جوشکاری مقاومتی چیست؟ انواع، کاربرد، مزایا و نحوه انجام آن

جوشکاری مقاومتی (RW)، یکی از فرآیندهای پیشرفته و کاربردی در حوزه اتصال فلزات است که با بهره گیری از انرژی الکتریکی و اصول فیزیکی مقاومت الکتریکی عمل می کند. این روش، برخلاف بسیاری از تکنیک های سنتی جوشکاری، نیازی به مواد اضافی مانند فیلرها ندارد و به جای آن، گرما را از طریق عبور جریان الکتریکی از محل اتصال تولید می کند که با توجه به افزایش قیمت آهن فرآیند بسیار مفیدی است. در این مقاله، ضمن بررسی اصول کار این فناوری، به شرح انواع مختلف آن، کاربردها، مزایای قابل توجه و همچنین جزئیات نحوه انجام آن می پردازیم.

جوشکاری مقاومتی چیست؟

«جوشکاری مقاومتی» که با نام های «جوشکاری مقاومت الکتریکی»، جوشکاری مقاومتی (RW) یا Resistance Welding (RW) شناخته می شود، فرآیندی است که در آن اتصال فلزات از طریق ترکیبی هوشمندانه از گرما، فشار و زمان شکل می گیرد. در این روش، جریان الکتریکی با شدت بالا (بین ۵۰۰۰ تا ۲۰,۰۰۰ آمپر) و ولتاژ پایین (کمتر از ۱۰ ولت) از طریق الکترودهای غیر مصرفی به قطعات فلزی منتقل می شود. مقاومت الکتریکی فلز در برابر این جریان، گرمایی تولید می کند که سطوح تماس را به حالت نرم یا نیمه ذوب درآورده و با اعمال فشار، اتصالی محکم ایجاد می کند. برخلاف جوشکاری قوسی، اینجا خبری از گاز محافظ، فلاکس یا فیلر نیست و فلز معمولاً به طور کامل ذوب نمی شود.

انواع روش جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتی شامل انواع مختلفی از روش ها است که هر کدام برای کاربردهای خاص طراحی شده اند. در ادامه هر یک از این روش ها را توضیح می دهیم.

1. جوشکاری نقطه ای مقاومتی (Resistance Spot Welding – RSW)

ساده ترین و پرکاربردترین نوع اینگونه جوشکاری است که به ویژه در صنعت خودروسازی کاربرد فراوان دارد. در این روش، دو ورق فلزی که روی هم قرار دارند، بین دو الکترود مسی قرار می گیرند. جریان الکتریکی با شدت بالا از طریق الکترودها عبور کرده و باعث تولید گرما در محل تماس ورق ها می شود. این گرما باعث ذوب شدن فلز در نقطه تماس و ایجاد یک جوش نقطه ای می شود. این روش جوشکاری با مقاومت الکتریکی به دلیل سرعت بالا، عدم نیاز به مواد اضافی و مناسب بودن برای خطوط تولید انبوه، در صنایع هوافضا و خودروسازی کاربرد دارد.

2. جوشکاری درزی مقاومتی (Resistance Seam Welding – RSEW)

مشابه جوشکاری نقطه ای است، اما به جای ایجاد جوش های نقطه ای، یک جوش پیوسته یا نواری ایجاد می کند. در این فرآیند مقاومتی، الکترودها به شکل دیسک های چرخشی هستند که با حرکت روی ورق ها، جوش های دارای همپوشانی ایجاد می کنند. این روش برای تولید مخازن آب بند یا گازبند مانند باک بنزین خودروها و مبدل های حرارتی استفاده می شود و به دلیل ایجاد اتصالات محکم و پیوسته، از محبوبیت بالایی برخوردار است.

3. جوشکاری زائده ای یا پروجکشن (Projection Welding – RPW)

روشی است که در آن قبل از جوشکاری، برجستگی هایی (زائده ) روی یکی از ورق ها ایجاد می شود. سپس دو ورق روی هم قرار داده می شوند و تحت جوشکاری فشار و جریان الکتریکی قرار می گیرند. گرما در محل زائده ها متمرکز شده و باعث ذوب شدن و اتصال فلزات می شود. این روش به دلیل امکان ایجاد چندین جوش به صورت همزمان و کاهش نیاز به نگهداری الکترود ها، در صنایع خودروسازی و تولید قطعاتی با ضخامت های متفاوت کاربرد دارد.

4. جوشکاری جرقه ای یا فلش (Flash Welding – FW)

از جرقه های الکتریکی برای ذوب کردن لبه های دو قطعه فلزی استفاده می کند. پس از رسیدن به دمای مناسب، قطعات تحت فشار قرار می گیرند و به طور دائم به هم متصل می شوند. این روش اتصالات فلزی برای اتصال میله ها و سیم ها و در صنایع ساختمانی و ساخت و ساز کاربرد دارد و به دلیل مناسب بودن برای اتصال قطعات با سطوح نامنظم، مورد توجه است.

5. جوشکاری مقاومتی لب به لب (Resistance Butt Welding – RBW)

روشی است که در آن دو قطعه فلزی به صورت لب به لب قرار می گیرند و جریان الکتریکی از محل اتصال عبور می کند. این جریان باعث ذوب شدن لبه ها می شود و با اعمال فشار، دو قطعه به هم متصل می شوند. این روش جوشکاری الکتریکی به دلیل سرعت بالا و مناسب بودن برای اتصال قطعات با قطر کوچک، در صنایع تولید لوله و اتصال سیم ها و میله های فلزی کاربرد دارد.

6. جوشکاری با فرکانس بالا (High-Frequency Resistance Welding – HFRW)

مشابه جوشکاری درزی است، اما از جریان الکتریکی با فرکانس بالا (تا ۴۵۰ کیلوهرتز) استفاده می کند. این جریان فقط در سطح فلز جریان می یابد و باعث ایجاد گرما در لبه های قطعات می شود. این روش جوشکاری فلز برای تولید لوله های درزدار و در صنایع فولاد و فلزات کاربرد دارد و به دلیل ایجاد اتصالات دقیق و با کیفیت بالا، مورد توجه است.

7. جوشکاری با فرکانس پایین (Low-Frequency Resistance Welding – LF-RW)

روشی قدیمی و کمتر رایج است که از جریان الکتریکی با فرکانس پایین استفاده می کند. این روش در گذشته برای جوشکاری خطوط لوله نفت و گاز استفاده می شد، اما به دلیل محدودیت های فنی، به تدریج روش های پیشرفته تر جایگزین آن شد.

کاربرد جوشکاری مقاومتی

این نوع جوشکاری به دلیل سرعت بالا و دقت و توانایی ایجاد اتصالات مستحکم، در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارد.

در صنعت خودروسازی، از جوشکاری نقطه ای و درزی برای اتصال ورق های فلزی بدنه خودروها و ساخت مخازن سوخت استفاده می شود تا استحکام و آب بندی این قطعات تضمین گردد. در صنعت هوافضا، این روش برای تولید قطعات سبک و مقاوم مانند بدنه هواپیما و اجزای موتور به کار می رود. صنایع الکترونیک از جوشکاری مقاومتی، به ویژه نوع ضربه ای، برای اتصال سیم ها و قطعات ظریف بهره می برند. در تولید لوازم خانگی، مانند یخچال و ماشین لباسشویی، جوش درزی و نقطه ای برای ساخت بدنه و اجزای فلزی استفاده می شود.

همچنین، در صنعت راه آهن، جوش لب به لب برای اتصال ریل ها و در ساخت ابزار پزشکی، جوش برجسته برای تولید تجهیزات دقیق کاربرد دارد. در صنعت بسته بندی فلزی، این روش برای تولید ظروف، قوطی ها و مواد بسته بندی مختلف کاربرد دارد. در ساخت تجهیزات پزشکی، جوشکاری مقاومتی در تولید ابزار جراحی، تجهیزات تشخیصی و ایمپلنت ها به کار می رود.

تولید برق، این روش در ساخت توربین ها، ژنراتورها و مونتاژ اجزای نیروگاه ها و سیستم های انرژی های تجدیدپذیر استفاده می شود. این تنوع، جوشکاری مقاومتی را به ابزاری حیاتی در تولید مدرن تبدیل می کند.

جوشکاری مقاومتی برای چه نوع فلزاتی مناسب است؟

جوشکاری مقاومتی به عنوان یک فرآیند اتصال فلزات، برای برخی از فلزات مناسب تر است. این روش به ویژه برای فولادهای کم کربن، فولادهای ضد زنگ و آلومینیوم مؤثرتر عمل می کند. در مورد فلزات غیرآهنی مانند مس، آلیاژهای مسی، برنج و برنز، جوشکاری مقاومتی معمولاً توصیه نمی شود؛ زیرا مس به دلیل هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، نیاز به دستگاه هایی با ظرفیت بسیار بالا و الکترودهای سطح سخت یا تنگستن دارد. همچنین، آلیاژهای آلومینیوم -مس هم برای این نوع جوشکاری مناسب نیستند.

به طور کلی این فرآیند برای فلزاتی که دارای مقاومت الکتریکی و حرارتی مناسب هستند، مؤثرتر است. به عنوان مثال، فولادهای کم کربن به دلیل مقاومت الکتریکی مناسب و هدایت حرارتی مطلوب، برای جوشکاری مقاومتی ایده آل هستند.

تجهیزات فرآیند جوشکاری مقاومتی

مهمترین تجهیزات فرآیند جوشکاری مقاومتی، دستگاه جوش مقاومتی است. دستگاه جوش مقاومتی یک سیستم پیچیده، شامل اجزای مختلفی است که هر کدام نقش مهمی در عملکرد دقیق و بهینه آن دارند.

• ترانسفورماتور جوشکاری: ترانسفورماتور جوشکاری، بخش مرکزی دستگاه است که انرژی الکتریکی را به جریان جوشکاری تبدیل می کند. این ترانسفورماتور باید توانایی کنترل جریان و ولتاژ را داشته باشد تا حرارت کافی برای ذوب و اتصال قطعات ایجاد کند.
• الکترودها: الکترودها به عنوان نقطه تماس بین قطعات کار عمل کرده و جریان الکتریکی را به محل جوش هدایت می کنند. این الکترودها فشار وارد کرده و گرما تولید می کنند تا جوش ایجاد شود. با این حال برخلاف روش های جوشکاری دیگر، این الکترودها مصرفی نیستند.
• سیستم کنترل: سیستم کنترل وظیفه تنظیم پارامترهای مختلف مانند جریان، فشار و زمان جوشکاری را بر عهده دارد. این سیستم قادر است بازخورد آنی از فرآیند جوشکاری ارائه دهد و به اپراتور اجازه دهد تا تنظیمات را به طور دقیق برای دستیابی به جوش های با کیفیت انجام دهد.
• سیستم خنک کننده: برای حفظ دمای بهینه و جلوگیری از خرابی قطعات، سیستم خنک کننده استفاده می شود. این سیستم به گردش آب یا هوا در بخش هایی مانند الکترودها و ترانسفورماتورها کمک می کند تا گرمایی که تولید می شود به طور موثر دفع شود.
• فیکسچر: فیکسچر یا بستر جوش، ساختاری است که قطعات کار را در موقعیت مناسب نگه می دارد و از دقت جوشکاری اطمینان می دهد. برای کنترل دقیق فرآیند، این دستگاه ها به سیستم های ایمنی مجهز هستند که از اپراتور و تجهیزات محافظت می کنند.

مزایا و معایب جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتی مزایا و معایب خاص خود را دارد. از جمله مزایای این روش می توان به سرعت بالای تولید، عدم نیاز به مواد مصرفی مانند فلز پرکننده یا گاز محافظ، و قابلیت اتوماسیون و کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری اشاره کرد. همچنین، جوشکاری مقاومتی قادر به اتصال فلزات مشابه و غیرمشابه است و انرژی در آن به صورت مستقیم و متمرکز به محل اتصال اعمال می شود که منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد.

البته این روش معایبی نیز دارد. هزینه اولیه تجهیزات نسبتاً بالاست و در ضخامت ورق هایی که می توان جوش داد محدودیت وجود دارد (معمولاً کمتر از ۶ میلی متر). همچنین، برای اعمال نیروی مناسب نیاز به دسترسی به دو طرف اتصال است که ممکن است در برخی شرایط دشوار باشد. علاوه بر این، جوشکاری مقاومتی برای فلزاتی مانند مس و برنج مناسب نیست.

جمع بندی

در این مطلب از مرکزآهن شما را با جوشکاری مقاومتی و انواع آن آشنا کردیم. اگر در زمینه جوشکاری مقاومتی و بهترین روش برای جوشکاری دچار مشکل شدید می توانید سوالات خود را با کارشناسان ما در قسمت کامنت ها مطرح نمایید.

سوالات رایج