جوشكاري مقاومتي نقطه اي؛

در فرآيندهاي جوشکاري مقاومتي، اتصال دو سطح توسط حرارت وفشار تواماً انجام مي گيرد. فلزات به دليل مقاومت الکتريکي در اثر عبور جريان الکتريکي گرم شده و حتي به حالت ذوب نيز مي رسند. اعمال جريان الکتريکي با چگالي زياد در زمانهاي کوتاه باعث به حالت خميري درآمدن (قبل از ذوب) قطعه مورد جوشکاري مي گردد. و اعمال نيروي فشار در زمانهاي قبل و حين عبور جريان وجود يک مدار الکتريکي پيوسته را تضمين نموده و در زمان گرم شدن قطعه باعث فورج شدن  محل جوشکاري مي شود اين فشار بعد از قطع جريان برق هم ادامه داشته و به فورج شدن و سپس خنک شدن محل جوشکاري کمک مي کند.
دماي بيشينه اي که در اين فرآيندها قابل دسترسي است معمولا بالاتر از نقطه ذوب فلز پايه مي باشد. جوشکاري نقطه اي مقاومتي فرايند مهمي در صنعت محسوب مي شود.در جوشکاري نقطه اي مقاومتي الکتريکي،از الکترود هاي آب گرد استفاده  مي شود و از اين رو گرما با عبور جريان الکتريکي زياد در زمان کم تعيين مي شود. جوشکاري نقطه اي مقاومتي به طور گسترده براي مونتاژ قطعات فلزي مانند اتومبيل استفاده مي شود.

جوشکاري مقاومتي نقطه اي فرآيندي است که در آن سطوحي که بر روي هم قرار گرفته اند از طريق حرارت توليد شده در يک يا چند نقطه به هم متصل مي شوند. گرماي توليد شده در اين نقاط، حاصل از فلوي جريان الکتريکي است که بين الکترودها برقرار مي شود و از ميان قطعات نيز عبور مي کند. ضمن اينکه الکترودها در اين وضعيت با اعمال فشاري خاص، سطوح را به نزديک مي کنند. شکل (1-1) شماي کلي از اين فرآيند را نشان مي دهد.

مقاومت الکتريکي 
مدار ثانويه يک دستگاه جوشکاري مقاومتي از يک سري مقاومت تشکيل شده اس. به عبارت ديگر در فرمول ژول مجموع مقاومت هايي است که در سيستم داريم. بنابراين گرماي توليد شده در هر نقطه اي در مدار به طور مستقيم با مقدار مقاومت الکتريکي در آن نقطه متناسب است.
در شکل (1-3) توزيع مقاومت وحرارت  در قطعه کار و الکترودها در جوشکاري مقاومتي نقطه اي، نواري و زائده اي نمايش داده شده است. حداقل هفت مقاومت بصورت سري با هم قرار گرفته اند، در مدار اثر گذار هستند که عبارتند از:
1-  1 و 7: مقاومت الکتريکي مواد الکترود هستند که مقدار آنها بستگي به جنس الکترودها دارد.
2- 2 و 6: که مقاومت الکتريکي بين الکترود و فلز پايه هستند. مقدار اين مقاومتها بستگي به شرايط سطحي فلز پايه (قطعه کار) و الکترود، اندازه و شکل و سطح الکترود و نيروي الکترود دارد. (مقاومت به طور معکوس با نيرو رابطه دارد). در اين نقاط گرماي زياد ناخواسته اي توليد مي شود . اين گرما سطح فلز پايه را به دماي ذوبش نخواهند رساند زيرا الکترودها که هدايت حرارتي بالايي دارند (1 و 7) و معمولا با آب نيز خنک مي شوند اين گرما را منتقل خواهند نمود.
3- 3 و 5: که مقاومت الکتريکي خود فلز پايه هستند كه با  ضخامت آن نسبت مستقيم و با سطح مقطع مسير جريان  نسبت عكس دارند. همچنين جنس ورقها نيز عامل بسيار تاثيرگذاري بر اين مقاومتها خواهد بود.
4- 4:  مقاومت فصل مشترک فلز پايه در نقطه اي که جوش شکل مي گيرد مي باشد. اين نقطه بالاترين مقاومت را دارد و بنابراين نقطه اي است که بالاترين حرارت در آن توليد مي شود.
گرماي توليد شده در اين نقطه مورد نظر ما است و ساير گرماي توليد شده بايستي محدودتر شود. شکل (1-3) پروفيل ها را بعد از گذشت 20 درصد از زمان جوشکاري نشان مي دهد. بايد توجه نمود که گرماي توليد شده در 2 و 6 به سرعت از طريق الکترودهاي مجاور پراکنده مي شود.
در يک فرآيند جوشکاري که بصورت مناسبي کنترل مي شود در ابتدا دماي نقاط بيشماري از منطقه تماس فصل مشترک به نقطه ذوب مي رسد و به سرعت دکمه جوش شکل مي گيرد.
فاکتورهايي که بر گرماي توليد شده در منطقه اتصال (در يک جريان و زمان ثابت) اثر گذارند عبارتند از:
(1) مقاومت الکتريکي الکترودها و فلز پايه
(2) مقاومت تماس بين الکترودها و قطعه کار و خود قطعه کار

شکل 1-2-  نمودار دما در قسمت هاي مختلف جوشکاري

جريان جوشکاري
در عامل فرمول ژول، جريان اثر بيشتري نسبت به مقاومت يا زمان در توليد حرارت دارد؛ بنابراين يک فاکتور مهم قابل کنترل مي باشد. معمولاً در جوشکاري مقاومتي در 70 درصد مواقع از جريان AC و 30 درصد مواقع از جريان  DC استفاده مي شود. بيشترين تاثير جريان بر روي اندازه دکمه جوش مي باشد. در شکل (4-1) تاثير مقدار جريان بر اندازه دکمه جوش نقطه اي به تصوير کشيده شده است.

شکل 1-3-  تاثير ميزان جريان بر قطر دکمه جوش
دو عامل كه در تغييرات جريان جوش مؤثرند عبارتند از تغييرات ولتاژ خطي مولد و تغيير در امپدانس مدار ثانويه كه ناشي از تغيير در هندسه يا ورود مواد مغناطيسي به مدار ثانويه دستگاه مي باشد.
علاوه بر مقدار جريان، دانسيته جريان نيز ممکن است در فصل مشترک تغيير کند که مي تواند ناشي از جريانهاي انحرافي باشد. افزايش سطح الکترود (سطح در تماس با قطعه کار) يا اندازه زائده در جوشکاري زائده اي دانسيته جريان را کاهش خواهد داد. بنابراين حرارت جوشکاري کم مي شود. اين مساله ممکن است باعث کاهش قابل توجهي در استحکام جوش بشود.
اندازه دکمه جوش و استحکام جوش با افزايش جريان به سرعت زياد مي شود. جريان بيش از حد باعث پاشش مذاب خواهد شد. که در نتيجه آن تخلخل هاي داخلي شکل مي گيرد. و نيز باعث ترک خوردگي و کاهش خواص مکانيکي جوش مي شود در شکل اثر جريان جوشکاري بر استحکام برشي جوش نقطه اي نشان داده شده است. در جوشکاري نقطه اي و نواري، جريان اضافي باعث مي شود که فلز پايه خيلي گرم شود و در هم فرو برود. همچنين باعث گرم شدن شديد الکترودها و از بين رفتن سريع تر آنها مي شود.
گفته شد که دانسيته جريان ممکن است در اثر جريانهاي انحرافي تغيير نمايد. در حقيقت جريان انحرافي با کاهش دانسيته جريان باعث کاهش استحکام جوش مي شود. ازنظر تکنيکي ممکن است بتوان در برخي موارد جريان انحرافي را مهار نمود. نحوه تاثير اين جريان ها در شکل( 1-3) نمايش داده شده است. مقدار جريان انحرافي بستگي به فاصله نقطه جوش، ضخامت ورق و هدايت الکتريکي دو ورق دارد. بايد توجه نمود که مهمترين عامل در تعيين استحکام جوش مقاومتي، دانسيته جريان در طول جوشکاري است. در نتيجه سايش الکترودها در طول جوشکاري، سطح تماس الکترود افزايش يافته و لذا با کاهش دانسيته جريان، استحکام نقطه جوش کاهش مي يابد. با افزايش جريان جوشکاري يا کاهش سطح تماس الکترود توسط عمليات مکانيکي و يا در نهايت تعويض الکترود مي توان براين مشکل غلبه کرد.

زمان جوشکاري
سرعت توليد حرارت (يا زمان جوشکاري) بايستي طوري باشد که جوشهايي با استحکام مناسب بوجود آيد بدون آنکه الکترودها خيلي گرم شوند (زيرا گرماي شديد الکترودها، عمر آنها را کاهش خواهد داد) گرماي توليد شده با زمان جوشکاري متناسب است. طبيعي است که مقداري از گرماي توليدي از طريق هدايت به فلز پايه وا لکترود و مقدار خيلي کمي نيز از طريق تابش هدر مي رود. اين حرارت تلف شده با افزايش زمان جوشکري بيشتر مي شود. در جوشکاري مقاومتي نقطه اي، در يک دانسيته جريان مناسب براي رسيدن به نقطه ذوب يک زمان جوشکاري مي نيمي مورد نياز است. اگر جريان بعد از اين زمان نيز ادامه يابد، دماي نقطه 4 (دکمه جوش) به دمايي بسيار بالاتر با نقطه ذوب خواهد رسيد و فشار داخلي ممکن است مذاب ايجاد شده را به بيرون پرتاب کند. همچنين گاز و بخار فلز ممکن است به همراه ذرات ريزي از فلز به سمت بيرون پرتاب شوند.
زمان طولاني جوشکاري همان اثري را که جريان اضافي بر روي فلز پايه و الکترودها مي گذارد دارد. علاوه بر اين، منقطه متاثر از حرارت نيز بزرگ خواهد شد. مثالي از رابطه بين زمان و استحکام برشي جوش در شکل (1-4) نمايش داده شده است.و انتقال حرارت تابعي از زمان است. و زمان طولاني باعث انتقال بيشتر حرارت به مناطق مجاور جوش خواهد شد.
بايد توجه نمود که اگر زمان جوشکاري زياد شود، دکمه جوش تا اندازه محدودي رشد مي کند و از آن به بعد فقط بر عمق جوش افزوده مي شود و بدين ترتيب استحکام کاهش مي يابد. اگر زمان خيلي کوتاه باشد، دکمه جوش کوچک مي شود و استحکام به مقدار زيادي کاهش مي يابد.

شکل 1-4- استحکام برشي – کششي بصورت تابعي از زمان جوشکاري
هنگام جوشکاري نقطه اي ورق هاي ضخيم، معمولا جريان جوشکاري در چندين زمان کوتاه و بصورت ناگهاني (يا در اصطلاح پالسي) اعمال مي شود، بدون اينکه در اين مدت نيروي الکترودها حذف شود. هدف از پالسي کردن جريان ايجاد حرارت در فصل مشترک بين قطعات بصورت تدريجي است. آمپر مورد نياز براي انجام جوشکاري (در اين ورق ها) مي تواند سريعاً فلز را ذوب کند و اگر زمان حرارت پالسي خيلي طولاني شود، باعث پاشش مي شود.
فاکتور ديگري که بايد بدان توجه شود زمان کل فرآيند جوشکاري است. زمان کل شامل زمان جوشکاري و زمان فشردن ورق ها مي باشد. زمان فشردن بايستي به گونه اي انتخاب شود که از رسيدن ميزان نيروي اعمالي به بيش از 98 درصد نيروي استاتيک در ابتداي جريان جوشکاري اطمينان حاصل شود.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: