درس: جوشکاری پیشرفته
***2
معرفی فرایند:
این روش از جوشکاری جزجوشکاری حالت جامد محسوب می شود که نخستین بار در سال 1945مورد استفاده قرار گرفت.
اساس فرایند:
اساس فرایند جوشکاری اصطکاکی بر اصل تبدیل انرژی مکانیکی (جنبشی)به انرژی گرمایی استوار است.در این روش سطوح دو قطعه ای که باید به متصل شوند با اعمال یک فشار اولیه در تماس با هم قرار میگیرند. با حرکت دورانی سریع یکی از قطعات بر روی دیگری و ایجاد مالش و اصطکاک بین دو قطعه گرمای زیادی تولید میشود با اعمال فشار نهایی سطوح دوقطعه درهم فرو رفته واتصال صورت میپذیرد.
***3
هدف فرایند
هدف اصلی در جوشکاری اصطکاکی برطرف کردن ناهمواریها وناخالصی ها واعمال فشار برای اتصال دوسطح است .
هنگامی که دو سطح به هم مالیده میشوند بلندی های سطوح با هم در تماس قرار گرفته و از بین میرود و همزمان با ان اکسید سطحی نیز برداشته میشود و دو سطح فلزی یک باند یا اتصال موقت در این نقطه به وجود می اید در ادامه حرکت این چسبندگی بریده میشود و یک باند تازه تری ایجاد می گردد.
که بدین ترتیب انرژی مکانیکی به انرژی حرارتی تبدیل میشود و به تدریج حرارت سطح افزایش میابد.
همزمان با افزایش دما استحکام ماده کاهش یافته و تغییر شکل راحت انجام میگیرد .
فرایند تا جایی ادامه دارد که استحکام فشاری قطعه تحمل نیروی اعمالی را نداشته و سطح زیر فشار وسیع تر شده
و لبه ها در هم فرو میرود.
***4
متغییر های فرایند:
الف: نیرو بافشاراصطکاکی ب: سرعت حرکت دورانی
ج: زمان اصطکاک د: فشار نهایی یا اکسترود
روابط بین متغیرها:
فشار اصطکاکی به طور مستقیم بر میزان گشتاور مورد نیاز برای جوشکاری تاثیر میگذارد .افزایش نیروی اصطکاکی موجب کاهش ضریب موثر اصطکاکی و نیروی گشتاور میشود و در نتیجه جوش سریعتر و منطقه متاثراز حرارت باریکتری تشکیل میشود .نیروی اصطکاکی زیاد در مورد فلزات نرم باعث خم شدن قطعه کار میشود .معمولا در مورد فلزاتی نظیر الومینیوم و مس از نیروی اصطکاکی کم و برای فلزات سخت نظیر فولادهای مقاوم در درجه حرارت های بالا فشار اصطکاکی بالا نیاز است.افزایش ضریب اصطکاک به معنی تولید یک سطح بالای گشتاور و در نتیجه تولید اتصال خیلی گرم و باریک میباشد.
نسبت نرخ فرو بردن بافشار خطی است بدین صورت که (1- بافشار کم سرعت بالا – نرخ فرو بردن کمتر است. 2- با فشار بالا وسرعت کم
– نرخ فرو بردن افزایش میابد)
***5
زمان اصطکاک نیز عاملی است که تابع دو عامل است:
الف: سرعت اصطکاکی ب: فشار اصطکاکی
انواع فرایند های اصطکاکی :
1: مداوم 2:لحظه ای3:فلایول4:خطی 5:شعاعی 6: جوشکاری اصطکاکی با میله 7: چرخشی 8:اصطکاکی هیدرو پیلر 9: اصطکاکی تلاطمی رفت وبرگشتی 10: تلاطمی 11:غوطه وری 12: اغتشاشی
جوشکاری اصطکاکی مداوم:
در این روش یک قطعه توسط فک دستگاه ثابت نگه داشته میشود وقطعه دوم در تماس با ان و بایک نیروی اصطکاکی شروع به چرخیدن میکند.
در زمان مشخصی دستگاه متوقف میشود ویک نیروی اضافی به نام نیروی فورج اعمال وباعث میشود که دو قطعه در هم فرو روند. قرارگرفتن کامل دوقطعه به شکل هم محورسرعت گردشی دورانی فشار اولیه برای ایجاد اصطکاک وحرارت زمان وفشار نهایی توسط دستگاه خودکار قابل تنظیم میباشد.از نظر اقتصادی فرایند باید طوری باشد که ماشین پس از انجام جوش سریعا متوقف شود بدلیل اینکه :الف : ادامه گردش از نظر مصرف انرژی به صرفه نیست.ب: باعث نیروی پیچشی در جوش واحتمالا شکست
آن میشود.
***7
جوشکاری اصطکاکی لحظه ای :
در این روش یکی از قطعات ثابت است وقطعه دیگرتوسط یک فلایولدر مقابل ان شروع به چرخش میکند. در این روشانرژِیدورانی برای انجام جوش در یک چرخ ازاد انبار میشود برای انجام اتصال کافی است قسمتی که در حال گردش است در مقابل قسمت ثابت قرار گرفته و چرخ در حال گردش از منبع قدرت ازاد میشود.
اصطکاک به وجود امده در سطح مشترک سبب بوجود امدن نیروی ترمز کننده میشود و همین امر موجب تبدیل انرژی جنبشی به حرارت میشود. در این روش وزن چرخ و سرعت دورانی ان در لحظه جداشدن فاکتورهای مهم در میزان حرارت ایجاد شده در سطح مالش هستند.
روش فلایول:
مانند حالت قبل قطعه متحرک با نیرو به قطعه ثابت متصل است و دو قطعه باهم ازاد میشود وعمل جوشکاری انجام میشود.
***9
جوشکاری اصطکاکی خطی :
اولین ماشین جوشکاری اصطکاکی خطی در سال 1990 در انگلستان ساخته شد . در این روش از یک مکانیزم رفت وبرگشت استفاده میشود بدین صورت که یک قطعه ثابت است وقطعه دیگر در مقابل ان حرکت نوسانی دارد. در اثر این نوسان دما بالا رفته و ماده خمیری میشود سپس نوسان متوقف و نیروی فرج اعمال میشود و عمل اتصال صورت میپذیرد . کاربرد:برای اتصال فلزاتی با مقطع گرد و غیر گرد و قطعات پیچیده با چندین محل جوش و قطعات چند گانه.
جوشکاری اصطکاکی با میله مصرفی :
دو قطعه پخ سازی شده بایک میله مصرفی به هم متصل و میله در محل رسوب داده میشود.
در صد بازدهی رسوب جوش در این فرایند بسیار بالا است و همین امر باعث میشود تا برای سخت کاری سطحی مورد استفاده قرار گیرد .
از این روش برای اتصال دادن کامپوزیتهای زمینه فلزی نیز می توان استفاده نمود در این حالت یا خود میله مصرفی از کامپوزیت ساخته شده ویا از یک لوله توخالی استفاده میشود که داخل این لوله پودرهای سرامیکی برای تقویت
استفاده میشود.