جوشکاری سرد یا Cold Welding یکی از روش های اتصال فلزات به یکدیگر است که بدون نیاز به حرارت، مواد مصرف کننده و منبع ذوب کننده، دو قطعه فلزی را به یکدیگر وصل میکند. در این روش بر خلاف روش های سنتی قدیمی، از فرآیندهایی مثل تغییرات حرارتی یا جرقه و گازهای صنعتی استفاده نمیشود و به همین دلیل در بعضی از صنایع حساس مانند الکترونیک، خودروسازی و هوافضا مناسب است.
در ادامه این مقاله از پویا صنعت به صورت جامع، با توضیح مراحل، مزایا، محدودیتها و کاربردهای جوشکاری سرد، اصول اولیه و مقایسه آن با جوشکاری گرم، با شما همراه خواهیم بود.
جوشکاری سرد چیست؟
جوشکاری سرد فرآیندی است که در آن اتصال بین قطعات فلزی تنها از طریق اعمال فشار بالا و بدون تغییر دما و افزایش حرارت صورت میگیرد.
بر خلاف جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری میگ (MIG) یا TIG که فلزات را تا نقطه ذوب داغ میکنند، جوش سرد به اصطلاح پیوند اتم به اتم ایجاد میکند.
ویژگی های جوشکاری سرد
- عدم نیاز به حرارت و شعله یا منابع آن
- اتصال فلزات بدون تغییر ساختار کریستالی آن
- مناسب برای فلزات نرم و چکش خوار
- اتصال فلزات ناهمجنس (مثلا آلومینیوم و مس)
جوشکاری سرد چگونه است؟
برای اینکه جوشکاری موفقی داشته باشیم باید به چند مرحله توجه کنیم و اصول آن را رعایت کنیم.
آماده سازی سطح
تمیز کردن سطح فلز بسیار مهم است چرا که حذف اکسیدها و چربیها، گرد و غبار و هر نوع کثیفی باعث میشود تا اتصال موفقتری داشته باشیم و در واقع یکی از ضرورت های جوش سرد است؛ همچنین تمیز کاری درست باعث میشود تا اتصال بین اتم ها بهتر ایجاد شود و مقاومت آن بالاتر برود.
اعمال فشار
در این مرحله بعد از تمیز کاری با استفاده از پرس کاری از دستگاه های مخصوص به شکل مکانیکی یا هیدرولیکی، فشار یکنواخت و به اندازه به دستگاه وارد میشود. در اثر این فشار اتم های فلزات با هم تماس مستقیم پیدا میکنند.
در صورتی که فشار کافی وارد شود و تماس سطحی مناسب اتفاق بیفتد، اتصال فلزات با یکدیگر بدون هیچ حرارت و شعلهای اتفاق افتاده است.
البته این مرحله برای فرایند های لوله کشی هم اتفاق میافتد. دستگاه مناسب آن دستگاه های پرس لوله های 5 لایه است که در فروشگاه پویا صنعت به فروش میرسد.
بررسی کیفیت جوش
بعد از اتمام مراحل جوشکاری، باید توسط یکی از روش های زیر مقاومت جوش را تست کنیم و از یکپارچگی آن مطمئن شویم
- تست کشش
- تست خمشی
- تست و مشاهده میکروسکوپی
مزایای استفاده از جوشکاری سرد
- عدم تولید حرارت: این مورد باعث شده تا هیچ تغییری در خواص فلز ایجاد نشود.
- ایمن و کم هزینه: در جوشکاری سرد هیچ نیازی به برق، شعله یا گاز نیست
- امکان اتصال فلزات ناهمجنس: چون نیازی به مواد پرکننده نیست میتوان هر جنس فلزی را به جنس دیگر متصل کرد
- مناسب برای محیط های حساس: صنایع الکترونیک فضایی
- دوام قابل قبول: مقاومت اتصال تا 80-90 درصد مقاومت فلز پایه است
محدودیت ها و معایب جوشکاری سرد
- در اتصال فلزات سخت کاربرد ندارد و مخصوص فلزات نرم است
- کوچکترین کثیفی در سطح فلز باعث تضعیف اتصال میشود
- قطعات ضخیم را نمیتوان از روش جوشکاری سرد، جوش داد
- برای اینکه فشار کافی و یکنواخت اعمال شود، نیاز به تجهیزات است
کاربرد های جوش سرد در صنایع مختلف
همانطور که گفتیم جوشکاری سرد در صنایع متفاوت کاربرد های مختلفی دارد. در ادامه این مطلب از مقالات پویا صنعت به اصلیترین آنها اشاره کردهایم.
الکترونیک
در صنعت الکترونیک، جوشکاری سرد برای اتصال سیم ها، فویل های فلزی و اجزای نازک بسیار کاربردی است.این روش به خاطر عدم نیاز به حرارت به کار میرود، چرا که حرارت موجب آسیب دیدن مدارها، برد های الکترونیکی (PCB) و باتریها میشود. در تولید باتریهای لیتیومی اتصالات بدون حرارت یک نیاز است و جوش سرد این نیاز را به بهترین شکل ممکن فراهم میکند.
خودروسازی
یکی از مواردی که برای خودروسازی حائز اهمیت است، کاهش وزن بدون کاهش استحکام و مقاومت است. جوش سرد امکان اتصال فلزاتی مانند آلومینیوم و مس را بدون تغییر خواص آن فراهم میکند. این روش در تولید دسته سیم ها، اتصال ورق های فلزی سبک و همچنین بخش هایی که مربوط به سیستم های الکترونیکی خودرو هستند، کاربرد فراوان دارد چرا که اتصال را بدون حرارت و تغییر خواص قطعات کامل میکند.
صنایع هوافضا
صنعت هوافضا بسیار حساس است طوری که کوچکترین تغییر در ساختار کریستالی فلز، میتواند در عملکرد قطعه موثر باشد. این روش به دلیل اصلیترین ویژگی خود یعنی عدم ایجاد حرارت، برای قطعاتی مانند آلومینیوم، تیتانیوم و آلیاژ های سبک، یکی از بهترین انتخابها است.
این روش جوشکاری در شرایط خلا، عملکرد بسیار خوبی دارد به همین دلیل ناسا از آن در مونتاژ قطعات ماهوارهای و تجهیزات فضایی استفاده میکند.
همچنین این روش در صنایع دیگر مانند طلا و جواهرسازی، تولید کابل، سیم، باتری و صنایع دیگر هم کاربرد دارد.
چه فلزاتی را میتوان به صورت سرد جوش داد؟
| دستهبندی فلز | نوع فلز | توضیحات |
| فلزات مناسب برای جوشکاری سرد | آلومینیوم و آلیاژهای آن | بسیار نرم، چکشخوار و دارای لایه اکسید نازک که با تمیزکاری قابل حذف است. |
| مس و برنج | هدایت الکتریکی بالا، بدون ایجاد ترک در حین اعمال فشار، مناسب برای اتصالات الکتریکی. | |
| طلا و نقره | در صنایع جواهرسازی و الکترونیک استفاده میشوند، اتصال بدون حرارت برای حفظ رنگ و وزن. | |
| تیتانیوم (در شرایط کنترلشده) | در محیط خلأ یا با آمادهسازی دقیق قابل جوش است، مخصوص صنایع هوافضا. | |
| فولاد کمکربن | فقط در ضخامتهای کم و با فشار بالا قابل جوش است، اما نسبت به آلومینیوم سختتر. | |
| فلزات نامناسب یا دشوار برای جوش سرد | فولادهای کربنی سخت | به دلیل سختی بالا و ساختار کریستالی، تحت فشار بهجای اتصال ترک میخورند. |
| چدن | دارای ساختار شکننده و کربن زیاد، در برابر فشار تغییر شکل نمیدهد و میشکند. | |
| فولادهای آلیاژی با کروم بالا | لایه اکسید بسیار مقاوم روی سطح مانع از تماس اتمی میشود. | |
| منیزیم بدون آمادهسازی دقیق | سطح آن اکسید بسیار پایدار دارد، برای جوش سرد باید لایه سطحی کاملاً برداشته شود. |
مقایسه جوشکاری سرد و جوشکاری گرم
| ویژگی | جوش سرد | جوش گرم |
| نیاز به حرارت | ندارد | دارد |
| تغییر خواص فلز | ندارد | دارد |
| مناسب فلزات ضخیم | خیر | بله |
| اتصال فلزات ناهمجنس | بهتر | دشوارتر |
| تجهیزات | پرس و ابزار تمیزکاری | دستگاه جوش، گاز، الکترود |
| خطر جرقه و دود | ندارد | دارد |
| مقاومت اتصال | متوسط تا بالا | بسیار بالا |
انواع روش های جوشکاری سرد
- جوش فشاری (Pressure Welding): استفاده از فشار مستقیم برای اتصال
- غلتکی (Roll Welding): عبور فلزات بین غلتکهای سنگین
- جوش فورجینگ (Forging Welding): اتصال با چکش یا پرس مکانیکی
- جوش انفجاری (Explosive Welding): اتصال فلزات با انرژی انفجار کنترل شده
عوامل تاثیرگذار بر کیفیت جوش سرد
- تمیزی سطح
- فشار اعمالی
- همراستایی قطعات
- ضخامت فلز
- نوع فلز و چکشخواری آن
- دمای محیط و رطوبت
سوالات متداول درباره جوشکاری سرد
جوشکاری سرد چیست؟
جوشکاری سرد روشی است که در آن دو فلز بدون استفاده از حرارت و فقط با فشار زیاد به هم متصل میشوند. این اتصال در سطح تماس فلزات و با حذف لایههای اکسیدی و آلودگی ایجاد میشود.
جوشکاری سرد چگونه انجام میشود؟
در این فرآیند ابتدا سطح فلزات تمیز و صاف میشود، سپس دو قطعه فلز با فشار بسیار زیاد به هم فشرده میشوند تا ساختارهای مولکولی آنها در هم نفوذ کرده و اتصال ایجاد شود.
چه فلزاتی برای جوشکاری سرد مناسب هستند؟
فلزات نرم و چکشخوار مانند آلومینیوم، مس، طلا، نقره و برخی آلیاژها بهترین گزینه برای جوشکاری سرد هستند. فلزات سخت و شکننده معمولاً برای این روش مناسب نیستند.
آیا در جوشکاری سرد حرارت استفاده نمیشود؟
خیر، هیچ منبع حرارتی خارجی وجود ندارد. فقط در اثر فشار ممکن است مقدار کمی گرمای موضعی ایجاد شود، اما به حد ذوب فلز نمیرسد.
کاربردهای اصلی جوشکاری سرد چیست؟
این روش در صنایع برق، ساخت سیمهای رسانا، اتصال آلومینیوم به مس، صنایع هوافضا، سنسورها و حتی در تولید باتریها بسیار استفاده میشود.
مهمترین مزیت جوشکاری سرد چیست؟
عدم نیاز به برق، حرارت، گاز محافظ و الکترود؛ همچنین ایجاد اتصال بسیار تمیز، بدون تغییر ساختار متالورژیکی فلز از مهمترین مزایای آن است.
جوشکاری سرد چه معایبی دارد؟
نیاز به سطوح بسیار تمیز، اعمال فشار بالا، محدود بودن به فلزات خاص و عدم کارایی در فلزات سخت و ضخیم از معایب این روش هستند.
آیا جوشکاری سرد برای استفاده خانگی مناسب است؟
خیر، بهدلیل نیاز به فشار بسیار زیاد و تجهیزات صنعتی، این روش بیشتر در کارخانهها و خطوط تولید استفاده میشود.
آیا با جوش سرد میتوان فلزات متفاوت را به هم متصل کرد؟
بله، یکی از مزایای جوش سرد امکان اتصال فلزات غیرهمجنس مانند آلومینیوم به مس است؛ البته اگر شرایط سطح و فشار بهدرستی تنظیم شوند.
آیا جوشکاری سرد با چسبهای فلزی (Metal Glue) یکی است؟
خیر، چسبهای فلزی فقط سطح فلز را بهوسیله مواد شیمیایی به هم میچسبانند، اما در جوشکاری سرد اتصال واقعی در سطح مولکولی بین فلزات ایجاد میشود.
نظر بدهید