زمان جوشکاری متناسب

سرعت تولید حرارت (جوشکاری متناسب یا زمان جوشکاری) بایستی طوری باشد که جوشهایی با استحکام مناسب بوجود آید بدون آنکه الکترودها خیلی گرم شوند (زیرا گرمای شدید الکترودها، عمر آنها را کاهش خواهد داد) گرمای تولید شده با زمان جوشکاری متناسب است.

طبیعی است که مقداری از گرمای تولیدی از طریق هدایت به فلز پایه و الکترود و مقدار خیلی کمی نیز از طریق تابش هدر می رود.این حرارت تلف شده با افزایش زمان جوشکاری بیشتر می شود. در جوشکاری مقاومتی نقطه ای، در یک دانسیته جریان مناسب برای رسیدن به نقطه ذوب یک زمان جوشکاری می نیمی مورد نیاز است.

اگر جریان بعد از این زمان نیز ادامه یابد، دمای نقطه 4 (دکمه جوش) به دمایی بسیار بالاتر با نقطه ذوب خواهد رسید و فشار داخلی ممکن است مذاب ایجاد شده را به بیرون پرتاب کند. همچنین گاز و بخار فلز ممکن است به همراه ذرات ریزی از فلز به سمت بیرون پرتاب شوند.

جریان اضافی

زمان طولانی جوشکاری همان اثری را که جریان اضافی بر روی فلز پایه و الکترودها می گذارد دارد. علاوه بر این، منقطه متاثر از حرارت نیز بزرگ خواهد شد.

مثالی از رابطه بین زمان و استحکام برشی جوش در شکل (2-5) نمایش داده شده است.و انتقال حرارت تابعی از زمان است.و زمان طولانی باعث انتقال بیشتر حرارت به مناطق مجاور جوش خواهد شد.

باید توجه نمود که اگر زمان جوشکاری زیاد شود، دکمه جوش تا اندازه محدودی رشد می کند و از آن به بعد فقط بر عمق جوش افزوده می شود و بدین ترتیب استحکام کاهش می یابد.

اگر زمامن خیلی کوتاه باشد، دکمه جوش کوچک می شود و استحکام به مقدار زیادی کاهش می یابد.

شکل 2-5: استحکام برشی – کششی بصورت تابعی از زمان جوشکاری

جوشکاری نقطه ای ورق های ضخیم

هنگام جوشکاری متناسب نقطه ای ورق های ضخیم، معمولا جریان جوشکاری در چندین زمان کوتاه و بصورت ناگهانی (یا در اصطلاح پالسی) اعمال می شود، بدون اینکه در این مدت نیروی الکترودها حذف شود. هدف از پالسی کردن جریان ایجاد حرارت در فصل مشترک بین قطعات بصورت تدریجی است. آمپر مورد نیاز برای انجام جوشکاری (در این ورق ها) می تواند سریعاً فلز را ذوب کند و اگر زمان حرارت پالسی خیلی طولانی شود، باعث پاشش می شود.

فاکتور دیگری که باید بدان توجه شود زمان کل فرآیند جوشکاری است. زمان کل شامل زمان جوشکاری و زمان فشردن ورق ها می باشد. زمان فشردن بایستی به گونه ای انتخاب شود که از رسیدن میزان نیروی اعمالی به بیش از 98 درصد نیروی استاتیک در ابتدای جریان جوشکاری اطمینان حاصل شود.

توالی فرآیند جوشکاری مقاومتی

توالی[1] فرآیند جوشکاری مقاومتی یا سیکل جوشکاری معمولا از چهار مرحله اصلی تشکیل شده است.

(1) زمان squeeze: فاصله زمانی است که بین اعمال نیروی الکترودها به قطعه کار و اعمال جریان جوشکاری وجود دارد. این زمان باید طوری تنظیم شود که از اعمال تمام نیروی الکترود قبل از برقراری جریان جوشکاری اطمینان حاصل شود.

(2) زمان جوش[2]: زمانی است که جریان جوشکاری برای ایجاد جوش اعمال می شود.

(3) زمان نگهداشتن[3]: فاصله زمانی است که جریان جوشکاری قطع شده است ولی هنوز نیروی الکترودها به قطعه کار اعمال می شود تا دکمه جوش منجمد شده و آنقدر خنک شود که استحکام مناسبی در آن ایجاد شود.

(4) زمان قطع[4]: زمانی است که الکترودها قطع کار را رها می کند. این عبارت بیشتر در سیکل های جوشکاری که تکراری هستند یا دستگاه بصورت اتوماتیک کار می کند، مفهوم پیدا می کند.

شکل (2-6) سیکل جوشکاری ساده ای را نشان میدهد ممکن است علاوه بر زمان های فوق، یکسری زمانهای ویژه برای انجام پروسه های خاصی به سیکل جوشکاری افزوده شود. که این پروسه ها بسته به شرایط قطعه کار به منظور بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی منطقه جوش افزوده شده اند.

[1] – Sequence

[2] – Weld Time

[3] – Hold Time

[4] – Off Time

شکل 2-6: سیکل جوشکاری تک پالس برای جوشکاری نقطه ای و زائده ای

پر واضح است که باید برای هر کدام از این پروسه ها زمان جداگانه ای تعریف کرد که عبارتند از:

(1) نیروی پیش فشردن[1] برای نشاندن الکترودها و قطعه کار بر روی هم.

(2) پیش گرم کردن برای کاهش گرادیان حرارتی در فلز در زمان شروع جوشکاری.

(3) نیروی فورج به منظور فورج کردن دکمه جوش

(4) زمان کوئیچ و تعمیر برای تولید خواص استحکامی مطلوب در جوشکاری فولادهای آلیاژی سختی پذیر

(5) زمان پس گرم کردن برای ریز کردن اندازه دانه جوش در فولادها

(6) جریان نزولی برای تاخیر انداختن سرد شدن آلومینیم.

جوشکاری فولادهای پوشش دار

در جوشکاری فولادهای پوشش دار، معمولاً زمانی کوتاه را برای اعمال جریان در نظر می گیرند تا در این زمان پوشش تبخیر شود. معمولا از این مرحله در جوشکاری این فولادها با عنوان weld1 یاد می شود.

باید توجه نمود که در این مرحله دکمه جوش تشکیل نمی وشد و صرفا پوشش از بین می رود و در مرحله بعد weld2 جریان اصلی جوشکاری اعمال می شود. اگر از عملیات حرارتی کوئنچ و تمیز کردن یا آنیل کردن نیز در فرآیند جوشکاری استفاده می شود. معمولاً از آن به عنوان weld3 یاد می شود.

یک نکته جالب در شکل (2-7) شیب ابتدایی نمودار است که از آن به عنوان up-slope یاد می شود. به راستی علت اینکه جریان از ابتدا با مقدار ماکزیممش اعمال نشده چیست؟

علت

در ابتدا اعمال جریان جوشکاری دمای قطعات پایین است. بنابراین مقدار مقاومت الکتریکی آنها کم است ولی با افزایش دما مقاومت نیز افزایش پیدا می کند. بنابراین در ابتدا که مقاومت کم است جریان زیادی به قطعه کار اعمال می شود و ممکن است تجهیزات جوشکاری آسیب ببینند.

همچنین ممکن است جریان با یک شیب خاصی نزول کند که از آن به عنوان Down slope یاد می شود. این شیب کاهش جریان به منظور کنترل انجماد دکمه جوش و جلوگیری از ترک خوردگی در فلزاتی است که با کوئنچ کردن سخت می شود یا به ترک گرم حساس هستند (شکل (2-7)).

همانطور که گفته شد جوشکاری چند پالس[2] شامل دو یا چند پالس جریان است که بین هر کدام از آنها زمانی برای خنک شدن دکمه جوش قرار داده شده است.

این سیکل جوشکاری برای کنترل سرعت گرم شدن در فصل مشترک ورق های فولادی نسبتاً ضخیم بکار می رود (شکل (2-7)).

[1] – Pre compression

[2] – Multiple Impulse Welding

شکل 2-7: سیکل جوشکاری چند پالسی به همراه زمان پیش گرم کردن زمان Upslep و زمان Downslep و زمان کوئنچ و زمان تمپر و نیروی فورج

زمان جوشکاری متناسب یا زمان جوش را (به جزء در مولدهای ذخیره انرژی) از طریق ابزار الکتریکی، مکانیکی، پنوماتیکی می توان کنترل نمود. دامنه زمانها معمولاً از یک دوم سیکل (برای جریان متناوب با فرکانس 50 سیکل در ثانیه برابر با  ثانیه خواهد بود) برای ورقهای خیلی نازک تاچندین ثانیه برای ورقهای ضخیم تغییر می کند. برای دستگاه هایی که از سیستم مولد با انرژي ذخیره شده استفاده می کنند (یا به صورت خازن ای بصورت مغناطیسی) زمان جوشکاری از طریق ثابت الکتریکی[1] تعیین می شود.

[1] – Electrical Constant

ممنون که با پارس پایا همراه هستید. جهت مشاوره رایگان در این خصوص با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

تلفن : ۰۲۱۴۴۹۰۴۴۹۳