جوشکاری نقطهای (Spot Welding) یکی از روشهای پرکاربرد و کارآمد اتصال فلزات است که در آن، دو یا چند قطعه فلزی با اعمال فشار و عبور جریان الکتریکی بالا برای مدت زمان کوتاه، در یک یا چند نقطه به یکدیگر متصل میشوند. این روش جوشکاری به دلیل سرعت بالا، هزینه کم و عدم نیاز به مواد پرکننده، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد. در این مقاله به معرفی کامل دستگاه جوش نقطهای، اصول کار، مزایا، معایب و کاربردهای آن میپردازیم.
دستگاه جوش نقطهای چیست؟
دستگاه جوش نقطهای، ابزاری است که برای انجام فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطهای به کار میرود. این دستگاه با استفاده از الکترودهای مسی، فشار مکانیکی را به قطعات وارد میکند و همزمان جریان الکتریکی قوی را از محل تماس عبور میدهد. مقاومت الکتریکی در محل تماس باعث تولید گرما میشود و دمای فلز را تا نقطه ذوب بالا میبرد. پس از ذوب شدن فلز در ناحیه کوچک، جریان قطع شده و با حفظ فشار، نقطه جوش خنک و جامد میشود و اتصال محکمی بین قطعات ایجاد میگردد.
اجزای اصلی دستگاه جوش نقطهای:
- منبع تغذیه (ترانسفورماتور): وظیفه تأمین جریان الکتریکی بالا و ولتاژ پایین را بر عهده دارد.
- الکترودها: معمولاً از جنس مس یا آلیاژهای آن هستند که دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی میباشند. الکترودها وظیفه اعمال فشار و انتقال جریان را به قطعات دارند.
- سیستم اعمال فشار: این سیستم میتواند مکانیکی، پنوماتیکی (بادی) یا هیدرولیکی باشد و وظیفه اعمال نیروی لازم برای فشردهسازی قطعات را بر عهده دارد.
- سیستم کنترل: این سیستم شامل تایمر و کنترلکننده جریان است که زمان و شدت جریان را تنظیم میکند.
- سیستم خنککننده: برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد الکترودها و اجزای داخلی دستگاه، از سیستمهای خنککننده آبی استفاده میشود.
اصول کار جوشکاری نقطهای
فرآیند جوشکاری نقطهای بر اساس قانون ژول (Joule’s Law) عمل میکند. این قانون بیان میکند که میزان گرمای تولید شده (H) در یک مقاومت الکتریکی متناسب با مربع جریان (I)، مقاومت (R) و زمان (t) است:
H=I2⋅R⋅t
در جوشکاری نقطهای، جریان بسیار بالا (هزاران آمپر) برای مدت زمان بسیار کوتاه (چند میلیثانیه تا چند ثانیه) از طریق قطعات عبور میکند. مقاومت الکتریکی در سطح تماس بین دو قطعه و همچنین مقاومت داخلی خود قطعات، باعث تولید گرما میشود. این گرما به سرعت دمای فلز را در نقطه تماس بالا میبرد و آن را ذوب میکند. با قطع جریان و حفظ فشار، فلز مذاب سرد شده و یک “دکمه جوش” (Nugget) تشکیل میدهد که اتصال محکمی بین دو قطعه ایجاد میکند.
مراحل فرآیند جوشکاری نقطهای:
- قرارگیری قطعات: دو قطعه فلز روی هم قرار گرفته و بین الکترودها جای میگیرند.
- اعمال فشار: الکترودها با نیروی مشخصی به قطعات فشار وارد میکنند تا تماس الکتریکی و مکانیکی خوبی برقرار شود.
- عبور جریان: جریان الکتریکی بالا از طریق الکترودها و قطعات عبور میکند. گرمای تولید شده باعث ذوب شدن فلز در نقطه تماس میشود.
- زمان نگهداری (Holding Time): پس از قطع جریان، فشار برای مدت کوتاهی حفظ میشود تا نقطه جوش خنک و جامد شود و اتصال شکل بگیرد.
- برداشتن الکترودها: الکترودها از روی قطعات برداشته میشوند و فرآیند تکمیل میگردد.
مزایای جوشکاری نقطهای
جوشکاری نقطهای به دلیل ویژگیهای خاص خود، دارای مزایای متعددی است که آن را به یک انتخاب محبوب در بسیاری از صنایع تبدیل کرده است:
- سرعت بالا: فرآیند جوشکاری نقطهای بسیار سریع است و امکان تولید انبوه را فراهم میکند.
- اتوماسیونپذیری بالا: این روش به راحتی قابل اتوماسیون است و میتوان از رباتها برای انجام آن استفاده کرد که منجر به افزایش دقت و تکرارپذیری میشود.
- عدم نیاز به مواد پرکننده: برخلاف بسیاری از روشهای جوشکاری، جوش نقطهای نیازی به سیم جوش یا الکترود مصرفی ندارد.
- عدم نیاز به گاز محافظ: نیازی به استفاده از گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون وجود ندارد.
- دقت بالا: محل جوش دقیق و کنترلشده است.
- کمترین تغییر شکل: به دلیل گرمایش موضعی و کوتاه مدت، تغییر شکل قطعات پس از جوشکاری حداقل است.
- هزینه عملیاتی پایین: با توجه به سرعت بالا و عدم نیاز به مواد مصرفی، هزینههای عملیاتی آن پایین است.
- صرفه جویی در فضا: دستگاههای جوش نقطهای معمولاً فضای کمی اشغال میکنند.
- امکان جوشکاری فلزات مختلف: قابلیت جوشکاری انواع فلزات از جمله فولاد، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و آلیاژهای آنها را دارد.
معایب جوشکاری نقطهای
با وجود مزایای فراوان، جوشکاری نقطهای دارای محدودیتها و معایبی نیز هست:
- محدودیت ضخامت: این روش برای جوشکاری قطعات با ضخامت زیاد مناسب نیست. معمولاً برای ورقهایی با ضخامت کمتر از 3 میلیمتر استفاده میشود.
- عدم قابلیت جوشکاری فلزات با رسانایی بالا: فلزاتی مانند مس خالص که دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی هستند، به سختی با این روش جوش داده میشوند.
- نیاز به همپوشانی (Overlap): برای ایجاد اتصال، قطعات باید در یک ناحیه روی هم قرار گیرند.
- ظاهر جوش: نقاط جوش ممکن است از نظر ظاهری در برخی کاربردها مطلوب نباشند، زیرا آثار الکترود روی سطح باقی میماند.
- نیاز به تمیزی سطح: سطح قطعات باید نسبتاً تمیز و عاری از هرگونه آلودگی، روغن و زنگزدگی باشد.
- محدودیت در اشکال پیچیده: دسترسی الکترودها به تمامی نقاط در قطعات با اشکال بسیار پیچیده ممکن است دشوار باشد.
کاربردهای دستگاه جوش نقطهای
جوشکاری نقطهای به دلیل مزایای خود، در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از مهمترین کاربردهای آن عبارتند از:
- صنعت خودروسازی: این صنعت بزرگترین مصرفکننده جوشکاری نقطهای است. از این روش برای مونتاژ بدنه خودرو، شاسی، پانلها و سایر اجزا استفاده میشود. سرعت بالا و امکان اتوماسیون، این روش را برای خطوط تولید انبوه خودرو ایدهآل ساخته است.
- صنایع لوازم خانگی: در تولید یخچال، لباسشویی، ظرفشویی، اجاق گاز و سایر لوازم خانگی برای اتصال قطعات فلزی به کار میرود.
- صنایع الکترونیک: در ساخت قطعات الکترونیکی، بستهبندی باتریها، اتصال سیمها و مدارهای الکتریکی از جوش نقطهای دقیق استفاده میشود.
- صنایع هوافضا: برای جوشکاری برخی از قطعات و سازههای سبک در هواپیما و فضاپیما.
- صنعت مبلمان فلزی: در ساخت صندلیها، میزها و سایر وسایل مبلمان فلزی.
- تولید تابلوهای برق و کابینتهای فلزی: برای اتصال ورقهای فلزی در ساخت این محصولات.
- تولید قطعات فلزی کوچک و قطعات فلزی هنری: در کارگاههای کوچک و برای تولید محصولات خاص.
- ساخت قفسههای فلزی و سازههای سبک.
نتیجهگیری
دستگاه جوش نقطهای یک ابزار حیاتی در دنیای صنعت مدرن است که با بهرهگیری از اصول جوشکاری مقاومتی، اتصالات سریع، محکم و اقتصادی را در طیف وسیعی از کاربردها فراهم میآورد. مزایایی همچون سرعت بالا، قابلیت اتوماسیون، عدم نیاز به مواد پرکننده و دقت بالا، این روش را به انتخابی ایدهآل برای صنایع تولید انبوه تبدیل کرده است. با وجود محدودیتهایی مانند محدودیت در ضخامت و نیاز به همپوشانی، گستره وسیع کاربردهای آن در صنایعی چون خودروسازی و لوازم خانگی، اهمیت و جایگاه ویژه این تکنولوژی را تأیید میکند. پیشرفتهای آتی در زمینه کنترل فرآیند و مواد الکترودها، میتواند قابلیتها و کاربردهای جوشکاری نقطهای را بیش از پیش گسترش دهد.
محصولات الکتروجوش شامل:
دستگاه جوش ترانسی ،دستگاه جوش ترانسی میگ مگ ، دستگاه جوش اینورتر ، دستگاه جوش الکترود ، دستگاه جوش تیگ ، دستگاه جوش میگ مگ ، دستگاه جوش برش پلاسما ، کیف جوشکاری