مقاومت الکتریکی

مدار ثانویه یک دستگاه جوشکاری مقاومتی از یک سری مقاومت تشکیل شده اس. به عبارت دیگر R در فرمول ژول مجموع مقاومت هایی است که در سیستم داریم. بنابراین گرمای تولید شده در هر نقطه ای در مدار به طور مستقیم با مقدار مقاومت الکتریکی در آن نقطه متناسب است.

در شکل (2-1) توزیع مقاومت وحرارت  در قطعه کار و الکترودها در جوشکاری مقاومتی نقطه ای، نواری و زائده ای نمایش داده شده است. حداقل هفت مقاومت بصورت سری با هم قرار گرفته اند، در مدار اثر گذار هستند که عبارتند از:

(1) 1 و 7: مقاومت الکتریکی مواد الکترود هستند که مقدار آنها بستگی به جنس الکترودها دارد.

(2) 2 و 6: که مقاومت الکتریکی بین الکترود و فلز پایه هستند. مقدار این مقاومتها بستگی به شرایط سطحی فلز پایه (قطعه کار) و الکترود، اندازه و شکل و سطح الکترود و نیروی الکترود دارد. (مقاومت به طور معکوس با نیرو رابطه دارد). در این نقاط گرمای زياد ناخواسته اي توليد مي شود . این گرما سطح فلز پایه را به دمای ذوبش نخواهند رساند زیرا الکترودها که هدایت حرارتی بالایی دارند (1 و 7) و معمولا با آب نیز خنک می شوند این گرما را منتقل خواهند نمود.

(3) 3 و 5: که مقاومت الکتریکی خود فلز پایه هستند كه با  ضخامت آن نسبت مستقيم و با سطح مقطع مسير جريان  نسبت عكس دارند. همچنین جنس ورقها نیز عامل بسیار تاثیرگذاری بر این مقاومتها خواهد بود.

(4) 4:  مقاومت فصل مشترک فلز پایه در نقطه ای که جوش شکل می گیرد مي باشد. این نقطه بالاترین مقاومت را دارد و بنابراین نقطه ای است که بالاترین حرارت در آن تولید می شود.

باید توجه نمود که گرمای تولید شده در این نقطه مورد نظر ما است و سایر گرمای تولید شده بایستی محدودتر شود. شکل (2-1) پروفیل ها را بعد از گذشت 20 درصد از زمان جوشکاری نشان می دهد. باید توجه نمود که گرمای تولید شده در 2 و 6 به سرعت از طریق الکترودهای مجاور پراکنده می شود.

در یک فرآیند جوشکاری که بصورت مناسبی کنترل می شود در ابتدا دمای نقاط بیشماری از منطقه تماس فصل مشترک به نقطه ذوب می رسد و به سرعت دکمه جوش شکل می گیرد.

فاکتورهایی که بر گرمای تولید شده در منطقه اتصال (در یک جریان و زمان ثابت) اثر گذارند عبارتند از:

(1) مقاومت الکتریکی الکترودها و فلز پایه

(2) مقاومت تماس بین الکترودها و قطعه کار و خود قطعه کار

شکل 2-1: نمودارهای مقاومت الکتریکی و دما در قسمتهای مختلف اجزاء جوشکاری مقاومتی

جریان جوشکاری

در عامل فرمول ژول، جریان اثر بیشتری نسبت به مقاومت یا زمان در تولید حرارت دارد؛ بنابراین یک فاکتور مهم قابل کنترل می باشد. معمولاً در جوشکاری مقاومتی در 70 درصد مواقع از جریان AC و 30 درصد مواقع از جریان  DC استفاده می شود. بیشترین تاثیر جریان بر روی اندازه دکمه جوش می باشد. در شکل (2-2) تاثیر مقدار جریان بر اندازه دکمه جوش نقطه ای به تصویر کشیده شده است.

شکل 2-2: تاثیر میزان جریان بر قطر دکمه جوش

دو عامل كه در تغييرات جريان جوش مؤثرند عبارتند از تغييرات ولتاژ خطي مولد و تغییر در امپدانس مدار ثانویه كه ناشی از تغییر در هندسه یا ورود مواد مغناطیسی به مدار ثانویه دستگاه می باشد.

علاوه بر مقدار جریان، دانسیته جریان نیز ممکن است در فصل مشترک تغییر کند که می تواند ناشی از جریانهای انحرافی باشد. افزایش سطح الکترود (سطح در تماس با قطعه کار) یا اندازه زائده در جوشکاری زائده ای دانسیته جریان را کاهش خواهد داد. بنابراین حرارت جوشکاری کم می شود. این مساله ممکن است باعث کاهش قابل توجهی در استحکام جوش بشود.

اندازه دکمه جوش و استحکام جوش با افزایش جریان به سرعت زیاد می شود. جریان بيش از حد باعث پاشش مذاب خواهد شد. که در نتیجه آن تخلخل های داخلی شکل می گیرد. و نیز باعث ترک خوردگی و کاهش خواص مکانیکی جوش می شود در شکل (2-3) اثر جریان جوشکاری بر استحکام برشی جوش نقطه ای نشان داده شده است. در جوشکاری نقطه ای و نواری، جریان اضافی باعث می شود که فلز پایه خیلی گرم شود و در هم فرو برود. همچنین باعث گرم شدن شدید الکترودها و از بین رفتن سریع تر آنها می شود.

گفته شد که دانسیته جریان ممکن است در اثر جریانهای انحرافی تغییر نماید. در حقیقت جریان انحرافی با کاهش دانسیته جریان باعث کاهش استحکام جوش می شود. ازنظر تکنیکی ممکن است بتوان در برخی موارد جریان انحرافی را مهار نمود. نحوه تاثیر این جریان ها در شکل (2-4) نمایش داده شده است. مقدار جریان انحرافی بستگی به فاصله نقطه جوش، ضخامت ورق و هدایت الکتریکی دو ورق دارد.

باید توجه نمود که مهمترین عامل در تعیین استحکام جوش مقاومتی، دانسیته جریان در طول جوشکاری است. در نتیجه سایش الکترودها در طول جوشکاری، سطح تماس الکترود افزایش یافته و لذا با کاهش دانسیته جریان، استحکام نقطه جوش کاهش می یابد. با افزایش جریان جوشکاری یا کاهش سطح تماس الکترود توسط عملیات مکانیکی و یا در نهایت تعویض الکترود می توان بر این مشکل غلبه کرد.

شکل 2-4: جریانهای انحرافی در جوش نقطه ای دو طرف

شکل 2-2: تاثیر میزان جریان بر قطر دکمه جوش