جوشکاری سرد

فرایند جوشکاری سرد

نیروهای اعمال شده حین اتصال، موجب فشرده شدن مواد فلزات پایه و خارج شدن آنها از محل اتصال خواهد شد. این مسئله پیامدهایی در پی خواهد داشت که در نهایت منجر به ایجاد اتصال می شود. پیامد اول این است که اکسیدهای سطحی شکسته شده و بخش اعظم آن از فصل مشترک اتصال خارج خواهد شد. سپس سطوح تمیز و بدون اکسید دو قطعه، در تماس مستقیم با یکدیگر قرار می گیرند. ایجاد فشار در فصل مشترک دو فلز موجب ایجاد اتصالات اتمی شده و در نهایت جوش ایجاد می شود. جوشکاری سرد معمولا مستقل از زمان فرایند است.

مراحل جوشکاری سرد

یک پیش نیاز اساسی برای ایجاد جوش سرد این است که حتما یکی از دو فلز چقرمه بوده و کارسختی زیادی از خود نشان ندهد. این فرایند قابلیت برقراری جوش های سر به سر و لبه روی هم را دارد.

دستگاه جوشکاری سرد دستی

یکی از مزیت های فرایند جوشکاری سرد این است که نیاز به تجهیزات گران قیمتی ندارد. پرس استفاده شده می تواند به صورت هیدرولیک یا مکانیکی عمل کند. حتی در مواردی می توان اتصال را با پرس های دستی نیز ایجاد کرد. غلتک های نورد نیز می توانند به وسیله اعمال فشار روی سطح مشترک دو ورق جوش سرد ایجاد کنند.

فلزات مورد استفاده در جوشکاری سرد

فلزاتی با ساختار FCC برای جوشکاری سرد مناسب تر هستند، به شرط اینکه مستعد کارسختی سریع نباشند. قطعات نرم و تمپر شده آلومینیوم و مس به آسانی جوش می خورند. طلا، نقره، پالادیم و پلاتینیوم فلزات دیگری هستند که به آسانی جوش سرد ایجاد می کنند. جوشکاری سرد قطعات کارسرد شده یا عملیات حرارتی شده این آلیاژها بسیار سخت تر است.

ترکیبات بین فلزی ایجاد شده در جوش آلومینیوم و مس بر اثر نگه داشتن اتصال در دمای بالا

جوشکاری آلیاژهای بسیار نامتشابه و غیر قابل حل در یکدیگر به این روش ممکن است. هر چند بایستی توجه داشت که دمای کاری این اتصالات بسیار محدود است. برای مثال، اتصالات مس و آلومینیوم ایجاد شده به این روش در دماهای زیر 65 درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند. در دماهای بالاتر از این محدوده، ترکیب بین فلزی ترد ایجاد شده در فصل مشترک دو فلز ،به سرعت باعث ترد شدن و شکنندگی دو آلیاژ خواهد شد.

کاربردهای جوشکاری سرد

یکی از کاربردهای اساسی جوشکاری سرد در ایجاد اتصال بین سیم های همجنس و ناهمجنس است. سیم های ضخیم تر توسط این روش اتصال داده می شوند و پس از تمیز کردن پلیسه ها، کشیده می شوند تا نازک تر شوند. در برخی از موارد، برای مثال آلومینیوم 7178، سیم ها به منظور کشیده شدن آنیل خواهند شد. اتصال لوله ها، میله ها و پروفیل های اکسترود شده نیز به این روش امکان پذیر است. هر چند باید توجه داشت که از قالب هایی استفاده شود که دو قطعه را محکم کنار هم نگه دارند. حرکت قطعات نسبت به هم موجب عدم ایجاد اتصال مناسب خواهد شد.

پلیسه های جوشکاری سرد

جوش سرد لبه روی هم ورق ها با سیستمی مشابه جوشکاری مقاومتی نیز قابل انجام است. در این سیستم ها اعمال فشار به شکل های دایره ای، نقطه ای یا خطی انجام می شود. وابسته به نوع آلیاژ آلومینیوم و استحکام فشاری آن، فشارهایی از 1034 تا 3477 مگاپاسکال برای ایجاد اتصالات سرد روی ورق ها اعمال شده است. ورق هایی با ضخامت های از 0.1 تا 15 میلیمتر به این روش جوش خورده اند.

تمیزکاری در جوشکاری سرد

برقراری جوش سرد نیاز به سطحی عاری از گرد و غبار، گازهای جذب شده سطحی، روغن یا لایه های اکسیدی دارد. برای پاکسازی سطح، استفاده از مواد شیمیایی یا ذرات خراشان، به دلیل احتمال باقی ماندن مواد روی سطح و تخریب اتصال به هیچ وجه توصیه نمی شود. استفاده از برس های سیمی چرخان از جنس فولاد زنگ نزن معمولا بهترین راه حل برای تمیزکاری سطح است. این برس ها نباید از حدی زبرتر باشند تا برداشت ماده اضافی صورت نگیرد یا سطح دو قطعه زبر نشود. زبری سطح دو قطعه موجب ایجاد حفراتی مثل حفرات مشاهده شده در جوشکاری نفوذی خواهد شد.

مقایسه فصل مشترک جوشکاری سرد با روش های دیگر جوشکاری

دو سطح تمیز شده به هیچ وجه نباید با انگشت در تماس باشند تا سطوح کثیف نشوند. روغن ناشی از اثر انگشت موجب تضعیف فصل مشترک اتصال خواهد شد. بخش زیادی از این روغن های و کثیفی ها حین اتصال از فصل مشترک خارج می شوند. اما احتمال باقی ماندن آن ها در فصل مشترک باید در نظر گرفته شود. فرایند اتصال باید طی زمان کوتاهی بعد از تمیزکاری انجام شود.

هزینه جوشکاری سرد

هزینه جوشکاری سرد وابسته به دستگاه های مورد استفاده و آلیاژهای تحت اتصال است. دستگاه هایی وجود دارد که میتواند اتصالات سبک را به سادگی به کمک نیروی دست، جوشکاری کند. دستگاه هایی هم برای اعمال فشار های بالای 2000 مگاپاسکال هستند که با تجهیزات مختلف ارائه می شوند و برای مصارف کارگاهی مناسب نیستند. هزینه جوشکاری سرد با استفاده از این دستگاه های پیچیده بالاتر می رود.

دستگاه جوشکاری سرد