بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تاثیر برخی از متغیرهاي جوشکاري مقاومتی نقطهاي مانند زمان، شدت جریان و فشار الکترودها بر استحکام برشی - ماکزیمم نیرو - نقطه جوشها در فولاد St12 به ضخامت 0/9 mmمورد بررسی قرار گرفته است. ظرفیت دستگاه جوش نقطهاي 120 KVA و الکترودها از جنس مس- کرم با قطر تماس5 mm بودند. ورقها تحت شرایط مختلف جریان، زمان و فشار با استفاده از تکنیک طراحی آزمایشات جوشکاري شدند و سپس تحت آزمایش استاندارد کشش برش قرار گرفتند تا تاثیر متغیرهاي فوق بر استحکام برشی جوشها مشخص گردد.
با استفاده از نتایج آزمایشات ، به روش رویه پاسخ و به کمک نرمافزار Minitab ، مدل ریاضی درجه دومی جهت پیشبینی تاثیر متغیرهاي مذکور بر استحکام برشی بدست آورده شد. پس از مدلسازي با استناد به تحلیل واریانس - ANOVA - و سطح اطمینان 95 درصد، انطباق این مدل با فرآیند واقعی بررسی گردید و اعتبار مدل پیشنهادي به کمک آزمون فرضیات آماري صحهگذاري و تایید شد. نتایج مدل سازي نشان داد که افزایش جریان و زمان باعث افزایش و سپس کاهش استحکام برشی گردید درحالیکه افزایش فشار الکترودها منجر به کاهش استحکام برشی شد.
واژههاي کلیدي: جوشکاري مقاومتی نقطه اي، استحکام نهائی برشی، فولادSt12، طراحی آزمایشات، نرم افزار Minitab، .ANOVA
مقدمه
فرآیند جوشکاري مقاومتی نقطهاي - 3 - RSW پرکاربردترین روش جوشکاري براي اتصال ورقها در صنعت میباشد. با توجه به پیشرفت روزافزون صنایع خودروسازي و لوازم خانگی، استفاده از جوشهاي مقاومتی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. جوشکاري مقاومتی یکی از روشهاي اتصال قطعات فلزي به یکدیگر و جوشکاري مقاومتی نقطه اي ساده ترین گونه جوش مقاومتی است که بر روي ورقهاي نازك انجام میشود. براي مثال در بدنه یک خودرو حدود دو تا پنج هزار نقطه جوش وجوددارد. هزینه کم، سرعت بالا و قابلیت آن براي تبدیل شدن به یک فرآیند اتوماتیک از مهمترین مزایاي این روش است.
فرآیند جوش نقطهاي بر اساس اعمال یک جریان بالا در یک بازه زمانی کوتاه و با اعمال نیروي فشاري از جانب الکترودها بر روي ورقها حاصل میشود. این فرآیند باعث افزایش حرارت موضعی در سطح کوچکی از ورقها میشود. نتیجه این روند ایجاد یک اتصال دائمی با استحکام بالا است. حرارت لازم براي جوشهاي مقاومتی به واسطه مقاومت الکتریکی موجود در مسیر عبور جریان از قطعه کار و دقیقاً مشابه دیگر اجزاء الکتریکی ایجاد میشود و چون مقاومت الکتریکی فلزات در برابر عبور جریان در جوشهاي مقاومتی پایین است، تامین گرماي جوشکاري نیازمند استفاده از جریانهاي بالاي جوشکاري است.که در آن - Q - حرارت تولید شده بر حسب ژول، - I - شدت جریان جوشکاري برحسب آمپر، - t - زمان برقراري جریان بر حسب ثانیه و - R - مقاومت الکتریکی بر حسب اهم میباشد.
مهمترین متغیرهاي تنظیمی این فرایند میزان فشار وارده از طرف الکترودها، شدت جریان الکتریکی و مدت زمان اعمال جریان میباشند. بنابراین وجود روشی مناسب به منظور ایجاد ارتباط بین متغیرهاي تنظیمی و مشخصات خروجی ضروري به نظر میرسد. امروزه روشهاي متنوعی جهت مدل سازي فرآیند جوشکاري نقطهاي مورد استفاده قرار گرفتهاند که از آن جمله میتوان به روشهاي آماري شامل رگرسیون خطی و غیر خطی، روش سطوح پاسخ و ابزار طراحی آزمایشات اشاره نمود.
در این راستا، در سال 2003، Cho و همکاران، بصورت آزمایشگاهی فرآیند جوشکاري مقاومتی نقطه اي را مورد مطالعه قرار دادند و تاثیر متغیرهاي مختلف را در این فرآیند بر تشکیل نقطه جوش بررسی کردن ، یک مدل آماري را براي فرآیند جوشکاري مقاومتی نقطه اي ورقهاي آلومینیم تجاري پیشنهاد کردهاند. آزمایش هاي آنها بر اساس روش رویه سطح طرح ریزي شده است. تحقیقات آنها بیشتر متمرکز بر کاهش توان مصرفی از طریق انتخاب بهینه متغیرهاي جوشکاري بود.
آنها همچنین نتیجهگیري کردندکه در زمانهاي جوشکاري کمتر، بهترین کیفیت جوش تحت اثر کمترین نیروي الکترود و بیشترین جریان حاصل میشود. از یک روش بر پایه الگوریتم ژنتیک براي یافتن تعداد جوش-هاي بهینه، در فرآیند مونتاژ ورقها استفاده کردند. هدف آنها کمینه کردن تغییر شکل قطعه کار ناشی از تغییرات مونتاژي بود. علیرغم تحقیقات گسترده انجام شده، هنوز مدلی مبتنی بر نتایج آزمایشگاهی براي ورقهاي با جنس مورد مطالعه در این تحقیق گزارش نشده است.
در مقاله حاضر، با استفاده از نتایج آزمایشهاي تجربی و مدل سازي ریاضی ارتباطی دقیق بین متغیرهاي تنظیمی واستحکام کششی برشی نقطه جوشهاي ورق فولادي St12 ایجاد شده است. نتایج این تحقیق در استانداردسازي رویههاي جوشکاري مقاومتی نقطهاي از طریق پیشبینی تاثیر متغیرها بر کیفیت نقطه جوش ورق بسیار موثر ومستند خواهد بود. تعیین دقیق تاثیر متغیرهاي فرآیند میتواند موجب کاهش تنظیمات خط تولید و کاهش ضایعات شود که این به نوبه خود کاهش هزینه هاي تولید و بهبود کیفیت را به دنبال خواهد داشت.
مواد و روش تحقیق
در این تحقیق از فرآیند جوشکاري مقاومتی نقطهاي براي اتصال ورقهاي فولادي St12 با ضخامت 0/9mmاستفاده شده است. براي اینکه عرض ورق تاثیري بر استحکام جوش ها نداشته باشد باید رابطه زیر بین عرض ورق - - w و ضخامت ورق - t - وجود داشته باشد: بنابراین براي ورق با ضخامت 0/9 میلیمتر عرض ورق باید حداقل 31میلیمتر باشد تا بر استحکام جوش تاثیري نداشته باشد.
