جوشکاری نفوذی چیست و کاربرد آن کدام است؟

جوشکاری نفوذی ( Diffusion welding ) علم ، و یا بهتر است بگوئیم هنری است که قدمت تاریخی بسیاری دارد. امروزه کاربردهای متعدد این فرآیند به آن اهمیت بخشیده اند. این کاربردها با عث رشد این فرآیند در صنایع الکترونیک، هوافضا و تجهیزات هسته ای شده است .

در این صنایع گستردگی بکارگیری مواد پیشرفته ( Advanced Materials ) و بکارگیری آنها در ساختارهای پیچیده ، آدمی را تهییج می کند تا برای اتصال قطعات به یکدیگر از روش جوشکاری نفوذی ، در مقایسه با دیگر روشهای اتصال، استفاده کند. همچنین نیاز به قیمت ارزان تولیدات، قابلیت اعتماد و دقت بالا، استفاده از این روش اتصال پیشرفته را افزایش می دهد.

جوش نفوذی

جوشکاری نفوذی چیست ؟ این سوال کوتاه، پاسخ کوتاهی را نیز به همراه دارد، جوشکاری نفودی یکی از فرآیندهای اتصال در حالت جامد می باشد در این فر آیند مهم، آمیختگی سطوح مورد نظر با اعمال فشار در دماهای لازم انجام میگیرد. در طی جوشکاری هیچ ذوبی مشاهده نمی شود و فقظ تغییر شکل های میکروسکوپی بسیار محدودی به چشم می آیند. در بعضی مواقع از یک فلز پر کننده یا فیلر ( Filler Metal)، برای کمک کردن به عمل نفوذ، در بین سطوح مورد نظر استفاده میشود . این فرآیند را با نام های دیگری مانند پیوند نفوذی ، پیوند در حالت جامد ، پیوند فشاری و پیوند پرس گرم، نیز می شناسند.

کاربردها

در این روش، از پیوند نفوذی برای اتصال مواد غیر مشابه نظیر : فلزات غیر مشابه ، فلز – شیشه ، فلز – سرامیک و سرامیک – شیشه ، بطور مستقیم و یا با استفاده از یک لایه میانی استفاده می گردد . مجموعا “چهار نوع مختلف از اتصالات را می توان بر شمرد، که عبارتند از :

1. اتصال مواد مشابه به یکدیگر
2. اتصال مواد مشابه با استفاده از یک لایه میانی نازک بین آنها ، از یک ماده دیگر
3. اتصال مواد غیر مشابه به یکدیگر
4. اتصال مواد غیر مشابه با استفاده از یک لایه میانی نازک از ماده سوم
5. جو شکاری نفوذی در مقایسه با جوشکاری ذوبی دارای مزایایی است که بعضی از آنها عبارتند از:
   1- مقاومت پیوند بوجود آمده شبیه مقاومت فلر پایه است.
   ۲- حداقل اعوجاج (Distortion) و تغییر شکل را داراست و همچنین ابعاد نیز با دقت قابل کنترل هستند . 3- قطعات نازک و ضخیم را می توان به هم متصل نمود.
   ۴- در مقایسه با جوشکاری معمولی ، سطوح بزرگ را بطور موثر تریمی توان به یکدیگر وصل کرد.
   5- قطعات ریخته شده و محصولاتی که از روش متالوژی پودر تهیه شده اند را می توان به هم جوش داد.
   6 ۔ جوشکاری نفوذی ، بهینه ترین روش برای اتصال مواد مرکب با پایه فلزی (Metal Matrix Composites ) می باشد .
   ۷- با توجه به اینکه در این فر آیند از هیچ ماده روانسازی ( Flux) استفاده نکردید. لذا در مقابل خوردگی مقاومت بسیار عالی از خود بنمایش می گذارند.
   ۸- مخارجی که جهت ماشینکاری بعد از جوشکاری های ذوبی وجود دارد، بطور محسوسی کاهش می یابد
   همچنین در این فر آیند ، نسبت به جوشکاری ذوبی ، تغییرات حرارتی کمی داریم و در ساختار میکروسکوپی جوش، نسبت به فلز پایه ، تغییرات کمی مشاهده می شود . و همچنین در جوشکاری نفوذی تنش های باقیمانده (Residual stresses ) بسیار پائینی و جو د دارند .
   از طرفی ، در پیو ند نفوذی ذاتا وقت بیشتری برای تشکیل پیوند صرف میگردد . بعلاوه ، برای اعمال دمای بالا و فشار در خلا، و یا اتمسفر کنترل شده ، از تجهیزاتی با قیمت بالا استفاده می شود ، بطوریکه حتی ممکن است از نقطه نظر اقتصادی مقرون به صرفه نباشد .

تاریخچه

فرآیند جوش نفوذی را در قدیم ترین شکل خود می توان به آهنگران مصر باستان نسبت داد که ، حرارت، فشار و پوشش های سطحی ر ا بطرز استادانه و ماهرانه ای ، برای تشکیل ترکیبات مختلف و اتصال فلزات قیمتی و قطعات و زیور آلات بکار می گرفتند . نمونه هایی از حالات مختلف جواهراتی که مربوط به ۱۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح می باشند و نشان دهنده جوشکاری نفوذی در آن زمان هستند کشف گردیده اند .

از آنجائیکه فلزات قیمتی ، دارای قابلیت چکش خواری خوبی هستند و لایه های سطحی چسبیده به آنها نسبتا “راحت جد ا میگردد ، لذا برای صنعت کاران قدیم به راحتی قابل شکل گرفتن و جوش خو رد ن بودند . هر چه پیچیدگی و جز ئیا ت تزئین بیشتر میشد ، از آلیاژهای غیر مشابه بیشتر استفاده می کردند و اغلب با بکارگیری موادی که به نفوذ کمکی کردند، اجازه میدادند پیوند تشکیل شود تا از چکش کاری و تغییر فرم های زیاد جلوگیری بعمل آید.

امروزه ، جو شکاری نفوذی نه تنها برای اتصال فلزات قیمتی بکار برده می شود بلکه برای تولید ساختارهای مفیدی از آلیاژهای فلزی پیچیده ، که گرانبها می باشند و جز احتیاجات بزرگ طراحی مورد نیاز در واحد های مورد نظر میباشند نیز ، استفاده میگردد. البته باید توجه داشت که اغلب موارد موادی به یکدیگر متصل میشوند که اتصال آنها به یکدیگر از روشهای دیگر مشکل و یا غیر ممکن می باشد .

منبع: https://en.wikipedia.org/wiki/Diffusion_bonding