تحقیق فرآیندهای جوشکاری «مقاومتی» Resistance Welding
بخشهایی از متن:
مقدمه و کلیات :
فرآیندهای جوشکاری مقاومتی با فرآیندهای قبلی تفاوت کلی دارد .اتصال دو
سطح توسط حرارت و فشار توأماً انجام می گیرد .فلزات به دلیل مقاومت
الکتریکی در اثر عبور جریان الکتریکی گرم شده و حتی به حالت مذاب نیز می
رسند که طبق قانون ژول حرارت حاصل با رابطه زیر تعیین می شود
.Q=KRI2t
=I شدت جریان( آمپر) ، R مقاومت( اهم)، t زمان( ثانیه) وQ ،حرارت (ژول ).
فرآیندهای قوس الکتریکی حرارت در روی کار بوسیله هدایت و تشعشع توزیع می
شود اما در فرآیندهای جوشکاری مقاومتی حرارت در عرض داخلی و سطح مشترک دو
ورق در موضع اتصال در اثر عبور جریان الکتریکی تولید و منتشر می شود .
جریان الکتریکی مذکور از طریق الکترودها و تماس آنها به سطح کار منتقل و یا
از طریق ایجاد حوزه مغناطیسی احاطه شده در اطراف کا به قطعه القاء می شود .
هر چند هر دو روش بر اساس حرارت مقاومتی پایه گذاری شده است اما معمولاً
نوع اول فرآیند جوشکاری مقاومتی و دومی به فرآیند جوشکاری القائی نیز مرسوم
شده است .
فاکتورهای شدت جریان و زمان از طریق دستگاه جوش قابل کنترل هستند ، اما
مقاومت الکتریکی به عوامل مختلف بستگی دارد از جمله : جنس و ضخامت قطعه کار
، فشار بین الکترودها ، اندازه و فرم و جنس الکترودها و چگونگی سطح کار
یعنی صافی و تمیزی آن .
.مقاومت 3 مقاومت تماس بین دو ورق مهمترین قسمت است. فلزات دارای مقاومت
الکتریکی کم بوده بالنتیجه مقاومتهای 1و3و5 اهمیت بیشتری پیدا می کنند .
مقاومتهای 2و4 بستگی به ضریب مقاومت الکتریکی و درجه حرارت قطعه کار دارد
.مقاومتهای 1 و 5 ناخواسته بوده و باید حتی المقدور آنرا کاهش داد . تمیزی
سطح کار و الکترود و نیروی فشاری وارد بر الکترود عوامل تقلیل دهنده این
مقاومتها (1و5) می باشند .
از نظر اقتصادی لازم است که فاکتور زمان حتی المقدور کاهش یابد . که در
نتیجه جریان الکتریکی لحظه ای بالا در حدود 10000 – 3000 آمپر با ولتاژ 10 –
5/0 ولت مورد نیاز است . انواع مختلف روش های جوشکاری مقاومتی به روش
ایجاد مقاومت موضعی بالا و تمرکز حرارت در نقطه مورد نظر ارتباط دارد ، ولی
به هر حال تماس فیزیکی بین الکترودهای ناقل جریان الکتریکی و قسمت هایی که
باید متصل شوند نیز مورد نیاز است . بطور کلی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی
یکی از بهترین روش ها برای اتصالات سری است .
...
فر آیند جوشکاری «مقاومتی نقطه ای» Resistance Spot Welding :
این فر آیند برای اتصال ورق های لب رویهم Lap یا سیم به ورق و یا سیم بر
روی سیم بکاربرده شده و یکی از فرآیندهای مقاومتی می باشد که اتصال در اثر
ذوب موضعی بوسیله تمرکز جریان الکتریکی بین الکترودهای استوانه ای انجام
می شود ، این فرآیند به طور وسیعی در صنایع لوازم خانگی ، اتومبیل سازی و
غیره بکار می رود. همانطورکه در مقدمه و کلیات توضیح داده شد قطعه کار بین
الکترودها تحت فشار قرار گرفته و جریان از طریق ترانسفورماتور و بازوها به
الکترود ها و سپس قطعه کار عبور می کند . جوش به صورت دکمه یا دیسک هایی
بین دو لایه ورق لب رویهم بوجود می آید.
1) الکترود و اندازه دکمه جوش : تمرکز جریان الکتریکی به وسیله سطح
تماس بین الکترود و کار انجام می شود .استحکام برشی“دکمه جوش” (nugget)
باید به اندازه ای باشد که اگر تحت تنش قرار گرفت شکست در منطقه اطراف دکمه
در ورق ایجاد شود . قطر الکترود و ضخامت ورق نیز باید به تناسب انتخاب
شوند ، در عمل بین قطر الکترود ، ضخامت ورق و پارامترهای دیگر کار روابطی
وجود دارد که با کمک جداول راهنما مشخص و به کار می برند : جداول (1201 و
1301 و 1401) قطر دکمه جوش معمولاً نزدیک به قطر الکترود است .
باید در نظر داشت که بعلت پیچیدگی در اطراف جوش ، تنش اعمال شده بر روی
جوش (تحت نیرو) کاملاً تنش برشی نیست و در این حالت نرمی و انعطاف پذیری
ورق بر روی خواص جوش اثر دارد . معیار مفید از نرمی و انعطاف پذیری جوش
نسبت استحکام کششی عرضی و استحکام برشی آن می باشد که برای ماگزیمم نرمی
این مقدار 1 و برای حالت تردی حدود صفر است . این نکته در مورد جوشکاری
فلزات حساس در مقابل سخت شدن (quench hardening) حائز اهمیت است .
همانطور که قبلاً اشاره شد سطح تماس بین الکترود و قطعه کار اهمیت زیادی
دارند . معمولاً الکترود را به صورت یک میله استوانه ای با قطر مورد
دلخواه نمی سازند ، بلکه آن را بزرگتر ساخته و نوک آنرا با زاویه 30 درجه
به صورت مخروطی می تراشند ، که نوک آن بنابر موقعیت کار به شکل ها و طرح
های مختلف ساخته شده شکل (7801) و بنابروضعیت و طرح اتصال به بازوهای
مختلفی بسته می شوند.
نیاز به هدایت الکتریکی و حرارتی بالا همراه با خواص استحکامی و مقاومت
سایشی خوب در درجه حرارت کار موجب شده تا جنس الکترود و شکل و اندازه آن
مورد توجه قرار گرفته و درست انتخاب شود . افزایش فشار بر روی الکترودها
علاوه بر اینکه موجب تماس بهتر دو سطح و پائین آمدن مقاومت الکتریکی تماسی
(R5 . R1) می شود ، گاه باعث شکسته شدن لایه اکسیدی سطحی نیز خواهد شد .
از نظر کلی نیروی فشاری بالاتر روی الکترود مطلوب است ولی در جوشکاری فلزات
با مقاومت الکتریکی کم ، نیروی زیاد چندان جالب نخواهد بود زیرا باید
مقاومتی در بین دو ورق در موضع جوش وجود داشته باشد تا حرارت لازم ایجاد
شود . از طرف دیگر نیروی زیاد باعث اثر گذاری روی سطح ظاهری ورق در موضع
جوش و احتمالاً تغییر فرم الکترود نیز خواهد شد . نیروی وارده معمولاً برای
چند سیکل پس از قطع شدن جریان الکتریکی نگهداشته شده و اندکی نیز افزایش
می یابد و سپس رها می شود.
