فرآیند جوشکاری مقاومتی Resistance Welding

جوشکاری مقاومتی گروهی از فرآیندها هستند که در آنها گرمای جوشکاری به کمک مقاومت الکتریکی قطعات تامین می شود. این فرآیند معمولا برای جوشکاری دو ورق یا دوصفحه که باهم همپوشانی دارند (اتصال Lap) به کار برده می شود. ضخامت ورق ها می تواند مختلف باشند. یک جفت الکترود، جریان الکتریکی را به میان ورق ها هدایت می کنند. دو سطح خارجی ورقها به هم فشرده می شوند تا تماس الکتریکی خوبی به وجود بیاید و مذاب تشکیل شده در مرکز اتصال باقی بماند. سطوح باید تمیز باشند. تکنیک های ویژه ای برای حصول تماس الکتریکی قابل قبول در آلومینیوم، مورد نیاز است.

متغیرهای اصلی فرآیند عبارتنداز: جریان جوش، زمان جریان، نیروی الکترود، و ویژگی های الکترود. اگرچه جریان لازم ممکن است ده تا صد برابربزرگتر از جریان استفاده شده در جوشکاری قوسی باشد، اما زمان برای تشکیل یک تک جوش خیلی کوتاه و معمولا کمتر از یک ثانیه است. به عنوان نمونه، یک عملیات معمول برای جوشکاری مقاومت نقطه ای دو ورق به ضخامت 1.6 میلیمتر از فولاد کم کربن به جریان تقریبی 12000 آمپر و زمان یک چهارم ثانیه نیاز دارد. ازطرف دیگر یک ورق 3 میلیمتری به جریان 19000 آمپر و نیم ثانیه زمان نیاز دارد.

سه فرآیند جوشکاری مقاومتی اصلی وجود دارند: جوشکاری مقاومتی نقطه ای (RSW)، جوشکاری پیش طرحی(RPW)، و جوشکاری مقاومتی نواری(RSEW).در جوشکاری مقاومتی نقطه ای، به کمک الکترودهای استوانه ای که نوک گرد دارند، جریان جوشکاری در نقطه اتصال متمرکز می شود. نقطه جوش ها معمولا یکی یکی زده می شوند. در جوشکاری مقاومتی پیش طرحی، قبل از جوشکاری، یک زائده یا یک برآمدگی بر روی یک از ورق ها ضرب می شود که این کار باعث تمرکز جریان  در محل برآمدگی ها می شود. جریان توسط دو الکترود تخت که در دو سوی اتصال قرار دارند وارد قطعه کار می شود. چندین زائده را می توان برروی یکی از سطوح اتصال ایجاد کرد و به طور همزمان اتصال داد. در جوشکاری مقاومتی نواری، جوشهای بدون نشتی را می توان با یک سری از نقطه جوش هایی که با هم همپوشانی دارند، ایجاد کرد. این نقطه جوش ها با اعمال پالس های جریان از یک الکترود گرد چرخنده بوجود می آیند. سرعت های معمول جوشکاری 25 میلیمتر بر ثانیه برای ورقهای فولاد کم کربن 1.5 میلیمتری و 17 میلیمتر بر ثانیه برای ورقهای 3 میلیمتری است. نسخه ای از RSEW که به اسم جوشکاری نقطه ای غلطکی نامیده می شود، از نظر عملیات و تجهیزات مشابه RSEW است با این تفاوت که فاصله بین نقطه ها زیادتر است و نقطه جوش ها دیگر همپوشانی ندارند و درنتیجه، جوش نشت ناپذیر نیست. یک جوش نقطه ای غلطکی تنها برای مقاصد ساختمانی به کار می رود.

جوش های مقاومتی با دستگاههای نیمه خودکار یا خودکار ایجاد می شوند. در دستگاه نیمه خودکار، اپراتور جوش قطعه کار را بین الکترودها گذاشته و یک دکمه را برای آغاز کردن جوشکاری فشار می دهد. خود دستگاه دارای یک برنامه ریز است که مراحل کار را کامل می کند. در یک دستگاه خودکار، قطعات به صورت اتوماتیک وارد دستگاه می شوند و سپس بدون دخالت اپراتور، جوشکاری شده و از دستگاه خارج می گردند. یک سیستم جوشکاری مقاومتی معمولی، شامل یک دستگاه جوشکاری، یک کنتاکتور الکترونیکی، و یک صفحه فرمان است. خود دستگاه جوش شامل یک قاب صلب، یک ترانسفورماتور کاهنده، و یک پمپ هوا یا وسیله دیگری برای اعمال نیرو به بازوی الکترود بالایی ، یک بازوی الکترود پایین ثابت اما قابل تنظیم، و کنداکتورهای سنگین برای اتصال بازوهای الکترود به خروجی ثانویه ترانسفورماتور است. کنتاکتور الکترونیکی می تواند یک جفت لوله راه انداز، تیراترون، یا رکتیفایر کنترل سیلیکونی باشد. ساده ترین دستگاههای کنترل، تنها بزرگی جریان الکتریکی و زمان را تنظیم می کنند. با کنترل های پیشرفته تر می توان جریان را درخلال یک فرآیند جوش تغییر داد. همچنین ممکن است بتوان در این دستگاه های کنترل پیشرفته، پیش گرم یا پس گرم یا زمان قطعی جریان را هم اعمال و کنترل نمود. این کنترل های پیشرفته برای جوشکاری فولادهای سختی پذیر و دیگر آلیاژهای خاص الزامی هستند. کنترل دستگاه جوشکاری نواری باید دارای یک دکمه باز-بسته کردن جریان جوشکاری و کنترل سرعت گردش چرخ باشد. اگرچه کل توان استفاده شده نسبتا پایین است، تقاضای توان لحظه ای برای جوشکاری مقاومتی خیلی بالا است و کابل ها باید برای انتقال حداکثر کیلو ولت آمپر موردنیاز دستگاه طراحی شوند. به این دلایل، ممکن است شرکت های برق مایل به تامین برق این فرآیند نباشند.

درصورت تنظیم کنترل های دستگاه توسط سرپرستان، جوشکاری مقاومتی به مهارت اپراتور بسیار کمی نیاز دارد. اپراتور جوش تنها موقعیت قرارگیری قطعات را تنظیم می کند و دکمه شروع مراحل جوش را فشار می دهد. در RSEW، اپراتور جوش باید قطعه کار را از میان چرخ ها هدایت کند. وظایف تعمیرات و نگهداری اپراتور جوش معمولا شامل تعویض الکترودها در زمان فرسوده شدن یا له شدن نوک الکترودها، وهمچنین روغن کاری اجزای متحرک است.

جوشکاری مقاومتی بیشتر برای اتصال مواد نازک تا ضخامت 3 میلیمتر (با ضخامت یکسان یا متفاوت) به کار برده می شود. اتصال مقاطع تا ضخامت 13 میلیمتر هم امکان پذیر است. هزینه دستگاههای خودکار پیشرفته بالاست و هزینه استهلاک می تواند سربار قابل ملاحظه را بر فرآیند تحمیل کند. اما اگر جوشکاری در فرآیندهای بسیار تکراری انجام شود، RW معمولا یک فرآیند کم هزینه به شمار می رود. هیچ ماده مصرفی در این فرآیند وجود ندارد اگرچه ساییدگی نوک الکترودها و برق مصرفی را ممکن است در زمره مواد مصرفی طبقه بندی کرد. ماشین کاری نوک الکترودها و تعویض دوره ای آنها را بهتر است تحت عنوان هزینه های تعمیرات و نگهداری طبقه بندی کرد.