اصول، ویژگی ها و کاربرد روش های رایج جوشکاری

جوشکاری یکی از مهمترین فرآیندهای اتصال هسته در فلزکاری است. از طریق اعمال گرما، فشار یا ترکیبی از هر دو، به پیوند متالورژیکی{1} اتمی مواد قطعه کار دست می یابد. در صنایعی مانند تولید تماس الکتریکی، سازه‌های مکانیکی، خودروسازی، هوافضا و تجهیزات انرژی جدید، فناوری جوش مستقیماً هدایت الکتریکی، استحکام مکانیکی و پایداری بلند مدت محصول را تعیین می‌کند. با توسعه مداوم فن‌آوری‌هایی مانند کنتاکت‌های الکتریکی لحیم‌شده و جوشکاری تماسی، جوشکاری مدرن فراتر از اتصالات ساختاری تکامل یافته است تا به یک روش پردازش مهم برای اجزای عملکردی بسیار رسانا تبدیل شود.

جوش قوس الکتریکی از گرمای قوس تولید شده بین الکترود و قطعه کار برای ذوب همزمان مواد پایه و سیم جوش (یا میله) استفاده می کند و یک جوش را تشکیل می دهد. این روش پرکاربردترین روش است و بیش از 60 درصد از کل جوشکاری های صنعتی را به خود اختصاص می دهد. بر اساس نوع الکترود، می توان آن را به عنوان جوشکاری قوس فلزی دستی، جوشکاری قوس الکتریکی محافظ گاز (GMAW/MIG/MAG) و جوشکاری قوس زیر آب (SAW) دسته بندی کرد.

جوشکاری قوس فلزی دستی (SMAW):یک الکترود پوشش داده شده به عنوان الکترود استفاده می شود. پوشش الکترود می سوزد و یک گاز محافظ و سرباره تشکیل می دهد و از اکسیداسیون جلوگیری می کند. در حالی که تجهیزات ساده و هزینه کم مورد نیاز است، مهارت جوشکار به شدت به مهارت جوشکار بستگی دارد.

جوشکاری قوس فلزی محافظ گاز (GMAW):یک گاز محافظ (مانند Ar یا Ar+CO2) قوس را تثبیت می‌کند و در نتیجه جوش‌هایی به خوبی شکل می‌گیرد و کمترین پاشش را ایجاد می‌کند. این به طور گسترده ای در تولید خودرو و جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده می شود.

جوشکاری زیر آب (SAW):تحت شار انجام می شود، برای جوشکاری کارآمد صفحات ضخیم و سازه های بزرگ مناسب است.

این روش‌ها نه تنها برای ساخت سازه‌های فولادی قابل اجرا هستند، بلکه معمولاً برای پیش-جوشکاری اجزای بسیار رسانا نیز استفاده می‌شوند، و پشتیبانی ساختاری برای قطعاتی مانند مجموعه‌های تماس الکتریکی و مجموعه‌های لحیم شده با تماس نقره‌ای را فراهم می‌کنند.

جوشکاری مقاومتی (RSW) از طریق گرمایش مقاومتی در نقطه تماس قطعه کار، به یک اتصال ذوب{0} فلز می‌رسد. راندمان بالایی دارد، نیازی به سیم جوش ندارد و حداقل انرژی مصرف می کند. این به ویژه برای جوشکاری نقطه ای و جوشکاری بخیه مواد بسیار رسانا مانند مس، نقره و نیکل در صنعت برق مناسب است.

جوش نقطه ای (RSW)
با استفاده از الکترودهای گیره جوشکاری برای اعمال فشار و عبور جریان بالا، ذوب می شود و یک "قطعه" تشکیل می دهد. این فرآیند به طور گسترده در تولید کلیدهای الکتریکی و کنتاکت های رله از جمله جوشکاری نقطه ای مسی، جوشکاری پیش بینی مقاومتی و جوش لب به لب مقاومتی استفاده می شود.

جوشکاری درز (RSEW)
استفاده از الکترود غلتکی برای جوشکاری مداوم، یک درز جوشی هرمتیک ایجاد می‌کند، مناسب برای ظروف فلزی که نیاز به آب‌بندی محکم دارند-یا مایع.

جوشکاری با مقاومت AC (جوشکاری با مقاومت AC)
با استفاده از ماهیت چرخه ای AC برای کنترل گرمای ورودی، به طور موثر پاشش را کاهش می دهد و برای جوشکاری دقیق مجموعه های نوک تماس نقره الکتریکی مناسب است.

فناوری تماس نقره‌ای جوش مقاومتی به‌ویژه در صنعت برق بسیار حیاتی است، و به یک اتصال مطمئن بین کنتاکت‌های نقره با رسانایی بالا و بستر مسی دست می‌یابد، و از مقاومت تماس کم و عملکرد{0}}طولانی اطمینان می‌دهد.

لحیم کاری فرآیندی است که با ذوب لحیم کاری بدون ذوب فلز پایه به پیوند متالورژیکی می رسد. مخصوصاً برای اتصال فلزات غیرمشابه مانند لحیم کاری کنتاکت نقره به میله های مسی یا لحیم کاری کنتاکت نقره روی میله های مسی مناسب است. لحیم کاری بر اساس دما به لحیم کاری نرم و لحیم کاری سخت تقسیم می شود.

1. لحیم کاری

با استفاده از لحیم کاری با نقطه ذوب زیر 450 درجه (مانند آلیاژهای قلع-سرب و آلیاژهای نقره-قلع)، به طور گسترده در صنایع الکترونیک و برق استفاده می شود. لحیم کاری نقره یا لحیم نقره، اتصالات الکتریکی صاف و بدون تخلخل{4}}با مقاومت در برابر خوردگی قوی را تضمین می کند. برای ساخت مجموعه های کوچک تماس الکتریکی مناسب است.

2. لحیم کاری

با استفاده از فلزات پرکننده لحیم کاری بر پایه نقره-یا آلیاژهای مس-روی با نقطه ذوب بالای 450 درجه، لحیم کاری فرآیند اصلی در ساخت کنتاکت های برقی و الکتریکی لحیم کاری شده است. با کنترل دما و شکاف (معمولاً 0.05-0.15 میلی متر) می توان به اتصالات با استحکام بالا دست یافت که نیازهای برنامه های کاربردی با چگالی جریان بالا و هدایت حرارتی بالا را برآورده می کند.

لحیم کاری به ویژه در ساخت کنتاکت های لحیم کاری برای MCCB ها (قطع کننده های مدار قالبی) اهمیت دارد. لحیم کاری با مقاومت تماسی الکتریکی (ECR) یا تکنیک های لحیم کاری با اتصال تماسی به اتصال پایدار،{1}}مقاومت کم و استحکام بالا بین کنتاکت های نقره ای و هادی های مسی دست می یابد.

جوشکاری لیزری از یک پرتو لیزر پر انرژی برای گرم کردن و ذوب موضعی فلز استفاده می‌کند و یک حوضچه مذاب بسیار کوچک را تشکیل می‌دهد. دقت بالا، حداقل اعوجاج و سرعت بالا را ارائه می دهد. جوشکاری لیزری برای اجزای پیچیده مانند کنتاکت های الکتریکی مینیاتوری یا کنتاکت های دکمه های جوش داده شده نقره و مس، جوش های تمیز و بدون تخلخل- ایجاد می کند.

در صنعت تماس الکتریکی، جوش لیزری اغلب با لحیم کاری کنتاکت های الکتریکی ترکیب می شود تا اجزای رسانا بسیار قابل اعتماد تولید شود. حداقل منطقه تحت تأثیر حرارت{1}} آن را برای جوشکاری مواد کامپوزیتی با هدایت حرارتی بالا، مانند نقره و مس، ایده آل می کند.

انتخاب روش های مختلف جوشکاری مستلزم در نظر گرفتن جامع مواد، ضخامت، فرم ساختاری و الزامات هدایت است:

با انتخاب مناسب یک روش جوشکاری، رسانایی مجموعه های تماس الکتریکی را می توان بهبود بخشید و در عین حال قابلیت اطمینان و قوام تولید را به طور قابل توجهی افزایش داد.

با افزایش اتوماسیون لحیم کاری کنتاکت های الکتریکی و جوشکاری تماسی، فناوری جوش به سمت فرآیندهای هوشمند و یکپارچه در حال تکامل است. تولید مدرن از طریق جوشکاری رباتیک و نظارت بینایی به کنترل کاملاً خودکار فرآیند مجموعه‌های لحیم کاری شده نقره‌ای دست می‌یابد. در آینده، جوشکاری با مقاومت متناوب کنتاکت‌های نقره و فرآیندهای ترکیبی لحیم کاری لیزری-روندهای مهمی در تولید تماس‌های الکتریکی پیشرفته-می‌شوند.

فناوری جوش پایه اصلی برای عملکرد اتصال و هدایت الکتریکی است. از جوشکاری قوس الکتریکی سنتی و جوشکاری مقاومتی گرفته تا لحیم کاری مقاومتی با تماس الکتریکی مدرن ولحیم کاری تماسی نقره روی میله های مسی، تکامل هر فرآیند، صنعت برق را به سمت آینده تولیدی کارآمدتر، قابل اعتمادتر و سازگار با محیط زیست سوق می دهد.