جوشکاری مقاومتی یا جوشکاری الکتریکی از روش‌های جوشکاری هستند که از دیرباز مورد استفاده قرار می‌گیرند. همراه ما باشید تا موارد زیر را مطالعه کنیم:
- جوشکاری مقاومتی چیست
- انواع روش‌های جوشکاری مقاومتی
- کاربردهای فرآیند جوشکاری مقاومتی
- تجهیزات فرآیند جوشکاری مقاومتی
- نکات مهم در جوشکاری مقاومتی
- مزایای جوشکاری مقاومتی
- معایب جوشکاری مقاومتی
جوشکاری مقاومتی چیست؟
جوشکاری مقاومتی (Resistance Welding - RW) و یا جوشکاری مقاومتی الکتریکی یکی از اقتصادی ترین فرایندهای جوشکاری است. نرخ اتصال یا سرعت جوشکاری بالای این فرایند از یک طرف و نیز عدم استفاده از مواد پرکننده (Filler Metals) یا مواد مصرفی جوشکاری مانند الکترود، سیم جوش، پودر جوش و گاز محافظ از سوی دیگر از مهمترین دلایل اقتصادی بودن این فرایند است. استفاده صنایع گوناگون از جمله خودروسازی، لوازم خانگی و بسته بندی از این فرایند جوشکاری، آن را به یکی از پرکاربردترین فرایندهای جوشکاری تبدیل نموده است.
در فرایند جوشکاری مقاومت الکتریکی یا به اختصار جوشکاری مقاومتی (RW)، مقاومت مواد در مقابل عبور جریان الکتریسیته موجب ایجاد گرمای موضعی شده و فشار اعمال شده توسط تجهیزات باعث اتصال آنها می‌گردد. مدت زمان مورد نیاز جهت عبور جریان به عواملی مانند نوع و ضخامت قطعه، شدت جریان عبوری و شکل سطح مقطع الکترودها بستگی دارد. مقاومت الکتریکی بالاتر موجود در فصل مشترک قطعات، موجب ایجاد گرما شده و پس از رسیدن قطعات به دمای مورد نظر، فشار لازم جهت اتصال آنها اعمال می‌گردد.
استاندارد AWS A3.0 در هر دو گروه فرایندهای جوشکاری ذوبی (Fusion Welding) و جوشکاری حالت جامد (Solid State Welding) باید اعمال شود. که علت آن، امکان رخداد یا عدم رخداد ذوب طی انجام این فرایند است. به بیانی دیگر بسته به میزان حرارت حاصل از گذر جریان از فلز پایه، امکان ذوب بخشی از سطح دکمه جوش و یا خمیری شدن آن وجود دارد، که در هر دو حالت اعمال فشار مناسب می‌تواند به ایجاد اتصالی سالم منجر گردد. ترشحات جوش (Spatters) که در برخی از خطوط تولید خودرو ملاحظه می‌گردد، ناشی از ذوب فلز پایه بوده که با فشار به اطراف پراکنده میشوند.
به زبان ساده تر جوشکاری نقطه‌ای، فرآیندی است که در آن سطوحی که بر روی هم قرار گرفتهاند از طریق حرارت تولید شده در یک یا چند نقطه به هم متصل میشوند. گرمای تولید شده در این نقاط، حاصل از جریان الکتریکی است که بین الکترودها برقرار میشود و از میان قطعات نیز عبور میکند. علاوه بر این الکترودها در این وضعیت با اعمال فشاری خاص، سطوح را به یکدیگر نزدیک می‌کنند.
بازار آنلاین خرید و فروش محصولات فولادی
انواع روش‌های جوشکاری مقاومتی
در صنعت دستگاه‌های متعددی وجود دارد که همگی بر پایه اصول ذکر شده عمل می‌کنند. رایج ترین روش‌ها در مورد استفاده در صنعت شامل موارد زیر است:
- نقطه جوش
- جوشکاری مقاومتی از نوع سر به سر فشاری
- نقطه جوش هفت تیری
- نقطه جوش لحظه‌ای
- جوشکاری مقاومتی از نوع سر به سر لحظه‌ای
- درز جوش
- نقطه جوش برجسته
- نقطه جوش خازنی
- جوش مقاومتی از نوع پینی
- جوش مقاومتی به کمک ورقه نازک فلزی
- جوش مقاومتی با افت فلزی
- جوش مقاومتی تصادمی یا ضربه‌ای
- جوش مقاومتی با فرکانس بالا
کاربردهای فرایند جوشکاری مقاومتی (ERW)
متداول ترین کاربرد جوشکاری مقاومتی، ساخت بدنه خودروها است. این روش قابلیت فراوانی جهت خودکارسازی (Automation) داشته و امروز تعداد زیادی از ربات‌های نقطه جوش در شرکت‌های خودروساز در حال فعالیت هستند. تحقیقات انجام شده نشان از رتبه نخست فرایند جوشکاری مقاومتی در استفاده از ربات از میان تمامی فرایندهای جوشکاری دارد. صنایع بسته بندی و کلینیک‌های دندان پزشکی از دیگر مشتریان این فرایند کارآمد محسوب میشوند.
تجهیزات فرایند جوشکاری مقاومتی (ERW)
این دستگاه‌ها به شکلی طراحی میشوند که جریان الکتریکی را با کمترین مقاومت داخلی به فلزات پایه منتقل نمایند. مناطق ذیل اغلب دارای بیشترین میزان مقاومت الکتریکی هستند:
- الکترودها
- محل تماس بین الکترودها و قطعات
- قطعات
- محل تماس بین قطعات
دستگاه‌هاي جوشكاري مقاومتي اغلب شامل سه بخش ذیل هستند:
- بخش حرارتی (الكتريكي)
- بخش فشاري (مكانيكي)
- بخش کنترل (الکترونیکی)
بخش الکتریکی، جریان و حرارت لازم برای جوشکاری و بخش مکانیکی، فشار مورد نیاز جهت ایجاد اتصال را فراهم می‌آورد. الكترودها همانند گيره‌ای قطعات را گرفته و جريان الكتريكي از طريق الكترودها به آنها وارد میشود. این جريان در سطح تماس قطعات باعث ذوب یک منطقه كوچك شده که اعمال فشار توسط الکترودها و نگه داشت قطعات بر روی هم موجب اتصال آنها به يكديگر مي‌شود. بخش کنترل نیز كه وظيفه كنترل زمان و جريان را برعهده دارد، خود از دو قسمت قدرت و فرمان تشكيل شده است.
نکات مهم در جوشکاری مقاومتی
زمانی که جریان از طریق نوک الکترودها از قطعه کار عبور میکند، عمل جوشکاری مقاومتی انجام شده و باعث میشود که دو قطعه کاری که برای جوشکاری روی هم قرار گرفتهاند، به هم متصل شوند. مقاومتی که قطعه در برابر عبور جریان از خود نشان می‌‌دهد، باعث به وجود آمدن گرمای موضعی در قطعه شده و به اتصال آنها می‌‌انجامد. زمانی که سطح مشترک الکترودها با قطعه کار، به دلیل مقاومت در برابر عبور جریان گرم میشود، قطعه کار جوش داده میشود. در تمام موارد در صورت عدم عبور جریان الکتریسیته، عمل جوشکاری انجام نمیشود. بر اثر نیروی حاصل از فشاری که الکترودها به قطعه کار وارد می‌‌آورند، قطعه کارها بر روی هم نگاه داشته میشوند.
فرایند جوشکاری مقاومتی برای فلزات آلومینیوم، مس و آلیاژهای مس توصیه نمیشود. این فرایند اغلب برای اتصال انواع فولاد از جمله فولادهای ساده کربنی و فولاد زنگ نزن به کار برده میشود. پارامترهای اصلی جوشکاری در این فرایند عبارتند از شدت جریان الکتریکی، زمان برقراری جریان الکتریکی، فشار الکترودها و زمان نگهداشت فشار الکترودها جهت ازدیاد حرارت ورودی. علاوه بر ازدیاد شدت جریان الکتریکی، می‌توان از افزایش زمان برقراری جریان نیز بهره برد. در فرایند جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای، امکان پیش گرم، پس گرم و عملیات حرارتی وجود داشته و از طریق کنترل شدت و زمان برقراری جریان الکتریکی صورت می‌گیرد.
آزمون جوشکاری مقاومتی
امکان انجام آزمون‌های غیرمخرب (NDT) بر روی نقاط جوش (Spot Welded or Nugget) ایجاد شده وجود دارد. جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای (RSW) ورق‌های نازک با شدت و زمان جریان الکتریکی پایین و معکوس برای فرایندهای بالا صورت می‌گیرد. به یاد داشته باشید که گان‌های جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای که به شکل قیچی بوده و دارای طول زیادی هستند، می‌توانند اندکی خم شده و در نتیجه فشار موردنظر در جوش از دست برود.
غیر از برخی گان‌های جوشکاری نقطه‌ای (Spot Welding Guns) خاص، همراستایی و تنظیم فشار الکترودهای جوشکاری اهمیت فراوانی در کیفیت نقطه جوش‌های ایجاد شده و طول عمر الکترودهای جوشکاری دارد، بنابراین بهتر است در انجام تنظیمات اولیه و دوره‌ای دقت لازم مبذول شود. برای اتصالات جوشکاری شده، می‌بایست اطمینان حاصل شود که هیچ شکافی میان قطعات دخیل در اتصال وجود ندارد، زیرا این امر می‌تواند موجب تضعیف اتصال جوشی گردد.
برخی اتصالات جوش مقاومتی نقطه‌ای نیازمند ظاهری خوب در یک طرف اتصال هستند، این نیاز اغلب هنگامی که یک سمت اتصال در معرض دید قرار داشته باشد، به وجود می‌آید. به عنوان نمونه می‌توان به نقطه جوش‌هایی که می‌بایست روی سطوح در معرض دید بدنه خودرو، بدنه لوازم خانگی و یا ظروف بسته بندی فلزی ایجاد شود، اشاره نمود. جهت برآوردن این نیاز می‌توان با ماشین کاری سر الکترود بکار رفته در سمت مورد نظر و یا قراردهی یک ورقه مسی به این هدف رسید. سر الکترودها را به طور منظم تمیز نمایید، در غیر این صورت امکان افت جریان جوشکاری و کیفیت اتصال وجود خواهد داشت. توجه داشته باشید که سر الکترودها می‌بایست توسط ابزاری متناسب پاکسازی گردد.
مزایای جوشکاری مقاومتی
- سرعت بالای جوشکاری
- بخارات کم
- مقرون به صرفه
- اتوماسیون آسان
- اعوجاج کم
- عدم نیاز به مواد پر کننده
معایب جوشکاری مقاومتی
- هزینه بالای تجهیزات
- استحکام پایین جوش‌های غیر پیوسته
- کم بودن ضخامت ورق‌های جوشکاری شده (حداکثر ضخامت ۶ میلیمتر است.)
فرآیند تولید جوش مقاومت الکتریکی
تهیه شده در گروه تولید محتوای فولاد24