جوشکاری

بر گرفته از جمنای هوش مصنوعی گوگل

جوشکاری و انواع آن:

جوشکاری یک فرآیند اتصال است که در آن دو یا چند قطعه مواد، معمولاً فلزات یا ترموپلاستیک‌ها، با ایجاد پیوند بین مولکول‌های آن‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند. این فرآیند معمولاً با حرارت دادن قطعات تا رسیدن به نقطه ذوب (با یا بدون افزودن یک ماده پرکننده) انجام می‌شود تا پس از سرد شدن، یک اتصال قوی و یکپارچه ایجاد شود. همچنین برخی از روش‌ها نیز بدون ذوب کامل و با استفاده از فشار یا ترکیبی از حرارت و فشار کار می‌کنند.

اصول اساسی جوشکاری

ذوب (Fusion): در بسیاری از روش‌های جوشکاری، مواد پایه و ماده پرکننده ذوب شده و با هم مخلوط می‌شوند تا یک اتصال پیوسته و همگن ایجاد شود.

ورودی حرارت (Heat Input): میزان انرژی حرارتی که به ناحیه جوش وارد می‌شود، بسیار مهم است و بر خواص نهایی جوش تأثیر می‌گذارد. کنترل دقیق حرارت برای جلوگیری از نقص‌هایی مانند اعوجاج و ترک‌خوردگی ضروری است.

محافظت از حوضچه مذاب (Shielding): فلزات مذاب در تماس با اکسیژن و سایر گازهای اتمسفر به سرعت اکسید می‌شوند. برای جلوگیری از این واکنش‌های مضر، از گازهای محافظ (مانند آرگون یا هلیوم) یا فلاکس (Flux) استفاده می‌شود که یک لایه محافظ روی حوضچه مذاب ایجاد می‌کنند.

منطقه متاثر از حرارت (Heat-Affected Zone – HAZ): ناحیه اطراف جوش که تحت تأثیر حرارت قرار گرفته اما ذوب نشده است. ساختار و خواص این ناحیه می‌تواند تغییر کند و در مقاومت و دوام جوش موثر است.

نرخ سرد شدن (Cooling Rate): سرعت سرد شدن جوش بر ریزساختار و خواص مکانیکی آن تأثیر می‌گذارد. کنترل این نرخ می‌تواند از تشکیل ساختارهای نامطلوب جلوگیری کند.

انواع رایج جوشکاری

روش‌های جوشکاری را می‌توان به دو دسته اصلی جوشکاری ذوبی (Fusion Welding) و جوشکاری حالت جامد (Solid-State Welding) تقسیم کرد:

جوشکاری ذوبی

در این روش‌ها، مواد پایه ذوب می‌شوند:

جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکش‌دار (Shielded Metal Arc Welding – SMAW / Stick Welding): یکی از رایج‌ترین روش‌ها که از یک الکترود مصرفی با پوشش فلاکس استفاده می‌کند. فلاکس ذوب شده و گاز محافظ و سرباره (Slag) تولید می‌کند.

جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (Gas Metal Arc Welding – GMAW / MIG Welding): از یک سیم الکترود مصرفی و یک گاز محافظ (معمولاً آرگون یا مخلوطی از آرگون و دی‌اکسید کربن) استفاده می‌کند. این روش سریع و کارآمد است.

جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ (Gas Tungsten Arc Welding – GTAW / TIG Welding): از یک الکترود تنگستن غیرمصرفی و گاز محافظ (آرگون) استفاده می‌کند. این روش برای جوش‌های با کیفیت بالا و دقیق، به ویژه برای فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم و فولاد ضد زنگ، مناسب است.

جوشکاری زیرپودری (Submerged Arc Welding – SAW): از یک سیم الکترود مصرفی و یک لایه از فلاکس گرانولی که قوس را کاملاً می‌پوشاند، استفاده می‌شود. این روش برای جوش‌های ضخیم و با نرخ رسوب بالا مناسب است.

جوشکاری با پرتو لیزر (Laser Beam Welding – LBW): از یک پرتو لیزر متمرکز برای ایجاد حرارت و ذوب استفاده می‌کند. دقت بالا و حداقل اعوجاج از مزایای این روش است.

جوشکاری با پرتو الکترونی (Electron Beam Welding – EBW): از یک پرتو الکترونی با سرعت بالا برای ایجاد حرارت و ذوب استفاده می‌کند. این روش در محیط خلاء انجام می‌شود و برای مواد خاص و جوش‌های عمیق مناسب است.

جوشکاری اکسی‌گاز (Oxy-Fuel Welding – OFW): از ترکیب اکسیژن و یک گاز سوختنی (مانند استیلن) برای تولید شعله با دمای بالا استفاده می‌شود. این روش قدیمی‌تر است و برای کاربردهای عمومی و تعمیرات استفاده می‌شود.

جوشکاری حالت جامد

در این روش‌ها، مواد پایه بدون ذوب شدن به یکدیگر متصل می‌شوند:

جوشکاری مقاومتی (Resistance Welding – RW): با استفاده از حرارت تولید شده توسط مقاومت الکتریکی و فشار، قطعات به هم متصل می‌شوند (مانند جوش نقطه‌ای).

جوشکاری اصطکاکی (Friction Welding – FW): حرارت لازم برای اتصال از طریق اصطکاک مکانیکی بین دو قطعه ایجاد می‌شود.

جوشکاری فراصوتی (Ultrasonic Welding – UW): با استفاده از ارتعاشات فراصوتی، حرارت موضعی و فشار برای اتصال مواد (به ویژه پلاستیک‌ها و ورق‌های نازک فلزی) ایجاد می‌شود.

جوشکاری انفجاری (Explosion Welding – EW): با استفاده از انرژی ناشی از یک انفجار کنترل شده، دو فلز به یکدیگر متصل می‌شوند.

کاربردهای جوشکاری

جوشکاری در صنایع مختلف و در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود، از جمله:

ساخت و ساز: ساخت سازه‌های فولادی، پل‌ها، ساختمان‌ها و لوله‌کشی.

صنعت خودرو: ساخت و تعمیر بدنه خودرو، شاسی و قطعات موتور.

صنایع هوافضا: ساخت هواپیما، موشک و ماهواره با نیاز به دقت و استحکام بالا.

کشتی‌سازی: ساخت و تعمیر بدنه کشتی‌ها و سازه‌های دریایی.

صنعت نفت و گاز: ساخت خطوط لوله، مخازن ذخیره و تجهیزات حفاری.

تولید و ماشین‌سازی: ساخت ماشین‌آلات صنعتی، ابزارها و قطعات مختلف.

تعمیر و نگهداری: ترمیم قطعات آسیب‌دیده و بازسازی تجهیزات.

هنر: ساخت مجسمه‌ها و آثار هنری فلزی.

جوشکاری یک مهارت تخصصی است و نیاز به آموزش، تجربه و رعایت نکات ایمنی دارد تا جوش‌هایی با کیفیت و ایمن تولید شود.