بررسی اثر پارامترهای فرآیند بر رفتار مکانیکی اتصال نقطه جوش مقاومتی

جوشکاری مقاومتی نقطه ای پرکاربرد ترین روش اتصال ورق های با ضخامت کم می باشد و معمولا برای اتصال ورق هایی با ضخامت بین 5/0 تا 3 میلی متر بکار می رود. جوشکاری مقاومتی نقطه ای به دلیل سرعت بالای اجرا و قابلیت مکانیزه شدن دارای کاربرد وسیعی در صنایعی مانند خودروسازی و هوافضا می باشد در فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای به دلیل وجود مقاومت تماسی در برابر جریان الکتریکی، در ناحیه تماس ورق ها حرارت قابل توجهی تولید شده که به کمک فشار اعمالی الکترودها باعث اتصال دو ورق می شود. به دلیل تغییرات دمایی بالا و همچنین وجود فشار الکترود، در پایان جوشکاری شاهد حضور تنش های پسماند در ورق ها خواهیم بود. تنش های پسماند بر روی خصوصیات مکانیکی به ویژه خستگی تاثیر گذار هستند. به دلیل حضور بارهای دینامیکی و میدان های تنش پسماند در اتصالات نقطه جوش مقاومتی، اطلاع درست و کافی از ابعاد دگمه جوش وهمچنین کیفیت و بزرگی میدان های تنش پسماند برای پیش بینی رفتار مکانیکی ترک، ضروری می باشد. جریان جوشکاری، زمان جوشکاری و فشار الکترود سه پارامتر اصلی فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای بوده که بر روی ابعاد دگمه جوش و توزیع تنش های پسماند تاثیرگذار می باشند. پس از جوشکاری یک شیار بسیار باریک بین دو ورق شکل می گیرد که همین شیار می تواند مانند یک ترک عمل کرده و باعث شکست اتصال گردد. با توجه به اینکه در هر خودرو نزدیک به 5000 جوش مقاومتی نقطه ای وجود دارد، و در نظر گرفتن حفظ ایمنی سرنشین خودرو، لزوم توجه به رفتار مکانیکی این نوع اتصال آشکار می گردد. در این مطالعه مدل المان محدود دو بعدی و سه بعدی به صورت کوپل مستقیم الکتریکی- حرارتی و کوپل غیرمستقیم حرارتی- مکانیکی، به کمک نرم افزار ansys 14.0، به منظور تعیین بزرگی و نحوه توزیع تنش های پسماند در فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای ورق فولاد hc180y توسعه داده شده است. نتایج حاکی از آن است که توزیع تنش¬های پسماند شعاعی در ناحیه دکمه جوش، کششی بوده و با نزدیک شدن به لبه¬ی ورق¬ ها سطح تنش¬های پسماند کششی کاهش می¬یابد. بررسی اثر پارامترهای ولتاژ جوشکاری، زمان جوشکاری و فشار وارد بر الکترود، بر بزرگی و توزیع تنش های پسماند در مدل دو بعدی جوشکاری مقاومتی نقطه ای انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش ولتاژ و زمان جوشکاری سطح تنش¬های پسماند کششی کاهش و با افزایش فشار اعمالی بر الکترود سطح تنش¬های پسماند کششی افزایش می یابد. سپس مقدار ضریب شدت تنش اتصال نقطه جوش تحت بار کششی برشی در نرم افزار ansys 14.0 محاسبه شده و اثر پارامترهای ولتاژ جوشکاری، زمان جوشکاری و فشار وارد بر الکترود بر مقدار ضرایب شدت تنش بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش ولتاژ و زمان جوشکاری مقدار ضرایب شدت تنش کاهش می یابد و با افزایش فشار وارد بر الکترود مقدار ضریب شدت تنش در مود اول افزایش و در مود دوم کاهش می یابد.