نوروز 96

جوشکاری کارآمدتر فولاد و آلومینیوم با روش جدید

مهندسان دانشگاه ایالتی اوهایو یک روش جوشکاری جدید ایجاد کرده‌اند که 80 درصد انرژی کمتری استفاده کرده و اتصالاتی تا 50 درصد قوی‌تر تولید می‌کند.



به گزارش سرویس علمی ایسنا، با ادامه کار سازندگان بویژه خودروسازان برای اتصال فلزات سبکی مانند آلومینیوم با فولاد سنگین‌تر، مشکل جوش دادن موفق آن‌ها به یکدیگر به میان می‌آید. مشکل این جاست که گرمای ایجاد شده در فرآیند جوشکاری در حقیقت باعث ضعیف‌تر شدن فلزات سبکتر شده که در نهایت اتصال ضعیفی بجا می‌گذارد.

اکنون دانشمندان پس از 10 سال توانسته‌اند روش جدیدی موسوم به محرک فویل تبخیر شده (VFA) ابداع کنند که این مشکل را حل کرده و می‌تواند به ساخت خودروهای سبکتر و قویتر منجر شود.

گلن داهن، استاد مهندسی و علوم مواد دانشگاه اوهایو که به توسعه رویکرد جدید کمک کرده، اظهار کرد: با این روش، مواد در یک زمان شکل گرفته و به یکدیگر متصل و باعث قویتر شدن آن‌ها می‌شود.

روش سنتی جوشکاری نقطه‌ای مقاوم با عبور دادن یک جریان الکتریکی از میان قطعات فلز با استفاده از مقاومت الکتریکی طبیعی درون خود فلزات کار می‌کند. این کار باعث ایجاد حرارتی می‌شود که آن‌ها را با یکدیگر ذوب کرده و یک جوش ایجاد می‌کند. این فرآیند، انرژی بسیار زیادی مصرف کرده و فلزات ذوب شده در حالت ضعیف‌تری از قبل قرار می‌گیرند.

محققان از پالس‌های الکتریکی کوتاه ولتاژ بالا در روش جدید استفاده کردند که تنها چند میلیونیوم ثانیه طول می‌کشد.‌ آن‌ها این پالس‌ها را از میان یک فویل آلومینیوم عبور دادند و انفجاری از گاز داغ با سرعت صوت، اتمهای یک فلز را به دیگری متصل کرد. از آنجایی که دو فلز جوش خورده، مذاب نمی‌شوند، ضعیف نشده و جوش نهایی بسیار قوی‌تر است.

ذخیره انرژی از این واقعیت نشات می‌گیرد که پالس الکتریکی بسیار کوتاه بوده و انرژی لازم برای تبخیر فویل بسیار کمتر از میزان مورد نیاز برای ذوب کردن بخشهای فلزی به یکدیگر در رویکرد سنتی است.

محققان در حال حاضر از این روش برای جوش دادن ترکیبات مختلف مس، آلومینیوم، منیزیم، آهن،‌نیکل و تیتانیوم استفاده کرده‌اند. آن‌ها توانسته‌اند اتصال قوی بین فولاد و آلومینیوم ایجاد کنند که در حال عادی غیرممکن است.

در سال 2012 شرکت هوندا از دستیابی به نتایج مشابه در جوش دادن آلومینیوم به فولاد با استفاده از نوعی از این فرآیند موسوم به جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW) خبر داد. در این روش بجای اعمال حرارت بالا و گاز به عنصر سومی مثل فویل آلومینیومی، حرارت، اصطکاک و فشار به همراه عنصر سومی برای ذوب کردن دو فلز با یکدیگر استفاده می‌شود.

این رویکرد مانند VFA از انرژی کمی در ایجاد اتصال ایجاد کرده که قویتر از نمونه ایجاد شده توسط رویکرد سنتی جوشکاری است. شرکت‌های لینکولن، مزدا و آئودی از روش‌های گوناگون FSW در تولید خودرو استفاده می‌کنند.

منبع :