فهرست مطالب:
بروز‌رسانی‌شده در فروردین 6, 1401
جوش و فرآیندهای جوشکاری
تاریخچه جوشکاری (welding history)
جوشکاری: آثار باقیمانده از گذشته های بسیار دور نشانگر این واقعیت است، که انسان های اولیه با استفاده از اصول فیزیکـی که امـروزه اساس جوشکـاری مدرن را تشکیـل می دهد، قطعـات فلزی را بـه یکدیگر متصل می کردند. تجزیه و تحلیل ابزارهای کشف شده از قرون اولیه نشان می دهد، که برای اتصال دو قطعه فلزی به یکدیگر، لبه های گداخته شده این قطعات را روی یکدیگر قرار داده و با ضربات چکش بهم متصل می کردند.
متصل کردن فلزات به وسیله لحیم کاری، جوشکاری زرد یا جوشکاری سخت و به طور کلی جوشکاری، از زمانهای قدیم پیشرفت کرده است. چون احتیاجات بشر، اتصال و جوش در همه موارد را خواستار بوده است، لذا به طور مثال از رومی‌های قدیم، فردی به نام “پلینی” از لحیم به نام آرژانتاریم وترناریم استفاده می‌کرد، که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به طور مثال از قدیم الایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت، صمغ را کربونیزه نموده، نمک مس را به مس احیاء می‌کردند و با درست کردن آلیاژ طلا، ذرات ریز طلا را جوش می‌دهند.
مهمترین اصول فیزیکی که سنگ زیربنای متدهای معمولی جوشکاری در قرن حاضر را تشکیل می دهد در اواخر قرن نوزدهم کشف و ابداع شده و به تدریج در صنعت مورد استفاده قرار گرفت. آنچه در زیر آمده است خلاصه ای ست از تاریخچه ی جوش کاری:
- “برناندوز” روسی در 1886، قوس جوشکاری را مورد استفاده قرار داد.
- “موسیان” در 1881 قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
- “اسلاویانوف” الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری بکار گرفت.
- “ژول” در 1856 به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
- “لوشاتلیه” در 1895 لوله اکسی‌استیلن، را کشف و معرفی کرد.
- “الیهو تامسون” آمریکائی از جوشکاری مقاومتی در سال 7-1876 استفاده کرد.
جوشکاری استیلن بر روی سیلندر آب ، ارتش آمریکا 1918
چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند. مثلاً هنوز هم در مورد چگونگی لحیم آلومینیوم و آلیاژ، آن را از یکدیگر مخفی نگه می‌دارند. در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – سبک – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً با پیشرفت روزافزون صنعت بیست سال اخیر، سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایه‌گذاری‌های عظیم چه از طرف دولتها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت‌های انسانها در علوم هسته‌ای، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.
پدیده جوشکاری (welding phenomena)
جوشکاری یک فرایند است، که سطوح دو قطعه را یکی می سازد و یک روش دقیق و قابل اطمینان، دارای صرفه اقتصادی و گرانبها برای اتصال قطعات می باشد. هیچ روش دیگری به وسیله تولید کنندگان و سازندگان قطعات به این وسعت و کارایی برای اتصال فلزات و آلیاژهای آن ها با ایجاد ارزش افزوده استفاده نمی شود.
جوشکاری اتصال دائمی دو ماده (معمولا فلزات) از طریق آمیزش موضعی و ترکیب دما و فشار می باشد، به گونه‌ای که خواص اتصال برابر خواص ماده پایه باشد. در جوشکاری حرارت و فشار با هم در تعادل می باشند، هر قدر حرارت بیشتر شود، فشار کمتر می شود و برعکس. ممکن است فلز سومی هم به عنوان اتصال دهنده بین دو قطعه تحت جوشکاری قرار گیرد.
به عبارت دیگر جوش یک محل، اتصال متالورژیکی ست که آن محل اتصال را نتوان از سایر قسمتهای به هم جوش داده شده از نظر پیوند اتمی، خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی تشخیص داد.
قوس جوشکاری
کاربردهای جوشکاری در صنعت (Welding Application)
- اتصال دهی: بیش از 80 درصد از کاربردهای جوشکاری به اتصالات مربوط می شود. موضع اتصال می تواند از نظر استحکام مکانیکی، انعطاف پذیری، مقاومت به ضربه و… از فلز پایه نیز بهتر عمل کند. از نظر آب بندی و عدم نفوذ نیز اینگونه اتصالات کاملا بسته بوده و در ساخت مخازن و لوله های انتقال نفت و گاز و… کاربرد زیادی دارند.
- ترمیم و بازسازی قطعات فرسوده و مستهلک شده: بویژه در مواردی که قطعه بزرگ بوده و نتوان ان را تعویض کرد.
- رفع عیوب قطعات ریخته گری و ماشینکاری شده: به عنوان مثال می توان، به پرکردن حفره ها و سوراخ های موجود در قطعه اشاره کرد.
- روکش دهی: توسط جوشکاری می توان سطح قطعات فلزی را جهت نیل به خواص مورد نظر مانند ضد سایش، ضد خوردگی و … روکش دهی کرد.
امروز که انسان به ساختن فضاپیما، آسمان خراش، نیروگاه هسته ای، میکروپروسسور و غیره مشغول است، هنوز جوشکاری از روش های بسیار مهم اتصال محسوب می شود. فرآیندهای جوشکاری نه تنها برای اتصال فلزات همجنس بلکه در موارد خاص با رعایت نکات تکنیکی و متالورژیکی ویژه برای اتصال فلزات غیر همجنس (مس-آلومینیوم)، فلز به غیر فلز (سرامیک به فلز) و حتی غیر فلز به غیر فلز (سرامیک به سرامیک) نیز استفاده می شود. علاوه بر کاربرد جوشکاری در اتصالات دائم، کاربردهای دیگری نیز در صنعت معمول است (نظیر بازسازی عیوب قطعات ریختگی یا ماشین کاری شده، بازسازی قطعات فرسوده و مستهلک شده و ایجاد موضوع جوش با خواص ویژه در فرآیند ساخت بعضی از قطعات صنعتی) که هر کدام جایگاه ویژه ای داشته و ضمن اینکه اهمیت آنها کمتر از کاربرد اصلی اتصال آن نیست.
بطورکلی، اتصال قطعات مختلف از یک نوع فلزیا انواع فلزات و آلیاژها و بالا بردن استحکام و سرعت عملیات و کاهش هزینه‌ها از مهمترین اهداف جوشکاری است.
جوش رباتیک
تصاویری از کاربردهای جوشکاری در صنعت (جوش اصطکاکی، آلومینیوم، NASA)
فرآیندهای جوشکاری (Welding processes)
تا اینجا با پدیده جوش و کاربرد آن آشنا شدیم. حال می خواهیم به فرآیندهای جوشکاری بپردازیم. فرآیندهای جوش کاری در یک تقسیم بندی کلی به دو دسته ذوبی و غیر ذوبی (حالت جامد) تقسیم می شود.
در روشهای ذوبی معمول، بایستی دوفلز مورد کار به نقطه ذوب خود برسند و در یک حوضچه مذاب تشکیل گردد، تا عمل اتصال رخ می دهد. اما برای اتصال فلزات غیر هم جنس نمیتوان از این روش استفاده کرد، زیرا نقطه ذوب دو فلز مطمئنا با یکدیگر متفاوت است و از طرفی گاز های تولید شده ممکن است، برای روی هر کدام از فلزات در آن دمای بالا اثرات مخربی را بگذارند. بنابراین بایستی قبل از رسیدن به نقطه ذوب عمل اتصال انجام بگیرد. در ادامه به توضیح مختصری درباره روشهای ذوبی و غیر ذوبی (حالت جامد) و انواع آن، می پردازیم.
تقسیم بندی فرآیندهای جوشکاری
