صفحه 1:
صفحه 2:
انواع روش های جوشکاری
فرایندهای جوشکاری
فرایندجوشکاری اصطکاکی
انواع فرایند جوشکاری اصطکاکی
روش های جوشکاری اصطکاکی برای جوشکاری فلزات
روش های جوشکاری اصطکاکی برای جوشکاری ترموپلاستیک ها
فواید جوشکاری اصطکاکی
محدودیت های جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی
صفحه 3:
از روشهای تولید میباشد. هدف آن اتصال دائمى مواد
سی (فلز. سرامیک, پلیمر, کامپوزیت) بهیکدیگر است؛
pales کت حواضی اتضال برابر با خواض ماده با
صفحه 4:
SEE با لکترود روکشدار
جرشکاری قوسی با پوعر محانظ
| چوشکاری قوسی -ح جرشکاری قوسی با گاز محافظ
جرشکاری قوسی با لکترود رینی
روش های جوشکاری
اتروى اصريىى 2 Ga
درزچوش (قرفرای)
rer =
= جوشكارى القابى | GD ARS
2« جرقناى
t جوشكارى
1 5 پا شمله گاز
انرژی شيميا
5 الك ۲ 357055
eee 3 5
ka 4 =
جوشکاری تابشی
8 ری ویر _ | جوشکاری آلتراسوتیک
جوشكارى الكتروييم
| جوشكارى ليزدى
صفحه 5:
های جوشکاری به دو نوع کلی به شرح ذیل تقسیم می شوند:
صفحه 6:
شکاری ذوبی, به فرایندهایی
ود که اتصال فلزات پایه به کمک
wo cys گیرد. به عبارت دیگر از
, اتصال انجام مى شود. اين
هانه تتها جهت اتصال فلزات
گنتیک ها و سرامیک ها نیز کاربرد
تحت عنوان جوشکاری امتزاجی
شیمیامسی باشد. براس اس
فرایندهای جوشکاری حالت جامد, شامل
فرایندهایی است که اتصال فلزات پایه از
طریق ایجاد حرارت در آنها تا سطح خمیری
شدن ویابه روش های دیگر مانند فشار
صورت میگیرد. منبع انرٍی در اين گروه از
فرایندها می تواند الکتریکی, شیمیایی و یا
مکانیکی باشد. براساس استاندارد ۰ج aws
فرایند جوشکاری القایی (۸۷) نمونه ای از
فرایندهای جوشکاری حالت جامد با منبع
انرژی الکتریکی, فرایند جوشکاری انفجاری
lic (exw) از این فرایندها با منبع انرژی
شیمیایی و فرایند جوشکاری اصطکاکی
(۲6۷۷) نمونه ای از این فرایندها با منب
انرژی مکانیکی می باشد.
صفحه 7:
So: ee a
] بهجای استفاده از انرژی الکتریکی برای تولید گرمای مورد نیا ذوب ۲
مکا استفاده میگردد.
اصطکاکی یکی از فرآیندهای جوشکاری در حالت جامد است که نیروی |
ین دو سطح قطعات در حالت چرخش نسبت به یکدیگر, , موجب اصطکاک و .
دمای سطح درگیر گردیده و بدون ایجاد ذوب اتصال در فاز جامد انجام می ۲
۱
ری اصطکاکی, جهت اتصال فلزات و ترموپلاستیک ها در صنعت خودروسازی ۱
أستفاده مى شود. اين روش شامل همجوشى مواد.ء بدون ذوب آنها و اغلب با 1
فاده از گرمای حاصل از اصطکاک و فشار است. 1
رما در اثر تماس یک قطعه متحرک با یک قطعه ثابت تولید شده و shy ایجاد حالت ۰
پری در فصل مشترک مواد مورد استفاده قرار می گیرد, در همان حال اعمال ۱
جانبی موجب امتزاج و ایجاد اتصال می شود. ۱
متعددی برای جوشکاری اصطکاکی وجود دارد که جهت اتصال طیف
ازمواد فلزی و غیرفلزی مورد استفاده قرار می گیرد.
صفحه 8:
ی این روش در روسیه, آمریکا و ژاین حدود سال 1960 آغاز
ماشین جوش در مقیاس صنعتی در سال 1963 ساخته شد
مد نمف صما نت ny cia اه مه و ]
اقصالات ممكن جهت جوص با جوهكارى اصطكاكى
۳ كلإ وى سرك سب
shew dy یه دیس میگود یه مگرد الول يه لول flee seas
امس (rubero be) (arte 0ك معد عمس misty
7
صفحه 9:
eed رت
als
صفحه 10:
فواید جوشکاری اصطکاکی
کن نیاز نیست. * برای اغلب مواد و یا حتی اتصالات
و كاز بوث ش نیاز نیست. af همجنس قابل اجراست.
نظر محيط زيست فرآيند * اين فرآيند نياز به تخصص بالا ندارد.
er اين فرآيند براى توليد انبوه به
a s از شروع سهولت ماشینی می شود.
ز ۶ سرعت انجام جوش نسبتاً بالاست.
ارت در اين > محيط كار و كاركاه نياز به تجهيزات
ت زيادى ندارد.
صفحه 11:
محدودیت های جوشکاری اصطکاکی
اغلب حالات قطعات می بایست محور تقارن داشته باشند.
قطعات و در یک خط کردن آن ها (چنانچه قطر بیشتر از 5
نتیمتر باشد) مشکل است.
ادی که در حالت خشک به راحتی روی هم می لغزند و فورح پذیر نیستند, برای این
وش مناسب نمی باشند. در واقع مقاومت به سایش در مواد مورد استفاده نبايد بالا
طول قطعه بیش از یک متر aul نیاز به تمهیداتی برای جلوگیری از تاب برداشتن
صفحه 12:
Rotary Friction) sl لحظه L جوشکاری اصطکاکی دورانی
(Welding
(Continuous drive friction) إجوشكارى اصطکاکی مداوم
Linear Friction Welding)) la> چوشکاری اصطحکاکی
Friction Stir Welding -) جوشكارى اصطكاكى اغتشاشى
(Fsw
صفحه 13:
به جرخ دوار سنگین می باشد سرعت چرخش چرخ دوار به وسیله
آزمایشی و استاندارد و يا از طریق فرمول های در دسترس بدست می آید.
ن به سرعت موردنیاز چرخ دوار از موتورها جدا می شود و قطعه کار در
خش تحت نیروی فشاری به قطعه کار ساکن متصل می شود.
Motor Flywheel
i \ Workpieces 0
be =
5 \ 7
Spindle Chuck Hydraulic cylinder
Non-rotating chuck
صفحه 14:
دوران کننده توسط دستگاه به چرخش درآمده و همزمان
در چرخ (۴۱۷۷/6۵۱) ذخبره می گردد. با رسیدن نرخ دوران به
, موتور الکتریکی خاموش شده و همزمان دو قطعه به
صفحه 15:
موتور گیر داده شده است که به طور پیوسته با یک سرعت ابت و
می چرخد به طور معمول یک نیروی فشاری کنترل شده اولیه برای ایجاد
سطوح تماس وارد می شود.
Workpieces
Motor Non-rotating vise
صفحه 16:
ری خطی
آوش به غیر از اینکه نوسان خطی جای حرکت دورانی را گرفته است ,
لطرى مجاز أست نا تسبت:به قطعه ثانت:به شکل موج:سینوسن حرکت
نیروی جانبی در طول محور نوسان تا زمان ایجاد جوش و برقراری اتصال
می شود.
صفحه 17:
تفاوت ميان جوشکاري اصطکاکی لحظه اي ومداوم
اصطحكاكى لحظه ای
أز قطعات به جرخ طيار متصل است.
ت دوراني در حين فرايند به صورت ييوسته تا مقدار صفر كاهش بيدا مي كند.
سينتيك فلايويل با تبديل شدن به اصطكاك و تغيير فرم بلاستيك كرماي لازم براي جوشكاري
أهم مي كند.
9 اصطكاكي مداوم
قطعات مستقيما به موتور متصل است.
دوراني تا لحظه اعمال ترمز ثابت است.
ابي قطعه كار با تبديل شدن به اصطكاك و تغيير فرم بلاستيك كرماي
إشكاري را فراهم مي كند.
صفحه 18:
روش های جوشکاری اصطکاکی برای جوشکاری فلزات
جوشكارى اصطكاكى فلزات اغلب به يكى از سه روش ذيل
صورت مى كيرد:
(Rotation) wuss ,> oS,> -1 \
(Linear) 2-حرکت خطی |
3- حرکت زاویه ای (Angular)
4- سطح سازی اصطکاکی
pA
صفحه 19:
حرکت زاویه ای singular)
Non-ROTATING م
ROTATING Go PRESSURE
NON-ROTATING
ROTATING PRESSURE
NON-ROTATING
PRESSURE
صفحه 20:
سطح سازی اصطکاکی
وش به یک میله با پوشش مخصوص جازه داده می شود تا روی
چرخانده شده و به این وسیله لایه ای از جوش را بر روی آن ایجاد نماید.
فرآیند, لایه رسوب داده شده یکنواخت بوده و به دلیل برخورداری از
پایین, ترکیبی مشابه با میله مصرفی دارد. از مزایای مهم این روش
الوصادى آن است.
صفحه 21:
جوش قابل قبول پارامترهای عملیاتی از قبیل نیروی اعمالی؛ سرعت
میتواند در رنج گستردهای تغییر کند. نیروی اعمالی باید به مقدار
باشد تا سطوح را در تماس با یکدیگر نگه دارد زمان عملیات هم باید به
اشد که اکسیداسیون سطوح به حداقل برسد. نیروی ناکافی حرارت کمتری
فد که منجر به عدم اتصال مناسب سطوح ميشود. از طرف دیگر نیروی بیش
SSL WR PAGANS 575 SP TTS SSS Ser Se Oh 9
زاویهای حداقل ٩۰ متر بر دقیقه زمان گرمادهی sly قطعات
از ۵ تا ۱۰ نانیه است. زمان باید به اندازه کافی باشد تا اجازه
گرمایی به بخشهای مرکزی سطوح که دارای حرکت نسبی کمتری
حرارت هستند, را بدهد. از طرف دیگر افزایش زمان گرمادهی
ش سطح مقطع اتصال و گسترش منطقه ۲۱۵2 در دو طرف
عادی میشود.
صفحه 22:
جوشکاری اصطکاکی برای جوشکاری ترموپلاستیک ها
اشکاری اصطکاکی ترموپلاستیک ها اغلب به یکی از دو روش
صورت می گیرد:
جوشکاری اصطکاکی ارتعاشی
et اصطکاکی مداری (0۳1۶۵۱)
صفحه 23:
جوشکاری اصطکاکی مداری (0۲۳۱۲۵۱)
ن فرایند به اجزای در تماس اجازه داده می شود تا در یک مدار
در برابر یکدیگر بچرخند. پس از رسیدن به گرمای مورد نیاز»
در تماس اجزاء با فشار به یکدیگر متصل می شوند.
جوشکاری اصطکاکی ارتعاشی
آیند» اجزای در تماس, تحت فشار قرار گرفته و سپس به آنها
تلن دده مى شونا فا بر بكد ی روج گرمای حاصل از اصطکاک
صفحه 24:
اشی ۷۷۵۱۵۱۳9 5۱۲ ۴۳:۵
اکی اغتشاشی (۴5۷۷) یک فرایند جوش
که با استفاده از یک ابزار غیر قابل مصرف
ابدون ذوب کردن آنها به هم جوش می دهد. منبع
اده شده در این فرایند انرژٍی مکانیکی می باشد.
اصطکاک بین ابزار چرخان و مواد قطعه کار بدست
گه میٌجر به ایجاد یک منطقه نرم در نزدیکی ابزار
گ هي شود. در حالی که این ابزار در امتداد خط
دو قطعه حرکت می کند, دو قطعه فلزی را در هم
با فشار مکانیکی فلز نرم و داغ را به هم فورج
صفحه 25:
در ابتدا برای آلومینیوم»
ای سازه هایی که نیاز به
جوش بسيار بالا دارند
ایند در موسسه جوش (اللا؟)
ن در دسامبر سال 1991
شید و به صورت تجربی
فت. ۱ حق ثبت اختراع
L (ow دارا می باشد که در
رابه صورت توصیفی بود.
Downward force » Welding A
7 Direction
‘Shouldef
Friction Stir,
Welded 97
Retreating امس
Side
صفحه 26:
خير شرکتهای مختلفی از اين تکنولوژی نوظهور استفاده میکنند. به
أشركث یکی از پیشتازان عرصه جوشکاری اصطکاکی اغتشاش,]
صول و اساس این روش جوشکاری بسیار ساده میباشد. اين فرایند
جوشکاری ذوبی, انرژی کمتری مصرف نموده و نیاز به استفاده از ماده
در آن نمیباشد.
ی اصطکاکی اغتشاشی فولاد مارتنزیتی براى اولين بار در ايران
صفحه 27:
صطکاکی اغتشاشی ورق های
به صورت 0101[ آبرای اولین
بار در ایران
صفحه 28:
قاعده کلی فرایند
ببن(موجبربه جقیبان» برآندن و سکاو گرشدن مواجریه جون بین چبه تود د
حركت مواد از جلوى بين به عقب بين می شود. سرعت چرخش بالاتر پین
دماى بالاتر مى شود زيرا موجب كرماى اصطكاكى بيشتر و مخلوط شدن و
یدتر مواد می شود و در نتیجه گرمای بیشتری تولید مى كند هر جند كرماى
سط میزان جفت شدن سطح ابزار (شانه 5۳0۷186۳) با قطعه کار کنترل می
با افزايش سرعت چرخش پین نبایستی انتظار داشت که گرمای تولیدی نیز به
واخت افزايش بابد با وجود این که ضریب اسملگاک ده سط با افزاییش, سب عت
کند علاوه
صفحه 29:
)ات بجنپینو فظب فان در
مرز جوشکاری موجب می شود که
50۷010۳ مواد حرکت داده شده را
مالع از اتلاف حرارت می شود) به کمک
بين و حوكت موثر مواد از جلوی پین به
صطکاکی بین ابزار مقاوم در برابر سایش
لید می شود. این حرارت تولید شده
اختلاط مکانیکی و كرما ى دررو در
ach نرم شدن مواد مغشوش شده
U. می شود. هنگامی که ماده به حالت
تیروی کمکی باعث فورج كردن دو به
جوش را تشكيل مى دهد.
ابزار جوشكارى
صفحه 30:
نیروهای جوش
ری تعدادی از نیروها بر روی ابزار عمل می کنند:
پایین برای حفظ موقعیت ابزار در بالا یا زیر سطح قطعه لازم است. برخی از ماشین آلات
اکی اغتشاشی با بار تحت کنترل عمل کنند, اما در بسیاری از موارد موقعیت عمودی ابزار
ن شده است و بنابراین بار در طول جوشکاری متفاوت است.
تا مسیر جوش موازی با حرکت ابزار اعمال می شود. از آنجایی که این نیرو از مقاومت قطعه
,ٍ حرکت ابزار تولید می شود انتطار می رود که با اقزایش دمای ماده اطراف ابزار کاهش
ممکن است عمود بر مسیر حرکت ابزار در جهت خط جوش اعمال شود.گشتاوری که برای
ابزار مورد نیاز است .مقدار آن به نیروی در جهت پایین و ضریب اصطحکاک بستگی دارد.
[ کی از شکستگی ابزار و به حداقل رساندن سایش بیش از حد و پارگی بر روی ابزار و
, چرخه جوشکاری اصلاح شده است به طوری که نیروهای وارده تا حد امکان کم بوده و
اجتناب می شود.
صفحه 31:
پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی
اري اصطكاكي اغتشاشيء همراه با جابهجايي بيجيده و تغييرشكل
است. «پارامترهاي جوشكاري», «هندسهي ابزار» و «طراحي اتصال», بر
زار: هندسهي ابزاره مهمترین عامل تأثیرگذار روي این فرآیند است و
ن نقش را در سیلان ماده بازي ميکند.
تاره اصطكاكي اغتشاشي, دو قسمت دارد:
.(Shoulder) ai!
4 ابزار» دو عملكرد دارد:
موضعي و سیلان ماده (اغتشاش).
صفحه 32:
و در ابتداي تماس پین باماده, دراثر اصطکاک, گرما ایجاد مي
jas Le, در اثر تغییر شکل بلاستیک ماده بهوجود میآید. پین تا
نه روي سطح قطعهکار بنشیند, فرو ميرود. اصطکاک بین شانه
در اين مرحله, قسمت اعظم گرماي فرآیند را تولید ميکند. از
۱ كرماء نسبت انذازويديين:و شانه نيزمهم است؛اماء ساير
sl طراحي, تأثیر چنداني روي گرماي ۱۰ ۰- ۱۰ : 4
#مجدودهي گرمشدن قطعه را نيز تعییر ملع
د دوم ابزار, گرداندن و حرکت ماده اسه me
حاه Si به هندسهی ایزار دارد.
انواع پین در قرآیند ۲5۷۷
oi
صفحه 33:
نه از ابزار جوشكاري اصطکاكي اغتشاشي را نشان ميدهد. در ابزار ماربيچي, حجم
ادهء تا ۵۶۰ و در ابزار سهشياري, تا ۲۵۷۰ کاهش مييابد. مزیت این نوع طراحيهاء
اصطكاكکي, امکان سیلان قسمتي از ماده که تغییر شکل پلاستیک داده» تسهیل حرکت
لزاز و افزایش فصل مشترک بین پین و ماده لي که تغییرشکل پلاستیکداده. همزمان با
پیشتر ميباشد.عامل اصلي برتري این نوع پینها نسبت به پينهاي ساده» نسبت حجم
هنكام جرخش به حجم خود پین است؛ يعني؛ نسبت حجم دینامیک به استاتیک که براي ایجاد
سب براي سیلان ماده, حائز اهمیت است.با 7 2
ژیزساختار حاصل که رابطي مستقيمي با
از اشييهسازي براي بررسي نحومي سيلان و١
١ ستفاده ميشود.
٠ تصوير نمادین پینی در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی که
١0 از نظر هندسی, بهینهسازی شدهاست.
۱۳ ome
صفحه 34:
اي اصطكاكي اغتشاشي, دو پارامترزیرنیز بسیار مهماند:
ابزار در جهت ساعتگرد یا پادساعتگرد و سرعت پيشروي ابزار Jele 52(V, mm/mi)
ار باعث همخوردن و اختلاط ماده حول پین چرخان شده و پيشروي ابزار, مادهي
ز جلو به عقب پین منتقل ميکند و در نهایت فرآیند جوشكاري خاتمه ميپابد.
بالاتر, باعث ایجاد گرماي بیشتر, بهدلیل اصطکاک بیشتر و در نتيجه, همخوردن
ofl خواهد شد.
صفحه 35:
ف براي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي
صفحه 36:
: رایجترین شکلهای طراحي جوش براي جوشکكاري اصطکاكي اغتشاشي,
S94 9 (Butt Joint) — هم (06( مها) هستند. در شکل دو ورق با ضخامت
یک صفحهي پشتیبان قرار گرفتهاند. در فرورفتن اوليهي lal نیروها بسیار
و مراقبت زيادي براي اطمینان از عدم جدایش دو طرف جوش, باید
2 ابزار چرخان در خط اتصال فرو ميرود و طول خط را ميپیماید و همزمان,
ابزار: در تماس کامل با سطح صفحات اس کل 3 4
دیگر» براي اتصالتزوي
فرو ميرود,و در
صفحه 37:
کاربرد ها
اکی اغتشاشی در صنایع کشتی سازی,هوا و فضاء خودروسازیراه آهن؛ رباتیک
صفحه 38:
اسکاندیناوی استخراج آلومینیوم , برای اولین بار موفق به اعمال تجاری ۲5۷ در
های فریزر ماهی در سال۱۹۹۶, و همچنین پانل های عرشه و سیستم عامل فرود
Marine Aluminium Aanensen 43 شدند. برخی از این پانل های فریزر در حال حاضر
۱ و 82۷۵705 تولید می شود. در سال ۱۹۹۷ جوش اصطکاکی اغتشاشی دو بعدی
ليد عرشه برخی از کشتی ها با اولین دستگاه های ۴5۷ پرتابل بکار گرفته شد.کشتی
The Super Liner Og 59 شرکت مهندسی و کشتی سازی Mitsui بزرگترین کشتی است
حال با فرایند ۴5۷ ساخته شده است.کشتی The Sea Fighter of Nichols Bros slm 9
Sle Jil Sgino Freedom class Littoral ¢ از پیش ساخته ای است که توسط شرکت ارائه
ne FSW. Advanced Technology and Friction Stir Li باشند. جوشکاري اصطكاکي
شاخت پانل های آلومینیومی کشتی ۵۵«دودوه ۱۱:۵۴ 5۵۲ استفاده شده است.
صفحه 39:
انها ۵۵لا در ساختلا-نچر هاعف ضابیما هاعدلتا ۴,۲ و لطلسه از/۴5۷ در سلا ۱۹99
. لین ف رلیند همچنینب_رایمخزنخارجیشاتل ف ضایی| ۸۳۵5 و برای1ً ۴۵۱۵8 و ٩۳۵۱6۵ در
اغتشاشی طولی و محیطی برای مخزن تقویت کننده موشک در فالکون ٩ در شرکت
خودرو 6۲ ۴۵۲۵ با استفاده از جوش FSW برای فلز آلومینیوم ساخته شده است.
مقاوم و کم اعوجاح فطار 395 A-train British Rail Class شرکت هبتاچی با استفاده
صفحه 40:
لهاي چندگانه با بستها
>
بای حوشکاری اصطکاکی اغتشاشی
مزاياي زيستمحيطي
- عدم نياز به كاز محافظ
- عدم نياز به تميزكاري سطحي
- حذف تلفات سايشي
- حذف حلالها
- حفظ مواد مصرفي مثل سیم گاز و غیره.
ع بسيار خوب در ! i]
الورزيكي بسبار خوب در اطراضي هي انرزي
- امكان استفاده از مواد بهتر كه باعث كاهش وزن مي
شود
- فقط ۵/۲ درصد انرژي مورد نیاز یک جوش لیزر را
نیاز دارد
- در كاربردهاي كشتيسازي و هواپيماسازي» سوخت
صفحه 41:
کیهای مود تا د ین فرآین از ره زر ساعه می شود :
Q= pwFK
0 كرماى تإليد شد
:ريب إسطكاك بين يين iy
seme پرنش ار
عد لايت مروط به هندعه ین هر ات
صفحه 42:
تأثیر
*ایجاد حرارت اصطکاکی
«مخلوط کردن مواد
«شکستن لایه اکسیدی مورد بر روی سطوح
ءظاهر جوش
»کنترل حرارت
»حرارت اصطکاکی
cul نگه داشتن وضعیت پن نسبت به قطعه
گروه آلیاژی
آلیاژهای آلومینبوم
آلیاژهای منیزیم
آلیاژهای مس
فولاد هاي كربنى و
كم آلياز
آليازهاى تيتانيوم
ese
253)
سانتیگراد)
550 - 0
350 - 0
900 - 600
800 - 650
950 - 700
صفحه 43:
شاهد بود. از سویی این فرایند می تواند جایگزین مناسبی برای روشهای
و ریخته گری باشد. در جدول زیر جفت فلزات قابل جوش به یکدیگر نمایش
صفحه 44:
rut svength metaturgcl bond (nome cases maybe
necessary to perform an approprate pot weld hea treatment 2
‘eae the ul weld strength)
Cican te riton welded bt wil ot produce fl trength bond
صفحه 45:
elo 3 پیوندها
* گرداوری شده توسط دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن
* صفحه مهندسی مکانیک
Friction Stir Welding, Technical Handbook, ESAB >
N.T. Kumbhar, K. Bhanumurthy >
_Friction Stir Welding Of Al 6061 Alloy, Asian J. Exp.
Sci, Vol 22 , 2008
۶ اینترنت
>