جوشکاری سرد چیست؟

جوشکاری سرد یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که در آن اتصال فلزات بدون گرم شدن قطعات مورد جوشکاری صورت می گیرد. برخلاف فرآیندهای جوشکاری گرم، در این جوشکاری هیچ فاز مایع یا مذاب در قسمت جوشکاری وجود ندارد.
جوشکاری سرد برای اولین بار در دهه 1940 به عنوان یک پدیده برای جوشکاری مواد شناخته شد. سپس کشف شد که دو سطح تمیز و مسطح از فلز مشابه اگر به صورت خلاء در کنار هم قرار گیرند به شدت به یکدیگر می چسبند. جوشکاری ریز و نانو در مقیاس جدید کشف شده در حال حاضر پتانسیل بسیار خوبی در آخرین مراحل تولید نانو نشان داده است. جوشکاری سرد در مقیاس نانو و میکرو به تازگی کشف شده است. در جدیدترین مراحل تولید جوشکاری نانو، پتانسیل بسیار خوبی نشان داده شده است.

نحوه پیوند در جوشکاری سرد

این رخداد زمانی واقع می شود که اتم های دو فلز در نظر گرفته شده، به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشند و هیچ لایه ای مابین آنها موجود نباشد، در ابن صورت پیوند اتم های دو قطعه صورت می گیرد.
علت این رویداد را ریچارد فاینمین به صورت زیر شرح داده است:
علت رخداد این پیوند این است که هنگامی که اتم های متصل شده دو قطعه دقیقا شبیه به یکدیگر باشند، اتم های دو قطعه متوجه نمی شوند که در قطعات مختلفی قرار دارند. با این حال هنگامی که لایه های اکسیداسیون، چربی و غیره مابین قطعات موجود باشند، این درک برای اتم ها حاصل شده و پیوند برقرار نمی شود.

عملیات آماده کردن سطح

بررسی های انجام شده در زمینه جوشکاری سرد نشان دهنده این مسئله است که بهترین روش آماده سازی سظح، شیوه برس کاری توسط یرس سیمی می باشد که در آن جنس برس، جنس چربی گیر و مقدار تاخیر بین مرحله آماده سازی سطح مهم است .

جوش سرد در فضا

مشکلات مکانیکی در ماهواره‌ها گاهی به جوش سرد منسوب می‌شود. آژانس فضایی اروپا در سال ۲۰۰۹ مقاله‌ای را با جزئیات منتشر کرد که حاکی از آن است که چرا این فرایند مساله‌ای مهم است که طراحان فضا نیاز به بررسی دقیق آن دارند. این مقاله همچنین از یک مثال مستند از سال ۱۹۹۱ بهره برده است. مشکلی که در فضا پیش می آید این است که با توجه به توضیحات نحوه پیوند در جوشکاری سرد که در قسمت فوق ذکر شد، به دلیل خلا در فضا، دو فلز مشابه واقع در فضا پیما ها یا ماهواره ها به یکدیگر جوش بخورند و بچسبند، چیزی که در زمین به دلیل واکنش اتمسفر با فلزات و ایجاد لایه اکسید هرگز رخ نمی دهد. با این حال برای رفع این مشگل باید تمامی تجهیزات فلزی که به فضا ارسال می شوند قبلا توسط لایه های پوششی، پوشیده شوند تا جوش سرد در فضای خلاء رخ ندهد.

جوشکاری سرد در مقیاس نانو

بر خلاف فرآیند جوشکاری سرد در مقیاس ماکرو، که معمولا نیاز به فشارهای اعمال‌شده بزرگ دارد، دانشمندان کشف کردند که نانوسیم‌ها ( قطر کم‌تر از ۱۰ نانومتر ) را می توان در عرض چند ثانیه بوسیله تماس مکانیکی به تنهایی و تحت فشار بسیار کم به هم جوش داد. میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا نشان می‌دهد که جوش‌ها تقریبا کامل هستند، با همان جهت گیری بلور، قدرت و رسانایی الکتریکی مثل بقیه نانوسیم ها. کیفیت بالای جوش‌ها به ابعاد نمونه در مقیاس نانو نسبت داده می‌شود، مکانیسم‌های وابستگی و انتشار به طور مکانیکی به انتشار سریع سطح کمک می‌کنند. جوش در مقیاس نانو نیز بین طلا و نقره و نقره و نقره اثبات شده‌است و نشان می‌دهد که این پدیده ممکن است به طور کلی قابل‌اجرا و بسیار کاربردی باشد.

مزیت ها

یکی از مزایای این روش جوش کاری اتصالات پرچ شده کمتر است.
در این روش جوشکاری بر خلاف جوشکاری گرم، تشعشعی منتشر نشده، بنابراین به پوشش و ماسک محافظ در جوشکاری سرد تیازی نیست.
درصد رخداد اشتباه در جوشکاری سرد تقریبا صفر بوده بنابراین عدم وابستگی به یک جوشکار ماهر مزیت این روش جوشکاری است.
در جوشکاری سرد نسبت به جوشکاری گرم قدرت متصل شدن دو فلز سی درصد افزایش می یابد.
بسته به نوع آلیاژ فلزات و میزان حرارت، جوش سرد عمق نفوذ اتصال دو تا سه برابری در مقایسه جوش گرم دارد.

جوش کاری اصطحکاکی نمونه ای از جوشکاری سرد

مزیت جوشکاری اصطکاکی کاهش هزینه تولید است، یه عنوان مثال در ساخت یک پرنده ی جت از نوع دومتری اکلیپس 500، صرفه جوی بالای در هزینه با استفاده از روش جوش کاری اصطکاکی همزنی که نوعی جوشکاری سرد است رخ داد، در این پروژه 263 نقطه جوش سرد جاگزین 700 نقطه جوش گرم شد. که این مساله یک صرفه جویی یک میلیون دلاری را برای سازنده به ارمغان آورد.
منابع:
https://en.wikipedia.org/wiki/Cold_welding