فرآیند جوش نقطه‌ای

[bigbang]

الكترودها در جوشكاری مقاومتی نقطه ای:
الكترود در فرآیندهای مختلف مقاومتی می تواند به اشكال گوناگونی باشد كه دارای چندین نقش است از جمله هدایت جریان الكتریكی به موضع اتصال، نگهداری ورق ها بر روی هم و ایجاد فشار لازم در موضع مورد نظر و تمركز سریع حرارت در موضع اتصال. الكترود باید دارای قابلیت هدایت الكتریكی و حرارتی بالا و مقاومت اتصالی یا تماسی (contact resistance) كم و استحكام و سختی خوب باشد، علاوه بر آن این خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاً بالا ضمن كار نیز حفظ كند. از این جهت الكترودها را از مواد و آلیاژهای مخصوص تهیه می كنند كه تحت مشخصه یا كد RWMA به دو گروه A آلیاژهای مس و B فلزات دیرگداز تقسیم بندی می شوند، در جداول صفحه بعد مشخصات این دو گروه درج شده است. مهمترین آلیاژهای الكترود مس ـ كروم، مس ـ كادمیم و یا برلیم ـ كبالت ـ مس می باشد. این آلیاژها دارای سختی بالا و نقطه آنیل شدن بالایی هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتی نرم نشوند، چون تغیر فرم آنها سبب تغییر سطح مشترك الكترود با كار می شود كه ایجاد اشكالاتی می كند. قسمت هایی كه قرار است به یكدیگر متصل شوند
باید كاملاً بر روی یكدیگر قرار داشته و در تماس با الكترود باشند تا مقاومت الكتریكی تماسی R2, R1 كاهش یابد. مقاومت الكتریكی بالا بین نوك الكترود و سطح كار سبب بالا
رفتن درجه حرارت در محل تماس می شود كه اولاً مرغوبیت جوش را كاهش می دهد ثانیاً مقداری از انرژی تلف می شود.
روش های مختلفی برای اعمال فشار پیش بینی شده است كه دو سیستم آن معمول تر است:
الف) سیستم مكانیكی همراه با پدال، فنر و چند اهرم
ب) سیستم هوای فشرده با درجه های اتوماتیك مخصوص كه در زمان های معین هوای فشرده وارد سیستم می شود. این فشار و زمان قابل تنظیم و كنترل است.
درسیستم اول به علت استفاده از نیروی كارگر ممكن است فشار وارده غیر یكنواخت و در بعضی موارد كه دقت زیادی لازم است مناسب نباشد ولی در سیستم هوای فشرده دقت و كنترل میزان فشار بیشتر است.
جوش مقاومتی برای اتصال فلزات مختلف بكار گرفته می شود. مسئله مهم این است كه چگونگی خواص فیزیكی این فلزات ممكن است بر روی خواص جوش یا موضع اتصال تأثیر بگذارد. همان طور كه اشاره شد حرارت برای بالا بردن درجه حرارت موضع اتصال توسط عبور جریان الكتریكی و مقاومت الكتریكی به دست می آید و یا به بیان دیگر مقاومت الكتریكی بزرگتر در زمان و شدت جریان معین تولید حرارت بالاتری می‌كند و برعكس. مقاومت الكتریكی یك هادی بستگی به طول و نسبت عكس با سطح مقطع دارد. البته جنس هادی هم كه میزان ضریب مقاوت الكتریكی است مهم می باشد.
بنابراین خصوصیت جوشكاری مقاومتی با تغییر ضخامت ورق، تغییر مقطع تماس الكترود با قطعه و جنس قطعه تغییر می كند.
البته چگونگی حالت های تماس الكترود با قطعات و تماس خود قطعات عوامل دیگر هستند كه فشار الكترودها و ناخالصی ها در بین این سطوح می توانند بر روی این مقاومت ها موثر باشند.

مواد الكترودها :
مس وآلیاژهای آن موادی هستند كه عموما برای الكترودهای جوش نقطه ای انتخاب می شوند .انواع مختلف این مواد در جدول زیر آمده است :
انتخاب یك آلیاژ برای الكترود بطوریكه برای تمام موادی كه جوش می شوند قابل استفاده باشند بدلایل مختلف امكانپذیر نیست .برای مثال آلومینیوم كه دارای ضریب هدایت بالایی می باشد احتیاج به الكترودی با ضریب هدایت بالا دارد تا از چسبیدن جلوگیری شود و مس سخت كشیده شده
Hard drawn ) ) یا مس تلوریوم دار علیرغم سختی پایین آن برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرد .مس تلوریوم دار دارای این خاصیت است كه براحتی ماشینكاری و پولیش میگردد و سطح تمام شده خوبی را پدید می آورد .مس كرومدار برای جوشكاری همه نوع فولاد مناسب است .زیرا از آلیاژ مس- كادمیوم سخت تر است ودارای یكنواختی دمایی بیشتری است بدون آنكه از هدایت آن زیاد كاسته شده باشد .دلیل اینكه مس-كادمیوم برای جوشكاری ورقهای نازك پیشنهاد میشود این است كه ارزان تر از مس-كروم است و قادر است كه گرمای كمتری را كه در جوشكاری ورقهای نازك بیرون داده میشود را تحمل كند .ورق های ضخیم تر باعث گرم شدن بیشتر نوك الكترود میشوند .اگر دما به 250 درجه سلسیوس برسد دیگر آلیاژ می-كادمیوم مناسب نمیباشد .آلیاژ مس-تنگستن معمولا بصورت بوش مورد استفاده قرار میگیرند كه مساحتی بزرگتر از مقدار لازم برای تامین دانسیته جریان صحیح جوشكاری دارد .دانسیته جریان برای ایجاد نقطه جوش با یك الكترود معمولی در یك طرف اتصال و بوش مس-تنگستن با مساحت بزرگتر در طرف دیگر قرار دارد .نمونه هایی از الكترودها ی نقطه جوش و انبر دستگاه نقطه جوش (گان) در شكل زیر آمده است
فلزات و آلیاژهایی كه در ساخت الكترودها بكار میروند به گروههای زیر كلاسه میشوند :
كلاس 1 :
در این مواد عملیات حرارتی انجام نگرفته و بوسیله كار سرد استحكام پیدا كرده اند .اینكار روی هدایت الكتریكی و گرمایی اثری ندارد .مواد این كلاس برای فولادهای كم كربن كه با لایه نازك سرب و كروم و یا روی پوشیده شده –فولادهای نورد گرم شده و بعضی از فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم و منیزیوم توصیه میشود .
كلاس 2 :
این مواد دارای خواص مكانیكی بالاتر از كلاس 1 هستند ولی هدایت حرارتی و الكتریكی آنها كمتر از كلاس 1 میباشد .خواص فیزیكی و مكانیكی اپتیمم با عملیات حرارتی یا تركیبی از عملیات حرارتی و كار سرد پدید می آید .مواد كلاس 2 بهترین ماده برای الكترودهایی برای كارهای عمومی با یك رنج وسیعی از مواد و شرایط مختلف می باشد .این مواد در الكترودهای نقطه جوش فولادهای كم كربن نورد سردشده و فولادهای ضد زنگ و فولاد با پوشش نیكل و غیره استفاده میشود.
همچنین برای شافتها-بازوها-قالب و بندكها-فكهای تفنگی دستگاه جوش و بقیه اعضا عبور دهنده جریان در تجهیزات جوشكاری مقاومتی مناسب است .
كلاس 3 :
مواد این كلاس آلیاژهای سختی پذیر با خواص مكانیكی بهتری از مواد كلاسهای 1 و 2 میباشد اما دارای هدایت الكتریكی و حرارتی پایین تری میباشد .سختی بالا-مقاومت به سایش خوب و دمای آنیل شدن بالای الكترودهای كلاس 3 همراه با هدایت الكتریكی متوسط آن باعث میشود كه این مواد برای الكترودهاییكه در نقطه جوشهایی كه در آنها فشار مقاومت قطعات بالا است استفاده میشود .این مواد برای فولادهای كم كربن با سطح مقطع بالا و فولادهای ضد زنگ بكار میرود .
انواع الكترود و شكل آنها :
نوك الكترودهای نقطه جوش باید پروفیل خود را تا آنجا كه ممكن است در شرایط تولید حفظ كند .
پروفیل صحیح باعث عمر طولانی الكترود میشود .دو شكل استاندارد در موارد عمومی وجود دارد .این دو نوع عبارتند از :
1 – نوك تخت به شكل یك مخروط وارونه
2 – نوك گنبدی شكل
واضح است كه نوكهای گنبدی لازم نیست كه دقیقا با سطح كار همراستا قرار گیرند .بنابراین برای جاهاییكه الكترود بر روی سطح منحنی در قطعه كار قرار میگیرند مناسبند و معمولا در جوشكاری آلومینیوم بكار میروند .نوع نوك تخت در مواردیكه بتواند با قطعه كار همراستا گردد ترجیح داده میشود .زیرا ماشینكاری و شكل دادن و بازرسی آن در ضمن بكارگیری آسان است .پروفیلهای الكترود در شكل زیر نشان داده شده است
معمولا الكترود را بصورت یك میله استوانه ای شكل با قطر مورد نظر نمیسازند بلكه آنرا بزرگتر ساخته و نوك آن را با زاویه 30 درجه بصورت مخروطی می تراشند .
افزایش مساحت نوك الكترود در اثر فشار وارده باعث كاهش فشار الكترود و دانسیته جریان می گردد كه هر دو از اهمیت حیاتی برخوردار هستند .پهن شدن الكترود را میتوان با استفاده از سختترین ماده مناسب و بكارگیری ضربه كوتاه و یا به بیان دیگر كاهش بارهای ضربه ای و با خنك كردن مؤثر الكترود در كمترین مقدار خود نگه داشت .پروفیل ساده الكترود نشان داده شده در شكل 6-2 برای بسیاری از كاربردها مناسب است اما همواره قابل انتخاب برای جوشكاری در گوشه ها نمیباشد .انواع دیگر الكترود برای اینگونه از كاربردها قابل دسترس میباشند و در موارد بخصوص میتوان آنها را ساخت تا احتیاجات استفاده كننده را مرتفع سازد

روش تعویض نوك الكترودها:
به علت گرما دیدن نوك الكترودها در هنگام جوشكاری و زیر فشار بودن این ناحیه گرما دیده، پس از زدن چند نقطه جوش، قطعه نامبرده تغییر شكل می دهد. در نتیجه سطح مشترك نوك الكترودها بزرگتر و ناصافتر می شود. بنابراین پس از حدود 250 بار نقطه جوش زدن، لازم است كه نوك الكترودها تراشیده شود تا شكل اولیه شان بازیابی شود. این قطعات در اثر تراشیده شدن، كوتاه تر می شوند. بنابراین لازم است پس از آن كه هر قطعه به اندازه مشخصی رسید با قطعه نو تعویض شود. این جایگزینی بسته به شكل قطعه، جنس آن و نیز روش ساخت آن (تراشكاری شده یا آهنگری شده) ممكن است پس از اعمال 1200 یا 2500 نقطه جوش، مورد نیاز باشد.
برای تعویض این قطعه (نوك الكترود) روش های گوناگون وجود دارد:
یك روش آن است كه با نصب تجهیزات تمام خود كار، كل فرآیند تعویض قطعه بدون دخالت انسان انجام پذیرد. روش دیگر استفاده از یك ابزار ساده دستی است كه كاربر با اهرم كردن شاخك های آن در زیر قطعه و در محل شیار موجود می تواند آن را از جایش درآورد و پس از جازدن قطعه نو به كمك گردی سطح زیرین ابزار، قطعه را درمحل خود محكم كند. روش سوم استفاده از شكل هندسی مخروطی نگهدارنده نوك الكترود است بدین معنی كه سطح تماس قطعه نوك الكترود با نگهدارنده آن، سطح جانبی یك مخروط ناقص است. این ویژگی هندسی باعث می گردد تا با اعمال چند ضربه آرام در دو سوی قطعه نوك الكترود، این قطعه به تدریج درموضع خود لق شود تا این كه به راحتی و با دست از جای خود بیرون آید. پس از نصب قطعه نو، با اعمال چند ضربه آرام به سر قطعه، می‌توان آن را در جای خود محكم كرد.
زمانی كه كارگر متوجه شود كه گان خوب جوش نمی‌زند، شاید یكی از علت‌های آن احتیاج بهTip dress نوك الكترود باشد. در این روش نوك الكترود بوسیلهTip dress برای جوشكاری آماده می شود البته نحوه Tip dress خیلی مهم می‌باشد و نیاز به مهارت و آموزش دارد.
Tip dress در دو نوع بادی و برقی می باشد كه در گان ها از نوع برقی آن استفاده می شود و این نوع، محدودیت فشاری دارد (با هر فشار و نیرویی نمی توان استفاده كرد) البته در این نوع Tip dress یك لوله برای باد هم وجود دارد. یكی دیگر از كارهایی كه برای بهتر شدن كیفیت جوش بر روی الكترود انجام می‌شود سمباده زدن آن می‌باشد.