پایگاه جوش ایران

فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای Resistance Spot Welding

فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای

RSW

جوشکاری مقاومتی نقطه ای چیست؟

جوشکاری مقاومتی نقطه ای، فرآیندی است که در آن سطوح تماس بوسیله یک یا چند نقطه جوش به هم وصل می شوند. این نقطه جوش ها از طریق گرمای حاصل از مقاومت دربرابر عبور جریان الکتریسیته از میان قطعات به وجود می آیند.  در تمام طول مدت فرآیند، این قطعات  با نیرویی که الکترودها به آنها وارد می کنند، روی هم نگه داشته  می شوند. سطوح تماس در منطقه تمرکز جریان توسط یک پالس لحظه ای (بسیار کوتاه مدت) از جریانی با ولتاژ کم و آمپراژ زیاد گرم می شوند تا دکمه جوش مذاب به وجود آید. با قطع جریان، نیروی الکترود تا موقعی که جوش به سرعت سرد و منجمد شود، روی قطعات باقی می ماند. پس از هر جوش، فک های گیرنده الکترودها آزاد می شوند و قطعات از بین الکترودها برداشته می شوند.

جوشکاری مقاومتی نقطه ای به طور گسترده ای برای اتصال مجموعه های حاصل از ورق های فلزی مثلا در بدنه خودروها، وسایل خانگی، اثاثیه منزل، تولیدات ساختمانی، و به میزان محدودی در ساخت قطعات هواپیما به کار برده شده است. تولید بیشتر مجموعه هایی که نیازی به نشتی ناپذیری ندارند  با جوشکاری مقاومتی نقطه ای پرسرعت، صرفه اقتصادی بیشتری نسبت به روشهای اتصال مکانیکی دارد.

مزیت های اصلی این فرآیند، سرعت عملیات بالا و مناسب بودن آن برای خودکارسازی یا روباتیک سازی و امکان وارد کردن آن در خطوط تولید به همراه دیگر فرآیندهای تولید است. با کنترل خودکار آمپراژ، زمان و نیروی الکترود، می توان نقطه جوش های سالم را با سرعت بالا  و هزینه کارگری کم به کمک کارگران نیمه ماهر تولید کرد.

بیشتر فلزات را در صور ت استفاده از تجهیزات و شرایط جوشکاری مناسب می توان با این روش جوشکاری کرد. این مطلب به خصوص برای ورقهای نازک یا تسمه های فولادی (چه با پوشش چه بدون پوشش) صادق است.

تجهیزات فرآیند

بسته به میزان خودکارسازی، تجهیزات موردنیاز این روش می توانند ساده و ارزان یا پیچیده و گران باشند. دستگاههای جوش نقطه ای از سه بخش اصلی تشکیل شده اند:

  • مدار الکتریکی: شامل ترانسفورماتور کاهنده، سوئیچ، و یک مدار ثانویه
  • مدار کنترل: که وظیفه آن به راه انداختن عملیات، اندازه گیری و کنترل زمان عبور جریان، و تنظیم شدت جریان ورودی به قطعه است.
  • سیستم مکانیکی: که شامل قاب، گیره ها (فیکسچرها) و سایر ابزارآلاتی است که قطعه را گرفته و نیروی جوشکاری را اعمال می کنند.

مدار الکتریکی:

ترانسفورماتور، ولتاژ بالا و آمپراژ پایین جریان الکتریسته متناوب ورودی (در مدار اولیه)  را به ولتاژ پایین و آمپراژ بالا برای ورود به قطعه (در مدار ثانویه)  تغییر می دهد. ترانسفورماتورهایی با چندین خروجی هم وجود دارند که در آنها جریان ورودی به دو یا چند مدار خروجی مجزا تقسیم می شود. این ترانسفورماتورها برای ایجاد همزمان چندین نقطه جوش به کار می روند (معمولا چهار نقطه جوش یا بیشتر). برای همه این خروجی ها یک دستگاه کنترل  استفاده می شود و بنابراین امکان کنترل مجزای زمان و جریان برای تک تک خروجی ها وجود ندارد. درنتیجه مشکلاتی در بهینه سازی شرایط جوشکاری، برای حصول بیشترین عمر الکترود  در هربخش، پدید می آید. به علاوه امکان پدیدار شدن جریان های شانت (Shunt Currents) یا جریان های جوشکاری نامتوازن بین هرکدام از مدارهای ثاویه وجود دارد.

بیشتر دستگاههای جوشکاری تفنگی پرتابل و پدالی، از روش جوشکاری مستقیم استفاده می کنند که در آن جریان به طور مستقیم از بین الکترودهای جوشکاری و قطعه کار می گذرد تا یک تک جوش را به وجود آورد. درمواردی که دسترسی به یک طرف مجموعه مشکل باشد، از روش جوشکاری غیرمستقیم استفاده می شود. در این موارد، الکترود پشتی معمولا یک میله یا صفحه بزرگ است  و جریان  جوشکاری از یک سمت مدارثانویه ترانسفورماتور به درون الکترود فعال جریان می یابد و بعد وارد ناحیه جوش شده و در پایان از طریق الکترود میله ای یا صفحه ای ذکرشده (یا از طریق کابل جامپر اتصال دهنده) به اکترود بدلی که به سردیگر مدارثانویه وصل است، جریان می یابد. در این مواقع به شدت جریان بالاتری نیاز است در نتیجه عمر الکترود کوتاه تر می شود. مقدار اضافه آمپراژ مورد نیاز در روش غیرمستقیم به فاصله بین اکترود اصلی و الکترود بدلی بستگی دارد. اگر از دستگاه جوش چندسر استفاده شود، این فاصله می تواند ثابت یا متغیر باشد (بستگی دارد به اینکه آیا از سر ثابت استفاده شده یا از سر اندیسی). در این دستگاهها، هدر رفت جریان بیشتر هم می شود (به دلیل مسیرهای جریان هرز و شانت فوق العاده زیاد جریان بین جیگ و فیکسچرها) این عوامل باید در موقع طراحی یک ایستگاه چندسر درنظر گرفته شوند.

اتصال همزمان چند نقطه جوش

اتصال همزمان چند نقطه جوش روشهای سری، موازی، کشش-فشار
اتصال همزمان چند نقطه جوش روشهای سری، موازی، کشش-فشار

برای کاهش هزینه های ناشی از تعدد ترانسفورماتورها، و همچنین کاهش حجم دستگاه های چندسر، از جوشهای جفتی استفاده می شود که در آنها، یک جفت جوش (یا بیشتر) دریک ضرب  زده می شوند. برای این مقصود از روش های جوشکاری موازی، سری، ویا کشش-فشار استفاده می شود.

جوشکاری موازی

  در جوشکاری موازی، دو یا چند جوش غیرمستقیم که معمولا خیلی نزدیک هم قرار گرفته اند، به طور همزمان زده می شوند. همه الکترودهای بالایی به یک سر ترانسفورماتور و همه اکترودهای پایینی به سردیگر ترانسفورماتور وصل می شوند. مزیت این روش، کم بودن جریان شانت است و درنتیجه می توان فاصله بین نقطه جوشها را کمتر گرفت. اما اگر دو یا چند مدار از مدار ثانویه یک ترانسفورماتور مشترک تغذیه کنند، جریان در هرکدام از این مدارها یکسان نخواهد بود مگراینکه امپدانس همه این مدارها یکسان باشد. یکسان کردن امپدانس همه مدارها، درعمل بسیار مشکل است و درنتیجه عمر جفت الکترودها (با وجود اتصال به یک ترانسفورماتور مشترک) متفاوت خواهد بود.

جوشکاری سری

 باکمک جوشکاری سری که در آن، مدارثانویه به دو الکترودی که به یک سوی قطعه متصل هستند و یک صفحه یا میله پشتیبان در سوی دیگر قطعه قرار گرفته است، می توان جوشها را همزمان ایجاد کرد.

جوشکاری کشش-فشار (Push-Pull Welding)

در جوشکاری کشش فشار از دو ترانسفورماتور استفاده می شود. مزیت این روش در مواقعی که از یک دستگاه با گلویی عمیق استفاده می شود مشهود است. در این دستگاه ها (که به دلیل بزرگی قطعات به کار می روند) حلقه ثانویه بسیار بزرگ است. اما اگر از روش کشش-فشار استفاده شود، دیگر نیازی به حلقه های بزرگ کابل برای اتصال به الکترودها نیست در نتیجه امپدانس ثانویه کاهش می یابد.  عمر الکترودها در چینش کشش-فشار از عمر الکترودها در چینش سری بیشتر است.

باید توجه داشت که شانت جریان بین الکترودها هم در چینش سری و هم در چینش کشش-فشار وجود دارد، اما در مورد اخیر کمتر است. بزرگی شانت به فاصله بین الکترودها و جنس ماده جوش بستگی دارد. در جوشکاری ورقهای با پوشش روی، همواره افزایش جریان شانت باعث کاهش عمر الکترود می شود چرا که به جریان بیشتری برای جبران شانت نیاز است (به علاوه مشکل چسبیدن الکترود هم بیشتر می شود). همچنین اگر این افزایش جریان کافی نباشد، اندازه جوش به شدت افت می کند. در مواردی هم که ظاهر جوش اهمیت دارد، استفاده از چینش کشش-فشار نتیجه بهتری به بار می آورد.

امپدانس ثانویه

مشخصه های الکتریکی دستگاه جوشکاری نقطه ای را به بهترین وجه می توان با اثرات آنها بر امپدانس مدار ثانویه تعریف کرد. این امپدانس از دو جزء تشکیل شده است:

  1. ریئاکتانس، که در درجه نخست با عمق و ارتفاع گلویی دستگاه و مقدار فولاد موجود در گلویی مشخص می شود. فاکتور مهم دیگر، فرکانس جریان اعمالی است.
  2. مقاومت، که به طول و سطح مقطع کنداکتورها بستگی دارد. به علاوه، جنس کنداکتور و دمای کاری هم باید درنظر گرفته شود.

کابل ها را می توان به سه گونه دسته بندی کرد: کابلهای جامپر هواسرد، کابلهای جامپر آب سرد، و کابلهای کیکلس. در هر کاربردی باید نوع و ابعاد کابلها به نحوی انتخاب شوند که بهترین موازنه بین مقاومت کل مدار و عمر الکترود حاصل شود.

پیام

دیدگاه و پیام شما

از اینکه دیدگاه خود را به اشتراک می‌گذارید، سپاسگزاریم.