زمان انتشار:
2025-06-11
هوندا فناوری جوشکاری فولاد و آلیاژ آلومینیوم با جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را برای محصولات تولید انبوه توسعه داده است؛ دانشگاه توهوکو ژاپن و هیتاچی نیز ابزار همزن از آلیاژ کبالت را توسعه داده‌اند که می‌تواند فلزات با نقطه ذوب بالا مانند فولاد و تیتانیوم را جوش دهد. کاربرد جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی) که پیش‌تر در تولید انبوه به فلزات کم‌نقطه‌ذوب مانند آلیاژهای آلومینیوم، مس و منیزیم محدود بود، اکنون به فلزات با نقطه ذوب بالاتر مانند فولاد گسترش می‌یابد*1.
*1 در فشار استاندارد جو، نقطهٔ ذوب آلومینیوم 660℃، مس 1083℃ و منیزیم 651℃ است، درحالی‌که برای آهن به 1539℃ و برای تیتانیوم به 1727℃ می‌رسد.
گرمای اصطکاک فلز را به حالت خمیری نرم می‌کند
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی فناوری‌ای است که با ابزار همزن دارای برجستگی (پین همزن) در نوک استوانه، دو ورق را به هم جوش می‌دهد؛ ابزار از بالای محل مورد نیاز برای جوشکاری در دو ورق لب‌به‌لب (فلز پایه) یا دو ورق روی‌هم، هم‌زمان با چرخش به داخل فشرده می‌شود.
گرمای اصطکاک میان پین همزن چرخان و ورق، فلز اطراف پین را به حالت خمیری نرم می‌کند و پین چرخان از این طریق در ورق فرو می‌رود. سپس فلز نرم‌شدهٔ پیرامون پین با هم آمیخته می‌شود (جریان پلاستیک رخ می‌دهد) و دو ورق فلزی را یکپارچه می‌کند؛ یا در سطح اتصال دو ورق پیوند فلزی ایجاد می‌شود و آن‌ها را یکپارچه می‌سازد.
پیش‌تر ابزار همزن مقاوم به دمای بالا وجود نداشت
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی چهار مزیت دارد: （1）چون بدون ذوب فلز پایه می‌توان جوش داد (جوشکاری حالت جامد)، تغییر شکل و عیوب پس از جوش کم‌اند و می‌توان کیفیت محصول را افزایش و هزینه را کاهش داد؛ （2）نسبت به جوشکاری ذوبی انرژی کمتری مصرف می‌کند؛ （3）به گاز محافظ نیاز ندارد؛ （4）صدای کم دارد و گردوغبار تولید نمی‌کند. این فناوری برای جوشکاری مواد غیرهمجنس نیز بسیار مؤثر است؛ ازاین‌رو مورد توجه فراوان صنعت قرار گرفته و انتظار می‌رود با انتخاب مادهٔ مناسب برای هر بخش، به سبک‌سازی و نتایج دیگر دست یابد*2. اما همان‌طور که در آغاز مقاله گفته شد، پیش‌تر مواد قابل استفاده در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در مقیاس تولید انبوه به فلزات کم‌ذوب محدود بودند.
*2 جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نسبت به جوشکاری فاز مایع، یعنی جوشکاری ذوبی که فلز پایه را ذوب می‌کند، دمای جوشکاری پایین‌تری دارد و کنترل گرمای ورودی با تنظیم شرایط جوشکاری آسان‌تر است. بنابراین می‌توان تشکیل ترکیبات بین‌فلزی، عامل اصلی افت استحکام جوش، را به‌آسانی کاهش داد. کاهش ضخامت لایهٔ ترکیبات بین‌فلزی، استحکام محل جوش را افزایش می‌دهد. در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نیز هم‌زدن بیش‌ازحد باعث تشکیل مقدار زیادی ترکیبات بین‌فلزی می‌شود.
علت محدودبودن کاربرد پیشین جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به فلزات کم‌ذوب، نبود ابزار همزن کم‌قیمت و مقاوم به دمای بالا برای تولید انبوه بود. در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم معمولاً از ابزار همزن ساخته‌شده از مواد آهنی و فولادی مانند فولاد ابزار استفاده می‌شود. هنگام جوش‌دادن فلزات با نقطهٔ ذوب بالا مانند فولاد و آلیاژ تیتانیوم با این ابزار، در ناحیهٔ دمای بالایی که این فلزات را نرم می‌کند، خود ابزار نیز نرم می‌شود و سایش شدید آن را غیرقابل استفاده می‌کند. با آنکه ابزارهای همزن از مواد غیرآهنی مانند سرامیک و آلیاژ تنگستن-رنیوم توسعه یافته‌اند، قیمت بسیار بالای آن‌ها برای تولید انبوه مناسب نیست.
آشکارکردن سطح تازهٔ فولاد بدون نیاز به هم‌زدن
فناوری توسعه‌یافتهٔ هوندا برای جوش‌دادن فولاد و آلیاژ آلومینیوم به روش اصطکاکی اغتشاشی، برای اتصال فلزات پایهٔ فولادی و آلیاژ آلومینیومِ روی‌هم‌قرارگرفته استفاده می‌شود. ویژگی اصلی آن این است که فقط آلیاژ آلومینیوم هم زده می‌شود و فولاد هم زده نمی‌شود (تصویر پایین شکل 1). به این ترتیب از افزایش بیش‌ازحد دمای ابزار همزن جلوگیری می‌شود.
امکان جوش‌دادن فولاد و آلیاژ آلومینیوم بدون هم‌زدن فولاد به دلیل تشکیل پیوند فلزی میان آن‌ها است. یعنی این فناوری فولاد را هم نمی‌زند، بلکه فیلم پوششی و لایهٔ اکسیدی سطح فولاد را برمی‌دارد. به این روش سطح تازهٔ فولاد آشکار و میان آن و آلیاژ آلومینیومِ فعال‌شده بر اثر هم‌زدن، پیوند فلزی ایجاد می‌شود. وجود این پیوند فلزی فولاد و آلیاژ آلومینیوم را یکپارچه می‌کند*3.
*3 پس از ورود آب و مانند آن میان فولاد و آلیاژ آلومینیوم، خوردگی دوفلزی (خوردگی الکتریکی) رخ می‌دهد؛ این فناوری با قرار دادن فیلم سیلیسیم میان فولاد و آلیاژ آلومینیوم از این پدیده جلوگیری می‌کند.
هوندا این فناوری را در زیرقاب جلوی «آکورد» جدید ویژهٔ بازار آمریکای شمالی به کار برده و به نتایج متعددی دست یافته است (شکل 2). به‌طور مشخص، وزن نسبت به زیرقاب فولادی پیشین 25％ کاهش یافته و مصرف برق هنگام جوشکاری نیز حدود 50％ کمتر شده است. همچنین با این فناوری، ساختار محل اتصال زیرقاب و تعلیق تغییر کرده و سختی محل اتصال 20％ افزایش یافته است؛ این امر به بهبود عملکرد حرکتی خودرو کمک کرده است.
گسترش حوزه‌های کاربرد با مواد جدید
از سوی دیگر، دانشگاه توهوکو، هیتاچی و شرکت ابزارهای دقیق هیتاچی متالز، ابزار همزن نسبتاً ارزان و مقاوم به دمای بالا توسعه داده‌اند و دامنهٔ کاربرد جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را گسترش داده‌اند (شکل 3). مادهٔ ابزار با همکاری دانشگاه توهوکو و هیتاچی توسعه یافته و فناوری تولید انبوه این ماده و ابزار همزن (قطعهٔ ریختگی) را هیتاچی و هیتاچی متالز پریسیژن مشترکاً با موفقیت توسعه داده‌اند. این ابزار می‌تواند برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی فلزات با نقطهٔ ذوب بالا مانند فولاد، آلیاژ تیتانیوم و آلیاژ زیرکونیوم استفاده شود و عرضهٔ آن برای پاییز 2013 برنامه‌ریزی شده است. گرچه شرکت ابزارهای دقیق هیتاچی متالز گفته است «دربارهٔ قیمت بعداً بحث خواهد شد»، پیش‌بینی می‌شود قیمت در محدودهٔ مناسب برای استفاده در تولید انبوه تعیین شود.
ماده‌ای که دانشگاه توهوکو و دیگران برای ابزار همزن جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی توسعه داده‌اند، آلیاژ کبالت است که ترکیبات بین‌فلزیِ دارای استحکام بالا حتی در دماهای زیاد درون آن پراکنده‌اند. به‌طور مشخص، Co3（Al，W） در آلیاژ پایه‌کبالت توزیع شده است. نکتهٔ کلیدی ایجاد پراکندگی ریز و یکنواخت Co3（Al，W） و نزدیک‌کردن مقدار پراکندگی و شکل مرزدانه‌ها به وضعیت مطلوب است. برای این منظور ترکیب و روش عملیات حرارتی مناسب‌تری به کار رفته است.
در حال حاضر مواد در نظر گرفته‌شده برای کاربرد این ابزار همزن شامل فولاد کربنی، فولاد پراستحکام، آلیاژ تیتانیوم (مانند Ti-6Al-4V)، تیتانیوم خالص و آلیاژ مس هستند. با آنکه کاربرد ابزار برای برخی مواد به علت استحکام، ضخامت و عوامل دیگر دشوار است، به‌طور کلی هدف جوشکاری موادی است که دمای ابزار همزن (دمای اتصال) هنگام جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی حداکثر حدود 1000℃ باشد.
صفحه قبل
افزایش عمر بدنه فلزی؛ توسعه موفق ماده ضدخوردگی خودترمیم‌شونده جوفودون
FCSE | پژوهش پیشرو: پوشش ضدخوردگی «خودترمیم‌شونده» با نیروی نور خورشید
صفحه بعد
صفحه قبل:
افزایش عمر بدنه فلزی؛ توسعه موفق ماده ضدخوردگی خودترمیم‌شونده جوفودون
صفحه بعد:
FCSE | پژوهش پیشرو: پوشش ضدخوردگی «خودترمیم‌شونده» با نیروی نور خورشید
اخبار مرتبط
معرفی محصولات ماشین‌کاری در سال 2026؛ راهکار تخصصی کایمینگ های‌تک ووهان برای ترمیم سطوح فلزی تجهیزات مکانیکی
2026-08-15
شرح تفصیلی اصول کار ماشین‌کاری در 2026؛ آشنایی کاربردی و تخصصی با ترمیم سطوح فلزی تجهیزات مکانیکی
2026-07-31
بررسی جامع مشکلات رایج ماشین‌کاری در سال 2026؛ راهنمای کاربردی رفع عیوب فرایند و بهینه‌سازی کارآمد
2026-07-16
نکات مهم سراسر فرایند ماشین‌کاری در سال 2026؛ راهنمای کاربردی کاهش هزینه، بهبود کیفیت و پیشگیری از خرابی
2026-07-01
مروری بر کاربردهای ماشین‌کاری در صنایع گوناگون در 2026؛ راهنمای کاهش هزینه و افزایش بهره‌وری همراه با ترمیم سطوح فلزی
2026-06-16
تازه‌ترین اخبار و تحولات صنعت ماشین‌کاری در سال 2026؛ تحلیل جامع ارتقای فناوری، کاهش هزینه و افزایش بهره‌وری برای بنگاه‌های تولیدی
2026-06-01
اشتراک‌گذاری در
بازگشت به فهرست
بخش‌های سایت پیشین و متن‌های مرتبط (به‌طور کامل حفظ شده‌اند)
سفر ده‌هزار لی برای کیفیت، شناخت وضعیت بازار، تبادل فناوری و کنترل کیفیت؛ شرکت در حال اقدام است!
مرکز اخبار
صفحهٔ اصلی
اخبار شرکت
اخبار صنعت
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی: جوشکاری کم‌هزینه مواد با نقطه ذوب بالا مانند ورق فولادی
