بررسي تجربي و عددي تاثير جريان و نيروي الكترود بر پاشش در جوشكاري مقاومتي نقطه اي ورق هاي فولادي كم كربن گالوانيزه و غيرگالوانيزه

Numerical and Experimental Investigation of Current and Electrode Force Effects on Expulsion in Resistance Spot Welding of Galvanized and Non-Galvanized Low-Carbon Steel Sheets

در حين فرآيند جوشكاري مقاومتي نقطه اي مقداري فلز مذاب از فصل مشترك بين دو ورق خارج مي شود كه موجب آلودگي روي بدنه خودروها مي شود و اين موجب اختلال در فرآيند رنگ آميزي و كاهش ايمني كارگاه مي شود. در اين پژوهش با بررسي تجربي و عددي اثر جريان جوشكاري و فشار الكترود بر روي ميزان پاشش مذاب در جوشكاري نقطه اي ورق فولادي گالوانيزه و غيرگالوانيزه، پيش بيني پاشش مذاب براي هر دو ورق انجام شده است. نتايج تجربي نشان داد كه با افزايش جريان جوشكاري، قطر دكمه جوش و استحكام جوش در هر دو نوع ورق به طور پيوسته افزايش يافت تا زماني كه پاشش رخ داد. در يك جريان جوشكاري يكسان، قطر دكمه ايجاد شده براي هر دو ورق تقريبا يكسان بود، اما در ورق گالوانيزه پاشش مذاب در قطر دكمه هاي بالاتر اتفاق مي افتاد. افزايش فشار الكترود تا قبل از پاشش موجب افزايش قطر دكمه و بعد از پاشش موجب كاهش قطر دكمه مي شد . نتايج به دست آمده از تحقيق با يك مدل عددي اصلاح شده مورد ارزيابي قرار گرفت كه با يكديگر همخواني نسبي داشتند. در اين مدل افزايش قطر دكمه موجب افزايش نيروي ناشي از دكمه جوش مي شد و پاشش مذاب را تسريع مي كرد، در صورتي كه فشار الكترود به عنوان عامل ممانعت كننده از پاشش بود. پوشش فلز روي در ورق هاي گالوانيزه، با ضريب اصطكاك و مقاومت تماسي فلز روي- فلز روي كم، موجب ايجاد انطباق خوب ورق ها در حين فرآيند جوشكاري مي شود كه اين موضوع طبق مدل عددي سبب مي شود تا پاشش مذاب براي ورق هاي گالوانيزه در قطر دكمه هاي بالاتر اتفاق بيفتد.

During the process of Resistance spot welding (RSW), some of the molten metal comes out of the interface of the two sheets, which causes contamination on the body of the cars. This disrupts the staining process and reduces the safety of the workshop. In this study, by numerical and experimental investigation of the effect of welding current and electrode forces on expulsion in RSW of galvanized and non-galvanized steel sheets, the prediction of expulsion for both sheets was performed. Experimental results showed that with increasing the welding current, nugget diameter and weld strength increased continuously until expulsion occurrence. The resultant nugget in both types of sheets had almost similar diameter at the similar welding current; however, in the galvanized sheet, expulsion occurred at a larger nugget diameter. Increasing the electrode force before the occurrence of expulsion increased the nugget diameter, but, then, reduced the nugget diameter. The results of the study were evaluated with a modified numerical model that were consistent with each other. In this model, increase in the nugget diameter increased the force from within the nugget and accelerated the expulsion, while the electrode force was a hindrance to the expulsion. Zinc coated on galvanized steel sheets with low contact resistance and friction coefficient between zinc-zinc metal resulted in a good fit between two sheets during the welding process, which according to the numerical model, causes expulsion to occur at a larger nugget diameter for galvanized steel sheets.