فهرست مطالب : 

 

عنوان.................................................................................................................................... صحفه

 

مقدمه.............................................................................................................................................1

 

فصل اول :کلیات روش...............................................................................................................4

 

1-1-تاریخچه

جوشکاری...........................................................................................................................................5                                              

 

 1-2- مکانیزم اتصال..................................................................................5

 

1-3- چگونگی فرآیند جوشکاری اصطکاکی .......................6

 

1-4- خصوصیات مکانیکی جوشکاری اصطکاکی................................................................................7

 

  فصل دوم : معرفی جوشکاری اصطکاکی.....................................................................................9

 

2-1- معرفی جوشکاری اصطکاکی .....................................................................................................10                                                               

 

2-2- تقسیم بندی جوشکاری اصطکاکی...........................................................................................13                                                        

 

2-2-1- جوشکاری اصطکاکی لحظه ای ...........................................................................................13                                                       

 

2-2-2- جوشکاری اصطکاکی پیوسته ...............................................................................................14                                                              

 

2-2-3- جوشکاری اصطکاکی شعاعي....................................................................15                                                              

2-3- شکلهای دیگر جوشکاری اصطکاکی ..........................16                                                        

 

2-4- مواد مناسب برای قرار گرفتن تحت جوشکاری اصطکاکی...................................................17                                 

 

2-5- جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ( تکنولوژی سبز ) ..............................................................17                                        

 

2-5-1- پارامترهای جوشکاری...........................................................................................................18                                                                    

 

2-6- معایب جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی..................................................................................22

 

فصل سوم : انواع روشهای تولید قطعات  با فرآیند جوشکاری اصطکاکی.........................23

 

3-1- ساخت قطعات گرد با پروفیل پله ای...................................................................................24

 

3-2- تولید قطعات مرکب از جنس های مختلف .......................................................................26

 

3-3- مقایسه جوشکاری اصطکاکی با سایر روشهای تولید.............................................................27

 

3-3-1-مقايسه جوش اصطكاكي با ريخته گري...............................................................................27

 

3-3-2-مقايسه جوش اصطكاكي با فورج...........................................................................................27

 

3-3-3-مقايسه جوش اصطكاكي با جوشكاري هاي ذوبي..............................................................27

 

3-4- استفاده از جوشکاری اصطکاکی به جاي ماشین کاری........................................................29

 

3-5- جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در ساخت صفحات چند پارچه.........................................46

 

3-6- قابلیت  FRMFبراغی جوش فلزات غیر متشابه..................................................................30

 

فصل چهارم : طراحی اتصال و خواص جوش.............................................................................32

 

4-1- توزیع دما........................................................................................................................................33

 

4-2- طراحی اتصال.............................................................................................................36

 

4-3- شرایط سطوح اتصال ..................................................................................................37

 

4-4- طراحی اتصال برای ابعاد ماشین...................................................................................38

 

4-5- فلزات جوش پذیر در جوشکاری اصطکاکی...............................................................39

 

4-6- اتصال فلزات غیر هم جنس.........................................................................................41

 

4-7- خواص جوش.............................................................................................................45

 

4-8- کیفیت جوش و کنترل پروسه......................................................................................47

 

4-8-1- مونیتوره کردن پروسه ............................................................................................48

 

4-8-2- بازرسی و تست......................................................................................................49

 

4-9- نیرو و توان لازم جوشکاری........................................................................................49

 

فصل پنجم : کاربردها ....................................................................................................52

 

5-1- حمل و نقل.................................................................................................................53

 

5-2- صنایع انتقال توان ، انرژی هسته ای و صنایع شیمیائی....................................................56

 

5-3- صنایع موتوری و هوافضا ...........................................................................................56

 

5-4- صنایع نفت و گاز........................................................................................................60

 

5-5- موارد متفرقه...............................................................................................................60

 

فصل ششم : طراحی و ساخت دستگاه جوشکاری اصطکاکی..........................................62

 

6-1- طراحی شماتیک دستگاه ............................................................................................63

 

6-2- واحد هیدورلیک .......................................................................................................63

 

6-2-1- مزایا و معایب سیستم هیدرولیک.............................................................................64

 

6-2-2- اطلاعات مورد نیاز طراحی......................................................................................65

 

6-2-3- جک هیدورلیک ( سیلندر هیدرولیک )..................................................................65

 

6-3- معرفی واحد کنترل کامپیوتری....................................................................................71

 

6-3-1- مزایا و معایب ماشینهای کنترلی...............................................................................72

 

6-3-2- اجزای اصلی ماشین های جوشکاری اصطکاکی واحد کنترلی.................................72

 

6-3-3- واحد های کنترل ماشین .........................................................................................73

 

6-4- اصول کار ترمزهای مغناطیسی ....................................................................................73

 

6-4-1- ترمز دیسکی مغناطیسی...........................................................................................75

 

6-5- کوپلینگ های قطع و وصل شونده الکتریکی...............................................................83

 

فصل هفتم: نتایج...........................................................................................................................104

 

7-1- مزایا و محدودیتهای جوشکاری اصطکاکی  ........................................................................105

 

7-2- ارزیابی و محدودیتهای جوشکاری اصطکاکی.......................................................................106

 

7-2- ارزیابی ماشین جوشکاری اصطکاکی......................................................................................107

 

-        پیوست ها..........................................................................................................................110

 

منابع...................................................................................................................................112

 

 

 

 

 

چکیده

 

جوشکاری اصطکاکی یکی از روشهای اتصال قطعات همجنس و غیر همجنس میباشد که به انواع مختلفی از قبیل:جوشکاری اصطکاکی لحظه ای –پیوسته –شعاعی –اغتشاشی و... تقسیم بندی میشود.این روش در صنعت هواوفضا –صنایع خودروسازی –صنایع نفت و گاز و بسیاری از صناع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.

 

به طور مختصر میتوان گفت که این روش به این ترتیب است:

 

ابتدا یکی از قطعات را به فک ثابت دستگاه می بندند ودیگری را به فک متحرک.

 

بعد فک متحرک شروع به دوران میکند و رفته رفته به قطعه ثابت نزدیک میشود بعد از اینکه اصطکاک موجب خمیری شدن  لبه های قطعات شد دستگاه استپ کرده و با اعمال نیرو باعث جوش خوردن قطعات به یکدیگر میشود

 

 

 

مقدمه  :

 

امروز كه انسان به ساختن فضا پيما، آسمان خراش، نيروگاه هسته اي، ميكروپروسسور و غيره مشغول است هنوز جوشكاري از روش هاي بسيار مهم اتصال محسوب مي شود. فرآيندهاي جوشكاري نه تنها

 

براي اتصال فلزات همجنس بلكه در موارد خاص با رعايت نكات تكنيكي و متالورژيكي ويژه براي اتصال فلزات غير همجنس (مس-آلومينيوم)، فلز به غير فلز (سراميك به فلز) و حتي غير فلز به غير فلز (سراميك به سراميك) نيز استفاده مي شود. علاوه بر كاربرد جوشكاري در اتصالات دائم، كاربردهاي ديگري نيز در صنعت معمول است (نظير بازسازي عيوب قطعات ريختگي يا ماشين كاري شده، بازسازي قطعات فرسوده و مستهلك شده و ايجاد موضوع جوش با خواص ويژه در فرآيند ساخت بعضي از قطعات صنعتي) كه هر كدام جايگاه ويژه اي داشته و ضمن اينكه اهميت آنها كمتر از كاربرد اصلي اتصال آن نيست.

 

تاكنون فرايندهاي مختلف جوشكاري در دنيا ابداع شده است كه هر كدام كاربرد ويژه و نقاط ضعف و قوت خود را دارند. بعنوان مثال فرايند جوشكاري پتكي يا آهنگري هنگامي كه انسان اوليه با آتش و فلز آشنا شد متوجه شد كه مي توان دو قطعه فلزي بصورت سرد يا گداخته روي هم قرار داده و در اثر كوبيدن موجب اتصال آنها شود، يا فرايند جوشكاري اصطكاكي تلاطمي كه عمر كوتاهي دارد و هنوز مراحل ابتدايي كاربردي آن مطرح است و يا فرايندهاي پيشرفته ديگري كه مراحل آزمايشگاهي را طي مي كنند. همچنين فرايند جوشكاري نسبتاً جديدي نيز ابداع شده است كه ورق به ضخامت 600 ميليمتر را با يك پاس بدون پخ سازي جوش مي دهند و... و يا فرايندي كه عمليات جوشكاري را بايد در زير ميكروسكوپ انجام داد و محل جوش را نمي توان با چشم غير مسلح ديد. يكي از مهمترين و اصلي ترين تلاشهاي متخصصين، ابداع فرايندهاي جوشكاري با كمترين هزينه و بيشترين سرعت و خواص كاملاً مشابه قطعه اصلي است.

 

در جوش های حالت جامد برخلاف فرآیندهای حالت ذوبی كه محل اتصال در نتیجه ذوب موضعی دو قطعه و تداخل آنها و عمل انجماد انجام می شد، اتصال بدون تشكیل مذاب انجام می شود.ولی ممكن است فیلمی از فلز مذاب در یك مرحله میانی از عملیات بین سطوح اتصال ایجاد گردد اگرچه فلز مذاب معمولاً به طور كامل از جوش جدا می شود،ولی در حضور كوتاه خود نقش مفیدی را در انجام جوش ایفا می كند.

 

به طور كلی جوشكاری اصطكاكی بر اساس تبدیل انرژی مكانیكی به انرژی گرمایی استوار است كه دو قسمت مورد اتصال را به هم نزدیك كرده و با ایجاد حركت دورانی سریع یكی از آنها بر روی دیگری و مالش و اصطكاك دو قطعه، گرمای زیادی تولید شده و موجب حالت پلاستیسیته در لبه های اتصال می شود با فشار اعمال شده نهایی قطعات در هم فرو می روند و اتصال ایجاد می شود.

 

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اولین بار برای آلیاژهایAL ابداع گشت و یک روش جوش کاری حالت جامد است . چون روش های جوشکاری فعلی برای جوش دادن آلیاژهای آلومینیوم که در هوا فضا کاربرد دارند، کفایت نمی کند . آلومینیوم های سری 2xxx و 7xxx را به عنوان آلومینیوم های غیر قابل جوش می شناسند ، به خاطر ساختار میکروسکوپی ضعیف و خلل و فرج های که در منطقه  FZ باقی می ماند و خواص منطقه جوش با فلز پایه قابل مقایسه نیست . بعضی آلومینیوم ها قابلیت جوشکاری دارند ولی در عوض با اکسیدهای سطحی مشکل بزرگی دارند که بر طرف کردن آن نیز گران می باشد . مجموع این عوامل دست به دست هم داد که در سال 1991The welding –institute(TWI)روشFSW­رااختراع­کرد.

ایده اصلی جوشکاری اصطکاکی بسیار ساده می باشد. یک وسیله دوّار مصرف نشدنی (یک پین ویژه همراه با دندانه) را در نظر بگیرید. دو فلزی را که می خواهند جوش بدهند در کنار هم محکم قرار می دهند و پین وارد خط اتصال این دو فلز می شود و همراه با چرخش ، طول خط اتصال را طی می کند. پین دو عمل اصلی را انجام می دهد:

 

• گرم کردن قطعه توسط اصطکاک

 

• حرکت دادن مواد به منظور اتصال

 

گرما به کمک اصطکاک بین پین و قطعه کار و تغییر فرم پلاستیک قطعه به دست می آید. حرارت متمرکز شده باعث نرم شدن مواد اطراف پین و به همراه حرکت دوار پین، باعث حرکت مواد از جلوی پینبرای تولید یك جوش قابل قبول پارامترهای عملیاتی از قبیل نیروی اعمالی، سرعت چرخش و زمان می تواند در رنج گسترده ای تغییر كند نیروی اعمالی باید به مقدار كافی بزرگ باشد تا سطوح را در تماس با یكدیگر نگه دارد زمان عملیات هم باید به گونه ای باشد كه اكسیداسیون سطوح به حداقل برسد. نیروی ناكافی حرارت كمتری ایجاد می كند كه منجر به عدم اتصال مناسب سطوح می گردد از طرف دیگر نیروی بیش از اندازه حرارت زیادی تولید می كند كه منجر به ذوب شدن دو فلز می شود. به عنوان مثال برای جوشكاری فولاد نیرو در محدوده 30-60 MPaو سرعت زاویه ای حداقل 90 m/minمی باشد. زمان گرمادهی برای قطعات كوچك از 5تا 10ثانیه می باشد. زمان باید به اندازه كافی باشد تا اجازه رسانش گرمایی به بخش های مركزی سطوح كه دارای حركت نسبی كمتری برای تولید حرارت می باشند را بدهد از طرف دیگر افزایش زمان گرمادهی منجر به افزایش سطح مقطع اتصال و گسترش منطقه HAZدر دو طرف جوش به طور غیرعادی می شود.

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.