جوشکاری سرد چیست؟

احتمالا شما هم وقتی نام جوشکاری را می شنوید جرقه های گرم و نارنجی در ذهنتان شکل می گیرد، اما باید بگوییم نوعی دیگر از جوشکاری وجود دارد که در آن بدون استفاده از گرما، دو فلز را به هم جوش می دهند؛ به این روش، جوشکاری آرگون سرد یا Cold welding می گویند. اما جوشکاری سرد چیست؟ در این روش با تمیز کردن سطح دو فلز و اعمال فشار خارجی، اتم های سطح آنها را گمراه کرده و اتصالی تمیز و مستحکم بین آن دو ایجاد می کنند.

تعریف جوشکاری سرد

قبل از اینکه بدانیم جوشکاری سرد چیست، نیاز است با انواع جوشکاری آشنا شویم. به طور کلی welding در نوع ذوبی و غیر ذوبی انجام می شود. در نوع اول به دلیل وجود حرارت، مقداری از فلزها ذوب شده و به هم می چسبند. از انواع جوش ذوبی می توان به جوش لیزری، قوسی و الکترونی اشاره کرد. در جوشکاری لیزری، کاربرد دستگاه برش لیزر در صنایع مختلف آنقدر زیاد است که افراد کمتر از دیگر روش های ذوبی استفاده می کنند.

در نوع غیر ذوبی، که جوشکاری سرد از این سبک می باشد، فلزات به صورت جامد، بدون حرارت یا با گرما خیلی کم و با اعمال فشار زیاد به هم متصل می شوند. نکته حائز اهمیت در جوش سرد این است که سطح فلزات باید بدون آلودگی و لایه اکسید باشند تا امکان اتصال آن ها فراهم شود.

جوشکاری سرد چگونه انجام می شود؟

برای جوش آرگون سرد، باید ابتدا لایه اکسید ایجاد شده روی فلز را که به دلیل تماس با هوا به وجود آمده، از بین ببریم. برای این کار می توان از روش های مکانیکی و شیمیایی مثل برس سیمی، چربی زدایی و… استفاده کنیم. بعد از حذف این لایه، فشار زیادی از بیرون به آنها وارد می کنیم که مقدار آن، بستگی به نوع فلزات دارد؛ به همین دلیل هرچه فلز انعطاف پذیرتر باشد بهتر جوشکاری سرد اتفاق می افتد. در این حالت چون مانعی بین دو فلز نیست، اتم های آن در هنگام فشار نمی توانند تشخیص دهند که مربوط به کدام جسم هستند و بهم پیوند می خورند.

کاربرد جوشکاری سرد چیست؟

بعد از اینکه متوجه شدید جوشکاری سرد چیست، احتمالا به دنبال کاربردهای آن هستید. از مهم ترین کاربردهای جوش آرگون سرد، به اتصال در فلزات غیر مشابه می توان اشاره کرد. جوشکاری های مذابی برای دو فلز نامشابه عموما نتیجه مطلوبی ندارند و اتصالی ضعیف ایجاد می شود که احتمال شکستن آن بالا است. از Cold welding عموما برای صنایعی که حساس به حرارت بوده و امکان اشتغال و انفجار در آنها بالا می باشد، استفاده می شود. این جوشکاری در صنایعی مثل هوا فضا، تولید خودرو، روش های تولید پیشرفته و اتصال سیم ها کاربرد دارد.

از دیگر کاربردهای آن، welding در مقیاس نانو است. دانشمندان متوجه شدند، ورقه های طلا، نقره و سیم های تک کریستال با قرار گرفتن کنار هم و فشار خارجی بسیار کمی، بهم جوش می خورند و اتصالی قوی و با رسانایی بالا تولید می کنند.

فلزات مناسب در جوشکاری سرد 

• آلومینیوم (به خصوص سری غیر جوش 7xxx)
• مس
• آلیاژهای برنج

نکته ای مهم در تشخیص فلزات جوش سرد

به طور کلی به دو مورد برای انتخاب فلزات باید دقت کنیم: میزان داکتیل بودن و نقطه ذوب بالا. اگر فلز ترد باشد کاندید مناسبی برای جوش سرد نیست چون در اثر فشار می شکند. همچنین از فلزهایی با درصد کربن بالا نمی توانیم استفاده کنیم، زیرا مولکول های سطح آن تمایلی به پیوند خوردن به یکدیگر نداشته و شکل پذیری ندارند.

انواع جوش آرگون سرد

• لب به لب: در این نوع، فلزها باید به طور موازی کنار هم قرار بگیرند.
• مفصل لپ: وقتی می خواهیم دو صفحه نسبت به هم همپوشانی داشته باشند از این روش استفاده می کنیم.
• جوشکاری برنز 2: اگر هنگام جوشکاری از میله های برنزی استفاده شود، این نوع را داریم.

مزایا Cold welding

• به دلیل نداشتن حرارت، خطرات شیمیایی و مکانیکی حاصل از آن کاهش پیدا می کند.
• احتمال ذوب فلز و خدشه به آن بسیار کم است.
• اتصالی مقاوم و محکم به همراه دارد.
• می توان فلزهای غیر مشابه مانند مس و آلومینیوم را بهم متصل کرد.
• سیم های نازک در دیگر جوشکاری ها، به دلیل وجود گرما، ممکن است از بین بروند که در جوش آرگون سرد این نگرانی را نداریم.
• جوشکاری سرد به سیم هایی که عمدتا 30 تا 70 درصد آنها از نیکل، طلا، مس، نقره، برنج، آلومینیوم و آلیاژ های نقره تشکیل شده باشند، دوام و مقاومت زیادی می بخشد.
• به دلیل تولید نکردن گرما، نیاز به استفاده از ماسک مخصوص نیست.
• جوشکاری سرد برای سری های 7xxx و 2xxx آلومینیوم، که جوش آنها با دیگر روش ها تقریبا غیر ممکن است، کاربرد دارد.
• احتمال خطا در آن بسیار پایین است و نیاز به نیرو کار متخصص و ماهر نداریم.
• امکان انجام جوشکاری مستقیم در مقیاس نانو را فراهم می سازد.
• فضای متخلخل که سبب شکستن محل اتصال می شود، در این روش شکل نمی گیرد.
• برخلاف سایر روش های جوشکاری، کار نهایی بسیار تمیز و یک دست می شود.
• در مقایسه با جوش گرم، عمق نفوذ 2 یا 3 برابری دارد.

معایب جوشکاری آرگون سرد

• برای داشتن اتصال قوی نیاز است سطح جسم کاملا تمیز و اکسید آن تماما پاک شود؛ این کار در پروژه های بزرگ مشکل بوده و هزینه زیادی ایجاد می کند.
• در اجسامی با اشکال هندسی، چون تماس کامل قطعات به هم امکان پذیر نیست، از این روش نمی توانیم استفاده کنیم.
• سطح دوتا فلز باید کاملا صاف و هموار باشد؛ زیرا در صورت هموار نبودن ممکن است در پاک کردن لایه اکسید، همه قسمت ها تمیز نشوند و در نتیجه اتصال ضعیفی داشته باشیم.
• فقط دسته خاصی از فلزها که انعطاف پذیر بوده، ساختار متخلخل نداشته و فاقد کربن باشند را می توانیم در این روش استفاده کنیم.
• بسیاری از فلزها با پاک کردن لایه اکسید آنها، بلافاصله لایه اکسید جدیدی شکل می گیرد.

تفاوت جوش سرد و گرم

در جدول زیر سعی کردیم به طور خلاصه تفاوت های جوشکاری سرد و گرم را بیان کنیم.

سخن آخر

جوشکاری سرد همانطور که از اسمش مشخص است، بدون گرما و حرارت انجام می شود. در این نوع جوشکاری، ابتدا سطح فلزات از هر آلودگی و اکسیدی کاملا تمیز شده و با فشار بیرونی به یکدیگر پیوند می خورند. این نوع جوش برای اتصال فلزات نامشابه بسیار مفید و کاربردی است و اتصالی مقاوم و تمیز ایجاد می کند. همچنین در صنایع حساس و بزرگ مانند خودروسازی، هوا فضا و… پرکاربرد می باشد. اما با توجه به مزایا زیاد این روش، علت استفاده کم از جوشکاری سرد چیست؟ از مهم ترین معایب جوش سرد این است که سطح جسم باید کاملا بدون اکسید باشد که این کار هزینه زیادی در پروژه های بزرگ ایجاد می کند. همچنین محدودیت زیادی در انتخاب فلز داریم و نمی توان هر فلزی را جوش سرد داد. از بهترین فلز ها برای این کار می توان به آلومینیوم، مس و برنج اشاره کرد.

جوشکاری لیزری و سایر تکنیک های جوشکاری شامل گرما می باشند. اما در جوشکاری سرد دو قسمت فلزی طرح لیزری، بدون گرما و حرارت به یکدیگر متصل می شوند. اگر از علاقه مندان به طرح برش لیزری برای تولیدات حرفه ای هستید، می توانید در فروشگاه فایل DXF مجموعه کاملی از طرح لیزر  را دانلود کنید.