جوشکاری مقاومتی (جوشکاری نقطه‌‌ای)

جوشکاری مقاومتی یکی از قدیمی‌‌ترین روش‌‌های جوشکاری الکتریکی است که امروزه در صنعت از آن استفاده می‌‌شود. این نوع جوشکاری، ترکیبی از گرما، فشار و زمان است. همان‌‌طور که از نام آن پیداست، مقاومت ماده در مقابل عبور جریان موجب ایجاد گرمای موضعی در ماده شده و در نهایت باعث جوشکاری می‌‌شود. زمانی که جریان ایجاد می‌‌شود، فشار نیز به‌‌وسیله نگاه‌‌دارنده الکترود و نوک‌‌الکترود به قطعات وارد شده و قطعات را برای جوشکاری روی یکدیگر نگاه می‌‌دارد.
مدت زمان عبور جریان به عواملی مانند نوع و ضخامت قطعه، میزان جریان عبوری و شکل سطح مقطع الکترودی بستگی دارد که با قطعه کار تماس می‌‌یابد.
در شکل ۱ نحوه این نوع جوشکاری نشان داده شده است.
● اصول جوشکاری مقاومتی
زمانی که جریان از طریق نوک الکترودها از قطعه کار عبور می‌‌کند، عمل جوشکاری مقاومتی انجام شده و باعث می‌‌شود که دو قطعه کاری که برای جوشکاری روی هم قرار گرفته‌‌اند، به هم متصل شوند. مقاومتی که قطعه در برابر عبور جریان از خود نشان می‌‌دهد، باعث به وجود آمدن گرمای موضعی در قطعه شده و به اتصال آنها می‌‌انجامد.
در شکل ۲، دو شکل که یکی با جوشکاری مقاومتی و دیگری به وسیله جوشکاری تیگ ایجاد شده‌‌اند، با یکدیگر مقایسه شده‌‌اند.
همان‌‌طور که در شکل ۲ مشاهده می‌‌شود، در جوشکاری تیگ، جوشکاری فقط از یک سمت قطعه کار انجام شده است، اما در جوشکاری مقاومتی، به دلیل وجود دو الکترود در هر دو طرف قطعه کار، جوشکاری از هر دو طرف انجام می‌‌شود.
زمانی که سطح مشترک الکترودها با قطعه کار، به دلیل مقاومت در برابر عبور جریان گرم می‌‌شود، قطعه کار جوش داده می‌‌شود. در تمام موارد در صورت عدم عبور جریان الکتریسیته، عمل جوشکاری انجام نمی‌‌شود. بر اثر نیروی حاصل از فشاری که الکترودها به قطعه کار وارد می‌‌آورند، قطعه کارها بر روی هم نگاه داشته می‌‌شوند.
● تولید گرما
اگر توان و گرما را با یکدیگر هم‌‌ارز بگیریم، می‌‌توان با استفاده از قانون اهم، میزان گرمای تولیدی را محاسبه کرد. زمانی که جریان از یک هادی الکتریسیته می‌‌گذرد، مقاومتی که رسانا در برابر عبور جریان ایجاد می‌‌کند، موجب تولید گرما می‌‌شود. فرمول اصلی تولید گرما به شکل زیر است:
H=I۲R که در آن، گرما= H، مجذور جریان الکتریکی= I۲ و مقاومت = R است.
حقیقت این است که اگرچه میزان جریان در همه جای مدار یکی است، ولی میزان مقاومت در نقاط مختلف آن متفاوت است و گرمای تولید شده مستقیما به میزان مقاومت آن نقطه از مدار بستگی دارد.
● مدت زمان جوشکاری مقاومتی
▪ SQEEZE TIME: زمان بین اعمال نیرو و شروع عمل جوشکاری
▪ HEAT OR WELD TIME: زمان تولید گرما و انجام جوشکاری
▪ HOLD TIME: زمانی که بعد از جوشکاری همچنان نیرو به قطعه کار اعمال می‌‌شود
▪ OFF TIME: زمان موردنیاز برای جدا شدن دو الکترود برای شروع جوشکاری بعدی
ماشین‌‌های جوشکاری مقاومتی، به‌‌گونه‌‌ای طراحی و ساخته می‌‌شوند که کمترین مقاومت در کابل‌‌ها و الکترودگیر و الکترودها به‌‌وجود آید. این ماشین‌‌ها طوری طراحی شده‌‌اند که جریان را به بهترین نحو به قطعه برسانند. نقاطی که بیشترین مقاومت را در محدوده کاری ایجاد می‌‌کنند، عبارتند از:
۱) نقطه تماس بین الکترود و بالای قطعه کار
۲) نوک قطعه کار
۳) سطح مشترک بین قطعه کار بالایی و پایینی
۴) انتهای قطعه کار
۵) نقطه تماس بین الکترود با پایین قطعه کار
۶) مقاومت در نوک الکترودها
میزان مقاومت در نقطه ۳ (سطح مشترک قطعه کار بالایی با پایینی) به قابلیت انتقال گرما، مقاومت الکتریکی و ضخامت قطعه کار بستگی دارد و در این نقطه است که عملیات جوشکاری انجام می‌‌شود.
● جوشکاری نقطه‌‌ای
جوشکاری نقطه‌‌ای، یکی از انواع جوشکاری مقاومتی است که از آن به منظور جوشکاری ورق‌‌ها استفاده می‌‌شود. به طور متوسط، ضخامت ورق‌‌هایی که با این روش جوشکاری می‌‌شوند، بین ۵/۰ تا ۳ میلی‌‌متر است. در این نوع جوشکاری از دو الکترود مسی مشابه برای متمرکز کردن جریان بر روی قطعه کار و همچنین وارد کردن فشار روی قطعه کار استفاده می‌‌شود. نتیجه کار، خال‌‌جوشی است که به سرعت تا نقطه ذوب آن گرم می‌‌شود و با قطع جریان در آن نقطه، دو قطعه کار به هم متصل می‌‌شوند. مقدار گرمای تولیدی به میزان و مدت زمان انتقال جریان بستگی دارد. شدت جریان و مدت زمان عبور جریان توسط عواملی نظیر جنس و ضخامت قطعه کار و همچنین نوع الکترودها، انتخاب می‌‌شود. اگر جریان برای مدت زیادی از قطعه کار عبور داده شود، موجب خراب شدن جوش شده و قطعه کار ذوب می‌‌شود. حتی ممکن است سوراخی در نقطه موردنظر ایجاد شود.
جوشکاری نقطه‌‌ای را براحتی می‌‌توان برای انواع اجناسی که از ورق ساخته می‌‌شوند، مانند سطل‌‌های آهنی به کار برد. آلیاژهای آلومینیم را نیز می‌‌توان با این روش جوش داد، اما هرچه قابلیت رسانایی الکتریکی و گرمایی بیشتر باشد، برای جوشکاری آنها شدت جریان را باید تا ۳ برابر افزایش داد. این کار مستلزم برخورداری از دستگاه‌‌های جوشکاری بزرگ‌‌تر، قوی‌‌تر و گرانتری است.
متداول‌‌ترین کاربرد جوشکاری مقاومتی در صنعت خودرو است که در همه جا به منظور جوشکاری ورق‌‌های بدنه خودرو به کار می‌‌رود. همچنین، دستگاه‌‌های مقاومتی را می‌‌توان کاملاً اتوماتیک کرد. امروزه ربات‌‌های جوشکار زیادی را می‌‌توان در خطوط مونتاژ مشاهده کرد.
از دیگر کاربردهای جوشکاری مقاومتی، کلینیک‌‌های دندانپزشکی است که در آنجا، تجهیزات کوچک جوشکاری مقاومتی برای چسباندن چسب‌‌های فلزی به کار می‌‌روند.

نویسنده : مهدی رشیدی
منابع:
۱. دانشنامه ویکیپدیا
۲. هندبوک تیگ

منبع : ماهنامه صنعت خودرو