جوشکاری نفوذی

جوشکاری نفوذی ( Diffusion Bonding یا Diffusion Welding ) یکی از فرآیندهای جوشکاری حالت جامد است که توسط اعمال فشار در دمای بالا بدون تغییرشکل پلاستیک ماکروسکوپی انجام می شود. نفوذ فلزات در یکدیگر باعث ایجاد اتصال در این روش می شود. گاهی اوقات مقداری فلز پرکننده نیز بین سطوح جوشکاری اضافه می شود. این روش جوشکاری حالت جامد در فلزکاری استفاده می شود و قادر به اتصال فلزات مشابه و غیر مشابه است. این فرآیند بر اساس اصل نفوذ حالت جامد عمل می کند، در حالی که اتم های دو سطح جامد و فلزی در طول زمان در یکدیگر نفوذ می کنند. این فرآیند معمولاً در دمای بالا، تقریباً 50 - 70٪ درجه حرارت ذوب کامل مواد انجام می شود[ ۱] . نفوذ با استفاده از فشار بالا، همراه با درجه حرارت بالا، انجام می­ شود. این تکنیک معمولاً برای جوش دادن لایه های متناوب ( ساندویچی ) فولاد نازک فلزی، سیم های فلزی یا رشته های فلزی استفاده می شود. در حال حاضر ، جوشکاری نفوذی به طور گسترده در اتصال فلزات با مقاومت بالا و نسوز در صنایع هوافضا و هسته ای استفاده می شود [ ۱]
عمل جوشکاری نفوذی قدمتی چند صد ساله دارد. این تکنیک در اتصال­دهی طلا و مس برای جواهر­سازی، و بسیاری صنایع دیگر کاربرد دارد. در فرآیند جواهرسازی با طلا، زرگرها با ضربات مکرر، طلای جامد را به ورقه نازکی از طلا تبدیل کرده، سپس این ورقه را بر روی بستری از مس قرار داده و وزنه ای روی آن ها می گذارند. در نهایت، با استفاده از فرآیند شناخته شده به عنوان جوشکاری داغ فشاری ( Hot - Pressure Welding یا HPW ) ، مجموعه مس، طلا و وزنه درون یک کوره حرارت داده شده تا زمانی که ورقه طلا به اندازه کافی به بستر مس متصل شود.
روش های مدرن این فرآیند توسط دانشمند شوروی N. F. Kazakov در سال 1953 مطرح شد.
جوشکاری نفوذی، هیچ جوشکاری ذوبی را شامل نمی شود، و اغلب بدون فلز پرکننده است؛ هیچ جرمی به ترکیب دو فلز وارد نشده، و این اتصال بنا بر نشان دادن مقاومت فلزات پایه و همچنین مقاومت گرمایی آن ها را دارد. این مواد تحمل بسیار ناچیزی در برابر تغییر شکل پلاستیک دارند. در این پروسه تنش پسماند بسیار کمی ایجاد شده، و هیچ گونه آلودگی در حین پروسه جوش وجود ندارد. از لحاظ تئوری، جوشکاری نفوذی می تواند بین دو سطح با هر ابعادی انجام گیرد، بدون اینکه زمان مورد نیاز برای انجام آن تغییری کند. از دیدگاه عملی، سطح دو فلز تنها محدود به میزان فشار لازم و دیگر محدودیت های سطحی است. این فرآیند با فلزات مشابه و غیر مشابه، فلزات واکنش پذیر و مقاوم، یا قطعاتی با ضخامت های متفاوت نیز قابل انجام است. جوشکاری نفوذی به دلیل هزینه نسبتاً بالا، معمولاً برای کارهایی که جوشکاری از راههای دیگر دشوار یا غیرممکن است مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال می توان همجوشی موادی مانند: