کاربردهای ویژه آلیاژها در صنایع هوافضا و پزشکی
آلیاژهای خاص نقش کلیدی در دو حوزه حیاتی هوافضا و پزشکی ایفا می‌کنند. در صنعت هوافضا، نیاز به مقاومت بالا در برابر دماهای شدید، تنش‌های مکانیکی و شرایط محیطی سخت، استفاده از آلیاژهایی مانند تیتانیوم و اینکونل را ضروری کرده است. در پزشکی نیز، آلیاژهای زیست‌سازگار مثل تیتانیوم گرید پزشکی و آلیاژهای کبالت-کروم برای ساخت ایمپلنت‌ها و ابزارهای جراحی مورد استفاده قرار می‌گیرند. توجه به تکنیک‌های جوشکاری مناسب و رعایت اصول کنترل حرارت در این صنایع، امری حیاتی است تا محصول نهایی از استحکام، دقت و استانداردهای لازم برخوردار باشد.
تکنیک‌های جوشکاری مناسب برای آلیاژهای خاص
جوشکاری آلیاژهای ویژه نیازمند تکنیک‌های دقیق و تخصصی است. به‌طور مثال، تیتانیوم و اینکونل به دلیل حساسیت بالا به اکسیداسیون و شکنندگی تحت حرارت، اغلب با استفاده از روش‌های TIG یا جوشکاری لیزری جوش داده می‌شوند. در مقابل، آلیاژهای کبالت-کروم ممکن است به روش‌های کلاسیک‌تر اما با نظارت دقیق‌تر بر دما و سرعت خنک شدن، جوشکاری شوند. مهم‌ترین نکته در انتخاب تکنیک، در نظر گرفتن خواص مکانیکی و ساختاری آلیاژ، مانند ضریب انبساط حرارتی و حساسیت به شوک حرارتی است. من این تکنیک رو در یکی از مقالات بفروش دیدم و یاد گرفتم
ابزارها و تجهیزات لازم برای جوشکاری آلیاژهای خاص
ابزارها و تجهیزات مورد استفاده برای جوشکاری این آلیاژها باید قابلیت تأمین دقت بالا در تنظیم پارامترها را داشته باشند. دستگاه‌های جوش TIG و MIG مجهز به سیستم‌های کنترل پیشرفته، تورچ‌های با کیفیت بالا، منابع تغذیه قدرتمند و سیستم‌های خنک‌کننده مناسب از جمله تجهیزات اساسی هستند. همچنین استفاده از محفظه‌های محافظ گاز خنثی (مانند آرگون یا هلیوم) برای جلوگیری از اکسیداسیون سطحی، به‌ویژه در جوشکاری تیتانیوم، ضروری است.
آماده‌سازی قطعات قبل از جوشکاری
آماده‌سازی سطوح و قطعات پیش از جوشکاری آلیاژهای خاص، تأثیر بسزایی در کیفیت نهایی دارد.
- تمیزکاری دقیق: حذف چربی‌ها، اکسیدها و آلودگی‌های سطحی با استفاده از حلال‌های مناسب، برس‌های استیل ضدزنگ و در صورت نیاز فرایند شات‌پینینگ.
- تنظیم قطعات: اطمینان از هم‌راستا بودن دقیق قطعات و اعمال پیچش یا خمش مناسب در صورت نیاز.
- پیشگرم (Preheating): برخی آلیاژها نیاز به پیشگرم دارند تا تنش‌های ناگهانی حرارتی حین جوشکاری کاهش یابد.
تنظیمات دستگاه جوش برای آلیاژهای مختلف
تنظیم ولتاژ، آمپر و سرعت تغذیه سیم در دستگاه جوش باید بر اساس نوع آلیاژ به‌دقت صورت گیرد. برای مثال، در جوشکاری آلیاژهای مقاوم به حرارت مانند اینکونل، تنظیم جریان پایین‌تر و سرعت جوش بالا می‌تواند از ورود حرارت بیش از حد به قطعه جلوگیری کند. همچنین در برخی موارد، استفاده از الکترود ایساب (ESAB) به‌دلیل کیفیت مناسب و قابلیت ایجاد جوش تمیز، توصیه می‌شود تا بافت متالورژیکی مناسبی در محل اتصال ایجاد شود.
تکنیک‌های جوشکاری پیشرفته مانند جوشکاری لیزری و پلاسما
جوشکاری لیزری و جوشکاری پلاسما از پیشرفته‌ترین روش‌ها برای جوشکاری آلیاژهای حساس محسوب می‌شوند. این روش‌ها با تمرکز حرارتی بالا، ناحیه متأثر از حرارت (HAZ) را کوچک نگه می‌دارند و امکان کنترل دقیق عمق جوش را فراهم می‌کنند. در نتیجه، خواص مکانیکی قطعه تا حد زیادی حفظ می‌شود. این تکنیک‌ها به‌ویژه در صنایع هوافضا که نیاز به اتصالات سبک و فوق‌مقاوم است، محبوبیت بالایی دارند.
روش‌های کنترل حرارت در حین جوشکاری
کنترل حرارت حین جوشکاری می‌تواند با استفاده از موارد زیر حاصل شود:
- پیشگرم کردن و بین‌گرم کردن: نگه داشتن دمای قطعه در محدوده‌ای خاص میان پاس‌های جوش.
- تنظیم سرعت جوشکاری: افزایش سرعت جوش باعث کاهش حرارت ورودی و در نتیجه کاهش اعوجاج می‌شود.
- استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده: استفاده از جکت‌های آب یا سیستم‌های گردش مایع خنک‌کننده، به‌خصوص در جوشکاری مداوم یا اتوماتیک.
عملیات حرارتی پس از جوشکاری
بسیاری از آلیاژهای خاص پس از جوشکاری نیازمند عملیات حرارتی هستند تا تنش‌های داخلی کاهش یابد و ساختار متالورژیکی به حالت مطلوب برسد. برای مثال، تیتانیوم اغلب تحت عملیات تنش‌زدایی قرار می‌گیرد تا مقاومت به خستگی بالا برود. در آلیاژهای نیکل-کروم نیز تنش‌زدایی می‌تواند از ایجاد ترک‌های ریز در ساختار جلوگیری کند و طول عمر قطعه را افزایش دهد.
آلیاژهای ویژه به‌دلیل خواص مکانیکی و حرارتی منحصربه‌فرد، در صنایع هوافضا و پزشکی جایگاه مهمی دارند. انتخاب تکنیک جوشکاری، تجهیزات مناسب، کنترل دما در حین جوشکاری و انجام عملیات حرارتی پس از آن، همگی عوامل کلیدی در تضمین کیفیت اتصال هستند. آشنایی با این موارد، برای متخصصان فعال در حوزه‌های حساس از جمله ساخت بدنه هواپیما و ایمپلنت‌های پزشکی، ضرورتی اجتناب‌ناپذیر است و موفقیت پروژه را تضمین می‌کند.
