جوشکاری سرد چه روشی است؟ برای وصل کردن فلزات به هم، راههای گوناگونی وجود دارد. انتخاب هر روش به فاکتورهایی مثل جنس فلز و نوع صنعتی که در آن استفاده میشود، بستگی دارد. مثلاً بعضی فلزات را نمیتوان با جوش برق به هم متصل کرد؛ در حالی که برخی دیگر فقط با فشار و بدون گرم کردن، به هم نمیچسبند. در چنین مواقعی، بهترین کار این است که اطلاعات کافی درباره فلزاتی که با روشهای جوشکاری سرد و گرم قابل اتصال هستند، به دست آوریم.از آنجا که در جوشکاری سرد احتیاجی به گرما نیست، خطر تغییرات شیمیایی و مکانیکی در فلز هم کمتر میشود. این روش حتی در صنعت هوا فضا هم مورد استفاده قرار میگیرد. به همین دلیل، در این نوشته فرآیند جوش سرد، فلزات مناسب برای آن و همچنین مزایا و معایب این روش را بررسی میکنیم. رونیکس را بخوانید.
جوشکاری سرد چیست؟
جوش سرد که به آن جوش تماسی هم میگویند، یک روش اتصال فلزات به هم بدون استفاده از گرماست. در این روش، دو قطعه فلزی را تحت فشار بسیار زیاد قرار میدهند تا در سطح مولکولی به هم بچسبند. در واقع این قطعات ذوب و جوش نمیخورند، بلکه با نیروی فشاری محکم به هم متصل میشوند.
پس حالا مفهوم جوش سرد را میدانید. برای جوشکاری معمولی که با حرارت همراه است، میتوان از دستگاههای جوش و برش مانند رونیکس استفاده کرد. اما فرآیند جوش سرد بسیار سادهتر است و فقط به چند وسیله ابتدایی مثل یک چکش و یک جسم سنگین و محکم نیاز دارد. بنابراین برای این کار نیازی به دستگاههای پیچیدهای مثل اینورتر جوشکاری نیست. دستگاههای اینورتر برای جوشکاری قوسی به کار میروند که در آنها از گرما و الکترود برای ذوب و اتصال فلز استفاده میشود.
در روش جوش سرد، برخلاف روشهای معمول جوشکاری که فلز را ذوب میکنند، هیچ نقطهای از محل اتصال به حالت مایع یا گداخته در نمیآید.
با تاریخچه جوش سرد آشنا شوید
تحقیقات باستانشناسی نشان میدهد که روش جوش سرد برای نخستین بار تقریباً هفت قرن پیش به کار گرفته شده است. بر اساس این یافتهها، حتی برخی از سلاحهای جنگی و ابزارهای کشاورزی قدیمی نیز با همین شیوه ساخته شدهاند. مدارکی وجود دارد که میگوید استفاده از این روش در سال ۱۷۲۴ میلادی آغاز شد و یک کشیش توانست با موفقیت دو قطعه فلز را به کمک این تکنیک به هم متصل کند. اما پذیرش رسمی و علمی جوش سرد به دهه ۱۹۴۰ میلادی بازمیگردد. همانگونه که جنگ جهانی اول موجب نوآوریهای زیادی در زمینههای مختلف شد، جنگ جهانی دوم نیز اختراعات متعددی را به همراه داشت؛ در آن دوران از جوش سرد برای ساخت هواپیماهایی با آلیاژهای سبکوزن استفاده میشد.
مهندسی جوش چیست و مهندس جوش چه کسی است؟ آشنایی کامل با رشته مهندسی جوش.
جوشکاری سرد چگونه انجام میشود؟
ایده اصلی به زبان ساده این است: وقتی دو تکه فلز به هم میرسند، اگر روی سطحشان آلودگی یا مواد خارجی وجود داشته باشد، اتمهای آنها نمیتوانند به هم بچسبند. اما اگر سطح فلزها کاملاً تمیز و پاک شود، در اثر فشار و مالش، پیوندهای بین اتمهای هر فلز باز شده و اتمهای دو قطعه میتوانند مستقیماً به یکدیگر متصل شوند و در نهایت به هم بپیوندند.
برای اتصال دو یا چند قطعه فلز با روش جوش سرد، ابتدا باید لایههای اکسیدی که روی سطح آنها وجود دارد، پاک شوند. تقریباً همه فلزات در تماس با هوا، این لایه نازک را روی خود تشکیل میدهند که مانند یک سد، مانع از پیوند اتمهای فلزات به هم در فرآیند جوشکاری سرد میشود. پس از برداشتن این لایه، اگر فشار زیادی به فلزات وارد شود، میتوانند در سطح اتمی به هم بچسبند و یک اتصال یکپارچه و محکم ایجاد کنند.
برای پاک کردن لایه اکسید میتوان از روشهای مختلفی مثل سیمکشی، مواد شوینده قوی یا دیگر راههای مکانیکی و شیمیایی استفاده کرد. وقتی سطح فلز کاملاً تمیز شد، عملیات جوش سرد آغاز میشود. مقدار فشاری که لازم است به فلز وارد شود، به جنس آن بستگی دارد؛ بعضی فلزات برای جوش خوردن به فشار بیشتری نیاز دارند.
توجه داشته باشید که فلزاتی که با این روش به هم متصل میشوند، باید قابلیت تغییر شکل داشته باشند تا تحت فشار، اتصال برقرار کنند. به همین دلیل است که معمولاً از فلزات نرم در جوش سرد استفاده میشود.
جالب است بدانید که این روش حتی در اندازههای بسیار کوچک (مقیاس نانو) نیز کاربرد دارد. آزمایشها ثابت کردهاند که نانوسیمهای بسیار باریک طلا (با ضخامتی کمتر از ۱۰ نانومتر) میتوانند تنها با تماس فیزیکی، در چند ثانیه به هم بچسبند.
چه فلزاتی را میتوان جوش سرد داد؟
برای انتخاب فلزاتی که میتوان آنها را با روش جوش سرد به هم متصل کرد، باید دو نکته مهم را در نظر گرفت:
**۱. نرم و انعطافپذیر بودن فلز:**
فلزهای شکننده گزینههای مناسبی برای جوش سرد نیستند، زیرا تحت فشار ممکن است ترک بخورند یا بشکنند.
**۲. پایین بودن دمای ذوب فلز:**
اگر دمای ذوب فلز بالا باشد، پیوندهای آن قویتر است و برای جوش دادن آن با روش سرد، به فشار بیشتری نیاز داریم. به همین دلیل، این نوع فلزات معمولاً برای جوش سرد مناسب نیستند.
همانطور که گفته شد، جوشکاری سرد برای فلزات نرم و انعطافپذیر انجام میشود. همچنین فلزاتی که در ترکیب خود کربن دارند، با این روش جوش نمیخورند. بنابراین فلزات قابل جوش با روش سرد عبارتند از:
– مس
– روی
– آلیاژهای نقره
– آلیاژهای برنج
– نیکل
– آلومینیوم (حتی انواعی مانند سری ۷۰۰۰ که معمولاً جوشناپذیر محسوب میشوند)
– پلاتین
– طلا
نکته جالب این است که در برخی شرایط و تحت فشار خیلی زیاد، میتوان از جوش سرد برای اتصال فلزاتی مثل فولاد ضدزنگ هم استفاده کرد.
جوشکاری سرد معمولاً برای فلزاتی که ساختار اتمی منظم و فشردهای دارند، نتیجه بهتری میدهد.
فلزهایی که به سرعت سخت میشوند، قبل از اینکه فشار لازم برای ایجاد پیوند در فرایند جوش سرد اعمال شود، ترک میخورند. به همین دلیل در این روش معمولاً از فلزات نرم و انعطافپذیری استفاده میشود که در بالا نام برده شدند.
جوشکاری تیتانیوم چیست و چه ویژگیهایی دارد؟
کاربرد جوشکاری سرد چیست؟
یکی از مهمترین کاربردهای جوش سرد، وصل کردن فلزاتی است که جنس یکسان یا مشابهی ندارند. اگر بپرسید جوش سرد در کجاها به کار میرود، میتوان گفت این روش در زمینههای گوناگون صنعتی استفاده میشود، مانند:
صنعت هواپیما و فضا
صنعت ساخت خودرو
صنایع الکترونیکی
درزگیری و بستن ظرفهایی که نسبت به حرارت حساس هستند (مثل ظروف حاوی مواد انفجاری)
و همچنین برای اتصال سیمهای فلزی غیرمشابه
به طور خلاصه، از جوش سرد معمولاً در مواقعی استفاده میشود که حرارت دادن ممکن است خسارت زیادی وارد کند یا خطرناک باشد.
در ادامه، به بررسی نکات کلیدی و روشهای مناسب برای جوشکاری چدن میپردازیم. چدن به دلیل ترکیب خاص خود، هنگام جوشکاری نیاز به دقت و رعایت اصول خاصی دارد تا نتیجهای با کیفیت و بدون ترک حاصل شود.
**نکات مهم در جوشکاری چدن:**
1. **آمادهسازی سطح کار:** پیش از شروع، سطح چدن باید کاملاً تمیز شود. هرگونه آلودگی مانند روغن، رنگ یا زنگزدگی باید به طور کامل پاک گردد.
2. **انتخاب روش مناسب:** روشهای مختلفی مانند جوشکاری با الکترود مخصوص، جوشکاری با شعله و یا جوشکاری TIG برای چدن وجود دارد. انتخاب روش به عواملی مانند نوع چدن، ضخامت قطعه و شرایط کار بستگی دارد.
3. **کنترل دمای کار:** از گرم و سرد شدن ناگهانی قطعه باید جلوگیری کرد. معمولاً پیشگرم کردن قطعه قبل از جوش و سرد کردن آرام آن پس از اتمام کار، برای کاهش تنشهای حرارتی و جلوگیری از ترک خوردن ضروری است.
4. **انتخاب ماده پرکننده (سیم جوش):** استفاده از الکترود یا سیم جوش مخصوص چدن که ترکیبی سازگار با قطعه کار دارد، بسیار مهم است.
5. **تکنیک اجرایی:** جوشکاری باید با سرعت مناسب و به صورت پلهای یا در بخشهای کوتاه انجام شود تا حرارت متمرکز نشود.
6. **پس از جوشکاری:** برای کاهش تنشهای باقیمانده، عملیات حرارتی پس از جوش (مانند بازپخت کنترلشده) اغلب توصیه میشود.
7. **بررسی و آزمایش:** پس از پایان کار، بازرسی چشمی و در صورت نیاز آزمایشهای غیرمخرب برای اطمینان از کیفیت جوش انجام میگیرد.
**بهترین روش برای جوشکاری چدن چیست؟**
به طور کلی، جوشکاری با الکترود مخصوص چدن (از نوع نیکل یا آهن-نیکل) یکی از رایجترین و قابل اطمینانترین روشها برای بیشتر پروژههاست. این روش انعطافپذیری خوبی دارد و برای تعمیرات یا اتصال قطعات چدنی مناسب است. با این حال، بهترین روش همیشه به شرایط خاص کار، نوع چدن و تجربه جوشکار بستگی دارد. مشورت با یک متخصص برای انتخاب دقیقترین روش، همیشه راهگشا خواهد بود.
تفاوت جوشکاری سرد با گرم چیست؟
تفاوتهای جوش گرم و سرد بسیار زیاد است. دو مورد مهم از این تفاوتها، ابزار و دستگاههای مورد نیاز و همچنین نوع فلزاتی است که میتوان با این روشها به هم متصل کرد. جدول زیر این دو روش را با هم مقایسه کرده است.
| جوش گرم | جوش سرد | ویژگی |
| دارد | ندارد | نیاز به گرما |
| دارد | ندارد | نیاز به قوس الکتریکی |
| دارد (غیر از چند استثنا) | تمامی فلزات غیرآهنی و بدون کربن | امکان جوش تمام فلزات |
| بسیار گسترده | محدود | دامنه کاربرد |
مزایا جوشکاری سرد چیست؟
جوش سرد یک روش بسیار مناسب برای اتصال آلومینیوم، به ویژه وقتی قرار است آلومینیوم به فلزاتی مانند مس وصل شود، میباشد. در بسیاری از روشهای دیگر، جوشکاری این فلزات با هم دشوار است.
در این روش، معمولاً مشکلاتی که در ناحیه اطراف جوش بر اثر گرمای زیاد ایجاد میشود، به وجود نمیآید. دلیلش این است که در جوش سرد، حرارت شدید و متمرکز برای اتصال استفاده نمیشود و نیازی به دستگاههای جوشکاری معمول هم نیست.
اتصال ایجاد شده با جوش سرد، عاری از ترکهای ریز، حفرههای کوچک، نقاط سست و ترکیبات ترد بین فلزی است. در نتیجه، جوشی یکدست و محکم حاصل میشود.
این روش برای وصل کردن انواع مختلف فلزات غیرمشابه و غیرهمجنس نیز کاربرد دارد.
برای انجام جوش سرد، به مهارت خیلی بالایی نیاز نیست.
از بزرگترین برتریهای جوش سرد، این است که منطقهای تحت تأثیر گرمای شدید تشکیل نمیشود. این موضوع باعث میشود خطر تغییر در خواص شیمیایی و مکانیکی فلزات اصلی در حین کار بسیار کم شود.
انجام این روش، نسبت به دیگر شیوههای جوشکاری، سادهتر و سریعتر است؛ زیرا بیشتر زمان و تلاش، صرف آمادهسازی و تمیزکاری سطح فلزات میشود.
معایب جوشکاری سرد چیست؟
سطح فلزها باید به طور کامل پاک باشد؛ گاهی برای آمادهسازی کامل، لازم است چندین بار تمیزکاری انجام شود.
نظمنداشتن مولکولها، آلودگی روی سطوح و ساختارهای مولکولی در اندازههای بسیار ریز میتوانند فرایند جوش سرد را با مشکل مواجه کنند.
انجام جوش سرد در فضاهای صنعتی به خاطر وجود غبار فلزات و ذرات ریز در هوا سخت است.
فولاد کربنی و فلزات سختشده را نمیتوان با روش جوش سرد به هم متصل کرد. این روش فقط برای فلزات نرم و انعطافپذیر غیرآهنی مانند مس، آلومینیوم، سرب، برنج، نقره و طلا قابل استفاده است.
جوش سرد برای شکلهای ناهموار دشوار است و بهترین نتیجه در فلزاتی با سطح صاف به دست میآید. اما در روشهای جوشکاری معمولی چنین مشکلی وجود ندارد.
استفاده از جوش سرد در پروژههای بزرگ ممکن است پرهزینه و دشوار باشد.
با توجه به اینکه حداقل یکی از دو فلز باید انعطافپذیر باشد، جوش سرد فقط برای آلیاژهایی قابل اجراست که پیش از این نام برده شد.
اتصالات جوش سرد چقدر قوی است؟
برای انجام جوشکاری سرد، ابتدا باید سطح فلزها را آماده کنید. این کار شامل تمیز کردن، پاک کردن لایههای اکسیدی و چربیزدایی است. اگر این مراحل به خوبی انجام شوند، محل جوش خورده به اندازه خود فلز محکم خواهد شد. در روشهای دیگر جوشکاری، گاهی اتصال حتی از فلز اصلی هم قویتر میشود؛ زیرا ممکن است از ماده پرکننده با آلیاژ متفاوت استفاده شود یا عملیات حرارتی روی ناحیه جوش، ویژگیهای آن را بهبود بخشد. اما در جوشکاری سرد، اتصال هرگز نمیتواند از خود فلزها قویتر باشد.
علم جوشکاری سرد؛ اتصال فلزات بدون گرما
در روش جوشکاری سرد، برای پیوند دو قطعه فلز، از گرما استفاده نمیشود. به همین دلیل، فلز ذوب نمیشود و حالت جامد خود را حفظ میکند. انرژی مورد نیاز برای ایجاد اتصال در این روش، از طریق فشار تأمین میگردد و معمولاً به دستگاههای پیچیدهای نیاز نیست. مهمترین کاری که در این فرآیند باید انجام داد، تمیز کردن کامل سطح فلزات است. یعنی باید لایههای اکسید و چربی از روی آنها پاک شود. اگر این مرحله به درستی انجام شود، اتصال ایجاد شده به اندازهی خود فلز محکم و مقاوم خواهد بود. اگر شما هم با روش جوش سرد کار کردهاید، خوشحال میشویم تجربیات خود را با دیگران به اشتراک بگذارید.
به نقل از سایت اصفهان آهن در مورد جوشکاری سرد میتوان گفت:
“تقریباً همهی فلزات در شرایط متعارف، نوعی لایهی اُکسیدی روی سطح خود دارند ( اگرچه ممکن است با چشم قابل مشاهده نباشد). این اکسیدهای فلزی، مانع از پرسشدن اتمهای فلزیِ روی اجسام و اتصال دو فلز به یکدیگر میشوند. بنا بر این، زمانی که لایهی اُکسیدی جدا شود، اتمهای فلزی میتوانند با اعمال فشار کافی به یکدیگر متصل شوند.بعد از تمیزکردن سطح مورد نظر، هر دو ماده به صورت مکانیکی و با نیروی مناسب به یکدیگر فشار داده میشوند. مقدار فشار واردشده، به مادهی مورد نظر بستگی دارد؛ زیرا بعضی از مواد ممکن است فقط در فشارهای بالا جوش داده شوند. به صورت معمول، فلزات نرم، بهترین نوع فلزات برای جوشکاری سرد هستند.”
سوالات متداول
آیا جوش سرد همیشگی است؟ جوش سرد میتواند در صورت رعایت شرایط لازم، اتصالی پایدار و ماندگار ایجاد کند. اگر این فرآیند به شکل صحیح انجام شود، تنها با آسیب رساندن به خود قطعات میتوان آن را از بین برد.
جوش سرد برای چه فلزاتی مناسب است؟ فلزاتی مانند مس، روی، نقره، برنج، آلومینیوم، نیکل، طلا و به طور کلی هر فلزی که انعطافپذیر باشد، قابلیت اتصال از طریق جوش سرد را دارند.
استحکام اتصال جوش سرد چقدر است؟ اگر سطح فلزات به خوبی آماده و کاملاً تمیز شده باشد، پیوند ایجاد شده میتواند به اندازه خود فلز پایه مقاوم و محکم باشد.