جوش سرد یا جوشکاری تماسی، یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که برای اتصال دو یا چند فلز به یکدیگر نیاز به گرما یا همجوشی کمی یا بدون نیاز دارد. در عوض، انرژی مورد استفاده برای ایجاد جوش به صورت فشار می آید. در طول فرآیند جوش سرد، برخلاف فرآیندهای جوشکاری ذوبی، هیچ فاز مایع یا مذابی در محل اتصال وجود ندارد، همانطور که در تکنیک های دیگر از جمله جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری اصطکاکی یا جوشکاری لیزری دیده می شود.

جوش سرد چیست ؟

این فرآیند برای اتصال فلزات بدون گرما نیز به عنوان جوشکاری با فشار سرد شناخته می شود، برای اولین بار در دهه 1940 شناخته شد، اگرچه تاریخچه جوشکاری سرد بسیار بیشتر است. این فرآیند که به طور گسترده برای اتصال سیم ها و همچنین برای اتصال دو فلز به یکدیگر در فضا استفاده می شود، طیف وسیعی از کاربردها را در سراسر صنعت داشت.

جوش سرد چگونه کار می کند؟

قبل از اینکه جوشکاری سرد بتواند دو یا چند فلز را به هم وصل کند، لایه‌های اکسید روی سطوح مواد باید حذف شوند. اکثر فلزات (در شرایط عادی) دارای یک لایه اکسید روی سطح هستند که مانعی را تشکیل می دهد که از اتصال اتم های فلز جلوگیری می کند. هنگامی که این لایه اکسید برداشته شد، فلزات را می توان تحت فشارهای بالا به هم فشرده کرد تا پیوندهای متالورژیکی ایجاد شود. لایه اکسید را می توان با استفاده از برس سیمی، چربی زدایی یا سایر تکنیک های شیمیایی یا مکانیکی حذف کرد.

پس از تمیز کردن، فلزات را می توان به هم فشار داد، اما مواد باید انعطاف پذیر باشند و نباید تحت سخت شدن شدید قرار گیرند. در نتیجه، فلزات نرم تر اغلب برای جوشکاری سرد ترجیح داده می شوند.

فرآیند جوشکاری سرد باعث ایجاد مشکلات مکانیکی در ماهواره‌های اولیه و سایر فضاپیماها شده است، زیرا این فرآیند حرکت نسبی بین سطوحی را که باید به هم متصل شوند را رد نمی‌کند. این به این معنی است که چسبندگی، خراشیدگی و چسبندگی می‌توانند همپوشانی داشته باشند، به‌عنوان مثال، جوش سرد و فرتینگ می‌توانند همزمان اتفاق بیفتند. با این حال، از جنبه مثبت، توانایی ذوب فلزات به یکدیگر بدون فاز مایع یا مذاب به فضانوردان اجازه می دهد تا به سرعت و به طور موثر در خارج از فضاپیما کار کنند تا هر گونه تعمیر ضروری را انجام دهند.

جوشکاری سرد را می توان در مقیاس نانو نیز انجام داد، با شواهدی که نشان می دهد نانوسیم های طلای فوق نازک تک کریستالی (با قطر کمتر از 10 نانومتر) را می توان در عرض چند ثانیه از طریق تماس مکانیکی به هم متصل کرد. 

با جوشکاری آرگون آشنا شوید

نتایج نشان داده شده است که تقریباً کامل هستند، با جهت گیری کریستالی، هدایت الکتریکی و استحکام مشابه بقیه نانوسیم. این جوشکاری با کیفیت بالا به دلیل ابعاد نمونه در مقیاس نانو، انتشار سطح با کمک مکانیکی و مکانیسم‌های اتصال جهت‌دار است. جوشکاری سرد در مقیاس نانو برای اتصال طلا به نقره و نقره به نقره به اثبات رسیده است.

ریچارد فاینمن در توضیح نحوه عملکرد جوش سرد، در سخنرانی‌های فاینمن خود خاطرنشان کرد: «دلیل این رفتار غیرمنتظره این است که وقتی اتم‌های در تماس همگی از یک نوع هستند، راهی برای اتم‌ها وجود ندارد که بدانند.

با جوشکاری CO2 آشنا شوید

آنها در قطعات مختلف مس هستند. وقتی اتم‌های دیگر، در اکسیدها و گریس‌ها و لایه‌های سطحی پیچیده‌تر از آلاینده‌ها در بین آن‌ها وجود دارد، اتم‌ها می‌دانند چه زمانی در همان قسمت نیستند.

تاریخچه جوشکاری سرد

جوشکاری سرد برای اولین بار در دهه 1940 به عنوان یک پدیده شناخته شد، اما تاریخچه پشت تکنیک های جوش سرد بسیار بیشتر است.

باستان شناسان ابزارهای عصر برنز را پیدا کرده اند که با استفاده از جوشکاری سرد به هم متصل می شدند، اما اولین آزمایش علمی در این روش تا سال 1724 انجام نشد، زمانی که کشیش جان تئوفیلوس دساگولیرز از دو گوی سربی برای آزمایش این مفهوم با نگه داشتن آنها و چرخاندن آنها در کنار هم استفاده کرد. او متوجه شد که آنها به هم چسبیده اند. آزمایشات بیشتر نشان داد که پیوندی که تشکیل شد استحکام مشابهی با فلز اصلی داشت.

مزایای جوشکاری سرد

 مزایای Cold welding زیادی نسبت به سایر روش های جوشکاری دارد، از جمله:

1- بدون HAZ

جوشکاری سرد یک منطقه متاثر از گرما (HAZ) ایجاد نمی کند  ، که تا حد زیادی خطر تغییرات شیمیایی یا مکانیکی منفی در مواد پایه متصل شده را کاهش می دهد.

2-جوش های قوی و تمیز

جوش سرد می تواند جوش های تمیزی را ارائه دهد که حداقل به اندازه ضعیف ترین مواد اولیه قوی هستند. این فرآیند جوشکاری ترکیبات بین فلزی شکننده را در محل اتصال تشکیل نمی دهد.

3- پیوستن به مواد غیر مشابه

فلزات غیر مشابهی که با استفاده از تکنیک های دیگر مانند آلومینیوم و مس به سختی به یکدیگر متصل می شوند، می توانند با استفاده از جوش سرد به یکدیگر متصل شوند.

4- جوشکاری آلومینیوم

فقط در هنگام اتصال مس به آلومینیوم نیست که جوش سرد مزایای خود را نشان می دهد، زیرا این تکنیک می تواند برای جوشکاری آلومینیوم سری 2xxx و 7xxx نیز استفاده شود، که با استفاده از هیچ روش جوشکاری فلز دیگری امکان پذیر نیست.

معایب جوش سرد

در حالی که جوش سرد مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد، محدودیت هایی نیز در ارتباط با این تکنیک وجود دارد. این ایرادات باعث می شود که در بیشتر موارد، جوش سرد به عنوان یک روش اتصال اولیه در نظر گرفته شود. با این حال، همانطور که در بالا نشان داده شد، جوش سرد هنوز هم در برخی شرایط می تواند مفید باشد. مشکلات و چالش های جوش سرد عبارتند از:

آموزش جوشکاری برق [جوشکاری الکترود دستی ]

1- پاکیزگی

مشکل اصلی جوشکاری سرد این است که مواد باید تمیز و بدون اکسید باشند تا یک جوش رضایت بخش ایجاد شود. دستیابی به این امر می تواند دشوار باشد و همچنین مدیریت آن در یک محیط تولید با حجم بالا پرهزینه و دشوار است.

2- انواع مواد

برای انواع موادی که می توان آنها را به صورت سرد جوش داد، محدودیت هایی وجود دارد، زیرا فلزات باید انعطاف پذیر باشند و تحت فرآیندهای سخت شدن شدید قرار نگیرند. علاوه بر این، فلزاتی که حاوی هر شکلی از کربن هستند را نمی توان با استفاده از این تکنیک به یکدیگر متصل کرد.

3- شکل مواد

بی نظمی روی سطوح فلزی می تواند اتصال به آنها را دشوار کند، حتی اگر تمام مراحل دیگر انجام شده باشد. جوش سرد مستلزم آن است که مواد دارای شکل منظم و بدون بی نظمی سطحی باشند. قوی ترین جوش های سرد با سطوح صاف و منظم به دست می آیند.

اینستاگرام ما را دنبال کنید

 تنوع در کاربردی

برای تمام چالش‌هایی که این تکنیک ایجاد می‌کند، جوش سرد طیف وسیعی از کاربردهای مختلف در صنعت دارد.

رایج ترین کاربرد این روش برای سیم های جوشکاری است که انرژی حرارتی می تواند مشکل ساز باشد. جوشکاری سرد می تواند اتصالات سریع و قوی در سیم ها را تضمین کند و معمولاً با آلومینیوم، برنج 70/30، مس، طلا، نیکل، نقره، آلیاژهای نقره و روی استفاده می شود.

جوشکاری سرد همچنین برای اتصال فلزات غیرمشابه که در غیر این صورت جوشکاری موثر دشوار است نیز خوب است. به ویژه برای اتصال مس و آلومینیوم به یکدیگر مفید است، این روش همچنین می تواند جوشکاری آلومینیوم سری مواد 2xxx و 7xxx را به هم وصل کند.

جوش سرد که در صنایع از جمله هوافضا و خودرو استفاده می شود، اغلب برای ایجاد اتصالات لب به لب یا اتصالات لبه استفاده می شود.

سوالات متداول:

چه فلزاتی را می توان به صورت سرد جوش داد؟

فلز برای جوش سرد باید انعطاف پذیر باشد، اما این تکنیک معمولا برای اتصال آلومینیوم شامل گریدهای غیرقابل جوش مانند سری 7xxx، آلیاژهای برنج 70/30، مس، روی، نقره و آلیاژهای نقره، نیکل و طلا استفاده می شود، به ویژه سیم ها.همچنین می توان از جوش سرد برای اتصال فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ تحت فشار زیاد استفاده کرد.فلزات حاوی کربن را نمی توان به صورت سرد به یکدیگر جوش داد.

آیا جوش سرد قوی است؟

اگر شرایط مناسب باشد، جوش سرد می تواند پیوندی به اندازه خود مواد اصلی ایجاد کند. همانطور که در بالا ذکر شد، این بدان معنی است که فلزات باید انعطاف پذیر، از اکسیدهای روی سطح پاک شده و در حالت ایده آل شکلی منظم داشته باشند. این مواد نمی توانند به شدت سخت شوند یا حاوی کربن باشند.با وجود این عوامل، جوش سرد می تواند برخی از قوی ترین جوش های ممکن را ایجاد کند.

آیا جوش سرد دائمی است؟

جوش سرد می تواند در شرایط مناسب جوش های دائمی ایجاد کند. اگر به درستی انجام شود، اتصال فقط با آسیب به قطعات کار قابل برگشت است. با این حال، اگر جوش سرد در شرایط مناسب انجام نشود، اتصالات ممکن است از بین بروند.

جمع بندی

جوش سرد یک تکنیک اتصال منحصر به فرد است که می تواند بدون استفاده از گرما پیوندهای بسیار قوی ایجاد کند. از عصر برنز استفاده شده است، اما در قرن شانزدهم واقعاً به طور علمی درک شد.

در حالی که جوشکاری سرد چالش هایی دارد، اما زمانی که به درستی انجام شود می تواند مواد متفاوت و حتی برخی از گریدهای غیرقابل جوش آلومینیوم را به هم بچسباند. جوش سرد که معمولاً برای اتصال سیم ها استفاده می شود، در صنایعی مانند هوافضا و خودروسازی نیز کاربرد دارد.