جوشکاري کارآمدتر فولاد و آلومينيوم با روش جديد
مهندسان دانشگاه ايالتي اوهايو يک روش جوشکاري جديد ايجاد کرده‌اند که 80 درصد انرژي کمتر مصرف استفاده کرده و اتصالاتي تا 50 درصد قوي‌تر توليد مي‌کند.
به‌گزارش ايسنا، با ادامة کار سازندگان به‌ويژه خودروسازان براي اتصال فلزات سبکي مانند آلومينيوم با فولاد سنگين‌تر، مشکل جوش‌دادن موفق آن‌ها به يکديگر به ميان مي‌آيد. مشکل اينجاست که گرماي ايجاد‌شده در فرآيند جوشکاري در‌حقيقت موجب ضعيف‌تر‌شدن فلزات سبکتر شده که در‌نهايت اتصال ضعيفي بر‌جاي مي‌گذارد.
اکنون دانشمندان پس از 10 سال توانسته‌اند روش جديدي موسوم به محرک فويل تبخير‌شده (VFA) ابداع کنند که اين مشکل را حل کرده و مي‌تواند به ساخت خودروهاي سبکتر و قوي‌تر منجر گردد.
گلن داهن، استاد مهندسي و علوم مواد دانشگاه اوهايو که به توسعة رويکرد جديد کمک کرده، اظهار کرد: با اين روش، مواد در يک زمان شکل گرفته و به يکديگر متصل و موجب قويتر‌شدن آن‌ها مي‌شود.
روش سنتي جوشکاري نقطه‌اي مقاوم با عبور‌دادن يک جريان الکتريکي از ميان قطعات فلز با استفاده از مقاومت الکتريکي طبيعي درون خود فلزات کار مي‌کند. اين کار باعث ايجاد حرارتي مي‌شود که آن‌ها را با يکديگر ذوب کرده و يک جوش ايجاد مي‌کند. اين فرآيند، انرژي بسيار زيادي مصرف کرده و فلزات ذوب‌شده در حالت ضعيف‌تري از قبل قرار مي‌گيرند.
محققان از پالس‌هاي الکتريکي کوتاه ولتاژ بالا در روش جديد استفاده کردند که تنها چند ميليونيوم ثانيه طول مي‌کشد. آن‌ها اين پالس‌ها را از ميان يک فويل آلومينيوم عبور دادند و انفجاري از گاز داغ با سرعت صوت، اتم‌هاي يک فلز را به ديگري متصل کرد. از‌آنجايي‌که دو فلز جوش خورده، مذاب نمي‌شوند، ضعيف نشده و جوش نهايي بسيار قوي‌تر است.
ذخيرة انرژي از اين واقعيت نشأت مي‌گيرد که پالس الکتريکي بسيار کوتاه بوده و انرژي لازم براي تبخير فويل بسيار کمتر از حجم مورد‌نياز براي ذوب‌کردن بخش‌هاي فلزي به يکديگر در رويکرد سنتي است.
محققان در‌حال‌حاضر از اين روش براي جوش‌دادن ترکيبات مختلف مس، آلومينيوم، منيزيم، آهن، نيکل و تيتانيوم استفاده کرده‌اند. آن‌ها توانسته‌اند اتصال قوي بين فولاد و آلومينيوم ايجاد کنند که درحال عادي غيرممکن است.
در سال 2012 شرکت هوندا از دستيابي به نتايج مشابه در جوش‌دادن آلومينيوم به فولاد با استفاده از نوعي از اين فرآيند موسوم به جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي (FSW) خبر داد. در اين روش به‌جاي اعمال حرارت بالا و گاز به عنصر سومي مثل فويل آلومينيومي، حرارت، اصطکاک و فشار به‌همراه عنصر سومي براي ذوب‌کردن دو فلز با يکديگر استفاده مي‌شود.
اين رويکرد مانند VFA از انرژي کمي در ايجاد اتصال ايجاد کرده که قوي‌تر از نمونة ايجاد‌شده توسط رويکرد سنتي جوشکاري است. شرکت‌هاي لينکولن، مزدا و آئودي از روش‌هاي گوناگون FSW در توليد خودرو استفاده مي‌کنند.