انواع فرایندهای جوشکاری

جوشکاری به معنای اتصال دو یا چند قطعه فلزی به یکدیگر به وسیله حرارت، فشار یا ترکیبی از این دو است. در این آموزش جوشکاری به بررسی انواع مختلف فرآیندهای جوشکاری و دسته بندی های آن ها بر اساس منبع تامین انرژی خواهیم پرداخت.

 تعریف جوشکاری

جوشکاری عبارت است از یک فرآیند صنعتی که در آن دو یا چند قطعه فلزی به یکدیگر متصل می شوند. این اتصال می تواند به صورت دائمی و از طریق حرارت یا فشار ایجاد شود و در زمینه های مختلفی از جمله ساخت سازه های فلزی، تولید خودرو، تعمیرات و بسیاری دیگر کاربرد دارد.

اولین روشهای جوشکاری به جوشکاری با فشار در دوران باستان مربوط میشود که در آن فلزات با استفاده از حرارت و فشار به یکدیگر متصل می شدند. با پیشرفت فناوری، روش های جوشکاری مختلفی توسعه یافتند که به بهبود کیفیت و کارایی اتصالات کمک کردند.

انواع جوشکاری

بطور کلی، جوشکاری به دو دسته اصلی تقسیم می شود: جوشکاری ذوبی و جوشکاری حالت جامد. جوشکاری ذوبی شامل فرآیندهایی است که در آن قطعات فلزی به وسیله حرارت ذوب می شوند، در حالی که جوشکاری حالت جامد از روش هایی استفاده می کند که در آن زوب اتفاق نمی افتد.

دسته بندی فرآیندهای جوشکاری

فرآیندهای جوشکاری را می توان به چهار دسته اصلی تقسیم کرد که هر کدام از آن ها بر اساس منبع تامین انرژی خود عمل می کنند. این دسته بندی ها شامل جوشکاری با انرژی مکانیکی، شیمیایی، تشعشعی و الکتریکی هستند. در ادامه، هر یک از این دسته ها را بررسی خواهیم کرد.

 جوشکاری با انرژی مکانیکی

فرآیندهای جوشکاری که از انرژی مکانیکی برای ایجاد اتصال استفاده می کنند، به طور کلی به جوشکاری های حالت جامد شناخته میشوند. در این روش ها، ذوب فلزات اتفاق نمی افتد و اتصال با استفاده از فشار و حرارت ایجاد میشود.

جوشکاری آلتراسونیک

جوشکاری آلتراسونیک یک فرآیند نوآورانه است که از امواج صوتی با فرکانس بالا برای ایجاد حرارت و فشار استفاده می کند. این روش به ویژه برای اتصال مواد غیر فلزی مانند پلاستیک ها و پلیمرها در ضخامت های بسیار پایین بسیار موثر است.

در این روش، یک ابزار آلتراسونیک با فرکانس بالا به یکی از قطعات متصل می شود و با ایجاد لرزش های بسیار ریز، حرارت و فشار کافی برای اتصال مواد را فراهم میکند. 

 جوشکاری آلتراسونیک در صنایع مختلفی مانند الکترونیک (برای اتصال قطعات حساس)، خودروسازی (برای اتصال قطعات پلاستیکی) و پزشکی (برای اتصال مواد بیولوژیکی) مورد استفاده قرار میگیرد.

جوشکاری استکاکی

جوشکاری استکاکی با استفاده از فشار و حرارت ناشی از اصطکاک دو قطعه فلز به یکدیگر متصل می شود. در جوشکاری استکاکی، دو قطعه فلز به هم فشار داده می شوند و با حرکتی چرخشی یا خطی، انرژی حرارتی ایجاد می شود که باعث نرم شدن فلزات و در نهایت اتصال آن ها میشود. 

این روش به ویژه برای اتصال فلزات غیر یکسان و فلزات با ضخامت های مختلف بسیار مناسب است و در صنایع مختلفی مانند تولید ماشین آلات و تجهیزات سنگین کاربرد دارد.

جوشکاری فورجینگ (آهنگری)

در این نوع جوشکاری، دو قطعه فلز تحت فشار قرار می گیرند و با حرارت ناشی از این فشار، به یکدیگر متصل می شوند. در جوشکاری فورجینگ، با استفاده از چکش یا تجهیزات خاص، دو قطعه فلز به هم ضربه می زنند و حرارت کافی برای ایجاد اتصال را ایجاد میکنند.

این نوع جوشکاری در صنایع ساخت ماشین آلات سنگین و سازه های فلزی بزرگ استفاده می شود و به دلیل استحکام بالای اتصالات، یکی از روش های محبوب در صنایع سنگین است.

جوشکاری با انرژی شیمیایی

این دسته ازجوشکاری بر اساس واکنش های شیمیایی و تولید حرارت برای ذوب کردن لبه های قطعات عمل میکنند.

جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت به یک روش جوشکاری شیمیایی گفته می شود که به واسطه واکنش حرارتی بین پودر آلومینیوم و اکسید آهن، حرارت بسیار بالایی تولید می کند. در این روش، مخلوطی از پودر آلومینیوم و اکسید آهن در یک محفظه قرار می گیرد و با روشن کردن آن، واکنش شیمیایی آغاز می شود که به حرارت بسیار بالا و ذوب فلزات منجر می شود.

این روش به ویژه در جوشکاری ریل های آهنی و در تعمیرات خطوط راه آهن استفاده می شود. یکی از مزایای این روش، عدم نیاز به منبع حرارتی خارجی است و می تواند در شرایط مختلف انجام شود.

جوشکاری اکسی گاز

جوشکاری اکسی گاز شامل استفاده از اکسیژن و گازهای سوختنی مانند استیلین است. ترکیب این دو گاز در یک شعله، حرارت بسیار بالایی تولید می کند که برای ذوب کردن فلزات و جوشکاری آن ها استفاده می شود.

جوشکاری اکسی گاز به دلیل قابلیت تنظیم حرارت و کنترل دقیق شعله، در بسیاری از صنایع مانند تعمیرات خودرو و ساخت سازه های فلزی کاربرد دارد. این روش به ویژه در تعمیرات و جوشکاری های سریع مورد استفاده قرار می گیرد.

جوشکاری با انرژی تشعشعی

این نوع جوشکاری از اشعه های مختلف برای ایجاد حرارت و زوب استفاده میکند.

جوشکاری لیزر

در این روش، از اشعه لیزر برای ایجاد حرارت متمرکز استفاده می شود.  اشعه لیزر بر روی سطح قطعات متمرکز می شود و حرارت بسیار بالایی ایجاد می کند که باعث ذوب و اتصال فلزات می شود. این روش به دلیل دقت بالا و کیفیت مناسب جوش، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.

جوشکاری لیزر در صنایع دقیق مانند ساعت سازی و الکترونیک، همچنین در صنایع پزشکی برای اتصال مواد بیولوژیکی و در صنایع هوافضا برای تولید قطعات با دقت بالا کاربرد دارد. این روش به دلیل عدم نیاز به مواد اضافی و کیفیت بالای جوش، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

جوشکاری با اشعه الکترونی

جوشکاری با اشعه الکترونی نیز از اشعه الکترونی برای ایجاد حرارت و در شرایط خلا انجام می شود. اشعه الکترونی بر روی سطح قطعات متمرکز می شود و حرارت کافی برای زوب و اتصال قطعات را ایجاد می کند.

این روش به ویژه در صنایع هوافضا و الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد و به تولید اتصالات بسیار دقیق و مستحکم کمک میکند. جوشکاری با اشعه الکترونی به دلیل کیفیت بسیار بالا و عدم وجود آلاینده ها، یکی از روش های پیشرفته در جوشکاری است.

جوشکاری با انرژی الکتریکی

این دسته از جوشکاری از جریان الکتریسیته برای ایجاد حرارت و زوب استفاده می کنند.

جوشکاری قوسی

در این روش، یک قوس الکتریکی بین دو قطعه فلز ایجاد می شود که حرارت بسیار بالایی تولید می کند. در جوشکاری قوسی، از الکترودهای روکش دار استفاده می شود که در هنگام ایجاد قوس الکتریکی، حرارت لازم برای ذوب فلزات را تامین می کند.

جوشکاری قوسی یکی از رایج ترین و شناخته شده ترین روش های جوشکاری است و در بسیاری از صنایع از جمله ساخت و ساز، تعمیرات خودرو و ساخت ماشین آلات استفاده می شود. این روش به دلیل سرعت بالای انجام و کیفیت مناسب جوش، یکی از محبوب ترین روش ها در جوشکاری است.

جوشکاری مقاومتی

در این روش، دو قطعه فلز تحت فشار قرار می گیرند و جریان الکتریسیته از آن ها عبور می کند. این عبور جریان باعث ایجاد حرارت در محل اتصال می شود که منجر به ذوب و اتصال دائمی دو قطعه می گردد. به دلیل سرعت بالا و هزینه پایین تولید، یکی از روش های محبوب در تولید بدنه های خودرو و صنایع مختلف است و به ویژه در تولید قطعات فلزی مورد استفاده قرار می گیرد.

منبع: آموزشگاه فن آموزان