جوشکاری مقاومت الکتریکی (ERW) در یک نگاه

جوشکاری مقاومت الکتریکی پروسه ای است که قطعات فلزی بوسیله داغ کردن آن ها بوسیله جریان الکتریکی و تحت فشار قرار گرفتن بصورت دائم به یکدیگر متصل می شوند . این نوع جوشکاری بصورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد . برای مثال در ساخت لوله های استیل در صنعت از این نوع جوشکاری استفاده می شود .

فرایند اتصال و جوش فلزات در جوشکاری مقاومت الکتریکی

انواع مختلفی از جوشکاری مقاومت الکتریکی برای ساخت تیوب و لوله مورد استفاده قرار می گیرد . هر کدام از این نوع جوشکاری ها خصوصیات متفاوتی دارد . جوش تولید شده در ERW حاصل ترکیبی از گرما و فشار است . مقدار گرمایی که در این روش باید مورد استفاده قرار گیرد کم تر از نقطه ذوب فلزات است . در حین گرما دهی به فلزات مقداری نیز فشار به ناحیه مورد نظر وارد می شود که باعث می شود لبه های داغ شده به یکدیگر بچسبند .

همانطور که از نام آن پیداست ، گرمای تولید شده بوسیله منبع برق جوشکاری ، نتیجه مقاومت مواد به جریان الکتریکی عبوری از آن ها است . یعنی با اعمال جریان الکتریکی با چگالی زیاد در زمان کوتاه فلزات به حالت خمیری در می آیند . این حالت گام قبل از ذوب شدن آن ها است . در مرحله بعد فشار زیادی نیز در حین و قبل از عبور جریان به آن ها اعمال می شود . این فشار باید بعد از قطع جریان برق نیز ادامه داشته باشد . فشار تولیدی نیز از رول هایی خارج می شود که لوله را به یکدیگر فشار می دهد و شکل نهایی آن را بوجود می آورد .

انواع جوشکاری ERW

دو نوع اصلی ERW عبارتند از ، فرکانس بالا ( HF ) و چرخ تماس چرخشی . دو وجه اصلی جوشکاری HF ، فرایند آن و منبع برق آن هستند . هر کدام از این دو مورد نیز به اجزای دیگری قابل تجزیه هستند .

فرایند جوشکاری HF

دو نوع فرایند جوشکاری HF عبارتند از : تماس HF و القای HF .تجهیزاتی که جریان الکتریکی را تولید می کنند ، مستقل از تجهیزاتی هستند که فشار را بوجود می آورند . در این جوشکاری ، قطعات مغناطیسی درون تیوب ها وجود دارد که به متمرکز کردن جریان جوشکاری کمک می کند .

جوشکاری القای HF

 در این روش جریان الکتریکی از طریق یک سیم پیچ در ابتدای منطقه جوشکاری به فلزات منتقل می شوند . سیم پیچ هیچ اتصالی با لوله ندارد . جریان الکتریکی از طریق فیلدهای مغناطیسی که دور تیوب را احاطه کرده است به مواد القا می شوند . جوشکاری القایی HF ، علائم تماس های جوشکاری را حذف می کند و تنظیمات مورد نیاز برای تغییر سایز تیوب را کاهش می دهد . همچنین میزان هزینه نگهداری آن نسبت به جوشکاری تماسی کم تر است .

جوشکاری تماسی HF

جوشکاری تماسی HF ، جریان جوشکاری را از طریق قطعه هایی که روی نوار سوار هستند انتقال می دهد . توان جوشکاری بصورت مستقیم بر روی تیوب اعمال می شود . این امر باعث می شود در مصرف برق نسبت به جوشکاری القایی HF ، صرفه جویی شود . از آنجایی که مصرف برق این روش بهینه است ، برای ساخت لوله های با قطر بسیار بزرگ مناسب است .

منبع برق جوشکاری HF

ماشین های جوشکاری HF ، بر اساس نحوه تولید برق در آن ها دسته بندی می شوند . این انواع عبارتند از وکیوم و حالت جامد . تیوب های با نوع وکیوم ، منبع برق های سنتی هستند . آن ها در سال 90 میلادی بوجود آمده اند . با این حال واحد های نوع جامد برتری بهتری در صنعت بدست آورده اند .

فرایند جوشکاری چرخ تماس چرخشی

در جوشکاری چرخ تماس چرخشی ، جریان الکتریکی ، از طریق چرخ های تماسی که در نقطه جوش قرار دارند منتقل می شوند . این چرخ های تماسی میزانی از فشار مورد نیاز برای جوشکاری را نیز تولید می کنند .

سه نوع اصلی چرخ های تماسی چرخشی عبارتند از AC ، DC و موج مربعی .

جوشکاری چرخ تماس چرخشی AC

در ماشین های جوشکاری تماس چرخشی AC ، جریان از طریق برس هایی به شفت چرخشی منتقل می شود . ترانسفورماتورهایی روی این برس ها سوار است . این ترانسفورماتور ها ولتاژ را کاهش می دهند و جریان را افزایش می دهند . در نتیجه شرایط را برای جوشکاری مهیا می کنند .

دو پایه های خروجی مدار ترانسفورماتور به دو نیمه از چرخ تماس چرخشی متصل است . این دو قسمت از یکدیگر ایزوله شده انذ . وجود یک نوار این مدار را کامل می کند . این نوار نقش رسانا را  بین دو نیمه های چرخ دارد .

ماشین های جوشکاری با چرخ تماسی چرخنده سنتی ، از جریان خطی ، 60 هرتز استفاده می کنند . اشکالی که به این سیستم وارد است این است که جریان  و در نتیجه گرمای جوشکاری ، بالا پایین می شود . این امر سبب ایجاد محدودیت در سرعتی که تیوب جوش می خورد ، می شود .

جوشکاری چرخ تماس چرخشی DC

گام بعدی در جوشکاری چرخ تماس چرخی ، منبع برق DC است . توان تولید شده دارای نوسان ثابت است . با اینکه این امر مشکل مقدار گرمای متفاوت را حل می کند ، بزرگترین نقطه ضعف این روش ، هزینه نگهداری بالای این نوع جوشکاری است .

از آنجایی که نمی توان ولتاژ جوشکاری DC را با یک ترانسفورماتور تغییر داد ، لازم است که آمپر بالا و ولتاژ پایین جریان جوشکاری به داخل یک شفت از طریق تعداد زیادی برس ( مقدار 92 برای DC در مقابل 8 برای AC ) با چگالی جریان بالا منتقل شود . انتقال آمپر بالا و ولتاژ پایین جریان ، گرمای هدر رفته تولید می کند که این امر باعث هزینه نگهداری بالا می شود .

جوشکاری چرخ تماس چرخنده با موج مربعی

آخرین گام در سیر تکاملی جوشکاری چرخ تماس چرخشی ، منبع برق موج مربعی است . این متد گرمای جوشکاری ثابت را با میزان نگهداری کم هزینه ترکیب می کند .

طریقه ساخت لوله های جوش شده با فرایند جوشکاری مقاومت الکتریکی

لوله های استیل ، تیوب های طویل و تو خالی هستند که برای انتقال مواد از یک سمت به سمت دیگر استفاده می شوند . آن ها اغلب به دو روش مجزا ساخته می شوند . نتیجه این کار تولید لوله های بدون درز و جوش شده است . در هر دو روش ساخت این لوله ها استیل خام باید ابتدا به یک فرم کاربردی تر ، تبدیل شود . بعد از آن ورقه های استیل به وسیله رساندن لبه های آن به یکدیگر به شکل لوله تبدیل می شوند . متدهای متفاوتی برای جوشکاری این لوله ها وجود دارد .

جوشکاری مقاومت الکتریکی ، یکی از همین روش ها برای ساخت سیلندرهای استیل است . جریان برق از بین دو لبه سیلندر استیل عبور می کند . به این روش استیل داغ می شود . سپس لبه ها با فشار به سمت یکدیگر هل داده می شوند . این فشار سبب تشکیل یک منحنی می شود . این نوع جوشکاری از مواد فیلر استفاده نمی کند .

جوشکاری قوس غوطه ور یا SAW و مشتقات این جوشکاری یعنی LSAW و SSAW نیز برای جوشکاری و ساخت لوله به کار می روند . جوشکاری الکتریکی فلش و فرایند جوشکاری لپ نیز برای ساخت لوله بکار می روند .

انواع فرایندهای جوشکاری مقاومتی

فرایند جوشکاری مقاومتی می تواند به چندین دسته تقسیم شود که عبارتند از :

• جوشکاری مقاومتی درزی ( seam welding – RSEW ) : یک نوع فرایند جوشکاری مقاومتی است که یک درز یا شکاف را در محل روی هم قرار گرفتن قطعات جوش می دهد . جوش ایجاد شده حاصل روی هم قرار گرفتن قطعات مورد نظر برای جوش است .
  
• جوشکاری مقاومتی نقطه ای ( spot welding – RSW ) : جوشکاری مقاومتی نقطه ای فرایندی است که سطوحی که بر روی هم قرار گرفته اند از طریق حرارت تولید شده در یک یا چند نقطه به هم متصل می شوند .
  
• جوشکاری مقاومتی زائده ای ( projection welding – PW ) : یک نوع جوشکاری مقاومتی است که در آن جریان الکتریکی در نقطه تماس متمرکز می شود . نقطه تماس بصورت زائده ای در کار وجود دارد . هدف از استفاده از این زائده تمرکز حرارت تولید شده در نقطه تماس است .
  
• جوشکاری مقاومتی جرقه ای سر به سر ( flash butt welding – FBW ) : جوشکاری مقاومتی جرقه ای یک نوع فرآیند جوشکاری مقاومتی است که در آن یک اتصال سر به سر از طریق جرقه زدن و اعمال فشار ایجاد می شود.
  
• جوشکاری مقاومتی فشاری سر به سر (Pressure Butt Welding – PBW) : در این نوع جوشکاری یک فشار خارجی برای تولید اتصال جوش به قطعه وارد می شود .
  

تجهیزات مورد نیاز برای انجام ERW

تجهیزات مورد نیاز برای انجام این نوع جوشکاری عبارتند از :

• قطعات کاری
• الکترود ها
• دستگاه جوشکاری : این دستگاه ها دو نوع هستند . دستگاه های ثابت و ایستگاهی و دستگاه های قابل حمل و متحرک .هر کدام از این دستگاه ها می توانند دارای سه بخش زیر باشند .
  • بخش حرارتی
  • بخش فشاری
  • بخش کنترلی

خوشحالیم که در این مقاله با ما همراه بودید . منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم .

منابع : thefabricator – theprocesspiping – aws