جوشکاری القایی نوعی جوشکاری است که با استفاده از القای الکترومغناطیسی قطعه کار را گرم می کند. دستگاه جوشکاری شامل یک سیم پیچ القایی است که با جریان الکتریکی فرکانس رادیویی انرژی می گیرد . این یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا ایجاد می کند که روی قطعه کار رسانای الکتریکی یا فرو مغناطیسی عمل می کند. در یک قطعه کار رسانای الکتریکی، اثر اصلی گرمایش مقاومتی است که ناشی از جریانهای القایی به نام جریان گردابی است. در یک قطعه کار فرو مغناطیسی گرم شدن عمدتا توسط هیسترزیس ایجاد می شود؛ چون میدان الکترومغناطیسی به طور مکرر حوزه مغناطیسی ماده فرو مغناطیسی را تحریف می کند. در عمل بیشتر مواد، تحت ترکیبی از این دو اثر قرار می گیرند.
تاریخچه جوشکاری القایی
جوش القایی اولین بار توسط مایکل فارادی کشف شد. اصول این جوشکاری توضیح می دهد که جهت میدان الکترومغناطیسی به جهت جریان جریان بستگی دارد. و جهت میدان با همان سرعت فرکانس جریان تغییر خواهد کرد. به عنوان مثال، جریان متناوب 120 هرتز باعث تغییر جهت 120 بار در ثانیه می شود. این مفهوم به قانون فارادی معروف است. وقتی جوش القایی انجام می شود، قطعات کار تا زیر دمای ذوب گرم می شوند و لبه های قطعات روی هم قرار می گیرند و در این زمان ناخالصی ها مجبور می شوند تا یک جوش فورج جامد ایجاد کنند.
جوش القایی چگونه اعمال می شود؟
مواد غیر مغناطیسی و عایق های الکتریکی مانند پلاستیک ها را می توان با کاشت آنها با ترکیبات فلزی یا فرومغناطیسی موسوم به حساس کننده ها جوشکاری کرد که انرژی در میدان الکترومغناطیسی را از سیم پیچ القایی جذب می کنند، داغ می شوند و با هدایت گرمایی، گرمای خود را به مواد اطراف می دهند. پلاستیک همچنین می تواند با جاسازی پلاستیک در الیاف رسانای الکتریکی مانند فلزات یا فیبر کربن جوشکاری شود. جریان های گردشی القایی با مقاومت الیاف تعبیه شده که با هدایت گرمای خود را به پلاستیک اطراف از دست می دهند، گرم می کنند. جوشکاری القایی پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن معمولاً در صنایع هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد.
تفاوت جوشکاری القایی با جوشکاری های دیگر
جوش القایی برای دوره های طولانی تولید استفاده می شود و یک فرایند کاملاً خودکار است که معمولاً برای جوشکاری درزهای لوله ها استفاده می شود. این می تواند یک فرآیند بسیار سریع باشد، زیرا مقدار زیادی از انرژی می تواند به یک ناحیه محلی منتقل شود، بنابراین سطوح فلز بسیار سریع ذوب می شوند و می توانند به هم فشار داده شوند. درجه حرارت فلزات در حال جوشکاری و ترکیب آنها نیز بر عمق نفوذ تأثیر می گذارد. این فرآیند بسیار شبیه به جوشکاری مقاومتی است، با این تفاوت که در مورد جوشکاری مقاومتی جریان به جای استفاده از القایی با استفاده از مخاطبین به قطعه کار تحویل می شود.
کاربردهای جوش القایی
این نوع جوشکاری برای اتصال تعداد زیادی از کامپوزیتهای ترموپلاستیک و ماتریس حرارتی استفاده می شود. دستگاه مورد استفاده برای فرآیندهای جوشکاری از نوع القایی شامل یک مولد برق فرکانس رادیویی، یک ایستگاه گرمایش و یک سیستم خنک کننده است. از این نوع جوشکاری برای جوشکاری طولی در صنعت لوله استفاده می شود.
فواید جوش القایی
جوشکاری طولی القایی خودکار یک فرایند قابل اطمینان و با بازده بالا است. مصرف کم برق و کارایی بالای سیستم های جوش القایی باعث کاهش هزینه ها می شود. قابلیت کنترل و تکرارپذیری آنها ضایعات را به حداقل می رساند. سیستم های ما همچنین انعطاف پذیر هستند. تطبیق بار اتوماتیک بار خروجی کامل در طیف گسترده ای از اندازه لوله را تضمین می کند. و ردپای کوچک آنها باعث می شود که آنها به راحتی بتوانند در خطوط تولید ادغام شوند یا از آنها استفاده کنند.
جوشکاری القایی در کجا استفاده می شود؟
این نوع جوشکاری در صنعت لوله برای جوشکاری طولی از فولادهای ضد زنگ (مغناطیسی و غیر مغناطیسی)، آلومینیوم، فولاد کم آلیاژ کم کربن و با مقاومت بالا (HSLA) و بسیاری دیگر از مواد رسانا استفاده می شود.
5 مزیت برتر جوشکاری القایی
این جوشکاری یک فرایند جوشکاری با فرکانس بالا است که شامل استفاده از آهنربا الکتریکی برای تولید گرما است. با این جوشکاری، برق فرکانس رادیویی سیم پیچ القایی را تأمین می کند. همانطور که سیم پیچ القایی جریان الکتریکی را دریافت می کند، گرم می شود. سپس می توان از دستگاه جوشکاری برای ذوب کردن دو یا چند جسم به یکدیگر با ذوب شدن سطح مربوطه استفاده کرد.
1- کارایی
اگرچه به برق نیاز دارد، اما جوش القایی یک فرآیند جوشکاری بسیار کارآمد است. این نسبت به سایر فرآیندهای جوشکاری با فرکانس بالا به برق کمتری نیاز دارد و این گزینه ای جذاب برای کاربردهای جوشکاری در مقیاس بزرگ مانند مواردی است که توسط شرکت های تولید کننده انجام می شود. دستگاهی که در جوشکاری القایی استفاده می شود از طریق برق کار می کند، اما اجازه ندهید این فکر شما را درگیر کند که مقدار قابل توجهی برق مصرف می کند. این نوع جوشکاری یک فرآیند جوشکاری کارآمد است که به طور کلی برق کمتری نسبت به سایر فرآیندهای جوشکاری مصرف می کند.
2- گرمای متمرکز
علاوه بر کارایی، جوشکاری القایی توانایی تولید گرمای متمرکز را دارد. به عبارت دیگر گرمای ایجاد شده توسط دستگاه جوش القایی در یک منطقه واحد و خاص قرار می گیرد و بدین ترتیب قطعه کار از آسیب محافظت می شود. این به تنهایی باعث می شود که این نوع جوشکاری گزینه جذابی برای لوله ها باشد. لوله های لوله کشی آب اغلب با استفاده از جوش القایی در درزها متصل می شوند. گرمای متمرکز بدون آسیب رساندن به لوله ها به یکدیگر در درزها متصل می شود.
3- از انواع مواد پشتیبانی می کند
از آهن و فولاد گرفته تا پلاستیک و کامپوزیت ها، این جوشکاری از طیف گسترده ای از مواد پشتیبانی می کند. هر دو فلزات آهنی و غیر آهنی را می توان با استفاده از این فرآیند جوشکاری مدرن بهم جوش داد. اگر ماده ای غیرمغناطیسی باشد مانند پلاستیک، معمولاً با ترکیبات آهنی کاشته می شود و در نتیجه به این ماده اجازه می دهد انرژی الکترومغناطیسی تولید شده توسط دستگاه جوش القایی را جذب کند. تا زمانی که این ماده حاوی ترکیبات آهنی باشد، می توان آن را با استفاده از دستگاه جوش القایی جوش داد.
4- آلودگی ها را از بین می برد
شاید تعجب کنید اگر بدانید که جوشکاری القایی می تواند ناخالصی های قطعات را از بین ببرد. در طی این فرایند جوشکاری با فرکانس بالا، قطعه کار در معرض دستگاه جوشکاری گرم می شود. همانطور که سطوح مربوط به قطعه کار به هم فشرده می شوند، ناخالصی ها از آنها خارج می شوند. به نوبه خود، جوش القایی قطعه های کار تمیزتری را از سایر فرآیندهای جوشکاری ارائه می دهد.
5-اتوماسیون
گرچه نمی توان آن را کاملاً خودکار کرد، مراحل ساده ای را در فرآیند جوشکاری القایی می توان به طور خودکار انجام داد تا عملیات شرکت تولیدی ساده شود. به عنوان مثال مطابقت بار می تواند به صورت خودکار انجام شود تا مقدار مناسبی از انرژی را برای گرم کردن و جوشکاری قطعات بدست آورد.
منابع: monroeengineering – wikipedia