جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات

جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، برای نخستین بار توسط یک شرکت آمریکایی که در لس آنجلس قرار دارد، مطرح شد. این شرکت توانست با استفاده از ذرات نانو در محل اتصال دو قطعه فلز، جوشکاری مستحکمی را ایجاد نماید که حتی برای فلزات غیر قابل جوش نیز مورد استفاده قرار می گیرد. تاکنون با استفاده از ذرات نانو در صنایع هوافضا، خودرو سازی، کشتی سازی و …، جوشکاران توانسته اند ۷۰۰۰ آلیاژ مختلف آلومینیوم را به یکدیگر متصل نمایند. این فناوری گامی بزرگ برای دستیابی به پیشرفت در مهندسی مواد به شمار می آید.

جوشکاری در هوافضا چیست؟

هوافضا یکی از مهمترین صنایعی است که جوشکاری در آن نقش گسترده ای دارد. به طور کلی در جهان، جوشکاری هوافضا را با نام جوشکاری نانو ذرات می شناسند. دلیل این امر نیز استفاده از ذره های نانو در انواع جوشکاری های این صنعت می باشد. ذرات نانو، ذرات بسیار کوچکی هستند که تعداد اتم های آن به چند صد اتم محدود می شود. با وجود این که نانو ذره ها به عنوان یکی از کوچکترین ذرات شناخته می شوند، اما چشم انسان قابلیت دیدن آنها را دارد.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره های  ☎️ ۰۹۱۲۱۵۷۴۷۷۱ و  ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

اندازه این ذره ها حداقل ۱ و حداکثر ۱۰۰ نانومتر عنوان شده است. استفاده از نانو ذره ها در جوشکاری های هوافضا، یکی از جدیدترین علم هایی است که بشر تاکنون به آن دست پیدا کرده است. به موجب این فناوری، بسیار از روش های جوشکاری برای فلز های غیر قابل جوش کاربرد پیدا کرده است. از این رو امروزه جوشکاری نانو ذرات در هوافضا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد.

دلیل استفاده از نانو ذرات در جوشکاری هوافضا

در صنعت جوشکاری هوافضا، آلومینیوم یکی از اصلی ترین فلزاتی است که در ساخت دیواره های هواپیماها و فضاپیماها مورد استفاده قرار می گیرد. اما متاسفانه آلیاژ های مختلف این فلز با روش های جوشکاری، استحکام اندکی را ایجاد می کنند. در واقع آلومینیوم با این که از کاربردی ترین فلزات برای جوشکاری است، اما نمی تواند اتصالات محکم و بادوامی را ایجاد نماید. اما خوشبختانه امروزه با گسترش تکنولوژی و استفاده از فرایند های جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، این امکان فراهم شده است تا بتوان اتصالات مستحکمی از آلومینیوم را به وجود آورد. با تحقیقات فراوانی که بر روی آلیاژ های مختلف آلومینیوم صورت گرفته، مشخص شده است که نانو ذرات، می توانند خواص متالورژیکی و مکانیکی آنها را تغییر دهند و موجب بهبود اتصالات آنها شوند. از این رو می توان با خیال راحت از آلومینیوم در جوشکاری هوافضا استفاده نمود.

مزایا استفاده از جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات

استفاده از ذرات نانو برای جوشکاری در صنایع مختلفی مانند هوافضا، موجب شده تا طول عمر اتصالات هواپیماها و فضاپیماها افزایش یابد و تعویض و تعمیر قطعات آنها به تعویق بیفتد. از این رو با کاهش چشمگیر هزینه ها در این صنعت روبرو هستیم. از دیگر مزایا استفاده از این ذرات در جوشکاری هوافضا، این است که می توان قطعات را با فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی متصل نمود.

این جوشکاری نیز عمر و دوام قطعات این صنعت را افزایش می دهد. نانو ذره ها در جوشکاری دو قطعه آلومینیوم، یک منطقه نانو کامپوزیتی را تشکیل می دهند که موجب استحکام کافی قطعات می شود. اتصال ایجاد شده در فرایند جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، علاوه بر این که استحکام قوی و بی نظیری دارد، بسیار سبک نیز می باشد. این امر می تواند موجب بهبود راندمان باتری و سوخت هواپیماها و فضاپیماها شود.

معایب استفاده از جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات

مواد نانو به طور طبیعی ذرات بسیار کوچکی هستند که در فرایند های مختلف تکنولوژی و همچنین جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند. با این که امروزه استفاده از ذرات نانو موجب اتصال برخی از فلزات سنگین شده است، اما در کنار تمام مزایا آن، معایبی نیز به چشم می خورد. به طور کلی باید عنوان کرد که جوشکاری بدون فرایند های نانو، امری غیر طبیعی می باشد. زیرا که جوشکاری از همان ابتدا با این فرایند به صورت غیر مستقیم در ارتباط بوده است.

اما گاهی اوقات برای این که فرایند جوشکاری آلومینیوم و یا تیتانیوم آسان تر و راحت تر شود، اندازه ذرات نانو را کوچک تر می کنند. اما این امر می تواند استحکام را کاهش دهد و مشکلات فراوانی را به وجود آورد. یکی دیگر از مشکلاتی که جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات به وجود می آورد، این است که ذرات نانو به کم یا زیاد شدن دما بسیار حساس هستند. در واقع اگر مقدار گرما مورد نیاز برای جوشکاری اندکی افزایش بیاید، ساختار هر ذره نانو تغییر می کند و در نتیجه احتمال ترک خوردگی فلزات جوش داده شده و شکستگی آنها بسیار زیاد خواهد بود.

کاربرد جوشکاری نانو ذرات در کدام صنایع است؟

همانطور که در مطالب پیشین گفته شد، نانو ذره ها می توانند در جوشکاری صنایعی مانند هوافضا بسیار موثر باشند. هوا فضا اصلی ترین صنعتی است که این جوشکاری در آن رونق گرفته و کاربرد دارد. امروزه استفاده از جوشکاری نانو ذرات در صنایع خودرو سازی نیز به چشم می خورد. زیرا که در این صنعت نیز آلومینیوم ها در هنگام جوشکاری، موجب ترک خوردگی در محل جوش می شدند و تا سال های بسیار زیادی آلومینیوم در این صنعت، غیر قابل استفاده بود.

اما امروزه نانو ذرات توانسته اند صنعت خودرو سازی را نیز رونق بخشند و به عنوان با ارزش ترین فرایند های در صنعت جوشکاری به حساب آیند. استحکام کششی جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، برابر با ۳۹۲ مگاپیکسل شده است که این استحکام یکی از استانداردترین استحکام های جوشکاری در هوافضا و خودرو سازی به حساب می آید.

از کدام روش جوشکاری برای جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات استفاده می شود؟

به طور کلی برای جوشکاری در هوافضا با ذرات نانو، از سه روش جوشکاری استفاده می گردد. روش اول، جوشکاری با لیزر می باشد. در این فرایند، گرما مورد نیاز برای ایجاد اتصال میان دو قطعه فلز، به وسیله انرژی بالا لیزر تامین می گردد. این نوع جوشکاری می تواند صفحات نازک و یا ضخیم هواپیما ها، فضاپیماها و خودرو ها را اتصال دهد. اما به دلیل معایبی که دارد در این صنایع استفاده نخواهد شد. جوشکاری حالت جامد، دومین روش جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات می باشد.

البته جوشکاری با لیزر انرژی بالاتری نسبت به حالت جامد دارد. اما جوشکاری حالت جامد کاربردی تر و آسان تر و همچنین با معایب کمتری می باشد. روش سوم جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، به جوشکاری پرتو لیزر تعلق می گیرد. این جوشکاری یکی از بهترین روش ها برای جوشکاری در هوافضا ذرات نانو، می باشد و می تواند فلزات آلومینیوم و تیتانیوم را با ذرات نانو، به خوبی اتصال دهد. معمولا از این روش جوشکاری برای ایجاد اتصالات در تولیدات انبوه استفاده می شود.

موقعیت کاری و میزان تحصیل جوشکاران در صنعت هوافضا

برای این که جوشکاران بتوانند در صنایع هوافضا مشغول به کار شوند، لازم است تا فعالیت های دوران هنرستان را به خوبی یاد گرفته باشند. در واقع برای فعالیت در این صنعت نیازی به مدارک تحصیلی بالا در رشته جوشکاری نیست. البته هر چه مدارک تحصیلی جوشکاران به جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات مرتبط تر باشد، می توانند در پست ها و مقام های مهم تری فعالیت کنند.

به طور کلی مدرک دیپلم و گذراندن برخی از دوره های آموزشی مرتبط با صنعت هوافضا، برای کار در این زمینه کفایت می کند. شغل جوشکاری در هر زمینه و در هر صنعتی، می تواند درآمد بالایی را برای جوشکاران به ارمغان آورد. با بررسی هایی که در سال ۲۰۱۸ صورت گرفت، متوسط حقوق یک جوشکار برای جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، معادل ۴۴ هزار دلار بوده است.

وظایف جوشکاران در صنعت هوافضا چیست؟

اتصال میان قطعات هواپیما ها و شاتل های فضایی، از اصلی ترین وظیفه جوشکاران برای فرایند جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، می باشد. جوشکاران در این صنعت با حرارت بسیار بالایی سروکار دارند و در بیشتر مواقع اتصالات را به صورت دستی انجام می دهند. البته در برخی موارد ممکن است از دستگاه های نیمه اتوماتیک برای متصل کرد بال هواپیما ها استفاده کنند.

فعالیت در زمینه صنعت هوافضا به نسبت دیگر زمینه های شغل جوشکاری، متفاوت تر و سخت تر است. دلیل این امر نیز ساختن شاتل های فضایی و سازه های غول پیکر دیگر می باشد. از این رو این صنعت به کارگران و جوشکاران ماهر و با تجربه نیاز دارد تا توانایی کار با آلیاژ های آلومینیوم، فولاد کربن و فولاد ضد زنگ در حرارت بالا را داشته باشند.

تجهیزات ایمنی برای استفاده از ذرات نانو در صنعت هوافضا

از آن جایی که جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات، حرارت بالا تری نسبت به سایر جوشکاری ها دارد، لازم است تا ماسک ها، لباس ها و عینک های ایمنی جوشکاران نیز از موادی ساخته شده باشند تا در برابر این حرارت مقاومت کافی از خود نشان دهند. بهترین ماسک ها و عینک های جوشکاری برای استفاده در این صنعت، ماسک های اتوماتیکی هستند که به طور خودکار فضا را تاریک کنند تا محل جوشکاری بهتر دیده شود. همچنین جنس پلیمری این ماسک ها در برابر حرارت مقاومت بالایی دارد. استفاده از دستکش های جوشکاری بلند، برای جوشکاری در هوافضا با نانو ذرات توصیه می شود تا پاشش جرقه های جوشکاری موجب سوختگی دست ها نشود.