جوشکاری اصطکاکی

همهٔ روش های جوشکاری را می توان در یکی از دو دستهٔ اصلی طبقه بندی کرد: جوشکاری ذوبی و جوشکاری فشاری ( غیر ذوبی ) . جوشکاری اصطکاکی ( به انگلیسی: Friction Welding، FRW ) یک فرایند جوشکاری حالت جامد است که در زمره جوشکاری فشاری قرار می گیرد. در این فرایند هیچ منبع نیروی الکتریکی یا سایر منابع نیرو مورد استفاده قرار نمی گیرند. این فرایند از طریق اصطکاک مکانیکی به اتصال قطعه کارهای چرخان یا متحرک نسبت به یکدیگر می پردازد. اعمال فشار به قطعات باعث ایجاد گرما شده و مواد را از سطوح جوش جدا کرده و به یکدیگر می چسباند. [ ۱]
در این نوع جوشکاری سطح دو قطعه که قرار است به هم متصل شوند در تماس باهم قرار می گیرند. یکی از قطعات ثابت است در حالی که قطعه دیگر می چرخد. وقتی سرعت چرخشی به یک مقدار مشخص می رسد، فشار محوری اعمال می شود و گرمایش موضعی در قسمت هایی در فصل مشترک رخ می دهد. سپس چرخش متوقف می شود و مواد گرم شده روی سطح مشترک انباشته می شوند. [ ۲] [ ۳]
استفاده از گرما به طور مؤثر در منطقهٔ جوشکاری فقط با توزیع مؤثر گرما بر روی سطوح جوشکاری امکان پذیر است. در طی فرایند جوشکاری، سطوح تحت فشار قرار می گیرند و این دوره که فاز گرمایش نامیده می شود تا رسیدن به دمای آغاز تغییر شکل پلاستیک ادامه می یابد. دما در منطقهٔ جوشکاری برای فولادها بین ۹۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد است. پس از فاز گرمایش است که فلز گرم شده در فصل مشترک با افزایش فشار انباشته می شود؛ بنابراین، نوعی عملیات ترمومکانیکی در منطقهٔ جوشکاری رخ می دهد و این منطقه دارای ساختار ذره ای پایدار است. در طی جوشکاری، به طور معمول، ذوب شدن در سطوح تماس اتفاق نمی افتد. گاهی ممکن است مقدار کمی ذوب رخ دهد ولی تجمع ماده در سطح تماس طی جوشکاری باعث می شود این فرایند ذوب دیده نشود. [ ۴]
باید دانست که اتصال جوشکاری با کیفیت بالا فقط در قطعات صاف و روان امکان پذیر است. اکسیدهای تشکیل شده در سطح یا غبار روی سطح قطعه همیشه وجود دارند و بر تشکیل پیوند و کیفیت جوشکاری تأثیر منفی می گذارند. این مشکلات با ساییدن سطوح با استفاده از اصطکاک برطرف می شوند. [ ۵]
جوشکاری اصطکاکی یکی ازپرکاربردترین روش های جوشکاری درصنعت پس از جوشکاری پرتو الکترونی است. [ ۶] از این روش به طور معمول در جوشکاری لوله ها و میله های دایره ای استفاده می شود. حرکت اساسی در این نوع کاربردها حرکت چرخشی است که باعث اصطکاک می شود. [ ۷] فلزات و آلیاژهایی که با روش های دیگر قابل جوشکاری نیستند را می توان با این روش جوشکاری نمود. [ ۴] جوشکاری اصطکاکی در مورد فلزات و ترموپلاستیک ها در طیف گسترده ای از کاربردهای هواپیمایی و خودرویی استفاده می شود. همچنین نشان داده شده است که جوشکاری اصطکاکی روی چوب هم کاربرد دارد. از سایر کاربردهای این نوع جوشکاری می توان به اتصالات دو فلزی در صنعت هسته ای اشاره کرد، جایی که اتصالات فولاد - مس در سیستم های خنک کننده راکتور رایج است. همچنین در لوله های انتقال مایعات برودتی از جوشکاری اصطکاکی برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم به فولادهای ضدزنگ و آلیاژهای با درصد بالای نیکل استفاده می شود. از جوشکاری اصطکاکی برای ترموپلاستیک ها که تحت گرما و فشار به روشی مشابه فلزات عمل می کنند، استفاده می شود. گرما و فشار مورد استفاده بر روی این مواد بسیار کمتر از فلزات است اما می توان از این روش برای اتصال فلزات به پلاستیک ها با رابط فلزی استفاده کرد. به عنوان مثال، می توان از این روش برای اتصال فریم های عینک به سنجاق های لولایشان استفاده کرد. انرژی کمتری که در این روش وجود دارد، امکان استفاده از تکنیک های گسترده تری را فراهم می کند.