فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل 1- جوشکاری زائده ای 7
1-1- پیشگفتار 7
1-2- پروسه های مختلف 7
فصل 2- عوامل مؤثر درجوشکاری مقاومتی (زائده ای) 14
2-1- مقاومت الکتریکی: 14
2-2- جریان جوشکاری: 17
2-3- زمان جوشکاری 20
2-4- نیروی الکترود (نیروی جوشکاری) 27
2-5- الکترودها: 30
2-6- سرد کردن الکترودها 36
2-7- اثر شرایط سطحی 38
2-8- اثر ترکیب شیمیایی فلز 38
2-9- پراکندگی حرارت 40
2-10- تعادل حرارتی 43
2-11- طراحی اتصال 46
فصل 3- انواع فرآیندهای جوشکاری مقاومتی (زائده ای) 56
3-1- مقدمه: 56
3-2- جوشکاری مقاومتی نقطه ای: 57
3-3- جوشکاری مقاومتی نواری: 65
3-4- جوشکاری زائده ای: 67
3-5- جوشکاری فرکانس بالا 71
3-6- جوشکاری جرقه ای 73
3-7- جوشکاری سر به سر: 75
3-8- جوشکاری ضربتی 78
3-9- لحیم کاری سخت و نرم مقاومتی: 79
فصل 4- بازرسی جوش 82
4-1- مقدمه 82
4-2- مراحل بازرسی جوش 83
4-3- : (VT) بازرسی چشمی 86
4-4- آزمایش پرتو نگاری و تفسیر فیلم Radiographic Testing and Film Interpretation 90
4-5- آزمایش فراصوتی (Ultrasonic Testing) 94
4-6- 96
4-7- بازرسی با ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Testing) 96
4-8- آزمایش جریان گردابی (Eddy Current Testing) 98
4-9- آزمون مایع نافذ (PT) 101
فصل 5- منابع 105
پروسه Stud Welding در حالت استاندارد برای جوشکاری زائده های فلزی با سطح مقطع دایره ای شکل به سطح کار فلزی به کار می رود . محدوده قطرهای قابل جوشکاری در این روش از 3 میلیمتر تا 25 میلیمتر می باشد . از مزایای این پروسه می توان به سرعت بالای جوشکاری (که با سیستمهای اتوماتیک تا 30 پیچ در دقیقه می رسد) ، زمان بسیار پائین جوشکاری (که باعث می شود جوشکاری بر روی ورق های بسیار نازک تا 5/0 میلیمتر نیز امکانپذیر شود) ، کیفیت یکنواخت و تکرارپذیر و تضمین عمود بودن پیچها و پینها توسط ابزاری بسیار ساده ، حذف مواد مصرفی و ... اشاره کرد .
Stud Welding بصورت کلی به دو نوع پروسه تقسیم می شود: 1-پروسه تخلیه خازنی 2-پروسه قوسی
پروسه تخلیه خازنی :
در این روش از 3 الی 6 خازن که معمولاً هر کدام دارای ظرفیت 22000 میکروفاراد می باشند بعنوان منبع تغذیه قوس الکتریکی استفاده می شود . قطر پیچهای قابل جوش در این روش از 3 الی 8 میلیمتر می باشد . بعلت زمان جوشکاری بسیار پائین که حداکثر به 3 میلی ثانیه می رسد این روش ، جوشکاری پیچ یا پین روی ورقهای نازک (از 5/0 میلیمتر به بالا) را میسر می سازد .نفوذ حوضچه مذاب در ورق حدوداً 1/0 میلیمتر می باشد و در نتیجه این روش اثر حرارتی یا تغییر رنگ در پشت ورق بجای نمی گذارد .
پیچها ، پینهای مورد استفاده در این روش دارای هندسه و شکل خاصی هستند .(مطابق تصویر)پیچها و پینها در انتهای خود دارای یک زائده بسیار کوچک استوانه ای شکل با ابعاد و اندازه بسیار دقیق هستند . همچنین این پیچها در محل جوش دارای یک فلنج یا لبه با قطر بزرگتر از قطر پیچ می باشند .
با این روش می توان علاوه بر پیچهای فولادی و استینلس استیل ، پیچهایی از جنس آلومینیوم و برنج را نیز جوشکاری کرد علاوه بر این ، جوشکاری پیچ به ورق با این روش نسبت به حالت دستی این مزیت را دارد که ماده مصرفی جوش نظیر الکترود و سیم جوش حذف می گردد و از خود پیچ یا پین بعنوان الکترود استفاده می گردد و به این ترتیب هزینه جوشکاری پائین می آید .
انرژی مورد نیاز برای جوشکاری پیچها از طریق فرمول زیر محاسبه می گردد :
W = 1/2 C V²
مثال : ~ 1000 W W = 1/2 * 66000 * (175)² * 1/1200000
نحوه کاربرد به این شکل است که نوک پیچ مستقیماً روی سطح کار قرار می گیرد ، هنگامیکه دکمه پیستول فشرده می شود و ولتاژ ذخیره شده در خازن شروع به تخلیه شدن می کند جریان الکتریسیته با رشد بسیار سریعی از نوک پیچ به سطح کار (جریان تا 8000 آمپر می رسد ) منتقل می شود . این جریان باعث گرم شدن سریع زائده نوک پیچ می شود به صورتیکه این زائده بسرعت ذوب شده و قسمتی از آن تبخیر می شود . قوس الکتریکی بوجود آمده شروع به ذوب کردن سطح انتهایی پیچ و سطح زیر کار می کند . بعلت وجود یک فنر فشرده در داخل پیستول پیچ در داخل حوضچه مذاب فشرده می شود و سرانجام در حوضچه مذاب از حرکت باز می ایستد .قوس الکتریکی در اثر اتصال کوتاه در مدار خاموش شده و پیچ به سطح زیر کار جوش می شود .
- روش قوسی :
این روش برای جوشکاری پیچها و پینهایی از قطر 3 تا 25 میلیمتر استفاده می شود . یک منبع تغذیه دارای ترانسفورماتور و یا سیستم اینورتر با خروجی جریان DC جهت ایجاد قوس الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد .
آمپراژ مورد نیاز در این روش از 300 تا 3000 آمپر برای قطرهای مختلف متغیر است . زمان جوشکاری معمولاً بین 100 تا 1000 میلی ثانیه می باشد . بعلت زمان نسبتاً طولانی جوشکاری در این روش (در مقایسه با روش تخلیه خازنی) و امکان ورود گازهای مضر اتمسفر در حوضچه مذاب نیاز به وجود گونه ای از محافظت اجتناب ناپذیر می باشد .
بر اساس نوع محافظت از حوضچه مذاب پروسه قوسی به سه دسته تقسیم می گردد :
- پروسه قوسی با محافظت گاز محافظ Drawn Arc Stud Welding With Shielding Gas
- پروسه قوسی با استفاده از سرامیک فرول Drawn Arc Stud Welding With Ceramic Ferrules
- پروسه قوسی سیکل کوتاهShort Cycle Drawn Arc Stud Welding
-گاز محافظ :
در این روش معمولاً قطر پیچها از 3 تا 16 میلیمتر تغییر می کند و آمپر مورد نیاز بین 300 تا 2000 آمپر می باشد . بعلت زمان بالاتر مورد نیاز هنگام جوشکاری در مقایسه با روش تخلیه خازنی ضخامت ورق می بایست حداقل یک میلیمتر باشد . نسبت می نیمم ضخامت ورق به قطر پیچ در این روش 8/1 می باشد . با توجه به استفاده از گاز بعنوان محافظ از حوضچه مذاب ماکزیمم قطر پیچ قابل جوش در این روش در حالت جوشکاری تخت 16 میلیمتر ، در حالت افقی 6 میلیمتر و در حالت بالاسری 8 میلیمتر می باشد
گاز محافظ مورد استفاده در این روش برای کربن استیل و استینلس استیل میکس آرگون و CO2 می باشد(82% Ar + 18% CO2) و برای آلومینیوم ، آرگون خالص یا ترکیبی از آرگون و هلیم .
دبی مناسب خروجی گاز محافظ بین 4 تا 6 لیتر بر دقیقه می باشد .
سرامیک فرول :
قطر پیچهای قابل جوش در این روش از 6 تا 25 میلیمتر تغییر می کند و آمپراژ مورد نیاز 300 تا 3000 آمپر می باشد . عمق نفوذ حدوداً 1 تا 3 میلیمتر است و در نتیجه این روش قابل استفاده برای ورقهای از 2 میلیمتر به بالا است . جهت محافظت از حوضچه مذاب از یک حلقه سرامیکی استفاده می شود و از قطر 16 به بالا در نوک پیچ باید مقداری آلومینیوم موجود باشد تا حوضچه مذاب را اکسید زدایی کند. حلقه سرامیکی یا سرامیک فرول علاوه بر محافظت حوضچه مذاب در ورود گازهای مضر به پروفیل جوش شکل می دهد ، باعث بوجود آمدن یک گرده حلقه ای متقارن در اطراف پیچ می شود ، نرخ سرد شدن حوضچه مذاب را کاهش می دهد و در نتیجه از ترد شدن اتصال جوشی جلوگیری می کند . فضای خالی موجود در بین پیچ و سرامیک فرول برای جای دادن مذاب در خود می باید بین 3/0 در پیچ 6 و تا 1 میلیمتر در پیچ 25 باشد .
ماکزیمم قطر پیچ قابل جوش در این روش در حالت جوشکاری تخت 25 میلیمتر ، در حالت افقی 16 میلیمتر و در حالت بالاسری 20 میلیمتر می باشد .
روش قوسی سیکل کوتاه :
این روش مخصوص جوشکاری پیچها و پینها از قطر 3 الی 12 میلیمتر می باشد . آمپراژ مورد نیاز برای این پروسه در بازه 300 تا 1800 آمپر متغیر است . پیچهای مخصوص جوشکاری با پروسه سیکل کوتاه دارای یک فلنج با قطر حدود 10 تا 15 درصد بالاتر از قطر پیچ می باشند و نوک آنها دارای یک زاویه 150 درجه می باشد . جوشکاری پیچهای از قطر 3 تا 8 میلیمتر در این روش بدون استفاده از گاز محافظ نیز قابل انجام است ولی از قطر 8 تا 12 میلیمتر به گاز محافظ آرگون و CO2 نیاز می باشد . نسبت می نیمم ضخامت ورق به قطر پیچ در این روش 8/1 می باشد . عمق نفوذ حوضچه مذاب حدوداً 4/0 میلیمتر می باشد و این روش برای ورقهای با ضخامت 6/0 میلیمتر و بالاتر قابل استفاده است . همچنین بعلت وجود پیش جریان (جریانی حدوداً با شدت 10% جریان اصلی) این روش برای ورقهایی با پوشش گالوانیزه و روغنی مناسبتر می باشد .
