جوشکاری فشاری گرم

 

جوشکاری فشاری گرم

اگر در عملیات جوشکاری فلزات گرم شوند موفقیت بیشتری در امر جوشکاری حاصل خواهد شد. بالا رفتن دما باعث کاهش مقدار تغییر شکل آستانه می شود و تعدادی روش های موفقیت آمیز جوشکاری فشاری گرم بر این اساس به وجود آمده اند. احتمالا قدیمیترین نوع آن جوشکاری آهنگری است که از حدود ۱۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح توسط آهنگرها مورد استفاده قرار می گرفته است. در این فرایند آهن اسفنجی یا میله ی فولادی که بایداتصال داده شود تا دمایی حدود ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد گرم می شوند. در این دما اکسیدهای آهن روی سطح ذوب می شوند اکسیدهای مذاب به طرف بیرون اتصال رانده می شوند. آنگاه پیوند در مقدار تغییر شکل نسبتا کمی صورت می گیرد.
امروزه از جوشکاری آهنگری عمدتا در کارهای دستی استفاده می شود. اما اصل گرم کردن قطعات همچنان برای تسهیل ایجاد جوش در بسیاری از روش های پیشرفته جوشکاری فشاری گرم مورد استفاده قرار می گیرد. روش گرم کردن چندان مهم نیست زیرا هدف اصلی بالا بردن دمای سطوح تماس تا حدی که مقدار تغییر شکل آستانه را تا میزان ۲۵ درصد کاهش دهد می باشد. از آنجا که فلز گرم خمیری تر از حالت جوشکاری سرد است مقدار نیروی مورد لزوم کمتر است و امکان جوشکاری فلزات سخت مانند فولاد نیز وجود دارد. ساختار اتصال ایجاد شده نشان دهنده ی آن است که ساختار این جوش مشابه ساختار جوش فشاری سرد است اما به دلیل آنکه تغییر شکل در بالای دمای تبلور مجدد صورت می گیرد هیچ نشانه ای از کار سرد وجود ندارد.
در بین روش های متعددی که به منظور گرم کردن اتصال در جوشکاری فشاری گرم مورد استفاده قرار می گیرند سه روش گرم کردن با گاز گرم کردن مقاومتی و گرم کردن القای از موفقیت آمیزترین روش ها هستند.

گرم کردن با گاز:
یک مشعل حلقوی دورتادور اتصال قرار داده می شود و مخلوط اکسیژن و گاز استیلن به سوراخهای مشعل که به فاصله های مساوی در محیط ان قرار دارند رسانده می شود.

گرم کردن مقاومتی:
در این روش گرما بر اثر عبور جریان از یک مقاومت ایجاد می شود. در جوشکاری فشاری قطعات که معمولا میله های مدور هستند در گیره بسته می شوند و جریان زیادی از طریق قطعه کار از سطح تماس آنها عبور می کند. از آنجا که سطوح مجاور میله ها توسط اعمال فشار در تماس با یکدیگر هستند اکسید های موجود در سطح تماس در مقابل عبور جریان از خود مقاومت نشان می دهند و در نتیجه گرما ایجاد می گردد. شدت گرمای ایجاد شده تابعی از مقدار جریان و مقاومت است که عامل مقاومت به میزان فشاری که برای نزدیک کردن سطوح به یکدیگر اعمال می گردد و باعث افزایش مقدار سطح عبور دهنده الکتریسیته می شود بستگی دارد.

گرم کردن القایی: 
این روش شامل عبور جریان با فرکانس بالا از یک سیم پیچ که قطعات جوش دادنی را احاطه نموده است ;می باشد. میدان مغناطیسی ایجاد شده در سیم پیچ در قطعه فولادی جریان القایی ایجاد می کند که باعث گرم شدن ان می شود.
جوشکاری تحت فشار گرم به هیچ وجه یک روش کاربردی برای همه موارد نیست مخصوصا استفاده از این روش معمولا برای میله, لوله و تسمه های نازک محدود می شود. همچنین استفاده از این روش برای تولید غیر انبوه (تک محصولی) مشکل است زیرا باید آزمایشهای زیادی برای بهینه سازی ترکیب مناسب دما و فشار انجام گیرد.

 

جوشکاری اصطکاکی:
بی شک موفق ترین پیشرفت در جوشکاری فشاری, جوشکاری اصطکاکی است. ماشینی که برای این فرایند استفاده می شود مشابه یک ماشین تراش بزرگ دارای دوسه نظام , یکی متحرک به وسیله موتور و دیگری ثابت است.دو قسمتی که باید با یکدیگر متصل شوند به این فک ها بسته شده  و یکی از آنها گردانده می شود. سطح مقطع قسمت گردنده لزوما باید مدور باشد اما سطح مقطع قسمتی که در سه نظام ثابت قرار می گیرد می تواند مسطح یا جفت شونده با قسمت گردنده باشد.
زمانی که فک دوار به سرعت جوشکاری می رسد قطعات با اعمال نیروی محوری مختصری در تماس با یکدیگر قرار می گیرند.در اثر اصطکاک ناشی از سایش سطوح مجاور روی یکدیگر گرما تولید شده و نواحی که بطور موضعی خمیری گرم هستند به وجود می آید. با ادامه بارگذاری تولید گرما تا رسیدن تمامی سطح تماس به دمای یکنواخت ادامه می یابد. در همین حال فلز خمیری شده به طرف محیط قطعه کار سیلان می یابد و هر گونه اکسید موجود در سطح اتصال را همراه خود می برد. پس از ایجاد گرمای کافی حرکت نسبی قطعات سریعا متوقف شده و بار انتهایی وارده را افزایش می دهیم. نتیجه , یک جوش لب به لب فشاری اهنگری شده است که مقداری فلز زیادی بصورت زائده دارد که باید توسط ماشینکاری برداشته شود. زمان جوشکاری کوتاه و بین ۲۰ تا ۱۰۰ ثانیه است.
عوامل موثر در جوشکاری اصطکاکی را باید قبل از شروع عملیات تولیدی با آزمون مورد بررسی قرار داد. همانطور که مشخص است این روش برای تولید غیر انبوه کاملا مناسب نمی باشد. در مواردی که یک عنصر تکرار شدنی وجود داشته باشد, این روش توانایی قابل توجهی دارد و از انجا که دستگاه جوشکاری اصطکاکی را می توان براحتی در داخل یک کارگاه در کنار ماشینهای تراش , فرز و دستگاههای مشابه قرار داد, جاذبه بیشتری برای تولید کنندگان قطعات مهندسی دارد. ساخت قاب محور ماشینهای سواری و ماشینهای نقلیه سنگین مثال خوبی از استفاده از جوشکاری اصطکاکی در یک خط تولید با حجم زیاد است.
نقطه ضعف اساسی این فرایند این است که لااقل یکی از اجزای متصل شونده باید سطح مقطع دایروی داشته باشد. این موضوع که یکی از اجزای اتصال باید بچرخد می تواند در جوشکاری لوله های بلند مشکلاتی ایجاد نماید. در این مورد راه حلی که بنظر می رسد این است که یک جسم دوار گوه مانند بین سطوح مجاور لوله ها که به طرف هم فشرده می شوند قرار داده شود. این روش به نام جوشکاری اصطکاکی شعاعی خوانده می شود. گرما در دوسطح تماس تولید می شود و تغییر شکل دائمی مشابه فرایندهای سنتی ظاهر می گردد

 

2

 

 

 

در تاريخ : ۱۲ خرداد , ۱۳۹۳
بالا