میلادزیرک
9th May 2011, 11:08 PM
یه سری اطلاعات جدید درمورد جوشکاری سرامیکها
بررسيهاي بعمل آمده حاکي از کاررد قطعات سراميکي در صنايع مدرن است که در اين قسمت به برخي از کاربردهاي عمده قطعات سراميکي اشاره مي شود {6}.به عنوان مثال
مي توان کاربرد سراميکها در صنايع خودرو –صنايع توربين گازي –ابزار برش –صنايع الکترونيک و کامپيوتر-صنايع متا لوژي و ذوب فلزات (نسوزها) – در پزشکي (سرامي کها ي پزشکي ,بيو سراميکها)-صنايع نظامي و هسته اي –صنايع هوا –فضا و صنايع شيمي و پتروشيمي را نام برد.
عمده اين کاربردها مستلزم بکار گيري بيش از يک ماده و با خواص مختلف در کنار هم مي باشد تا شرايط کاربردي را بهتر تامين نمايند . معمولا",دماي کاربردي مواد در حدود 5/0تا 7/0 نقطه ذوب آنها مي باشد که در اين محدوده تنها 12 فلز (Tm>2000 C) وجود دارد و حال آنکه 33 اکسيد ,34 کاربيد,17 نيتريد و 54 بوريد داراي چنين شرايطي هستند.نکته مهمتر , کاهش کمتر خواص سراميکها در دماي بالاست . به عنوان مثال ,استفاده ازسيستمهاي الکتريکي ,مغناطيسي والکترومکانيکي درخودرو که در بر گيرنده زمينه بحث و بررسي حسگر ها , هشدار دهنده ها و کنترل کننده ها , مصرف آلياژهاي حا فظه دار , قطعات مغناطيسي,قطعات PTCRو NTCR, سنسورهاي گاز اکسيژن ,کاتاليست هاي اگزوز , شمع اتو مبيل و در نهايت سيستم هاي هشدار دهنده از جمله برخي از مصارف اين محموعه وسيع در صنعت خودرو مي باشند .در چند سال اخير ,تکنيکها و روشها ي جديدي براي اتصال در سراميکها بکار گرفته شده است که به تدريج کاربردهاي صنعتي نيز پيدا نموده اند .اين روشها نياز به بررسي و انجام تحقيقا ت گستر ده تر دارد تا بتوان کاربردهاي اساسي در طراحي قطعات مهندسي را ايجاد نمود.در اين مقاله ضمن بررسي کليات روشهاي فوق ,تعدادي از اين روشها ارائه شده است .
چگونگي اتصال بين مواد مشابه و غير مشابه با خواص مطلوب ,مستلزم بحث وبررسي عوامل موثردرآن ميباشد.در بحث و بررسي اتصال سراميکها به مواد ديگر پارامتر هاي مهمي نقش دارند که نکته خائز اهميت تشکيل پيوند مکانيکي و شيميايي مناسب بين قطعات مي باشد . در حقيقت اتصال نتيجه تشکيل پيوندهاي مکانيکي و شيميايي است , لذاکنترل تشکيل اين پيوندهاو عوامل موثر در آنها مي تواند تنشها در فصل مشترک و کنترل اين مسئله بسيار موثر مي باشدکه تمامي اين پارامترها در اتصال سراميکها ارزيابي شده است .
هدف از اتصال و جوشکاري سراميکها بهره مندي از خواص خوب سراميکها ,از طريق اتصال با مواد ديگر است . يطوريکه خواص منفي آنها کاهش يايد .از طرفي , درکاربردهاي جديد ضروري است تا بيش از يک ماده و با خواص مختلف در کنار هم قرار گيرند تا شرايط کاربردي رابهتر تامين نمايند.دراين راستا ,اتصال فلز– سراميک و اتصال سراميک–سراميک مطرح شده است ,که به مرور زمان مورد توجه بيشتري قرار گرفته است .اتصال سراميک به مواد ديگرامکان بکار گيري و ساخت قطعاتي ازسراميک راممکن مي سازد که ساخت آنها بصورت يک قطعه غير ممکن و يا بسيار مشکل است . مسئله مهم ,تشکيل تنشهاي مو ضعي درمحل جوش و اتصال است که براي مواد فرد مانند سراميکها ممکن است خطرناک باشد.
گاهي براي کاهش تمرکز تنش در فصل مشترک , از چندين لايه واسط استفاده مي شود .روشهاي متعددي براي اتصال سراميک به سراميک و اتصال سراميک – فلز بکار ميرود که در مقالات مختلف به برخي از روشهاي عمده اشاره و ضمن بررسي کليات روشهاي فوق ,مزايا و معايب هر يک مطرح شده است .تعدادي از اين روشها عبارتنداز: اتصال مکانيکي ,اتصال چسبي و سيماني ,اتصال همزمان ,(In-Situ),روشهاي جوشکاري ,روش لحيم کاري معمولي و سخت ,اتصال نفوذي مسقيم , اتصال شيشه اي ,روش متاليزه کردن .
روشهاي اتصال و جوشکاري سراميکها
روشهاي متعددي براي اتصال سراميک به سراميکو اتصال سراميک –فلز بکار مي رود که در اين قسمت به برخي از روشهاي عمده اشاره مي شود.نکته قابل توجه اين است که بررسيها نشان داده است که در اتصال فلز –سراميک مقدار تنش بطور متوسط در حدود 1Mpa/Cمي باشد .به عبارت ديگر اگر جوشکاري در محدوده 300-1500cانجام گيرد تنش حاصل از استحکام (خمشي)بسياري از سراميکها بيشتر مي گردد (عامل شکست آنها ).لذا اين عامل يکي از پارامتر هاي اصلي است که باعث ميشود تا روشهاي اتصال غير مستقيم بيشترين کاربرد را در اتصال سراميکها داشته باشند که شامل روشهاي اتصال غير مستقيم بيشترين کاربرد را در اتصال سراميکها داشته باشند که شامل روشهاي اتصال بوسيله چسب ,اتصال بوسيله شيشه و شيشه –سراميک ,اتصال سيماني و...مي شود .
تذکر و نکته مهم اين است که هر روشي که بکار رود بايد اتصالي قوي و مطمئن و با خواص اپتيمم بدست آيد.از طرفي اتصال نبايد هيچگونه فضاي خالي نفوذي بين دو قطعه ايجاد کند .
روشهاي متعددي براي اتصال سراميکها بکار مي رود که برخي از روشها اشاره مي شود .
1-اتصال مکانيکي
2-اتصال چسبي و سيماني
3-اتصال همزمان (In-Situ)
4-روش هاي جوشکاري (Welding)
5-روش لحيم کاري معمولي و سخت (Soldering and Brazing)
6-اتصال نفوذي (مستقيم و غير مستقيم)(Diffusion Bonding )
7-اتصال شيشه اي (Glass Adhesion)
8-روش متاليزه کردن
9-روش جوشکاري اصطکاکي (Friction Welding)
بررسيهاي بعمل آمده حاکي از کاررد قطعات سراميکي در صنايع مدرن است که در اين قسمت به برخي از کاربردهاي عمده قطعات سراميکي اشاره مي شود {6}.به عنوان مثال
مي توان کاربرد سراميکها در صنايع خودرو –صنايع توربين گازي –ابزار برش –صنايع الکترونيک و کامپيوتر-صنايع متا لوژي و ذوب فلزات (نسوزها) – در پزشکي (سرامي کها ي پزشکي ,بيو سراميکها)-صنايع نظامي و هسته اي –صنايع هوا –فضا و صنايع شيمي و پتروشيمي را نام برد.
عمده اين کاربردها مستلزم بکار گيري بيش از يک ماده و با خواص مختلف در کنار هم مي باشد تا شرايط کاربردي را بهتر تامين نمايند . معمولا",دماي کاربردي مواد در حدود 5/0تا 7/0 نقطه ذوب آنها مي باشد که در اين محدوده تنها 12 فلز (Tm>2000 C) وجود دارد و حال آنکه 33 اکسيد ,34 کاربيد,17 نيتريد و 54 بوريد داراي چنين شرايطي هستند.نکته مهمتر , کاهش کمتر خواص سراميکها در دماي بالاست . به عنوان مثال ,استفاده ازسيستمهاي الکتريکي ,مغناطيسي والکترومکانيکي درخودرو که در بر گيرنده زمينه بحث و بررسي حسگر ها , هشدار دهنده ها و کنترل کننده ها , مصرف آلياژهاي حا فظه دار , قطعات مغناطيسي,قطعات PTCRو NTCR, سنسورهاي گاز اکسيژن ,کاتاليست هاي اگزوز , شمع اتو مبيل و در نهايت سيستم هاي هشدار دهنده از جمله برخي از مصارف اين محموعه وسيع در صنعت خودرو مي باشند .در چند سال اخير ,تکنيکها و روشها ي جديدي براي اتصال در سراميکها بکار گرفته شده است که به تدريج کاربردهاي صنعتي نيز پيدا نموده اند .اين روشها نياز به بررسي و انجام تحقيقا ت گستر ده تر دارد تا بتوان کاربردهاي اساسي در طراحي قطعات مهندسي را ايجاد نمود.در اين مقاله ضمن بررسي کليات روشهاي فوق ,تعدادي از اين روشها ارائه شده است .
چگونگي اتصال بين مواد مشابه و غير مشابه با خواص مطلوب ,مستلزم بحث وبررسي عوامل موثردرآن ميباشد.در بحث و بررسي اتصال سراميکها به مواد ديگر پارامتر هاي مهمي نقش دارند که نکته خائز اهميت تشکيل پيوند مکانيکي و شيميايي مناسب بين قطعات مي باشد . در حقيقت اتصال نتيجه تشکيل پيوندهاي مکانيکي و شيميايي است , لذاکنترل تشکيل اين پيوندهاو عوامل موثر در آنها مي تواند تنشها در فصل مشترک و کنترل اين مسئله بسيار موثر مي باشدکه تمامي اين پارامترها در اتصال سراميکها ارزيابي شده است .
هدف از اتصال و جوشکاري سراميکها بهره مندي از خواص خوب سراميکها ,از طريق اتصال با مواد ديگر است . يطوريکه خواص منفي آنها کاهش يايد .از طرفي , درکاربردهاي جديد ضروري است تا بيش از يک ماده و با خواص مختلف در کنار هم قرار گيرند تا شرايط کاربردي رابهتر تامين نمايند.دراين راستا ,اتصال فلز– سراميک و اتصال سراميک–سراميک مطرح شده است ,که به مرور زمان مورد توجه بيشتري قرار گرفته است .اتصال سراميک به مواد ديگرامکان بکار گيري و ساخت قطعاتي ازسراميک راممکن مي سازد که ساخت آنها بصورت يک قطعه غير ممکن و يا بسيار مشکل است . مسئله مهم ,تشکيل تنشهاي مو ضعي درمحل جوش و اتصال است که براي مواد فرد مانند سراميکها ممکن است خطرناک باشد.
گاهي براي کاهش تمرکز تنش در فصل مشترک , از چندين لايه واسط استفاده مي شود .روشهاي متعددي براي اتصال سراميک به سراميک و اتصال سراميک – فلز بکار ميرود که در مقالات مختلف به برخي از روشهاي عمده اشاره و ضمن بررسي کليات روشهاي فوق ,مزايا و معايب هر يک مطرح شده است .تعدادي از اين روشها عبارتنداز: اتصال مکانيکي ,اتصال چسبي و سيماني ,اتصال همزمان ,(In-Situ),روشهاي جوشکاري ,روش لحيم کاري معمولي و سخت ,اتصال نفوذي مسقيم , اتصال شيشه اي ,روش متاليزه کردن .
روشهاي اتصال و جوشکاري سراميکها
روشهاي متعددي براي اتصال سراميک به سراميکو اتصال سراميک –فلز بکار مي رود که در اين قسمت به برخي از روشهاي عمده اشاره مي شود.نکته قابل توجه اين است که بررسيها نشان داده است که در اتصال فلز –سراميک مقدار تنش بطور متوسط در حدود 1Mpa/Cمي باشد .به عبارت ديگر اگر جوشکاري در محدوده 300-1500cانجام گيرد تنش حاصل از استحکام (خمشي)بسياري از سراميکها بيشتر مي گردد (عامل شکست آنها ).لذا اين عامل يکي از پارامتر هاي اصلي است که باعث ميشود تا روشهاي اتصال غير مستقيم بيشترين کاربرد را در اتصال سراميکها داشته باشند که شامل روشهاي اتصال غير مستقيم بيشترين کاربرد را در اتصال سراميکها داشته باشند که شامل روشهاي اتصال بوسيله چسب ,اتصال بوسيله شيشه و شيشه –سراميک ,اتصال سيماني و...مي شود .
تذکر و نکته مهم اين است که هر روشي که بکار رود بايد اتصالي قوي و مطمئن و با خواص اپتيمم بدست آيد.از طرفي اتصال نبايد هيچگونه فضاي خالي نفوذي بين دو قطعه ايجاد کند .
روشهاي متعددي براي اتصال سراميکها بکار مي رود که برخي از روشها اشاره مي شود .
1-اتصال مکانيکي
2-اتصال چسبي و سيماني
3-اتصال همزمان (In-Situ)
4-روش هاي جوشکاري (Welding)
5-روش لحيم کاري معمولي و سخت (Soldering and Brazing)
6-اتصال نفوذي (مستقيم و غير مستقيم)(Diffusion Bonding )
7-اتصال شيشه اي (Glass Adhesion)
8-روش متاليزه کردن
9-روش جوشکاري اصطکاکي (Friction Welding)