روش‌های مختلفي از قبيل عمليات حرارتی، اصلاح هندسه جوش، دوباره ذوب کردن جوش، سنگ‌زنی و تنش‌زدايی برای افزايش استحکام خستگی جوش وجود دارند. یکی از جدید‌ترین فرایند‌های استاندارد برای افزایش استحکام سازه‌های جوشی، چکش‌کاری التراسونیک می‌باشد. فرآيند چکش‌کاری التراسونیک روشی است که در آن بر اساس اعمال ضرباتي با فرکانس بالا (در حدود 20 هزار بار در ثانیه) و دامنه میکرونی، منجر به ایجاد تغييرشکل پلاستيک موضعی می گردد. نتايج بدست آمده از آزمايش‌ها و کاربرد‌های صنعتی در کشور‌های پیشرو در این زمینه (آمریکا، اروپا، ژاپن و کره جنوبی) نشان می دهند که در مقايسه با ساير روش‌های بهبود‌دهنده استحکام خستگي، فرآيند چکش‌کاری التراسونیک با اصلاح شکل جوش و حذف تنش‌هاي پسماند کششی و ایجاد تنش‌های پسماند فشاری در جوش، خواص مکانيکی سازه‌های جوشی و قطعات مکانيکی را به ميزان قابل ملاحظه‌ای افزايش می دهد.
استفاده از فرایند چکش‌کاری التراسونیک تنها به قطعات جوشی مرتبط نمی‌باشد و کاربرد‌های مختلفی را در بر می‌گیرد. لازم به ذکر است فرایند چکش‌کاری التراسونیک در استاندارد AASHTO آمریکا به عنوان روش پیشنهادی برای افزایش استحکام سازه پل‌های عظیم سفارش شده است. هدف از این نگارش آشنایی پژوهشگران، مدیران و صنعتگران با کاربرد‌های رو به فزونی فرایندی نوین در صنایع سازه‌های سنگین و سبک به نام چکش‌کاری التراسونیک می‌باشد.
کاربرد‌های مستقیم دستگاه چکش‌کاری التراسونیک
- صنایع نفت، گاز و انرژی
- سازندگان سکو‌های نفتی
- سازندگان تجهیزات حفاری
- سازندگان تجهیزات در معرض گاز‌ها و مواد خورنده (لوله‌ها، مخازن و اتصالات)
- صنایع معدن
- صنایع هوا-فضا و دفاعی
- صنایع حمل و نقل و کشتیرانی (سازندگان کشتی‌ها و زیردریایی‌ها)
- صنایع برق
- سازندگان قطعات مکانیکی (سختی بالاتر سطح و مقاومت به سایش و خوردگی بالاتر)
مزایا و کاربرد‌های فنی دستگاه چکش‌کاری التراسونیک
- افزایش عمر خستگی سازه‌های جوشی
- افزایش مقاومت به سایش
- افزایش مقاومت به خوردگی
- حذف رسوبات از روی قطعات
- سخت‌کاری سطحی قطعات
- کاهش زبری سطح سطوح (پرداخت‌کاری سطح)
چیدمان دستگاه چکش‌کاری التراسونیک
شکل مقابل مجموعه تجهیزات التراسونیک را نشان می‌دهد. قلب این دستگاه مبدل التراسونیک می‌باشد که درون محفظه آلومینیومی قرار گرفته است. منبع تغذیه التراسونیک وضیفه تبدیل برق شهر را به برق تا حدود 1000 ولت و فرکانس 20 الی 30 کیلوهرتز به عهده دارد. نگهدارنده‌پین‌ها به عنوان قالبی برای هدایت پین‌های ضربه زننده استفاده می‌شود.
در طرح جدید از چیدمان مختلف پین‌های ضربه زننده برای اعمال ارتعاشات التراسونیک استفاده شده است. حالت‌های تک پین برای اعمال ضربات در محیط‌هایی که دسترسی به آن نقاط برای کاربر مشکل می‌باشد. حالت ردیفی پین‌ها برای چکش‌کاری التراسونیک خط جوش و حالت چیدمان دایروی برای سخت‌کاری و استحکام‌بخشی سطح مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دستگاه چکش‌کاری التراسونیک را می‌توان به صورت دستی توسط کاربر و یا اتوماتیک توسط ماشین قابل کنترل به کار برد. این دستگاه حتی می‌تواند برای استحکام دهی سازه‌های جوشی در زیر آب نیز مورد استفاده قرار گیرد.
شکل: نمای کاربرد دستگاه چکش‌کاری التراسونیک در سازه های جوشی
(سمت راست: بدنه یک محفظه بزرگ و سمت چپ: عملیات در زیر آب)
