آموزش جوشکاری احتراقی (کدولد) برای اتصالات مسی

در سیستم های برق صنعتی و به ویژه در شبکه های ارتینگ، کیفیت اتصال بین هادی ها نقش بسیار مهمی در عملکرد صحیح سیستم دارد. اگر اتصال میان سیم ها و تجهیزات به شکل استاندارد و دائمی انجام نشود، ممکن است در طول زمان دچار خوردگی، افزایش مقاومت یا قطع اتصال شود. یکی از روش های بسیار مطمئن برای ایجاد اتصال دائمی میان هادی های مسی، استفاده از جوشکاری احتراقی یا کدولد است. جوش کدولد نوعی فرآیند اتصال فلزات است که با استفاده از واکنش شیمیایی و حرارت بسیار بالا، دو قطعه فلزی را به صورت دائمی به یکدیگر متصل می کند. این روش در پروژه های ارتینگ، صنایع برق، مخابرات، راه آهن و بسیاری از پروژه های زیرساختی کاربرد گسترده ای دارد. در این مقاله به صورت کامل با مفهوم جوشکاری احتراقی، تجهیزات مورد نیاز، مراحل انجام آن و نکات مهم اجرایی آشنا می شویم.

جوشکاری احتراقی یا کدولد چیست؟

تعریف جوش کدولد

جوشکاری احتراقی که با نام کدولد نیز شناخته می شود، نوعی فرآیند جوشکاری است که در آن از واکنش شیمیایی میان پودرهای فلزی برای تولید حرارت بسیار بالا استفاده می شود. در این فرآیند، پودر مخصوص جوش که معمولاً ترکیبی از اکسید مس و آلومینیوم است، در قالب گرافیتی قرار داده شده و با ایجاد جرقه واکنش شیمیایی آغاز می شود. این واکنش باعث تولید فلز مذاب با دمای بسیار بالا می شود که در اطراف هادی ها جریان یافته و اتصال دائمی میان آن ها ایجاد می کند. در این روش، اتصال ایجاد شده در واقع نوعی اتصال مولکولی محسوب می شود. به همین دلیل مقاومت الکتریکی آن بسیار پایین بوده و از نظر استحکام مکانیکی نیز بسیار قابل اعتماد است. همین ویژگی باعث شده است که جوش کدولد به یکی از بهترین روش های اتصال در سیستم های ارتینگ تبدیل شود.

تفاوت جوش احتراقی با سایر روش های اتصال

در سیستم های الکتریکی روش های مختلفی برای اتصال هادی ها وجود دارد، از جمله استفاده از کلمپ ها، پیچ و مهره، یا اتصالات مکانیکی. با این حال این روش ها در طول زمان ممکن است شل شوند یا در اثر شرایط محیطی دچار خوردگی شوند. در مقابل، جوشکاری احتراقی یک اتصال دائمی ایجاد می کند که به مرور زمان کیفیت خود را از دست نمی دهد. یکی دیگر از تفاوت های مهم این روش با جوشکاری های معمولی مانند جوش قوس الکتریکی این است که برای انجام جوش کدولد نیازی به منبع برق یا دستگاه جوشکاری وجود ندارد. تمام انرژی مورد نیاز از طریق واکنش شیمیایی پودر جوش تأمین می شود.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری کدولد

قالب گرافیتی

یکی از مهم ترین ابزارها در فرآیند جوشکاری احتراقی قالب گرافیتی است. این قالب ها به گونه ای طراحی شده اند که هادی ها درون آن قرار می گیرند و فلز مذاب حاصل از واکنش در فضای مشخصی جریان پیدا می کند تا اتصال به درستی شکل بگیرد. قالب های گرافیتی در اندازه ها و مدل های مختلفی تولید می شوند تا بتوانند انواع اتصالات مانند اتصال سیم به سیم، سیم به صفحه ارت یا سیم به میله ارت را پوشش دهند. جنس گرافیت به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت انتخاب شده است. این قالب ها می توانند چندین بار مورد استفاده قرار بگیرند، به شرط آنکه به درستی نگهداری شوند و در معرض ضربه یا آلودگی قرار نگیرند.

پودر جوش و تجهیزات جانبی

پودر جوش کدولد ماده اصلی ایجاد واکنش حرارتی در این فرآیند است. این پودر معمولاً در بسته بندی های آماده عرضه می شود و هر بسته برای یک اتصال طراحی شده است. مقدار پودر باید دقیقاً متناسب با نوع اتصال و قالب مورد استفاده انتخاب شود. علاوه بر پودر جوش، ابزارهایی مانند فندک مخصوص یا چخماق برای ایجاد جرقه، انبر نگهدارنده قالب، برس تمیزکاری و در برخی موارد دیسک نگهدارنده نیز مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از تجهیزات استاندارد در کیفیت نهایی جوش تأثیر بسیار زیادی دارد.

مراحل اجرای جوشکاری احتراقی

آماده سازی هادی ها و قالب

اولین مرحله در اجرای جوش کدولد آماده سازی محل اتصال است. هادی های مسی باید کاملاً تمیز باشند و هیچ گونه آلودگی، اکسید یا چربی روی سطح آن ها وجود نداشته باشد. برای این کار معمولاً از برس سیمی استفاده می شود. تمیز بودن سطح فلز باعث می شود اتصال نهایی از کیفیت بالاتری برخوردار باشد. پس از آماده سازی هادی ها، آن ها درون قالب گرافیتی قرار داده می شوند. قالب باید به درستی بسته شود تا از خروج فلز مذاب جلوگیری گردد. در این مرحله دیسک فلزی نگهدارنده در محل مخصوص قرار گرفته و پودر جوش در محفظه قالب ریخته می شود.

انجام واکنش و تشکیل اتصال

پس از قرار دادن پودر جوش، مرحله جرقه زنی انجام می شود. با استفاده از فندک مخصوص، جرقه ای ایجاد می شود که باعث شروع واکنش شیمیایی در پودر می گردد. این واکنش در مدت زمان بسیار کوتاهی حرارتی در حدود چند هزار درجه سانتی گراد تولید می کند. در نتیجه این واکنش، مس مذاب تولید شده و به سمت پایین قالب جریان پیدا می کند. فلز مذاب اطراف هادی ها را فرا گرفته و پس از سرد شدن، یک اتصال کاملاً یکپارچه و دائمی ایجاد می کند. پس از چند ثانیه می توان قالب را باز کرد و اتصال ایجاد شده را بررسی نمود.

کاربردهای جوش کدولد در پروژه های مختلف

استفاده در سیستم های ارتینگ

یکی از مهم ترین کاربردهای جوشکاری احتراقی در سیستم های ارتینگ یا سیستم اتصال به زمین است. در این سیستم ها لازم است تمام اجزای هادی به صورت دائمی و با مقاومت بسیار پایین به یکدیگر متصل شوند. استفاده از اتصالات مکانیکی در چنین شرایطی ممکن است در طول زمان باعث افزایش مقاومت اتصال شود. جوش کدولد در اینجا یک راه حل بسیار مطمئن محسوب می شود. اتصال ایجاد شده در برابر رطوبت، خوردگی و تغییرات دمایی بسیار مقاوم است و عملکرد سیستم ارت را در طول سال ها تضمین می کند.

کاربرد در صنایع برق و مخابرات

علاوه بر سیستم های ارتینگ، جوشکاری احتراقی در صنایع برق، مخابرات، راه آهن و نیروگاه ها نیز کاربرد گسترده ای دارد. در این صنایع اتصال هادی ها باید از نظر الکتریکی بسیار مطمئن باشد و در برابر لرزش، فشار مکانیکی و شرایط محیطی مقاومت داشته باشد. به عنوان مثال در خطوط انتقال برق، اتصال سیم های مسی یا اتصال آن ها به صفحات ارت اغلب با استفاده از جوش کدولد انجام می شود. این روش همچنین در دکل های مخابراتی و سیستم های حفاظتی در برابر صاعقه نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

جمع بندی

جوشکاری احتراقی یا کدولد یکی از مطمئن ترین روش های ایجاد اتصال دائمی میان هادی های مسی است. این روش با استفاده از واکنش شیمیایی و تولید حرارت بسیار بالا، اتصال مولکولی میان فلزات ایجاد می کند که از نظر الکتریکی و مکانیکی بسیار مقاوم است. استفاده از این روش در سیستم های ارتینگ، صنایع برق، مخابرات و پروژه های زیرساختی بسیار رایج است. کیفیت اجرای جوش کدولد به عواملی مانند استفاده از تجهیزات استاندارد، آماده سازی صحیح هادی ها و رعایت نکات ایمنی بستگی دارد. در صورتی که این مراحل به درستی انجام شوند، اتصال ایجاد شده می تواند سال ها بدون افت کیفیت در سیستم باقی بماند.