جوشکاری مقاومتی چیست و چگونه کار می کند؟

عوامل موثر بر جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتییک روش جوشکاری است که از جریان الکتریکی برای تولید گرما برای اتصال اجزای فلزی استفاده می کند. همانطور که قبلا ذکر شد، اصل جوشکاری مقاومتی عمدتاً از قانون گرمایش ژول نشات می‌گیرد، جایی که تولید گرمای جوش عمدتاً توسط پارامترهایی مانند جریان، مقاومت و زمان جوش تعیین می‌شود. می توان آن را با فرمول زیر بیان کرد:

Q = I²Rt

معنی هر پارامتر جوشکاری:

Q - گرما (J)

I - جریان جوشکاری (A)

R - مقاومت (Ω)

t - زمان جوشکاری

جریان جوشکاری

همانطور که در فرمول نشان داده شده است، جریان تاثیر قابل توجهی بر گرمای تولید شده در حین جوشکاری دارد. مقدار مربع جریان بر گرما تأثیر می گذارد، به این معنی که هر چه جریان بیشتر باشد، گرما سریعتر افزایش می یابد. بنابراین، هنگام تنظیم پارامترهای جوش قبل از جوشکاری، تنظیم جریان مناسب بسیار مهم است. اگر جریان جوشکاری خیلی کم باشد، جوش ذوب نمی شود و هسته همجوشی تشکیل نمی شود. اگر جریان خیلی زیاد باشد، هسته همجوشی به سرعت رشد می کند و باعث پاشش بیش از حد در حین جوشکاری و آسیب به الکترودها می شود.

جریان جوشکاری به طور عمده به جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) تقسیم می شود، همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است. ایندستگاه های جوش نقطه ایما استفاده می کنیم همچنین به دستگاه های جوش نقطه ای جریان مستقیم و دستگاه های جوش نقطه ای جریان متناوب تقسیم می شوند. دستگاه‌های جوش نقطه‌ای جریان مستقیم از منبع تغذیه سه فاز استفاده می‌کنند که توزیع برق متعادل را تضمین می‌کنند و می‌توانند فرکانس‌های جوشکاری بیش از 1000 هرتز را به دست آورند که در نتیجه دقت جوشکاری بالایی دارد. آنها همچنین از مزیت تقاضای برق کم از شبکه برق برخوردار هستند و باعث می شود این جوشکارهای صرفه جویی در انرژی در بین تولید کنندگان صنعت تولید محبوبیت بیشتری پیدا کنند. دستگاه های جوش نقطه ای جریان متناوب دارای خروجی تک فاز 50 هرتز، ظرفیت بار پیوسته بالا و نیازهای بالا برای شبکه برق هستند. علاوه بر این، آنها قدرت جوش پایینی دارند و به زمان جوشکاری بیشتری نیاز دارند.

تماس با مقاومت

از فرمول، به راحتی می توان دریافت که مقاومت با گرمای تولید شده نسبت مستقیم دارد. هر چه مقاومت بیشتر باشد، حرارت تولید شده در حین جوشکاری بیشتر می شود. مقاومت در سراسر بخش های مختلف الکترود و قطعه کار توزیع می شود. در حین جوشکاری، بیشترین مقاومت در نقطه تماس قطعه کار رخ می دهد و در نتیجه بیشترین تولید گرما را ایجاد می کند. بعد مقاومت در نقطه تماس بین قطعه کار و الکترود است. با این حال، از آنجایی که الکترود با آب خنک می شود و به سرعت سرد می شود، دما به سرعت کاهش می یابد. از طرف دیگر، مقاومت تماس بین قطعات کار، اگرچه از بین می رود، اما اتلاف حرارت ضعیفی دارد که منجر به دماهای بالا می شود. بنابراین، تنها یک منطقه کوچک بین قطعات کار می تواند به دمای لازم برای تشکیل یک هسته همجوشی و جوش به یکدیگر برسد.

علاوه بر این، دما و فشار الکترود بر مقاومت تأثیر می گذارد. با افزایش دما، استحکام تسلیم فلز کاهش می یابد و سطح تماس بین قطعه کار و بین قطعه کار و الکترود افزایش می یابد و در نتیجه مقاومت کاهش می یابد. افزایش فشار الکترود، سطح قطعه کار را صاف‌تر می‌کند، ناحیه تماس را بزرگ‌تر می‌کند و مقاومت را کاهش می‌دهد. در نتیجه، پدیده ای وجود دارد که در حین جوشکاری مواد معمولی، مدت کوتاهی پس از روشن شدن، مقاومت افزایش می یابد و هنگامی که برق قطع می شود و هسته همجوشی تشکیل می شود، مقاومت شروع به کاهش می کند.

زمان جوشکاری

هر چه زمان جوش بیشتر باشد، حرارت تولید شده بیشتر می شود. در این فرمول جریان و زمان می توانند مکمل یکدیگر باشند. هنگامی که می خواهید یک جوش قوی داشته باشید، می توانید جریان بالایی را برای مدت کوتاهی تنظیم کنید تا به سرعت گرما ایجاد شود و یک هسته همجوشی برای تکمیل جوشکاری تشکیل شود. از طرف دیگر، می توانید جریان کم را برای مدت طولانی تری تنظیم کنید، اما محدودیتی برای این روش وجود دارد. اگر زمان خیلی طولانی تنظیم شود، می تواند منجر به پاشش بیش از حد شود و ممکن است باعث چسبیدن الکترود شود. چه زمانی باشد و چه زمانی، محدودیت هایی وجود دارد. هنگام تنظیم پارامترها، باید مواد و ضخامت قطعه کار و همچنین قدرت دستگاه جوش را در نظر بگیرید.

خواص مواد

مواد قطعه کار تا حد زیادی بر مقاومت آن تأثیر می گذارد که نقش مهمی در تولید گرمای جوش دارد. هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ، که مقاومت بالایی دارد و رسانایی حرارتی ضعیفی دارد، تولید گرما آسان تر است اما دفع آن سخت تر است، بنابراین جریان های کوچکتری مورد نیاز است. هنگام جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم با مقاومت کم و رسانایی حرارتی خوب، تولید گرما سخت تر است اما دفع آن آسان تر است، بنابراین جریان های بزرگتری مورد نیاز است. فلزاتی مانند نقره و مس دارای رسانایی حرارتی بالا و مقاومت کم هستند، بنابراین حتی با جریان های زیاد، گرمای زیادی تولید نمی کنند اما می توانند آن را از خود دور کنند. بنابراین این فلزات برای جوشکاری مقاومتی مناسب نیستند اما می توان از آنها به عنوان مواد الکترود استفاده کرد.

طراحی و هندسه الکترود

شکل و جنس الکترود نیز بر تولید گرما تأثیر می گذارد. سطح تماس بین الکترود و قطعه کار بر چگالی جریان تأثیر می گذارد. استفاده مکرر از الکترودها می تواند منجر به سایش و تغییر شکل، افزایش سطح تماس و کاهش استحکام جوش شود. بنابراین، ما نیاز به تعمیر و تعویض سریع نوک الکترود داریم. هدایت حرارتی و مقاومت الکترود بر انتقال حرارت تأثیر می گذارد. بنابراین باید موادی با رسانایی حرارتی خوب و مقاومت کم انتخاب کنیم.

آماده سازی سطح

شکل و جنس الکترودها نیز بر تولید گرما تأثیر می گذارد. سطح تماس بین الکترود و قطعه کار بر چگالی جریان تأثیر می گذارد. هنگامی که الکترودهای ما به طور مکرر استفاده می شوند و فرسوده می شوند، سطح تماس را افزایش می دهد و منجر به کاهش قدرت جوش می شود. بنابراین، ما باید به سرعت نوک الکترود را تعمیر و تعویض کنیم. رسانایی گرمایی و مقاومت الکترودها بر انتقال حرارت تأثیر می گذارد. بنابراین، ما باید موادی با رسانایی حرارتی خوب و مقاومت کم انتخاب کنیم.