مقایسه فرایندهای معمول جوشکاری

5. سایر روش های جوشکاری

این روشهای جوشکاری به درجات مختلف روشهای تخصصی جوشکاری تعلق دارند و دامنه کاربرد آنها نسبتاً محدود است. این عمدتا شامل جوشکاری الکترو اسلاگ و جوشکاری با فرکانس بالا با گرمای مقاومت به عنوان انرژی است. جوشکاری گاز ، جوشکاری فشار گاز و جوشکاری انفجاری با انرژی شیمیایی به عنوان انرژی جوشکاری ؛ جوشکاری اصطکاکی ، جوشکاری فشار سرد ، جوشکاری اولتراسونیک و جوشکاری انتشار با انرژی مکانیکی به عنوان انرژی جوشکاری.

(1) جوشکاری الکترو اسلاگ

همانطور که قبلاً ذکر شد ، جوشکاری الکترو اسلاگ یک روش جوشکاری است که از گرمای مقاومت سرباره مذاب به عنوان منبع انرژی استفاده می کند. فرآیند جوشکاری در موقعیت جوشکاری عمودی در شکاف مونتاژ تشکیل شده توسط چهره های انتهایی دو قطعه کار و لغزنده های مس آب سرد در دو طرف انجام می شود. در هنگام جوشکاری ، انتهای قطعه کار توسط گرمای مقاومت الکتریکی تولید شده توسط سرباره ذوب می شود. با توجه به شکل الکترود مورد استفاده در جوشکاری ، جوشکاری الکترو اسلاگ به جوشکاری الکترودهای سیم الکترود سیم ، جوشکاری الکتریکی صفحه الکترود صفحه ای و جوشکاری الکتریکی نازل ذوب تقسیم می شود. مزایای جوشکاری الکترو اسلاگ عبارتند از: ضخامت قطعه کار قابل جوشکاری زیاد است (از 30 میلی متر تا بیش از 1000 میلی متر) ، و بهره وری بالا است. عمدتا برای جوشکاری اتصالات و اتصالات T روی سطح شکسته استفاده می شود. از جوشکاری الکترو اسلاگ می توان برای جوشکاری سازه های مختلف فلزی و همچنین برای جوشکاری گروهی ریخته گری ها استفاده کرد. اتصالات جوش داده شده با الکترو اسلاک دارای گرمایش و خنک سازی کند ، منطقه تحت تأثیر گرما ، ریزساختار درشت و مقاومت است ، بنابراین معمولاً پس از جوشکاری به درمان عادی نیاز است.

(2) جوشکاری با فرکانس بالا

جوشکاری با همان فرکانس از گرمای مقاومت جامد به عنوان منبع انرژی استفاده می کند. در حین جوشکاری ، از گرمای مقاومتی تولید شده در قطعه کار توسط جریان با فرکانس بالا برای گرم کردن سطح ناحیه جوشکاری قطعه کار به حالت پلاستیکی مذاب یا بسته شدن استفاده می شود و سپس برای تحقق بخشیدن به آن نیروی تخریب کننده اعمال می شود (یا اعمال نمی شود) پیوند فلزی بنابراین این یک روش جوشکاری با مقاومت فاز جامد است. جوشکاری با فرکانس بالا را می توان با توجه به نحوه تولید گرما در قطعه کار به جوشکاری با فرکانس بالا و جوشکاری با فرکانس بالا القایی تقسیم کرد. هنگام تماس با جوشکاری با فرکانس بالا ، جریان فرکانس بالا از طریق تماس مکانیکی با قطعه کار به قطعه کار می رود. در جوشکاری با فرکانس بالا القایی ، جریان با فرکانس بالا از طریق اتصال سیم پیچ القایی خارجی قطعه کار ، جریان القایی را در قطعه کار ایجاد می کند. جوشکاری با فرکانس بالا یک روش جوشکاری کاملاً تخصصی است و تجهیزات ویژه باید متناسب با محصول مجهز شوند. بهره وری بالا ، سرعت جوشکاری تا 30m / min. عمدتا برای جوشکاری درزهای طولی یا درزهای مارپیچی هنگام ساخت لوله ها استفاده می شود.

(3) جوشکاری گاز

جوشکاری گاز یک روش جوشکاری است که از شعله گاز به عنوان منبع گرما استفاده می کند. بیشترین کاربرد شعله اکسیژن - استیلن با گاز استیلن به عنوان سوخت است. از آنجا که کار تجهیزات ساده و آسان است ، اما سرعت گرمایش و بهره وری جوشکاری گاز کم است ، منطقه تحت تأثیر گرما بزرگ است و ایجاد تغییر شکل بزرگ آسان است. از جوشکاری گاز می توان برای جوشکاری بسیاری از فلزات آهنی ، فلزات غیر آهنی و آلیاژها استفاده کرد. به طور کلی برای نگهداری و جوشکاری صفحات نازک یک تکه مناسب است.

(4) جوشکاری فشار هوا

مانند جوشکاری گاز ، جوشکاری فشار گاز نیز از شعله گاز به عنوان منبع گرما استفاده می کند. در حین جوشکاری ، انتهای دو قطعه کار جفت گیری تا دمای خاصی گرم می شود و سپس فشار کافی برای بدست آوردن اتصال محکم وارد می شود. این یک جوشکاری فاز جامد است. در هنگام جوشکاری فشار گاز هیچ فلز پرکننده ای اضافه نمی شود و اغلب از آن برای جوشکاری ریلی و جوشکاری میله فولادی استفاده می شود.

(5) جوشکاری مواد منفجره

جوشکاری منفجره یکی دیگر از روشهای جوشکاری فاز جامد است که از گرمای واکنش شیمیایی به عنوان منبع انرژی استفاده می کند. اما از انرژی حاصل از انفجار انفجاری برای تحقق اتصال فلز استفاده می کند. تحت تأثیر موج انفجار ، می توان دو قطعه فلز را تسریع کرده و تحت تأثیر قرار داد و در کمتر از یک ثانیه پیوند فلزی ایجاد کرد. در میان روشهای مختلف جوشکاری ، طیف وسیعی از ترکیبات فلزات غیر مشابه که می توانند با جوشکاری انفجاری جوش داده شوند ، گسترده ترین است. از جوشکاری انفجاری می توان برای جوشکاری دو فلز ناسازگار متالورژی در اتصالات انتقالی مختلف استفاده کرد. جوشکاری منفجره بیشتر برای روکش صفحات تخت با سطح نسبتاً زیاد استفاده می شود و یک روش کارآمد برای تولید صفحات کامپوزیت است.

(6) جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری اصطکاکی جوشکاری فاز جامد با انرژی مکانیکی به عنوان منبع انرژی است. از گرمای تولید شده توسط اصطکاک مکانیکی بین دو سطح برای تحقق اتصال فلز استفاده می کند. گرمای جوشکاری اصطکاکی در سطح اتصال متمرکز می شود ، بنابراین منطقه تحت تأثیر گرما باریک است. فشار باید بین دو سطح اعمال شود. در بیشتر موارد ، فشار در انتهای گرمایش افزایش می یابد ، به طوری که فلز داغ در اثر خراب شدن پیوند می خورد. به طور کلی ، سطح پیوند ذوب نمی شود. جوشکاری اصطکاکی بهره وری بالایی دارد. در اصل ، تقریباً تمام فلزاتی که می توانند فورج شوند ، می توانند با اصطکاک جوش داده شوند. برای جوشکاری فلزات غیر مشابه می توان از جوشکاری اصطکاکی نیز استفاده کرد. برای قطعات کار با مقطع دایره ای و حداکثر قطر 100 میلی متر مناسب است.

(7) جوشکاری التراسونیک

جوشکاری التراسونیک نیز یک روش جوشکاری فاز جامد است که از انرژی مکانیکی به عنوان منبع انرژی استفاده می کند. هنگامی که جوشکاری مافوق صوت انجام می شود ، قطعه کار جوشکاری تحت فشار استاتیکی کم است و ارتعاش با فرکانس بالا که توسط سونوترود ساطع می شود ، می تواند باعث ایجاد اصطکاک ترک در سطح مفصل شود و تا دمای جوش گرم شود و پیوند ایجاد شود. جوشکاری التراسونیک می تواند برای جوشکاری بین بیشتر مواد فلزی استفاده شود و می تواند جوشکاری بین فلزات ، فلزات غیر مشابه و بین فلزات و غیر فلزات را تحقق بخشد. این را می توان به تولید مکرر سیم فلزی ، فویل یا اتصالات ورق فلز 2 تا 3 میلی متر یا کمتر اعمال کرد. (8) جوشکاری دیفیوژن جوشکاری دیفیوژن به طور کلی یک روش جوشکاری فاز جامد با انرژی گرمایی غیر مستقیم به عنوان منبع انرژی است. معمولاً در فضای خلا vac یا محافظ انجام می شود. در هنگام جوشکاری ، سطوح دو قطعه کار برای جوشکاری تحت دمای بالا و فشار زیاد با یکدیگر تماس گرفته و برای مدت زمان مشخصی نگه داشته می شوند تا به فاصله بین اتم ها برسند و از طریق انتشار ساده اتم ها با یکدیگر ترکیب می شوند. قبل از جوشکاری ، تمیز کردن اکسیدها و سایر ناخالصی های سطح قطعه کار نه تنها ضروری است ، بلکه برای اطمینان از کیفیت جوشکاری باید زبری سطح نیز کمتر از یک مقدار مشخص باشد. جوشکاری دیفیوژن تقریباً هیچ اثر مضر بر خصوصیات ماده در حال جوشکاری ندارد. این می تواند بسیاری از فلزات مشابه و غیر مشابه و برخی از مواد غیر فلزی مانند سرامیک ها را جوش دهد. جوشکاری انتشار می تواند ساختارهای پیچیده و قطعه های کاری را با ضخامت های بسیار متفاوت جوش دهد.

پارامترهای فرآیند جوشکاری لیزر.

1. تراکم قدرت. چگالی توان یکی از مهمترین پارامترها در پردازش لیزر است. با تراکم توان بالاتر ، می توان لایه سطحی را در محدوده زمانی میکروثانیه تا نقطه جوش گرم کرد تا مقدار زیادی تبخیر تولید شود. بنابراین ، چگالی توان بالا برای پردازش حذف مواد ، مانند مشت زدن ، برش زدن و حکاکی مفید است. برای تراکم توان کمتر ، چندین میلی ثانیه طول می کشد تا دمای سطح به نقطه جوش برسد. قبل از بخار شدن لایه سطحی ، لایه زیرین به نقطه ذوب می رسد ، که به راحتی می توان یک جوش همجوشی خوبی ایجاد کرد. بنابراین ، در جوشکاری لیزر رسانا ، چگالی توان در محدوده 104 ~ 106W / CM2 است.

2. شکل موج پالس لیزر. شکل موج پالس لیزر مسئله مهمی در جوشکاری لیزر ، به ویژه برای جوشکاری ورق است. وقتی پرتوی لیزر با شدت زیاد به سطح ماده برخورد می کند ، 60 ~ 98٪ از انرژی لیزر بر روی سطح فلز منعکس شده و از بین می رود ، و بازتابندگی با دمای سطح تغییر می کند. در هنگام پالس لیزر ، بازتاب فلز بسیار تغییر می کند.

3. عرض پالس لیزر. عرض پالس یکی از پارامترهای مهم جوشکاری لیزر پالس است. این نه تنها یک پارامتر مهم متفاوت از حذف مواد و ذوب مواد است ، بلکه همچنین یک پارامتر کلیدی است که هزینه و حجم تجهیزات پردازش را تعیین می کند.

4. تأثیر میزان تمرکز زدایی بر کیفیت جوشکاری. جوشکاری با لیزر معمولاً به درجه خاصی از جدایی نیاز دارد ، زیرا چگالی توان در مرکز نقطه در نقطه کانونی لیزر بسیار زیاد است و تبخیر آن در سوراخ آسان است. در هر صفحه دور از کانون لیزر ، توزیع چگالی توان نسبتاً یکنواخت است.

دو روش تمرکز زدایی وجود دارد: تمرکز مثبت و تمرکز منفی. اگر صفحه کانونی بالاتر از قطعه کار باشد ، این یک defocus مثبت است ، در غیر این صورت یک defocus منفی است. طبق نظریه اپتیک هندسی ، وقتی فاصله بین صفحه تمرکز مثبت و منفی و صفحه جوشکاری برابر باشد ، چگالی توان در صفحه های مربوطه تقریباً یکسان است ، اما شکل واقعی استخر مذاب بدست آمده متفاوت است. هنگامی که defocus منفی باشد ، می توان عمق نفوذ بیشتری را بدست آورد که مربوط به روند تشکیل استخر مذاب است. آزمایشات نشان داده است که لیزر با حرارت دادن ماده 50 ~ 200us شروع به ذوب شدن می کند ، فلز مایع را تشکیل می دهد و بخار می شود ، بخار فشار شهر را ایجاد می کند و با سرعت بسیار زیادی سمپاشی می کند و نور سفید خیره کننده ساطع می کند. در همان زمان ، غلظت بالای بخار باعث می شود که فلز مایع به لبه استخر مذاب برود و در مرکز استخر مذاب فرورفتگی ایجاد کند. هنگامی که defocus منفی باشد ، چگالی توان داخلی مواد از سطح بالاتر است که به راحتی تشکیل ذوب و بخار دهی بیشتری را ایجاد می کند ، بنابراین انرژی نور می تواند به قسمت عمیق مواد منتقل شود. بنابراین ، در کاربردهای عملی ، هنگامی که عمق نفوذ لازم است زیاد باشد ، از تمرکز منفی استفاده می شود. هنگام جوشکاری مواد نازک ، تمرکز مثبت مناسب است.