آشنایی با جوشکاری سرد

1401/11/25 |

0

هر زمان که در مورد جوشکاری فکر یا صحبت می‌کنیم، آن را با همان عدسی گرمایشی در نظر می‌گیریم. اولین چیزی که در بحث جوشکاری به ذهن می‌رسد، استفاده از انرژی حرارتی برای گرم کردن و جوش دادن اجسام فلزی به یکدیگر است.

اکثر تکنیک‌های جوشکاری با حرارت دادن فلزات تا نقطه ذوب آنها و سپس اتصال‌شان به یکدیگر برای ایجاد یک همجوشی است که هم دوام بیشتری داشته باشد و هم کاربردی‌تر عمل کند.

تمام تکنیک‌های جوشکاری مثل جوشکاری اصطکاکی، جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری لیزری و جوشکاری اولتراسونیک به یک روش یا روش دیگر به کمک حرارت صورت می‌گیرند. به همین خاطر گرما به عنوان یک مکمل ضروری برای فرآیند جوشکاری در نظر گرفته می‌شود که پیگیری فرآیند را آسان‌تر می‌کند.

با این حال، آنچه ما در مورد جوشکاری می‌دانیم و به آن اعتقاد داریم دور از واقعیت است؛ چون جوشکاری سرد هم یکی از روش‌های خیلی محبوب جوشکاری است که بدون نیاز یا حضور گرما کار می‌کند؛ در این روش نسبتاً مؤثر برای اتصال دو فلز بدون استفاده از انرژی حرارتی یا گرمایی استفاده می‌شود. تقریبا برای چشم غیرمسلح و آموزش ندیده، کل این روش ممکن است کمی غیرقابل باور به نظر برسد. اما، جوشکاری سرد بخش بزرگی از صنعت جوشکاری است و هیچ راهی برای انکار آن وجود ندارد.

چگونه فلزات را بدون گرما به هم وصل کنیم

برای درک اینکه چگونه می‌شود فلزات را  بدون گرما به یکدیگر متصل کرد، ابتدا باید بفهمیم که این فرآیند چگونه کار می‌کند. وجود گرما در فرآیند جوشکاری به شما کمک می‌کند تا با پلاستیک‌مانند و انعطاف پذیر کردن قطعات فلزی، فرآیند جوشکاری را به سمت انتشار اتم‌ها برانید. فرآیند انتشار یا شامل دو قطعه کاری است که با آنها کار می‌کنید یا یک محیط کاملاً متفاوت در بین دو فلز قرار می‌گیرد.

با این حال، برخلاف تصور رایج، برای انجام یک کار جوشکاری واقعاً به انرژی گرمایی نیاز ندارید. جوشکاری سرد، با استفاده از انرژی تولید شده از طریق یون‌ها و الکترون‌های آزاد، گواه زنده‌ای است که نشان می‌دهد می‌شود بدون انرژی حرارتی هم جوشکاری کرد.

جوشکاری سرد، یا جوشکاری تماسی و یا جوش فشار سرد، برای اتصال و انتشار اتم‌ها از نیروی فشار استفاده می‌کند. وقتی دو سطح یا ماده فلزی را روی هم فشار می‌دهید، معمولاً به هم جوش نمی‌خورند، به ویژه به دلیل لایه اکسید اضافی موجود در بین سطوح هر دو فلز که به عنوان یک مانع از چسبیدن لایه‌ها به یکدیگر فقط از طریق اعمال فشار جلوگیری می‌کند.

تقریباً تمام فلزات دارای یک لایه اکسید سطحی اضافی بر روی سطح خود هستند. جوشکاری سرد این موضوع و احتمالات جوشکاری تحت فشار را مورد توجه قرار می‌دهد و هر دو سطح فلزی را برای جوشکاری آماده می‌کند.

فرآیند آماده سازی گسترده و شامل تمیز کردن و برس زدن تمام سطوح فلزی است، تا حدی که لایه اکسید سطحی حذف شود. تمیز کردن و برس زدن فلز باید به دقت انجام شود تا تمام تکه‌های اکسید از بین برود. این فرآیند شامل چربی‌زدایی تمام سطوح فلزی درگیر در فرآیند است. بعد از چربی زدایی تمام سطح فلز را به دقت برس بکشید. وقتی تمیزی هر دو سطح درگیر به حد مطلوب رسید، می‌توانید به فرآیند بسیار مهم اعمال فشار برسید. در این مرحله باید مطمئن شوید که مواد به هم فشرده شده و نیروی مناسبی به آنها وارد می‌شود.

مقدار نیرو برای همه فلزات یکسان نیست. فلزات مختلف دارای خواص متفاوتی هستند، به همین دلیل بهتر است خواص جوشکاری آنها را درک کرده و آنها را در فشارهای بالایی که نیاز دارند جوش دهیم.

جوشکاری سرد هم شرایط خاص خودش را دارد که قبل از شروع پروژه باید بررسی شود. برای نمونه، جوشکاری سرد فقط روی موادی کار می‌کند که قبلا تحت هیچ فرآیند سخت‌کاری گسترده‌ای قرار نگرفته‌ و ماهیت شکل‌پذیری دارند.

جوشکاری سرد باید گزینه مناسبی برای جوشکاری فلزات نرم باشد و از آن می‌شود برای ساخت مجموعه وسیعی از اتصالات استفاده کرد، از جمله:

اتصالی که با نصف کردن ضخامت هر عضو در محل اتصال و اتصال آنها به یکدیگر ایجاد می شود.

 

اتصال مفصلی و اتصال گوشه یا لبه

در اتصالات مفصلی یا لب به لب، لازم نیست که لایه سطحی فلزات در حال جوش به هم را تمیز کنید. در این اتصال می‌توانید به راحتی لایه اضافی روی سطح را از طریق فشاری که به آن وارد می شود، بشکنید. این باعث صرفه جویی در وقت و تلاش اضافی می‌شود که در غیر این صورت باید برای تمیز کردن و مسواک زدن صرف می‌کردید.

از سوی دیگر، اتصالات لبه به تمیز کردن و برس زدن ویژه نیاز دارند، چون فلزات بدون تمیز کردن به یکدیگر نمی‌چسبند.

 

تاریخچه جوشکاری سرد

حفاری‌هایی که آثار و عصاره‌های گذشته را مطالعه می‌کنند، ظروفی را یافته‌اند که از طریق تکنیک‌های جوشکاری سرد به یکدیگر جوش داده می‌شوند. قدمت بعضی از این ظروف به عصر برنز بازمی‌گردد، که قدمت جوشکاری سرد را نشان می‌دهد.

همیشه جوشکاری سرد موضوع جالبی از علم بوده و خیلی از دانشمندان و محققین جوان به تحقیق آن پرداخته‌اند. ما اکنون بیش از دوازده نظریه داریم که در مورد چگونگی شکل‌گیری این روش هستند. بعضی از این تئوری‌ها به تبلور مجدد اشاره و بر آن تمرکز می‌کنند، در حالی که بعضی دیگر به فرضیه انرژی برای جوش اعتبار می‌دهند.

تنها توضیح قابل قبول برای ایجاد جوش از طریق جوشکاری سرد، تشکیل یک پیوند فلزی با همان ویژگی‌ها و استحکام فلزات اصلی است؛ چون این پیوند با اعمال فشار نیروی خاص و در اثر تعامل بین الکترون‌های آزاد و یون‌های هر دو فلز در هنگام فشرده شدن با یکدیگر تشکیل می‌شود.

اگر جوشکاری سرد با مواد و روش‌های مناسب انجام شود، می‌تواند به ایجاد جوش قابل توجه و با‌دوام کمک کند. با این حال، تنها در صورتیکه تمام روش‌ها و راهکارهای لازم رعایت شود جوش بین فلزات به اندازه خود فلز اصلی قوی خواهد بود.

 

محدودیت‌های جوشکاری سرد

ممکن است تعجب کنید که چرا جوشکاری سرد در حال حاضر روش اصلی صنعت جوشکاری نیست، با اینکه توسط خیلی از جوشکاران فردی استفاده می‌شود. تنها مساله می‌تواند این باشد که جوشکاری سرد با چند محدودیت همراه است:

• دستیابی به جوشکاری سرد کامل خیلی سخت است. جوش به دست آمده از طریق جوشکاری سرد تنها در صورتی به اندازه فلزات اصلی قوی خواهد بود که تکنیک‌های مورد استفاده بی نقص باشند.
• فقدان کمال و دشواری به دست آوردن آن معمولاً به دلایل مختلفی از جمله وجود لایه‌های اکسیدی روی سطح فلز، آلودگی سطحی، بی نظمی سطح و بسیاری موارد دیگر برمی‌گردد.
• لایه اکسید اغلب به سختی حذف می‌شود، حتی اگر آن را با برس تمیز کنید. علاوه بر این، ناصافی سطح فلزات می‌تواند باعث شود که به هم نچسبند، حتی اگر سطح تمیز و برس زده شود. همچنین مهم است که بدانید هرچه سطح شما صاف‌تر و منظم‌تر باشد، ایجاد یک جوش یکنواخت برای شما آسان‌تر خواهد بود.
• همچنین، به دلیل محدودیت در تعداد فلزاتی که می‌توانید از طریق تکنیک‌های جوشکاری سرد به یکدیگر جوش دهید، جوشکاری سرد یک استاندارد صنعتی نیست. فلزات غیر انعطاف‌پذیر یا فلزاتی که قبلا تحت فرآیندهای سخت شدن شدید قرار گرفته‌اند، به فرآیند جوشکاری سرد واکنش نشان نمی‌دهند یا حتی اگر بتوانید یک جوشکاری سرد روی آنها ایجاد کنید، برای مدت طولانی عمر نمی‌کند. ولی به مرور متوجه خواهید شد که فلزات نرم غیر آهنی فقط از طریق جوشکاری سرد به یکدیگر جوش داده می‌شوند، مثل آلومینیوم و مس.

این محدودیت‌ها، انطباق این روش جوشکاری را به عنوان منبع اولیه جوشکاری برای صنایع و جوشکاران منفرد دشوار می‌سازد. با اینکه جوشکاری سرد می‌تواند در سناریوهای خاصی مفید باشد، اما در اکثر موارد به طرز طاقت فرسایی طولانی و بی‌اثر است.

مزایای جوشکاری سرد

این روش هم مزایای خودش را دارد که مهم‌ترین و قابل توجه‌ترین‌شان این است که دارای استحکامی مشابه با ماده اصلی است.

در حالی که ایجاد شرایط امکانپذیر برای جوشکاری سرد می‌تواند سخت باشد، باید بدانید زمانی که شرایط مناسب را ایجاد کردید، جوشی که ایجاد می‌کنید بسیار قوی خواهد بود، به اندازه‌ای که خلق این شاهکار در سایر روش‌های جوشکاری خیلی دشوار است.

تکنیک‌های جوشکاری سرد می‌توانند برای جوشکاری آلومینیوم سری‌های 2xxx و 7xxx خیلی مفید باشند و هیچ گزینه دیگری نمی‌تواند آلومینیوم سری مواد 2xxx و 7xxx را به هم جوش دهد.

جوشکاری سرد همچنین برای جوشکاری آلومینیوم و مس با هم گزینه مناسبی است چون جوش دادن این دو فلز با سایر اشکال جوشکاری خیلی سخت است.

جوشکاری سرد این روش را ساده  و جوش دادن هر دوی آنها را برای شما آسان می‌کند. همچنین، پیوند نهایی که بین این دو فلز ایجاد می‌شود، نسبتاً قوی است و مدت زیادی دوام خواهد داشت.

در نهایت، جوشکاری سرد یک راه حل ساده برای ایجاد جوش‌های قوی و تمیز بر روی سطوح مناسب این روش، به شما می‌دهد و به ایجاد یک پیوند قوی کمک می‌کند.

 

کاربردهای جوشکاری سرد

در حالی که جوشکاری سرد یک روش معمول در صنعت نیست، اما هنوز به طور قابل توجهی برای سیم جوش استفاده می‌شود، چون بدون دخالت حرارت، جوش خوب و محکمی تشکیل می‌دهد.

انرژی حرارتی می‌تواند برای سیم‌ها مضر باشد، به همین دلیل است که جوشکاری سرد امری ضروری است.

جوشکاری سرد به سیم‌هایی که عمدتاً از۳۰/۷۰ برنج، روی، مس، آلومینیوم، آلیاژهای نقره، نقره، طلا و نیکل و طلای خالص ساخته شده‌اند، جوشی طولانی‌مدت و عالی می‌دهد. جالب اینجاست که می‌توانید ابزارهای دستی و آسان برای کار روی سیم‌های جوشکاری سرد را هم براحتی خریداری کنید که قابل حمل هستند و می‌توانند به صرفه جویی در زمان و تلاش کمک کنند.

این جوش قوی‌تر از آن چیزی است که از طریق هر روش دیگری بین فلزات ایجاد می‌شود.

آیا جوشکاری سرد قوی است

جوشکاری سرد می‌تواند زمانی که شرایط و فلزات برای استفاده از آن امکانپذیر باشد، پیوند قوی ایجاد کند. گو اینکه، ایجاد شرایط عالی می‌تواند سخت باشد.

با این حال، نکته اصلی همچنان پابرجاست که اگر شرایط برای این جوش مناسب باشد، جوشکاری سرد می‌تواند سخت‌ترین و قوی‌ترین جوش‌ها را ایجاد کند.

 

خلاصه کلام

در این نوشتار اساساً همه چیزهایی را که باید در مورد جوشکاری سرد بدانید، خواندید. با درک نحوه انجام ، مزایا و محدودیت‌های آن، فقط دانش جوشکاری خود را تقویت می‌کنید، اما در واقع، دو صد گفته چون نیم کردار نیست… پس آستین‌های خود را بالا بزنید!