انواع جوشکاری چیست؟

 اگر با دقت به وسایلی که در زندگی روزمره از آن استفاده می‌کنیم یا به ابزارآلات موجود در صنعت با ریز بینی نگاه کنیم، به این نکته پی می‌بریم که اکثرا از بهم پیوستن چندین جزء ساخته شده‌اند. شاید مهم‌ترین دلیل این اتفاق سختی و دشواری در تولید به صورت یک تکه باشد که در پی آن هرچه فرآیند تولید محصولی سخت تر باشد، قیمت تمام شده‌ی آن محصول افزایش می‌یابد و دیگر به صرفه نیست. از این رو برای اینکه اجزا را به یکدیگر متصل نگه داریم، باید از اتصالات استفاده کنیم. اتصالات به خودی خود در سه دسته تقسیم بندی می‌شوند:
 

1. اتصالات موقت
 

اتصالاتی را گویند که دو یا چند جزء را برای مدتی به یکدیگر متصل نگه دارد و به آسانی اجزا از یک دیگر جدا می‌شوند. برای مثال : پیچ و مهره، میخ، پین، خار
 

2. اتصالات نیمه موقت
 

اتصالاتی هستند که با هدف متصل نگه داشتن اجزا برای مدت طولانی استفاده می‌شوند و جدا کردن اجزای متصل شده توسط این اتصالات با دشواری همراه است ولی عملا غیرممکن نیست. برای مثال:پرچ، لحیم کاری نرم
 

3. اتصالات دائمی
 

این اتصالات برای جاهایی استفاده می‌شود که کارکرد طولانی مدت و هم چنین دوام بالای قطعات متصل بهم و خود اتصال از اهمیت بالایی برخوردار باشد. جدا کردن قطعات متصل شده توسط این نوع اتصالات به قدری دشوار و سخت است که به نوعی غیر ممکن به حساب می‌آید. برای مثال: جوشکاری، پرچ کاری و لیحم کاری سخت، چسب کاری. در این مقاله سعی داریم تا جوشکاری را به عنوان یکی از مهم‌ترین انواع اتصالات دائمی بشناسیم.

از فرایندهای جوشکاری در صنعت صرفا برای اتصال قطعات به یکدیگر استفاده نمی‌شود. بلکه از این فرایند در جهت رفع عیوب در قطعات ریخته شده و هم چنین بازسازی قطعات فرسوده‌ی مصرفی در برخی صنایع نیز استفاده می‌شود. جوشکاری در اصل بر پایه ی دو نوع فرایند دسته بندی می‌شود:
 

1. جوشکاری ذوبی 

2. جوشکاری غیر ذوبی

در جوشکاری ذوبی ابتدا به وسیله‌ی یک منبع حرارتی (اغلب توسط قوس الکتریکی) سطح دو قطعه‌ی مورد نظر تا حدی داغ شده که به نقطه ی ذوب می‌رسد. سپس مواد ذوب شده از هر دوسطح به همراه مواد ذوب شده از الکترود با هم ترکیب شده  و پس از انجماد ناحیه ذوب شده دو قطعه به یکدیگر متصل می‌شود.

جوشکاری ذوبی به فرایندهای گوناگونی تقسیم می‌شود. این فرایندها عبارتند از:
 

1. لیزر
 

در این روش با تابش اشعه‌ی پر انرژی لیزر به سطح مورد نیاز، حرارت لازمه جهت ایجاد حوضچه‌ی مذاب و رخ دادن فرایند اتصال قطعات به یکدیگر فراهم می‌شود.
 

2. اکسی گاز 
 

این فرایند به هر نوع احتراق گاز سوختنی به همراه گاز اکسیژن که سبب ایجاد منبع گرمایی برای جوشکاری شود، گفته می‌شود. این گرمای تولیدی برای ذوب فلز پایه و سیم‌جوش استفاده می‌شود.
 

3. الکترونی
 

در این فرایند قطعه توسط جریانی از الکترون‌ها با تراکم و سرعت بالا، بمباران می‌شود و کل انرژی جنبشی حاصل از برخورد الکترون‌ها با قطعه کار به حرارت تبدیل می‌شود که این حرارت سبب ذوب لبه‌های قطعات و اتصال آن‌ها پس از انجماد می‌شود.
 

4. قوسی
 

عبارت است از برقراری جریان مداوم الکترون بین الکترود و قطعه‌ کار که در پی آن حرارت تولیدی برای ذوب لبه‌های قطعات استفاده می‌شود.
 

در این بین جوشکاری قوسی بسیار پرکاربرد و به روش‌های متفاوتی انجام می شود که عبارتند از :
 

1. پلاسما
 

قوس الکتریکی بین الکترود تنگستنی و فلزات رخ می‌دهد و قوس ایجاد شده در دهانه‌ی ورودی نازل گاز بی‌اثر به وجود می‌آید که در اثر حرارت بالا  گاز های بی‌اثر یونیزه شده و محیط پلاسمایی به‌وجود می‌آید.
 

2. الکترود فلزی تحت پوشش گاز
 

در این روش اتصال در اثر ذوب کردن به‌ وسیله ی ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود و فلز پرکننده‌ی مصرف شدنی و قطعه کار و حفاظت آن توسط یک گاز یا مخلوطی از چند گاز بدون فشار صورت می‌گیرد.
 

3. کربنی
 

الکترود مصرفی در این روش از جنس گرافیت (کربن) است و قوس الکتریکی ایجاد شده بین الکترود و قطعه کار سبب ایجاد حرارت و ذوب شدن لبه‌های قطعه‌ کار می‌شود.
 

4. توپودری
 

حرارت مورد نیاز در این روش در اثر قوس بین فلز پایه و ماده‌ی مصرفی که سیم جوش حاوی پودر است، تولید می‌شود.
 

5. زیر پودری
 

در این روش نوک الکترود داخل پودری از مواد معدنی ویژه قرار می‌گیرد که در پی آن یک یا چند قوس در زیر این پودر در امتداد مسیر جوشکاری تشکیل می‌شود.
 

6. الکترود دستی
 

در این فرایند قوس الکتریکی بین الکترود مصرفی و قطعه کار توسط جریان برق مستقیم یا متناوب ایجاد می‌شود که الکترود مصرفی را هسته ای فلزی با موادی دارای خواص مختلف پوشانده است.
 

 

این نوع جوشکاری بیشتر به واسطه‌ی اعمال فشارهای بسیار زیاد رخ می‌دهد. این روش اغلب برای فلزات نرم مانند آلومینیوم، نقره و مس در دمای محیط استفاده می‌شود اما برای فلزاتی مانند فولاد که به راحتی به دمای ذوب حتی نزدیک هم نمی‌شود، با یک سری عملیات‌های جانبی مانند گرم کردن و افزایش دمای جسم تا حد بالایی انجام می شود.

 

همانند روش ذوبی، روش غیر ذوبی نیز به فرایندهای گوناگونی دسته بندی می‌شود که عبارتند از:
 

1. نورد 
 

در این روش برای تماس کامل، ورق‌ها روی یکدیگر قرار گرفته و تحت فشار زیاد اتصال متالوژیکی آن‌ها صورت می‌گیرد.
 

2. فراصوتی
 

در این روش انرژی لازمه از طریق انرژی مکانیکی تولید می‌شود. این انرژی توسط ارتعاش نوک الکترودهای جوشکاری و تولید امواج ماورا به سطح جوش منتقل شده و سبب ایجاد پیوند فلزی در سطح جوش می‌شود.
 

3. انفجاری 
 

این روش بهترین راه برای اتصال مواد غیر هم‌جنس می‌باشد که از انرژی کنترل شده مواد منفجره برای ایجاد پیوند فلزی با اشتراک الکترونی کمک می‌گیرد.
 

4. اصطکاکی
 

در این روش دو قسمت مورد نظر را به یکدیگر نزدیک کرده و با ایجاد حالت دورانی سریع، گرمای زیادی تولید می‌شود که سبب ایجاد حالت پلاستیسیته در لبه‌های اتصال می‌شود. درنهایت با اعمال فشار قطعات درهم فرو رفته و اتصال ایجاد می‌شود.
 

5. مقاومتی
 

اتصال قطعات در این روش از طریق حرارت ایجاد شده توسط فشار مکانیکی و جریان الکتریکی به طور همزمان رخ می‌دهد. روش مقاومتی نیز در بین روش‌های غیر ذوبی بسیار پرکاربرد است و به شیوه های گوناگونی انجام می شود:
 

1. نقطه جوش 
 

در این روش قطعه کار تحت فشار بین الکترودها قرار گرفته و جریان توسط ترانسفورماتور و بازو ها از الکترود ها و قطعه کار عبور می‌کند.
 

2. درز جوش
 

روش کار همانند نقطه جوش است. با این تفاوت که الکترودها در این روش به صورت غلطکی هستند. 
 

3. پیش طراحی شده
 

در این روش، دو قطعه روی هم قرار داده شده که یکی از آنها دارای برجستگی است. قطعه کار همانند الکترود عمل کرده و در اثر گرمای ایجاد شده در محل اتصال به دلیل عبور جریان برق از آن منطقه، برجستگی ذوب شده و اتصال با فشردن دو قطعه به یکدیگر رخ می‌دهد.
 

4. سرباره الکتریکی
 

در این فرایند دو قطعه در فاصله‌ی مشخصی از یکدیگر قرار گرفته و عملیات جوشکاری با ذوب شدن الکترود و لبه‌های قطعه کار که منجر به تولید فلز جوش می‌شود، با پر شدن درز اتصال دو قطعه از پایین تا بالای اتصال انجام می شود.

از بین همه‌ی روش‌ها و فرایندهای جوشکاری پرکاربردترین آن جوشکاری الکترود دستی به وسیله‌ی قوس الکتریکی است که در مقاله‌های بعدی به آن می‌پردازیم.