جوشکاری ذوبی (FW)؛ روش نوینی در جوشکاری
آیا تاکنون به نحوه اتصال وسایل اطراف خود دقت کرده‌اید؟ آیا می‌دانید اتصال بین وسایل فلزی و غیرفلزی چگونه صورت می‌گیرد؟
اگر تاکنون به اطراف خود نگاهی کرده باشید حتما متوجه شده‌اید که در ساخت و تولید بسیاری از ساختمان‌ها، لوازم خانگی و وسایل نقلیه از انواع جوشکاری‌ها استفاده شده است. به جرئت می‌توان گفت از زمانی که بشر با چگونگی ساخت وسایل برای رفع نیازهای خود آشنا شد، دانست که می‌بایست از انواع فرآیندهای جوشکاری در به هم چسباندن قطعات و ساخت وسیله استفاده نماید. از این رو می‌توان زمینه پیشرفت فرآیندهای جوشکاری به صورت امروزی را از قرن نوزدهم میلادی دانست.
جوشکاری ذوبی یکی از انواع فرآیندهای جوشکاری است که در ادامه می‌خواهیم به توضیح و بررسی آن بپردازیم.
جوشکاری ذوبی چیست؟
جوشکاری ذوبی یکی از روش‌های نوین جوشکاری است که برای متصل کردن قطعات مختلف از طریق ذوب کردن خود آن‌ها یا یک فلز برای اتصال استفاده می‌شود. اگر بخواهیم به زبان ساده این فرآیند را برای شما شرح دهیم، می‌توان گفت که در جوشکاری ذوبی برای اتصال دو قطعه مورد نظر لبه فلزها ذوب شده و به یکدیگر چسبانده می‌شود تا پس از سرد شدن، اتصال بین آن‌ها صورت گیرد. در این روش ممکن است برای اتصال بهتر یا کنترل ضخامت محل اتصال، از یک فلز دیگر مانند الکترود استفاده شود.
جالب است بدانید که از این شیوه جوشکاری علاوه بر اتصال فلزات در اتصال پلاستیک‌ها و سرامیک‌ها نیز استفاده می‌شود که گاهی آن را جوشکاری امتزاجی نیز می‌نامند. منبع انرژی این نوع جوشکاری از دو طریق شیمیایی و الکتریکی تامین می‌شود.
مزایای استفاده از جوشکاری ذوبی
جوشکاری ذوبی مزایای بسیاری دارد که بهتر است قبل از استفاده با آن‌ها آشنا شوید تا بدانید در چه مواردی بهتر است به سراغ آن بروید.
- برای اتصال قطعات ضخیم که نیاز به چند لایه جوشکاری دارند روش بسیار مناسبی است.
- قابلیت جابجایی تجهیزات و مواد اولیه مورد نیاز در این روش از دیگر مزایای آن است که شما می‌توانید در بخش‌های مختلفی از پروژه به راحتی از آن‌ها استفاده کنید.
- جوشکاری ذوبی کاربردهای متنوعی دارد که می‌توان از آن برای اتصال مجموعه قطعات در طرح‌ها و موقعیت‌های مختلف استفاده کرد.
- در قطعاتی که اتصال آن‌ها به واسطه این روش صورت می‌گیرد ساختار نهایی بسیار منظم بوده و نسبت به دیگر روش‌ها آلودگی و اکسید کمتر تولید می‌کنند.
- یکی از پرکاربردترین شیوه‌های اتصالات دائم در فلزات است.
انواع جوشکاری ذوبی
امروزه با پیشرفت تکنولوژی روش‌های مدرنی برای این روش از جوشکاری به وجود آمده است؛ بنابراین در شرایط و مکان‌های مختلف روش‌های متفاوتی از جوشکاری انجام می‌شود که هر کدام دارای فرآیند خاصی بوده و مزایا و معایبی مختص به خود را دارند. از این رو در ادامه چند نمونه از انواع آن را برای شما بیان خواهیم کرد.
جوشکاری زیر پودری
جوشکاری زیر پودری یکی دیگر از انواع جوشکاری‌های ذوبی است که در دهه ۱۹۳۰ میلادی این جوشکاری، روشی اقتصادی و به صرفه از میان دیگر روش‌ها شناخته شد. روند جوشکاری زیر پودری همانطور که از نامش پیداست، بدین صورت است که قوس الکتریکی و الکترود کربنی در زیر یک پوشش محافظ به صورت پودر انجام می‌گیرد.
در جوشکاری زیر پودری گرمای تولیدی که توسط قوس الکتریکی بین بخش بدون روکش الکترود فلزی و قطعه انجام می‌شود، موجب ذوب شدن این قسمت‌ها و پر شدن قسمت مدنظر از الکترود خواهد شد. در برخی از موارد برای جوشکاری زیر پودری از پودر فلزات گوناگون استفاده می‌شود.
اصولا از جوشکاری زیر پودری در موارد مختلفی مانند اتصال لوله‌ها، صنایع کشتی‌سازی، آماده‌سازی سازه‌های مختلف، پل‌سازی و ساخت مخزن‌های تحت فشار که با ورق‌های ضخیم تولید می‌شوند استفاده می‌شود.
جوشکاری پلاسما
جوشکاری پلاسما یکی از انواع جوشکاری ذوبی است که در آن از یک نوع گاز یونیزه خاص استفاده می‌شود. استفاده از این گاز اجازه می‌دهد تا تراکم و قوس الکتریکی ایجاد شده بیشتر باشد و بتوان با آن جوشکاری‌های ظریف‌تری را انجام داد. جوشکاری پلاسما جزء آن دسته جوشکاری‌های نسبتا ساده است که می‌توان آن را به صورت اتوماتیک یا دستی انجام داد.
به خاطر بالا بودن دقت نهایی در جوشکاری پلاسما کیفیت نهایی جوش بسیار قابل قبول خواهد بود. جالب است بدانید که در بسیاری از موارد جوشکاری پلاسما را به نام جوشکاری آرگون نیز می‌شناسند و در آن از یک الکترون تنگستنی نیز استفاده می‌کنند.
روش کار در این جوشکاری بدین صورت است که ابتدا قوس الکتریکی بین الکترود و نازل برقرار شده و سپس به قطعه کار می‌رسد. وجود قوس فشرده در این قسمت موجب افزایش دما و ذوب شدن فلز و الکترود می‌شود که ذوب مورد نیاز برای جوشکاری را برای ما فراهم می‌کند. همچنین برخورد گاز پلاسما و قوس الکتریکی در یک محدوده خاص باعث می‌شود تا گرمایش فشرده بالایی را در یک قسمت کوچک داشته باشیم.
یکی از مزایای جوشکاری ذوبی پلاسما برای افراد فعال در این حوزه مقرون به صرفه بودن آن است. چرا که با استفاده از این جوشکاری الکترودها به شکل ویژه مورد حفاظت قرار می‌گیرند که باعث می‌شود به مرور زمان عمر مفید آن‌ها افزایش یابد.
از دیگر مزایای جوشکاری پلاسما، گسترده بودن کاربرد آن است. به طوری که می‌توان از آن در تولید صنایع مختلف مانند تعمیر پره‌های موتور جت، صنایع غذایی، لوازم آشپزخانه، وسایل جراحی و غیره استفاده کرد. علاوه بر این با استفاده از جوشکاری پلاسما می‌توان فلزات مختلف مانند کوبال، نیکل، آهن، نقره، طلا، برنج، مس، تانتالیوم و انواع فلزات زودگداز و دیرگداز را به یکدیگر اتصال داد.
از طرفی دقت بالا در این جوشکاری موجب گشته تا بتوان در زمینه تعمیرات نیز از آن استفاده کرد، به این صورت که در صنایع مختلف مانند پر کردن سوراخ‌ها، ترک‌ها یا شکاف‌های ایجاد شده روی قطعات مختلف به سراغ جوشکاری ذوب یا پلاسما می‌روند.
جوشکاری لیزری
یکی از مدرن‌ترین جوشکاری‌های ذوبی، جوشکاری با لیزر است که در این فرآیند با استفاده از حرارت ذوب کردن فلزات انجام می‌شود. در جوشکاری با لیزر میزان تراکم یا دانسیته انرژی تولید شده توسط دستگاه برای انجام روند جوشکاری از سایر روش‌ها بیشتر است. در این روش اصولا از دو نوع لیزر یاقوت یا لیزر گازکربنیکی برای انجام جوشکاری ذوبی استفاده می‌شود.
نکته‌ای که در جوشکاری با لیزر باید به آن توجه داشت، تنظیم صحیح انرژی پرتوی لیزر است؛ چرا که اگر میزان انرژی بیش از حد مجاز باشد، تبخیر شدن فلز را در طی مراحل کار شاهد خواهید بود.
در جوشکاری با لیزر، روند انجام کار بدین صورت است که پرتو در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز شده و حرارت زیادی را در آن نقطه به وجود می‌آورد که این حرارت باعث ذوب شدن فلز می‌گردد. حال با سرعت نیرویی که توسط لیزرهای دی‌اکسید کربن بسیار قوی تولید می‌شوند به وسیله آینه‌هایی که توسط آب خنک می‌شوند به قطعه می‌رسند.
به طور کلی دو روش برای انجام جوشکاری ذوبی با لیزر وجود دارد که عبارتند از:
- روش هدایتی جوشکاری: این روش اصولا برای انجام اتصالات در فلزات کم عمق با استفاده از لیزرهای یاقوتی که انرژی کم‌تری دارند استفاده می‌شود.
- جوشکاری با لیزرهای پر انرژی: در جوشکاری ذوبی برای پر کردن حفره‌های مختلف از این روش استفاده می‌کنند.
جوشکاری گازی یا اکسی استیلن
در جوشکاری گازی یا اکسی استیلن، شعله عمل حرارت برای ذوب کردن فلزات و پرکردن حوضچه جوش را انجام می‌دهد. همچنین در انتهای شیپوره این نوع جوشکاری یک بدنه مشعل قرار داشته که وظیفه سوزاندن گاز استیلن و اکسیژن را بر عهده دارد.
از این نوع جوشکاری اصولا برای ذوب کردن یکنواخت قطعات استفاده می‌کنند. البته باید در نظر داشت که کیفیت نهایی در کار با این نوع جوشکاری ذوبی بستگی به کیفیت کار جوشکار دارد.
جوشکاری گازی یا اکسی استیلن برای مواردی مانند تعمیرات موتور خودرو، انجام اتصالات و فعالیت‌های مختلف در لوله‌هایی که قطر کمی دارند، سیستم‌های شیمیایی گرمایشی و اتصال لوله‌های سبک مانند سیستم‌های تهویه هوا و … استفاده می‌شود.
ویژگی اصلی جوشکاری ذوبی
همانطور که گفتیم از جوشکاری ذوبی برای ذوب کردن کنترل شده فلزات نیز استفاده می‌شود. در این هنگام خواهید دید فلزات جامد زمانی که در نقطه ذوب خود قرار دارند، از نظر ساختار اتمی و مولکولی تغییر پیدا می‌کنند که همین امر موجب می‌شود ذرات ریز درون ساختار آن‌ها مانند اتم و مولکول بتوانند آزادانه در سطح مورد نظر جوشکاری جابجا شود.
به عبارتی جابجایی این ذرات، به شکستن لایه‌های اکسیدی که در سطح فلز قرار دارند کمک کرده و موجب می‌شود تا اتصال بین آن‌ها به خوبی برقرار شود. حال پس از سرد شدن قسمت ذوب شده که اتصال در آن صورت گرفته است، خواهید دید که مرز بین فلز ذوب شده و بخش‌های جامد قطعه به مرور زمان بیشتر می‌شود که این یکی از ویژگی‌های اصلی جوشکاری ذوبی به حساب می‌آید.
نکاتی که برای انجام جوشکاری ذوبی باید آن را در نظر داشت
یکی از اصول بسیار مهم که در زمان انجام جوشکاری ذوبی که باید آن را در نظر داشت، منبع تولید گرما است که به شیوه‌های مختلف تامین می‌شود. به طور کلی یک منبع تولید انرژی اولیه مناسب برای این جوشکاری باید ویژگی‌های زیر را داشته باشد.
- توانایی ذوب کردن فلزات به صورت کنترل شده
- دمای کارکرد تجهیزات باید بیشتر از نقطه ذوب قطعاتی که قصد اتصال و جوش آن‌ها را دارید باشد.
- از آن‌جایی که میزان گرمای تولیدی توسط منبع تولید انرژی به عوامل مختلفی چون ابعاد اتصال، شکل اتصال، ضخامت قطعه و ویژگی‌های فیزیکی مانند نقطه ذوب و غیره بستگی دارد، بنابراین باید دمای تولیدی آن قابل کنترل باشد تا مشکلی به وجود نیاید.
- در هنگام استفاده از جوشکاری ذوبی باید توجه داشت که حوضچه جوش باید تا حد امکان کوچک باشد تا گرمای تولیدی توسط تجهیزات گوناگون متمرکز شود.
سخن آخر
همانطور که در بالا نیز اشاره کردیم عمل جوشکاری یکی از کارهایی است که برای تولید و اتصال بسیاری از قطعات استفاده می‌شود؛ از این رو آشنایی با روش‌های مختلف و کاربرد آن‌ها باعث می‌شود تا در شرایط متفاوت بسته به کاربرد‌هایی که دارند، بهترین نوع جوشکاری را انتخاب نمایید. بنابر نکات گفته شده در بالا جوشکاری ذوبی یک روش نوین در جوشکاری است که توانسته طرفداران بسیاری پیدا کند.
اگر شما در زمینه جوشکاری فعالیت دارید و می‌خواهید تجهیزات جوش و برش را به صورت حرفه‌ای تهیه کنید، می‌توانید به سایت جوشیار مراجعه کرده و وسایل مورد نیاز خود را از آن خریداری نمایید.
