جوشکاری فشاری ( pressure butt welding ) یکی از تکنیک های معمول جوشکاری است که می تواند به صورت جوشکاری دستی یا اتوماتیک انجام شود . این نوع جوش روی قطعات فولاد قابل انجام است . از این جوشکاری برای اتصال دو قطعه از فلز مانند لوله استفاده می شود .
جوشکاری مقاومت فشاری برای اتصال فلزات و مواد شبیه به یکدیگر استفاده می شود . یکی از انواع فرایند های جوش مقاومت است . این فرایند در یک مرحله انجام می شود و کل ناحیه ای که باید جوش شود را در بر می گیرد . گرمای ایجاد شده در ناحیه جوش به دلیل مقاومت فلز به جریان عبوری از آن است . این جریان در قطعات انتقال می یابد . این قطعات علاوه بر تحمل جریان عبوری از آن ها تحت فشار نیز قرار می گیرند . بعد از اعمال جریان و گرم شدن و نرم شدن منطقه ای که قرار است جوش شود ، به آن ها فشار وارد می شود . این فشار قطعات نرم شده را به یکدیگر متصل می کند . به این ترتیب فرایند جوشکاری تکمیل می شود و اتصال جوشی شکل می گیرد .
جوشکاری مقاومت فشاری یک فرایند حالت جامد است . فشار وارده بر سطوحی که باید جوش شوند ، باعث تغییر شکل سطوح می شود . در اثر این فشار سطوح به قدری به یکدیگر نزدیک می شوند تا بین آن ها تماس ایجاد شود و جوش شکل گیرد .
نحوه اتصال قطعات در جوشکاری فشاری
در فرایند جوشکاری PBW ، دو قطعه فلز بصورت سریال در یک مسیر پشت سر یکدیگر در یک خط قرار می گیرند . این فرایند می تواند توسط دستگاه های بزرگ جوشکاری انجام شود یا اینکه می تواند توسط ماشین های قابل حمل ، دستی و کوچک بوسیله فرد جوشکار انجام شود . فرایند جوشکاری فشاری یک فرایند اقتصادی و قابل اعتماد است . این فرایند به هیچ وسیله اضافی نیاز ندارد .
فرایند جوشکاری PBW ، می تواند برای فلز و پلاستیک مورد استفاده قرار گیرد . زمانی که دو ورقه فولادی در کنار یکدیگر قرار می گیرند و در یک خط به یکدیگر جوش داده می شوند ، اتصال جوش فشاری شکل می گیرد .
ضخامت موادی که می توانند به روش PBW جوش شوند
اگر موادی که قرار است به یکدیگر جوش داده شوند نازک باشند ، شکل جوش مربعی ( squre ) یا لبه ساده برای جوش آن ها مناسب است . اگر فلزاتی که قرار است به هم متصل شوند ضخامت بیشتری داشته باشند ، لبه ها باید طوری تراشیده شوند که به شکل V در بیایند ( single-v) . در این مواقع هر لبه می تواند بصورت جداگانه به شکل V تراشیده شود ( Double – v ) . ایجاد شیار به شکل double – v برای ضخیم ترین نوع مواد مناسب است . این بدان معناست که فلزات باید در هر دو طرف به شکل V تراشیده شوند . در این مواقع باید از ماده فیلر ( filler ) در هر دو طرف استفاده کرد . شکل double – v برای فلزات بسیار ضخیم و اشیاء بسیار بزرگ قابل استفاده است .
موارد استفاده از جوشکاری PBW
اکثر مواقع در جوشکاری ( welding ) و اتصال لوله ها به یکدیگر از فرایند جوشکاری PBW استفاده می شود . در این موارد انتهای لوله هایی که باید به هم متصل شوند ابتدا تراشیده می شود و برای اتصال آماده می شود . جوشکاری فشاری منجر به اتصال قوی و قابل اعتماد می شود .
برای انجام این فرایند گرمای ورودی زیادی مورد استفاده نیست . ناحیه تاثیر پذیرفته از گرمای ( HAZ ) کوچکی در این روش ایجاد می شود . سرعت انجام این فرایند بسیار بالا است .
مقایسه جوشکاری فشاری و جرقه ای سر به سر
جوشکاری جرقه ای و جوشکاری فشاری هر دو جوشکاری مقاومتی ( ERW ) هستند . در هر دو نوع جوشکاری تمام ناحیه جوش به یک باره در معرض جریان و حرارت قرار می گیرد . در هر دو فرایند از مقاومت نسبت به جریان الکتریکی در دو قطعه حرارت ایجاد می شود . در بسیاری از موارد این دو فرایند با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند . گرما در این فرایند ها از فرمول زیر محاسبه می شود .
Heat = I2RT
در این فرمول I ، جریان الکتریکی موجود در فرایند به آمپر است . R ، مقاومت الکتریکی قطعات موجود در جوشکاری است . T هم تعیین کننده زمان است . هر دو روش جوشکاری فشاری و جرقه ای می توانند به وسیله جریان متغیر ( AC ) یا جریان مستقیم ( DC ) انجام شوند .
جوشکاری فشاری چگونه انجام می شود
یکی از اولین انواع جوشکاری مقاومتی مورد استفاده در صنایع ، فرایند جوشکاری فشاری است . جوشکاری فشاری و جرقه ای ( FBW ) هر دو به وسیله یک دستگاه جوشکاری قادر به انجام هستند . تفاوت عمده این دو جوشکاری موضوع فشار و جریان الکتریکی است .
در فرایند جوشکاری فشاری ، دو قطعه کاری ابتدا به یکدیگر فشار داده می شوند . جریان الکتریکی در مرحله بعدی به آن ها وارد می شود . این جریان سبب می شود قطعات داغ شوند و بدلیل اینکه تحت فشار هستند به یکدیگر متصل شوند . به بیان دیگر جوشکاری فشاری یک فرایند تک مرحله ای است .
فشار و جریان تا حدی به قطعه وارد می شوند که اتصال ایجاد شود . فشار متداول در ناحیه نرم شده در اثر گرما ، منجر به تولید جوش می شود . یک جوشکاری فشاری از هیچ نوع جرقه ای استفاده نمی کند . نتیجه نهایی جوش یک منطقه صاف و متقارن است . نمونه های مدرن استفاده از جوشکاری فشاری ، فرایند اتصال سیم ها و میله های با قطر بسیار کم به یکدیگر است .
پیشرفت های صورت گرفته در زمینه جوشکاری PBW
با اینکه جوشکاری فشاری به طور گسترده در صنایع امروزی به کار گرفته می شود ، اما ، بدلیل استفاده از جریان الکتریکی زیاد قطعات به مقدار بیش از اندازه ای داغ می شوند . همچنین برای انجام این فرایند دقت نگهداری و یک سری کارهای اولیه و پیش نیاز مورد نیاز است . سطح قطعاتی که باید به یکدیگر جوش داده شوند باید بسیار تمیز ، صاف و در راستای یکدیگر باشد . اگر فرایند به درستی انجام نشود جوش حاصله ضعیف خواهد بود . یکی از عوامل درست انجام نشدن این فرایند جریان الکتریکی نامناسب است .
اینگونه تصور می شود که جوش حاصل از جوشکاری PBW بسیار ضعیف تر از جوشکاری جرقه ای است . استفاده از میکروپروسسور های پیشرفته و استفاده از جریان محدود DC باعث شده است که این تصور غلط از میان برود .
جوشکاری فشاری در ابتدا توسط ماشین های کوچک تر 5 تا 100 KVA و جریان AC تک فاز انجام می شدند . پروژه های بزرگ تر نیازمند جریان الکتریکی بیشتری هستند . جریان زیاد نیازمند منبع برق قوی تر و تجهیزات بزرگ تر است .
در سال های اخیر ، منبع برق DC سه فاز ، برای جوشکاری فشاری مورد استفاده قرار می گیرد . ماشین های جوشکاری مجهز به منبع برق DC سه فاز ، مقدار جریان اولیه را کاهش می دهند و همچنین به میزان بیشتری منطقه آماده برای جوش را گرم می کنند . مواد آهنی و غیر آهنی با استفاده از این نوع ماشین های جوشکاری ، بصورت موفقیت آمیزی جوش می شوند .
ماشین های سه فاز DC مورد استفاده در فرایند های جوشکاری هزینه بالایی دارند . تحقیقات نشان می دهد ناحیه گرم ( HAZ ) کوچکتری در این فرایند شکل می گیرد .
نتیجه گیری
مانند سایر انواع فرایندهای جوشکاری ، تکنولوژی های جدید به سرعت ابزار به کار رفته در جوشکاری جرقه ای و جوشکاری فشاری را تغییر می دهند . پیشرفت متوالی ابزارهای کنترلی ، منابع برق AC و DC ، هیدرولیک های فوق پیشرفته و پیشرفت والوها باعث پیشرفت هر دو فرایند جوشکاری شده اند . همچنین در همین زمان ، این تکنولوژی های مدرن باعث شده اند پروژه هایی که با این روش ها قابل انجام هستند نیز گسترده تر شوند .
به دلیل تنوع مواد و محصولاتی که می توانند با جوشکاری جرقه ای یا فشاری انجام شوند ، بهتر است برای هر پروژه از جوشکاری متناسب با آن استفاده شود . نیازمندی های پروژه ، کارایی و تمیزی و عدم پاشش جوش همه فاکتورهای مهمی برای انتخاب نوع جوشکاری هستند .
هر دو نوع جوشکاری نیاز به گاز محافظ ندارند . از این فرایند ها در صنایع حودرو سازی ، کشاورزی ، ساخت لوله ، توربین و سایر پروژه ها استفاده می شود . آلیاژهایی که در این نوع جوشکاری ها استفاده می شوند می توانند ، نیکل ، آلومینیوم ، و مس باشند .
از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید سپاسگزاریم . منتظر نظرات شما هستیم .
منابع : twi-global – thepipefitting – thefabricator