جوشکاری فیوژن (به عنوان جوشکاری همجوشی گفته می شود) فرایندی است که از انرژی حرارتی (مانند انرژی الکتریکی ، انرژی شیمیایی و غیره) استفاده می کند تا به صورت محلی دو قطعه فلزی جداگانه را گرم و ذوب کند ، و آنها را محکم و ایمن به طور کامل از طریق ترکیب و انتشار اتم ها یا مولکول ها وصل کنید.
جوشکاری همجوشی اساساً شبیه به ذوب فولادی است و به مراحل ذوب و تبلور فرایند آن را می رساند. با این حال ، از دیدگاه فنی ، آنها کاملاً متفاوت هستند. ویژگی های فرآیندهای جوشکاری به شرح زیر است:
1. منبع گرما موبایل است
در حین جوشکاری ، منبع گرما (مانند قوس الکتریکی ، شعله گاز و غیره) در یک جهت خاص از یک طرف به انتهای آن در یک الگوی معمولی در امتداد مفصل حرکت می کند. با توجه به ناپایداری منبع گرمای متحرک و تغییرپذیری پارامترهای جوشکاری ، کنترل دما در استخر مذاب و اطمینان از کیفیت جوش دشوارتر است.
2. منبع گرما از نظر دما بالا و متمرکز است
منبع گرما به دلیل خاص خود (مانند قطر میله جوشکاری) یا فاکتورهای خارجی به حجم بسیار کمی فشرده می شود و دمای مربوطه نیز بسیار زیاد است. به عنوان مثال ، دمای شعله جوش گاز حدود 3000K است. دمای ستون قوس جوش برقی در مورد {1}} k ؛ دمای ستون قوس جوشکاری گاز تنگستن به اندازه بیش از 10000k است.
3. حجم فلز گرم شده اندک است
در حین جوشکاری ، منبع گرما فقط در قسمت محلی از قطعه کار فلزی عمل می کند و منطقه گرم شده بسیار اندک است. اندازه استخر مذاب توسط سطح مقطع مواد جوش و منبع گرما تعیین می شود ، به طور کلی فقط {1}}} سانتی متر مکعب.
4. زمان ذوب و جامد سازی کوتاه است
در حین جوشکاری ، زمان ذوب شدن فلز هر نقطه جوش و سپس خنک و جامد بسیار کوتاه است ، که معمولاً در دقیقه یا ثانیه اندازه گیری می شود.
5. گرادیان درجه حرارت بالا
تحت عمل منبع گرما ، نقطه ای روی فلز جوش داده شده ذوب می شود و هرچه دورتر از منبع گرما باشد ، دمای فلز پایین تر است. این اختلاف دما شیب دما نامیده می شود. اندازه گرادیان دما مربوط به ضخامت قطعه کار جوش داده شده ، انرژی خط جوش و هدایت حرارتی فلز است. هرچه قطعه جوش ضخیم تر باشد ، انرژی خط بزرگتر می شود و هدایت حرارتی بدتر می شود ، شیب دما شکل می گیرد.
6. واکنشهای شیمیایی نامتعادل
در طی فرآیند جوشکاری ، به دلیل زمان ذوب کوتاه و جامد سازی فلز مذاب ، واکنشهای شیمیایی بین فلز ، گاز و سرباره قبل از جامد شدن به طور کامل پیش نرفته است. گاز و سرباره در جوش وقت برای فرار ندارد و به عنوان نقص هایی مانند منافذ و اجزاء سرباره در جوش باقی می ماند. در عین حال ، برخی از عناصر شیمیایی نیز قبل از توزیع به طور مساوی برطرف می شوند و منجر به تفکیک می شوند.
7. تغییر در ترکیب شیمیایی و ریزساختار
استخر فلز مذاب و قطرات مواد جوشکاری با هوای اطراف در تماس است و تبخیر و تجزیه روغن ، زنگ زدگی و رنگ بر روی سطح فلز و همچنین محیط های مرطوب می تواند گازهای مضر مانند اکسیژن ، نیتروژن و هیدروژن را در جوش ایجاد کند و نقایص مختلفی را تشکیل می دهد. در عین حال ، ترکیب شیمیایی این فلز به شدت سوزانده می شود یا در دمای بالا مهاجرت و انتشار را تحت تأثیر قرار می دهد و باعث ناهماهنگی در ترکیب شیمیایی می شود.
تحت عمل منبع گرما ، ریزساختار فلز نیز تغییر می کند. به عنوان مثال ، یک ساختار ریخته گری معمولی و درشت نمونه ای است. از آنجا که سرعت جامد سازی فلز بسیار سریع است ، جوش هایی با تمایل زیاد به سخت شدن می توانند به راحتی ساختارهای مارتنزیتی را تشکیل دهند.
8. تغییر در ساختار فلز پایه
فلز پایه در نزدیکی استخر مذاب ، که ذوب نمی شود ، به دلیل گرما تغییر در ساختار آن ایجاد می کند و این قسمت به آن منطقه تحت تأثیر گرما گفته می شود. برای فولاد کربن ، این منطقه به ناچار حاوی سازه های بیش از حد گرم (مانند ساختار Widmanstätten) است. برای فولاد آلیاژ ، به راحتی می توان سازه های سخت کننده را تشکیل داد.
مشاهده می شود که اگرچه جوشکاری فیوژن از مزایای خاصی برخوردار است ، اما به دلیل ویژگی های فنی فوق الذکر ، اما یک سری مشکلات را برای روند جوشکاری به ارمغان می آورد. بنابراین ، برای به دست آوردن جوش های عالی ، به روزرسانی و بهبود از جنبه های تجهیزات ، مواد جوشکاری و فناوری پردازش لازم است.
پایان
جوشکاری فیوژن یک فرآیند مهم در صنایع مختلف است و از انرژی حرارتی برای ذوب و پیوستن به فلزات استفاده می کند. این ماده با یک منبع گرمای موبایل ، درجه حرارت بالا ، حجم گرمای کوچک و زمان ذوب کوتاه مشخص می شود که منجر به چالش های کنترل کیفیت می شود. با وجود اینها ، جوشکاری فیوژن به دلیل قدرت و تطبیق پذیری آن در هوافضا ، خودرو ، برق ، کشتی سازی ، ساخت و ساز و صنایع سنگین مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای پیوستن به فلزات متفاوت و الکترونیک و تولید نظامی ضروری است. با پیشرفت فناوری ، جوشکاری فیوژن کارآمدتر و سازگار با محیط زیست می شود و کاربردهای خود را در تولید مدرن گسترش می دهد.