مقاله بررسی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي فرآيندهاي جوشکاري مقاومتي در 23 صفحه ورد قابل ويرايش

فهرست مطالب

عنوان صفحه

سپاسگزاري

فرايندهاي جوشكاري 1

فرايند جوشكاري مقاومتي نقطه اي 11

اصطلاحات و بهسازي در نحوه جوشكاري نقطه اي 21

جوشكاري مقاومتي غلطكي 25

اصطلاحات و بهسازي براي جوشكاري مقاومتي غلطكي 28

فرايند جوش جرقه اي 31

فرايند جوش سربه سر 32

فرايند جوش تصادمي 32

نكات ايمني در جوشكاري و برشكاري 33




فرآيندهاي جوشكاري «مقاومتي» Resistance Welding

مقدمه و كليات : فرآيندهاي جوشكاري مقاومتي با فرآيندهاي قبلي تفاوت كلي دارد .اتصال دو سطح توسط حرارت و فشار توأماً انجام مي گيرد .فلزات به دليل مقاومت الكتريكي در اثر عبور جريان الكتريكي گرم شده و حتي به حالت مذاب نيز مي رسند كه طبق قانون ژول حرارت حاصل با رابطه زير تعيين مي شود .Q=KRI2t

=I شدت جريان( آمپر) ، R مقاومت( اهم)، t زمان( ثانيه) وQ ،حرارت (ژول).

فرآيندهاي قوس الكتريكي حرارت در روي كار بوسيله هدايت و تشعشع توزيع مي شود اما در فرآيندهاي جوشكاري مقاومتي حرارت در عرض داخلي و سطح مشترك دو ورق در موضع اتصال در اثر عبور جريان الكتريكي توليد و منتشر مي شود . جريان الكتريكي مذكور از طريق الكترودها و تماس آنها به سطح كار منتقل و يا از طريق ايجاد حوزه مغناطيسي احاطه شده در اطراف كا به قطعه القاء مي شود . هر چند هر دو روش بر اساس حرارت مقاومتي پايه گذاري شده است اما معمولاً نوع اول فرآيند جوشكاري مقاومتي و دومي به فرآيند جوشكاري القائي نيز مرسوم شده است .

فاكتورهاي شدت جريان و زمان از طريق دستگاه جوش قابل كنترل هستند ، اما مقاومت الكتريكي به عوامل مختلف بستگي دارد از جمله : جنس و ضخامت قطعه كار ، فشار بين الكترودها ، اندازه و فرم و جنس الكترودها و چگونگي سطح كار يعني صافي و تميزي آن .

مقاومت 3 مقاومت تماس بين دو ورق مهمترين قسمت است. فلزات داراي مقاومت الكتريكي كم بوده بالنتيجه مقاومتهاي 1و3و5 اهميت بيشتري پيدا مي كنند . مقاومتهاي 2و4 بستگي به ضريب مقاومت الكتريكي و درجه حرارت قطعه كار دارد .مقاومتهاي 1 و 5 ناخواسته بوده و بايد حتي المقدور آنرا كاهش داد . تميزي سطح كار و الكترود و نيروي فشاري وارد بر الكترود عوامل تقليل دهنده اين مقاومتها (1و5) مي باشند .

از نظر اقتصادي لازم است كه فاكتور زمان حتي المقدور كاهش يابد . كه در نتيجه جريان الكتريكي لحظه اي بالا در حدود 10000 – 3000 آمپر با ولتاژ 10 – 5/0 ولت مورد نياز است . انواع مختلف روش هاي جوشكاري مقاومتي به روش ايجاد مقاومت موضعي بالا و تمركز حرارت در نقطه مورد نظر ارتباط دارد ، ولي به هر حال تماس فيزيكي بين الكترودهاي ناقل جريان الكتريكي و قسمت هايي كه بايد متصل شوند نيز مورد نياز است . بطور كلي فرآيندهاي جوشكاري مقاومتي يكي از بهترين روش ها براي اتصالات سري است .

دستگاههاي جوشكاري مقاومتي شامل دو واحد كلي است : واحد الكتريكي (حرارتي) واحد فشاري(مكانيكي) . اولي باعث بالا بردن درجه حرارت موضع مورد جوش و دومي سبب ايجاد فشار لازم براي اتصال دو قطعه لب رويهم در محل جوش است .

منبع معمولي تأمين انرژي الكتريكي ، جريان متناوب 220 يا250 ولت است كه براي پائين آوردن ولتاژ و افزايش شدت جريان (به مقدار مورد لزوم براي جوشكاري مقاومتي) از ترانسفورماتور استفاده مي شود .كه سيم پيچ اوليه با سيم نازكتر و دور بيشتر و ثانويه با سيم كلفتر و دور كمتر (اغلب يك دور ) به الكترودها متصل است .

جريان الكتريكي از طريق دو الكترود (فك ها) به قطعه كار و موضع جوش هدايت مي شود كه معمولاً الكترود پائين ثابت و بالايي متحرك است .الكترود همانند گيره يا فك ها دو قطعه را دروضعيت لازم گرفته و جريان الكتريكي براي لحظه معين عبور مي كند كه سبب ايجاد حرارت موضعي زير دو الكترود در سطح مشترك دو ورق مي شود. جريان الكتريكي در سطح تماس باعث ذوب منطقه كوچكي از دو سطح شده و پس از قطع جريان و اعمال فشار معين و انجماد آن ، دو قطعه به يكديگر متصل مي شوند .

الكترود در فرآيند هاي مختلف مقاومتي مي تواند به اشكال گوناگوني باشد كه داراي چندين نقش است از جمله : هدايت جريان الكتريكي به موضع اتصال ، نگهداري ورقها بر رويهم و ايجاد فشار لازم در موضع مورد نظر و تمركز سريع حرارت در موضع اتصال الكترود بايد داراي قابليت هدايت الكتريكي و حرارتي بالا و مقاومت «اتصالي» يا تماسي (contact resistance) كم و استحكام و سختي خوب باشد ،علاوه بر آن اين خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاً بالا ضمن كار نيز حفظ كند .ازاين جهت الكترود ها را از مواد آلياژي مخصوص تهيه مي كنند كه تحت مشخصه يا كد RWMA به دو گروه A آلياژهاي مس و B فلزات دير گدار تقسيم بندي مي شوند ، در جدول (1001) و (1101) مشخصات اين دو گروه درج شده است .
مهمترين آلياژهاي الكترود مس ـكرم ، مس ـ كادميم ، و يا برليم ـكبالت ـ مس مي باشد .اين آلياژها داراي سختي بالا و نقطه انيل شدن بالائي هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتي نرم نشوند ، چون تغيير فرم آنها سبب تغيير سطح مشترك الكترود با كار مي شود كه ايجاد اشكالاتي مي كند كه در دنباله اين بخش اشاره خواهد شد .

همانطور كه قبلاً اشاره شد قسمت هائي كه قرار است بيكديگر متصل شوند بايد كاملاً برروي يكديگر قرار داشته و در تماس با الكترود باشند تا مقاومتهاي الكتريكي «تماسي» R1 وR5 كاهش يابد . مقاومت الكتريكي بالا بين نوك يا لبه الكترود و سطح كار سبب بالا رفتن درجه حرارت در محل تماس مي شود كه اولاً مرغوبيت جوش را كاهش مي دهد (جوش مقاومتي ايدآل جوشي است كه علاوه بر استحكام كافي علامتي در سطح آن ملاحظه نشود ) .



د : “ له كردني ” Mash welding :

اين روش در توليد شبكه هاي سيمي نظير سبد يا محافظ هاي توري لامپ هاي مختلف يا اسكلت مفتولي براي بتونهاي مسلح و يا سيم ورق نظير چرخهاي بعضي از انواع اتومبيل بميزان فراوان بكار گرفته مي شود . سيم ها با طرح لازم بر روي فك ها با الكتروديي كه به صورت مسلح با شكاف هاي پيش بيني شده قرار مي گيرند و با يك فشار و پائين آوردن الكترود جريان الكتريكي از محل تماس سيمهاي رويهم قرار داده شده عبور كرده و بر اساس جوش مقاومتي ذوب موضعي در اين محلها بوجود آمده و پس از پايان عبور جريان الكتريكي عمل اتصال انجام مي گيرد .

ح : فرآيند جوشكاري “ كوك” Stich welding :

يكي از الكترودها در اين فرآيند بنحوي طرح شده است كه توسط سيستم كنترل شده اي حركت متناوب رفت و برگشتي (بالا و پائيني) دراد و همزمان با اين حركت صفحه كار نيز شبيه پارچه در زي چرخ خياطي حركت انتقالي افقي مي كند . بدين ترتيب يك سري جوش نقطه اي بطور متوالي با فاصله معين بين ورق ها ايجاد مي شود كه شبيه بخيه هاي دوخته شده در زير چرخ خياطي است . مي توان فاصله نقطه جوش ها را آنچنان كاهش داد تا دكمه هاي جوش كمي بر روي هم سوار شوند . در اين حالت به شدت جرياني بيش از حد عادي نياز است چون مقداري از جريان الكتريكي از جوش مجاور عبور مي كند .

و : جوش “ پيش طرحي” Projection welding :

اصول كلي اين روش شبيه جوشكاري نقطه مقاومتي است . ورق ها قبلاً تغيير فرم مناسبي داده مي شوند . بطوركلي محلهاي جوش شامل برجستگي هاي لازم است و هنگاميكه دو ورق در زير الكترود (كه مي تواند شبيه فكهاي پرسكاري داراي فرمهاي خاصي باشد ) قرار گرفت و فشار و جريان الكتريكي لازم در الكترود اعمال شد جريان الكتريكي از محلهاي تماس يا موضع هاي بر آمده عبور كرده و مطابق با اصول كلي جوشكاري مقاومتي در اين نقاط ذوب موضعي ايجاد و سپس دو قطعه بيكديگر متصل مي شوند .

تفاوت كلي اين فرآيند همانطور كه اشاره شد در شكل الكترودها است كه شبيه فكهاي پرس مي باشد . همچنين فشار و شدت جريان بالاتر است . بدين ترتيب در يك سيكل عمليات چندين نقطه جوش داده مي شوند . يكي از نكات حساس و مهم در اين فر آيند جنس الكترود ها است كه اولاً بايد داراي ضريب هدايت الكتريكي و حرارتي كم و ثانياً مقاومت و سختي خوب و درجه حرارت انيل شدن بالا باشند كه قبلاً نيز به آنها اشاره شده است . از طرف ديگر سطوح اين فكها بايد كاملاً موازي باشند و به دليل وسعت سطح آنها تا موازي بودن آنها موجب تغييرات در ميزان فشار شده و درنتيجه چگالي جريان الكتريكي در نقاط تماس مختلف يكسان نخواهد شد . و در بعضي نقاط جوش ناقص و در برخي نقاط ديگر ممكن است جوش كامل باشد .

بديهي اين روش نيز براي مصارفي كه ميزان توليد زياد است بسيار مناسب و اقتصادي است .

جوشكاري مقاومتي “ غلطكي ” يا نواري Seam welding :

اين فرآيند نيز تقريباً نوع تكميل شده فرآيند جوشكاري مقاومتي نقطه اي مي باشد و براي جوشكاري اشكال استوانه اي و بشكه اي و لبه هاي بر روي هم مناسب است . براي اتصال كافي است كه لبه هاي بر روي هم ورق ها در زير غلطك هاي دستگاه گذاشته شود تا عمليات جوش انجام گيرد . دو غلطك ورق كار را در ميان خوفشار داده و جريان از داخل غلطكها عبور كرده و بطور متناوب قطع و وصل مي شود كه زمان قطع و وصل قابل تنظيم است و مي تواند تا 50/1 ثانيه يا يك سيكل جريان متناوب HZ 50 تقليل يابد . با قطع و وصل جريان الكتريكي و حركت متناوب يا دائم قطعه كار بين غلطك ها دكمه هاي جوش به طور متوالي بين سطح مشترك دو ورق بوجود مي آيد . همانطور كه در جوش “ كوك” اشاره شد دكمه هاي جوش در اينجا نيز مي توانند از همديگر فاصله داشته و يا بر روي يكديگر سوار شوند.

اصول دستگاه از نظر ترانسفورماتور ، سيستم فشار دهنده و غير شبيه بقيه دستگاههاي جوش مقاومتي است . همچنين نكاتي كه درمورد جنس الكترودها و مشخصات آنها قبلاً توضيح داده شده است در اين مورد نيز صادق مي باشد ، بويژه اينكه چگالي جريان بالا لبه تماس غلطك با سطح كار كم (حدود 4 ـ 3 ميليمتر ) مي باشد .چسبيدن اكسيدها و ناخالصي ها بر روي لبه غلطك و يا گرم شدن زياد و احياناً تغيير شكل آن شرايط عمليات جوش “نواري ” را تغيير مي دهد .براي اين منظور معمولاً تدابير خاصي براي پاك كردن و سرد نمودن غلطك ها در ضمن كار پيش بيني مي شود. كنترل شدت جريان و نحوه قطع و وصل آن نكته تكنيكي و قابل توجه ديگري است كه در طرح دستگاههاي جوش نواري يا باندي در نظر گرفته مي شود.