بخشی از مقاله
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 ) .
ثانياً مقداري از انرژي تلف مي شود .
روشهاي مختلفي براي اعمال فشار پيش بيني شده است كه دو سيستم آن معمول تر است :
الف : سيستم مكانيكي همراه با پدال ، فنر و چند اهرم
ب : سيستم هواي فشرده با دريچه هاي اتوماتيك مخصوص كه در زمان هاي معيني هواي فشرده وارد سيستم مي شود . اين فشار و زمان قابل تنظيم و كنترل است .
در سيستم اول به علت استفاده از نيروي كارگر ممكن است فشار وارده غير يكنواخت و در بعضي موارد كه دقت زيادي لازم است مناسب نباشد، اما در مقابل ارزان و ساده است .در سيستم هواي فشرده همانطور كه اشاره شد دقت و كنترل ميزان فشار و زمان اعمال فشار بمراتب بيشتر است .
اين فرآيند جوشكاري براي اتصال فلزات مختلف بكار گرفته مي شود و سؤالي كه مطرح جدول (1001) بعضي مشخصات گروه B از الكترود هاي فرآيند جوشكاري مقاومتي خواهد شد اينست كه چگونه خواص فيزيكي اين فلزات ممكن است بر روي خواص جوش يا موضع اتصال تأثير بگذارد ؟
كلاس
10
11
12
13
14 سختي راكول
72 B
94 B
98 B
96 B
85 B
هدايت الكتريكي %IACS
35
28
27
30
30 استحكام فشاريPSi
135000
160000
170000
200000
00000
همتنطور كه اشاره شد حرارت براي بالا بردن درجه حرارت موضع اتصال توسط عبور جريان الكتريكي و مقاومت الكتريكي بوجود مي آيد و يا با بيان ديگر مقاومت الكتريكي بزرگتر در زمان و شدت جريان معين توليد حرارت بالاتري مي كند و برعكس . مقاومت الكتريكي يك هادي بستگي مستقيم به طول و نسبت معكوس به سطح مقطع دارد . البته جنس هادي هم كه ميزان ضريب مقاومت الكتريكي است خالي از اهميت نيست ، (قانون اهم R=PI/S) . بنابراين خصوصيت جوشكاري مقاومتي با تغيير ضخامت ورق ، تغيير مقطع تماس الكترود با قطعه و جنس قطعه تغيير مي كند .
با توجه به اين توضيحات جوشكاري مقاومتي بر روي ورق آلومينيمي(با ضخامت و مقطع تماس الكترود ثابت) در مقايسه با ورق فولاد زنگ نزن به شدت جريان بيشتري نياز است (87/2=9/19P= 70stainless steel P= ). ميكرواهم سانتيمتر ). (Mild steel Ap) البته چگونگي حالتهاي تماس الكترود با قطعات و تماس خود قطعات عوامل ديگر هستند كه فشار الكترود ها و ناخالصي ها در بين سطوح مي توانند بر روي اين مقاومت ها مؤثر باشند
فاكتور فيزيكي مهم ديگر هدايت حرارتي قطعات مورد جوش مي باشد كه با ضريب هدايت حرارتي مشخص مي شود .جالب توجه اينكه فلزات با هدايت الكتريكي خوب داراي هدايت حرارتي بالا هم مي باشند . بنابراين در جوشكاري مقاومتي اين گونه فلزات يا آلياژ ها به شدت جريان بالاتر و زمان عمل كوتاهتر نياز دارند ، چون حرارت به اطراف هدايت شده و اگر تمركز و شدت حرارت لازم در موضع اتصال نباشد جوشي انجام نخواهد گرفت .
در مورد فولاد معمولي نيازي به شدت جريان بالا و زمان كوتاه نيست ، اما در بعضي موارد (فولادهاي خاص سختي پذير) زمان جوشكاري زياد احتمال جدايش رسوب كاربيد(Carbide Precipitation) را افزايش مي دهد بنابراين در اين حالت ها نيز بايد زمان عمليات جوشكاري كوتاه تنظيم شود .
خواص فيزيكي ديگر قطعه كار كه در اين فرآيند خالي از اهميت نيست : گرماي ويژه و ضريب انبساط حرارتي است . اولي براي محاسبه حرارت مورد نياز براي ذوب موضع جوش و دومي از نظر تنش هاي باقيمانده ، پيچيدگي و احتمال ايجاد تركيدگي قابل ملاحظه است (گاهي اوقات عمليات حرارتي پس از جوشكاري لازم ا ست تا پيچيدگي كاهش يابد ) .
با توجه به نكات فوق مي توان :
الف : فولادهاي معمولي را بدون مشكل خاصي جوش مقاومتي داد.
ب : فولادهاي سختي پذير (Hardenab Steel) ،چون در الكترود سيستم آبگرد وجود دارد محل جوش و احياناً اطراف آن سريع سرد شده و ترد و شكننده مي شود و گاه لازم است عمليات حرارتي انيل كردن برروي آنها انجام شود .
ج : فولادهاي زنگ نزن (Stainless Steel) ، فولادهاي فريتي و مارتنزيتي كمتر با اين روش جوش داده مي شود . اما فولادهاي آوستيني پايدار و ناپايدار را به راحتي مي توان از طريق جوش مقاومتي اتصال داد ، به ويژه اينكه هدايت حرارتي و الكتريكي كمتري نسبت به فولادهاي معمولي دارند و بايد سيكل جوش را در زمان كوتاهتر انجام داد . البته از نظر مقاومت خوردگي محل جوش و اطراف آن مسايل مهمي وجود دارد كه هنوز هم تحقيقات زيادي را به خود اختصاص داده است .
د : فولادهاي پوشش داده شده (Steel With Protective Coation) فولادها با مواد مختلف و روشهاي گوناگون پوشش داده مي شود كه اندود قلع ، روي و يا رنگ از آن جمله اند در مورد پوشش انواع رنگ كه اغلب هادي جريان الكتريكي نيستند بايد حتماً محل جوش از رنگ تميز شود . اما فولادهاي گالوانيزه شده و پوشش قلع و غيره قابل جوشكاري مقاومتي هستند ، ولي به علت نقطه ذوب پائين اين پوشش ها مقداري از آنها در محل و اطراف موضع جوش از بين مي روند و از نظر عمل محافظت ضعيف مي شوند و مقداري هم به الكترود مي چسبند كه بالنتيجه در مورد تميز كردن نوك الكترود ها در اين مواقع دقت بيشتري لازم است . البته مخلوط شدن اين مواد از قبيل قلع و روي به مذاب جوش سبب تردي جوش نيز مي شود كه در مواقعي كه نياز به استحكام و انعطاف پذيري معيني باشد بايد سطوح تماس دو ورق را تميز كرد . گاهي لازم است شرايط فشار و آمپر نيز تغيير كند .
ح : فلزات غير آهني ، آلياژهاي آلومينيم ، آلومينيم ـ منيزيم و آلومينيم ـ منگنز قابل جوشكاري مقاومتي هستند مشروط بر آنكه سطح اكسيدي محل جوش تميز شده و ظرفيت دستگاه جوش باندازه كافي باشد . آلياژهاي آلومينيم ـ مس ، برنج و برنز براي اين نوع جوشكاري مناسب نيستند . مس به علت هدايت الكتريكي و حرارتي بالا به دستگاه با ظرفيت خيلي بالا و الكترود هاي سطح سخت و يا تنگستن نيازمند است و معمولاً ورق هاي ضخامت بالاتر از 6/1 ميليمتر را با روش هاي ديگر جوشكاري اتصال مي دهند. آلياژ مونل و آلياژهايي نيكل شبيه فولادهاي زنگ نزن هستند .
فر آيند جوشكاري «مقاومتي نقطه اي» Resistance Spot Welding :
اين فر آيند براي اتصال ورق هاي لب رويهم Lap يا سيم به ورق و يا سيم بر روي سيم بكاربرده شده و يكي از فرآيندهاي مقاومتي مي باشد كه اتصال در اثر ذوب موضعي بوسيله تمركز جريان الكتريكي بين الكترودهاي استوانه اي انجام مي شود ، اين فرآيند به طور وسيعي در صنايع لوازم خانگي ، اتومبيل سازي و غيره بكار مي رود. همانطوركه در مقدمه و كليات توضيح داده شد قطعه كار بين الكترودها تحت فشار قرار گرفته و جريان از طريق ترانسفورماتور و بازوها به الكترود ها و سپس قطعه كار عبور مي كند . جوش به صورت دكمه يا ديسك هايي بين دو لايه ورق لب رويهم بوجود مي آيد.
1) الكترود و اندازه دكمه جوش : تمركز جريان الكتريكي به وسيله سطح تماس بين الكترود و كار انجام مي شود .استحكام برشي“دكمه جوش” (nugget) بايد به اندازه اي باشد كه اگر تحت تنش قرار گرفت شكست در منطقه اطراف دكمه در ورق ايجاد شود . قطر الكترود و ضخامت ورق نيز بايد به تناسب انتخاب شوند ، در عمل بين قطر الكترود ، ضخامت ورق و پارامترهاي ديگر كار روابطي وجود دارد كه با كمك جداول راهنما مشخص و به كار مي برند : جداول (1201 و 1301 و 1401) قطر دكمه جوش معمولاً نزديك به قطر الكترود است .
بايد در نظر داشت كه بعلت پيچيدگي در اطراف جوش ، تنش اعمال شده بر روي جوش (تحت نيرو) كاملاً تنش برشي نيست و در اين حالت نرمي و انعطاف پذيري ورق بر روي خواص جوش اثر دارد . معيار مفيد از نرمي و انعطاف پذيري جوش نسبت استحكام كششي عرضي و استحكام برشي آن مي باشد كه براي ماگزيمم نرمي اين مقدار 1 و براي حالت تردي حدود صفر است . اين نكته در مورد جوشكاري فلزات حساس در مقابل سخت شدن (quench hardening) حائز اهميت است .
همانطور كه قبلاً اشاره شد سطح تماس بين الكترود و قطعه كار اهميت زيادي دارند . معمولاً الكترود را به صورت يك ميله استوانه اي با قطر مورد دلخواه نمي سازند ، بلكه آن را بزرگتر ساخته و نوك آنرا با زاويه 30 درجه به صورت مخروطي مي تراشند ، كه نوك آن بنابر موقعيت كار به شكل ها و طرح هاي مختلف ساخته شده شكل (7801) و بنابروضعيت و طرح اتصال به بازوهاي مختلفي بسته مي شوند.
نياز به هدايت الكتريكي و حرارتي بالا همراه با خواص استحكامي و مقاومت سايشي خوب در درجه حرارت كار موجب شده تا جنس الكترود و شكل و اندازه آن مورد توجه قرار گرفته و درست انتخاب شود . افزايش فشار بر روي الكترودها علاوه بر اينكه موجب تماس بهتر دو سطح و پائين آمدن مقاومت الكتريكي تماسي (R5 . R1) مي شود ، گاه باعث شكسته شدن لايه اكسيدي سطحي نيز خواهد شد . از نظر كلي نيروي فشاري بالاتر روي الكترود مطلوب است ولي در جوشكاري فلزات با مقاومت الكتريكي كم ، نيروي زياد چندان جالب نخواهد بود زيرا بايد مقاومتي در بين دو ورق در موضع جوش وجود داشته باشد تا حرارت لازم ايجاد شود . از طرف ديگر نيروي زياد باعث اثر گذاري روي سطح ظاهري ورق در موضع جوش و احتمالاً تغيير فرم الكترود نيز خواهد شد . نيروي وارده معمولاً براي چند سيكل پس از قطع شدن جريان الكتريكي نگهداشته شده و اندكي نيز افزايش مي يابد و سپس رها مي شود.
شدت جريان الكتريكي زمان : اثر شدت جريان و زمان را بايد تواماً در نظر گرفت . اندازه دكمه جوش و يا اصولاً ايجاد آن ، به سرعت و شدت حرارت لازم در موضع جوش بستگي دارد .
مقداري از حرارت از طريق هدايت به الكترودها و اطراف محل اتصال تلف مي شود و اگر تلفات حرارتي زياد باشد ، حرارت مؤثر حاصل از تفاوت حرارت ايجاد شده و حرارت تلف شده بسيار كم و براي ذوب كافي نخواهد بود و در نتيجه دكمه جوش بوجود نمي آيد .
روابط و منحني هايي بين شدت جريان ، زمان و ضخامت قطعه كار و همچنين جنس قطعه كار با استحكام كششي و برشي جوش وجود دارد . نمونه اي از آن در مورد فولاد مارتنزيتي زنگ نزن با ضخامت 5/2 ميليمتر انتخاب الكترود متناسب با ضخامت ورق از طريق اين نوع منحني انجام مي شود ، همچنين به كمك روابطساده اي نيز مي توان شدت جريان و زمان مؤثر براي جوش را نيز تعيين كرد ، بعنوان مثال يكي از اين نوع روابط تجربي براي فولاد معمولي به صورت زير است .d = 192 + Ke-t
d چگالي جريان الكتريكي (ميليمتر مربع /آمپر) ،K=480 ,e =2/718 عدد ثابت و t ضخامت ورق (ميليمتر)
زمان 10 سيكل (جريان متناوب با فركانس 50 سيكل در ثانيه)فرض شده است .
ميزان واقعي شدت جريان مورد نياز براي هر فلز نسبت معكوس با ضريب مقاومت الكتريكي و هدايت حرارتي آن فلز دارد . بدين جهت معمولاً قطعات مسي به ويژه هنگاميكه ضخيم باشند با اين روش جوش داده نمي شوند . در اين موارد معمولاً از فلزات يا آلياژهائي با نقطه ذوب پائين در بين ورق ها استفاده مي شود كه آنرا لحيم كاري سخت مقاومتي Resistance Brazing مي نامند .
همانطور كه قبلاً اشاره شد نقش تمركز و شدت دادن به جريان الكتريكي از طريق انتخاب قطر كترود مناسب و ميزان فشار و تميز بودن سطوح ( صيقلي و عاري از هرگونهچربي ، رنگ ، ناخالصي ها و اكسيدها) را نبايد ناديده گرفت .
2) تشكيل دكمه جوش Nugget formation : نكته مهم ديگر رابطه بين عوامل نيرو ، شدت جريان و زمان در چگونگي تشكيل و رشد دكمه جوش است .خصوصيت بارز جوشكاري مقاومتي نقطه اي سرعت ايجاد جوش و شيب گرمايي زياد موضع جوش است . همزمان با بكار بردن نيروي الكترود و عبور جريان به صورت لحظه اي (حتي 1 سيكل يا 50/1 ثانيه) و وجود مقاومتهاي 1و3و5 درجه حرارت در سطح مشترك ورقو الكترود و ورق ها بالا مي رود ، اگر چه مقاومت تماسي به سرعت پائين مي آيد اما به علت بالا رفتن درجه حرارت در سطح مشترك ورق ها در موضع جوش مقاومت الكتريكي نيز افزايش مي يابد ومنجر به ادامه افزايش درجه حرارت مي شود .بنابراين اگر فلز داراي ضريب حرارتي مقاومت الكتريكي مثبت نباشد (p=p+*t كه p ضريب مقاومت الكتريكي در صفر درجه ،p ضريب مقاومت الكتريكي درt درجه وT درجه حرارت ) عمل جوشكاري مقاومتي امكان پذير نمي گردد. ادامه عمل جوشكاري دكمه مذابي در سطح مشترك دو ورق ايجاد مي شود كه قطر آن ابتدا سريع و بعد آهسته افزايش مي يابد تا به حد ماگزيمم كه تقريبآ كه تقريباً 15 درصد بزرگتر از قطر الكترود است برسد .در جوش نقطه اي اگر نيرو با اندازه الكترود مناسب باشد دكمه مذاب به سلامت بين سطح مشترك ورق ها باقي مي ماند . همزمان با هدايت حرارت به مناطق اطراف در زمانهاي بعدي ، الكترود به تدريج در سطح ورق فرو رفته و در اثر تغيير فرم پلاستيكي ، ورق ها نيز شروع به جدا شدن از هم (در اطراف موضع جوش) مي كنند . اين پديده محدوديت در رابطه شدت جريان و زمان را پيش مي آورد، چون در اين حالت ادامه جريان الكتركي از مذاب دكمه جوش ، موجب ايجاد حالتهاي تلاتمي (اغتشاشي) در مذاب شده و منجربه بروز اشكالاتي مي شود . فشار و تغيير فرم پلاستيكي در منطقه اطراف دكمه جوش ايجاد حلقه اي مي كند كه اگر اين حلقه به دلايلي شكسته شود مذاب دكمه جوش مي تواند به اطراف نفوذ كرده و جاري شود . نيروي نامناسب الكترود و سطح مشترك نامطلوب اين عمل را تشديد مي كنند كه اصطلاحاً آنرا انفجار expulsion مي نامند و يكي از عيوب در جوش نقطه اي محسوب مي شود گاه اين عمل در سطح تماس الكترود و كار نيز اتفاق مي افتد كه بيشتر در مورد فلزات با ضريب مقاومت الكتريكي كم مشاهده شده است.
3) دستگاه جوش مقاومتي نقطه اي : به اصول دستگاه جوش مقاومتي نقطه اي در مقدمه و كليات اين بخش اشاره شده است و از تكرار آن اجتناب مي شود .اين دستگاهها با جريان يك فاز يا سه فاز و يا از طريق انرژي ذخيره شده (خازن ) تغذيه مي شوند .براي كنترل شدت جريان و تنظيم آن با فشار الكترود و زمان ، تدابير مختلفي در مدار الكتريكي سيم پيچ اوليه ترانسفورماتور در نظر گرفته مي شود تا اولاً كنترل شدت جريان معين آسان باشد و ثانياً افزايششدت جريان و كاهش آن با هر عمل جوش نقطه اي بطور تدريجي انجام گيرد . بديهي است هماهنگي زمان عبور جريان الكتريكي و فشار وارد بر الكترود نير حائز اهميت بوده و بايد در نظر گرفته شود ، بدينجهت اغلب سوئيچ (كليد) قطع و وصل جريان الكتريكي با پدال يا دريچه هواي فشرده ارتباط دارد . در دستگاههاي اتوماتيك بويژه براي جوش قطعات با ضخامت زياد يا مقاومت الكتريكي كم نكات ديگري نيز پيش بيني مي شود كه از ذكر جزئيات آنها خودداري مي شود .
4) نكات مهم در تكنيك جوشكاري نقطه اي : نكاتي را در عمليات جوشكاري مقاومتي نقطه اي بايد در نظر داشت كه اهم آنها عبارتند از :
الف ) تميزي سطوح تماس : سطح كار و سطح الكترودها بايد همواره تميز نگهداشته شوند . گرد و غبار روي فلزات در اثر ايجاد حوزه مغناطيسي ضمن كار به اطراف محل جوش متمركز شده و ممكن است در سطح مشترك دو ورق يا سطح تماس الكترودها و كار قرار گيرند ، گرد و غبار و ناخالصي هاي ديگر اولاً باعث بالا بردن مقدار مقاومت تماسي و اتلاف انرژي مي شوند و ثانياً در فصل مشترك دو ورق وارد مذاب شده و خواص دكمه جوش را كاهش مي دهند. تميز كردن نوك الكترودها بايد با كاغذ سمباده ظريف يا پارچه و بادقت انجام مي شود تا از تلفات نوك الكترود بصورت براده جلوگيري شود .
اگر الكترودها به وسيله سيستم سرد كننده آبگرد خنك مي شوند بايد توجه شود كه آب از اطراف الكترود به خارج نفوذ نكند .
در مورد فلزاتي كه ايجاد لايه اكسيدي دير گداز مي كنند (نظير آلومينيم ، تيتانيم) لازم است علاوه بر تميز كردن سطح كار ، اكسيدهاي سطحي نيز توسط محلول هاي اسيدي مخصوص حذف شده و بديهي است كه آثار محلول يا اسيد نيز بايد از روي كار كاملاً تميز شود تا از تشديد عمل خوردگي در اين سطوح جلوگيري شود .
ب : تنظيم كردن ماشين و محل جوش بر روي كار : ميزان كردن محل جوش بر روي كار توسط جوشكاري يا بطورخودكار با ماشين انجام مي گيرد . اگر قرار است اين عمل توسط كارگر انجام گيرد بايد حتي الامكان از الكترود ثايت استفاده شود ، ولي معمولاًدر توليدهاي سري و انبوهه تنظيم محل جوش بر روي كار توسط ماشين انجام مي گيرد . يكي از متداولترين روش براي تنظيم كردن دستگاه جوش انجام چند نمونه جوش نقطه اي بر روي دو ورقه قراضه با مشخصات شبيه قطعه كار (جنس و ضخامت ) مي باشد . پس از انجام جوشهاي نمونه بر روي اين ورقها آنها را از يكديگر جدا يا پاره كرده و محل جوش را مطالعه مي كنند . اگر شدت جريان كافي نباشد دكمه جوش به راحتي از ورقها جدا شده واثر چنداني بر روي ورق باقي نمي ماند . شدت جريان خيلي زياد باعث نفوذ دكمه جوش تا سطح كار مي شود كه در اين حالت نيز استحكام جوش ايده آل نخواهد بود. اصولاً عمق نفوذ دكمه جوش نبايد از 60 درصد ضخامت ورق بيشتر باشد . البته عدم تنظيم صحيح زمان نيز منجر به اثر گذاشتن جوش در سطح كار مي شود و چنانچه جريان الكتريكي قبل از فشرده شدن كامل ورق ها عبور كند تقريباً جرقه اي در سطح تماس الكترود و كار ايجاد مي شود .
آزمايش جوش را از طريق استانداردهايي نيز مي توان انجام داد . از جمله دو قطعه به پهناي 5/7 سانتي متر و طول 10 سانتيمتر بريده و لبه هاي آنها را به اندازه 5/2 سانتيمتر بر روي هم سوار كرده و سه نقطه جوش در مركز مربع هاي مباني ايجاد مي كنند . سپس جوش اول را كه جريان الكتريكي فقط از آن عبور كرده وداراي شرايط متفاوتي با آنچه است كه در عمل اتفاق مي افتد جدا كرده و جوشهاي دوم و سوم را به صورت نواري به پهناي 5/2 سانتي متر و طول 5/17 سانتيمتر جدا كرده و تحت آزمايش كشش قرار مي دهند نيروي لازم براي پاره كردن جوش محاسبه شده و با جداول مخصوص كه نشان دهنده استاندارد مشخصات فني جوش است مقايسه مي شود .از جداول عملي نظيز جداول (1201) تا (1401) بعنوان راهنما نيز براي انتخاب و تنظيم شرايط كار ، اندازه الكترود و پارامترهاي ديگر مورد استفاده قرار مي گيرند .
ج : ظاهر جوش : معمولاً ظاهر جوش شامل يك فرو رفتگي و يك حلقه رنگي حرارتي در اطراف تماس الكترود و كار مي باشد . در مواردي كه سطح كار بايد بسيار تميز باشد فرورفتگي ها محل جوش نقطه اي را مي توان از طريق استفاده الكترود مسطح نوع c و مخروط ناقص نوع E كاهش داد .
واضح است كه الكترود مسطح را در طرفي كه نياز به تميزي فوق العاده است قرار مي دهند . استفاده از يك الكترود مسطح و يك الكترود مخروط ناقص در جوشكاري ورق هاي نازك به كلفت نيز مفيد است ، در اين شرايط الكترود مسطح بر روي نازك قرار مي گيرند .
در حالت هاي معمولي جوشكاري مقاومتي نقطه اي فاصله جوش ها نبايد از ميزان معيني كمتر باشد چون مدار بسته اي با جوش مجاور ايجاد كرده و جريان الكتريكي به اندازه كافي از موضع جوش در بين الكترودها نمي گذارد .
6 ) اصلاحات و بهسازي در روش جوشكاري مقاومتي نقطه اي : بنابه نياز و شرايط كار ، بهسازي و تغييراتي در نحوه جوشكاري نقطه اي ساده بعمل آمده است كه به چند نمونه آن در زير اشاره مي شود :
الف : جوش با الكترودهاي چند تايي Multiple _ Electrode :
همانطور كه از نام آن استنباط مي شود در اين فرآيند از چندين الكترود استفاده مي شود و همزمان چندين جوش نقطه اي بر روي كار انجام مي گيرد . در اين فرآيند از دو نوع طح براي تأمين انرژي استفاده مي شود . مستقيم (موازي ) و غير مستقيم (سري) .در سيستم مستقيم از يك ترانسفورماتور استفاده مي شود كه مدار ثانويه بصورت هاي مختلف مطابق مي تواند چندين جوش را همزمان انجام دهد . در سيستم سري از تعدادي ترانسفورماتور استفاده مي شود كه مطابق با طرح هاي مختلف مي تواند همزمان چندين نقطه جوش را بر روي كار بوجود آورد . مزيت روش دوم آنست كه مي توان ولتاژ بالئي را در موضع جوش بوجود آورد و يا براي ايجاد ولتاژ معين از ترانسفورماتور هاي كوچكتري استفاده كرد . اما در مقابل بايد شرايط ترانسفورماتورها و مقاومت ها در الكترودها و كيفيت سطوح كاملاً يكسان باشد تا خواص جوشهايي كه همزمان ايجاد شده مشابه باشد .
ب : جوش دكمه اي يا ديسكي Button or disc welding :
در جوشكاري ورق هاي سنگين كلفت به فشار و انرژي الكتريكي زيادي نياز است ، با ستقرار قطعات كوچك فلزي بين سطح مشترك ورق ها ، عبور جريان الكتريكي را موضعي تر كرده و سطح تماس را كاهش مي دهند و با ذوب اين دكمه ها دو ورق با انرژي الكتريكي و فشار كمتري بهم ديگر متصل مي شوند .
ج : جوش “پل واره” Bridge welding :
از ورق هاي اضافي براي بالا بردن استحكام اتصال دو قطعه استفاده مي شود .
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 .
