جوشکاری یکی از روش‌هایی است که برای ایجاد اتصال دائمی بین دو قطعه به کار می‌رود. این فرآیند، برای مواد فلزی و غیرفلزی قابل انجام بوده و نیازمند اعمال حرارت مناسب است. به طور کلی، انواع جوشکاری را می‌توان به دو دسته ذوبی و غیرذوبی (جامد) تقسیم نمود.
در این مقاله، به بررسی انواع جوشکاری می‌پردازیم که دارای انواع مختلف و کاربردهای گسترده‌ای است. آشنایی با این روش برای افرادی که در صنایع مختلف فعالیت می‌کنند، بسیار ضروری است. در ادامه، توضیح می‌دهیم که جوشکاری ذوبی چیست (Fusion welding) و انواع آن را به همراه مزایا و معایب، به شما معرفی می‌کنیم تا با این روش پرکاربرد جوشکاری بیشتر آشنا شوید.
مطالعه بیشتر: معرفی انواع جوشکاری آهن به همراه مزایا و معایب آن
جوشکاری ذوبی چیست؟
جوشکاری ذوبی یکی از روش‌های جوشکاری است که در آن اتصال قطعات با ذوب کردن قطعه یا فلز انجام می‌شود. در این روش، وقتی دو لبه فلزی که برای جوشکاری استفاده می‌شود را ذوب می‌کنیم، این دو قطعه به یکدیگر می‌چسبند و پس از سرد شدن، اتصال دو قطعه ایجاد می‌شود. در برخی حالات از الکترودها یا فلزات اتصال برای بهبود نتایج استفاده می‌شود.
کاربرد جوشکاری ذوبی
کاربرد این نوع جوشکاری بسیار گسترده است و می‌توان آن را برای اتصال قطعات پلاستیکی و سرامیکی نیز به کار برد. اما باید توجه داشت که در صورت استفاده از این جوشکاری برای پلاستیک و سرامیک، این فرآیند به عنوان جوشکاری امتزاجی شناخته می‌شود. در این روش، انرژی مورد نیاز از طریق دو منبع الکتریکی و شیمیایی تامین می‌شود.
مزایای استفاده از جوشکاری ذوبی
- این نوع جوشکاری به ما مزایای زیادی را ارائه می‌دهد که بهتر است قبل از استفاده از این روش جوشکاری با آن ها آشنا شویم.
- در شرایطی که قصد اتصال بین قطعات ضخیم را داریم، می‌توان از انواع مختلف جوشکاری به صورت چند لایه استفاده کرد.
- برای جوشکاری تجهیزات و مواد اولیه مورد نیاز از قابلیت جابجایی بالایی برخوردارند و می‌توان آن ها را در انواع مختلف پروژه‌ها به کار برد.
- کاربرد جوشکاری بسیار وسیع است و می‌توان آن را برای قطعات در شرایط گوناگون به کار برد.
- ساختار نهایی قطعاتی که با جوشکاری ذوبی ایجاد می‌شوند، بسیار منظم است و به طور کلی، کمترین حد از آلودگی یا اکسیداسیون را نسبت به سایر روش‌های جوشکاری رایج تولید می‌کنند.
- با توجه به امکان استفاده از روش‌های متنوع برای فلزات مختلف، جوشکاری به عنوان یکی از پرکاربردترین روش‌های انجام اتصالات دائمی در فلزات شناخته می‌شود.
ویژگی جوشکاری ذوبی
هنگامی که برای جوشکاری از فرآیند ذوب کنترل شده فلزات استفاده می‌کنیم، مشاهده می‌شود که فلزات در نقطه ذوب خود، از نظر ساختار اتمی و مولکولی تغییر می‌کنند. این امر باعث می‌شود تا ذرات ریز درون ساختار مانند اتم و مولکول فلز، بتوانند به آزادی در سطح مورد نظر برای جوشکاری جابجا شوند. این روش به شکستن لایه‌های اکسیدی که بر روی سطح فلز تشکیل گرفته‌اند، می‌افزاید و باعث می‌شود که اتصال بین دو فلز به بهترین شکل ممکن برقرار گردد.
پس از انجماد قسمت ذوب شده که در آن اتصال ایجاد می‌شود، مشاهده می‌شود که مرز بین فلز ذوب شده و بخش‌های جامد قطعه به مرور زمان افزایش می‌یابد. با توجه به اینکه این مسئله با دقت بیشتری مورد بررسی قرار می‌گیرد، آگاه می‌شویم که استحکام ریزذرات در زمان انجام جوشکاری بسیار بالا است و این ویژگی به عنوان یکی از ویژگی‌های اصلی این روش جوشکاری شناخته می‌شود.
نکات مهم جوشکاری ذوبی
پس از آشنایی با انواع گوناگون جوشکاری و کاربردهای آن، حالا اهمیت دارد که نکات کلیدی برای انجام این نوع جوشکاری را بهتر درک کنیم و آنها را در نظر بگیریم. یکی از بخش‌های بسیار حیاتی در انجام روند جوشکاری ذوبی، منبع تولید حرارت است که می‌تواند به روش‌های متعددی انجام شود. اما باید گفت که یک منبع تولید انرژی اولیه مناسب باید ویژگی‌های خاصی داشته باشد که شامل:
- توانایی ذوب کردن فلز به صورت کنترل شده از ویژگی‌های اصلی منبع حرارت است.
- دمای کارکرد تجهیزات مورد استفاده باید بیشتر از نقطه ذوب قطعاتی که قصد جوش دادن آن ها را داریم، باشد.
- میزان گرمای تولیدی توسط این قسمت به عوامل متعددی مانند ابعاد اتصال، شکل اتصال، ضخامت قطعه و ویژگی‌های فیزیکی مانند نقطه ذوب و… وابسته است. به همین دلیل، اهمیت دارد که دمای تولیدی آن به خوبی کنترل شود تا هیچ مشکلی پیش نیاید.
- در زمان ایجاد حوضچه جوش، حائز اهمیت است که این محل به حداقل اندازه ممکن برسد و گرمای تولیدی توسط تجهیزات مختلف را به‌طور متمرکز به آن جلب کنید.
در حال حاضر، در صنایع مختلف از منابع تولید گرما با انواع مختلفی مانند سیستم‌های قوس الکتریکی، سیستم مقاومت سرباره، مقاومت سطح تماس و استفاده از شعله‌های گاز اکسیژن قابل اشتعال و غیره، استفاده می‌شود.
انواع جوشکاری ذوبی
برای انجام جوشکاری در شرایط و مکان‌های مختلف، ما به روش‌های متفاوتی می‌پردازیم، هرکدام از این روش‌ها دارای فرآیند خاصی هستند که مزایا و معایبی را به ما ارائه می‌دهند. قبل از ورود به هر یک از این روش‌ها، بهتر است با جزئیات مربوط به آنها آشنا شویم.
همچنین، نباید فراموش کرد که با پیشرفت روزافزون تکنولوژی، روش‌های مدرنی ارائه شده‌اند و به واسطه آنها، روش‌های قدیمی جوشکاری به تدریج منسوخ شده‌اند. با توجه به اطلاعاتی که تاکنون درباره جوشکاری به دست آورده‌اید، در اینجا به بررسی انواع جوشکاری ذوبی می‌پردازیم و توضیحاتی را درباره هر یک از این روش‌ها ارائه می‌دهیم.
1- جوشکاری لیزری
جوشکاری با لیزر به عنوان یکی از روش‌های مدرن جوشکاری ذوبی، از طریق استفاده از انرژی لیزر برای ذوب کردن فلزات انجام می‌شود. میزان تراکم یا دانسیته انرژی تولید شده توسط دستگاه لیزر برای انجام روند جوشکاری، از سایر روش‌ها بیشتر است. معمولاً از دو نوع لیزر، یعنی لیزر یاقوت یا لیزر گاز کربنیکی، برای انجام جوشکاری استفاده می‌شود.
در فرایند جوشکاری با لیزر، پرتو به طور متمرکز در یک نقطه بسیار کوچک تمرکز می‌شود و حرارت زیادی را در این نقطه ایجاد می‌کند که می‌تواند باعث ذوب شدن فلز شود. نیرویی که توسط لیزرهای دی‌اکسید کربنی بسیار قوی تولید می‌شود، معمولاً به وسیله آینه‌هایی که توسط آب خنک می‌شوند، به سرعت به قطعه می‌رسد.
بطور کلی، دو روش اصلی برای انجام جوشکاری ذوبی با استفاده از لیزر وجود دارد که شامل:
- جوشکاری با لیزرهای پرانرژی: اغلب برای پرکردن حفره‌های مختلف به کار می‌رود.
- هدایتی جوشکاری: معمولاً برای اتصالات در فلزات با عمق کم استفاده می‌شود و این روش با لیزرهای یاقوتی که انرژی کمتری دارند، انجام می‌شود.
2- جوشکاری پلاسما:
در روش جوشکاری ذوبی پلاسما، از یک گازی که یونیزه شده استفاده می‌شود، این اقدام به ما اجازه می‌دهد که تراکم قوس الکتریکی ایجاد شده بیشتر باشد و این وضعیت به ما کمک می‌کند تا بتوانیم جوشکاری‌های ذوبی با دقت بیشتری انجام دهیم. اجرای این نوع از جوشکاری نسبتاً ساده است و در انجام آن، برای همچنین می‌توان به صورت اتوماتیک یا دستی استفاده کرد که هر دو دارای مزایای فراوانی هستند.
یکی از اصلی‌ترین مزایای جوشکاری ذوبی پلاسما برای افراد فعال در حوزه‌های گوناگون، صرفه‌جویی در هزینه‌های نهایی است. در این نوع از جوشکاری، الکترودها به شکل ویژه‌ای تحت حفاظت قرار می‌گیرند که باعث افزایش عمر مفید آنها به مرور زمان می‌شود.
3- جوشکاری زیرپودری
همانطور که نام این روش نشان می‌دهد، در این روش، قوس الکتریکی و الکترود کربنی برای کار، زیر یک پوشش محافظی که به صورت پودر است، قرار می‌گیرند. در دهه ۱۹۳۰ میلادی، این نوع از جوشکاری ذوبی به عنوان یک روش اقتصادی و مقرون به صرفه شناخته شد.
در این روش، گرمای تولیدی که توسط قوس الکتریکی بین بخش بدون روکش الکترود فلزی و قطعه ایجاد می‌شود، منجر به ذوب شدن این قسمت‌ها و پر شدن قسمت مورد نظر از الکترود می‌شود. البته، در برخی موارد، از پودر فلزات مختلف برای انجام این روش جوشکاری استفاده می‌شود. قوس الکتریکی که بین دستگاه مولد قدرت و بخش‌های مختلف ایجاد می‌شود، معمولاً توسط یک موتور با قابلیت کنترل خودکار تنظیم و کنترل می‌شود.
4- جوشکاری ذوبی قوسی با گاز محافظ
در این روش جوشکاری، قوس الکتریکی که بین فلز مبنا و بخش انتهایی الکترود تولید می‌شود، مسئولیت تأمین حرارت را بر عهده دارد. منطقه‌ای که در آن فرآیند جوشکاری ذوبی و قوس الکتریکی اتفاق می‌افتد، با استفاده از گاز محافظ محافظت می‌شود. برای این منظور، عموماً از گازهای غیر فعال و نیتروژنی استفاده می‌شود که تأثیر خاصی بر روند کار نداشته باشند و به جوشکاری صحیح کمک کنند.
در بعضی موارد، مقادیر کمی از گازهای CO2 و O2 نیز برای انجام این فرایندها استفاده می‌شود. این گازها به عنوان گازهای فعال در این بخش عمل می‌کنند و به بهبود واکنش‌های شیمیایی کمک می‌کنند. گاز O2 به عنوان یک اکسیدان قوی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا فرآیند به نحو صحیحی پیش برود. همچنین، گاز CO2 به عنوان یک گاز خنثی در این فرآیند استفاده می‌شود و از فرایند جوشکاری محافظت می‌کند.
5- جوشکاری ذوبی- قوس الکتریکی دستی
یکی از روش‌های پرکاربرد در اتصال قطعات فلزی، جوشکاری ذوبی با استفاده از قوس الکتریکی دستی است. در این روش، جریان الکتریکی مداوم بین قطعه کار و الکترود، ایجاد قوس الکتریکی را تسهیل می‌کند و در نتیجه، دما به صورت قابل توجهی افزایش می‌یابد. برای انجام این فرآیند، استفاده از یک گاز رسانا بین الکترود و قطعه الزامی است که در بسیاری از موارد، هوا به عنوان گزینه‌ای مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، این موضوع باعث می‌شود که امکان جوشکاری در شرایط خلاء وجود نداشته باشد.
در این روش جوشکاری، 21 درصد از کل حرارت توسط قوس الکتریکی تولید می‌شود، در حالی که باقی‌مانده حرارت بین آند و کاتد تقسیم می‌شود؛ 36 درصد در کاتد و 43 درصد در آند تجمع می‌یابد. علاوه بر این، نوع الکترود مورد استفاده در جوشکاری نیز بر حرارت نهایی ایجاد شده توسط قوس تأثیرگذار است.
این نوع جوشکاری در صنایع مختلفی از جمله صنایع ماشین‌سازی، تعمیر و ساخت محصولات فلزی، لوله‌کشی، اتصالات لوله‌ها، ساخت سازه‌های فولادی مورد استفاده در ساختمان‌ها، ساخت کشتی، و در منابع تحت فشار به کار می‌رود.
6- جوشکاری ذوبی قوس الکتریکی تنگستنی
در این روش جوشکاری، قوس الکتریکی بین دو قطعه که می‌خواهیم اتصال دهیم، با استفاده از یک الکترود تنگستنی و فلز مبنا ایجاد می‌شود. در صورت نیاز به پر کردن حوضچه جوش، معمولاً از سیم‌های یک متری که در بازار موجود هستند استفاده می‌شود و آنها را روی لبه جلویی حوضچه جوشکاری ذوب قرار می‌دهیم.
در این روش، از یک گاز خنثی برای محافظت از محل جوشکاری یا حوضچه مذاب استفاده می‌شود، که آرگون به عنوان رایج‌ترین آنها شناخته می‌شود. نتیجه نهایی این نوع جوشکاری بسیار با کیفیت است و برای جوشکاری آلیاژهای نیمونیک، فولادهای ضد زنگ، ورق‌های کاری برای ساخت سازه‌ها و هواپیما، آلومینیوم و مس مورد استفاده قرار می‌گیرد.
7-جوشکاری گازی یا اکسی استیلن
در این نمونه از انواع جوشکاری ذوبی، وظیفه شعله ایجاد حرارت برای ذوب کردن فلز و پر کردن حوض جوش را بر عهده دارد. در انتهای شیپوره مربوط به این جوشکاری، یک بدنه مشعل وجود دارد که مخلوطی از گاز استیلن و اکسیژن را میسوزاند.
8- جوشکاری گازی
در شرایطی که نیاز به یک فلز پرکننده داریم، باید از سیم‌های جداگانه استفاده کنیم که به قسمت لبه جلویی حوضچه اضافه می‌شوند. این روش جوشکاری معمولاً منجر به ذوب شدن یکنواختی روی قطعه مورد نظر می‌شود، با این حال، نباید فراموش کنیم که کیفیت نهایی کار به طور قابل توجهی به کیفیت جوشکاری بستگی دارد.
جوشکاری ذوبی با گاز یا اکسی استیلن در حالاتی مانند تعمیرات موتور خودرو، اتصالات و کارهای مختلف در لوله‌هایی با قطر کم، سیستم‌های شیمیایی، سیستم‌های گرمایشی، و اتصال لوله‌های سبک نظیر سیستم‌های تهویه‌هوا و سایر موارد استفاده می‌شود.
و در آخر…
آشنایی با روش‌های متنوع جوشکاری و کاربردهای آنها به ما کمک می‌کند تا در شرایط مختلف و کاربردهای گوناگون از بهترین روش‌ها برای جوشکاری استفاده کرده و تجربه‌های جدیدی در این زمینه کسب کنیم. در این مطلب، تلاش کردیم تا به بهترین شکل ممکن توضیح دهیم که جوشکاری ذوبی چیست و انواع و کاربردهای آن را نیز بررسی کردیم. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر درباره این نوع جوشکاری یا خرید دستگاه جوش، می‌توانید با مشاوران ما در شرکت آهن آلات قربان نیا تماس بگیرید.
