جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات

جوشکاری در هوافضا یا نانوجوشکاری را اینگونه میتوان شرح داد ، در واقع نانوذره ذره ای کوچک است که اندازه آن بین 1 تا 100 نانومتر است. از نظر چشم انسان غیرقابل دیدن است ، نانوذرات می توانند خصوصیات فیزیکی و شیمیایی قابل توجهی با همتای بزرگتر مواد خود نشان دهند.در تعریف کمیسیون اروپا آمده است که اندازه ذرات حداقل نیمی از ذرات در توزیع اندازه عدد باید 100 نانومتر یا پایین تر باشد. بیشتر نانوذرات فقط از چند صد اتم تشکیل شده اند.

کاربرد نانوذرات چیست؟

نانومواد می توانند به طور طبیعی رخ دهند ، بعنوان محصول جانبی واکنش احتراق ایجاد شوند ، یا بطور هدفمند از طریق مهندسی تولید شوند تا یک نانوجوشکاری را انجام دهند.

نانوذرات در صنعت خودرو سازی

نانوذرات مهندسان را قادر می سازد تا آلیاژ آلومینیوم را که قبلاً غیر قابل جوشکاری شده بود جوش دهند. یک آلیاژ آلومینیوم که در دهه 1940 توسعه یافته مدتهاست وعده استفاده در ساخت خودرو را به ما داده است به و فقط این عمل یک مانع اساسی دارد. این امر به این دلیل است که در هنگام جوشکاری که آلیاژ گرم می شود ، ساختار مولکولی آن جریان نامتعارف از عناصر تشکیل دهنده اش که شامل آلومینیوم ، روی ، منیزیم و مس را ایجاد می کند – که منجر به ایجاد ترک هایی در طول جوش می شود. اکنون مهندسان دانشکده مهندسی UCLA Samueli راهی برای فرآیند جوشکاری  آلیاژ ، معروف به AA 7075 ایجاد کرده اند.

راه حل 

تزریق نانوذرات کاربید تیتانیوم که ذرات آنقدر کوچک اند که در واحدهای مساوی با یک میلیاردم متر اندازه گیری می شوند به سیم های نانوجوشکاری AA 7075 که به عنوان ماده پرکننده بین قطعات بهم متصل می شوند.محققان با استفاده از روش جدید ، اتصالاتی جوش داده شده با استحکام کششی تا 392 مگاپاسکال تولید کردند. (با مقایسه ، یک آلیاژ آلومینیوم معروف به AA 6061 که به طور گسترده ای در قطعات هواپیما و اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرد ، دارای مقاومت کششی 186 مگاپاسکال در اتصالات جوش داده شده است.) و طبق بررسی های انجام شده ، عملیات حرارتی پس از جوشکاری ، می تواند باعث افزایش استحکام بیشتر شود. اتصالات AA 7075 ، حداکثر 551 مگاپاسکال است، که حتی قابل مقایسه با فولاد است.

از آنجا که بسیار قوی و محکم است و همچنین بسیار سبک ، AA 7075 می تواند به افزایش سوخت خودرو و راندمان باتری کمک کند ، بنابراین قبلاً از آن برای تشکیل بدنه هواپیما و بال هواپیما استفاده میشد ، جایی که این مواد معمولاً به جای جوشکاری توسط پیچ و مهره جوش متصل می شدند.

ویژگی های جوشکار و جوشکاری در هوافضا

جوشکاری در هوافضا فقط به آموزش دبیرستان یا تکمیل یک برنامه آموزشی احتیاج دارند. و مجوزهایی برای این شغل موجود است و ممکن است بعضی مواقع مورد نیاز باشد. در سال 2018 ، متوسط حقوق برای  جوشکار ، برش ، لحیم کاری و برنز تقریباً 44000 دلار بوده است.

 اطلاعات ضروری 

جوشکاری در هوافضا روی تجهیزات جوشکاری و فناوری های موجود در هواپیماها ، شاتل های فضایی و سازه های مشابه کار می کنند. این کار به کارگران ماهر احتیاج دارد و به همین ترتیب کمی بیشتر از کارهای جوشکاری متوسط پرداخت می کند. شرایط تحصیلی متفاوت است ، اما جوشکارها اغلب از طریق دبیرستان یا مؤسسات دیگر مانند مدارس فنی و حرفه ای آموزش می گیرند. برخی از کارفرمایان ترجیح می دهند که نامزدها دارای گواهینامه جوشکاری باشند.

وظایف جوشکار هوافضا

جوشکارها از تجهیزاتی استفاده میکنند  که از گرما برای پیوستن به قطعات فلزی به یکدیگر استفاده می کنند. در مهندسی هوافضا ، این بدان معناست که آنها در زمینه ساخت قطعات و محصولات از هواپیما تا شاتل فضایی کار می کنند. این ممکن است نیاز به کار با فلزاتی مانند فولاد کربن ، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم داشته باشد. جوشکارها در کار خود  از ابزارهای مختلفی  استفاده می کنند. برخی به صورت دستی ، برخی دیگر نیمه اتوماتیک. کارفرمایان ممکن است دارای دستگاه جوشکاری خودکار باشند و ممکن است جوشکار مجبور باشند تعمیر و نگهداری روی دستگاه ها را انجام دهند. متداول ترین ابزارهای مورد استفاده در جوشکاری هوافضا ، ضربه گیرها هستند.

چشم انداز جوشکار هوافضا

  از آنجا که تمایلات و وظایف صنایع مختلف متنوع است ، این کارگران اغلب قادر به یافتن کار با انواع کارفرمایان هستند. BLS خاطرنشان می کند که جوشکارهای واجد شرایط با جدیدترین فن آوری های حرفه ای ، بیشترین تقاضا را برای کا دارند. صنعت هوا فضا با تکنولوژی بالا از جمله صنایعی است که به کارگران ماهر احتیاج دارد ، خصوصاً با پیشرفت صنعت دفاعی. جوشکارهای هوافضا روی بدنه هواپیماها و سایر وسایل حمل و نقل هوایی کار می کنند و تجهیزات جوشکاری مورد استفاده آنها می تواند خطرناک باشد. از سال 2018 تا 2028 انتظار می رود چشم انداز رشد شغلی برای همه جوشکار کندتر از حد متوسط باشد.

جوشکاری در صنعت هوافضا چیست؟

جوشکاری در ساخت برخی از اولین هواپیماهایی که با موفقیت برای مصارف تجاری ساخته شد ، مورد استفاده قرار گرفت. با گذشت سالها این روند در، فرایند تولید و فناوریهای مورد استفاده در مهندسی هوافضا تحول پیدا کردند. این صنعت تکنیک های جدیدی را برای کار با فلزات سبک تر ، مانند تیتانیوم ، آلومینیوم و منیزیم ایجاد کرد. امروزه چندین فرآیند جوشکاری مختلف به کار می رود.

فرآیند جوشکاری به طور معمول مراحل زیر را شامل می شود:

1. مشخصات و طرح ها را مطالعه می کنید
2. محاسبه ابعاد پروژه های جوشکاری
3. بازرسی از مواد و سازه ها برای جوشکاری
4. نظارت بر کار شخص برای جلوگیری از گرمای بیش از حد
5. نگهداری ماشین آلات و تجهیز

چه نوع جوشکاری در هوافضا به کار میرود؟

جوشکاری لیزر روشی است که با استفاده از لیزر با گرما بالا ، دو قطعه فلز را با هم جمع می کنیم. در این روش یکی از دو نوع تجهیزات جوشکاری استفاده می شود: جوشکار حالت جامد یا جوشکار لیزر گازی . این دستگاه جوشکاری هر دو با انتشار یک پرتو متراکم فوتون ایجاد می کنند که می تواند با قطعات فلزی نازک و ضخیم کار کند. این نوع جوشکار در تولید هواپیما ، اتومبیل و فضاپیما محبوب است ، اما دارای معایبی اندک است که آن را از کار در کلیه صنایع منع می کند.

جوشکاری حالت جامد

مهم نیست که روی چه ماده ای کار می شود ، یکیاز این دو نوع جوشکاری  برای کار استفاده می شود. جوشکاری حالت جامد از یک بلور احاطه شده توسط یک لوله فلش برای ایجاد انرژی لازم در جوشکاری لیزر استفاده می کند. یک لیزر گازی از نیتروژن ، دی اکسید کربن یا هلیوم برای تولید لیزر استفاده می کند. یک جوشکاری گاز اغلب به حالت جامد ترجیح داده می شود زیرا دارای انرژی بیشتری است.

جوشکاری پرتو لیزر با فلزاتی مانند فولاد ، آلومینیوم و تیتانیوم به خوبی کار می کند. مراکزی چون و تولید خودرو ، هوانوردی و مهندسی هوافضا به عنوان اصلی ترین کاربران  روش جوشکاری لیزر شناخته شده است. علاوه بر خوب کار کردن با این فلزات ، جوشکارهای لیزری نیز ترجیح داده می شوند زیرا می توانند در حجم بالایی که مورد نیاز خطوط تولید است ، جوشکاری دقیق انجام دهند.

منابع: phys –study – tws – wisegeek