جوشکاری انواع مختلفی دارد که هر یک از آنها دارای خصوصیاتی بوده و در شرایط به خصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. جوشکاری فلاش یا فلش که به جوشکاری جرقه‌ای نیز معروف است، نوعی جوشکاری مقاومتی و لب به لب محسوب می‌شود که در آن از هیچ فیلر فلزی استفاده نمی‌شود. برای انجام این روش جوشکاری نیاز به توجه به نکات و مواردی است که در ادامه مطلب به آنها اشاره خواهیم داشت.
آشنایی بیشتر با جوشکاری فلاش
جوشکاری فلاش یک فرآیند جوشکاری با مقاومت الکتریکی است که برای اتصال قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ جایی که انتقال انرژی عمدتاً توسط گرمای مقاومتی خود قطعات تأمین می‌شود. از این رو میتوان طیف وسیعی از اندازه‌ها و اشکال پیچیده را به هم وصل کرد. برای مثال از رینگ چرخ دوچرخه تا ریل راه آهن را میتوان با این فرایند آماده کرد. در این روش قطعاتی که باید به هم متصل شوند، خیلی آرام به یکدیگر وصل می‌شوند. این فرآیند می‌تواند به صورت دستی باشد، اما اکثر دستگاه‌های جوش اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک در آن به کار برده می‌شوند.
همانطور که اشاره شد، جوشکاری فلاش (Flash welding) نوعی جوشکاری مقاومتی است که در آن از هیچ فیلر یا ماده پر کننده استفاده نمی‌شود. قطعات فلزی که قرار است به هم جوش داده شوند، بر اساس ضخامت مواد، ترکیب مواد و خواص مورد نظر در یک فاصله از پیش تعیین شده از هم جدا می‌شوند. جریان الکتریکی به فلز وارد شده و شکاف بین دو قطعه سبب ایجاد مقاومت می‌شود و قوس مورد نیاز برای ذوب فلز را ایجاد می‌کند. جرقه‌های موضعی یا قوس، به سرعت فلز را گرم می‌کند. هنگامی که قطعات فلزی به دمای مناسب رسیدند، به هم فشرده می‌شوند و به طور موثری آنها را جوش می‌دهند.
جوشکاری مقاومتی چیست؟
جوشکاری مقاومتی، یکی از انواع جوشکاری‌های غیر ذوبی است که اخیرا کاربرد زیادی در صنایع پیدا کرده است. Resistance Welding یا اختصارا جوشکاری RW، ترکیبی از گرما، فشار و زمان است. در این جوشکاری گرما به وسیله جریان برق ایجاد شده و توسط الکترودها به قطعه کار منتقل می‌شود. همچنین زمان و فشار عامل‌های مهم دیگر این روش جوشکاری هستند که باید با توجه به ضخامت ورق اندازه‌گیری شوند. جوشکاری مقاومتی، سرعت بالایی دارد و میتوان فرآیند جوشکاری را خیلی راحت با آن انجام داد.
نحوه عملکرد جوشکاری فلاش به چه صورت است؟
جوشکاری فلاش با اعمال جریان الکتریکی از طریق فلزات برای تشکیل یک پیوند کار می‌کند. در اینجا فلز در نقش رسانا عمل کرده و به جریان الکتریکی اجازه جریان یافتن می‌دهد. با انجام این فرآیند مقدار قابل توجهی گرما تولید می‌شود که این گرما به اندازه‌ای است که سبب جوش فلزات به یکدیگر شده و جوش نهایی را به وجود می‌آورد. در جوشکاری فلاش نیاز است تا جریان الکتریکی از قطعات فلزی عبور کرده و در عین حال فاصله کمی بین قطعات وجود داشته باشد. این شکاف به اندازه‌ای کوچک است که اجازه می‌دهد جریان بین شکاف قوس کرده و سبب ایجاد گرما در قطعات فلزی شود. گرمایی که در این زمان تولید می‌شود برای نرم شدن و همچنین ذوب سطح فلزات در حال اتصال کافی است. در این زمان کارگر باید سطح دو فلز را به هم فشار دهد تا پیوند محکمی میان آنها شکل بگیرد. زمانی که دما به میزان مناسب برسد، جریان قطع شده و کارگر باید صبر کند تا جوش سرد شود.
پارامترهای مهم در جوشکاری فلاش
در جوشکاری فلاش چند مولفه مهم نقش دارد که در تحقیقات چاپ شده در Materials and Design منتشر شده است. چندین پارامتر بر محصول نهایی و جوش تاثیر می‌گذارند که عبارتند از:
- زمان فلش یا جرقه (Flash time)، زمانی است که قوس وجود دارد.
- زمان آشفتگی یا شکست (Upset time)، مدت زمانی است که دو قطعه به هم فشرده می‌شوند.
- زمان اشتعال باید به اندازه کافی طولانی باشد تا قبل از فشرده شدن، فلز به اندازه کافی گرم شود. با این حال اگر بیش از حد طولانی باشد، مقدار زیادی از فلز پایه شروع به ذوب شدن می‌کند. زمان شکست در ایجاد خواص مکانیکی مطلوب جوش تمام شده بسیار مهم است.
- در زمان upset، هر گونه ناخالصی در فلز پایه به بیرون فشرده می‌شود و یک جوش کامل ایجاد می‌کند. اگر زمان upset خیلی کوتاه باشد، ممکن است برخی از ناخالصی‌ها در فلز پایه باقی بمانند و یک جوش معیوب ایجاد کنند.
- زمان شکست (Upset time) در استحکام جوش تمام شده نیز بسیار مهم است؛ زیرا در حین جوش است که ادغام بین دو قطعه فلز رخ می‌دهد. در صورتی که این زمان کوتاه باشد، ممکن است دو قطعه فلز به طور کامل به هم نچسبند.
مزایای جوشکاری فلاش
جوشکاری فلاش همچون هر روش جوشکاری دیگری، دارای مزایایی است که در اینجا به چند مورد مهم آن اشاره می‌کنیم.
- همانطور که اشاره کردیم، جوشکاری فلاش نیازی به فیلر و پرکننده ندارد. برای همین نیازی به آماده‌سازی سطوح از قبل توسط کارگران نبوده و پیچیدگی کلی آن کاهش پیدا می‌کند.
- جوشکاری فلاش بسیار ارزان است.
- در جوشکاری فلاش، توان مصرفی کمتر است. زیرا قوس نیز مقداری گرمای لازم برای فرآیند جوش را تولید می‌کند.
- از این روش جوش میتوان برای جوشکاری فلزات با دمای ذوب متفاوت استفاده کرد.
- در زمان ایجاد قوس و تولید گرما در جوشکاری فلاش، ناخالصی‌ها در محل جوش به صورت فلاش سوزانده شده و یک اتصال بسیار قوی و قابل اعتماد ایجاد می‌شود.
- این روش جوشکاری برای قطعاتی که به طور آرامی می‌توانند به هم متصل شوند، قابل استفاده است. برای همین میتوان اتصالات را روی قطعات با طیف گسترده‌ای از اندازه و اشکال مختلف ایجاد کرد. رینگ‌های دوچرخه و خودرو تا ریل‌های راه آهن، از جمله کاربردهای جوشکاری فلاش هستند.
- جوشکاری فلاش، جوش‌های منظم، تمیز و قوی ایجاد می‌کند.
- به دلیل خصوصیاتی که جوشکاری فلاش دارد، امکان اتصال فلزات غیر مشابه از جمله فلزات غیر آهنی به آهنی وجود دارد.
محدودیت و معایب جوشکاری فلاش
بدون شک هر روش از جوشکاری دارای معایب و محدودیت‌هایی است. یکی از معایب جوشکاری فلاش، قوس و چشمک زدن در طول فرآیند جوشکاری است. حال این چه عیبی دارد؟ با ایجاد جرقه و چشمک زدن، امکان آتش سوزی وجود داشته و جوشکار باید کاملا هوشمندانه و با دقت این کار را انجام دهد. علاوه بر این، در انتهای کار نیاز به تمیز کردن دستی فلز است. همچنین این روش از جوشکاری، به دستگاه‌های جوشکاری سنگین و حجیم نیاز دارد که برای استفاده از آنها باید فضای کافی نظیر کارگاه‌های اختصاصی در نظر گرفته شود.
جوشکاری فلاش در چه مواردی کاربرد دارد؟
حال که با جوشکاری فلاش و مزایا و معایب آن آشنا شدیم، بهتر است به کاربردهای جوشکاری فلاش بپردازیم. در راه آهن‌ها، از جوشکاری فلش برای اتصال بخش‌های ریل خط اصلی به یکدیگر استفاده می‌شود. ریل جوشی بلند (LWR) یا ریل جوشی پیوسته (CWR) در این شرایط، بسیار هموارتر از ریل با اتصال مکانیکی است. دلیل آن هم این است که هیچ شکافی بین بخش‌ها وجود ندارد. با استفاده از جوشکاری فلاش در خطوط ریلی، میزان سایش ریل‌ها کاهش پیدا کرده و به طور موثری دفعات بازرسی و نگهداری از آنها کم می‌شود. همچنین از آنجایی که امکان جوش فلزات و غیر فلزات با این روش وجود دارد، میتوان سوئیچ‌ها و گذرگاه‌ها که عموما از فولاد منگنز بالا تشکیل شده‌اند را به طور موثری به ریل فولاد کربنی جوش داد. این در حالی است که خواص مکانیکی ریل‌ها و گذرگاه‌ها بدون تغییر باقی می‌ماند. علاوه بر این مورد، جوشکاری فلاش در صنعت ساختمان سازی برای افزایش طول آهن نبشی مورد استفاده برای ساخت تیرچه نیز کاربرد دارد. در صنعت آلومینیوم از جوشکاری فلاش برای اتصال آلومینیوم، فولاد و مس در هادی‌های مختلف حامل جریان به نام busbars استفاده می‌کنند.
- جوشکاری فلاش به طور گسترده در کارهای تولیدی، به ویژه در جوشکاری میله‌ها و لوله‌ها به یکدیگر استفاده می‌شود.
- جوشکاری فلاش به طور گسترده‌ای در ساخت خودرو بر روی بدنه، محور، چرخ‌ها، قاب‌ها و سایر قطعات کاربرد دارد.
- از جوشکاری فلاش در جوشکاری قاب موتور، مخازن ترانسفورماتور و بسیاری از انواع دیگر ظروف فولادی نیز استفاده می‌گردد.
قطعات و لوازم مهم در جوشکاری فلاش
- منبع تغذیه: یک منبع تغذیه AC برای تامین برق برای جوشکاری فلاش یا جوش لب به لب مورد نیاز است.
- ترانسفورماتور جوشکاری: ترانسفورماتور جوشکاری برای تغییر جریان و ولتاژ در این روش از جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- گیره: در فرآیند جوشکاری فلش، از دو گیره استفاده می شود؛ گیره ثابت و گیره متحرک. گیره ثابت در یک موقعیت ثابت باقی می‌ماند. در حالی که گیره متحرک حول محور خود حرکت می‌کند. قطعات فلزی توسط این گیره‌ها نگه داشته می‌شوند تا فرآیند جوشکاری به شکل دقیقی صورت گیرد.
جمع بندی
جوشکاری فلاش یکی از انواع روش‌های جوشکاری لب به لب مقاومتی است که در این مطلب به بررسی آن پرداختیم. این نوع جوشکاری، یک فرآیند جوشکاری مقاومتی است که در آن انتهای قطعات کار به هم فشرده شده و جریان الکتریکی سنگینی در طول فرآیند از محل اتصال عبور می‌کند. در جوشکاری فلاش، جریان الکتریکی قبل از اینکه قطعات کار به هم نزدیک شوند، به آنها اعمال می‌شود تا در هنگام برخورد، قوس (یا چشمک زدن) رخ دهد. از این روش در صنایع گوناگونی میتوان استفاده کرد که در متن به طور کامل به آنها اشاره کرده‌ایم.
