جوش سرد چیست؟

جوش سرد

جوش سرد یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که برای اتصال دو یا چند سطح فلزی به یکدیگر نیاز به حرارت کم یا بدون حرارت دارد. اولین شواهد علمی جوشکاری سرد در سال 1724 ثبت شد، زمانی که دو گلوله سربی پس از تماس با یکدیگر با پیچاندن آنها به یکدیگر متصل شدند. در دهه 1940 فرآیند جوش سرد به طور رسمی به عنوان یک پدیده عمومی مواد شناخته شد که در آن دو سطح فلزی تمیز که به هم فشرده شده بودند در خلاء به تماس می‌چسبند.

در حالی که آشنایی با جوش سرد سال ها طول کشید، اما برای برخی از صنایع به یک تکنیک غیرقابل جایگزین تبدیل شده است، زیرا فرآیندی ساده و در عین حال مبتکرانه است.

جوش سرد چیست؟

اتصالات لبه جوش سرد دارای سطح مقطع کاهش یافته است. مفاصل باسن فلاش ایجاد می کنند که بعداً برداشته می شود.

جوش سرد که با نام های جوشکاری فشار سرد یا جوشکاری تماسی نیز شناخته می شود، یک فرآیند جوشکاری است که با استفاده از فشار کافی برای ایجاد پیوندهای متالورژیکی، دو سطح فلزی تمیز را به یکدیگر متصل می کند. برخلاف سایر فرآیندهای جوشکاری که از گرما و مواد مذاب برای ذوب فلزات به یکدیگر استفاده می کنند، جوش سرد این قابلیت را دارد که فلزات را بدون انرژی گرمایی به هم متصل کند تا پیوند تقریباً کاملی بین مواد ایجاد کند.

در شرایط جوی معمولی، سطح فلز با اکسیژن واکنش می دهد و یک لایه اکسید ایجاد می کند. این لایه اکسید به عنوان یک مانع عمل می کند که از تشکیل پیوند اتم ها جلوگیری می کند. برای تمیز کردن فلزات برای جوش سرد، لایه اکسیدی از طریق برش دادن ، برس زدن و یا با استفاده از روش های مکانیکی و شیمیایی دیگر حذف می شود.

فلزات باید حداقل تا حدودی انعطاف پذیر بوده و تحت سخت شدن شدید قرار نگیرند. محدودیت دیگر این فرآیند این است که فلزات نمی توانند حاوی کربن باشند. جوش سرد زمانی بهترین کار را انجام می دهد که در خلاء انجام شود، جایی که اکسیژن وجود ندارد.

برخی از افراد با جوشکاری سرد آشنا نیستند، زیرا این یک فرآیند جوشکاری غیر متعارف است و با ایده کلی جوشکاری که در آن گرما دخیل است متفاوت است. بهتر است برخی از تکنیک‌های به اصطلاح جوش سرد را که در واقع فرآیندهای جوشکاری گرم هستند که از الکترود یا سطح رسانا استفاده می‌کنند، درک کنید.

انتقال فلز سرد

انتقال فلز سرد یک فرآیند جوشکاری قوس ذوبی است که از قوس الکتریکی برای ایجاد اتصالات جوش استفاده می کند. این فرآیند جوشکاری MIG به اشتباه به عنوان جوش سرد نامگذاری شده است زیرا گرمای اعمال شده در حوضچه جوش 90٪ کمتر از فرآیند MIG معمولی است.

جوش سرد TIG

به اصطلاح جوش سرد TIG با کاهش قابل توجه گرمای ورودی و اعمال دقیق قوس الکتریکی به یک نقطه کوچک فقط برای کسری از ثانیه به دست می آید. گرما به سرعت از بین می رود، بنابراین این روش فاقد همجوشی است و تنها در اتصال ورق های نازک فلزات موثر است.

فرآیند جوش سرد

به عنوان پیش نیاز فرآیند جوش سرد، فلزات با برداشتن لایه های اکسید روی سطح توسط برس سیمی یا برش دادن سطوح تمیز می شوند. هنگامی که آلودگی سطحی از بین رفت، فلزات را می توان با استفاده از ماشین های صنعتی تحت فشار بالا به هم فشار داد.

این روش جوشکاری در سطح ریزساختاری بین اتم‌های فلز کار می‌کند، زیرا الکترون‌ها بین دو سطح تمیزی که در تماس هستند منتقل می‌شوند. پیوند جوش سرد با ناخالصی‌های کم و لکه‌های ناهموار قوی است، اما در صورت وجود آلاینده‌ها یا بی‌نظمی‌های سطحی نیز می‌تواند به‌طور محسوسی ضعیف‌تر شود.

علاوه بر این، زمان بین فرآیند آماده سازی تمیز کردن فلزات و فرآیند جوشکاری سرد واقعی بسیار مهم است. این پنجره زمانی کوتاه است زیرا اتم های روی سطح فلز تمیز شروع به واکنش با جو می کنند. قرار گرفتن در معرض طولانی مدت ممکن است مقدار استثنایی ناخالصی به جا بگذارد که بعداً بر استحکام پیوند تأثیر می گذارد. این ناخالصی ها را می توان با استفاده از روش های مختلف آزمایش غیر مخرب آشکار کرد .

فقط تعداد کمی ابزار برای این روش جوشکاری نسبتاً ساده مورد نیاز است، یک برس سیمی برای برداشتن لایه اکسید سطحی و یک دستگاه جوشکاری فشار سرد که اجازه می دهد اتمسفر فلزی تازه در معرض تماس قرار گیرد.

دستگاه جوش سرد

یک دستگاه جوش فشار سرد معمولی دارای مکانیزمی برای اعمال فشار (پرس پانچ)، ابزار پانچ یا قالب هایی است که به عنوان راهنما برای فلزات، غلتک ها برای سیم ها یا ورق ها و یک بار استاتیک برای اعمال فشار به صورت مکانیکی یا پنوماتیک عمل می کند.

هنگام سیم های جوش سرد، قالبی با اندازه مناسب برای سیم انتخاب می شود و سپس در دستگاه جوش سرد قرار می گیرد. در بیشتر مواقع، دستگاه‌های جوش سرد سیمی مجهز به گیوتین برای برش یا برش انتهای فلز برای حذف لایه‌های اکسید و دستیابی به سطوح صاف هستند.

سپس دو سیم یا نوار با استفاده از فشار بالا به هم متصل می شوند. فلاش در ناحیه تماس بین دو سطح فلزی ایجاد می شود و فلزات اضافی حذف می شوند. سیم های جوش سرد و ورق های بسیار نازک به طور کامل در صنعت نیمه هادی ها مورد استفاده قرار گرفته اند که در آن قطعات فشرده و حساس هستند.

اندازه دستگاه های جوشکاری فشار سرد بسته به نوع و اندازه مواد می تواند بسیار متفاوت باشد. اینها می توانند از دستگاه های دستی که عمدتاً برای سیم های مسی جوش سرد استفاده می شوند تا ماشین هایی که به صورت پنوماتیکی کنترل می شوند، متغیر باشند.

فلزات مناسب برای جوش سرد

فلزات با ساختارهای فلزی مشابه و فلزات نرم غیرآهنی برای جوشکاری سرد بهترین عملکرد را دارند، اما اتصال فلزات غیر مشابه نیز قابل دستیابی است. در اینجا برخی از متداول ترین فلزاتی که اغلب به صورت سرد جوش داده می شوند آورده شده است:

• آلومینیوم (شامل گریدهای 2xxx و 7xxx که عموما غیر قابل جوش تلقی می شوند)
• فلز مس
• فلز روی
• 70/30 برنج
• نیکل
• آلیاژهای نقره
• طلا
• فولاد ضد زنگ

کاربردهای جوش سرد

جوش سرد در مقیاس نانو

نانوسیم های طلای فوق نازک را می توان در عرض چند ثانیه از طریق تماس مکانیکی به یکدیگر متصل کرد. آزمایش‌ها نتایج بسیار خوبی را نشان داده‌اند، زیرا جوش‌ها دارای جهت‌گیری کریستالی و خواص مکانیکی مشابه بقیه نانوسیم‌ها هستند. جوشکاری سرد در مقیاس نانو نیز بین طلا و نقره و آلیاژهای نقره انجام شده است، بنابراین نشان می دهد که با تحقیقات بیشتر، این فرآیند ممکن است به طور کلی قابل اجرا باشد.

صنعت هوافضا و خودرو

این صنایع به طور مداوم به دنبال ترکیبی از مواد سبک وزن و کاربردی برای بهبود عملکرد، مصرف سوخت و غیره هستند. این جایی است که جوش سرد به کار می آید، به ویژه در جوشکاری آلومینیوم و فولاد ضد زنگ. این روش به مواد اجازه می دهد تا در معرض گرمای بیش از حد قرار نگیرند، بنابراین خطر شکننده بودن را کاهش می دهد.

خطوط سیم زیرزمینی

جوش سرد یک راه حل استثنایی در شرایطی است که وارد کردن گرما به محیط می تواند خطرناک باشد. یک مثال شناخته شده، اتصال ایمن خطوط سیم زیرزمینی از طریق جوش سرد است، که در آن گرما می تواند خطری را ایجاد کند زیرا ممکن است با گازهای انفجاری تماس پیدا کند.

صنعت تولید

مبدل‌های حرارتی که برای تبرید استفاده می‌شوند، هنگام ساخت گذرگاه‌های لوله‌ای در ورق‌های بزرگ، از جوش سرد استفاده می‌کنند. برخی از وسایل ذخیره سازی یا بسته بندی نیز هنگام ایجاد اتصالات لب به لب یا لبه از جوش سرد استفاده می کنند . به عنوان یک مزیت اضافه، اتصال فلزات بدون گرما به حفظ یکپارچگی مواد کمک می کند.

مزایای جوش سرد

1. جوش سرد باعث ایجاد جوش های تمیز و قوی می شود. استحکام پیوند ایجاد شده نزدیک به فلز اصلی است، اگر یکسان نباشد.
2. جوش سرد یک منطقه متاثر از حرارت (HAZ) ایجاد نمی کند که ساختار فلز را ضعیف می کند.
3. جوش سرد امکان اتصال فلزات غیر مشابه مانند مس و آلیاژهای آلومینیوم را فراهم می کند.
4. این فرآیند سریع و بدون تغییر شکل و تاب برداشتن فلزات است.
5. کار جوش سرد را می توان در محیط های حساس به گرما انجام داد، جایی که استفاده از سایر فرآیندهای جوشکاری ایمن تلقی نمی شود.

معایب جوش سرد

1. جوش سرد نیاز به زمان آماده سازی سخاوتمندانه برای تمیز کردن فلزات دارد.
2. فقط مواد خاصی را می توان به صورت سرد جوش داد. فلزات باید انعطاف پذیر باشند و هیچ محتوای کربنی در آنها وجود نداشته باشد.
3. جوشکاری سرد سطوح نامنظم دشوار است، این فرآیند زمانی که بر روی سطوح صاف انجام می شود بهترین نتایج را می دهد.
4. استحکام مفصل می تواند به راحتی در اثر آلودگی به خطر بیفتد. این می تواند ناشی از لایه های اکسید، بی نظمی های سطحی و سایر دلایل غیر قابل پیش بینی باشد.
5. بخشی از مواد در حین آماده سازی هدر می رود (برش)

در صنعت واشر اصفهان میتوانید مواد نسوز مورد نیاز خود را با مشورت با تیم ما به بهترین قیمت تهیه کنید! موادی از قبیل محصولات فویل دار، پکینگ فایبرگلاس و … .