جوشکاری سرد چه روشی است؟ برای وصل کردن فلزات به هم، راههای گوناگونی وجود دارد. انتخاب بهترین روش به چیزهایی مانند جنس فلز و نوع صنعتی که در آن استفاده میشود، بستگی دارد. مثلاً بعضی فلزات را نمیتوان با جرقه الکتریکی (قوس) به هم جوش داد؛ در حالی که برخی دیگر فقط با فشار و بدون گرم کردن به هم متصل نمیشوند. در این موارد، بهترین کار این است که اطلاعات کافی درباره فلزاتی که با روشهای جوشکاری سرد و گرم قابل اتصال هستند، به دست آوریم.از آنجایی که در جوشکاری سرد نیاز به گرم کردن نیست، خطر تغییر در ساختار شیمیایی و مکانیکی فلز نیز کمتر میشود. این روش حتی در صنعت ساخت هواپیما و فضاپیما هم استفاده میشود. به همین دلیل، در این نوشته فرآیند جوش سرد، فلزات مناسب برای آن و همچنین خوبیها و محدودیتهای این روش را بررسی میکنیم.رونیکس را بخوانید.
جوشکاری سرد چیست؟
جوش سرد که به آن جوش تماسی هم میگویند، روشی برای اتصال دو یا چند قطعه فلز به هم است. ویژگی مهم این روش این است که برای اتصال فلزات از گرما استفاده نمیشود. در جوش سرد، اتصال با فشار دادن و فشردهسازی قطعات فلزی روی هم انجام میگیرد. پس در این روش، فلزات ذوب و جوش نمیخورند، بلکه تحت فشار به هم متصل میشوند. اکنون با مفهوم جوش سرد آشنا شدید. برای جوشکاری معمولی (گرم) به دستگاههای جوش و برش مانند رونیکس نیاز دارید. فرآیند جوش سرد بسیار ساده است و با چند ابزار معمولی قابل انجام است. تنها چیزی که برای این کار لازم دارید، یک چکش و یک جسم سنگین و محکم است. بنابراین دیگر نیازی به دستگاه اینورتر جوشکاری نیست. دستگاههای اینورتر برای جوشکاری قوسی به کار میروند که در آنها از گرما و الکترود برای ایجاد اتصال استفاده میشود.
در روش جوش سرد، برخلاف روشهای معمول جوشکاری که فلز را ذوب میکنند، هیچ نقطهای از محل اتصال به حالت مایع یا گداخته در نمیآید.
با تاریخچه جوش سرد آشنا شوید
تحقیقات باستانشناسی نشان میدهد که روش جوش سرد برای نخستین بار تقریباً هفتصد سال پیش به کار گرفته شده است. بر اساس این یافتهها، حتی برخی از سلاحهای جنگی و ابزارهای کشاورزی در گذشته با همین روش ساخته شدهاند. مدارکی نیز وجود دارد که میگوید استفاده از این تکنیک در سال ۱۷۲۴ میلادی آغاز شده و یک کشیش توانسته دو قطعه فلز را با موفقیت و بدون حرارت به هم متصل کند. اما پذیرش رسمی و علمی جوش سرد به دهه ۱۹۴۰ میلادی بازمیگردد. همانطور که جنگ جهانی اول باعث نوآوریهای زیادی در زمینههای مختلف شد، جنگ جهانی دوم نیز اختراعات متعددی را به همراه داشت. در آن دوران از جوش سرد برای ساخت هواپیما با استفاده از آلیاژهای سبکوزن استفاده میشد.
مهندسی جوش چیست و مهندس جوش کیست؟ آشنایی کامل با مهندسی جوش.
جوشکاری سرد چگونه انجام میشود؟
ایده اصلی به زبان ساده این است: وقتی دو قطعه فلز به هم میرسند، اگر روی سطحشان آلودگی یا مواد خارجی وجود داشته باشد، اتمهای آنها نمیتوانند به هم بچسبند. اما اگر سطح فلزها کاملاً تمیز و پاک شود، در اثر فشار و اصطکاک، پیوندهای قدیمی بین اتمهای هر فلز میشکند و اتمهای دو قطعه در محل تماس، با یکدیگر پیوند جدید تشکیل میدهند و به هم متصل میشوند.
برای اتصال دو یا چند قطعه فلز با روش جوش سرد، ابتدا باید لایههای اکسیدی که روی سطح آنها وجود دارد، کاملاً پاک شود. تقریباً همه فلزات در تماس با هوا، این لایه نازک اکسید را روی خود تشکیل میدهند. این لایه مانند یک سد عمل میکند و مانع از پیوند اتمهای فلزات به هم در فرآیند جوشکاری سرد میشود. پس از حذف این مانع، اگر فشار کافی به فلزات وارد شود، اتمهای سطوح تماس میتوانند به طور یکنواخت با هم پیوند برقرار کنند و اتصال محکمی ایجاد شود.
برای پاک کردن لایههای اکسید میتوان از روشهای مختلفی مثل سابیدن با برس سیمی، استفاده از مواد شوینده چربیزدا یا دیگر روشهای مکانیکی و شیمیایی کمک گرفت. وقتی سطح فلزات کاملاً تمیز شد، عملیات جوشکاری سرد آغاز میشود. مقدار فشاری که باید اعمال شود، به جنس فلز بستگی دارد؛ برخی فلزات برای جوش خوردن به فشار بیشتری نیاز دارند.
یک نکته مهم این است که فلزاتی که با این روش جوش میخورند، باید قابلیت تغییر شکل داشته باشند تا تحت فشار، به خوبی به هم بچسبند. به همین دلیل است که معمولاً از فلزات نرم در جوشکاری سرد استفاده میشود.
جالب است بدانید که این روش حتی در اندازههای بسیار کوچک (مقیاس نانو) نیز کاربرد دارد. برای مثال، تحقیقات نشان داده نانوسیمهای بسیار باریک طلا (با ضخامتی کمتر از ۱۰ نانومتر) میتوانند تنها با تماس فیزیکی در کسری از ثانیه به هم متصل شوند.
چه فلزاتی را میتوان جوش سرد داد؟
برای انتخاب فلزاتی که میتوان آنها را با روش جوش سرد به هم متصل کرد، باید دو ویژگی مهم را در نظر گرفت:
**۱. نرم و انعطافپذیر بودن فلز:**
فلزهای شکننده گزینههای مناسبی برای جوش سرد نیستند؛ زیرا تحت فشار ممکن است ترک بخورند یا بشکنند.
**۲. پایین بودن دمای ذوب فلز:**
هرچه دمای ذوب فلز بالاتر باشد، پیوندهای بین اتمهای آن قویتر است و برای جوش دادن آن با روش سرد، به فشار بیشتری نیاز داریم. بنابراین فلزاتی با نقطه ذوب بالا، معمولاً برای این روش مناسب نیستند.
همانطور که گفته شد، جوش سرد برای فلزات نرم و انعطافپذیر به کار میرود. همچنین فلزاتی که در ترکیب خود کربن دارند، معمولاً با این روش جوش نمیخورند. در نتیجه فلزات قابل جوش با روش سرد معمولاً شامل این موارد هستند:
– مس
– روی
– آلیاژهای نقره
– آلیاژهای برنج
– نیکل
– آلومینیوم (حتی انواعی مانند سری ۷۰۰۰ که معمولاً جوشپذیری پایینی دارند)
– پلاتین
– طلا
نکته جالب این است که در برخی شرایط و تحت فشار بسیار بالا، حتی فلزاتی مثل فولاد ضدزنگ نیز ممکن است با جوش سرد اتصال پیدا کنند.
این روش جوشکاری برای فلزاتی که ساختار اتمی مکعبی دارند، بهتر جواب میدهد.
فلزهایی که به سرعت سخت میشوند، قبل از ایجاد پیوند کافی تحت فشار، ترک برمیدارند. به همین دلیل در جوش سرد معمولاً از فلزات نرم و انعطافپذیر نامبرده شده استفاده میشود.
جوشکاری تیتانیوم چیست و چه ویژگیهایی دارد؟
کاربرد جوشکاری سرد چیست؟
یکی از مهمترین کاربردهای جوش سرد، وصل کردن فلزات متفاوت به یکدیگر است. شاید بپرسید جوش سرد در کجاها به کار میرود؟ این روش در زمینههای گوناگونی استفاده میشود، مانند:
صنعت هواپیما و فضا
صنعت ساخت خودرو
صنایع الکترونیکی
درزگیری و بستن ظرفهای حساس به حرارت (مثل ظروف مواد انفجاری)
و همچنین اتصال سیمهای فلزی از جنسهای مختلف
به طور کلی، از جوش سرد در مواقعی استفاده میکنیم که حرارت دادن ممکن است به قطعه آسیب بزند یا خطرناک باشد.
برای انجام جوشکاری روی چدن، باید نکات مهمی را رعایت کنید تا نتیجه کار محکم و باکیفیت باشد. در اینجا هفت نکته کلیدی و اجرایی برای این کار آورده شده است:
۱. **شناخت نوع چدن**: ابتدا باید بدانید چه نوع چدنی را میخواهید جوش بزنید. چدنها انواع مختلفی دارند و روش کار روی هر کدام ممکن است کمی متفاوت باشد.
۲. **پیشگرم کردن قطعه**: معمولاً قبل از شروع جوشکاری، قطعه چدنی را به آرامی گرم میکنند. این کار کمک میکند تا از ترک خوردن چدن جلوگیری شود.
۳. **انتخاب الکترود مناسب**: استفاده از الکترود مخصوص چدن بسیار مهم است. الکترودهای مخصوص، باعث میشوند اتصال بهتری ایجاد شود و جوش مقاومتری داشته باشید.
۴. **سرعت کار و کنترل دما**: در حین جوشکاری، باید سرعت حرکت دست و دمای کار را به خوبی کنترل کنید. گرمای بیش از حد میتواند به قطعه آسیب بزند.
۵. **سرد کردن آهسته**: بعد از اتمام جوش، قطعه باید به تدریج و به آرامی سرد شود. سرد کردن سریع (مثلاً با آب یا هوای سرد) ممکن است باعث ایجاد ترک شود.
۶. **پاکسازی سطح**: قبل از جوشکاری، سطح چدن باید کاملاً تمیز و عاری از هرگونه چربی، رنگ یا آلودگی باشد تا جوش به خوبی نفوذ کند.
۷. **روش جوشکاری**: یکی از روشهای معمول برای جوش چدن، استفاده از جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود مخصوص است. گاهی از روشهای دیگر مانند جوشکاری با شعله نیز استفاده میشود که بستگی به شرایط کار دارد.
بهترین روش برای جوشکاری چدن، با توجه به نوع قطعه، امکانات موجود و تجربه فرد جوشکار انتخاب میشود. رعایت این نکات به شما کمک میکند تا نتیجه بهتری بگیرید.
تفاوت جوشکاری سرد با گرم چیست؟
تفاوتهای جوش گرم و سرد بسیار زیاد است. دو مورد مهم از این تفاوتها، ابزار و دستگاههای مورد نیاز و همچنین نوع فلزاتی است که میتوان با این روشها به هم متصل کرد. جدول زیر این دو روش را با هم مقایسه کرده است.
| جوش گرم | جوش سرد | ویژگی |
| دارد | ندارد | نیاز به گرما |
| دارد | ندارد | نیاز به قوس الکتریکی |
| دارد (غیر از چند استثنا) | تمامی فلزات غیرآهنی و بدون کربن | امکان جوش تمام فلزات |
| بسیار گسترده | محدود | دامنه کاربرد |
مزایا جوشکاری سرد چیست؟
جوش سرد یک روش بسیار مناسب برای اتصال آلومینیوم، به ویژه وقتی قرار است آلومینیوم به فلزاتی مانند مس متصل شود، میباشد. در بسیاری از روشهای دیگر، جوشکاری این فلزات با دشواری همراه است.
در این روش، معمولاً مشکلاتی که در ناحیهای از فلز که بر اثر حرارت تغییر میکند به وجود میآید، دیده نمیشود. دلیل آن این است که در جوش سرد، از گرمای زیاد و متمرکز برای ایجاد اتصال استفاده نمیشود و نیازی به دستگاههای جوشکاری معمول نیز نیست.
اتصال ایجاد شده با جوش سرد، عاری از ترکهای ریز، حفرههای کوچک، نقاط ضعیف پراکنده و ترکیبات ترد بین فلزی است. در نتیجه، جوشی کامل و یکپارچه حاصل میشود.
این روش برای وصل کردن انواع مختلفی از فلزات غیرمشابه و غیرهمجنس به کار میرود.
همچنین، انجام جوش سرد به مهارت خیلی بالایی نیاز ندارد.
از بزرگترین برتریهای جوش سرد، این است که منطقهای تحت تأثیر حرارت در فلز به وجود نمیآورد. این موضوع، خطر تغییر در خواص شیمیایی و مکانیکی فلز پایه در هنگام جوشکاری را کم میکند.
انجام این روش، ساده و سریعتر از دیگر شیوههای جوشکاری است؛ زیرا بیشتر زمان و تلاش، صرف آمادهسازی و تمیزکاری سطح فلزات قبل از اتصال میشود.
معایب جوشکاری سرد چیست؟
سطح فلزات باید به طور کامل پاک باشد؛ گاهی برای آمادهسازی مناسب سطوح، لازم است چندین بار تمیزکاری انجام شود.
ناهماهنگی در آرایش مولکولی، آلودگی روی سطوح و همچنین ساختارهای مولکولی در اندازههای بسیار ریز (نانو) میتوانند فرایند جوش سرد را با مشکل مواجه کنند.
انجام جوش سرد در فضاهای صنعتی معمولاً سخت است، چون در این محیطها گرد و غبار فلزات و ذرات ریز معلق در هوا وجود دارد.
فولاد کربنی و فلزاتی که سخت شدهاند را نمیتوان با روش جوش سرد به هم متصل کرد. این روش فقط برای فلزات نرم و انعطافپذیر غیرآهنی مانند مس، آلومینیوم، سرب، برنج، نقره و طلا مناسب است.
جوش سرد برای شکلهای ناهموار و نامنظم کار دشواری است و بهترین نتیجه زمانی به دست میآید که سطوح فلزات صاف باشند. اما در روشهای جوشکاری معمولی با ابزار، این مشکل وجود ندارد.
اگر پروژهای بزرگ و با حجم کار بالا باشد، انجام جوش سرد میتواند پرهزینه و مشکلساز شود.
از آنجا که حداقل یکی از دو قطعه فلز باید نرم و انعطافپذیر باشد، کاربرد جوش سرد فقط به آلیاژهایی محدود میشود که پیش از این نام برده شد.
اتصالات جوش سرد چقدر قوی است؟
برای انجام جوشکاری سرد، ابتدا باید سطح فلزات را آماده کنید. این آمادهسازی شامل تمیز کردن سطح، پاک کردن لایههای اکسید و از بین بردن چربیها است. اگر این مراحل به درستی انجام شود، محل جوش خورده به اندازه خود فلز محکم خواهد بود. در روشهای دیگر جوشکاری، گاهی اتصال ایجاد شده حتی از فلز اصلی هم قویتر میشود؛ زیرا ممکن است از ماده پرکننده با آلیاژ متفاوت استفاده شود یا عملیات حرارتی بر ناحیه جوش تأثیر گذاشته و ویژگیهای آن را بهبود بخشد. اما در جوشکاری سرد، اتصال ایجاد شده هرگز نمیتواند از فلزات پایه قویتر باشد.
علم جوشکاری سرد؛ اتصال فلزات بدون گرما
در روش جوشکاری سرد، برای پیوند دادن فلزات به هم، از گرما استفاده نمیشود. به همین دلیل، فلز ذوب نمیشود و حالت جامد خود را حفظ میکند. انرژی مورد نیاز برای ایجاد این اتصال، از طریق فشار دادن قطعات به یکدیگر تأمین میگردد. این ویژگی باعث میشود نیاز به دستگاههای پیچیدهای نباشد. مهمترین نکته در این فرآیند، تمیز کردن کامل سطح فلزات است. باید لایههای اکسید و هرگونه چربی از روی کار پاک شود. اگر این مرحله به درستی انجام شود، اتصال ایجاد شده به اندازهی خود فلز محکم و بادوام خواهد بود. اگر شما هم در این زمینه تجربهای دارید، خوشحال میشویم آن را با دیگران در بخش دیدگاهها به اشتراک بگذارید.
به نقل از سایت اصفهان آهن در مورد جوشکاری سرد میتوان گفت:
“تقریباً همهی فلزات در شرایط متعارف، نوعی لایهی اُکسیدی روی سطح خود دارند ( اگرچه ممکن است با چشم قابل مشاهده نباشد). این اکسیدهای فلزی، مانع از پرسشدن اتمهای فلزیِ روی اجسام و اتصال دو فلز به یکدیگر میشوند. بنا بر این، زمانی که لایهی اُکسیدی جدا شود، اتمهای فلزی میتوانند با اعمال فشار کافی به یکدیگر متصل شوند.بعد از تمیزکردن سطح مورد نظر، هر دو ماده به صورت مکانیکی و با نیروی مناسب به یکدیگر فشار داده میشوند. مقدار فشار واردشده، به مادهی مورد نظر بستگی دارد؛ زیرا بعضی از مواد ممکن است فقط در فشارهای بالا جوش داده شوند. به صورت معمول، فلزات نرم، بهترین نوع فلزات برای جوشکاری سرد هستند.”
سوالات متداول
آیا جوش سرد همیشگی است؟ جوش سرد میتواند در صورت رعایت شرایط لازم، اتصالی پایدار و ماندگار ایجاد کند. اگر این فرآیند به شکل صحیح انجام شود، تنها با آسیب دیدن خود قطعات میتوان آن را جدا کرد.
جوشکاری سرد برای چه فلزاتی مناسب است؟ فلزاتی مانند مس، روی، نقره، برنج، آلومینیوم، نیکل، طلا و به طور کلی هر فلزی که انعطافپذیری خوبی دارد، قابلیت اتصال از طریق جوش سرد را دارند.
استحکام اتصال جوش سرد چقدر است؟ اگر سطح فلزات به درستی آماده و کاملاً تمیز شده باشد، پیوند ایجاد شده میتواند به استحکام خود فلز پایه باشد.