M.A.A.H.R
24th September 2010, 12:59 AM
جوشکاری مقاومتی
نویسنده : محسن جمالی
جوشکاری مقاومتی، الکترود مسی، جوشکاری نقطه ای، resistance welding
فرآیندهای جوشکاری مقاومتی به طور معمول زیر مجموعه جوشکاری تحت فشار هستند ، هرچند در فصل مشترک اتصال مواد ذوب به وجود می آید . در این فرآیند اتصال دو سطح با اعمال حرارت و فشار همزمان انجام می گیرد ترتیب کار بدین صورت است که ابتدا باید حرارت لازم برای به حالت مذاب در آوردن حجم محدودی ازفلز به وجود آید ، سپس این فلز باید آنقدر تحت فشار بماند تا سرد شده و استحکام کافی جهت نگه داشتن قطعات به یکدیگر را به وجود آورد .
جوشکاری مقاومتی روشی است که در آن بر اثر مقاومت قطعه کار در برابر عبور جریان با ولتاژ پایین و دانسیته بالا ، حرارت لازم برای جوشکاری تامین می گردد این جریان الکتریکی از طریق الکترودها و تماس آنها به سطح کار منتقل و یا از طریق ایجاد حوزه مغناطیسی احاطه شده در اطراف کار ، به قطعه القاء می شود . هرچند هر دو روش براساس حرارت مقاومتی پایه گذاری شده است اما معمولا نوع اول به فرآیند جوشکاری مقاومتی و نوع دوم به فرآیند جوشکاری القایی موسوم شده است فلزات به دلیل دارا بودن مقاومت الکتریکی ، در اثر عبور جریان الکتریکی گرم شده و حتی به حالت ذوب نیز می رسند ، مقدار حرارت تولیدی در یک هادی الکتریکی به سه عامل بستگی دارد : آمپراژ ، مقاومت هادی (شامل مقاومت سطح مشترک) و مدت زمان جریان این سه عامل بر حرارت تولیدی اثر می گذارند
متغیرهای شدت جریان و زمان از طریق دستگاه جوش قابل کنترل هستند ، اما مقاومت الکتریکی به عوامل مختلفی از جمله جنس و ضخامت قطعه کار ، فشار بین الکترودها ،اندازه ، شکل و جنس الکترودها و چگونگی سطح کار یعنی صافی و تمیزی سطح آن بستگی دارد .
از نظر اقتصادی لازم است که مدت زمان عبور جریان تا حد امکان کاهش یابد در نتیجه یک جریان الکتریکی لحظه ای بالا در حدود 3000 تا 10000 آمپر با ولتاژ 5/0 تا 10 ولت مورد نیاز است .
دستگاههای جوشکاری مقاومتی شامل دو واحد کلی هستند که یکی واحد الکتریکی (عامل ایجاد حرارت) و دیگری واحد مکانیکی (عامل ایجاد و اعمال نیروی فشاری) می باشد . اولی باعث بالا بردن درجه حرارت موضع مورد جوش و دومی سبب ایجاد فشار لازم برای اتصال دو قطعه لبه روی هم در محل جوش می شود . منبع معمول تامین انرژی الکتریکی ، جریان متناوب 220 یا 250 ولت است که برای پایین آوردن ولتاژ و افزایش شدت جریان (به مقدار مورد لزوم برای جوشکاری مقاومتی ) از ترانسفورماتور استفاده می شود .
جریان الکتریکی از طریق دو الکترود به قطعه کار و موضع جوش هدایت می شود که معمولا الکترود پایینی ثابت و الکترود بالایی متحرک است . شکل هندسی الکترودها در فرآیندهای مختلف جوشکاری مقاومتی ممکن است متفاوت باشد . مهمترین وظایفی که این الکترودها بر عهده دارند عبارت است از :
1- هدایت جریان الکتریکی به موضع اتصال
2- نگه داری ورق ها بر روی هم و ایجاد فشار لازم در موضع مورد نظر
3- تمرکز سریع حرارت در موضع اتصال
الکترود باید دارای قابلیت الکتریکی و حرارتی بالا ، مقاومت اتصالی یا تماسی کم و استحکام و سختی خوب باشد و این خواص را در فشار و تحت درجه حرارت های نسبتا بالا در حین انجام جوشکاری نیز حفظ کند . از این رو الکترودها را از مواد و آلیاژهای مخصوص تهیه می کنند که تحت کد رما به دو گروه A (آلیاژهای مس ) و B (فلزات دیرگداز) تقسیم بندی می شوند .
این فرآیند دارای انواع مختلفی تقسیم می شود که عبارتند از :
الف) فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای :
این فرآیند برای اتصال ورق ها به شکل لبه روی هم ، سیم به ورق یا سیم بر روی سیم به کار برده می شود و یکی از فرآیندهای مقاومتی می باشد که در آن اتصال در اثر ذوب موضعی به وسیله تمرکز جریان الکتریکی بین الکترودهای استوانه ای انجام می شود
این فرآیند در سطح وسیعی در صنایع لوازم خانگی ، اتومبیل سازی و غیره به کار می رود
در این روش قطعه کار بین الکترودهای تحت فشار قرار گرفته و جریان از طریق ترانسفورماتور و بازوها از الکترودها و سپس قطعه کار عبور می کند . جوش به صورت دکمه یا دیسک هایی بین دو لایه ورق قرار گرفته بر روی هم به وجود می آید.
در این فرآیند تمرکز جریان الکتریکی به کمک سطح تماس بین الکترود و کار انجام می شود
استحکام برش دکمه جوش باید به اندازه باشد که اگر تحت تنش قرار گرفت شکت در منطقه اطراف دکمه در ورق ایجاد شود . قطر دکمه جوش عموما نزدیک به قطر الکترود است .
باید در نظر داشت به علت پیچیدگی در اطراف جوش ، تنش اعمال شده بر روی جوش (تحت نیرو) کاملا تنش برشی نیست و در این حالت نرمی و انعطاف پذیری جوش ، نسبتا استحکام کششی عرضی به استحکام برشی آن می باشد که برای بیشترین نرمی این مقدار یک و برای حالت ترد حدود صفر است . این نکته در مورد جوشکاری فلزات حساس در مقابل سخت شدن حائز اهمیت است . نیاز به هدایت الکتریکی و حرارت بالا ، موجب شده تا جنس الکترود ، شکل و اندازه آن مورد توجه قرار گیرد و براساس معیارهای خاص انتخاب شود . افزایش فشار در روی الکترودها علاوه بر اینکه موجب تماس بهتر و سطح و پایین آمدن مقاومت الکتریکی تماس می شود ، گاهی باعث شکسته شدن لایه اکسیدی سطحی نیز خواهد شد . از نظر کلی نیروی فشاری زیاد چندان جالب نخواهد بود ، زیرا باید مقاومت در پین دو ورق در موضع جوش وجود داشته باشد تا حرارت لازم ایجاد شود . نیروی فشاری وارده بلافاصله پس از قطع جریان از روی قطعات برداشته نمی شود و معمولا برای مدت زمانی محدود چند سیکل پس از قطع شدن جریان الکتریکی بر روی قطعات نگه داشته می شود و حتی ممکن است اندکی نیز افزایش یابد و سپس رها شود .
اثر شدت جریان و زمان را باید در این فرآیند با هم در نظر گرفت اندازه دکمه جوش و یا اصولا ایجاد آن ، به میزان و همچنین سرعت تولید حرارت در موضع جوش بستگی دارد . مقداری از حرارت از طریق هدایت به الکترودها و اطراف محل اتصال تلف می شود . اگر تلفات حرارت زیاد باشد ، حرارت موثر حاصل از تفاوت حرارت ایجاد شده و حرارت تلف شده بسیار کم است و برای ذوب کافی نخواهد بود در نتیجه دکمه جوش به وجود نخواهد آمد .
نویسنده : محسن جمالی
جوشکاری مقاومتی، الکترود مسی، جوشکاری نقطه ای، resistance welding
فرآیندهای جوشکاری مقاومتی به طور معمول زیر مجموعه جوشکاری تحت فشار هستند ، هرچند در فصل مشترک اتصال مواد ذوب به وجود می آید . در این فرآیند اتصال دو سطح با اعمال حرارت و فشار همزمان انجام می گیرد ترتیب کار بدین صورت است که ابتدا باید حرارت لازم برای به حالت مذاب در آوردن حجم محدودی ازفلز به وجود آید ، سپس این فلز باید آنقدر تحت فشار بماند تا سرد شده و استحکام کافی جهت نگه داشتن قطعات به یکدیگر را به وجود آورد .
جوشکاری مقاومتی روشی است که در آن بر اثر مقاومت قطعه کار در برابر عبور جریان با ولتاژ پایین و دانسیته بالا ، حرارت لازم برای جوشکاری تامین می گردد این جریان الکتریکی از طریق الکترودها و تماس آنها به سطح کار منتقل و یا از طریق ایجاد حوزه مغناطیسی احاطه شده در اطراف کار ، به قطعه القاء می شود . هرچند هر دو روش براساس حرارت مقاومتی پایه گذاری شده است اما معمولا نوع اول به فرآیند جوشکاری مقاومتی و نوع دوم به فرآیند جوشکاری القایی موسوم شده است فلزات به دلیل دارا بودن مقاومت الکتریکی ، در اثر عبور جریان الکتریکی گرم شده و حتی به حالت ذوب نیز می رسند ، مقدار حرارت تولیدی در یک هادی الکتریکی به سه عامل بستگی دارد : آمپراژ ، مقاومت هادی (شامل مقاومت سطح مشترک) و مدت زمان جریان این سه عامل بر حرارت تولیدی اثر می گذارند
متغیرهای شدت جریان و زمان از طریق دستگاه جوش قابل کنترل هستند ، اما مقاومت الکتریکی به عوامل مختلفی از جمله جنس و ضخامت قطعه کار ، فشار بین الکترودها ،اندازه ، شکل و جنس الکترودها و چگونگی سطح کار یعنی صافی و تمیزی سطح آن بستگی دارد .
از نظر اقتصادی لازم است که مدت زمان عبور جریان تا حد امکان کاهش یابد در نتیجه یک جریان الکتریکی لحظه ای بالا در حدود 3000 تا 10000 آمپر با ولتاژ 5/0 تا 10 ولت مورد نیاز است .
دستگاههای جوشکاری مقاومتی شامل دو واحد کلی هستند که یکی واحد الکتریکی (عامل ایجاد حرارت) و دیگری واحد مکانیکی (عامل ایجاد و اعمال نیروی فشاری) می باشد . اولی باعث بالا بردن درجه حرارت موضع مورد جوش و دومی سبب ایجاد فشار لازم برای اتصال دو قطعه لبه روی هم در محل جوش می شود . منبع معمول تامین انرژی الکتریکی ، جریان متناوب 220 یا 250 ولت است که برای پایین آوردن ولتاژ و افزایش شدت جریان (به مقدار مورد لزوم برای جوشکاری مقاومتی ) از ترانسفورماتور استفاده می شود .
جریان الکتریکی از طریق دو الکترود به قطعه کار و موضع جوش هدایت می شود که معمولا الکترود پایینی ثابت و الکترود بالایی متحرک است . شکل هندسی الکترودها در فرآیندهای مختلف جوشکاری مقاومتی ممکن است متفاوت باشد . مهمترین وظایفی که این الکترودها بر عهده دارند عبارت است از :
1- هدایت جریان الکتریکی به موضع اتصال
2- نگه داری ورق ها بر روی هم و ایجاد فشار لازم در موضع مورد نظر
3- تمرکز سریع حرارت در موضع اتصال
الکترود باید دارای قابلیت الکتریکی و حرارتی بالا ، مقاومت اتصالی یا تماسی کم و استحکام و سختی خوب باشد و این خواص را در فشار و تحت درجه حرارت های نسبتا بالا در حین انجام جوشکاری نیز حفظ کند . از این رو الکترودها را از مواد و آلیاژهای مخصوص تهیه می کنند که تحت کد رما به دو گروه A (آلیاژهای مس ) و B (فلزات دیرگداز) تقسیم بندی می شوند .
این فرآیند دارای انواع مختلفی تقسیم می شود که عبارتند از :
الف) فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای :
این فرآیند برای اتصال ورق ها به شکل لبه روی هم ، سیم به ورق یا سیم بر روی سیم به کار برده می شود و یکی از فرآیندهای مقاومتی می باشد که در آن اتصال در اثر ذوب موضعی به وسیله تمرکز جریان الکتریکی بین الکترودهای استوانه ای انجام می شود
این فرآیند در سطح وسیعی در صنایع لوازم خانگی ، اتومبیل سازی و غیره به کار می رود
در این روش قطعه کار بین الکترودهای تحت فشار قرار گرفته و جریان از طریق ترانسفورماتور و بازوها از الکترودها و سپس قطعه کار عبور می کند . جوش به صورت دکمه یا دیسک هایی بین دو لایه ورق قرار گرفته بر روی هم به وجود می آید.
در این فرآیند تمرکز جریان الکتریکی به کمک سطح تماس بین الکترود و کار انجام می شود
استحکام برش دکمه جوش باید به اندازه باشد که اگر تحت تنش قرار گرفت شکت در منطقه اطراف دکمه در ورق ایجاد شود . قطر دکمه جوش عموما نزدیک به قطر الکترود است .
باید در نظر داشت به علت پیچیدگی در اطراف جوش ، تنش اعمال شده بر روی جوش (تحت نیرو) کاملا تنش برشی نیست و در این حالت نرمی و انعطاف پذیری جوش ، نسبتا استحکام کششی عرضی به استحکام برشی آن می باشد که برای بیشترین نرمی این مقدار یک و برای حالت ترد حدود صفر است . این نکته در مورد جوشکاری فلزات حساس در مقابل سخت شدن حائز اهمیت است . نیاز به هدایت الکتریکی و حرارت بالا ، موجب شده تا جنس الکترود ، شکل و اندازه آن مورد توجه قرار گیرد و براساس معیارهای خاص انتخاب شود . افزایش فشار در روی الکترودها علاوه بر اینکه موجب تماس بهتر و سطح و پایین آمدن مقاومت الکتریکی تماس می شود ، گاهی باعث شکسته شدن لایه اکسیدی سطحی نیز خواهد شد . از نظر کلی نیروی فشاری زیاد چندان جالب نخواهد بود ، زیرا باید مقاومت در پین دو ورق در موضع جوش وجود داشته باشد تا حرارت لازم ایجاد شود . نیروی فشاری وارده بلافاصله پس از قطع جریان از روی قطعات برداشته نمی شود و معمولا برای مدت زمانی محدود چند سیکل پس از قطع شدن جریان الکتریکی بر روی قطعات نگه داشته می شود و حتی ممکن است اندکی نیز افزایش یابد و سپس رها شود .
اثر شدت جریان و زمان را باید در این فرآیند با هم در نظر گرفت اندازه دکمه جوش و یا اصولا ایجاد آن ، به میزان و همچنین سرعت تولید حرارت در موضع جوش بستگی دارد . مقداری از حرارت از طریق هدایت به الکترودها و اطراف محل اتصال تلف می شود . اگر تلفات حرارت زیاد باشد ، حرارت موثر حاصل از تفاوت حرارت ایجاد شده و حرارت تلف شده بسیار کم است و برای ذوب کافی نخواهد بود در نتیجه دکمه جوش به وجود نخواهد آمد .