photo_2016-12-13_18-15-53

جوشکاری حالت جامد

جوشکاری حالت جامد

در این سری از فرآیندهای جوشکاری، هیچ لزومی ندارد که قطعه ذوب شود، سوالی که پیش می آید این است که پس جوش چگونه صورت می پذیرد؟

در جواب به این سوال باید گفت که اتصال برقرار شده در این روش حاصل از یک پیوند متالورژیکی بین اجزاء است. در حین اتصال درجه حرارت از نقطه ذوب فلزات تجاوز نکرده و هیچگونه آلیاژ پرکن ذوب شونده (نظیر فرآیند های لحیم گرم و سرد ) بکار گرفته نمی شود. در این فرآیندها برای دستیابی به اتصال با کیفیت بالا بین فلزات اعم از همجنس و غیر همجنس، یا از تغییر فرم و یا از نفوذ و تغییر فرم کمک گرفته می شود. جوشکاری حالت جامد به طور عمده در دوروش انجام می­شود که در ادامه آمده اند:

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

جوشکاری یا فرایند اصطکاکی اغتشاشی یک فرآیند جوشکاری حالت جامد می­باشد. در این روش یک ابزار چرخشی مصرف نشدنی شامل یک پین و شانه با طراحی خاص داخل لبه­های جفت شده و در طول آن حرکت می­کند. شانه، تماس محکمی به بالای سطح قطعه کار ایجاد می­کند. توزیع حرارت به وسیله اصطکاک در شانه و مقادیر کمتری در سطح پین، مواد را نرم کرده و آن­ها را به هم جوش می­دهد. تغییر فرم پلاستیکی شدید و جریان فلز نرم شده هنگام حرکت ابزار در طول جهت جوشکاری رخ می­دهد.

 

aaaa

 

 جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در سال ۱۹۹۱ در موسسه جوشکاری انگلستان (TWI) ابداع و گسترش این فرآیند توسط لاکهید مارتین در سال ۱۹۹۵ صورت گرفت. در ادامه توسعه­ی این فرآیند، در سال ۲۰۰۱، FSW در مرکز فضایی مارشال برای تامین بسیاری از نیازهای سازمان فضایی آمریکا (NASA) مورد استفاده قرار­گرفت. این فرآیند در ابتدا فقط برای فلزات کم استحکام با نقطه ذوب پایین به ویژه آلومینیوم و آلیاژهای آن مورد استفاده قرار می­گرفت ولی به سرعت برای اکثر فلزات و آلیاژهای پر کاربرد ازجمله فولاد­ها گسترش­ یافت.

جوشکاری اصطکاکی

سفارش و ساخت دستگاه صنعتی

 

جوشکاری اصطکاکی

در جوشکاری اصطکاکی از حرارت تولید شده توسط اصطکاک بین دو قطعه برای جوش دادن آن دو به یکدیگر استفاده می‌شود. بطور سنتی در جوشکاری اصطکاکی یک قطعه را در طی یک سطح مشترک بر روی قطعه دیگری همراه با اعمال نیروی فشاری آنقدر حرکت می‌دهند تا حرارت تولید شده بر اثر اصطکاک در فصل مشترک قطعه،‌ باعث نرم شدن ماده دو قطعه در مجاورت فصل مشترک شود. در این زمان بخشی از ماده موجود در سطح مشترک دو قطعه که خاصیت مومسان (پلاستیکی) پیدا کرده به فضای بیرون فصل مشترک رانده می شود. سپس حرکت نسبی دو قطعه متوقف شده و یک نیروی فشاری بزرگتر اعمال می شود و همزمان دو قطعه شروع به سرد شدن می‌کنند. این عمل باعث جوش خوردن دو قطعه به یکدیگر می‌شود. نکته اصلی عملیات جوشکاری اصطکاکی این است که از آنجایی که ماده مذابی تولید نمی شود، جوشکاری در فاز جامد فلزات صورت گرفته است.

%d8%ac%d9%88%d8%b4%da%a9%d8%a7%d8%b1%db%8c-%d8%ad%d8%a7%d9%84%d8%aa-%d8%ac%d8%a7%d9%85%d8%af

 

 از این فرایند برای تولید شافت‌های محرک، سوپاپ موتور، محور فرمان و میل کمک فنر (suspension rod) استفاده می شود. قابلیت این فرایند در اتصال مواد ناهمجنس بدین معنی است که می توان بدنه و سر سوپاپ را از مواد متفاوتی که مناسب سیکل کاری و حرارتی آنهاست ساخت.

linear friction welding

 

سفارش و ساخت دستگاه صنعتی

 

مزایای جوشکاری حالت جامد

از مزایای جوشکاری حالت جامد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • . هنگامی که حین جوشکاری فلز ذوب می شود، به دلیل انجماد سریع، ساختارهای غیر تعادلی پس از اتصال بوجود
    می آید. در واقع به دلیل تنش های باقیمانده، ساختار به ترک خوردن حساس می­شود. لذا برای اصلاح ساختار باید عملیات حرارتی روی قطعات صورت بگیرد. در جوشکاری حالت جامد، ساختار غیر تعادلی تشکیل نمی شود.
  • وقتی فلز ذوب می شود، میزان انحلال گاز در آن بسیار بالاست. در فرآیندهای ذوبی، سطح مذاب با محیط اطراف کاملاً مواجه شده و امکان جذب گاز وجود دارد. این گازها، میزان حلالیت در جامد را حین انجماد پایین آورده و مذاب یک حالت فوق اشباع پیدا می کند. خروج این گازهای حل شده از بالک جامد قطعه بسیار مشکل و تقریباً غیر ممکن است. گاز هیدروژن بدترین حالت را ایجاد می کند. زیرا به صورت یک ذره پروتون که تحرک آن بسیار بالاست، در مذاب حل می شود. هیدروژن باعث ایجاد ترک سرد یا ترک تأخیری می گردد. در جوشکاری حالت جامد به دلیل عدم وجود مذاب این مشکل نیز دیده نمی شود.
  • در حین جوشکاری انبساط های غیر یکنواخت و در هنگام انجماد انقباض های غیر یکنواخت ایجاد می شود که همراه با ایجاد تنش های کششی می باشد که مستعد ایجاد ترک هستند. لذا در جوشکاری حالت جامد، نوع تنش های باقیمانده در فصل مشترک، تنش های فشاری می باشد که امکان گسترش ترک را از بین می برد.
  • عدم اعوجاج قطعات حین جوشکاری
  • عدم استفاده از فلز پرکننده برای جوشکاری
  • عدم نیاز به جوشکار ماهر برای جوشکاری
  • قابلیت جوشکاری فلزات سبک از جمله آلومینیوم و نیز پلیمرها
  • قابلیت اتصال فلزات غیرمشابه
  • قابلیت استفاده برای فرایندهای سطحی در فلزات و تولید نانوکامپوزیت­های سطحی

 

هدف از این طرح طراحی و ساخت دستگاه جوشکاری حالت جامد هوشمند است. دستگاه­های موجود در ایران نه تنها مخصوص این کار ساخته نشده اند. بلکه توانایی انجام کار در تیراژ بالا و در مقیاس صنعتی را نیر دارا نمی باشند از این رو دارای نقایص بسیاری هستند. این دستگاه­ها همان دستگاه فرز یا تراش هستند که قابلیت کنترل پارامترها و کنترل نیرو در آن­ها وجود ندارد از این رو برای چنین فرایندی که پارامترها نقش اساسی در آن دارند مناسب نیستند. از طرفی توانایی انجام جوشکاری در حالات مختلف را نیز ندارند. در این شرایط می­بایست دستگاهی طراحی شود که توانایی کنترل پارامترها از جمله نیرو را دارد. بعلاوه کنترل پارامترها نیاز به دانش فنی دارد اما ساخت یک سیستم مبتنی بر منبع داده قبلی و با بهره­گیری از هوش مصنوعی می­تواند برای هر فلز با ضخامت­ها و پارامترهای مختلف دما را پیش­بینی نماید و یا پارامترهای مدنظر را پیشنهاد دهد. همچنین، طراحی چنین سیستم هوشمندی می­تواند از بالا رفتن بیش از حد دما با کنترل لحظه­ای سیستم جلوگیری نماید. در این دستگاه با نصب اینورتر، لودسل و یک سیستم PLC سیستم کنترل نیرو و تنظیم پارامترها بر پیکره موتوری فرزها می­توان قابلیت­های این سیستم­ها را افزایش داد. همچنین طراحی سیستم هوشمند توانایی اپراتور را بالاتر برده و قدرت تصمیم­گیری لحظه­ای سیستم را حین افزایش احتمالی دما بالا می­برد. بعلاوه طراحی نگه دارنده­های مختلف مثل گرداننده یا پوزیشنر می­تواند برای حالات مختلف جوشکاری مثل لوله­ای و یا اتصال T مناسب باشد.

 

سفارش و ساخت دستگاه صنعتی

0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

می خواهید در گفتگو ها شرکت کنید؟
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *