مقاله بررسی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی در 23 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

عنوان صفحه

سپاسگزاری

فرایندهای جوشکاری 1

فرایند جوشکاری مقاومتی نقطه ای 11

اصطلاحات و بهسازی در نحوه جوشکاری نقطه ای 21

جوشکاری مقاومتی غلطکی 25

اصطلاحات و بهسازی برای جوشکاری مقاومتی غلطکی 28

فرایند جوش جرقه ای 31

فرایند جوش سربه سر 32

فرایند جوش تصادمی 32

نکات ایمنی در جوشکاری و برشکاری 33




فرآیندهای جوشکاری «مقاومتی» Resistance Welding

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 .

دستگاههای جوشکاری مقاومتی شامل دو واحد کلی است : واحد الکتریکی (حرارتی) واحد فشاری(مکانیکی) . اولی باعث بالا بردن درجه حرارت موضع مورد جوش و دومی سبب ایجاد فشار لازم برای اتصال دو قطعه لب رویهم در محل جوش است .

منبع معمولی تأمین انرژی الکتریکی ، جریان متناوب 220 یا250 ولت است که برای پائین آوردن ولتاژ و افزایش شدت جریان (به مقدار مورد لزوم برای جوشکاری مقاومتی) از ترانسفورماتور استفاده می شود .که سیم پیچ اولیه با سیم نازکتر و دور بیشتر و ثانویه با سیم کلفتر و دور کمتر (اغلب یک دور ) به الکترودها متصل است .

جریان الکتریکی از طریق دو الکترود (فک ها) به قطعه کار و موضع جوش هدایت می شود که معمولاً الکترود پائین ثابت و بالایی متحرک است .الکترود همانند گیره یا فک ها دو قطعه را دروضعیت لازم گرفته و جریان الکتریکی برای لحظه معین عبور می کند که سبب ایجاد حرارت موضعی زیر دو الکترود در سطح مشترک دو ورق می شود. جریان الکتریکی در سطح تماس باعث ذوب منطقه کوچکی از دو سطح شده و پس از قطع جریان و اعمال فشار معین و انجماد آن ، دو قطعه به یکدیگر متصل می شوند .

الکترود در فرآیند های مختلف مقاومتی می تواند به اشکال گوناگونی باشد که دارای چندین نقش است از جمله : هدایت جریان الکتریکی به موضع اتصال ، نگهداری ورقها بر رویهم و ایجاد فشار لازم در موضع مورد نظر و تمرکز سریع حرارت در موضع اتصال الکترود باید دارای قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی بالا و مقاومت «اتصالی» یا تماسی (contact resistance) کم و استحکام و سختی خوب باشد ،علاوه بر آن این خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاً بالا ضمن کار نیز حفظ کند .ازاین جهت الکترود ها را از مواد آلیاژی مخصوص تهیه می کنند که تحت مشخصه یا کد RWMA به دو گروه A آلیاژهای مس و B فلزات دیر گدار تقسیم بندی می شوند ، در جدول (1001) و (1101) مشخصات این دو گروه درج شده است .
مهمترین آلیاژهای الکترود مس ـکرم ، مس ـ کادمیم ، و یا برلیم ـکبالت ـ مس می باشد .این آلیاژها دارای سختی بالا و نقطه انیل شدن بالائی هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتی نرم نشوند ، چون تغییر فرم آنها سبب تغییر سطح مشترک الکترود با کار می شود که ایجاد اشکالاتی می کند که در دنباله این بخش اشاره خواهد شد .

همانطور که قبلاً اشاره شد قسمت هائی که قرار است بیکدیگر متصل شوند باید کاملاً برروی یکدیگر قرار داشته و در تماس با الکترود باشند تا مقاومتهای الکتریکی «تماسی» R1 وR5 کاهش یابد . مقاومت الکتریکی بالا بین نوک یا لبه الکترود و سطح کار سبب بالا رفتن درجه حرارت در محل تماس می شود که اولاً مرغوبیت جوش را کاهش می دهد (جوش مقاومتی ایدآل جوشی است که علاوه بر استحکام کافی علامتی در سطح آن ملاحظه نشود ) .



د : “ له کردنی ” Mash welding :

این روش در تولید شبکه های سیمی نظیر سبد یا محافظ های توری لامپ های مختلف یا اسکلت مفتولی برای بتونهای مسلح و یا سیم ورق نظیر چرخهای بعضی از انواع اتومبیل بمیزان فراوان بکار گرفته می شود . سیم ها با طرح لازم بر روی فک ها با الکترودیی که به صورت مسلح با شکاف های پیش بینی شده قرار می گیرند و با یک فشار و پائین آوردن الکترود جریان الکتریکی از محل تماس سیمهای رویهم قرار داده شده عبور کرده و بر اساس جوش مقاومتی ذوب موضعی در این محلها بوجود آمده و پس از پایان عبور جریان الکتریکی عمل اتصال انجام می گیرد .

ح : فرآیند جوشکاری “ کوک” Stich welding :

یکی از الکترودها در این فرآیند بنحوی طرح شده است که توسط سیستم کنترل شده ای حرکت متناوب رفت و برگشتی (بالا و پائینی) دراد و همزمان با این حرکت صفحه کار نیز شبیه پارچه در زی چرخ خیاطی حرکت انتقالی افقی می کند . بدین ترتیب یک سری جوش نقطه ای بطور متوالی با فاصله معین بین ورق ها ایجاد می شود که شبیه بخیه های دوخته شده در زیر چرخ خیاطی است . می توان فاصله نقطه جوش ها را آنچنان کاهش داد تا دکمه های جوش کمی بر روی هم سوار شوند . در این حالت به شدت جریانی بیش از حد عادی نیاز است چون مقداری از جریان الکتریکی از جوش مجاور عبور می کند .

و : جوش “ پیش طرحی” Projection welding :

اصول کلی این روش شبیه جوشکاری نقطه مقاومتی است . ورق ها قبلاً تغییر فرم مناسبی داده می شوند . بطورکلی محلهای جوش شامل برجستگی های لازم است و هنگامیکه دو ورق در زیر الکترود (که می تواند شبیه فکهای پرسکاری دارای فرمهای خاصی باشد ) قرار گرفت و فشار و جریان الکتریکی لازم در الکترود اعمال شد جریان الکتریکی از محلهای تماس یا موضع های بر آمده عبور کرده و مطابق با اصول کلی جوشکاری مقاومتی در این نقاط ذوب موضعی ایجاد و سپس دو قطعه بیکدیگر متصل می شوند .

تفاوت کلی این فرآیند همانطور که اشاره شد در شکل الکترودها است که شبیه فکهای پرس می باشد . همچنین فشار و شدت جریان بالاتر است . بدین ترتیب در یک سیکل عملیات چندین نقطه جوش داده می شوند . یکی از نکات حساس و مهم در این فر آیند جنس الکترود ها است که اولاً باید دارای ضریب هدایت الکتریکی و حرارتی کم و ثانیاً مقاومت و سختی خوب و درجه حرارت انیل شدن بالا باشند که قبلاً نیز به آنها اشاره شده است . از طرف دیگر سطوح این فکها باید کاملاً موازی باشند و به دلیل وسعت سطح آنها تا موازی بودن آنها موجب تغییرات در میزان فشار شده و درنتیجه چگالی جریان الکتریکی در نقاط تماس مختلف یکسان نخواهد شد . و در بعضی نقاط جوش ناقص و در برخی نقاط دیگر ممکن است جوش کامل باشد .

بدیهی این روش نیز برای مصارفی که میزان تولید زیاد است بسیار مناسب و اقتصادی است .

جوشکاری مقاومتی “ غلطکی ” یا نواری Seam welding :

این فرآیند نیز تقریباً نوع تکمیل شده فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای می باشد و برای جوشکاری اشکال استوانه ای و بشکه ای و لبه های بر روی هم مناسب است . برای اتصال کافی است که لبه های بر روی هم ورق ها در زیر غلطک های دستگاه گذاشته شود تا عملیات جوش انجام گیرد . دو غلطک ورق کار را در میان خوفشار داده و جریان از داخل غلطکها عبور کرده و بطور متناوب قطع و وصل می شود که زمان قطع و وصل قابل تنظیم است و می تواند تا 50/1 ثانیه یا یک سیکل جریان متناوب HZ 50 تقلیل یابد . با قطع و وصل جریان الکتریکی و حرکت متناوب یا دائم قطعه کار بین غلطک ها دکمه های جوش به طور متوالی بین سطح مشترک دو ورق بوجود می آید . همانطور که در جوش “ کوک” اشاره شد دکمه های جوش در اینجا نیز می توانند از همدیگر فاصله داشته و یا بر روی یکدیگر سوار شوند.

اصول دستگاه از نظر ترانسفورماتور ، سیستم فشار دهنده و غیر شبیه بقیه دستگاههای جوش مقاومتی است . همچنین نکاتی که درمورد جنس الکترودها و مشخصات آنها قبلاً توضیح داده شده است در این مورد نیز صادق می باشد ، بویژه اینکه چگالی جریان بالا لبه تماس غلطک با سطح کار کم (حدود 4 ـ 3 میلیمتر ) می باشد .چسبیدن اکسیدها و ناخالصی ها بر روی لبه غلطک و یا گرم شدن زیاد و احیاناً تغییر شکل آن شرایط عملیات جوش “نواری ” را تغییر می دهد .برای این منظور معمولاً تدابیر خاصی برای پاک کردن و سرد نمودن غلطک ها در ضمن کار پیش بینی می شود. کنترل شدت جریان و نحوه قطع و وصل آن نکته تکنیکی و قابل توجه دیگری است که در طرح دستگاههای جوش نواری یا باندی در نظر گرفته می شود.