دستگاه جوش سر به سر چیست؟ نگاهی به گذشته های بسیار دور و با توجه به تجزیه و تحلیل ابزارهای کشف شده از قرون اولیه نشانگر این واقعیت است که انسان اولیه با استفاده از اصول فیزیکی که امروزه مبنای اصلی جوشکاری های مدرن را تشکیل می دهند، یعنی متصل نمودن فلزات به یکدیگر از طریق روی هم قراردادن لبه های گرم و ذوب شده و ضربه زدن چکش، مبادرت ورزیدند.
در واقع یکی از روشهای قدیمی اتصالات، صنعت جوش است که از گذشته انجام می شده و مورد اهمیت بوده است. از اواخر دهه ۱۹۳۰ که ساخت پل ها، جاده راه آهن، خیابان ها و نیز کشتی های اقیانوس پیما و غیره با روش جوش دادن قطعات به یکدیگر با سرعت آغاز گردید، تا به امروز که انسان مشغول ساختن فضاپیما، آسمان خراش، نیروگاه هسته ای، میکروپروسسرها و غیره است، هنوز جوشکاری از روشهای بسیار مهم اتصال به حساب می آید.
امروزه به جایی رسیده ایم که این تکنولوژی تا حد قابل توجهی از بودن به عنوان یک کار دستی خارج شده و به سوی اتوماسیون کامل پیش رفته است. مثلاً به عنوان نمونه می توان به استفاده از روبات ها (robots) که توسط میکروپروسسرها عمل و کنترل جوشکاری را هدایت میکنند، اشاره کرد.
علاوه بر توسعه روش های جوشکاری، توجه خاصی نیز به بهره وری بالاتر، اقتصاد بهتر، آسانی کار و قابلیت اطمینان بیشتر این روش ها مبذول گردیده است.
علی رغم توسعه روش های جوش در صنعت، آن را به دو گروه عمده جوش های ذوبی و جوش های غیر ذوبی تقسیم می کنند که یکی از زیر گروه های جوش غیر ذوبی جوش های مقاومتی یا Resistance Welding است که آن نیز خود به چهار روش ذیل تقسیم میشود:
آشنایی با پروسه جوش مقاوتی سر به سر :
پروسه ای است که در آن دو قطعه کار از مقطع در تمام سطح تماس به هم جوش می شوند. قطعاتی که سطح مقاطع مشابه و تقریباً نزدیک به هم دارند را در گیره های هادی الکتریکی (فک دستگاه) قرار می دهند که از این فک ها جریان به قطعات می رسد و عبور می کند. در اثر عبور جریان از قطعه کار، محل تماس دو قطعه کار به علت بالا بودن مقاومت الکتریکی شروع به سرخ و خمیری شدن می کند و در این هنگام بر اثر این فشار افقی مقداری فلز مذاب همراه با ناخالصی ها از فصل مشترک دو قطعه به طرف محیط آنها هدایت می گردد و این خود باعث خالص و تمیز شدن محل اتصال از اکسید و مواد زائد میشود.
از لحاظ متالوژی میتوان به این صورت توضیح داد (با توجه به شکل ۱- الف و ب) که در اثر این حرارت و فشار، دانه بندی های نزدیک سطح فلز به هم ریخته و پس از عمل جوش دانه بندی جدید و مشترک برای دو قطعه کار بوجود می آید. این پروسه را تبلور نو می نامند. با توجه به توضیح فوق در می یابیم که دو قطعه کار پس از عمل جوش کاملاً یکپارچه خواهد بود، البته در مورد خانواده فولادهای پرکربن مقداری از خواص مکانیکی فلز تغییر می کند که با به کار بردن سیستم انیلینگ (نرماله نمودن) می توان خواص فلز را تا مقدار زیادی به حالت اولیه برگردانید.
انواع جوش سر به سر
الف– جوش سر به سر مقاومتی بدون عمل قوس(UPSET WELDING)
ب_ جوس سر به سر جر قه ای (FLASH WELDING)
ج- جوش سر به سر اصطحکاکی(FRICTION WELDING)
جوشکاری جرقه ای، جوش سر به سر و اصطحکاکی، خانواده ای از جوشکاری را تشکیل می دهند که کاربرد آنها در جوش قطعاتی با سطح مقطع یکسان و از طریق ایجاد جوش در سر تا سر محل اتصال، بدون اضافه نمودن فلز پرکننده در محل اتصال است. نیروی ادغام، قبل، در حین و بعد از چرخه حرارتی به قطعات وارد می شود تا اتصال درونی بین آنها ایجاد کند. روش گرم کردن و زمان کاربرد نیرو این سه فرآیند را از هم متمایز میکند.
فرق اساسی دستگاه جوش مقاومتی درمکانیزم عمل دستگاه به گونه ای است که اجازه تشکیل قوس بین دو قطعه کار را نمی دهد.
شرایط جوش سر به سر چیست؟:
– شرایط جوش بالا High- rate conditions:
در این پروسه مقدار جریان (چگالی جریان) زیاد و زمان عبور جریان کوتاه است و طول اثر حرارت روی قطعه کم و از تغیر شکل جلوگیری مینماید. حاصل این روش جوش معمولاً ترد بوده و عموماً نیاز به آنیل (حرارت مجدد) شدن دارد. در ضمن، این روش در مقاطع پایین و برای فلزات رنگی کاربرد دارد.
– شرایط جوش پایین Low – rate conditions:
در این پروسه مقدار جریان (چگالی جریان ) کم و زمان عبور جریان طولانی تر است. در نتیجه، اثر حرارتی در طول قطعه بیشتر خواهد بود و جوش از نرمی محسوسی برخوردار است. برای قطعات با سطح مقطع بزرگ از این روش استفاده میشود.
مزایای جوش سر به سر چیست؟
- سرعت: این فرآیند معمولاً کمتر از یک ثانیه طول می کشد.
- سادگی کنترل: فرآیند فقط سه متغیر عمده دارد (جریان، نیرو و زمان)
- عیوب کمتر: عیوب جوشکاری ذوبی مانند تخلخل، ذوب ناقص، پاشش و ترک خوردگی در این روش مشاهده نمیشود.
- خواص جوش مناسب: خواص متالورژیکی منطقه جوش و منطقه متاثر از حرارت، در این روش مناسبتر از فرآیند های ذوب است. به عنوان مثال استحکام منطقه جوش مانند روشهای ذوبی کاهش نمییابد .
- سادگی تجهیزات: تجهیزات این روش پیچیدگی خاصی ندارند و نیازمند هزینه های نگهداری بالایی نیست.
- نداشتن مشکل: برخی از مشکلات مربوط به حضور عناصر آلیاژی در منطقه جوش که در فرآیندهای ذوبی وجود دارد، در اینجا مشاهده نمیشود.
- امکان انتقال موادی که از نظر جوشکاری مشکلاتی دارند: آلیاژهایی که به طور معمول غیرقابل جوشکاری هستند را میتوان با این فرآیند جوشکاری کرد. مثلا انواع مختلفی از فولادهای زنگ نزنA-286 ، سوپر آلیاژها (شامل نیکل TD)، مواد دیرگداز (مثل تنگستن)، تیتانیوم (گرید ٢) و آلیاژهای آلومینیوم را میتوان جوشکاری سر به سر کرد.
- اثرات شرایط جوشکاری: به جز پارامترهای اصلی نیرو، جریان و فشار، عموماً خیلی محدود است.
برخی از نکات مفید در جوشکاری مقاومتی (جوش سر به سر)
۱- مقدار زائده ایی که به صورت دایره ای از اطراف جوش خارج میشود، کمک به اتصال از اکسید می نماید.
۲- پهنه وسیعی از فلزات به شکل سیم، میله، تسمه و لوله قابل جوش به روش سر به سر هستند از جمله: فولادهای کربنی، فولادهای ضد زنگ، آلیاژهای آلومینیم، برنج، مس، آلیاژهای نیکل، آلیاژهای مقاومتی الکتریکی هستند.
۳- جوش سر به سر مس و آلیاژهای آن به اشکال مختلف امکان پذیر است. در انتهای کار، پس از خمیری شدن میبایست با حداقل فشار در هم ادغام بشوند.
۴- به طور کلی آلیاژهای مس با در صد بالای روی (cu-zn) قابلیت جوشکاری خوبی دارند.
۵- برای جوش سربه سر فلزات با دو جنس مختلف، از جوش سر به سر جرقه ای (Flash Welding) استفاده میکنند; مانند جوش سر مته به ساقه آن و همچنین آلومینیم به مس و پروفیل ها.
پروسه عملکرد ماشین سر به سر
- بار گذاری ماشین با قطعات کار، در یک راستا و به شکل سر به سر.
- گیر دادن قطعات به طور محکم.
- اعمال نیروی جوش.
- استارت جریان جوش.
- اعمال نیروی ادغام.
- قطع جریان جوش.
- رها نمودن نیروی ادغام.
- آزاد نمودن قطعه کار.
- به عقب برگرداندن فک ها و بی بار کردن ماشین.
تصاویر دستگاه جوش سر به سر مقاومتی
