با فرایند جوشکاری حرارتی آشنا شوید

جوشکاری توسط فرایندها و روش‌های مختلفی قابل انجام است. جوشکاری حرارتی یکی از انواع فرایندهای جوشکاری بوده که در آن از عملیات‌های حرارتی به طرز ویژه‌ای استفاده می‌شود. استفاده چشمگیر از عملیات‌های حرارتی، باعث شده تا نام این جوشکاری به جوشکاری حرارتی تبدیل شود. در ادامه با فرایند جوشکاری حرارتی و کاربردهای آن بیشتر آشنا خواهیم شد.

منظور از عملیات‌های حرارتی چیست؟

از مهمترین و پرکاربردترین فرایندهای صنعتی، عملیات‌های حرارتی می‌باشد. این عملیات‌ها شامل فرایندهای گرم کردن و سرد کردن قطعات صنعتی به طور کنترل شده هستند. با استفاده از عملیات‌های حرارتی میتوان خواص فیزیکی و مکانیکی مواد را دچار تغییراتی کرد. با این حال باید توجه داشت که در صورت تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی، تغییری در شکل ظاهری آنها ایجاد نخواهد شد. برای همین است که از این فرایند حرارتی، در بیشتر صنایع حیاتی جهان استفاده می‌شود. از کاربردهای عملیات‌های حرارتی میتوان به ساخت قطعات غیر فلزی مانند سازه‌های پلاستیکی و شیشه‌ای اشاره کرد. اما مهمترین کاربرد این عملیات‌ها، در فرایند جوشکاری حرارتی می‌باشد. در واقع اگر بخواهید از جوشکاری حرارتی در صنعت استفاده نمایید، باید بر اساس عملیات‌های حرارتی آن را انجام دهید.

جوشکاری حرارتی چیست؟

حال که با عملیات‌های جوشکاری آشنا شدید، بهتر است به سراغ تعریف جوشکاری حرارتی برویم. جوشکاری حرارتی نوعی فرایند جوشکاری بوده که در آن از یک منبع حرارتی برای ذوب دو قطعه فلز جداگانه به جهت اتصالشان به یکدیگر استفاده می‌شود. بسته به نوع منبع گرمایی، کیفیت جوشکاری متفاوت بوده و از ضعیف تا خوب می‌باشد. جوشکاری حرارتی تلفیقی از خصوصیات جوشکاری اصطکاکی و جوشکاری همجوشی است. منبعی که در جوشکاری حرارتی وجود دارد، همچون جوشکاری همجوشی میتواند یک مشعل پلاسما باشد. همچنین لیزر نیز میتواند به عنوان یک منبع حرارتی استفاده گردد. منبع حرارتی از خود گرما و حرارت مناسبی را منتشر کرده که باعث تغییر حالت فلزات به حالت پلاستیکی می‌شود. پلاستیکی شدن فلزات، می‌تواند از طریق گرمایش القایی نیز صورت گیرد. پس از آن از همزنی مانند همزن‌های جوشکاری اصطکاکی استفاده شده و فلزات پلاستیک شده را مخلوط می‌نمایند. با این کار اتصال دائمی میان فلزات برقرار می‌شود. خوب است بدانید جوشکاری حرارتی جزو جوشکاری‌های حالت جامد است و در آن فلزات به طور کامل ذوب نمی‌شوند.

نحوه انجام فرآیند جوشکاری حرارتی

همانطور که اشاره کردیم، جوشکاری حرارتی تلفیقی از خصوصیات جوشکاری همجوشی و جوشکاری اصطکاکی است. در این جوشکاری به یک منبع حرارتی نیاز است که این میتواند از نوع مشعل پلاسما و یا لیزر باشد. از طریق این منبع، حرارتی خارج شده که سبب ذوب فلزات و پلاستیکی شدن آنها می‌شود. برای این کار از فرایندهای گرمایش القایی نیز میتوان استفاده کرد. پس از پلاستیکی شدن فلزات، از یک ابزار همزن استفاده شده که با یک انگشت به سطح مفصل فشار می‌آورد. سپس در امتداد خط اتصال چرخیده و دو طرف با هم مخلوط می‌شوند. در نهایت یک اتصال جامد با کیفیت به وجود می‌آید.

برای جوشکاری حرارتی به چه ابزارها و قطعاتی نیاز است؟

مهمترین و اصلی‌ترین قطعه‌ای که در فرایند جوشکاری حرارتی استفاده می‌شود، قالب‌های گرافیکی هستند. همچنین کابل‌های فلزی هم جزو تجهیزات مهمی هستند که از طریق آنها میتوان عملیات جوشکاری را انجام داد. از دیگر مواد مورد نیاز برای جوشکاری حرارتی، میتوان به پودرهای جوش اشاره کرد. بیشتر پودرهای جوش، از گوگرد و پودر مس ساخته شده‌اند و در وزن‌های متفاوتی به کار برده می‌شوند. وزن مورد نیاز پودر جوش با توجه به نوع قالب جوش گرافیکی متغیر و قابل انتخاب است. برای سوزاندن پودرهای جوش، از فندک‌های مخصوص احتراق استفاده می‌شود که آنها را نیز باید در اختیار داشت. به جز قطعات اشاره شده، پولکی‌ها نیز جزو ابزارهای لازم برای جوشکاری حرارتی هستند. پولکی‌ها ابزاری هستند که کابل‌های جوشکاری را به محل جوش وصل می‌کنند. برای تمیز کردن قالب‌های گرافیکی هم باید لوازمی چون کاردک و برس سیمی را در اختیار داشت. پس مهمترین ابزارها و قطعات برای جوشکاری حرارتی، شامل قالب‌های گرافیکی، کابل، پودر جوش، فندک مخصوص احتراق، پولکی‌ها و ابزارهای تمیزکاری نظیر برس سیمی و کاردک می‌شود.

با مراحل عملیات جوشکاری حرارتی آشنا شوید

حال که با فرایند جوشکاری و ابزارهای لازم برای آن آشنا شدید، بهتر است با مراحل انجام آن نیز آشنا شوید.

• در مرحله اول باید به تمیزکاری پرداخت. برای این کار باید اطراف قطعاتی که قرار است جوش بخورند را تمیز کرد تا از وجود گرد و خاک و هرگونه آلودگی پاک شوند. این کار برای این است که اتصال با کیفیت بالا و تمیزی انجام شود.
• بعد از آن باید به سراغ استفاده از قالب گرافیکی جوش رفت که اغلب به شکل مربع می‌باشد. معمولا برای افزایش استحکام قطعات، از ابزارهای مخصوصی برای ایجاد شیارهای کوچک روی قالب استفاده می‌شود.
• قالب جوش را باید بر روی کابل‌های فلزی که قرار است جوش بخورند قرار داده و با استفاده از پولکی آنها را فیکس کرد.
• سپس باید پودر جوش را روی پولکی‌ها ریخته و یک فیتیله درون آن قرار داد.
• درب قالب را بسته و فیتیله را آتش زده تا با حرارت ایجاد شده توسط پودر جوش، کابل‌های فلزی به حالت پلاستیکی درآیند و به هم متصل شوند.
• پس از مراحل بالا، باید به سرعت محیط خنک کننده‌ای را برای عملیات حرارتی فراهم کرد تا قطعات به حالت جامد برگردند.
• در نهایت پس از عملیات جوشکاری حرارتی، بهتر است از یک چکش استفاده کرده و با آن به محل جوش ضربات متعددی زد. با این کار می‌توانید از کیفیت اتصال و میزان استحکام آن مطمئن شوید و آن را آزمایش کنید.

کاربردهای فرایند جوشکاری حرارتی

از آنجایی که جوشکاری حرارتی ترکیبی از جوشکاری همجوشی و اصطکاکی است، از آن میتوان برای هر صنایعی که از این دو جوشکاری بهره می‌برند، استفاده کرد. جوشکاری حرارتی برای اولین بار توسط ناسا ایجاد شد. بنابراین میتوان گفت یکی از مهمترین صنایعی که فرایند جوشکاری حرارتی در آن کاربرد دارد، صنعت هوا و فضا به جهت اتصال قطعات و ساخت تجهیزات آن است. از جوشکاری حرارتی چندین سال است که در صنعت هوافضا استفاده می‌شود و در ساخت موشک‌ها، هواپیماها و فضاپیماها از آن استفاده می‌شود. از دیگر صنایعی که جوشکاری حرارتی در آنها کاربرد دارد، میتوان به صنعت خودروسازی و کشتی سازی اشاره کرد. همچنین برای ساخت مخزن‌های سوختی و سازه‌های راه آهن از آن استفاده می‌شود. به طور کلی از آنجایی که سرعت انجام جوشکاری حرارتی بالا است و دقت و تمیزی زیادی دارد، از آن در صنایعی که به این مشخصات نیاز دارند میتوان استفاده کرد.

جوشکاری حرارتی چه مزایایی دارد؟

جوشکاری حرارتی همچون هر نوع فرایند جوشکاری دیگر، از مزایا و ویژگی‌هایی برخوردار است. پارامترهای اصلی در فرایند جوشکاری حرارتی، گرمایش و اتصال هستند که تلفیق آنها جوشکاری را حاصل می‌نماید. پارامترهای گرمایش و اتصال در صنایع مختلف به طور دقیقی کنترل و اندازه‌گیری می‌شوند. برای همین یکی از مزایای جوشکاری حرارتی، انعطاف‌پذیری بالای آن است. این ویژگی سبب شده تا بتوان این فرایند را به صورت دستی، نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک انجام داد. مزیت دیگر جوشکاری حرارتی این است که جزو یکی از بهترین فرایندها برای اتصالات دائمی بین آلیاژهای فلزی مختلف است. این فرایند باعث می‌شود تا اتصالات محکمی میان فلزات غیر همجنس یا هم جنس پدید آید. همچنین در محل جوش ایجاد شده بلورهایی به وجود می‌آیند که خیلی سریع با ابزار چرخان یا همزن از بین می‌روند. برای همین محل اتصال حاصل شده از فرایند جوشکاری حرارتی، بسیار تمیز و صیقلی خواهد بود.

آیا جوشکاری حرارتی معایبی هم دارد؟

شاید برایتان سوال باشد که در کنار مزایای جوشکاری حرارتی، چه معایبی برای آن وجود دارد؟ یکی از معایب بزرگ این فرایند این است که بر روی فلزاتی که قرار است جوش بخورند، ترک‌های بسیار ریزی ایجاد می‌شود. این ترک‌های ریز، ناشی از تنش‌هایی هستند که در داخل محل جوش ایجاد می‌شوند. با این حال امروزه با پیشرفت تکنولوژی و با استفاده از فرایند اولتراسونیک، میتوان این تنش‌ها و ترک‌های ریز را از بین برد. از طریق فناوری اولتراسونیک، تنش‌های داخلی با استفاده از گرما و حرارت به طور کاملی از بین می‌روند و مانع از ایجاد ترک‌های ریز می‌شوند.

چند نکته ایمنی برای انجام فرایند جوشکاری حرارتی

برای اینکه ایمنی جوشکار در حین عملیات جوشکاری حرارتی تامین شود، باید از تجهیزات ایمنی در جوشکاری نظیر ماسک، دستکش، عینک و لباس مخصوص جوشکاری استفاده نماید. جوشکاری حرارتی با انفجار گوگرد یا همان سوختن پودر جوش همراه است که برای سلامتی انسان بسیار مضر هستند. برای همین استفاده از تجهیزات ایمنی بسیار مهم می‌باشد. همچنین این فرایند باید در محیط‌های خشک انجام شود تا عملکرد پودر جوش در مواجهه با رطوبت دچار مشکل نشود. سعی کنید جوشکاری حرارتی را در محیطی انجام دهید که به کپسول آتش نشانی مجهز باشد تا در صورت آتش سوزی بتوان از آن استفاده کرد.

جمع بندی

جوشکاری حرارتی یکی از فرایندهای پر کاربرد در صنعت جوشکاری بوده که در آن از یک منبع حرارتی خاص استفاده می‌شود. این منبع حرارتی که معمولا از نوع مشعل پلاسما و یا لیزر می‌باشد، باعث ذوب فلزات همجنس یا غیر همجنس شده و سبب تغییر حالتشان به حالت پلاستیکی می‌شود. فرایند جوشکاری حرارتی، جزو فرایندهای با سرعت بالا و دقت و تمیزی زیاد است. برای همین است که بسیاری از جوشکاران از آن در صنایع مختلفی چون هواوفضا، کشتی سازی، خودروسازی و ساخت مخازن سوخت استفاده می‌نمایند.