جوشکاری چیست؟
توانایی جوش فلز به سازگاری مواد فلزی با فرآیند جوشکاری اشاره دارد، عمدتاً به دشواری به دست آوردن اتصالات جوشی با کیفیت بالا در شرایط خاص فرآیند جوشکاری اشاره دارد.به طور کلی، مفهوم "توانایی جوش" همچنین شامل "در دسترس بودن" و "قابلیت اطمینان" است.توانایی جوش بستگی به ویژگی های ماده و شرایط فرآیند مورد استفاده دارد.توانایی جوش مواد فلزی ایستا نیست، بلکه توسعه می یابد، به عنوان مثال، برای موادی که در ابتدا از نظر توانایی جوش ضعیف در نظر گرفته می شدند، با پیشرفت علم و فناوری، روش های جدید جوشکاری ساده تر شده اند، یعنی قابلیت جوشکاری. بهتر شده استبنابراین، ما نمی توانیم شرایط فرآیند را به صحبت در مورد توانایی جوش واگذار کنیم.
توانایی جوش شامل دو جنبه است: یکی عملکرد اتصال، یعنی حساسیت ایجاد عیوب جوش تحت شرایط خاص فرآیند جوشکاری.دوم عملکرد عملی است، یعنی سازگاری اتصال جوش داده شده با الزامات استفاده تحت شرایط خاص فرآیند جوشکاری.
روش های جوشکاری
1.جوشکاری با لیزر(LBW)
2. جوشکاری اولتراسونیک (USW)
3. جوشکاری انتشار (DFW)
4. و غیره
1.جوشکاری فرآیندی است برای اتصال مواد، معمولاً فلزات، از طریق گرم کردن سطوح تا نقطه ذوب و سپس اجازه دادن به سرد شدن و جامد شدن آنها، اغلب با افزودن ماده پرکننده.جوش‌پذیری یک ماده به توانایی آن برای جوشکاری در شرایط فرآیندی خاص اشاره دارد و به ویژگی‌های ماده و فرآیند جوشکاری مورد استفاده بستگی دارد.
2. جوش پذیری را می توان به دو جنبه تقسیم کرد: عملکرد مشترک و عملکرد عملی.عملکرد اتصال به حساسیت ایجاد عیوب جوشکاری تحت شرایط خاص فرآیند جوشکاری اشاره دارد، در حالی که عملکرد عملی به سازگاری اتصال جوش داده شده با الزامات استفاده تحت شرایط خاص فرآیند جوشکاری اشاره دارد.
3. روش های جوشکاری مختلفی وجود دارد، از جمله جوشکاری لیزری (LBW)، جوشکاری اولتراسونیک (USW) و جوشکاری انتشاری (DFW) و غیره.انتخاب روش جوشکاری به مواد مورد اتصال، ضخامت مواد، استحکام اتصال مورد نیاز و عوامل دیگر بستگی دارد.
جوشکاری لیزری چیست؟
جوشکاری لیزری که به نام جوشکاری پرتو لیزر ("LBW") نیز شناخته می شود، تکنیکی در ساخت است که طی آن دو یا چند قطعه ماده (معمولاً فلز) از طریق استفاده از پرتو لیزر به یکدیگر متصل می شوند.
این یک فرآیند غیر تماسی است که نیاز به دسترسی به ناحیه جوش از یک طرف قطعات در حال جوش دارد.
گرمای ایجاد شده توسط لیزر، مواد دو طرف اتصال را ذوب می کند و با مخلوط شدن و جامد شدن مجدد مواد مذاب، قطعات را ذوب می کند.
جوش زمانی ایجاد می شود که نور شدید لیزر به سرعت مواد را گرم می کند - معمولاً در میلی ثانیه محاسبه می شود.
پرتو لیزر یک نور منسجم (تک فاز) با یک طول موج (تک رنگ) است.پرتو لیزر دارای واگرایی پرتو کم و محتوای انرژی بالایی است که هنگام برخورد با سطح، گرما ایجاد می کند
مانند تمام انواع جوشکاری، جزئیات هنگام استفاده از LBW اهمیت دارند.شما می توانید از لیزرهای مختلف و فرآیندهای LBW مختلف استفاده کنید و مواقعی وجود دارد که جوشکاری لیزر بهترین انتخاب نیست.
جوش لیزری
3 نوع جوش لیزری وجود دارد:
1. حالت هدایت
2. حالت هدایت / نفوذ
3. حالت نفوذ یا سوراخ کلید
این نوع جوشکاری لیزری بر اساس میزان انرژی تحویلی به فلز گروه بندی می شوند.به اینها به عنوان سطوح انرژی کم، متوسط و زیاد انرژی لیزر فکر کنید.
حالت هدایت
حالت رسانایی انرژی لیزر کم را به فلز می رساند و در نتیجه با جوش کم عمق، نفوذ کم می کند.
برای اتصالاتی که نیازی به استحکام بالایی ندارند خوب است زیرا نتیجه آن نوعی جوش نقطه ای پیوسته است.جوش های رسانا صاف و از نظر زیبایی شناسی دلپذیر هستند و معمولاً عریض تر از عمق هستند.
دو نوع حالت هدایت LBW وجود دارد:
1. گرمایش مستقیم:سطح این قطعه مستقیماً توسط لیزر گرم می شود.سپس گرما به داخل فلز هدایت می‌شود و بخش‌هایی از فلز پایه ذوب می‌شود و هنگامی که فلز دوباره جامد می‌شود، اتصال را ذوب می‌کند.
2-انتقال انرژی: ابتدا یک جوهر جاذب مخصوص در محل اتصال اتصال قرار می گیرد.این جوهر انرژی لیزر را می گیرد و گرما تولید می کند.سپس فلز زیرین گرما را به یک لایه نازک هدایت می کند که ذوب می شود و مجدداً جامد می شود و یک اتصال جوش داده شده را تشکیل می دهد.
حالت هدایت/نفوذ
برخی ممکن است این حالت را به عنوان یکی از حالت ها نپذیرند.آنها احساس می کنند فقط دو نوع وجود دارد.شما یا گرما را به فلز هدایت می‌کنید یا یک کانال فلزی کوچک را تبخیر می‌کنید و به لیزر اجازه می‌دهید تا داخل فلز پایین بیاید.
اما حالت هدایت/نفوذ از انرژی "متوسط" استفاده می کند و منجر به نفوذ بیشتر می شود.اما لیزر آنقدر قوی نیست که فلز را مانند حالت سوراخ کلید تبخیر کند.
حالت نفوذ یا سوراخ کلید
این حالت جوش های عمیق و باریکی ایجاد می کند.بنابراین، برخی آن را حالت نفوذ می نامند.جوش های ساخته شده معمولا عمیق تر از عریض تر و قوی تر از جوش های حالت هدایت هستند.
با این نوع جوشکاری LBW، یک لیزر پرقدرت، فلز پایه را تبخیر می‌کند و یک تونل باریک به نام «سوراخ کلید» ایجاد می‌کند که به پایین تا داخل محل اتصال امتداد می‌یابد.این "سوراخ" مجرای برای نفوذ لیزر به اعماق فلز فراهم می کند.
فلزات مناسب برای LBW
جوشکاری لیزری با بسیاری از فلزات مانند:
- فولاد کربن
- آلومینیوم
- تیتانیوم
- فولاد کم آلیاژ و ضد زنگ
- نیکل
- پلاتین
- مولیبدن
جوشکاری اولتراسونیک
جوشکاری اولتراسونیک (USW) به اتصال یا اصلاح ترموپلاستیک ها از طریق استفاده از گرمای تولید شده از حرکت مکانیکی با فرکانس بالا گفته می شود.این کار با تبدیل انرژی الکتریکی با فرکانس بالا به حرکت مکانیکی با فرکانس بالا انجام می شود.این حرکت مکانیکی، همراه با نیروی اعمالی، گرمای اصطکاکی را در سطوح جفت‌گیری اجزای پلاستیکی (ناحیه مشترک) ایجاد می‌کند، بنابراین مواد پلاستیکی ذوب می‌شوند و یک پیوند مولکولی بین قطعات تشکیل می‌دهند.
اصل اساسی جوشکاری اولتراسونیک
1. قطعات در فیکسچر: دو قسمت ترموپلاستیکی که قرار است مونتاژ شوند، در یک لانه نگهدارنده به نام فیکسچر، روی هم قرار می گیرند.
2. تماس با شاخ اولتراسونیک: یک جزء تیتانیوم یا آلومینیومی به نام شاخ در تماس با قسمت پلاستیکی بالایی قرار می گیرد.
3. نیروی اعمال شده: یک نیرو یا فشار کنترل شده به قطعات اعمال می شود و آنها را به هم در برابر فیکسچر می چسباند.
4. زمان جوش: بوق اولتراسونیک به صورت عمودی 20000 (20 کیلوهرتز) یا 40000 (40 کیلوهرتز) بار در ثانیه، در فواصل اندازه گیری شده بر حسب هزارم اینچ (میکرون)، برای مدت زمان از پیش تعیین شده ای به نام زمان جوش می لرزد.از طریق طراحی دقیق قطعه، این انرژی مکانیکی ارتعاشی به نقاط محدودی از تماس بین دو قسمت هدایت می شود.ارتعاشات مکانیکی از طریق مواد ترموپلاستیک به سطح مشترک برای ایجاد گرمای اصطکاکی منتقل می شود.هنگامی که دما در سطح مشترک به نقطه ذوب می رسد، پلاستیک ذوب می شود و جریان می یابد و ارتعاش متوقف می شود.این اجازه می دهد تا پلاستیک ذوب شده شروع به خنک شدن کند.
5. زمان نگه داشتن: نیروی گیره برای مدت زمان از پیش تعیین شده ای حفظ می شود تا با سرد شدن و جامد شدن پلاستیک ذوب شده، قطعات ذوب شوند.این به عنوان زمان نگهداری شناخته می شود.(توجه: بهبود استحکام و هرمتیکی مفصل ممکن است با اعمال نیروی بیشتر در طول زمان نگه داشتن به دست آید. این با استفاده از فشار دوگانه انجام می شود).
6. هورن جمع می شود: هنگامی که پلاستیک ذوب شده جامد شد، نیروی گیره برداشته می شود و بوق اولتراسونیک جمع می شود.اکنون دو قسمت پلاستیکی به گونه‌ای به هم متصل شده‌اند که گویی قالب‌گیری شده‌اند و به عنوان یک قسمت از فیکسچر خارج می‌شوند.
جوش انتشار، DFW
فرآیند اتصال توسط گرما و فشار که در آن سطوح تماس با انتشار اتم ها به یکدیگر متصل می شوند.
فرآیند
دو قطعه کار [1] در غلظت های مختلف بین دو پرس [2] قرار می گیرند.پرس ها برای هر ترکیبی از قطعات کار منحصر به فرد هستند، در نتیجه در صورت تغییر طراحی محصول، طرح جدیدی مورد نیاز است.
حرارت معادل حدود 50 تا 70 درصد از نقطه ذوب مواد به سیستم می رسد و تحرک اتم های دو ماده را افزایش می دهد.
سپس پرس ها به هم فشرده می شوند و باعث می شوند اتم ها شروع به پخش شدن بین مواد در ناحیه تماس کنند [3].انتشار به دلیل غلظت های مختلف قطعات کار انجام می شود، در حالی که گرما و فشار فقط فرآیند را آسان می کند.بنابراین از فشار برای نزدیک کردن مواد در تماس با سطوح تا حد امکان استفاده می شود تا اتم ها راحت تر پخش شوند.هنگامی که نسبت مورد نظر از اتم ها منتشر شد، گرما و فشار حذف شده و پردازش پیوند کامل می شود.
