جوشکاری اصطکاکی یا Friction Welding یکی از روش های اتصال قطعات به یکدیگر، با استفاده از فشار و سرعت است. هم اکنون بسیاری از مراکز خدماتی با این شیوه، قطعه های مختلف را با قدرت و دوام بالا متصل می کنند. در گذشته، جوشکاری توسط جرقه یا شعله های گاز انجام می شد، اما امروزه مراکز صنعتی با استفاده از روش های نوین و ارائه خدمات جوش لیزر یا جوشکاری اصطکاکی، بر کیفیت و سرعت کار افزوده اند.
دستگاه های مربوط به جوش اصطکاکی عملکرد و ظاهری کاملا متفاوت با قطعات دستگاه لیزر دارند، اما از نظر استحکام محل اتصال می توان آن را از بهترین روش های حال حاضر دانست. برای مقایسه جوش لیزر با روش اصطکاکی، در یکی قدرت اشعه لیزر باعث اتصال می شود و در دیگری با حرارت و فشار، دو سطح قطعه به هم جوش می خورند.
اما کاربرد جوشکاری اصطکاکی چیست؟ این روش چه مزایا و معایبی دارد و صنعتگران از آن در چه مواقعی استفاده می کنند؟
آشنایی با جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری به روش های مختلفی انجام می شود؛ اگر در این زمینه فعالیت دارید، حتما می دانید جوش لیزر، جوش CO2 یا جوش آرگون چیست؟ جوشکاری اصطکاکی نیز یکی از انواع همین روش هاست که کاربرد زیادی در صنعت دارد. به طور کلی روش های جوشکاری به 2 صورت ذوبی و غیرذوبی دسته بندی می شوند. در روش ذوبی یا جامد، بدون اینکه فلز ذوب شود، فرآیند اتصال قطعات به یکدیگر انجام می شود. روش اصطکاکی، در دسته انواع جوشکاری جامد یا غیرذوبی قرار دارد.
هر چند روش اصطکاکی جزو روش های غیرذوبی شناخته می شود، اما گاهی دما و اصطکاک به قدری شدید می شود که قطعه ذوب می گردد. اما از آنجا که مواد در یک نقطه متمرکز هستند، ذوب شدن آن قابل مشاهده نیست.
با جوش اصطکاکی، در سطح قطعه گرما و حرارت به وجود می آید، سپس فرآیند فشار آغاز شده و در نهایت، قطعات به یکدیگر متصل خواهند شد.
در این روش، تکنسین ها برای پروژه های مختلف با بررسی نوع و ضخامت فلز، دما و نوع اصطکاک را مشخص می کنند. آنها با ابزارهای مناسب و دانش و مهارت کافی در زمینه جوشکاری، فرآیند اتصال را انجام می دهند.
معرفی انواع جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری اصطکاکی با توجه به نوع اتصال ایجاد شده انواع مختلفی دارد. در انواع جوشکاری اصطکاکی تکنسین ها از میزان فشار مختلفی استفاده می کنند. در ادامه نام انواع روش های جوشکاری FW را لیست می کنیم:
- اغتشاشی
- چرخشی یا دورانی
- خطی
- اختلاطی
- اغتشاشی نقطه ای
- ارتعاشی
کاربرد جوشکاری اصطکاکی در صنایع گوناگون
Friction Welding در بسیاری از صنایع کاربرد دارد که در ادامه برخی از مهمترین کاربردهای آن را معرفی می کنیم و توضیح می دهیم:
صنعت کشتی سازی
از جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی برای پنل های آلومینیومی روی بدنه های کشتی استفاده می کنند.
هوافضا
جوشکاری FW در صنعت هوافضا برای ساخت مخازن کاربرد دارد. در این صنعت برای ذخیره کردن اکسیژن نیاز به مخزن های مخصوصی دارند که این مخازن را با روش جوشکاری اصطکاکی می سازند.
FW نسبت به پرچ کردن سبک تر است، به همین دلیل از این روش برای اتصال قطعه های مختلف روی بدنه هواپیما نیز استفاده می کنند.
خودروسازی
جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی برای ساخت شاسی های خودرو نیز به کار می آید. از این روش در ماشین ها برای جوش دادن قطعه های آلومینیومی به یکدیگر استفاده می کنند.
صنایع الکترونیک
در صنایع الکترونیک با روش Friction Welding امکان اتصال انواع قطعه های آلومینیومی و مسی روی مدارهای الکتریکی وجود دارد.
فلزات قابل استفاده برای جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری اصطکاکی برای اتصال بسیاری از فلزها کاربردی است؛ حتی از آن می توانید برای اتصال موادی استفاده کنید که با سایر روش ها قابل اتصال به یکدیگر نیستند.
از آنجا که تمام فرایند اتصال قطعه ها به یکدیگر به صورت جامد انجام می شود، دیگر با مشکلی مثل ناسازگاری فلزها و همجوشی آنها رو به رو نیستید. به همین دلیل امکان اتصال دو قطعه در جنس و مدل های مختلف در روش اصطکاکی وجود دارد.
انواع فلزهایی را که در ادامه نام می بریم، با جوشکاری FW به یکدیگر متصل می‌شوند:
- انواع آلیاژ تیتانیوم
- انواع آلیاژ مس
- انواع فولاد
- انواع آلیاژ آلومینیوم
آشنایی با مزایای جوش اصطکاکی یا FW
مزیت های جوشکاری اصطکاکی چیست و چرا صنعتگرها ترجیح می دهند از این روش برای اتصال قطعه ها به یکدیگر استفاده کنند؟ در ادامه لیستی از مهمترین مزیت های روش FW را می آوریم:
- به دلیل عدم ذوب شدن مواد، گاز جذب نمی شود و در جوشکاری هیچ تخلخلی ایجاد نخواهد شد.
- میزان تنش های پسماند در جوشکاری اصطکاکی بسیار کم و ناچیز است.
- در هر نوع پروژه خطی، صفحه و حجمی امکان استفاده از روش FW وجود دارد.
- برای جوشکاری به این روش نیاز به ابزار و تجهیزات خیلی حرفه ای و خاصی ندارید.
- در این روش هیچ نوع دود و آلودگی محیطی به وجود نمی آید. بنابراین نه تنها جوشکار دید بهتری روی پروژه دارد، بلکه به محیط زیست نیز آسیبی وارد نخواهد شد.
- ظاهر قطعه های اتصال داده شده به یکدیگر در روش FW تمیزتر است، این قطعه ها نیازی به تمیزکاری نیز ندارند.
معایب جوشکاری به شیوه اصطکاکی
آیا می دانید محدودیت ها و عیب های جوشکاری اصطکاکی چیست؟ بسیاری از صنعتگرها به دلیل همین محدودیت‌ها و عیب ها ترجیح می دهند که از روش های دیگر برای اتصال قطعه های مختلف به یکدیگر استفاده کنند. در ادامه انواع مشکل ها و عیب های روش FW را توضیح می دهیم:
- سرعت بسیار کم فرآیند اتصال قطعه ها نسبت به جوشکاری ذوبی
- برای اتصال قطعه ها باید آنها را با نیروی بسیار زیاد به یکدیگر نزدیک کنید.
- نیاز به پشت بند
- در صورت استفاده از روش FW روی سطح پروژه یک سوراخ به وجود می آید. هر چند با روش های ذوبی امکان پر کردن این سوراخ نیز وجود دارد.
- در ناحیه جوش زائده به وجود می آید که روی کیفیت جوشکاری تاثیر منفی می گذارد.
نکته های مهم درباره روش جوشکاری اصطکاکی
در حین انجام روش FW باید به برخی نکته های مهم توجه داشته باشید که در ادامه این نکته ها را می گوییم:
- با کمتر شدن v انتقال حرارت بیشتر می شود.
- جوشکاری به روش FW برای اتصال قطعه های آلومینیومی یا آلیاژهای سری 2xxx و 7xxx بیشترین تاثیر را دارد.
- شما می توانید انواع صفحه ها با ضخامت بین 0.5 – 65 میلی متر را به روش اصطکاکی به یکدیگر جوش دهید.
حرف آخر؛ جوش اصطکاکی، روشی مطمئن برای اتصال قطعات!
نحوه اتصال دو قطعه در روش جوشکاری اصطکاکی چیست؟ در این روش، با ایجاد اصطکاک، افزایش حرارت و اعمال فشار بین سطوح، دو قطعه به یکدیگر جوش می خورند. از این شیوه می توان برای فلزاتی همچون آلیاژ تیتانیوم، مس، آلومینیوم و انواع فولاد استفاده نمود. ظاهر جوش ایجاد شده بسیار تمیز است و در حین فرایند، دود و آلودگی ایجاد نمی شود.
