การเชื่อมแบบจุด: คืออะไรและทำงานอย่างไร

การเชื่อมแบบจุดคืออะไร?

การเชื่อมจุดคือ กระบวนการเชื่อมต้านทาน ที่เชื่อมแผ่นโลหะตั้งแต่ 2 แผ่นขึ้นไปโดยใช้ความร้อนและแรงกดที่จุดเฉพาะ ความร้อนเกิดขึ้นจากการส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงผ่านโลหะที่จุดสัมผัส ทำให้วัสดุหลอมละลายและหลอมรวมเข้าด้วยกัน โดยทั่วไปกระบวนการทั้งหมดจะใช้เวลา ระหว่าง 0.01 ถึง 0.63 วินาทีต่อการเชื่อม ทำให้เป็นหนึ่งในวิธีการเชื่อมต่อที่รวดเร็วที่สุดในการผลิต

การเชื่อมแบบจุดไม่ต้องใช้วัสดุเติม ต่างจากการเชื่อมอาร์คหรือ MIG ตรงที่ให้รอยเชื่อมที่สะอาดและสม่ำเสมอโดยมีการบิดเบี้ยวของโลหะโดยรอบน้อยที่สุด มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่จำเป็นต้องเชื่อมแผ่นโลหะขนาดบางอย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ ตั้งแต่แผงตัวถังรถยนต์ไปจนถึงการประกอบชุดแบตเตอรี่

การเชื่อมแบบจุดทำงานอย่างไร?

กระบวนการเชื่อมแบบจุดขึ้นอยู่กับหลักการทางกายภาพหลักสามประการ: ความต้านทานไฟฟ้า การสร้างความร้อน และแรงดันที่ใช้ นี่คือรายละเอียดวิธีการทำงานแบบทีละขั้นตอน:

1. ชิ้นงาน (โดยปกติจะเป็นแผ่นโลหะสองแผ่นที่ทับซ้อนกัน) จะอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดโลหะผสมทองแดงสองอัน
2. อิเล็กโทรดกดลง และยึดแผ่นเข้าด้วยกันให้แน่นภายใต้แรงควบคุม
3. กระแสไฟฟ้าแรงสูง — โดยทั่วไป 1,000 ถึง 100,000 แอมแปร์ — ถูกส่งผ่านอิเล็กโทรดและเข้าสู่โลหะ
4. ความต้านทานไฟฟ้าที่ส่วนต่อประสานหน้าสัมผัสจะสร้างความร้อนเข้มข้น หลอมโลหะก้อนเล็ก ๆ ระหว่างแผ่นโลหะ
5. กระแสไฟจะถูกตัดออก และอิเล็กโทรดจะยังคงรักษาแรงดันไว้ ในขณะที่นักเก็ตหลอมเหลวจะแข็งตัวเป็นรอยเชื่อมที่แข็งแกร่ง
6. อิเล็กโทรดจะหดกลับ และสามารถทำซ้ำได้ที่ตำแหน่งจุดถัดไป

ขนาดและความแข็งแรงของนักเชื่อมแต่ละอันขึ้นอยู่กับความเข้มของกระแสไฟฟ้า แรงของอิเล็กโทรด เวลาการเชื่อม และรูปทรงของปลายอิเล็กโทรด โดยทั่วไปแล้ว นักเชื่อมที่มีรูปแบบเหมาะสมในเหล็กกล้ายานยนต์มาตรฐานจะวัดค่า เส้นผ่านศูนย์กลาง 4 ถึง 8 มม .

ส่วนประกอบสำคัญของเครื่องเชื่อมแบบจุด

การทำความเข้าใจส่วนประกอบหลักช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตั้งค่า บำรุงรักษา และเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องจักรให้เหมาะกับวัสดุและการใช้งานที่แตกต่างกันได้

ในเครื่องเชื่อมแบบจุดที่ใช้แป้นเหยียบ แป้นเหยียบจะควบคุมการเคลื่อนตัวของอิเล็กโทรดและกระตุ้นวงจรการเชื่อม ช่วยให้มือทั้งสองข้างสามารถวางตำแหน่งชิ้นงานได้อย่างแม่นยำ นี่เป็นข้อได้เปรียบตามหลักสรีระศาสตร์และความแม่นยำที่สำคัญในสภาพแวดล้อมที่มีการประกอบแบบผสมสูงหรือแบบแมนนวล

ประเภทของเครื่องเชื่อมจุด

เครื่องเชื่อมแบบจุดมีหลายรูปแบบ ซึ่งแต่ละแบบเหมาะกับปริมาณการผลิต ขนาดชิ้นงาน และความต้องการของผู้ปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน

เครื่องเชื่อมจุดเชื่อมแบบตั้งโต๊ะ

เครื่องจักรขนาดกะทัดรัดที่ออกแบบมาสำหรับงานที่มีปริมาณน้อยถึงปานกลาง โดยทั่วไปจะใช้ในร้านซ่อม การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และการผลิตขนาดเล็ก ความสามารถในการเชื่อมโดยทั่วไปจะครอบคลุมวัสดุถึง ความหนา 2 มม. ต่อแผ่น .

เครื่องเชื่อมเฉพาะจุดแบบเหยียบ

เครื่องจักรเหล่านี้ใช้แป้นเหยียบเพื่อกระตุ้นแขนอิเล็กโทรดและเริ่มวงจรการเชื่อม มือของผู้ปฏิบัติงานยังคงมีอิสระในการจับและวางตำแหน่งชิ้นงาน ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำ ที่ เครื่องเชื่อมจุดเหยียบ DN เป็นตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของหมวดหมู่นี้ ซึ่งรวมเอาท์พุตหม้อแปลงที่แข็งแกร่งเข้ากับการควบคุมแป้นเหยียบตามหลักสรีระศาสตร์ เพื่อประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอและเป็นมิตรต่อผู้ปฏิบัติงานในการผลิตโลหะแผ่น

เครื่องเชื่อมจุดแบบหุ่นยนต์ / อัตโนมัติ

สายการผลิตที่มีปริมาณมาก — โดยเฉพาะในการผลิตยานยนต์ — อาศัยเซลล์การเชื่อมจุดแบบหุ่นยนต์ สถานีเชื่อมจุดด้วยหุ่นยนต์เพียงจุดเดียวก็เสร็จสมบูรณ์ได้ เชื่อม 400 ถึง 600 ต่อชั่วโมง ทำให้ขาดไม่ได้สำหรับการประกอบตัวถังสีขาว

เครื่องเชื่อมแบบจุดแบบพกพา / ปืน

ปืนเชื่อมแบบมือถือที่ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเข้าถึงจุดเชื่อมในรูปทรงที่แน่นหรือไม่สม่ำเสมอ มักใช้ในการซ่อมตัวถังรถยนต์และงานระบบ เครื่องปรับอากาศ

วัสดุที่เหมาะสำหรับการเชื่อมเฉพาะจุด

การเชื่อมแบบจุดมีประสิทธิภาพมากที่สุด เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กชุบสังกะสี ซึ่งมีความต้านทานไฟฟ้าและการเชื่อมได้ดี อย่างไรก็ตาม ด้วยการตั้งค่าเครื่องจักรและการเลือกอิเล็กโทรดที่เหมาะสม จึงสามารถเชื่อมโลหะได้หลายประเภท

• เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (อ่อน) — การเชื่อมที่พบมากที่สุดและง่ายที่สุด
• เหล็กกัลวาไนซ์ — ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงกว่าเนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าของการเคลือบสังกะสี
• สแตนเลส — เชื่อมได้แต่ต้องการการควบคุมความร้อนที่แม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการแพ้
• อะลูมิเนียม — ต้องใช้เครื่องจักรเฉพาะที่มีกระแสและแรงสูงกว่ามากเนื่องจากมีความต้านทานต่ำ
• โลหะผสมทองแดง — มีความท้าทายเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าสูงมาก ต้องใช้อิเล็กโทรดพิเศษ
• แถบนิกเกิล — เชื่อมเฉพาะจุดในชุดแบตเตอรี่ (เซลล์ 18650/21700)

ความหนาของวัสดุถือเป็นข้อจำกัดที่สำคัญ เครื่องเชื่อมจุดแบบแมนนวลและแบบตั้งโต๊ะส่วนใหญ่จัดการการใช้แผ่นผสมกัน 0.5 มม. ถึง 3 มม. ต่อชั้น . โดยปกติแล้วการเกินช่วงนี้จะต้องอัปเกรดเป็นหม้อแปลงที่มี kVA สูงกว่า หรือเปลี่ยนไปใช้กระบวนการฉายภาพหรือการเชื่อมตะเข็บ

พารามิเตอร์การเชื่อมจุดและวิธีตั้งค่า

พารามิเตอร์สี่ตัวควบคุมคุณภาพการเชื่อมโดยตรง การปรับค่าใดค่าหนึ่งอย่างไม่ถูกต้องทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น การถูกไล่ออก (การกระเซ็น) การหลอมรวมไม่เพียงพอ หรือการเกาะติดของอิเล็กโทรด

กระแสเชื่อม

กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นทำให้เกิดความร้อนมากขึ้น สำหรับเหล็กแผ่นเหนียว 1 มม. จะมีกระแสไฟประมาณ 8,000–10,000 ก เป็นเรื่องปกติ อลูมิเนียมต้องการกระแสไฟฟ้าสูงกว่าเหล็กที่มีความหนาเท่ากันถึง 2-3 เท่า

เวลาเชื่อม

วัดเป็นรอบ (1 รอบ = 1/50 หรือ 1/60 วินาที ขึ้นอยู่กับความถี่ของกริด) สำหรับเหล็กแผ่นบางของยานยนต์ ระยะเวลาการเชื่อม 8 ถึง 20 รอบ เป็นมาตรฐาน เวลานานขึ้นจะเพิ่มความร้อนเข้า แต่อาจเสี่ยงต่อการถูกไล่ออกหากกระแสไฟฟ้าไม่ลดลงตามนั้น

แรงอิเล็กโทรด

แรงที่เพียงพอช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสัมผัสทางไฟฟ้าที่ดีและยับยั้งการขับออก แรงที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดความโค้งและการเผาไหม้ที่พื้นผิว แนวทางทั่วไปก็คือ 1,500–2,500 นิวตัน สำหรับเหล็กมาตรฐาน 1-2 มม.

เรขาคณิตปลายอิเล็กโทรด

ปลายหน้าแบนจะทำให้นักเก็ตมีขนาดใหญ่และตื้นขึ้น ปลายโดมหน้าเน้นความร้อน ต้องสวมทิปเป็นประจำ — โดยทั่วไปทุกครั้ง รอยเชื่อม 50–200 — เพื่อรักษาพื้นที่สัมผัสและคุณภาพการเชื่อมให้สม่ำเสมอ

ข้อดีและข้อจำกัดของการเชื่อมแบบจุด

ข้อดี

• ความเร็วสูง — การเชื่อมแต่ละอันเสร็จสมบูรณ์ในหน่วยมิลลิวินาที ทำให้สามารถประมวลผลชิ้นส่วนได้หลายร้อยชิ้นต่อชั่วโมง
• ไม่มีวัสดุตัวเติม — ลดต้นทุนสิ้นเปลืองและลดความจำเป็นในการจัดการลวดหรือเหล็กเส้น
• ความบิดเบี้ยวต่ำ — อินพุตความร้อนเฉพาะจุดช่วยลดการบิดงอของวัสดุโดยรอบ
• อัตโนมัติได้อย่างง่ายดาย — ทำงานร่วมกับแขนหุ่นยนต์และสายการผลิตที่ควบคุมด้วย PLC
• คุณภาพสม่ำเสมอ — เมื่อตั้งค่าพารามิเตอร์แล้ว ความแปรผันของการเชื่อมต่อการเชื่อมจะต่ำมาก
• ความต้องการทักษะผู้ปฏิบัติงานต่ำ — โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นเหยียบและแบบตั้งโต๊ะ

ข้อจำกัด

• จำกัดเพียง ข้อต่อตัก — ไม่เหมาะสำหรับข้อต่อชนหรือรูปทรงข้อต่อที่ซับซ้อนโดยไม่มีการปรับกระบวนการ
• ช่วงความหนาของวัสดุจำกัดโดยไม่ต้องอัพเกรดเครื่องจักร
• การสึกหรอของอิเล็กโทรดจะทำให้ต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป
• ยากต่อการใช้กับโลหะที่มีความนำไฟฟ้าสูง เช่น ทองแดง และอะลูมิเนียม โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ
• การตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมจำเป็นต้องมีการทดสอบแบบทำลาย (การทดสอบการลอก) หรือ NDT แบบอัลตราโซนิค — การตรวจสอบด้วยภาพเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ

การใช้งานทั่วไปของการเชื่อมแบบจุด

การเชื่อมแบบจุดถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย โดยจะต้องเชื่อมแผ่นโลหะบางอย่างรวดเร็วและสะอาด

การเชื่อมแบบจุดกับวิธีการเชื่อมแบบอื่นๆ

การเลือกกระบวนการต่อเชื่อมที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับประเภทวัสดุ การออกแบบข้อต่อ ปริมาณการผลิต และข้อกำหนดด้านคุณภาพ ตารางด้านล่างเปรียบเทียบการเชื่อมแบบจุดกับทางเลือกทั่วไป

สำหรับการผลิตโลหะแผ่นในปริมาณมาก การเชื่อมแบบจุดให้สมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความเร็ว ต้นทุน และความสม่ำเสมอในการเชื่อม ในบรรดาตัวเลือกการเข้าร่วมทั้งหมด

เคล็ดลับเพื่อผลลัพธ์การเชื่อมเฉพาะจุดที่ดีขึ้น

• ทำความสะอาดพื้นผิวชิ้นงาน ก่อนทำการเชื่อม น้ำมัน สี สนิมหนัก หรือสะเก็ดโรงสีหนา เพิ่มความต้านทานต่อการสัมผัสอย่างไม่อาจคาดเดาได้ ทำให้เกิดรอยเชื่อมที่ไม่สอดคล้องกัน
• สวมอิเล็กโทรดเป็นประจำ ปลายเห็ดหรือปนเปื้อนจะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางการเชื่อมและลดความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า ส่งผลให้นักเก็ตอ่อนตัวลง
• ตรวจสอบแรงจับยึด แรงกดดันไม่เพียงพอทำให้เกิดการไล่ออก การใช้แรงมากเกินไปอาจทำให้วัสดุบางแตกร้าวหรือทำให้เกิดรอยบุ๋มของอิเล็กโทรดได้ลึก
• ใช้น้ำหล่อเย็น บนเครื่องจักรใดๆ ก็ตามที่ใช้วงจรการผลิตต่อเนื่อง ความร้อนสูงเกินไปจะทำให้ฉนวนของหม้อแปลงเสื่อมคุณภาพและทำให้อายุการใช้งานของอิเล็กโทรดสั้นลงอย่างมาก
• ทำการทดสอบการลอกแบบทำลายล้าง ในช่วงเริ่มต้นของการดำเนินการผลิตแต่ละครั้งเพื่อยืนยันขนาดนักเชื่อมและแรงดึงก่อนที่จะดำเนินการผลิตเต็มรูปแบบ
• รักษาระยะการเชื่อมขั้นต่ำ การวางแนวเชื่อมไว้ใกล้กันเกินไปทำให้เกิดการแบ่งส่วน - กระแสไฟฟ้าใช้เส้นทางของแนวเชื่อมก่อนหน้าแทนที่จะสร้างนักเก็ตใหม่ ระยะห่างขั้นต่ำของ 20–30 มม แนะนำให้ใช้ระหว่างรอยเชื่อมสำหรับเหล็กขนาด 1 มม.

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: โลหะชนิดใดที่ไม่สามารถเชื่อมแบบจุดได้

โลหะที่มีความนำไฟฟ้าสูง เช่น ทองแดงและทองเหลือง เป็นจุดเชื่อมได้ยากด้วยอุปกรณ์มาตรฐาน เนื่องจากจะกระจายความร้อนเร็วเกินไป โดยทั่วไปแล้วโลหะผสมแมกนีเซียมและตะกั่วก็ไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมแบบจุด

คำถามที่ 2: โลหะสามารถมีความหนาเท่าใดในการเชื่อมแบบจุด?

โดยทั่วไปแล้วเครื่องเชื่อมจุดแบบใช้มือและแบบเหยียบแบบมาตรฐานจะจัดการได้ 0.5 มม. ถึง 3 มม. ต่อชั้นแผ่น . เกจที่หนักกว่านั้นต้องใช้เครื่องจักรที่มี kVA สูงกว่าหรือกระบวนการเชื่อมแบบอื่น

คำถามที่ 3: การเชื่อมแบบจุดมีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการใช้งานด้านโครงสร้างหรือไม่?

รอยเชื่อมแบบจุดมีแรงเฉือนสูงแต่ค่อนข้างอ่อนในการลอก สำหรับการใช้งานเชิงโครงสร้าง การเชื่อมจะถูกวางเรียงกันเป็นแถวๆ หลายจุด และได้รับการออกแบบเพื่อให้ข้อต่อรับแรงเฉือนมากกว่าการลอก โครงสร้างตัวถังรถยนต์อาศัยข้อต่อแบบจุดเชื่อมทั้งหมดเพื่อประสิทธิภาพในการชน

คำถามที่ 4: อะไรคือความแตกต่างระหว่างเครื่องเชื่อมแบบจุดแบบเหยียบและเครื่องเชื่อมแบบจุดแบบตั้งโต๊ะมาตรฐาน?

เครื่องเชื่อมแบบจุดแบบเหยียบใช้เท้าเหยียบเพื่อควบคุมแขนอิเล็กโทรดและกระตุ้นวงจรการเชื่อม ทำให้มือทั้งสองข้างมีอิสระในการจับและวางชิ้นงาน โดยทั่วไปแล้ว ช่างเชื่อมแบบตั้งโต๊ะมาตรฐานต้องใช้มือเดียวเพื่อควบคุมไกปืน ซึ่งอาจลดความแม่นยำในการวางตำแหน่งบนชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้

คำถามที่ 5: ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าการเชื่อมแบบจุดนั้นดีหรือไม่?

การตรวจสอบด้วยสายตาสามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัดเจน เช่น รอยไหม้ที่พื้นผิว รอยลอกออก หรือรอยเชื่อมที่หายไป เพื่อยืนยันการสร้างนักเก็ตและแรงดึง ให้ดำเนินการ การทดสอบการลอกแบบทำลายล้าง — หากนักเก็ตฉีกโลหะแม่แทนที่จะลอกออกอย่างหมดจดที่ส่วนต่อประสาน การเชื่อมจะเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแข็งแกร่ง การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นวิธีการหลักแบบไม่ทำลายสำหรับการตรวจสอบการผลิต

คำถามที่ 6: ควรเปลี่ยนอิเล็กโทรดเชื่อมแบบจุดบ่อยแค่ไหน?

ควรแต่งขั้วไฟฟ้า (เปลี่ยนรูป) ทุกครั้ง รอยเชื่อม 50–200 ขึ้นอยู่กับวัสดุและการตั้งค่าปัจจุบัน จำเป็นต้องเปลี่ยนอิเล็กโทรดทั้งหมดเมื่อไม่สามารถแต่งปลายให้เป็นเส้นผ่านศูนย์กลางที่ถูกต้องได้อีกต่อไป โดยทั่วไปหลังจากรอบการเชื่อมหลายพันรอบ

Q7: การเชื่อมแบบจุดสามารถใช้กับอลูมิเนียมได้หรือไม่?

ใช่ แต่การเชื่อมจุดอลูมิเนียมต้องใช้เครื่องจักรเฉพาะทางที่มีกระแสเอาต์พุตสูงกว่ามาก (โดยทั่วไปคือความต้องการเหล็ก 2–3 เท่า) และวัสดุอิเล็กโทรดดัดแปลง เครื่องเชื่อมจุดเหล็กมาตรฐานไม่เหมาะกับอลูมิเนียมที่ไม่มีการดัดแปลง