پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
آشنائی با جوشکاری مقاومتی
کلیه جوش های مقاومتی بر این اساس استوارند که وقتی یک جریان الکتریکی بخواهد از فلزی عبور کند, مقاومت فلزدر برابر عبور این جریان , آن را گرم خواهد کرد. با اعمال جریان کافی ، دمای ایجاد شده در فلز به حدی می رسد که باعث ذوب آن گردیده و جوشکاری را ممکن می سازد.
اصطلاح”جوشکاری مقاومتی “شامل روشهای گوناگونی بوده و تحت اسامی مختلفی از جمله :
جوشکاری سر به سر فشاری، سر به سر لحظه ای ,درز جوش,نقطه جوش برجسته,نقطه جوش خازنی,جوش مقاومتی از نوع پینی,جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی و…ارائه می گردد.برخی از این اسامی , نام های داده شده از طرف انجمن آمریکائی جوشکاری بوده و بقیه مربوط به اصطلاحاتی است که در کارگاههای جوشکاری به آنها داده شده است.
جوشکاری مقاومتی مزایای گوناگونی دارد. دراین روش عملیات به سرعت صورت پذیرفته , پیچیدگی فلز ناچیز بوده , مراحل عمل بسادگی قابل کنترل است وجوش یکنواخت می باشد .این طریقه جوشکاری بخصوص برای انجام عملیات خودکار بسیار مناسب می باشد.
اصول اساسی جوشکاری مقاومتی
وقتی جریان الکتریکی از میان دو قطعه فلزی که به هم چسبیده اند عبور میکنند , مقاومت زیاد موضعی موجب تولید گرمای فوق العاده ی زیادی می شود.اگر جریان کافی بکار رود ,فلزات مورد استفاده درحالت خمیری قرارگرفته و سپس ذوب می شوند.اگرهنگامی که دو فلز در حالت خمیری یا مذاب قرار دارند به یکدیگر فشار داده شوند، دو قطعه درهم آمیخته شده و بصورت یک قطعه واحد درخواهند آمد. شکل شماره 1- قسمتهای مختلف یک دستگاه نقطه جوش کاملا ساده را نشان می دهد، باتوجه به اینکه دو قطعه ی مزبور نمی توانند درتماس کامل با یکدیگر قرار گیرند، قسمتهایی از دو فلز که سطوح تماس را تشکیل می دهند مقاومت زیادی از خود نشان داده و به همین لحاظ ابتدا این سطوح گرم شده و به بالاترین دمای ممکن دست می آید.هرگاه هنگامی که قطعات کار در حالت خمیری قراردارند به یکدیگر فشرده شده و همچنین تا کمی پس از قطع جریان وخنک شدن در همان وضع باقی بمانند جوش خوبی عاید شده و با توجه به سرعت انجام این عمل ، بسیاری از خواص فیزیکی آنها دست نخورده باقی خواهند ماند. اگرمحل اتصال کاملا” پاکیزه باشد خواص فیزیکی جوش حاصل بخوبی هرروش دیگر جوشکاری خواهدبود.
دستگاهی که برای انجام جوشکاری مقاومتی بکار می رود در واقع یک ترانسفورماتور یا مبدل الکتریکی است
که با جریان متناوب کارمی کند. برای اینکه این دستگاه بتواند عملیات جوشکاری را به خوبی انجام دهد باید قادر باشد در یک ولتاژ نسبتا کم، جریان فوق العاده زیادی را عرضه نماید. در این صورت معلوم است که تعداد حلقه های سیم پیچ اولیه این ترانسفورماتور باید به مراتب بیشتر از تعداد حلقه های ثانویه آن باشد.
گاهی اوقات ثانویه این ترانسفورماتورها تنها از یک حلقه تشکیل می شود. در بعضی ازدستگاههای نقطه جوش شبیه نوع ” هفت تیری “سیم ثانویه نسبتا بلند است و از 2یا 3 حلقه تشکیل می گردد.شکل زیر قسمتهای مختلف مدارالکتریکی یک دستگاه نقطه جوش ساده را نشان می دهد.
دستگاهها وملزمات جوشکاری مقاومتی
طراحی و ساخت دستگاههای جوشکاری مقاومتی به ترکیبی از طراحی الکتریکی , ساختمان عمومی دستگاه مکانیسمهای آن و مدارهای کنترل کننده اش بستگی پیدا می کند. این دستگاه از مکانیسم های ساده تا دستگاه های بسیار پیچیده در دسترس می باشد .
اگر قرار باشد از جوشکاری مقاومتی نتیجه خوبی عاید شود لازمه اش وجود کنترلی دقیق بر هر سه متغیری است که در این روش وجود داردانجمن سازندگهن دستگاه های جوشکاری مقاومتیRWMA)) و انجمن سازندگان دستگاه های الکتریکی ملیNEMA)) برای این دستگاه ها استاندارد های خاصی تعیین نموده اند. با استفاده از همین استانداردها است که سازندگان اینگونه دستگاه ها به تولید و عرضه دستگاه هائی با ظرفیت و دوام مشخصی اقدام می کنند.
مهمترین لوازمی که در این دستگاهها به مصرف می رسند عناصر مدارهای الکترونیکی و الکترودها می باشند.
دستگاههای جوشکاری مقاومتی را به طرق مختلفی تقسیم بندی می کند یکی از این راهها بر طبق نوع اتصالی است که آن دستگاه می تواند تولید کند مانند اتصال لب به لب یا روی هم .دستگاههای ویژه اتصال روی هم را معمولا”طوری طراحی می کنند که قادر به ایجاد نقطه جوش بر جسته ، درز جوش و نقطه جوش ساده باشند. دستگاههای مخصوص اتصال لب به لب را طوری می سازند که با استفاده از آنها می توان جوش مقاومتی از نوع سر به سر لحظه ای یا سر به سر فشاری را انجام داد .
تقسیم بندی دیگر بر اساس نوع برق ورودی به دستگاه می باشد که عبارتند از :
1-برق تک فاز معمولی
2-برق سه فاز معمولی
3- انرژی ذخیره شده
از میان دو روش اول و دوم که در واقع برق مورد نیاز دستگاه را مستقیما”از برق شهر تامین می نمایند مرسوم تر و معمول تر می باشند.
انواع جوشکاری های مقاومتی
در عمل دستگاههای متعددی وجود دارند که جملگی بر پایه اصول یاد شده بالا عمل می نمایند .در زیر برخی از معمولترین این دستگاهها نام برده شده اند:
1-نقطه جوش ساده
2-نقطه جوش هفت تیری
3-نقطه جوش لحظه ای
4-جوشکاری مقاومتی ازنوع سر به سر فشاری
5-جوشکاری مقاومتی ازنوع سر به سرلحظه ای
6- درزجوش
7- نقطه جوش برجسته
8- نقطه جوش خازنی
9- جوش مقاومتی ازنوع پینی
10- جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی
11- جوش مقاومتی با بافت فلزی
12- جوش مقاومتی تصادمی یا ضربتی
13- جوش مقاومتی با فرکانس بالا
در واقع تمام این عملیات بر یک اساس پایه گذاری شده اند.آنچه که درتغییر است ساختمان این دستگاهها و همچنین طرق مختلف آماده سازی فلزات می باشند.دستگاه جوشکاری مقاومتی از نوع سر به سر فشاریبه جوشکاری مقاومتی سر به سر فشاری گاهی جوش سر به سر نیز گفته می شود.
هر چند که جوشکاری سر به سر معمولا”فقط این مفهوم را می رساند که قطعات کار در حالت لب به لب به هم متصل شده اند. بنابر این یک جوش لب به لب را می توان به روشهای مختلفی انجام داد.جوش سر به سر فشاری یکی از روشهای اجرای جوشکاری مقاومتی است که در خلال آن تلفیق دو فلز بهم بطور همزمان و در امتداد سطوح متماس آن ها صورت می گیرد. گرمای لازم ، از مقاومت الکتریکی فلزات قطعه کار در محل تماس آنها حاصل می شود. فشار وارد به قطعه کار در محل تماس آنها آغاز شده ودر خلال زمان گرما دهی نیز بهمان صورت باقی می ماند این دستگاه جوشکاری از همان ترانسفورماتوری که در نقطه جوش ساده نیز بکار می رود استفاد می کند وتنها تفاوت در الکترودها است که در این جا بصورت دو گیره ثابت و متحرک خودنمائی می کنند برای ارائه یک کار خوب بهتر است قبل از شروع جوشکاری قطعات کار را کاملا” تمیز نمود .
یکی دیگر از موارد استفاده دستگاههای جوشکاری مقاومتی عبور دادن جریان الکتر یکی از قطعه ای است که درگیره آنها قرار داده شده است. پس از چند ثانیه دمای فلز به حدی میرسد که با استفاده از قالب های مختلف، آن را می توان به هر شکلی در آورد.دستگاههای جوشکاری سر به سر فشاری برای گرم کردن وسپس جوش دادن میله ها بهم ساخته شده اند.برای جوش دادن سایر قطعات بهم به گیره های ویژه دیگری نیاز خواهیم داشت.
اصول جوشکاری سر به سر فشاری
در این روش قطعاتی را که قرار است به هم جوش شوند در دو فک مجزا قرار می دهند.سپس قطعات مذبور را به هم نزدیک می کنند .در جوش سر به سر پس از تماس دو قطعه ، آنها را به یکدیگر فشار داده و سپس یک جریان الکتریکی را از یکی به دیگری جاری می سازند. در این موقع، در اثر وجود مقاومت الکتریکی در قطعات مورد جوش، سطح مقطع یا محل تماس دو قطعه آنقدر گرم می شود که آنها را در حالت مذاب به هم متصل نماید. چه در هنگام عبور جریان وچه تا کوتاه مدتی پس از قطع آن، هر دو قطعه به یکدیگر فشار وارد می کنند.بدیهی است که به مجرد ذوب شدن، در هم آمیخته شده وپس از خنک شدن به صورت یک قطعه واحد در می آیند.
در این فرآیند ودر اثر فشاری که در خلال آن صورت می گیرد دو فلز به طور درونی و ذاتی بایکدیگر معزوج شده ودر صورتیکه در آنها هر گونه نا خالصی وجود داشته باشدبه خارج منطقه جوش هدایت گردیده و محدوده گرم شده به حداقل خود می رسد.
دستگاههای جوشکاری مقاومتی از نوع سر به سر لحظه ای
این روش جوشکاری طریقه به خصوصی از جوشکاری لب به لب است. دستگاههای مورد استفاده در این طریقه از بسیاری جهات شبیه دستگاههای مصرف شده در جوشکاری سر به سر فشاری هستند زیرا در این روش نیز قطعات جوش دادنی را در گیره هائی قرار داده و آنها را طوری تنظیم می کنند که محل های مورد جوشکاری با فشار نا چیزی به یکدیگر متصل شوند. به مجرد جاری شدن جریان برق، از محل اتصال دو قطعه به هم جرقه یا قوسی مشاهده می شود.همزمان با ادامه جرقه، فلز ذوب شده و برای پیشگیری از قطعه جرقه یکی از قطعات باید به سمت دیگری حرکت داده شود.به مجرد اینکه دمای دو انتهای قطعات جوش دادنی به گرمای لازم جهت جوش دادن آنها برسد، نیروئی به آنها وارد شده و جوش تکمیل می شود. اعمال این نیرو فلزات را به هم کوبیده و در خلال جرقه زنی، نا خالصی ها را به طرف سطح خارجی می راند. به طوری که ملاحظه می شود برای اتصال دادن سر به سر دو قطعه یک به سطح مقطع 1 اینچ مربع، بیش از 5/1 تن فشار مورد نیاز بوده وقدرت ترانسفورماتر لازم KVA 60 خواهد بود.
جوشکاری سر به سر لحظه ای
این روش یکی از طریق جوشکاری مقاومتی است که در آن قطعات را لب به لب هم قرار داده و پس از اینکه هر دوی آنها به درجه حرارت خمیری خود رسیدند با اعمال فشار قابل ملاحظه ای آن را به هم می فشارند تا اتصال صورت گیرد.از این روش در بسیاری از کارهای تولیدی وعلی الخصوص در اتصال میله ها و لوله ها بهم استفاده می کنند.
دو قطعه ای را که قرار است بهم جوش بدهند در گیره های مخصوص این دستگاه قرار می دهند.سپس قطعات را بهم نزدیک کرده و مقاومت آنها در مقابل عبور جریان ااکتریکی باعث گرم شدن سطوح تماس شان می شود به مجرد اینکه فلزات به نقطه ذوب خود نزدیک می شوند، جریان قطع شده ولی با اعمال یک فشار قابل ملاحظه سعی می کنند آنها را بهم نزدیک نمایند دراین هنگام است که فلز مذاب تحت فشار از خود جرقه های رابه اطراف پراکنده می سازد. به محض اینکه با اندکی کاهش دما ،
فلز به حالت خمیری خود می رسد ، دو قطعه را تحت فشار بسیار زیادی به هم می چسبانند. در خلال این عملیات است که سرباره ها به خارج هدایت شده و یک جوش بسیار تمیز باقی می ماند.در شکل زیر دو قطعه کار، قبل وبعد از عملیات جوشکاری نمایش داده شده است.