การเชื่อมด้วยความต้านทานคืออะไรและทำงานอย่างไร?

ปัจจัยที่มีผลต่อการเชื่อมด้วยความต้านทาน

การเชื่อมต้านทานเป็นวิธีการเชื่อมที่ใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างความร้อนเพื่อเชื่อมชิ้นส่วนโลหะ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น หลักการเชื่อมด้วยความต้านทานส่วนใหญ่มาจากกฎการให้ความร้อนของจูล โดยที่การสร้างความร้อนจากการเชื่อมจะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น กระแส ความต้านทาน และเวลาในการเชื่อมเป็นหลัก สามารถแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:

Q = I²Rt

ความหมายของพารามิเตอร์การเชื่อมแต่ละตัว:

ถาม — ความร้อน (J)

ผม — กระแสเชื่อม (A)

R - ความต้านทาน (Ω)

t — เวลาในการเชื่อม (s)

กระแสเชื่อม

กระแสไฟฟ้ามีผลกระทบอย่างมากต่อความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อม ดังที่แสดงในสูตร ค่ากำลังสองของกระแสส่งผลต่อความร้อน ซึ่งหมายความว่ายิ่งกระแสสูง ความร้อนก็จะเพิ่มขึ้นเร็วขึ้นเท่านั้น ดังนั้นเมื่อทำการปรับพารามิเตอร์การเชื่อมก่อนการเชื่อม จำเป็นต้องตั้งค่ากระแสไฟให้เหมาะสม หากกระแสเชื่อมน้อยเกินไป การเชื่อมจะไม่ละลาย และไม่มีแกนฟิวชันเกิดขึ้น หากกระแสไฟฟ้ามีขนาดใหญ่เกินไป แกนฟิวชันจะเติบโตอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการกระเด็นมากเกินไประหว่างการเชื่อม และทำให้อิเล็กโทรดเสียหาย

กระแสเชื่อมส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง ที่เครื่องเชื่อมจุดที่เราใช้ยังแบ่งเป็นเครื่องเชื่อมจุดกระแสตรงและเครื่องเชื่อมจุดกระแสสลับ เครื่องเชื่อมจุดไฟกระแสตรงใช้แหล่งจ่ายไฟสามเฟสเพื่อให้มั่นใจในการกระจายพลังงานที่สมดุล และสามารถบรรลุความถี่การเชื่อมมากกว่า 1,000 เฮิรตซ์ ส่งผลให้มีความแม่นยำในการเชื่อมสูง พวกเขายังมีข้อได้เปรียบจากความต้องการพลังงานต่ำจากโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้ช่างเชื่อมประหยัดพลังงานเหล่านี้ได้รับความนิยมมากขึ้นในหมู่ผู้ผลิตในอุตสาหกรรมการผลิต เครื่องเชื่อมจุดกระแสสลับมีเอาต์พุตเฟสเดียว 50Hz มีความสามารถในการรับน้ำหนักต่อเนื่องสูง และมีข้อกำหนดสูงสำหรับโครงข่ายไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีพลังการเชื่อมต่ำ ทำให้ต้องใช้เวลาในการเชื่อมนานขึ้น

ต้านทานการติดต่อ

จากสูตรจะสังเกตได้ง่ายว่าความต้านทานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความร้อนที่เกิดขึ้น ยิ่งความต้านทานสูง ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมก็จะยิ่งมากขึ้น ความต้านทานจะกระจายไปตามส่วนต่างๆ ของอิเล็กโทรดและชิ้นงาน ในระหว่างการเชื่อม ความต้านทานสูงสุดจะเกิดขึ้นที่จุดสัมผัสของชิ้นงาน ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงสุด ถัดไปคือความต้านทานที่จุดสัมผัสระหว่างชิ้นงานกับอิเล็กโทรด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอิเล็กโทรดระบายความร้อนด้วยน้ำและเย็นลงอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิจึงลดลงอย่างรวดเร็ว ในทางกลับกัน ความต้านทานการสัมผัสระหว่างชิ้นงาน แม้ว่าจะหายไป แต่ก็มีการกระจายความร้อนได้ไม่ดี นำไปสู่อุณหภูมิสูง ดังนั้นมีเพียงพื้นที่เล็กๆ ระหว่างชิ้นงานเท่านั้นที่จะถึงอุณหภูมิที่จำเป็นในการสร้างแกนฟิวชันและเชื่อมเข้าด้วยกัน

นอกจากนี้อุณหภูมิและแรงดันอิเล็กโทรดยังส่งผลต่อความต้านทานอีกด้วย เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความแข็งแรงของผลผลิตโลหะจะลดลง ทำให้พื้นที่สัมผัสระหว่างชิ้นงานและระหว่างชิ้นงานกับอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความต้านทานลดลง การเพิ่มแรงดันอิเล็กโทรดทำให้พื้นผิวชิ้นงานเรียบเนียนขึ้น โดยขยายพื้นที่สัมผัสและลดความต้านทาน เป็นผลให้เกิดปรากฏการณ์ที่ระหว่างการเชื่อมวัสดุทั่วไป ความต้านทานเพิ่มขึ้นไม่นานหลังจากเปิดเครื่อง และเมื่อปิดเครื่องและแกนฟิวชันก่อตัว ความต้านทานเริ่มลดลง

เวลาการเชื่อม

ยิ่งใช้เวลาเชื่อมนานเท่าไรความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ในสูตรนี้ ปัจจุบันและเวลาสามารถเสริมซึ่งกันและกันได้ เมื่อคุณต้องการการเชื่อมที่แข็งแรง คุณสามารถตั้งค่ากระแสไฟสูงในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อสร้างความร้อนได้อย่างรวดเร็ว และสร้างแกนฟิวชันเพื่อให้การเชื่อมเสร็จสมบูรณ์ หรือคุณสามารถตั้งค่ากระแสไฟต่ำให้นานขึ้นได้ แต่วิธีนี้มีข้อจำกัด หากตั้งเวลาไว้นานเกินไป อาจเกิดการกระเด็นมากเกินไป และอาจทำให้อิเล็กโทรดติดได้ ไม่ว่าจะเป็นปัจจุบันหรือเวลาก็มีข้อจำกัด เมื่อตั้งค่าพารามิเตอร์ คุณต้องพิจารณาวัสดุและความหนาของชิ้นงาน รวมถึงกำลังของเครื่องเชื่อมด้วย

คุณสมบัติของวัสดุ

วัสดุของชิ้นงานส่วนใหญ่ส่งผลต่อความต้านทาน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสร้างความร้อนจากการเชื่อม เมื่อเชื่อมเหล็กสเตนเลสซึ่งมีความต้านทานสูงและมีค่าการนำความร้อนต่ำ จะทำให้เกิดความร้อนได้ง่ายกว่าแต่จะกระจายความร้อนได้ยากกว่า จึงต้องใช้กระแสไฟน้อยกว่า เมื่อเชื่อมอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความต้านทานต่ำและมีค่าการนำความร้อนที่ดี การสร้างความร้อนจะยากขึ้นแต่จะกระจายความร้อนได้ง่ายกว่า ดังนั้นจึงต้องใช้กระแสไฟที่มากขึ้น โลหะเช่นเงินและทองแดงมีค่าการนำความร้อนสูงและความต้านทานต่ำ ดังนั้นแม้จะมีกระแสสูง ก็ไม่สร้างความร้อนมากนักแต่สามารถนำพาออกไปได้ ดังนั้นโลหะเหล่านี้จึงไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมด้วยความต้านทาน แต่สามารถใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดได้

การออกแบบอิเล็กโทรดและเรขาคณิต

รูปร่างและวัสดุของอิเล็กโทรดยังส่งผลต่อการสร้างความร้อนด้วย พื้นที่สัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและชิ้นงานส่งผลต่อความหนาแน่นกระแส การใช้อิเล็กโทรดบ่อยครั้งอาจทำให้เกิดการสึกหรอและการเสียรูป เพิ่มพื้นที่สัมผัสและลดความแข็งแรงในการเชื่อม ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องซ่อมแซมและเปลี่ยนปลายอิเล็กโทรดทันที การนำความร้อนและความต้านทานของอิเล็กโทรดส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อน ดังนั้นเราควรเลือกวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนที่ดีและมีความต้านทานต่ำ

การเตรียมพื้นผิว

รูปร่างและวัสดุของอิเล็กโทรดยังส่งผลต่อการสร้างความร้อนด้วย พื้นที่สัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและชิ้นงานส่งผลต่อความหนาแน่นกระแส เมื่อใช้อิเล็กโทรดของเราบ่อยครั้งและเสื่อมสภาพ พื้นที่สัมผัสจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความแข็งแรงในการเชื่อมลดลง ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องซ่อมแซมและเปลี่ยนปลายอิเล็กโทรดทันที การนำความร้อนและความต้านทานของอิเล็กโทรดส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อน ดังนั้นเราควรเลือกวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนที่ดีและมีความต้านทานต่ำ