مقدمه:

فرايند جوشكاري:

تعريف1: جوشكاري اتصال بين دو عضو فلزي يا يك فلز و غير فلز با استفاده از حرارت و يا بدون استفاده از آن، با استفاده از فشار يا بدون استفاده از آن، با استفاده از ماده پر كننده يا بدون استفاده از آن مي باشد.

تعريف2: جوش محل اتصالي است كه با هيچكدام از روشهاي متالوگرافي، شيميايي قابل تفكيك نباشد.

انواع بارهاي نيرويي وارد به نقاط جوش به شكل زير مي باشد.

چيدمان نقاط در Spot Weld

• استفاده ميشود. 

Resistance Spot Welding

جوش مقاومتي

در هم آميختگي فلزات در سطح تماس آنها در اثر حرارت ايجاد شده حاصل از مقاومت در برابر عبور جريان الكتريكي

مزايا و محدوديتها:

مزايا:

• روش بسيار سريعي است
• اغلب تجهيزات آن قابليت بكارگيري در اتوماسيون را دارند.
• براي ايجاد اتصال ماده اي مصرف نميشود. (مانند ماده پركننده و گاز محافظ)
• مهارت كاربران در ايجاد جوش باكيفيت تاثيري ندارد.
• دو فلز ناهمجنس به راحتي به يكديگر اتصال مييابند.
• قابليت اطمينان بالايي داشته توليد يكنواخت (تكراري) را امكان پذير ميسازد.

محدوديتها:

• تجهيزات آن قيمت بالايي دارد.
• براي تعميرات نيازمند نيروي ماهر است
• در شكل هندسي مكان اعمال جوش محدوديتهايي وجود دارد.
• در مورد برخي از مواد پيش از جوشكاري آماده سازي سطوح مورد نياز است.
• ورق بيش از 3mm قابل جوشكاري نيست.

قطر هسته جوش (nugget diameter) عبارتست از ميانگين بين قطر بزرگ هسته جوش و قطر كوچك هسته جوش (ضخامت جوش)

D=(D1+D2)/2

فلزات متفاوت به اين روش امكان اتصال به يكديگر دارند. در جدول زير به صورت مختصر اين امكان در مورد فلزات متفاوت آورده شده است. (علامت  *  به معني ممكن بودن و علامت  – يعني امكان پذير نيست)

عوامل مهم در جوش مقاومتي: مقاومت (R) ، جريان (I)، زمان (t)

مقدار حرارت ايجاد شده عبارتست از:     Q_Generated=RI²t اين حرارت در هسته جوش دمايي حداكثر 1300 درجه و در ناحيه HAZ دمايي بين 900 تا 1150 درجه سانتيگراد ايجاد مي كند.  با توجه به اتلاف حرارتي مي توان نتيجه گرفت بدليل تشكيل فولاد مارتنزيتي، سختي در مركز بسيار بالاتر مي رود بنحوي كه سختي در هسته جوش به 204 ويكرز و در ناحيه HAZ به 104 ويكرز مي رسد.

Q_Generated=Q_Remaned – Q_Lost

Q_Lost=Q_t+Q_v+Q_I   

Q_t= حرارت از دست رفته از ضخامت قطعه به الكترود

Q_v= حرارت از دست رفته از سطح قطعه

Q_i= حرارت از دست رفته از مرز مشترك دو قطعه

%h= Q_Remaned / Q_Generated

مقدار مقاومتها و توزيع درجه حرارت در قطعه كار و الكترودها با توجه به تلفات حرارتي و وجود سيستم گردش آب به صورت تقريبي به شكل مقابل ميباشد.

مقاومتها بصورت سري با هم جمع ميشوند و مقاومت كلي را بوجود مي آورند. اين مقاومتها به شرح زيرند

1-          R₁ و R₇ مقاومتهاي مسير ثانويه تا نوك الكترود شامل مقاومت الكترود گيرها و هاديها و...  بديهي است كه اين مقامت مفيد نيست و بايستي هرچه كمتر شود و مقدار آن بستگي دارد به:

• تعداد اتصالات
• كيفيت اتصالات
• كيفيت خنك كاري
• سطح تماس
• جنس اتصالات

2-          R₂ و R₆ مقاومتهاي سطح تماس الكترود و قطعه كار كه در ابتداي جوش سبب سوزاندن پوشش ورق ميشود كه مفيد است ولي بعد از آن وجود آن هيچ نفعي ندارد و مقدار آن به عوامل زير وابسته است:

• اندازه سطح تماس
• كيفيت سطح تماس
• كيفيت قطعات (صافي سطح- آلودگي)
• خنك كاري
• جنس الكترود و قطعه

3-       R₃ و R₅ مقاومت الكتريكي قطعه هاي كار ميباشند كه به جنس وابسته بوده در اختيار طراح است

4-       R₄ مقاومت سطح تماس دو قطعه است و بيشترين مقدار را دارد و در اندازه و استحكام هسته جوش اثر مستقيم دارد و به عوامل زير وابسته است:

• كيفيت سطح تماس
• تميز بودن
• جنس ورقها

رشد هسته ابتدا در جهت عمود بر جريان و سپس موازي با آن خواهد بود.

سوهانكاري و Dressing سبب صافي پستي و بلنديهاي سطح  سره شده تمركزهاي منطقه اي جريان را از بين ميبرد و هسته جوش همگن تر ميشود.

جوش پذيري:

• فولاد كم كربن با استفاده از زمان، جريان و نيروي مناسب بصورت رضايت بخشي قابليت جوشكاري دارد.
• در مورد فولادهاي آلياژي با كمك يك ضريب تبديل درصد آلياژ به درصد كربن معادل تبديل ميشود كه بايستي كمتر از %0.1+0.3t باشد اما اگر كربن معادل بيش از اين مقدار باشد بايستي عمليات پس گرم انجام شود. محاسبه درصد كربن معادل را ميتوان مطابق روابط استاندارد انجام داد. يكي از اين روابط عبارتند از:                                         C_eq = %C +  %Mn/6 + %Cr/6 + …

• براي فولادهاي HSLA ( High Strength Low Alloy)  لازم است تاثير نيرو به اندازه 20% افزايش و جريان 20% كاهش يابد و وقتي ضخامت از 2mm بالاتر باشد و كربن معادل بالاتر از مقدار مجاز باشد لازم است Pulse Welding استفاده شود.
• وجود فسفر و گوگرد در جنس ورق سبب ايجاد ترك گرم در هسته جوش ميشود. نيتروژن موجود در فولادهاي unkilled HSLA باعث شكست در هسته جوش ميشود.
• در فولادهاي گالوانيزه ضخامت پوشش Zn نبايستي از 1-1.5 mm بيشتر باشد.

انواع روكش گالوانيزه عبارتند از:

1. گرم (GI) براق، غوطه وري در روي مذاب، ضخامت پوشش غير قابل كنترل (مانند ورقهاي پژو 206)
2. الكترو گالوانيزه:(EG) مات(كدر) وصل كردن الكترود در محلول الكترو ليز، ضخامت قابل كنترل(مانند ورقهاي پژو 206)

GI نسبت به EG‌ رنگ پذيري و شكل پذيري بهتري دارد فقط جوش‌پذيري EG بهتر ازGI  است.

اثر پارامترهاي مختلف در جوش:

منحني هاي فوق به ما نشان مي دهد در چه جريان ها، زمانها و فشارهايي قطر هسته جوش مناسب گرفته ميشود.

در منحني اول مشخص است كه شدت جريان حد بهينه اي دارد كه جريان بيش از آن نه تنها به استحكام جوش نمي افزايد بلكه سبب كاهش استحكام و يا حتي انفجار جوش ميشود.

در منحني دوم معلوم است كه زمان بيش از حد سبب سوختگي جوش ميشود و مقدار كم آن سبب عدم تشكيل هسته جوش يا قطر ناكافي آن ميگردد.

در منحني سوم  معلوم ميشود كه مقاومت مجموعه با افزايش فشار كاهش مي يابد و دليل عمده آن در كاهش مقاومتهاي R₂ و R₆ و R₄ است كه به دليل افزايش سطح تماس موثر و كاهش فاصله هوايي اتفاق مي افتد.

اثر تعادل حرارتي:

اگر تعادل حرارتي خوبي بين دو ورق نباشد عمق نفوذ جوش در دو ورق متفاوت مختلف مي شود.

عوامل موثر در تعادل حرارتي:

 1-جنس ورقها

 2-اختلاف ضخامتها

راه هاي رفع اين ايراد

• تغيير شكل و ابعاد سره ها
• استفاده از سره هاي متفاوت در فكهاي بالا و پايين ( در استاندارد PSA) مجاز به اينكار نمي باشيم.

اثر تغييرات چگالي جريان:

در اثر كاركرد مداوم گان و ضربه و نيروهاي متقابلي كه به آن وارد ميشود به مرور شكل سره گان تغيير كرده بي سمت قارچي شكل شدن پيش ميرود و در نتيجه سطح تماس سره با قطعه كار افزايش يافته در جريان ثابت چگالي جريان كاهش مي يابد و استحكام هسته جوش كاهش مي يابد. براي مقابله با اين مطابق استاندارد PSA بعد از هر 50 نقطه جوش سره تراشي (Tip Dressing) انجام ميشود تا سره به شكل اوليه در آيد.

اما اثر تغيير چگالي جريان بر كيفيت جوش به قدري  زياد است كه لازم است در بين دو سره تراشي جهت يكسان سازي استحكام نقطه اول و نقطه 49 ام چگالي جريان به بازه قابل قبول باز گردانده شود. براي جبران چگالي در تابلوهاي كنترل گان ها مكانيزم افزايش جريان بين دو سره تراشي در نظر گرفته شده است.

اثر نشتي جريان:

اگر به هر دليلي جريان ار محل مورد نظر ما عبور نكرده از محل ديگري عبور كند نشتي جريان اتفاق افتاده است.

انواع نشتي جريان عبارتند از:

1-اثر شانت(برق دزدي): تماس الكترود با نقاط ديگر، رفتن از نقاط جوش قبلي نزديك به نقطه مورد نظر

2-اثر القايي(قانون لنز):ميدان ايجاد شده توسط جريان با خود جريان مخالفت مي كند.

تحليل و تنظيم پارامترهاي جوش مقاومتي

مراحل يك جوش مقاومتي نقطه اي عبارتند از:

1. حركت الكترودها به سمت ورق و اعمال نيرو بر آنها
2. عبور جريان الكتريكي
3. قطع جريان و بسته ماندن الكترودها
4. بازشدن الكترودها

براساس اين مراحل يكسري پارامترها بايستي بر روي تابلو فرمان گان جوشكاري ( TC) تنظيم شوند.

اين پارامترها عبارتند از:

1- PreSqueeze :

 عبارتست از مدت زمانيكه طول مي كشد تا فكها به سطح ورق برسد. اين يك مرحله است و در TC  بصورت خاص تنظيم نمي شود. اين مرحله ميتواند بين 5 تا 25 سيكل باشد (هر سيكل 1/50 ثانيه يا 20 ميكرو ثانيه است)

2- Squeeze :

 مدت زمان شروع اعمال نيرو توسط سره هاي گان تا زمان برقراري جريان. بعبارتي در اين بازه زماني نيرو مرتبا افزايش مي يابد تا شرايط قطعات جوشكاري از نظر فاصله هوايي به شرايط مناسب نقطه جوش برسد. كوتاه بودن اين زمان سبب كم بودن فاصله هوايي در هنگام جوشكاري شده سبب ايجاد پاشش و جرقه زياد ميشود. طولاني بودن اين فاصله تاثيري در كيفيت جوش ندارد فقط تاخير بيمورد ايجاد ميشود. اين مرحله ميتواند بين 15 تا 30 سيكل باشد.

3- Up Slope:

عبارتست از مدت زماني كه طول ميكشد جريان مؤثر از صفر به مقدار مورد نياز برسد

4 و5- Weld1 و Current1 :

مقدار زمان و جرياني است كه براي پيش گرم استفاده ميشود تا لايه هاي محافظ ورق را بسوزاند و محل هسته جوش را آماده مراحل بعد كند و نيز ساختار متالوژيكي را بهبود بخشد. اين مرحله ميتواند بين 3  تا 8 سيكل و جريان ميتواند بين  4-7KA باشد.

6- Down Slope:

زمان كاهش جريان  تا صفر است.

7- Cool:

مدت زمان قطع جريان بين مراحل جوشكاري است كه در اين مدت گردش جريان آب سبب خنك كاري سره ها ميشود و از چسبيدن الكترودها به قطعه كار جلوگيري ميكند و اجازه جوشكاري چند مرحله اي را به ما ميدهد.

8 و9- Weld2 و Current2 :

مقدار زمان و جرياني است كه در مرحله اصلي جوش استفاده ميشود و سبب ذوب نقطه اتصال و تشكيل حوضچه مذاب ميشود. ( Weld3 و Current3 :مقدار زمان و جرياني است كه براي پس گرم ( Post Heating) و بهبود ساختار متالوژيكي در برخي از TC ها استفاده ميشود. از اين مرحله معمولا در جوشكاري ورقهاي فولادي استفاده نمي شود)

10- Hold : مدت زماني است كه پس از قطع جريان فك ها با همان فشار بسته باقي مي مانند.  در صورت نبودن Hold  مناسب فقط ST وجود خواهد داشت بعبارتي  چسبندگي مناسب نداريم. دليل استفاده از اين مرحله اين است كه:

الف- حوضچه مذاب بوسيله انتقال حرارت از طريق الكترودها خنك شده هسته جوش تشكيل شود.

ب- سطح جوش كه بسيار داغ است از مجاورت با هوا و در نتيجه اكسيد شدن محافظت شود.

11- Off : مدت زمان پايان يك سيكل تا شروع سيكل بعدي است كه زماني كه جوش در وضعيت Repeat باشد اپراتور ميتواند با نگهداشتن شاسي جوش پس از اتمام جوش سبب شود كه دهانه هاي گان باز شوند و پس از مدتي بسته شوند و اپراتور در اين مدت گان را در وضعيت جديدي موقعيت دهي كند. مدت باز شدن تا بسته شدن مجدد همان زمان Off است . با استفاده صحيح از اين تكنيك ميتوان سرعت فرايند را بشدت بالا برد و از وابستگي زمان فرايند به اپراتور جلوگيري كرد. بيش از حد طولاني بودن off  باعث مي شود اپراتور نتواند خيلي سريع نقاط بعدي را پشت سر هم بزند و بيش از حد كوتاه بودن آن سبب مي شود زمان كافي جهت خنك كاري سره توسط آب نداشته باشيم.

اما براي تعيين اين پارامترهاي جوش به استاندارد PSA   B13-12-20 كه در ادامه بصورت خلاصه آورده خواهد شد رجوع ميكنيم ولي قبل از آن لازم است يكسري تعاريف آورده شود.

جوشكاري تك مرحله اي و چند مرحله اي ( Single & Pulsation Welding)

در جوشكاري تك مرحله اي ورقهاي ضخيم به علت زياد بودن جريان در سطوح تماس الكترودها با ورق تبعات زير وجود خواهد داشت:

• ايجاد پاشش مذاب از سطح ورق ها
• زياد شدن عمق فرورفتگي الكترودها در ورقها
• ايجاد تنشهاي حرارتي زياد در جوش
• كثيفي و تغيير شكل سريع الكترودها

لذا به منظور جلوگيري از اين مشكلات بجاي برقراري جريان جوش در يك مرحله از جوش چند مرحله اي استفاده ميشود. در اين روش در مرحله Weld2 جريان بصورت چند پالس برقرار ميشود و در فاصله زماني هاي بين پالسها بدليل وجود جريان آب داخل الكترودها خنك كاري انجام ميپذيرد و حرارت بيشتري  نسبت به حالت تك مرحله اي از سطح ورق پراكنده ميشود لذا ميتوان حرارت بيشتري را به حوضچه مذاب طي چند مرحله وارد نمود بدون آنكه سطح خارجي جوش آسيب ببيند.

كلاس بندي نقاط جوش مقاومتي:

جوشهاي مقاومتي نقطه اي برحسب خواص مكانيكي آنها ( مانند استحكام كششي، پيچشي، برشي و...) به كلاسهاي A ، B و C تقسيم بندي ميشوند:

1- جوش كلاس  A: داراي بهترين خواص مكانيكي نسبت به ساير كلاسها ميباشد و در بدنه سازي خودرو نقاط ايمني خودرو ( Safety Point) بايد حتما در كلاس A باشند و بقيه نقاط جوش هم بهتر است در كلاس A باشند ولي ميتوانند در كلاس B  هم باشند. پارامترهاي جوشكاري براي نقاط در كلاس A به گونه اي   است كه جريان جوش و نيروي الكترودها در آن زياد و زمان جوش در آن كوتاه مي باشد.

2- جوش كلاس B: داراي خواص مكانيكي پايينتري نسبت به كلاس A مي باشد. در بدنه سازي اتومبيل جوش نقاط غير ايمني حداقل بايستي در كلاس  B باشد. . پارامترهاي جوشكاري براي نقاط در كلاس B نسبت به كلاس A به گونه اي   است كه جريان جوش و نيروي الكترودها در آن كمتر ولي زمان جوش در آن بيشتر مي باشد.

3- جوش كلاس C: داراي پايينترين خواص مكانيكي بين كلاسهاي جوش مقاومتي ميباشد و مطلقا در اتومبيل سازي استفاده نمي شود ولي در صنايع ديگري نظير يخچال سازي و كابينت سازي مورد استفاده قرار ميگيرند. پارامترهاي جوشكاري براي نقاط در كلاس C نسبت به كلاس B به گونه اي   است كه جريان جوش و نيروي الكترودها در آن كمتر ولي زمان جوش در آن بيشتر مي باشد.

استانداردهاي متعددي براي جوش مقاومتي وجود دارد ( BS,  PSA, AWS, RWMA از جمله آنها ميباشند)

استاندارد مورد استفاده در شركت ايران خودرو در حال حاضر PSA است كه استاندارد كارخانه اي بوده مربوط به پژو و سيتروئن ميباشد.

در استاندارد B13-12-20   براي اتصالات دو و سه ورقي با ضخامت كمتر از 3 ميليمتر مقادير صحه گذاري شده تعداد پالس، حداقل فاصله بين نقاط جوش و مقدار پيشنهادي پارامترهاي جوش آمده است .

ضخامت مبنا ( e ): در اين استاندارد در حالت دو ورقي ضخامت مبنا ضخامت ورق نازكتر است و در حالت سه ورقي ضخامت ورق مياني است.

كلاس جوش: تنها كلاسهاي A و B مورد استفاده اند.

گام جوش ( Pitch ): عبارتست از فاصله مركز تا مركز دو نقطه جوش كنار هم كه در صفحات يكساني زده ميشوند.

 در جدول مقابل حداقل گام جوش براي ورقهاي نازك و ضخيم و براي حالت جوش و حالت جوش و سيلر كاري آورده شده است. 

به مثالهاي زير جهت تشخيص فواصل مهم و غير مهم توجه شود.

حداقل فواصل Lb  در ادامه توضيح داده خواهد شد.

مقدار روي هم رفتگي مجاز ورقها مطابق استاندارد:

جداول زير مقدار روي هم رفتگي مجاز را با توجه به ابعاد الكترود داده است.

جدول اول مربوط به سازه ها و سيستمهاي تعليق و چرخها است.

مقدار اعداد همگي به ميليمتر است.

جدول دوم مربوط به چهارچوب و مقطعهاي باز كردني

در اين استاندارد اطلاعات مفيد ديگري در مورد انتخاب صحيح ضخامتهاي ورقها و قطر هسته جوش آمده است.

عيوب نقاط جوش:

1-Strength

      a) ST (Sticky)     هيچگونه هسته جوشي تشكيل نشده و فقط چسبندگي كمي ايجاد شده

  b) Im (Impair Diameter)       قطر هسته جوش كم                                                    c) miss (missing)                                                          فراموشي زدن نقطه

      d) STB (Sticky Burnt) نوعي انفجار در هسته جوش                                       

      e) SCI لبه خوردگي شديد بيش از يك سوم قطر هسته جوش با ايجاد ايراد استحكامي    

2-Position

      a) SC (Secant) بيش از يك سوم قطر هسته جوش بيرون از لبه بيروني                   

      b)SE (Sheet Edges) كمتر از يك سوم قطر هسته جوش بيرون از لبه بيرون                

  c) BP (Bad Position)موقعيت اشتباه                                                           

3- Aspectايرادات ظاهري، تشخيص علت و نوع برطرف كردن آن مشكل مي باشد.           

      a) B (Burnt)سوختگي                                                                                 

      b) D (Deep)دفرمگي بيش از حد                                                                 

      c) PINپليسه                                                                                             

      d) Perforateسوراخ شدگي                                                                           

      e) Deformationدفرمگي نقطه                                                                     

اهميت :

1-پليسه 2-سوراخ شدگي(محل تمركز تنش- ايجاد كاهش در مقاومت)3- دفرمگي (نقطه و ورق)

• دلايل بروز ايراد ST:

1-كمبود جريان 2-زمان كم 3- نيروي زياد 4-عدم انطباق 5-سطح تماس بزرگ(dressing نامناسب) 6-كثيفي 7-برق دزدي 8-همراستا نبودن سره ها

تعريف گروه جوش: نقاطي كه با يك برنامه روي دو يا سه ورق يكسان خورده باشد.

در يك گروه جوش از 10 نقطه مي تواند يكي، از 15 عدد 2 تا و از 15 نقطه به بالا 3 عدد مي تواند خراب باشد. در يك گروه نقطه جوش ترتيب نقطه زدن مهم است البته در استاندارد پژو در گروههاي جوش ترتيب آورده نشده است.

• دليل ايجاد Miss 100% اشتباه اپراتور بوده  و در جوشكاريهاي اتوماتيك و يا روباتيك وجود ندارد.
• STB: عدم چسبندگي ناشي از سوختگي

شكل هسته جوش در اين حالت پس از جداسازي در مقايسه با حالت عادي در شكل مقابل آمده است. در اين حالت در هسته جوش يك قسمت بوسيله سوختگي پوك شده است.

  دلايل ايجاد: 1-جريان خيلي بالا 2- زمان زياد 3- هم ترا ز نبودن در اثر سره تراشي نامناسب 4- فشار كم 5- تركيب نامناسب ورقها و عيب در ضخامت ورقها 6- وجود فاصله هوايي ( Gap )

( نكته:

تركهاي جوش بر دو نوعند:

1-  تركهاي گرم ( Hot Crack ) كه بلافاصله پس از جوشكاري ايجاد ميشود كه عامل اصلي آن ساختار فولاد به همراه وجود فسفر و گوگرد ميباشد. استفاده از فولاد Killed و فولاد منگنز دار جلوي اين نوع عيب را مي گيرد.

2-  تركهاي سرد هيدروژني كه تا 48 ساعت پس از جوشكاري ايجاد ميشوند به همين دليل است كه مخازن را 72 ساعت پس از جوشكاري تست ميكنند. استفاده از پيش گرم و پس گرم يكي از راههاي پيشگيري از اين عيب است.)

• دفرمگي: 1- ناهمراستايي 2-نيروي زياد 3-عمود نبودن الكترودها روي سطح ورق 4-استفاده از سره هاي غير اندازه
• سوختگي: تشخيص عيب بسيار سخت است. اينكه آيا تغيير رنگ طبيعي است يا سوختگي. بيشتر در مواقعي مهم است كه باعث كاهش استحكام شود.
• سوراخ شدگي:

1-  وجود حباب يا برجستگي روي Tip

2-  جريان بالا

3-  آلودگي

4-  درآمدن سره كه دلايل آن عبارتند از:

- زاويه موجود در سر الكترود مناسب نيست

- جنس سره مناسب نيست

- كثيفي

- پارامترها

- Align

- دبي آب+ اختلاف فشار آب

• پليسه: لبه هاي تيزي هستند ناشي از امتزاج سره و ورق يا سر خوردن سره روي ورق كه بايد سنگ زني شود. دلايل عمده آن عبارتند از:

     1-جنس سره 2- هر عاملي كه حرارت را در محل تماس بالا ببرد 3- هر نوع عمود نبودن بر سطح 4-فاصله هوايي Gap 5-كثيفي 6- خنك كاري 7- پارامترهاي نامناسب 8- موقعيت نقطه

تنظيم پارامترهاي گان نقطه جوش:

در اين بخش سعي بر اين خواهيم كرد روشهايي براي پيشنهاد اوليه مناسبي جهت تنظيم پارامترهاي گان ارايه كنيم.

تنظيم پارامترهاي جوش تك مرحله اي:

 طبق استاندارد جهت جوش تك مرحله اي بايد از الكترود با سطح مقطع دايره اي به قطر 6 ميليمتر استفاده نمود كه در اين حالت قطر هسته جوش بين 4 تا 6 ميليمتر خواهد بود. اين جوش براي ورق مبناي با ضخامت كمتر از 1.5 ميليمتر معتبر است.

جدول زير مبناي اين انتخاب در جوش تك مرحله اي  كلاسA   مي باشد

در اين جدول ستون اول ضخامت مبنا است در دو ستون بعدي طول زمان جوش تك مرحله اي براي دو ورق بنا به تعداد پوشش گالوانيزه و يا ضخامت ورق دوم ارايه ميشود و در دو ستون بعد همين اطلاعات براي سه ورق ارايه شده است.

در ستون ششم زمان Hold و در ستون بعد نيروي فكها آمده است. در 7 ستون بعد جريان جوش بر مبناي تعداد سطح گالوانيزه موجود آورده شده است. در ستون آخر كلاس جوش آمده است.

جدول مشابه براي جوش كلاس B آورده شده است:

در اين جدول ستون كلاس جوش و ستون دوم ضخامت مبنا است، ستون سوم حداكثر ضخامت مجاز ورق دوم ، ستون چهارم نيروي مورد نياز در فكها و ستون پنجم طول زمان جوش ميباشد. در 7 ستون آخر جريان جوش بر مبناي تعداد سطح گالوانيزه موجود آورده شده است

تنظيم پارامترهاي جوش چند مرحله اي:

طبق استاندارد جهت جوش چند مرحله اي بايد از الكترود با سطح مقطع دايره اي به قطر 8 ميليمتر استفاده نمود كه در اين حالت قطر هسته جوش بين 6 تا 8 ميليمتر خواهد بود. اين جوش براي ورق مبناي با ضخامت بيش از 1.5 ميليمتر معتبر است.

جدول زير مبناي اين انتخاب در جوش چند مرحله اي  مي باشد.

ستون اول جدول ضخامت مبنا است كه ضخامت ورق مياني (از نظر اندازه ) است. براي تعيين پارامترها به ضخامت صفحه دوم (صفحه ضخيم تر) و ضخامت صفحه سوم (صفحه نازكتر) نياز داريم.

با كمك اين داده ها ميتوان از ستون دوم زمان Hold ، از ستون سوم نيروي فكها را بدست آورد.

در ستون 4 و 5 بر مبناي سه يا دو ورقي بودن مقادير  (زمان خنك كاري + زمان جوش)*تعداد پالس را بدست آورد.

در ستونهاي 7 الي 17 با كمك ضخامت صفحه سوم جريان جوش را بدست مي آوريم.

 نكته قابل توجه اينكه پارامترهاي استخراجي از جدول تنها پايه و نقطه شروع تنظيم براي يك جوش مقاومتي نقطه اي ميباشد و در واقع تنظيم اصلي پارامترهاي جوش بايد بر روي كار و به صورت تجربي انجام پذيرد.

در حين توليد و بر اثر كاركرد با كاهش كيفيت پكينگ سيلندر و ايجاد نشتي فشار تنظيمي اوليه قادر به تامين نيروي مورد نظر نخواهد بود لذا تنظيم دوباره اجتناب ناپذير است( در سيستمهاي جديدتر با استفاده از Proportional Valve يك حالت خود تنظيمي به سيستم ميدهند بدين معني كه حتي با و جود نشتي نيرو با افزايش هوشمند فشار ثابت ميماند.

پس از تعميرات اساسي مجددا گان بايستي به شرايط تنظيم اوليه بازگردانده شود. البته اگر دستگاه از سيستم كنترل جريان ثابت استفاده نمايد و عمل سره تراشي ( Tip Dressing ) و تعويض الكترودها به موقع انجام شود كيفيت نقاط جوش ثابت مانده نيازي به تغيير پارامترها نميباشد.

تقسيم بندي گان ها:

• از نظر استقرار:

ثابت (Fixed)          قابل حمل (Portable)

• از نظر درجه اتوماسيون:

خودكار   RoboGun - Auto Gun    

غير خودكار               Manual Gun

• از نظر محل قرارگيري ترانس:

ترانس جدا:                                         Martin

ترانسفورمر جريان از دستگاه جوش جدا بوده جريان جوش بوسيله كابل به الكترود منتقل ميشود.

• حركت بسيار راحتتر
• عمر ترانس بيشتر
• اثرات ارگونومي ترانس روي كارگر كمتر
• كابلها داراي سوراخي در وسط خود هستند كه آب از داخل آن عبور ميكند تا خنك كاري كند ولي بدليل رسوب محتويات آب و همينطور اكسيداسيون مس، عمر كابل به شدت كاهش مي يابد.

ترانس سر خود:

ترانسفورمر بر روي خود دستگاه نصب است و جريان مستقيما به الكترود منتقل ميشود. اين دستگاهها به دلايل زير بسيار پر كاربرد هستند. 

• هزينه تعميرات نگهداري كمتر
• با ظرفيت ترانس كمتري كار انجام مي شود بدليل تلفات كمتر
• كابل آن عمر بسيار طولاني تري دارد

• از نظر مكانيزم كار:

گان C: راستاي حركت جك با راستاي حركت فك متحرك يكسان بوده و راستاي قرارگيري جك و فكها يكسان مي باشد. بعبارت ديگر الكترود متحرك داراي حركت خطي رفت و برگشتي ميباشد. چنانچه مسايل فني گان بخوبي در نظر گرفته شود و لغزش به خوبي مهار شود كيفيت جوش اين مدل بهتر از ساير مدلها است و بدليل حركت خطي الكترود حتي پس از كوتاه شدن الكترودها كيفيت جوش حفظ خواهد شد.

گان X: در اين مدل الكترود متحرك نسبت به يك مركز دوران حركت دوراني داشته به موقعيت جوش ميرسد. بدليل اينكه فاصله محل اعمال نيرو تا مركز دوران محدود ميباشد نياز به اعمال نيروي زيادي ميباشد و لذا از سيلندرهاي با قطر بالا استفاده ميشود. راستاي قرارگيري جك با راستاي قرارگيري بازوها يكسان است ولي راستاي حركت آنها عمود بر هم است.

گان CX:(كلاغي)- چنانچه محل نقطه جوش بنا به دلايلي خارج از محدوده گان باشد لازم به انتقال مركز دوران الكترود متحرك به موقعيت مطلوبي است. همانطور كه در نماي شماتيك آن مشاهده ميشود اين گان تركيبي از دو مدل C و X است بعبارتي بدنه شبيه  گان  C و مكانيزم حركتي شبيه مدل X دارد. اتصال از نوع X و عملكرد نيرو مشابه C جهت حركت فك و جك هم راستا با هم مي باشد ولي دوران در حركت آنها وجود دارد.

گان H : در اين مدل همانند مدل X حركت الكترود دوراني است با اين تفاوت كه محور جك بر راستاي بازو عمود است و بدليل محدوديت كمتر در ايجاد فاصله ميان محل اعمال نيرو تا مركز دوران، قطر جكهاي بكار رفته در اين مدل كمتر از مدل X است. همچنين در اين مدل بدليل مشكلات هندسي نصب ترانسفورمر بر روي گان سخت است لذا گانهاي اين مدل را ترانس  جدا ميسازند.

آشنايي با گان ترانس سر خود:

در شكل زير گان قسمتهاي مختلف يك گان معرفي شده است.

- جنس الكترودها CuCr و CuCrZr ميباشد. هرچه درصد مس بالاتر باشد قرمزي رنگ آلياژ الكترود بيشتر است.

- سيلندرهاي پنوماتيك مورد استفاده در گان ها از نوع تاندوم يا Retract دار ميباشند كه داراي دو پيستون فعالند كه با Packing از هم جدا شده اند.

- الكترود گير چپقي: قطعه واسطي بين بازو و سره ميباشد كه زاويه بين سره و الكترودها را از 90 الي 110 درجه تنظيم ميكند.

- سره Tip :

از نظر قرارگيري بر دو نوعند مانند شكل مقابل:

  و از نظر شكل انواع بسيار متنوعي دارد كه 5 نوع مشهور آن در شكل زير آمده است:

1-                                 Dome Tip نوع بسيار پر كاربردي است

2-                                 Pointed Tip سره اي است براي كاربردهاي خاص، قابل Dressing  نيست و فقط سوهان كاري مي شود.

3-                                 Rounded Tip بسيار پر كاربرد بوده قابل Dressing ماشيني است.

4-                                 Offset Tip (E-Type) بيشتر در جاهايي كه بدليل كمي لبه پانل ايراد لبه خوردگي پيش مي آيد.

5-                                 يك نوع Rounded پله اي خاص گان هاي  ARO

ملزومات مجموعه گان:

گان براي نصب در خط توليد نيازمند يكسري ملزومات ميباشد. به شكل زير توجه كنيد:

لازم به ذكر است كه بالانسر گان  به ريلهاي KBK وصل ميشود و وظيفه آن تحمل وزن گان و نگهداري آن به حالت معلق است.

تابلوي TC در واقع قلب دستگاه بوده كليه تنظيمات را از طريق آن انجام ميدهند در شكل زير يك نمونه صفحه فرمان و نمايش  TC نشان داده شده است.

شرايط خنك كاري گان:

جهت جلوگيري از افزايش بي رويه دماي الكترودها از يك سيستم آب خنك كننده در الكترودها و سره ها، ترانس و تريستور تابلوي فرمان استفاده ميشود. آب ورودي به گان ها قبلا بايستي سختي گيري و فيلتر شده باشد و دمايي در حدود 15 درجه سانتيگراد داشته باشد (دماي كمتر راندمان جوش را كاهش ميدهد و دماي بالاتر سبب عدم انجام خنك كاري مناسب ميشود) و دماي آب خروجي نبايستي از 30 درجه سانتيگراد تجاوز كند و آب در جريان داخل گان هم نبايستي بيش از 24 درجه سانتيگراد شود (زيرا آب خروجي از سره غير متحرك به داخل ترانس رفته آن را خنك ميكند).   

مسير جريان آب داخل گان  در شكل زير نشان داده شده است.

آب ورودي پس از عبور از داخل بازوها توسط يك لوله داخلي به الكترودها رسانده ميشود و پس از برخورد با سره از داخل الكترودها و بازوها بازميگردد

با وجود همه احتياط ها امكان تشكيل رسوب در داخل مجراهاي عبور جريان آب وجود دارد كه دو ضرر عمده دارد:

1-  كاهش سطح مقطع آب ورودي و در نتيجه كاهش دبي آب

2-  ايجاد يك عايق حرارتي بين آب و قطعات دستگاه

به همين دليل در دوره هاي زماني مشخص بايد درون دستگاه را با شوينده هاي مناسبي شستشو داد.

دقت كافي در عوامل موثر بر سيستم خنك كاري بر عمر الكترودها و كيفيت نقاط جوش موثر است.  اين عوامل عبارتند از:

1-  دبي آب: هرچه دبي آب بيشتر باشد انتقال حرارت بهتر صورت گرفته خنك كاري راحت انجام ميشود. ميزان دبي مطلوب هر الكترود عموما بين 2.5 تا 4 ليتر بر دقيقه ميباشد.

2-  دماي آب ورودي: اين دما حداكثر ميتواند 20 درجه سانتيگراد باشد و در ميزان حرارت انتقال داده شده موثر است

3-  فاصله لوله ورود آب با الكترود: لوله ورود آب( از جنس مس و يا پلاستيك)

سفارش گذاري گان ها:

در سفارش دهي يك گان يكسري اطلاعات اوليه نياز است از قبيل:

1- پروسه كاري و كليه نقاط جوش

2- جيگ و محدوديتهاي آن

3- ورق و پارامترهاي آن

4- مشخصات خط

اين اطلاعات در فرايندي نظير فلوچارت زير سبب طراحي گان خواهد شد.

تحويل گيري گان ها از سازندگان:

براي تحويل گيري گان بايستي يكسري آزمايشهاي استاندارد بر گان انجام شود  سپس ميتوان تحويل گيري اوليه انجام داد تاييد نهايي فقط با كاركرد گان در شرايط كاري ممكن خواهد بود. اين آزمايش ها عبارتند از:

1-  آزمايش خنك كاري: در زمان يك دوره شاسي زني كامل ( 150 cycle= 3S ) كه حدود 90 ثانيه ميشود ( حدود 30 بار شاسي زني ميشود) نبايستي دماي سره بيش از 30 درجه سانتيگراد بشود چون دماي استاندارد آب خروجي 30 درجه سانتيگراد است.

2-  آزمايش ابعادي: طبق نقشه توافقي كنترل ابعادي بازوهاي گان بايستي انجام شود

3-  آزمايش نشتي آب: آب را بمدت يك دقيقه با فشار 10 بار در مدار مسدود ميكنيم تا نشتي كنترل شود.

4-  آزمايش فشار هواي فشرده: بمدت دو دقيقه فشار 6 بار در مدار گان قرار داده ميشود هرگونه كاهش فشار نشان دهنده نشتي باد است.

5-  آزمايش لغزش و تغيير شكل بازو ( Slip & Deflection ): Deflection همان تغيير مكان سره گان در جهت عمودي بعد از اعمال نيرو است و حداكثر مقدار مجاز آن براي گان هاي C برابر 3mm يا 1.5% مركز تا مركز سره آن است و براي گان هاي X  با طول بازوي 400mm حدود 3.5mm و براي گان هاي با طول بيش از 400mm برابر 4mm ميباشد و Slip اختلاف مكان در جهت افقي است و نبايستي بين دو فك بيش از 0.5mm اختلاف وجود داشته باشد.

براي اندازه گيري اين عوامل كافي است كه بازوي ثابت بوسيله يك گيره به يك ميز ثابت شده بجاي سره يك صفحه مانند شكل زير نصب شود و ساعت را بر روي اين صفحه تنظيم كنيم با هربار زدن كليد گان Deflection  و Slip بنا به وضعيت ساعت قابل اندازه گيري است با چند بار اندازه گيري از وجود عوامل در بازه مجاز اطمينان مي يابيم.

6- تست حركات ژيروسكوپيك:

بايستي اگر گان را در هر جهت منحرف كنيم به جاي خود بتدريج با نوسان برگردد.

7- تست f:

ارتباط الكتريكي بين گان و TC را كنترل نماييد. (  fحدود 26 درجه تا 67 درجه مورد قبول است.)

تذكر: در TC هاي جديد نياز به اين تست نيست و خودكار تنظيم ميشود.

سره تراشي

جوشكاري مقاومتي يك پديده ترموالكتريك مي‌باشد كه درآن حرارت در فصل مشترك قطعاتي كه به هم متصل مي‌گردند، با عبور جريان الكتريكي از ميان قطعات در زمان معين و تحت فشار كنترل شده ايجاد مي شود. از جمله عوامل موثر بر كيفيت جوشكاري مقاومتي مي توان به جريان جوشكاري، زمان جوشكاري، نيروي الكترود، شرائط سطحي قطعه، جنس ، هندسه و ابعاد الكترود هاي جوشكاري ، اثر فاصله نقاط بر حرارت ايجاد شده و اثر پاشش اشاره كرد. بيشترين كاربرد اين الكترودها در جوشكاري ورقهاي فولادي و گالوانيزه درصنايع خودروسازي است.

پس از تعداد معيني نقطه جوش توسط اين الكترودها، سر الكترودها بايدتميزكاري شود تا از كيفيت نقطه جوش كاسته نشود. معمولا الكترودها پس از مدتي كار، بخاطر تركيب با پوشش ورق گالوانيزه(روي)، بصورت آلياژي، وسر الكترود تغيير شكل داده، بصورت قارچي شكل درآمده و از كيفيت واستحكام نقطه جوش مي‌كاهد.

. مهمترين دلايل اين پديده عبارتند از:

• نرم بودن جنس سره
• فشار بالا
• جريان بالا

 جهت رفع اين معضل نوك الكترودها را توسط تيغچه‌هائي تيز مي‌كنند كه اين تيغچه‌ها از لحاظ جنس و شكل هندسي متنوع هستند.

براي باز گرداندن شكل سر الكترود به پروفيل اوليه آن و برداشتن مواد زائد چسبيده به آن، از تيغچه هاي براده برداري استفاده مي‌شود. اين تيغچه ها جهت تيز كردن الكترودها در محفظه هائي قرار مي گيرند كه در شكل يك نمونه از اين تيغچه ها و محفظه آنها و همچنين يك دستگاه تيز كننده پنوماتيكي (Tip Dresser) نشان داده شده است.

مزاياي تيز كردن تيغچه

1.  بهبود كيفيت جوش به دليل حفظ شكل نوك

2.  كاهش زمان تعويض نوك

3.  كاهش استهلاك اجزاي دستگاه شامل كابلها،شنت، ترانسفورماتور و ساق گان

4.  طولاني كردن عمر سره تا زمان مناسب تعويض

5.  كاهش ميزان نياز به تعويض سره باعث كاهش زمان توليد و هزينه خواهد شد.

انواع تيغچه تيزكن (Tip Dresser)

1-استفاده از سوهان:

در مواردي كه تجهيزات در دسترس نباشد مي توان از يك سوهان جهت شكل دادن سره استفاده كرد. بدليل وقت گير بودن يكسان نبودن سطح بدست آمده بهتر است از اين روش استفاده نشود. از اين روش عموما در دستگاههاي نقطه پايي استفاده ميشود.

2- ابزار دستي:

اين ابزار يك نوع تيغچه مي باشد كه با استفاده از آن مي توان سطح سره را شكل داد. مزيت استفاده از اين نوع نسبت به سوهان سطح يكنواخت سره خواهد بود.

3-تيغچه تيزكن دستي:

اين نوع كه پر كاربردترين نوع ميباشند  بيشتر براي تيز كردن گانهاي دستي(PSW)  و يا نقطه پايي مورد استفاده قرار مي گيرد. بر اساس نوع نيروي محرك خود بر دو نوع بادي ( هواي فشرده) و برقي (موتور برقي) تقسيم ميشوند

مشخصه هاي انتخابي تيغچه هاي تيزكن

در هنگام انتخاب و خريد تيغچه تيز كن بايد به مشخصه هاي زير دقت كرد:

• قطر داخلي گيرنده تيغه (Cutter Case)
• سرعت دوراني آزاد تيغچه (بدون بار)
• طول كلي و وزن
• ·         ميزان مصرف هواي فشرده

 1-جوش مقاومتی را تعریف کرده ودو مورد از مزایا و محدودیتهای آن را نام ببرید؟
جوش مقاومتی عبارت است از درهم آمیختگی فلزات در سطوح تماس آنها در اثر حرارت ایجاد شده حاصل از مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی
مزایا: روش بسیار سریعی است – برای ایجاد اتصال ماده ای مصرف نمی شود
معایب: تجهیزات آن قیمت بالایی دارد – برای تعمیرات نیازمند نیروي ماهر است
2-عوامل مؤثر در جوش مقاومتی را نام ببرید و رابطه آن با مقدار حرارت ایجاد شده را بنویسید؟
1-مقاومت(R) 2-جریان(I) 3-زمان(T)
مقدار حرارت ایجاد شده عبارتست از:T Q=R
3- مراحل ایجاد یک جوش مقاومتی را بنویسید؟
1-حرکت الکترودها به سمت ورق و اعمال نیرو بر آنها  
2-عبور جریان الکتریکی
3-قطع جریان و بسته ماندن الکترودها
4-بازشدن الکترودها
4- انواع عیوب نقطه جوش به چند دسته تقسیم میشوند از هرکدام دو مورد را بنویسید؟
ایرادات استحکامی : قطر کم هسته جوش -  لبه خوردگی شدید 
ایرادات موقعیتی : بیش از یک سوم قطر هسته جوش بیرون از لبه بیرونی-  موقعیت اشتباه
ایراذات ظاهری : سوختگی – سوراخ شدگی
5- دلایل بروز عیب عدم استحکام در جوش مقاومتی را بنویسید؟
1-کمبود جریان 2-زمان کم  3- نیروی زیاد  4- عدم انطباق  5-کثیفی  6- همراستا نبودن سره ها 
6- عوامل مؤثر بر سیستم ختک کاری بر عمر الکترودها وکیفیت نقاط جوش را نام ببرید؟
1-دبی آب  2-دمای آب ورودی  3-فاصله لوله ورود آب با الکترود  4-کیفیت آب
7-قسمتهای اصلی گان را نام ببرید؟
1-بدنه 2-ترانسفورمر 3-سیلندر 4-بازوها  5-سره ها 6-دسته فرمان 7-دسته تعلیق
8-دلایل اصلی تغییر شکل سره ها چیست؟
1-نرم بودن جنس سره ها 2-فشار بالا 3-جریان بالا
9-اثر تعادل حرارتی در جوش مقاومتی را توضیح دهید.
اگر تعادل حرارتی خوبی بین دو ورق نباشد عمق نفوذ جوش در دو ورق متفاوت مختلف می شود. عوامل مؤثر در تعادل حرارتی عبارتند از: جنس ورق ها و اختلاف ضخامت ها . که راههای رفع ایراد آن عبارت از تغییر شکل وابعاد سره ها و استفاده از سره های متفاوت درفکهای بالا و پایین است.

سید احمد حسینی- علیرضا جاودانی فرد- رضا خراسانی