جوشکاری اصطکاکی و انواع آن

جوشکاری اصطکاکی چیست؟

از روش جوشکاری اصطکاکی (Friction Welding) به منظور اتصال فلزات و ترموپلاستیک ها (Thermoplastic) استفاده می شود. این شیوه جوشکاری بدون تشکیل مذاب و با روش همجوشی مواد، قطعات را به یکدیگر متصل می کند. در واقع برای ایجاد پیوند بین قطعات مختلف در جوشکاری اصطکاکی، از حرارت و گرمای ناشی از اصطکاک و فشار استفاده می شود. علت ایجاد اصطکاک در این روش جوشکاری، تماس سطحی یک قطعه متحرک با یک قطعه ثابت می باشد.

گرمای به وجود آمده از طریق اصطکاک منجر به خمیری شدن ماده در محل اتصال می شود. هنگامی که در این زمان فشار کافی به دو قطعه اعمال شود، اتصال شکل گرفته و پیوند بین قطعات ایجاد می شود. جوشکاری اصطکاکی با استفاده از روش های متنوع بسیاری انجام می شود که در ادامه، پس از بررسی معایب و مزایای جوشکاری های اصطکاکی، به توضیح برخی از پرکاربردترین آن ها خواهیم پرداخت.

معایب جوشکاری اصطکاکی

یکی از معایبی که می توان برای جوشکاری اصطکاکی برشمرد، محدودیت انتخاب در شکل قطعات است. از این شیوه جوشکاری بیشتر در مواردی استفاده می شود که قطعات دارای محور تقارن هستند. همچنین در صورتی که ابعاد و اندازه قطعات کمی بزرگ باشد، تنظیم آن ها برای ایجاد جوش مشکل است. به صورت کلی قطعات با قطر بیش از ۵ سانتی متر و طول بیشتر از یک متر را نمی توان به راحتی با استفاده از جوشکاری اصطکاکی به یکدیگر متصل نمود. انجام جوشکاری سیار با استفاده از این روش ممکن نیست و این مسئله را می توان یکی دیگر از معایب جوشکاری های اصطکاکی دانست.

مزایای جوشکاری اصطکاکی

با استفاده از جوشکاری اصطکاکی و در حالت کلی تر جوشکاری های حالت جامد، قطعات پیش از اتصال ذوب نشده و به همین دلیل عیوب جوشکاری ایجاد نشده و خواص فیزیکی فلز دچار تغییر نمی شود. با استفاده از این روش جوشکاری می توان قطعات با جنس های مختلف را با کیفیت و استحکام بالا به یکدیگر متصل نمود. در جوشکاری اصطکاکی می توان قطعات تو خالی را نیز با دقت بالایی به یکدیگر متصل کرد. یکی از مهم ترین و اصلی ترین مزیت های جوشکاری اصطکاکی، هزینه پائین انجام آن می باشد. برای اتصال قطعات به روش جوشکاری اصطکاکی نیازی به سیم جوش، گاز محافظ و یا انواع الکترود نیست. این شیوه جوشکاری آسیب بسیار کمی به محیط زیست وارد کرده و سرعت انجام بالایی دارد. استفاده از انواع جوشکاری های اصطکاکی به دانش و مهارت خاصی نیاز نداشته و برای تولید قطعات در تعداد زیاد بسیار مناسب است.

انواع روش های جوشکاری اصطکاکی

همانطور که گفته شد از جوشکاری های اصطکاکی برای اتصال فلز و ترموپلاستیک استفاده می شود. روش های مختلف جوشکاری اصطکاکی نیز با توجه به جنس قطعه ها به دو دسته کلی روش های جوشکاری های اصطکاکی برای ترموپلاستیک ها و فلزات تقسیم بندی می شوند. جوشکاری های اصطکاکی فلزات شامل دو روش دورانی و خطی می باشد.  جوشکاری اصطکاکی ترموپلاستیک ها نیز به دو شیوه ارتعاشی و مداری انجام می شود.

•  روش جوشکاری اصطکاکی دورانی

در این روش جوشکاری اصطکاکی، یکی از قطعه ها ثابت بوده و دیگری به صورت دورانی حرکت می کند. ابتدا موتور شروع به دوران دادن قطعه از سرعت صفر می کند، هنگامی که سرعت دوران به میزان مشخصی رسید، قطعه که انرژی حاصل از دوران را در خود ذخیره کرده است با فشار همزمان دو طرفه به قطعه دیگر متصل می شود. سپس سرعت چرخش قطعه به تدریج کاهش پیدا کرده و توقف به طور کامل صورت می گیرد. از این روش جوشکاری به عنوان جوشکاری اینرشیال (Inertial Friction Welding) نیز یاد می شود.

• روش جوشکاری اصطکاکی خطی

فرایند انجام جوشکاری اصطکاکی در این روش بسیار شبیه به شیوه دورانی می باشد، با این تفاوت که در این روش حرکت خطی جایگزین حرکت دورانی می شود. در جوشکاری اصطکاکی خطی قطعه متحرک می تواند با توجه به طول قطعه، حرکات سینوسی داشته باشد و انرژی لازم برای اتصال را از این طریق به دست آورد.

• روش جوشکاری اصطکاکی ارتعاشی

در این شیوه جوشکاری اصطکاکی پس از آنکه به قطعات فشار لازم وارد می شود، قطعه ها در مجاورت هم ارتعاش داده می شوند. حرارتی که از طریق اصطکاک بین دو قطعه ایجاد شده است، باعث می شود محل اتصال قطعه ها حالت خمیری پیدا کند. سپس با اعمال فشار در زمان مناسب قطعات به یکدیگر متصل می شوند.

• روش جوشکاری اصطکاکی مداری

یکی دیگر از انواع روش های جوشکاری اصطکاکی، جوشکاری مداری یا Orbital می باشد. این روش جوشکاری برای قطعه ها این امکان را ایجاد می کند که حول یک مدار کوچک چرخیده و به حرارت مورد نیاز برای امتزاج برسند. سپس با استفاده از فشار آن ها را به یکدیگر متصل می کند.