جوشکاری مقاومتی

[سیدهادی سپهریان]

جوشکاری مقاومتی
کلیه جوش های مقاومتی بر این اساس استوا رند که وقتی یک جریان الکتریکی بخواهد از فلزی عبور کند ، مقاومت فلز در مقابل عبور جریان ، آن را گرم خواهد کرد. با اعمال جریان کافی ، دمای ایجاد شده در فلز به حدی می رسد که باعث ذوب آن گردیده و جوشکاری را ممکن می سازد.
اصطلاح " جوشکاری مقاومتی " شامل روش های گوناگونی بوده و تحت اسامی مختلفی از جمله :
جوشکاری سر به سر فشاری ، سر به سر لحظه ای ، درز جوش ، نقطه جوش برجسته ، نقطه جوش خازنی ، جوش مقاومتی از نوع پینی ، جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی ، جوش مقاومتی با بافت فلزی ، جوش مقاومتی تصادمی ، جوش مقاومتی با فرکانس بالا و .... ارائه می گردد. برخی از این اسامی ، نام های داده شده از طرف انجمن آمریکائی جوشکاری بوده و بقیه مربوط به اصطلاحاتی است که در کارگاه های جوشکاری به آنها داده شده است.
جوشکاری مقاومتی مزایای گوناگونی دارد. در این روش عملیات به سرعت صورت پذیرفته ، پیچیدگی فلز ناچیز بوده ، مراحل به سادگی قابل کنترل است و جوش یکنواخت می باشد. این طریقه جوشکاری بخصوص برای انجام عملیات خودکار بسیار مناسب می باشد.
1ـ 1ـ اصول اساسی جوشکاری مقاومتی
وقتی جریان الکتریکی از میان دو قطعه فلزی که به هم چسبیده اند عبور می کند ، مقاومت زیاد موضعی موجب تولید گرمای فوق العاده زیادی می شود. اگر جریان کافی به کار رود ، فلزات مورد استفاده ابتدا در حالت خمیری قرار گرفته و سپس ذوب می شوند. هنگامی که دو فلز در حالت خمیری یا مذاب قرار داشته باشند ، به یکدیگر فشار داده شوند ، دو قطعه درهم آمیخته شده و به صورت یک قطعه واحد در خواهند آمد. با توجه به اینکه دو قطعه مزبور نمی توانند در تماس کامل با یکدیگر قرار گیرند ، قسمت هایی از دو فلز که سطوح تماس را تشکیل می دهند مقاومت زیادی از خود نشان داده و به همین لحاظ ابتدا این سطوح گرم شده و به بالاترین دمای ممکن دست می یابند. در زمانی که قطعات کار در حالت خمیری قرار دارند ، به یکدیگر فشرده شده و همچنین تا کمی پس از قطع جریان و خنک شدن در همان وضع باقی بمانند ، جوش خوبی عاید شده و با توجه به سرعت انجام این عمل ، بسیاری از خواص فیزیکی آنها دست نخورده باقی خواهند ماند. اگر محل اتصال کاملا ً پاکیزه باشد خواص فیزیکی جوش حاصل به خوبی هر روش دیگر جوشکاری خواهد بود.
دستگاهی که برای انجام جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) مقاومتی بکار می رود در واقع یک ترانسفورماتور یا مبدل الکتریکی است که جریان متناوب کار می کند. برای اینکه این دستگاه بتواند عملیات جوشکاری را به خوبی انجام دهد، باید قادر باشد در یک ولتاژنسبتاً کم ، جریان فوق العاده زیادی را عرضه نماید. در این صورت معلوم است که تعداد حلقه های سیم پیچی اولیه این ترانسفورماتور باید به مراتب بیشتر از تعداد حلقه های ثانویه آن باشد. گاهی اوقات ثانویه این ترانسفورماتور ها تنها از یک حلقه تشکیل می شود. در بعضی از دستگاههای نقطه جوش شبیه نوع " هفت تیری " سیم ثانویه بلند است و از دو یا سه حلقه تشکیل می گردد.
1ـ 2ـ عملیات اساسی جوشکاری مقاومتی
کاربرد صحیح جوشکاری مقاومتی به عمل کرد مناسب و کنترل متغیر های زیر بستگی دارد :
1 ـ جریان
2 ـ فشار
3 ـ زمان
4 ـ سطح تماس الکترود
کلیه جوشکاری های مقاومتی به جریان کافی برای گرم کردن فلزات مورد نظر و همچنین رساندن آنها به حد خمیری شان ، نیاز دارند. جریان جوشکاری مورد نظر را می توان با استفاده از قسمت کنترل جریان که بر روی دستگاه پیش بینی شده است ، تنظیم نمود. در تهیه یک جوش مقاومتی به دو سری فشار نیاز داریم. فشار جوش و فشار چکشی. فشار جوش ، فشاری است که الکترودها در حین عبور جریان از منطقه مورد نظر بر قطعات کار وارد می کنند و آنها را در همان حال نگه می دارند. معمولا ً به محض اینکه قطعات کار به حالت خمیری خود برسند ، جریان جوشکاری قطع شده و در زیر فشار چکشی الکترودها ، قطعات مورد نظر به هم فشار داده می شوند. معمولا ً اعمال این فشار تا زمان کوتاهی که در واقع زمان گرفتن (جامد شدن ) جوش باشد ادامه خواهد داشت. پس از تکمیل جوش ، فشار مزبور از روی الکترودها برداشته شده و قطعه حاضر شده را خارج می کنند. در خلال هر سیکل جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) ، چه برای کار با ماشین های خودکار و چه برای جوشکاری با دستگاههای دستی ، چهار فاصله زمانی را باید مد نظر داشت که عبارتند از :
1 ـ زمان جوشکار
2 ـ زمان فشرده شدن قطعات به یکدیگر
3 ـ زمان نگه داری قطعات
4 ـ زمان خاموشی
زمان جوشکاری به فاصله زمانی اطلاق می شود که جریان برق در مدار جاری باشد. زمان فشرده شدن قطعات به یکدیگر فاصله زمانی است که در اثر فشار الکترودها قطعات به یکدیگر چسبیده اند. فاصله زمانی که در طی آن جوش در حال خنک شدن است ، زمان نگه داری نامیده می شود. پس از این مرحله ، فاصله زمانی بین آزاد شدن الکترودها پس از خنک شدن جوش و آغاز سیکل بعدی ، زمان خاموشی دستگاه نامیده می شود .
اندازه جوش به وسیله مساحت در تماس نوک الکترودها کنترل می شود. این مساحت را می توان متناسب با نیازهای هر کار و با استفاده از زوج الکترودهای گوناگون به دلخواه تغییر داد. جوش ها به سرعت انجام شده و جوش حاصله بسیار تمیز و محکم می باشد. الکترودها باید از فلزی که در مقابل سایش مقاوم بوده و از هدایت الکتریکی زیادی برخوردار باشند انتخاب گردند. یکی از فلزاتی که هر دو خواص را دارا است بریلیوم می باشد. در اینجا نیز جوشکار باید از لوازم ایمنی مناسب مانند عینک ، دستکش و روپوش استفاده نماید تا در مقابل جرقه هایی که به اطراف پاشیده می شوند در امان بماند. برخی از دستگاههای خودکار دارای حفاظی می باشند که منطقه جوش را در بر گرفته و پنجره ای در آن تعبیه شده که جوشکار را قادر به مشاهد محل جوش می نماید.
دستگاههای خودکار را معمولا ً تکنیسین ها و مهندسین مجربی که در کارخانه سازنده دوره لازم را گذرانده اند تنظیم می نمایند.
در دستگاههای دستی یا غیر خودکار برای کنترل متغیرهای موجود تا حدود زیادی از وجود کارگر استفاده می کنند. در اینجا سطح تماس نوک الکترود از اهمیت زیادی برخوردار بوده و اندازه الکترودها ، جریان ، زمان و فشار توصیه شده برای ضخامت های مختلف و همچنین انواع گوناگون فلزات را کارخانه سازنده در اختیار می گذارند.
مسائل ویژه ای از قبیل اتصال دو فلز با ضخامت های مختلف به هم یا اتصال یک ورق فولادی به یک میل گرد و غیره به استعداد و مهارت و قوه ابتکار کارگر بستگی دارند.
1ـ 3ـ انواع جوشکاری های مقاومتی
در عمل دستگاههای متعددی وجود دارند که همه بر پــایه اصول یاد شده عمل می کنند. در برخی از معمول ترین این دستگاهها نام برده شده اند : جوشکاری قطع شده
1 ـ نقطه جوش ساده
2 ـ نقطه جوش هفت تیری
3 ـ نقطه جوش لحظه ای
4 ـ جوشکاری مقاومتی از نوع سر به سر فشاری
5 ـ جوشکاری مقاومتی از نوع سر به سر لحظه ای
6 ـ درز جوش
7 ـ نقطه جوش برجسته
8 ـ نقطه جوش خازنی
9 ـ جوش مقاومتی از نوع پینی
10 ـ جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی
11 ـ جوش مقاومتی با بافت فلزی
12 ـ جوش مقاومتی تصادمی یا ضربتی
13 ـ جوش مقاومتی با فرکانس بالا
در واقع تمام این عملیات بر یک اساس پایه گذاری شده اند. آنچه که در تغییر است ساختمان این دستگاهها و همچنین طرق مختلف آماده سازی فلزات می باشد.
1ـ 4ـ اصول نقطه جوش کاری
یکی از راه های اتصال ورق های فلزی به هم ، سوراخ کردن آنها و سپس استفاده از پیچ یا پرچ می باشد. راه دیگری که برای انجام این کار وجود دارد نقطه جوش کردن دو قطعه به هم است.
نقطه جوش در واقع جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) مقاومتی دو قطعه فلز به هم است که در طی آن و با استفاده از یک قسمت مذاب ، دو قطعه را به هم جوش می دهند. در این روش قسمتی از دو انتهای قطعات مورد نظر را بر روی هم قرار داده و آنها را بین دو فک الکترودها محکم نگه می دارند. در این هنگام از فاصله بین الکترودها یک جریان الکتریکی عبور داده می شود. بدیهی است که مقاومت ورق فلزی حبس شده بین الکترودها باعث گرم شدن آن شده و در اثر فشاری که الکترودها به فلز وارد می سازند ، در آن محل ، مناطق مذاب در هم آمیخته می شوند. این روش در بسیاری از مراحل ساخت قطعات ، چه به عنوان یک گام مقدماتی جهت انجام جوشکاری های بعدی و چه به عنوان یک عمل نهایی بسیار مرسوم و متداول می باشد.
برای راه انداختن یک دستگاه نقطه جوش دستی ، کارگر باید الکترودها را تمیز کرده ، جریان آب خنک کننده را برقرار ساخته ، ترانسفورماتور متغیر را بر روی جریان صحیح تنظیم نمود و کلید دستگاه را در حالت روشن قرار دهد. اینک کارگر فلزاتی را که باید جوشکاری شوند بر روی الکترود ثابت قرار داده و با فشردن اهرم پایی الکترود متحرک حرکت کرده و دو قطعه مورد جوش را به هم می فشارد. در صورتی که فشار وارد به اهرم پایی اندکی دیگر ادامه یابد یک کلید الکتریکی که در اثر تغییر مکان اهرم و تنظیم کشش آن ، فشار وارد به قطعات را در حین جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) کنترل می کند. به مجرد اینکه کارگر حدس زد زمان لازم برای جوشکاری سپری شده است ، فشار وارد بر اهرم پایی را کمی بیشتر کرده و اهرم آن را با پا به پایین ترین قسمت ممکن می رساند تا با باز کردن کلید الکتریکی موجبات قطع جریان را فراهم سازد. در این موقع کارگر پای خود را برای یک مدت کوتاه بر روی پدال نگه می دارد تا اندکی پس از قطع جریان و قبل از حذف فشار وارد به دو قطعه ، قسمت در هم آمیخته شده خنک شده و منجمد گردد.
دستگاههای نقطه جوش به کمک وسایل مختلفی از جمله الکترومکانیکی ، هیدرولیکی و پنوماتیکی موجبات حرکت الکترود خود را تامین می نمایند. مدارهای الکتریکی ، این دستگاهها را با استفاده از مدارهای لامپی و نیمه هادی کنترل می نمایند.
امروزه دستگاههای خودکار زیادی ساخته شده است که همه این دستگاهها از همین روش جوشکاری استفاده می نمایند.
دستگاههای نقطه جوش معمولا ً دارای چندین سری الکترود می باشند. اگرچه غالب دستگاههای که بیش از یک زوج الکترود دارند معمولا ً برای ساخت یک مقصود و هدف معین طراحی شده اند.ساخت بدنه اتومبیل مثال خوبی از کاربرد نقطه جوش در روش های تولید امروزی می باشد.
1ـ 5ـ نقطه جوش هفت تیری
این دستگاه یک نمونه متحرک از دستگاههای نقطه جوش است که آن را به سادگی می توان جا به جا کرد و در وضعیتی قرار داد که بتوان سطوح نامنظم را جوشکاری کرد. استفاده از این نوع جوش در بسیاری از کارگاههای ورق کاری و تولید ساخت قطعات فلزی از جمله کارخانجات اتومبیل سازی بسیار مرسوم است. برای تغییر مکــان الکترودها معمولا ً از روغن با فشار هوا ( هیدرولیکی یا پنوماتیکی ) بهره می گیرند . زمان بندی ، فشار و میزان جریان الکتریکی لازم معمولا ً به وسیله تکنیسین یا مهندس مسئول صورت می گیرد. بنابراین کارگر فقط کافی است محل های مورد جوش را انتخاب کرده ، الکترود ثابت را در آن محل در زیر یکی از قطعات قرار داده و ماشه را بکشد. بقیه کارها را کنترل های اتوماتیک انجام می دهند. کارگر باید سعی کند که الکترودها را همواره در وضعیت مناسبی نگه دارد. بهترین کار این است که گهگاهی نوک الکترود را تعویض کنیم.
1ـ 6 ـ دستگاههای نقطه جوش لحظه ای
این دستگاهها را بیشتر در مواردی که لازم است جریان کنترل شده بسیار دقیقی برای یک زمان بسیار کوتاه از مدار عبور کند به کار می برند. نقطه جوش لحظه ای را بیشتر برای جوشکاری آلومینیوم ، آلیاژهای آن و همچنین نقطه جوش کردن فولاد ضد زنگ به کار می برند. مدت زمان عبور جریان الکتریکی از مدار این دستگاهها آنقدر کوتاه است که فقط کنترل کننده های الکترونیکی قادر به انجام آن می باشند. در این روش گرم کردن و همچنین خنک کردن فلز آنقدر به سرعت صورت می گیرد که امکان وقوع عملیات حرارتی و همچنین بروز ضایعات ناشی از اکسیداسیون آن به حداقل ممکن کاهش می یابد. بدنه این دستگاهها معمولا ً شبیه بدنه پرس هــا بوده ، به طریق پنوماتیکی به کار افتاده و با استفاده از مدارهای الکترونیکی کنتــرل می شود .
1ـ 7ـ اصول جوشکاری سر به سر فشاری
در این روش قطعاتی را که قرار است به هم جوش شوند در دو فک مجزا قرار می دهند. سپس به یکدیگر نزدیک می کنند. در جوش سر به سر ، پس از تماس دو قطعه ، آنها را به یکدیگر فشار داده و سپس یک جریان الکتریکی را از یکی به دیگری جاری می سازند. در این موقع ، در اثر وجود مقاومت الکتریکی در قطعات مورد جوش ، سطح مقطع یا محل تماس دو قطعه آنقدر گرم می شود که آنها را در حالت مذاب به هم متصل نماید. چه در هنگام عبور جریان و چه تا مدت کوتاهی پس از قطع آن ، هر دو قطعه به یکدیگر فشار وارد می کنند. بدیهی است که به مجرد ذوب شدن ، در هم آمیخته شده و پس از خنک شدن به صورت یک قطعه واحد در می آیند.
در این فرآیند و در اثر فشاری که در خلال آن صورت می گیرد ، دو فلز به طور درونی و ذاتی با یکدیگر ممزوج شده و در صورتیکه در آنها هر گونه نا خالصی وجود داشته باشد به خارج منطقه جوش هدایت گردیده و محدوده گرم شده به حداقل ممکن می رسد.
1ـ 8ـ جوشکاری سر به سر لحظه ای
این روش یکی دیگر از طرق جوشکاری مقاومتی است که در آن قطعات را لب به لب قرار داده و پس از اینکه هر دو قطعه به درجه حرارت خمیری خود رسیدند با اعمال فشار قابل ملاحظه ای آن را به هم می فشارند تا اتصال صورت گیرد. از این روش در بسیاری از کارهای تولیدی و علی الخصوص در اتصال میله ها و لوله ها به هم استفاده می کنند.
دو قطعه ای را که قرار است به هم جوش بدهند در گیره های مخصوص این دستگاه قرار می دهند. سپس قطعات را به هم نزدیک کرده و مقاومت آنها در مقابل عبور جریان الکتریکی باعث گرم شدن سطوح تماس شان می شود. به مجرد اینکه فلزات به نقطه ذوب خود نزدیک می شوند ، جریان قطع شده ولی با اعمال یک فشار قابل ملاحظه سعی می کنند آنها را به هم نزدیک نمایند. در این هنگام است که فلز مذاب تحت فشار از خود جرقه هایی را به اطراف پراکنده می سازد. به محض اینکه با اندکی کاهش دما ، فلز به حالت خمیری خود می رسد ، دو قطعه را تحت فشار بسیار زیادی به هم می چسبانند ، در خلال همین عملیات است که سربار ه ها به خارج هدایت شده و یک جوش بسیار تمیز باقی می ماند .
1ـ 9ـ دستگاههای درز جوش
در بیشتر این دستگاهها و با استفاده از دو الکترود غلطکی ، در نزدیکی کناره دو قطعه مورد جوش که به صورت روی هم قرار گرفته اند ، یک خط ممتد یا مقطع جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) می شود . همزمان با حرکت این غلطک ها بر روی فلزات مورد جوش ، جریانی که از فاصله بین دو غلطک می گذرد باعث آن می شود که فلزات مورد جوش تا نقطه ذوب شان گرم گردند. این روش را می توان درز جوش مقاومتی نامید. دستگاه را می توان طوری تنظیم نمود که نقطه جوش ها در کنار یکدیگر قرار گرفته و یک خط پیوسته را تشکیل دهند و یا طوری تنظیم را انجام داد که بین جوش ها فاصله ناچیزی باقی بماند. در اینجا بد نیست اشاره شود که در مورد اول یعنی حالتی که خط جوش به صورت پیوسته می باشد ، هر نقطه جوش کاملا ً در کنار نقطه جوش مجاور خود قرار ندارند بلکه قسمتی از سطح آن را می پوشاند . از این روش در بسیاری از اتصالات روی همی که قرار است در مقابل گاز یا مایعی آب بندی باشند ، استفاده می نمایند. از روش درز جوش روی هم منقطع برای اتصال دادن فلزاتی که در مقابل عملیات حرارتی وضعیت بحرانی دارند استفاده می کنند. یک روش درز جوش دیگر هم وجود دارد که درز جوش لب به لب نامیده می شود. در جوشکاری درز طولی لوله ها از این طریقه استفاده می کنند. در اینجا دو غلطک با هم زاویه ای ساخته و همزمان با فشار آنها به لوله ، لبه های لوله به یکدیگر چسبیده و جریان الکتریکی فلز را به حالت خمیری رسانده و امتزاج صورت می گیرد.
1ـ 10ـ نقطه جوش برجسته
این هم یکی دیگر از روش های نقطه جوش کردن قطعات است که در آن ، قبل از شروع کار در یکی از دو قطعه مورد جوشکاری برجستگی یا برآمدگی هایی ایجاد می کنند. برای این کار از سنبه و ماتریس های خاصی استفاده کرده و برجستگی ها را در محل دقیقی که از قبل مشخص شده اند ایجاد می کنند. سپس قطعه برجسته شده را بر روی قطعه دوم تکیه داده و آنها را تحت فشار قرار می دهند و در همین زمان جریان الکتریکی شدیدی را در مدار جاری می سازند. طبیعی است که جریان الکتریکی به جای اینکه از تمام سطح دو فلز عبور کند از محل تماس برجستگی های ورق اول که با ورق دوم در تماس است می گذرد و آن نقاط را آنقدر گرم می کند که عمل امتزاج صورت پذیرد.
یکی از محاسن این روش آن است که در این حالت نقطه جوش ها دقیقاً در نقاطی که از قبل تعیین شده صورت می گیرد. بعلاوه در آن واحد می توان چندین نقطه را جوش داد. هر چند که با توجه به ابزارهای لازم جهت انجام این روش می توان دریافت که اجرای آن فقط در مورد تولیدات زیاد مقرون به صرفه می باشد.
1ـ 11ـ نقطه جوش خازنی
نقطه جوش خازنی یکی دیگر از روش های مختلف اجرای جوش مقاومتی است که در واقع طریقه ویژه ای بوده و در حین انجام آن از حداکثر انرژی و حداقل زمان سود می جویند. معمول ترین راه این است که جریان الکتریکی قابل ملاحظه را در یک سری خازن ذخیره کرده و سپس این خازن ها را در الکترودها و بالطبع فلزات مورد جوش تخلیه می نمایند. در اینجا برای اینکه زمان عبور جریان از مدار به حداقل ممکن کاهش یابد از کنترل های الکترونیکی سود می جویند. بنابراین اگر در این روش ، مراحل عملیاتی به طور صحیح و مناسب صورت گیرند ، جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) آنقدر به سرعت صورت می پذیرد که معمولاً پیچیدگی صفحات و آلودگی آنها به کلی حذف می شود. این روش در واقع فرآیندی است که به کمک آن می توان صفحات با قطرهای مختلف را با موفقیت به هم جوش داد. به علاوه با بهره گیری از این روش تقریباً می توان کلیه فلزات و آلیاژهای آنها را به هم جوش داد. یکی از کاربردهای وسیع این روش در اتصال قسمت های مختلف ساختمان داخلی موشک که باید از دقت فوق العاده زیادی برخوردار باشد ، است. شکل ظاهری این دستگاه بسیار شبیه نقطه جوش های معمولی است.
1ـ 12ـ جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی
این روش را باید در واقع یک روش انحصاری دانست. با وجودی که این روش یکی از روش های جوشکاری مقاومتی است ولی خصوصیات متعددی دارد که آن را از سایر روش ها متمایز می سازد. با استفاده از این فرایند می توان ورقه های فولادی را با روش لب به لب به هم جوش داد. برای اینکار ورق های مورد نظر را بین یک جفت الکترود که در واقع غلطک های نورد مانند بزرگی هستند ، قرار داده ، با لا و پایین درز بین دو ورق را با یک لایه نازک از ورقی که از جنس خود صفحات مورد جوش است می پوشانند . به ضخامت این ورقه اضافه شده که در حدود 01/ 0اینچ است. در این جا ورقه نازک مورد بحث علاقه زیادی به متمرکز کردن جریان جوشکاری در سطوح مجاور اتصال داشته و بر خلاف سایر روشهای جوشکاری مقاومتی ، جوش تمام شده گرده برجسته ای دارد. از این فرآیند در اتصال ورقه های فلزی جهت ساخت بدنه اتومبیل و موارد مشابه به این دلیل استفاده می کنند که این درزها را می توان به کمک فرآیندهای پرداخت کاری فلزی معمولی انجام داده و به هیچ لحیم یا ماده پر کننده اضافی نیازی نیست.
1ـ 13ـ جوشکاری مقاومتی با بافت فلزی
یکی دیگر از روش های مختلف جوشکاری مقاومتی است که در آن دو قطعه کار را به صورت روی هم به یکدیگر تکیه می دهند. ورقه های بافت فلزی را با عملی شبیه نمد مالی از رشته های بسیار ریزی از فلز مورد نظر تهیه می کنند. ورقه های بافته شده شبیه پارچه های ضخیم نمدی می باشد. سپس نواری از این ورقه ها به اندازه دلخواه بریده و بین دو ورقی که قرار است به هم جوشکاری شوند قرار می دهند. این روش با بسیاری از عملیات جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) مقاومتی قابل اجراست. بافت فلزی یاد شده را می توان با بافت مختلفی از جمله مس ، برنج ، نقره و یا آلیاژ دیگر تلفیق نمود. از یک چنین الیافی می توان جهت اتصال دو فلز با جنس های مختلف به هم استفاده نمود. مس را می توان به فولاد ضد زنگ متصل نمود و ساخت اتصالات مشابه دیگر نیز مقدور می باشد.
در این روش ، الکترودها به فشار کمتری نیاز دارند ، زیرا مقاومت بافت فلزی مورد بحث در برابر جریان الکتریکی به مراتب بیشتر از خود فلزات بوده و به این لحاظ ابتدا آنها گرم شده و به دمای بالاتری می رسند . همین دمای بالا است که شرایط خوبی را برای ایجاد یک جوش مقاومتی مناسب فراهم می آورد . همچنین از آنجایی که در این روش الکترودها فشار کمتری را به سطح قطعات کار وارد می آورند. سطوح تمام شده ، گودی و پستی و بلندی های کمتری دارند .
1ـ 14ـ جوشکاری مقاومتی تصادمی
در این روش جوشکاری مقاومتی ، در اثر یک تخلیه الکتریکی تمامسطوح فلزات مورد جوش گرم می شوند. بلافاصله پس از تخلیه الکتریکی بین سطوح مجاور ، عمل جوشکاری با اعمال یک نیروی زیاد و سریع که موجب تصادم دو قطعه می شود می گردد.
در موقع کار ، قطعات جوش دادنی را در فاصله ناچیزی از هم قرار داده و یکی از آن دو را به سمت دیگری حرکت می دهند . پس از اینکه کلیه سطوح دو قطعه تا دمای لازم جهت جوشکاری گرم شدند ، ضربه ای به آنها وارد شده و دو قطعه را با شدت به هم می کوبد و عملیات تکمیل می شود .
در این روش جوش کاری از چهار نوع منبع تغذیه استفاده می کنند که عبارتند از :
1 ـ منبع خازنی با ولتاژ کم
2 ـ منبع خازنی با ولتاژ زیاد
3 ـ الکترومغناطیسی یا اندوکسیونی
4 ـ ولتاژ متناوب کم که ولتاژ لازم برای جوشکاری را از یک ترانسفورماتور می گیرد.
قوس الکتریکی به وسیله فرکانس زیاد جریان مستقیم جوشکاری آغاز می شود . نیروی لازم برای ضربه زدن به صفحات کار را به وسیله سیلندر پنوماتیکی ، الکترومغناطیسی ، فنر ها و یا حتی نیروی وزن قطعات سنگین (نیروی ثقل) تامین می کنند . در این روش پس از اتمام جوشکاری ، فلزات کمی کوتاهتر از طول اول شــان می شوند هر چند در مواردی که جریان جوشکاری به وسیله تخلیه یک خــازن در مدار تامین می شود این کاهش قابل اغماض است.
1ـ 15ـ جوشکاری مقاومتی با فرکانس بالا
وقتی جریانی با فرکانس فوق العاده بالا از میان یک هادی عبور می کند ، جریان الکتریکی ، نزدیک یا کاملا ً از کنار سطح خارجی آن رد شده و از تمام مغز آن جاری نمی شود. از این پدیده با فرکانس بالا ، برای جوشکاری ورق هایی به ضخامت تا 004/0 اینچ استفاده می کنند. در این روش جوشکاری از جریاناتی با آمپراژ کم ولی با فرکانس فوق العاده زیاد مثلا ً در حدود 450000 سیکل بر ثانیه استفاده می کنند. این فرکانس فوق العاده زیاد سطوح قطعـات کار را گرم کرده و وقتی قطعات تحت تاثیر نیـــروی خارجی قرار می گیرند تا به هم بچسبند ، سطوح متماس با امتزاج قابل توجهی به یکدیگر متصل می شود.
با استفاده از این روش ، مس را به فولاد و آلیاژ فولاد را به فولاد نرم متصل می سازند. بد نیست اشاره شود که به کمک این روش و در زیر پوششی مملو از یک گاز خنثی می توان فلزات ناشناخته را نیز جوشکاری کرد.
دستگاههای الکترونیکی که برای کنتــرل و تنظیم این روش جوشکاری مقاومتی با فرکانس بالا به کار می روند فوق العاده پیچیده هستند و فقط با گذراندن یک دوره کار آموزی زیر نظر کارخانه سازنده می توان یک تکنیسین مجرب و کار آزموده شد تا بتوان از این دستگاهها نگه داری کرده و در موقع لزوم آنها را تنظیم و سرویس نمود.
1ـ 16ـ تنظیم کردن دستگاههای نقطه جوش
میزان نبودن نوک الکترودها ، معیوب بودن ورق های مورد جوشکاری ، گیره کردن نادرست و روش نامناسب جوشکاری که باعث بروز کمانش در قطعات کار شود•همگی از مواردی هستند که ممکن است به ایجاد تغییر شکل های فیزیکی بیانجامند. در موقع بروز تغییر شکل های فیزیکی باید فاصله دست به کار شده و علت بروز آن را جستجو کرده و مرتفع نمود.
تنظیم نادرست کنترل ها ، کوتاه بودن زمان فشار دادن قطعات به هم و نادرست بودن موقعیت قطعات نسبت به نوک الکترود ها از معمول ترین دلایل سوراخ شدن قطعات کار و ایجاد حفره در آنها است. دیگر شرایط فیزیکی از قبیل وجود براده و گردو و غبار و غیره در روی سطوح متماس باعث تمرکز شدید جریان الکتریکی در آن مناطق می شود. در اینجا است که ظرفیت نامناسب فلز مورد جوش برای جذب یا هدایت آن جریان الکتریکی ، باعث سوراخ شدن فلز می شود.
اگر سطح مقطع نوک الکترودها با هم موازی بوده ولی در یک راستا نباشند ، بدیهی است که مساحت موثر الکترودها به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت.
در اثر نا موازی بودن نوک الکترودها فشار اعمال شده و جریان جاری در مدار فقط به کسری از سطح نوک الکترودها وارد خواهد شد.
1ـ 17ـ مروری بر نکات حفاظتی در جوشکاری مقاومتی
جوشکاری مقاومتی و دستگاههای آن را اگر به طور مناسب به کار برده شوند ، یکی از بی خطرترین روش ها و دستگاههای جوشکاری می باشند. مهمترین خطرها را جرقه هایی که به اطراف پراکنده می شوند ، شوک الکتریکی ، اجسام تیز یا داغ و بالاخره قسمت های متحرک دستگاهه ، تشکیل می دهند.
به کلیه کارگرانی که با انواع دستگاههای جوشکاری ( متن از سایتwww.parsweld.com ) مقاومتی کار می کنند توصیه می شود که از ماسک یا عینک حفاظتی استفاده کنند. معمولا ً از محل اتصالی که قرار است جوشکاری شود جرقه هایی به اطراف پراکنده می شود. پوشیدن لباس های حفاظتی مناسب نیز ضروری است.
ولتاژ جوشکاری در دو نوک الکترودها بسیار ناچیز است. سیم کشی مدار اولیه ترانسفورماتور دستگاهها را فقط تکنیسین های کار آزموده باید بازرسی کنند . کلیه این دستگاهها را باید به سیم اتصال زمین مجهز نمود .
طبیعی است هر سطحی که باید جوشکاری شود خیلی داغ خواهد شد. اگر لازم است قطعه جوشکاری شده به محل دیگری برده شود کارگر باید حتماً از دستکش های چرمی یا پنبه نسوز استفاده کند. بعلاوه این دستکش ها دست کارگر را در مقابل لبه های تیز و غیره محافظت خواهند کرد.
بیشتر دستگاههای جوشکاری مقاومتی برقی هستند. به این دلیل نیرو و فشار وارد به الکترودها ممکن است خیلی زیاد باشد. بنابراین اگر به دلیلی دست کارگر در موقع پایین آمدن الکترودها بین آنها گیر کند امکان وارد آمدن خسارات جانی وجود دارد. به این منظور از تدابیر ایمنی خاصی استفاده می کنند تا در موقع شروع به کار دستگاه هیچ قسمتی از بدن کارگر در معرض خطر نباشد.


بخش دوم
دستگاهها و ملزومات جوشکاری مقاومتی
طراحی و ساخت دستگاههای جوشکاری مقاومتی به ترکیبی از طراحی الکتریکی ، ساختمان عمومی دستگاه ، مکانیسم هــای آن و مدارهای کنتـــرل کننده اش بستگی پیدا می کند. این دستگاهها از مکانیسم های ساده تا دستگاههای بسیار پیچیده در دسترس می باشند.
اگر قرار باشد از جوشکاری مقاومتی نتیجه خوبی عاید شود لازمه اش وجود کنترلی دقیق بر هر سه متغیری است که در این روش وجود دارند.
انجمن سازندگان دستگاههای جوشکاری مقاومتی ( RWMA ) و انجمن سازندگان دستگاههای الکتریکی ملی ( NEMA ) برای این دستگاهها ، استانداردهای خاصی تعیین نموده اند. با استفاده از همین استانداردها است که سازندگان اینگونه دستگاهها به تولید و عرضه دستگاههایی با ظفیت و دوام مشخص اقدام کنند.
مهمترین لوازمی که در این دستگاهها به مصرف می رسند عناصر مدارهای کنترل کننده الکترونیکی و الکترودها می باشند.
دستگاههای جوشکاری مقاومتی را به طرق مختلفی تقسیم بندی می کنند. یکی از این راه ها بر طبق نوع اتصالی است که آن دستگاه می تواند تولید کند مانند اتصال لب به لب یا روی هم . دستگاههای ویژه اتصال روی هم را معمولا ً طوری طراحی می کنند که قادر به ایجاد نقطه جوش ساده ، درز جوش و نقطه جوش برجسته باشند، دستگاههای مخصوص اتصال لب به لب را طوری می سازند که با استفاده از آنها می توان جوش مقاومتی از نوع سر به سر لحظه ای یا سر به سر فشاری را انجام داد.
تقسیم بندی دیگر بر اساس نوع برق ورودی به دستگاه می باشد که عبارتند از :
1 ـ برق تک فاز معمولی
2 ـ برق سه فاز معمولی
3 ـ انرژی ذخیره شده
از این میان فقط دو روش اول و دوم که در واقع برق مورد نیاز دستگــاه را مستقیماً از برق شهر تامین می نمایند مرسوم تر و معمول تر می باشند.
2ـ 1ـ دستگاههای جوشکاری مقاومتی
از نظر طراحی ، اغلب دستگاههای جوشکاری مقاومتی بسیار شبیه هم می باشند . تنها چیزی که در این دستگاهها تفاوت دارد وضعیتی است که فلز در زیر دستگاهنگه داشته شده وضعیت الکترودها و بالاخره نمای ظاهری آنها می باشد .
روش های به کار رفته جهت راه اندازی مکانیسم ها و همچنین روشهای کنترل زمانها ی مختلف و دیگر عوامل جوشکاری نیز از جمله پارامترهایی هستند که در دستگاههای مختلف با هم تفاوت دارند.
به طور عموم این دستگاهها را می توان به سه گروه اصلی تقسیم نمود :
1 ـ دستگاههای با کنترل زمان و فشار الکترود دستی یا غیر خودکار
2 ـ دستگاههایی که زمان جوشکاری آنها به صورت دستی کنترل شده ولی فشار الکترود ها را فشار روغن یا فشار هوای فشرده تامین می نماید. در این نوع دستگاهها برای کنترل جریان روغن یا هوا ، نیروی الکترود ها و جریان برق سلونوئیدی الکتریکی استفاده می کنند
3 ـ دستگاههایی که زمان جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) آنها به صورت خودکار کنترل شده و کنترل نیروی الکترود ها و جریان برق به وسیله فشار هوای فشرده و یا سلونوئیدی الکتریکی صورت می پذیرد
قسمت های مختلف دستگاههای دستی یا غیر خودکار عبارتند از :
الف- بدنه
ب- ترانسفورماتور
ج-الکترودها یا بازوی جوشکاری
د- مکانیسم های راه اندازی و عمل کننده
ه-کلیدهای کنترل کننده
ترانسفورماتور های مصرف شده در دستگاه های جوشکاری مقاومتی ساختمان خاصی داشته و معمولاً دارای چندین انشعاب یا جای تنظیم می باشند .این ترانسفورماتور ها ممکن است با هوا یا جریان آب خنک شوند . سیم پیچی ثانویه معمولاً یا از یک دور تشکیل شده و یا دارای چندین حلقه ی موازی می باشد . انتهای این حلقه ها را معمولاً به وسیله لحیم معمولی ، و پیچ و مهره و یا لحیم سخت بازوهای الکترودها متصل می سازند .
بازوهای جوشکاری و مکانیسم های راه انداز دستگاه های مختلف با هم فرق دارند . هر چند که در مجموع کلیه دستگاههای جوشکاری مقاومتی برای این کار از روش های مشابهی استفاده می کنند که عبارتند از :
1 ـ بهره گیری از نیروی پا جهت فشردن قطعات مورد جوشکاری به هم
2 ـ استفاده از یک کلید با اهرم پایی که به یک الکترود مغناطیسی مربوط است
3 ـ به کار بردن سیلندر های هیدرولیکی و پنوماتیکی
مکانیسم راه انداز همچنین کلید جریان جوشکاری را نیز به کار می اندازد. به مجرد عمل کرد مکانیسم ، کلید که به موقعیت بازوهای در برگیرنده قطعه و الکترودها بستگی دارد ، جریان را قطع و وصل می کند.
طبق دستورات شرکت برق ، در موقع اتصال دستگاه های جوشکاری مقاومتی به برق شهر ، ضریب قدرت و سایر مشخصات دستگاه باید به طور کامل مورد بررسی قرار گیرند.
کلید دستگاه معمولی کنتاکت های مسی بزرگی دارد که آن ها را به سادگی می توان تمیز یا تعویض نمود. به منظور جبران سائیدگی و همچنین هماهنگ کردن زمان بندی جوشکاری با حرکت الکترودها یا نوک آن ها ، این کنتاکت ها قابل تنظیم می باشند.
قسمت های مختلف دستگاههای خودکار تفاوت چندانیبا قسمت های مختلف دستگاههای دستی ندارد با این اختلاف که در مورد دستگاههای خودکار ، حرکت بازوی الکترودها و قطع و وصل کلید ها ، همگی به صورت اتوماتیک صورت می گیرند. الکترو مغناطیس های با زمان بندی خودکار ، فشار روغن و فشار هوای فشرده کلیه عملیات لازم را به صورت اتوماتیک انجام می دهند. یکبار که یکی از این دستگاهها را برای انجام یک کار مشخص تنظیم کنند ، دیگر دخالت کارگر ضرورتی نداشته و دستگاه تقریباً تمام کارهای لازم جهت تولید یک جوش مشابه را به صورت خودکار انجام می دهد.
2ـ 2ـ ترانسفورماتور ها
دستگاههای جوش مقاومتی ترانسفورماتوری دارند که با برق شهر کار می کنند. وظیفه این ترانسفورماتور آن است که با استفاده از برق شهری که به ورودی آن داده می شود ، در خروجی ، جریانی با شدت بالا و ولتاژ کم را به نوک الکترودهای دستگاه برساند. از آنجا که این ترانسفورماتور ها ولتاژ برق را کاهش می دهند به آنها ترانسفورماتور های کاهنده می گویند.
برای مثال ، اگر ضریب قدرت و راند مان ترانسفورماتوری 100 % فرض شوند ، با استفاده از آن می توان 20 آمپر برق 115 ولت ورودی را به 100 آمپر در 23 ولت مبدل نمود و یا در صورتیکه ولتاژ خروجی 3/2 ولت کافی باشد ، به جریانی معادل 1000 آمپر دسترسی پیدا نموده و یا اگر در مورد یک کار خاص 23/0 ولت اکتفا کند جریان موجود در خروجی 10000 آمپر خواهد بود. جریان جاری در مدار ثانویه دستگاههای جوشکاری معمولا ً در حدود 10000 تا 100000 آمپر است. و این در حالی است که ولتاژ مدار باز معمولا ً در حدود 10 ولت کاهش می یابد.
بیشتر ترانسفورماتور ها به صورت نوبتی کار می کنند یعنی این ترانسفورماتور ها جریان را فقط برای مدت زمان های کوتاهی در مدار خروجی جاری می سازند. سیکل عملکرد یک ترانسفورماتور خارج قسمت زمان جاری بودن جریان به زمان خاموشی ترانسفورماتور است.
یکی از نکات جالبی که در برخی از دستگاههای جوشکاری مقاومتی مشاهده شده این است که سیم پیچی اولیه ، ثانویه و هسته برخی از ترانسفورماتور های این دستگاهها همزمان با عبور جریان نسبت به یکدیگر حرکت کرده و سپس متوقف می شوند. در یک طرح خوب ترانسفورماتور باید طوری ساخته شود که از ساییدگی عایق سیم های آن جلوگیری به عمل آید.
سیم پیچی ثانویه را معمولا ً میله های نورد شده یا ریخته شده مسی تشکیل می دهند. گاهی اوقات با جوشکاری یا لحیم کاری لوله ها یا میله های مجوف مسی به سیم پیچی ثانویه ، ترانسفورماتور را با عبور جریان آب خنک می شود.
دستگاههای کوچکتر با هوا خنک شده و به رادیاتور کمکی نیازی ندارند. هسته متورق این ترانسفورماتورها را معمولا ً از فولاد آرام که در خود 4 % سیلیس دارد می سازند.
عایق سازی مدار اولیه باید طوری باشد که امکان وقوع هرگونه اتصال زمین تصادفی را از بین ببرد. در جدا ساختن ( عایق سازی ) سیم پیچی تسمه ای شکل مدار اولیه از حلقه های مجاور یا بدنه دستگاه باید دقت زیادی داشت.
ظرفیت ترانسفورماتور ها با هم فرق می کنـــد . ظرفیت ترانسفورماتور ها را معمولا ً برحسب KVA می سنجند. KVA داده شده در واقع ، ورودی یا قدرت داده شده به مدار اولیه می باشد. برای مثال در صورتی که جریان داده شده به یک مبدل 48/43 آمپر و ولتاژ ورودی 230 ولت باشد :
230 * 43/48 = 10000/40 # 10KAV
همان طوری که مشاهده می شود ترانسفورماتور از نوع KAV 10خواهد بود.
سیکل عملکرد یک ترانسفورماتور جوشکاری ( متن از سایت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
) معمولا ً 50 % است. یعنی در هر دقیقه فقط در 30 ثانیه آن می توان به طور واقعی جوشکاری کرد و یا در 20 ثانیه فقط از 10 ثانیه آن می توان جوشکاری نمود و یا خلاصه در هر مقطع زمانی دیگر لااقل معادل آن به دستگاه استراحت داده شود.
سیکل عملکرد از 1 % شروع شده و در دستگاههای مختلف ممکن است تا 100 %نیز برسد ولی حد متوسط و معمول آن 50 % می باشد. در صورتی که سیکل عملکرد بالا باشد برای اطمینان از ایجاد یک دمای مطمئن و بی خطر ، KVA مناسب برای سیکل عملکرد 50 % را مشخص می سازد.
برخلاف سایر ترانسفورماتور ها که آنها را بر اساس خروجی شان مشخص می کنند ، ترانسفورماتور های جوشکاری را برحسب ورودی شان از یکدیگر متمایز می سازند ، از آنجایی که متناسب با میزان هدایت الکتریکی ، فلزی که قرار است جوشکاری شود ، مدار الکترود و عوامل دیگر ، خروجی ترانسفورماتور تغییر می کند. سازنده دستگاه فقط ظرفیت مدار اولیه یا ورودی را مشخص می سازد.
فقط دستگاهی با KVA مجـاز خودکار می کند که دمای آن در حدی که برای عایق های مصرف شده اش بی خطر است باقی بماند. وقتی از حد از حد KVA یا سیکل عملکرد داده شده تجاوز می شود ، در اثر افزایش دما ، بازده ترانسفورماتور به سرعت کاهش می یابد. در این حالت ، حتی امکان شکسته شدن یک یا چند عایق نیز وجود دارد.
نقطه جوش های کوچک را ممکن است برحسب VA ( ولت – آمپر ) کنند. البته این حالت بیشتر در مواردی رخ می دهد که KVA به صورت اعشاری درآید مانند VA 300که قرار باشد برحسب KVA درج شود به صورت KVA 3/0 در می آید.
برخی از دستگاههای جوشکاری مقاومتی بزرگ از ترانسفورماتور های سه فاز استفاده می کنند. اگر موردی پیش آید که ناچار شویم ضخامت فلز مورد جوش را افزایش دهیم ، باید به خاطر داشت که جریان مورد نیاز برای جوشکاری این ضخامت جدید نیز افزایش می یابد. اگرچه باید توجه داشت که این افزایش جریان با افزایش ضخامت فلز تناسب 1 به 1 ندارد.
باید توجه داشت جریان جاری در مدار اولیه ترانسفورماتور مستقیماً از برق شهر گرفته می شود ، لذا همواره تابع مشخصات الکتریکی برق شهر می باشد. برای مثال یک دستگاه KVA 100 ممکن است جریانی در حدود 1000 آمپر بکشد. در این صورت بررسی برق ورودی همواره یک امر ضروری است. به این ترتیب 10 % افت در ولتاژ خط ورودی ممکن است باعث 20 تا 30 درصد کاهش گرما در محل جوشکاری شود. لذا نباید فراموش کرد که اگر ولتاژ خط ( ولتاژ ورودی ) مرتباً تغییر کند ، دستگاههای خودکار ممکن است جوش هایی تولید کنند که خارج از استاندارد های قابل قبول باشند.
2ـ3ـ الکترود های مورد نیاز دستگاههای نقطه جوش
الکترود هایی که در دستگاههای نقطه جوش به کار می روند در واقع هادی هایی هستند که جریان الکتریکی را به سطح فلزات جوش دادنی انتقال می دهند.این الکترودها باید شرایط خاصی را دارا باشند که عبارتند از :
1 ـ هادی خوبی برای جریان برق باشند
2 ـ هادی خوبی برای هدایت گرما باشند
3 ـ باید از سختی و استحکام مکانیکی خوبی برخوردار باشند
4 ـ باید از کمترین تمایل ممکن جهت ممزوج شدن با فلزات جوش دادنی برخوردار باشند.
مس خالص هدایت گرمایی و الکتریکی خوبی دارد ، هر چنــد که نسبتاً نرم بوده و به خوبی ســاییده نمی شود. همچنین با افزایش گرما ، نرمی آن بیشتر هم می شود.
الکترود ها باید هادی خوبی برای جریان برق باشند تا بدون اینکه بیش از حد مجاز گرم شوند ، جریان الکتریسته را به سطح فلزات جوش دادنی انتقال دهند. در عین حال الکترود ها باید هادی خوبی برای گرما باشند تا گرمای زیادی که در محل اتصال تولید می شود ، بدون اینکه دمای قطعه کار را تا حدود زیادی بالا ببرد ، از نوک الکترود ها به بدنه الکترود ها هدایت شود.
طبق تقسیم بندی انجمن های مربوطه ( منجملهRWAA و RWMA ) مواردی که جهت ساخت الکترود های دستگاههای جوشکاری مقاومتی به کار می روند به دو گروه و چندین طبقه تقسیم می شوند. این گروه ها عبارتند از گروه A و B .
گروه A الکترود هایی هستند که فلز اصلی آلیاژ آنها مس که هدایت الکتریکی و گرمایی خوبی داشته و همچنین سختی و سایش قابل توجهی را دارند ، تشکیل می دهد.