بخشی از مقاله
مقدمه
از مهمترين روشهاي جوشکاري ، جوشکاري نقطه اي است که به طور وسيعي براي اتصالات ورق ها در صنايع خودروسازي ، صنايع خانگي ، توليدات ساختماني و در حد محدودتري در صنايع هواپيمايي کاربرد دارد. از جمله مزاياي اين فرآيند، تمرکز حرارتي بالا (حدود ۹۵%)، کمترين اتلاف انرژي در بين فرآيندهاي مختلف جوشکاري ، کوچک بودن منطقه متأثر ازحرارت (HAZ)، انجام عمل جوشکاري در موقعيت هاي مختلف با دستگاهي متناسب با آن وضعيت ، عدم نياز به مواد مصرفي ، گاز محافظ و فلز پرکننده و سالم بودن آن از نظر زيست محيطي مي باشد. [۱،۲] به دليل استفاده فوق العاده زياد اين جوش در اتصالات در اين چند سال اخير، تأثير پارامترهاي مختلف براي پيش بيني خواص مکانيکي جوش نقطه اي ، با روشهاي مختلف بررسي شده است . کارامان [۳] و سان [۴] در سال ۲۰۰۷ در شرايط مختلف ، پارامترهاي جوش را تغيير داده و از روي تست متالوگرافي و سختي سنجي ، خواص مکانيکي را بررسي کردند. اسلانلار [۵و۶]
در سال ۲۰۰۸ تأثير شدت جريان و زمان جوش و در همين سال مارخوپ [۷] تأثير قطر دکمه جوش ، بارگذاري الکترودها و ترکيب شيميايي جوش را روي خواص مکانيکي جوش بررسي کردند.
به دليل اينکه خواص مکانيکي قطعات جوشکاري به پارامترهاي مکانيکي زيادي بستگي دارد، همواره دستيابي به يک مدل رياضي دقيق و کامل غيرممکن بوده است [١٠-٨]. با توجه به عدم دستيابي به مدل هاي رياضي جامع و دقيق ، کارهاي جديدي جهت مدل سازي در قالب شبکه هاي عصبي و سيستم هاي فازي انجام شده است [١١]. به طور مثال مارت [١٢] در سال ۲۰۰۷ و بلانکو [١٣] در سال ۲۰۰۸ کيفيت جوش را با روش هاي غير مخرب بازرسي و به کمک شبکه عصبي مصنوعي به تفسير نتايج آن پرداختند. سويک [١٤] نيز در سال ۲۰۰۸ ظرفيت نهايي جوش نقطه اي را بر اساس استحکام جوش ، ضخامت و قطر متوسط جوشکاري و به کمک شبکه عصبي پيش بيني کرده است .
يکي از جديدترين روش ها در تعيين و پيش بيني خواص مختلف استفاده از شبکه هاي فازي عصبي تطبيق پذير (ANFIS)
مي باشد که از روش هاي هوش مصنوعي به شمار مي رود. اين روش ترکيبي از روش شبکه هاي عصبي مصنوعي (ANN) [١٢]
وسيستم استنتاج فازي (FIS) است . شبکه هاي عصبي مصنوعي از سال ۱۹۷۴ وارد حوزه علوم مهندسي شده است و از آن در تعيين خواص مواد استفاده مي شود[٩]. سيستم فازي نيز از يک سري قوانين شرطي « اگر- آن گاه » تشکيل شده است که از آن مي توان براي مدل سازي استفاده نمود[١٥]. مزيت استفاده از سيستم فازي عدم نياز به آشنايي از فرايند فيزيکي براي استفاده از آن است [١٠]. در اين مقاله با طراحي يک سيستم عصبي فازي تطبيق پذير، خواص مکانيکي قطعات جوشکاري شده بررسي شده است .
٢- جوشکاري مقاومتي نقطه اي
جوشکاري مقاومتي نقطه اي ، فرآيندي است که در آن سطوحي که بر روي هم قرار گرفته اند، از طريق حرارت توليد شده در يک يا چند نقطه به هم متصل مي شوند. گرماي توليد شده در اين نقاط ، حاصل از فلوي جريان الکتريکي است ، که بين الکترودها برقرار مي شود و از ميان قطعات عبور مي کند. ضمن اينکه الکترودها در اين وضعيت با اعمال فشاري خاص ، سطوح را به هم نزديک مي کنند. شکل (۱) شماي کلي از اين فرآيند را نشان مي دهد. همان طور که گفته شد فلزات در اثر عبور جريان الکتريکي گرم شده ، که طبق قانون ژول حرارت حاصله ، از معادله زير تعيين مي شود:
که در آن I شدت جريان ، R مقاومت الکتريکي ، t زمان و Q حرارت يا انرژي جوش مي باشد. فاکتورهاي شدت جريان و زمان ازطريق دستگاه جوشکاري قابل کنترل هستند اما مقاومت الکتريکي به عوامل مختلفي از جمله جنس و ضخامت قطعه کار، فشار بين الکترودها، اندازه ، شکل و جنس الکترودها و چگونگي سطح کار يعني ميزان صافي و تميزي آن بستگي دارد. در فرمول ژول منظور از مقاومت مجموع مقاومت هايي است که در سيستم داريم :
مطابق شکل (۱) حداقل هفت مقاومت بصورت سري در مدار اثر گذار هستند که شامل : مقاومت الکتريکي مواد الکترود(۱ و ۷)، مقاومت الکتريکي بين الکترود و فلز پايه (۲ و )، مقاومت الکتريکي خود فلزپايه (۳ و ۵) و مقاومت فصل مشترک فلز پايه در نقطه اي که جوش شکل مي گيرد(۴) مي باشد. شکل (۱ پروفيل ها را بعد از گذشت ۲۰% از زمان جوشکاري نشان مي دهد
در جوشکاري نقطه جوش پارامترهاي زيادي وجود دارندکه بر روي کيفيت و استحکام جوش تأثير مي گذارند و بايد قبل از جوشکاري در کنترلر ماشين تنظيم شوند. در شکل (۲) سيکل اعمال جريان و فشار الکترود در جــوشکاري نقطه جوش از نوع جـريان پالسي نشان داده شده است . در جوشکاري فولادهاي پوشش دار، معمولاً زماني کوتاه را براي اعمال جـــريان در نظر
شکل ۱ : نمودارهاي مقاومت الکتريکي و دما در قسمت هاي مختلف اجزا جوشکاري مقاومتي
مي گيرند تا در اين زمان پوشش تبخير شود. (Weld١) در اين مرحله دکمه جوش تشکيل نمي شود و صرفاً پوشش از بين مي رود. در مرحله بعد (Weld٢) جريان اصلي جوشکاري اعمال مي شود. اگر از عمليات حرارتي کوئنچ و تمپرکردن يا آنيل کردن نيز در فرآيند جوشکاري استفاده شود، معمولاً از آن به عنوان (Weld٣) ياد مي شود. در شکل (۲) در نمودار جريان ، يک شيب ابتدايي ديده مي شود که به Up-Slope موسوم است علت اين شيب آن است که در ابتداي اعمال جريان جوشکاري ، دماي قطعات پايين و مقدار مقاومت الکتريکي آنها کم است ولي با افزايش دما مقاومت نيز افزايش ييدا مي کند.
بنابراين در ابتدا که مقاومت کم است ، اگر جريان زيادي به قطعه کار اعمال شود، ممکن است تجهيزات جوشکاري آسيب ببينند. همچنين ممکن است جريان با يک شيب خاصي نزول کند که از آن به عنوان Down-Slope ياد مي شود. اين شيب کاهش جريان به منظور کنترل انجماد دکمه جوش و جلوگيري از ترک خوردگي ، در فلزاتي است که با کوئنچ کردن سخت مي
ش ند يا به ترک گرم حساس هستند.
