جوشکاری مقاومتی یک فرآیند جوشکاری ذوبی است که برای دستیابی به یک اتصال سالم نیاز به اعمال گرما و فشار دارد. ساده‌ترین شکل این فرآیند جوشکاری نقطه ای است که در آن فشار با بستن دو یا چند ورقه روی هم بین دو الکترود تأمین می‌شود. سپس یک جریان بین الکترودها عبور داده شده و گرمای کافی در سطح مشترک با مقاومت در برابر الکترود ایجاد می‌شود.

جریانی که ذوب رخ می دهد، یک قطعه جوش تشکیل می شود و یک جوش همجوشی خودزا بین صفحات ایجاد می شود. گرمای تولید شده به جریان، زمان عبور جریان و مقاومت در سطح مشترک بستگی دارد. مقاومت تابعی از مقاومت و وضعیت سطح ماده اصلی، اندازه، شکل و جنس الکترودها و فشار اعمال شده توسط الکترودها است.

جوشکاری نقطه ای مقاومتی چیست؟

جوش نقطه ای مقاومتی یک فرآیند جوشکاری با مقاومت الکتریکی است که فلزات روی هم را بین دو الکترود متصل می کند. فشار با فشردن قطعات کار بین الکترودها اعمال می شود و گرما با عبور جریان جوش از فلزات مقاوم ایجاد می شود. این کار اجازه می دهد تا مواد ذوب شده و یک اتصال جوش ایجاد کنند. اتصال ایجاد شده از طریق جوشکاری نقطه ای مقاومتی شبیه یک دکمه یا یک قطعه است. بنابراین اصطلاح جوش نقطه ای ابداع شد. زیرا جریان دقیقاً در ناحیه کوچکی روی سطح فلز اعمال می شود.

از آنجایی که فلزات با استفاده از مقادیر زیادی انرژی در مدت زمان کوتاهی (تقریباً 100-10 میلی ثانیه) ذوب می شوند، ناحیه اطراف قطعه جوش در اثر گرمای بیشتر از حد دچار آسیب نمی شود. مقدار گرمای تولید شده در جوشکاری نقطه ای با فرمول گرما و انرژی بیان می شود:

Q = I2Rt

در جایی که Q انرژی گرمایی است، I جریان است، R نشان دهنده مقاومت الکتریکی و t زمان یا مدتی است که در آن جریان اعمال می شود.

مشخصات و ویژگی جوشکاری نقطه ای مقاومتی

جوشکاری مقاومتی گروهی از فرآیندهای جوشکاری است که در آن ادغام با گرمای حاصل از مقاومت کار در برابر جریان الکتریکی در مدار و با اعمال فشار ایجاد می شود. نمونه هایی از جوشکاری مقاومتی عبارتند از جوش نقطه ای، جوش القایی و جوشکاری فلاش. رایج ترین نوع آن جوش نقطه ای است.

جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی باعث ایجاد ادغام فلزات در سطوحی می‌شود که به منظور ایجاد اتصال به یکدیگر نزدیک می‌شوند. در یک سازه، یک جوش نقطه ای مقاومتی دارای ویژگی های مکانیکی بسیار شبیه به پرچ است، اگرچه استحکام و استحکام آن اغلب چندین برابر بیشتر است.

فرآیندهای جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی برای ساخت ورقه‌های فلزی در جایی که نرخ تولید بالا ضروری است، بسیار مؤثر می باشد. به همین دلیل، جوش نقطه ای به ویژه در صنایع خودروسازی، هواپیما، و لوازم خانگی که در آن به جوش های با سرعت بالا و تکراری نیاز است و ابعاد نسبتاً نازک جوش داده می شود، ارزشمند بوده است.

فرآیند جوشکاری نقطه ای

فرآیند جوشکاری نقطه‌ای از طریق ارسال پالس‌های الکتریکی با ولتاژ پایین و جریان بالا به الکترودهای جوش انجام می‌شود تا در حالی که فشار کافی برای ذوب شدن فلزات وارد می‌شود، تقریباً فوراً فلز ذوب شود. این فرآیند از نظر اعمال فشار شبیه فرآیند جوش سرد است، اما در جوش سرد، جریان الکتریکی به جوش داده نمی شود.

اولین مرحله در جوشکاری نقطه ای، قرار دادن ورق های فلزی یا قطعات کار است که روی هم قرار گرفته اند. پس از اینکه فلزات به طور محکم در جای خود قرار گرفتند، اعمال فشار از طریق نیروی الکترود انجام می شود. این فشار بسته به نوع دستگاه ممکن است به صورت دستی، پنوماتیک، توسط فنرها یا از طریق هیدرولیک اعمال شود.

مرحله دوم شامل اعمال جریان سنگین به ناحیه مورد نظر بین الکترودها است. فلز مذاب با واکنش جریان با مقاومت داخلی فلز تشکیل می شود. فلزات به حدود 2000 درجه سانتیگراد می رسند که بالاتر از نقطه همجوشی آنها است. به طور کلی، از الکترودهای آلیاژ مس استفاده می شود، اما بسته به فلز جوش داده شده، الکترودها می توانند از تنگستن، مولیبدن و سایر مواد نیز ساخته شوند.

مرحله نهایی شامل خنک شدن و انجماد قطعه است. در این مرحله، الکترودهای جوشکاری در تماس با قطعه باقی می‌مانند و با سرد شدن و سخت شدن فلزات به عنوان تکیه‌گاه عمل می‌کنند. پس از سرد شدن فلزات، این فرآیند به پایان می رسد.

انواع جوشکاری مقاومتی چیست؟

انواع مختلفی از فرآیند جوشکاری مقاومتی از جمله جوش نقطه ای، درز، برآمدگی و لب به لب وجود دارد. این یک فرآیند اقتصادی است که به طور ایده آل برای تولید تعداد زیادی اتصالات به صورت تولید انبوه مناسب است. جوش نقطه ای به طور خاص به طور گسترده در صنعت خودرو استفاده شده است، البته بیشتر برای اتصال فولاد و در صنعت هوافضا برای اجزای بدنه هواپیما در آلیاژهای آلومینیوم. جوشکاری درز در تولید ظروف ورقه نازک و نشتی مانند مخازن سوخت استفاده می شود.

جوشکاری پروجکشن به طور کلی برای جوشکاری اقلامی مانند مهره های محبوس بر روی صفحه استفاده می شود. این تغییر معمولاً روی آلومینیوم استفاده نمی شود و در این فصل پوشش داده نمی شود. جوشکاری فلاش برخلاف جوشکاری نقطه ای و درز که نیاز به اتصال لبه دارد، قادر به ایجاد جوش لب به لب است. این امر با مقاومت در برابر حرارت دادن سطوح کناری و سپس جعل آنها به یکدیگر حاصل می شود.

دو ویژگی آلومینیوم وجود دارد که جوشکاری مقاومتی آن را دشوارتر از فولاد می کند. مهم ترین آن رسانایی الکتریکی بالای آن است که به جریان های جوشکاری بالا و تجهیزات با ظرفیت زیاد نیاز دارد. ثانیاً، الکترودها از مس ساخته شده اند که با آلومینیوم آلیاژ می شود و در نتیجه سایش سریع و عمر الکترود کوتاهی دارد.

مانند جوشکاری ذوبی معمولی، جوشکاری مقاومتی از مشکلات مشابهی مانند به دام افتادن اکسید و ترک داغ رنج می برد، که دومی به دلیل عدم وجود فلز پرکننده مقاوم تر در برابر ترک و تخلخل کمکی نمی کند.

پارامترهای جوش نقطه ای

• فشار

اگر فشار اعمال شده کافی نباشد، مفصل خیلی کوچک و ضعیف می شود. از طرف دیگر، فشار بیش از حد ممکن است باعث ایجاد ترک در جوش نقطه ای شود، زیرا فلز مذاب می تواند باعث نازک شدن ورق ها شود. توصیه می شود که عمق فرورفتگی الکترود هرگز نباید از 25 درصد ضخامت ورق تجاوز کند.

• قطر نوک

قطر نوک جوش اندازه نقطه جوش را کنترل می کند. اگر نوک خیلی کوچک باشد، قطعه جوش می تواند خیلی کوچک و ضعیف باشد. در حالی که نوک خیلی بزرگ می تواند باعث گرم شدن بیش از حد فلزات و همچنین باعث ایجاد شدن حفره های گاز بشود.

• چرخه زمانی جوشکاری

با تنظیم زمانی که فلزات تحت فشار الکترود و جریان جوش قرار می‌گیرند، می‌توان نتایج جوش نقطه‌ای را بهبود بخشید و از عیوب جلوگیری کرد. زمان فشرده سازی به دوره ای اطلاق می شود که نوک جوش الکترود به فلزات همپوشانی فشار وارد می کند.

شیب زمانی است که در آن جریان الکتریکی به حداکثر مقدار خود می رسد. زمان جوش مدت زمانی است که در آن جریان الکتریکی بین الکترودها جریان می یابد. در این مدت گرما تولید می شود و همجوشی بین فلزات صورت می گیرد.

شیب پایین دهانه ای است که جریان الکتریکی از مقدار اوج آن قطع می شود. زمان نگه داری به دوره استراحت اشاره دارد که در آن فلز مذاب جامد می شود. فشار الکترود همچنان در این دوره اعمال می شود و الکترودها گرما را از محل جوش دور می کنند.

زمان خاموش برای نشان دادن تاخیر جریان از پایان دنباله تا شروع سکانس بعدی استفاده می شود.

برای اطمینان از کیفیت بالا و ایمن بودن جوش نقطه ای برای استفاده در کاربردها، فلزات جوش داده شده ممکن است تحت روش های آزمایشی مانند بازرسی اولتراسونیک و تست استحکام مکانیکی (برشی کششی، آزمایش پوسته شدن و غیره) قرار گیرند.

پکیج های جوشکاری برای جوشکاری

برای جوشکاری، افکتور انتهایی ربات نیاز به یک تفنگ جوشکاری مقاومتی قابل حمل دارد. مهم است که اسلحه برای اطمینان از عملکرد قابل تکرار قوی باشد، اما همچنین باید فشرده و قابل مانور باشد. این امر به ناچار منجر به سازش در طراحی می شود و برای تحمل وزن سر جوش مقاومتی معمولی و کابل های مربوطه، معمولاً باید از یک ربات سنگین استفاده کرد. ترانسفورماتور جوش ممکن است از آن جدا شود. برخی از طرح ‌های تفنگ اجازه می‌دهند که مجموعه الکترود در حین کار عادی برای دسترسی به بخش ‌های مختلف ساخت تغییر کند.

جوشکاری مقاومتی ربات سر جوش را در محل اتصال قرار می دهد. الکترودها روی اتصال بسته می شوند و جوش ساخته می شود. سپس ربات سر جوش را به نقطه بعدی منتقل می کند و عملیات جوشکاری را تکرار می کند. حرکت بین نقاط با سرعت بالایی انجام می شود و نه سرعت و نه موقعیت مطلق در فضا نیازی به کنترل دقیق در طول این حرکت نیست. از آنجایی که ربات جوشکاری نقطه ای مقاومتی معمولاً نیازی به دنبال کردن یک درز ندارد، معمولاً نیازی به استفاده از محل اتصال و دستگاه های زیر نیست.

سخن آخر

جوشکاری نقطه ای یک فرآیند جوشکاری مقاومتی است که با اعمال فشار بوسیله ابزار آلات جوش و برش در حین تامین جریان الکتریکی به ناحیه جوش، فلزات را به یکدیگر متصل می کند. باید دانست که جوشکاری نقطه ای به یک فرآیند جوشکاری اصلی در تولید و مونتاژ، به ویژه در بخش ساخت ورق فلز و صنعت خودرو تبدیل شده است. مناسب بودن برای اتوماسیون نقش مهمی در افزایش محبوبیت آن دارد. زیرا جوشکاری نقطه ای رباتیک در سرعت و کارایی برتر است.