d، اورهنگ 1.2d و برای مس - 1.5d خواهد بود. ضرایب ممکن است بسته به شکل قطعه متفاوت باشد. توجه ویژه در ارزیابی پارامترهای مناسب به ابعاد پانچ هایی است که مستقیماً جوشکاری خشک را انجام می دهند. برای فلزاتی مانند همان مس و آلومینیوم، ویژگی های مکانیزم پرس بر اساس این واقعیت محاسبه می شود که بار اعمال شده باید از 600 MPa تا 2000 MPa باشد. پارامترهای ابعادی با جرم سازه و شکل و طرح با پارامترهای محصول تنظیم می‌شوند.
اجرای جوش خشک
با کمک تجهیزات پرس مخصوص، عملیات به ترتیب زیر انجام می شود:
- گیره ها با توجه به اندازه قطعات جوشکاری ثابت می شوند.
- هوای فشرده برای تامین فشار مورد نظر از طریق کمپرسور به دستگاه عرضه می شود.
- واحد عملکردی در حالت فعال قرار می گیرد که از نیروی آن برای انجام تغییر شکل استفاده می شود.
- بلافاصله قبل از تولید جوش خشک برای فلز، دستورالعمل استفاده از فناوری نیاز به درمان قطعات با استون یا الکل را نشان می دهد.
- جوشکاری میله‌های خالی و برش فلاش (فلز اضافی در محل اتصال، هنگام اکسترود خوشحال می‌شود) در حال انجام است.
- عناصر جوش داده شده از گیره ها آزاد می شوند.
- مکانیسم متحرک به حالت اولیه خود برمی گردد، چفت ها شل می شوند.
در طول کل گردش کار، اپراتور از طریق دستگیره ها، اهرم های کنترل و فیدرها با عملکرد دستگاه تعامل دارد. در مدل های مدرن تجهیزات جوش خشک، وسایل الکترونیکی کنترل عملیات نیز ارائه شده است که به کمک آنها حالت درون خطی پردازش قطعات سازماندهی می شود.
مزایای جوشکاری خشک
رهایی از نیاز به گرمایش با دمای بالا قطعات کار مزیت اصلی این فناوری در مقایسه با انواع جوشکاری الکتروشیمیایی است. این امر استفاده از منابع انرژی قدرتمند را حذف می کند و یک آیتم هزینه قابل توجه را حذف می کند. در همان گروه از مزایا، می توان به کاهش احتمال گرفتگی الکتروشیمیایی اشاره کرد که از آن با روش های حرارتی، لازم است از قطعات کار با رسانه های گازی و شار محافظت شود. همچنین، بسته به پیچیدگی کار و شرایط کار، مزایای دیگری از جوشکاری خشک برای فلز وجود دارد:
- عملکرد بالا با سرمایه گذاری زمان کم.
- حداقل مجموعه لوازم جانبی و مواد مصرفی.
- امکان اتوماسیون فرآیند.
- اپراتور لازم نیست جوشکار بسیار ماهر باشد.
- نیازها برای قطعات پس از پردازش حداقل هستند.
معایب جوشکاری خشک
با همه مزایا، این فناوری در مقایسه با جوش گرم چندان گسترده نیست، که با محدودیت های شدید از نظر قابل قبول بودن روش برای فلزات و آلیاژهای با شکل پذیری کم توضیح داده می شود. عمدتاً فلزات غیر آهنی و خالص قابل پردازش هستند. اما حتی در این مورد، همیشه نمی توان روی یک نتیجه با کیفیت بالا حساب کرد. علاوه بر این، معایب تکنولوژیکی اصلی جوشکاری خشک برای فلزات بسیار انعطاف پذیر با تغییر شکل ساختار داخلی همراه است که ممکن است بر عملکرد آینده محصول تأثیر منفی بگذارد. به طور کلی، می توان گفت که این فناوری راحت و کم هزینه است، اما جهانی نیست و بسیار تخصصی است.
نتیجه گیری
روشهای جوش سرد تفاوت‌های اساسی با فناوری حرارتی اتصال قطعات فلزی دارند. آنها به ماهیت تأثیر بر ساختار مواد و شرایط سازمان فنی فرآیند مربوط می شوند. همانطور که بررسی های جوشکاری خشک برای فلز نشان می دهد، این روش در کار با مواد مصرفی الکتریکی، قطعات کوچک کار در صنعت برق و غیره به خوبی کار می کند. وقتی صحبت از سازه های فلزی، لوله های با اندازه بزرگ و ورق های فولادی ضد زنگ می شود، باید به جریان کار با جوشکاری در دمای بالا اعتماد کرد. تغییر ساختار به دلیل تغییر شکل در چنین مواردی بی اثر خواهد بود.
