جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (Friction Stir Welding) یا FSW یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که در آن دو قطعه فلزی با استفاده از اصطکاک و فشار ایجاد شده توسط یک ابزار چرخان به هم متصل می‌شوند. در این روش، ابزار چرخان با سرعت بالا و نیروی زیاد به دو قطعه فلزی فشار وارد می‌کند و باعث ایجاد اصطکاک بین دو قطعه می‌شود. اصطکاک ایجاد شده باعث ذوب شدن مواد بین دو قطعه می‌شود و سپس ابزار چرخان باعث مخلوط شدن مواد مذاب و ایجاد یک پیوند جامد بین دو قطعه می‌شود.
کاربرد جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در برخی از اساسی‌ترین صنعت‌ها است. دلیل این موضوع به مزایای منحصر به فرد آن برمی‌گردد. باهم چند نمونه از این کاربردها را بررسی می‌کنیم:
- هوافضا: این نوع از جوش در صنعت هوافضا برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم و تیتانیوم برای اجزای ساختاری هواپیما استفاده می‌شود. این روش در مقایسه با روش‌های جوشکاری سنتی، استحکام، دوام و کاهش وزن بالایی را فراهم می‌کند.
- خودرو: FSW در صنعت خودروسازی برای اتصال مواد سبک وزن مانند آلومینیوم و آلیاژهای منیزیم برای اجزای ساختاری، پنل‌های بدنه و شاسی استفاده می‌شود.
- کشتی سازی: این جوش در صنعت کشتی سازی برای اتصال صفحات بزرگ و ضخیم آلومینیوم و فولاد در بدنه، عرشه و دیوارهای کشتی استفاده می‌شود. این نوع از جوشکاری جوش‌هایی با کیفیت بالا که اعوجاج کمی را دارا می‌باشند فراهم می‌کند.
- راه‌آهن: FSW در صنعت راه‌آهن برای اتصال مواد سبک وزن که در واگن‌های قطار استفاده می‌شوند کاربرد دارد. کاهش وزن و افزایش راندمان سوخت دلیل اصلی استفاده از این نوع جوش است.
- صنایع هسته‌ای: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در صنعت هسته‌ای برای اتصال مواد غیر مشابه در ظروف زباله‌های هسته‌ای و اجزای راکتور استفاده می‌شود. این جوش‌ها به دلیل کیفیت بالا، تنش پسماند کم و مقاومت در برابر تشعشع به کار گرفته می‌شوند.
- الکترونیک: این نوع جوش در صنعت الکترونیک برای اتصال مواد حساس به حرارت مانند سیم‌های مسی و آلومینیومی استفاده می‌شود و اتصالات الکتریکی قوی و قابل اعتماد ایجاد می‌کند.
یکی دیگر از مواردی که برای آن از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده می‌شود پروفیل سبک است. پروفیل سبک یکی از انواع مقاطع فولادی است که به دلیل ضخامت کم، وزن بسیار کمتری نسبت به پروفیل آهن داشته و به همین خاطر در صنایع مختلفی مانند مبلمان سازی از آن استفاده می‌شود و به آن نام پروفیل مبلی نیز می‌دهند. اصلی‌ترین شاخص در تعیین قیمت پروفیل سبک، قیمت ورق سیاه است که در نتیجه نورد گرم ساخته شده و بعد از ورود به فرآیند نورد سرد، ورق روغنی ساخته شده و درنهایت به پروفیل سبک تبدیل می‌شود.
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای جوشکاری پروفیل سبک مزایای زیادی دارد. این روش جوشکاری نسبت به روش‌های جوشکاری ذوبی دارای مزایای زیر است:
- عدم نیاز به مواد پرکننده: در این روش جوشکاری نیازی به استفاده از مواد پرکننده مانند سیم جوش یا الکترود نیست. این امر باعث کاهش هزینه‌های جوشکاری و افزایش سرعت کار می‌شود.
- ایجاد جوش‌های با کیفیت بالا: جوش‌های ایجاد شده با استفاده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی دارای استحکام و کیفیت بالایی هستند. این جوش‌ها دارای خواص مکانیکی یکسان با فلز پایه هستند.
- عدم ایجاد عیوب جوشکاری: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی باعث ایجاد عیوب جوشکاری مانند تخلخل، ترک، و انقباض نمی‌شود. این امر باعث افزایش طول عمر و دوام جوش می‌شود.
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای جوشکاری پروفیل سبک در صنایع مختلف مانند خودروسازی، هوافضا، کشتی‌سازی، و ساخت‌وساز کاربرد دارد. در ادامه مراحل جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای پروفیل سبک آورده شده است:
- آماده‌سازی قطعات: قطعات باید به درستی تمیز و آماده شوند تا از ایجاد عیوب جوشکاری جلوگیری شود.
- نصب قطعات: قطعات باید به درستی روی هم قرار گیرند تا از ایجاد حفره‌های هوا در جوش جلوگیری شود.
- جوشکاری: ابزار چرخان با سرعت بالا و نیروی زیاد به دو قطعه فشار وارد می‌کند و باعث ایجاد اصطکاک بین دو قطعه می‌شود. اصطکاک ایجاد شده باعث ذوب شدن مواد بین دو قطعه می‌شود و سپس ابزار چرخان باعث مخلوط شدن مواد مذاب و ایجاد یک پیوند جامد بین دو قطعه می‌شود.
- خنک‌سازی: پس از اتمام جوشکاری، قطعات باید به آرامی خنک شوند تا از ایجاد ترک در جوش جلوگیری شود.
برای انجام جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای پروفیل سبک به تجهیزات زیر نیاز دارید:
- دستگاه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی: این دستگاه دارای یک ابزار چرخان است که برای ایجاد اصطکاک بین دو قطعه استفاده می‌شود.
- دستگاه کنترل: این دستگاه برای کنترل سرعت چرخش ابزار و نیروی وارد شده به قطعات استفاده می‌شود.
- تجهیزات ایمنی: تجهیزات ایمنی مانند ماسک جوشکاری، عینک جوشکاری، دستکش جوشکاری، و لباس محافظ برای محافظت از کاربر در برابر خطرات جوشکاری ضروری است.
برای یادگیری جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای پروفیل سبک می‌توانید در کلاس‌های جوشکاری شرکت کنید یا از یک جوشکار باتجربه آموزش ببینید.
فرآیند, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 2 بهمن 1402
