ฟิสิกส์การเชื่อมและการตัด ตอนที่ 17
เอกสารอ้างอิง
Kathy Sinnes. (2018) Welding handbook. 10Th Ed. Vol, 1. Welding and cutting science and technology. American welding society. Miami. USA.
ขนาดของความต้านทานที่ผิวสัมผัสระหว่างผิวสัมผัสของเหล็กที่ไม่มี coating สองผิวมีค่าประมาณ
100 micro-ohms (µ
)
ผลคือต้องใช้กระแสสูง โดยทั่วไปอยู่ในระดับหลายพันถึงหลายหมื่นแอมแปร์
(A) ในกรณีแหล่งจ่ายกำลังแบบ capacitor discharge กระแสอาจสูงได้ถึงหลายพันแอมแปร์ แต่เวลาเชื่อมสั้น,
ความต้านทานที่ผิวสัมผัสระหว่างชิ้นงานเหล็ก ตัวอย่างเช่น
จะหายไปเป็นส่วนใหญ่ในช่วงครึ่งคาบแรกของการไหลของกระแสสลับ (AC) อย่างไรก็ตาม
ความร้อนที่เกิดที่ผิวสัมผัสระหว่างคาบแรกจะเพิ่มอุณหภูมิของโลหะงานและทำให้ความต้านทานของโลหะงานเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
ซึ่งเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ
การเพิ่มขึ้นของความต้านทานของโลหะงานทำให้กระแสเชื่อมมีประสิทธิผลมากขึ้นในการสร้างแนวเชื่อม
ความสำคัญของความต้านทานที่ผิวสัมผัสใน material ที่มี resistivity
ปานกลาง เช่น เหล็ก
แสดงให้เห็นจากข้อเท็จจริงที่ว่าแรงกดเชื่อมที่สูงขึ้น
ซึ่งทำให้ความต้านทานที่ผิวสัมผัสลดลง จะต้องใช้กระแสเชื่อมที่สูงขึ้น, กระบวนการ resistance welding ที่เลือกและ
welding schedule ที่กำหนด
ยังมีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อปัจจัยด้านพลังงานที่กล่าวไว้ข้างต้น ตัวอย่างเช่น
การสูญเสียความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อระยะเวลาการไหลของกระแสเพิ่มขึ้น
ดังนั้น
เวลาเชื่อมที่นานขึ้นจึงต้องเพิ่มพลังงานขาเข้าให้กับแนวเชื่อมให้สอดคล้องกัน
เพื่อชดเชยการสูญเสียความร้อน, เพื่ออธิบาย ให้พิจารณา
resistance spot welding ที่ใช้แหล่งจ่ายกำลังแบบ step-down
transformer ทั่วไป โดยใช้สมการประเมินความร้อนที่เกิดขึ้น
ในการ spot welding ของแผ่นเหล็ก 2 แผ่น หนา 1 มิลลิเมตร
(0.040 in.) ซึ่งต้องใช้กระแส 10 000 A เป็นเวลา 0.1 วินาที
หากสมมติให้ความต้านทานเชิงผลเท่ากับ 100 µ
แล้ว สมการจะได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้
โดยที่ E หมายถึงความร้อนที่เกิดขึ้น
หน่วยเป็นจูล (J)
ประมาณ
10.5 J
ต้องใช้เพื่อให้ความร้อนและหลอมเหล็กปริมาตร 1 ลูกบาศก์มิลลิเมตร เมื่อสมมติว่า fusion zone ของแนวเชื่อมเป็นทรงกระบอกเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มิลลิเมตร และสูง 1.5 มิลลิเมตร โลหะที่หลอมรวมจะมีปริมาตรประมาณ 29 ลูกบาศก์มิลลิเมตรจึงต้องใช้พลังงานหลอมประมาณ 305 J ความร้อนที่เหลือ (1000J – 305J = 695 J) จะถูกดูดกลืนโดยโลหะรอบข้าง ค่า melting efficiency เท่ากับ 0.31 (305J/1000) เกิดจากเงื่อนไขนี้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น