انتخاب صفحه

چکیده

در این مقاله با استفاده از نـرم افـزارDesign Expert  آزمایشـاتی در قالـب مـاتریس رویـه سـطحی طراحی گردید. بر اساس این آزمایشات، یک مدل ریاضی ارائه شد تا تأثیرات اصـلی، متقابـل و درجـه دوم پارامترهای فشار الکترودها، جریان جوشکاری، زمان جوشکاری بر قطر دکمه جوش در فولادهای St12 با ضخامت  8/0 میلیمتر را پیشبینی نماید. اعتبار مدل و پارامترهای اثرگذار به وسـیله دیـاگرامهای پراکندگی و آنالیز واریانس (ANOVA) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به سطوح پاسخ بدست آمده از آزمایشات مشخص گردید افزایش زمان و جریان جوشکاری در جوشکاری مقاومتی نقطهای در مقادیر پایین و متوسط باعث افزایش قطر دکمه جوش میگردد اما در مقادیر بالا به دلیـل وجـود اثـرمتقابل بین پارامترها تأثیر آنها بر قطـر دکمـه جـوش اثـرعکس دارد. همچنـین افـزایش جریـان درفشارهای ثابت نیز از الگویی مشابه پیروی میکند. درپایان به منظور کسب بزرگترین اندازه قطر دکمه جوش، بهینهسازی مدل بدست آمده صورت گرفت. نتایج بهینه سازی نشان داد که تقریبـاً در جریـان64/10 کیلوآمپر و زمان9 سیکل و فشار 2 بار نقطه جوشهایی با قطر 80/5  میلیمتر شکل میگیرد.

کلمات کلیدی: جوشکاری مقاومتی نقطه ای، طراحی آزمایشات، رویه سطح، نرمافزارDesign Expert ، دکمه جوش

فصل1…………………………………………………………………….. 1 

مقدمه  ……………………………………………………………………………………………………………… 1 

جوشکاری مقاومتی (RW) از جمله روشهای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر است. جوشکاری مقاومتی نقطهای (RSW) سادهترین و پرکاربردترین نوع جوشکاری مقاومتی است که بر روی ورق های نازک انجام میشود. این روش در صنایع نظامی و لوازم خانگی بیشترین کاربرد را داشته و در اتصال قطعات بدنه خودرو و هواپیما، مهمترین روش جوشکاری به شمار میرود از این رو که کیفیت نقطه جوشها اهمیت بسزایی در استحکام نهایی سازه بدنه دارد. شکل و اندازه دکمه جوش تشکیل شده از مهمترین عوامل موثر در استحکام قطعات جوش داده شده میباشد، از این رو لازم است که مقدار متغیرهای جوشکاری نقطهای به طور مناسبی تنظیم شده باشند تا جوش با کیفیت مناسب ایجاد شود. این متغیرها عبارتند از: جنس قطعه، ضخامت قطعه، میزان نیروی وارد شده از الکترودهای دستگاه جوشکاری بر روی قطعه، شدت جریان الکتریکی، مدت زمان اعمال جریان، شکل هندسی و جنس الکترود.

در روش جوشکاری نقطهای دو ورق فلزی مورد نظر، تحت نیروی فشاری وارده بر آنها از طرف الکترودها به یکدیگر فشرده میشوند و مقاومت الکتریکی ورق ها در مقابل جریان الکتریکی عبوری از آنها، موجب بالا رفتن دمای ورقها، به خصوص در ناحیه تماس شده و حوضچه مذاب در ناحیه تماس ورقها با همدیگر شکل می گیرد.

در این روش، هندسه فرآیند در حال تغییر است. در ابتدا سطح تماس دو قطعه بسیار کم است و در ادامه فرآیند این سطح تماس افزایش پیدا میکند تا به مقدار خاصی برسد. با توجه به اینکه سطح تماس میان دو قطعه نقش اساسی در نحوه شکلگیری جوش دارد، پارامتر های موثر این فرآیند، حین انجام آن متغیر است. علاوه بر هندسه سطح تماس،  دمای نقاط گوناگون آن که از پارامترهای موثر در مقاومت الکتریکی سطح تماس می باشد، نیز حائز اهمیت است.

این تحقیق ضمن کمک به درک بهتر فرآیند، نقش پارامترهای تاثیرگذار را بر روی اندازه جوش تشکیل شده را مشخص میکند. همچنین تعیین مقدار بهینه پارامترها بدون انجام آزمایشهای پرهزینه و وقتگیر جنبه دیگر این تحقیق میباشد.

1-1 مقدمه  ……………………………………………………………………………………………………………  2

1-2. انگیزه پژوهش  …………………………………………………………………………………………………  3

مهمترین پارامترهای موثر در فرآیند جوشکاری نقطهای عبارتند از:

زمان لازم جهت انجام عملیات جوشکاری (زمان برقراری جریان)  شدت جریان لازم برای جوشکاری  نیروی اعمالی برای فشردن دو قطعه کار  مقاومت الکتریکی سطوح تماس  خواص فیزیکی قطعات  هندسه قطعات شکل هندسی الکترودها

زمان لازم برای انجام عملیات جوشکاری معمولا کمتر از یک ثانیه است و کوچکترین تغییر در مقدار آن میتواند ساختار جوش را تغییر دهد. همچنین مقدار انرژی حرارتی تولید شده با توان دوم مقدار جریان ارتباط دارد. بنابراین مقدار آن از عوامل مهم تاثیرگذار بر روی جوش میباشد. عامل مهم دیگر در فرآیند، نیروی وارده از الکترودها است. این نیرو برای فشردن اولیه قطعات به همدیگر به کار می -رود. بررسی تاثیر این سه عامل بر روی اندازه دکمه جوش از اهمیت فوق العادهای برخوردار است.

با بررسی پیشینه پژوهش فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای، مشاهده شد که در کارهای انجام شده تاثیر همزمان و متقابل پارامترهای مختلف فرآیند بر روی اندازه دکمه جوش کمتر مورد بحث و بررسی تجربی قرار گرفته است. در این پایان نامه تاثیر جریان، زمان و نیرو بر اندازه دکمه جوش مورد آزمایش قرار گرفته است و سپس نتایج آزمایشگاهی با روشهای آماری تحلیل شده است.

پارامترهای زیادی بر اندازه دکمه جوش تاثیر گذارند اما از موثرترین پارامترهای قابل کنترل که در این پایاننامه هم مورد مطالعه قرار گرفتهاند، میتوان به مقدار جریان اعمالی، زمان عبور جریان و مقدار نیروی اعمالی اشاره کرد. در این تحقیق همچنین با استفاده از تکنیکهای طراحی آزمایشها به صورت علمی تاثیر پارامترهای ذکر شده بر روی اندازه دکمه جوش تشکیل شده، که بر اساس تجارب صنعتی و تحقیقات آزمایشگاهی است، اثبات میگردد.

1-3. ابزارهای مورد استفاده در این پایان نامه  …………………………………………………………………..  3

برای انجام مراحل طراحی آزمایشها از نرم افزار Design expert  که یکی ازقدرتمندترین نرمافزارهای آماری و کنترل کیفی میباشد، استفاده شده است. دراین نرم افزار کلیه مراحل طراحی آزمایشها،تحلیل دقیق آماری و ترسیم نمودارهای گوناگون برای نتایج آزمون، با توجه به نوع مسئله گنجانده شده است. به علت کارایی و قابلیت بالای این نرم افزار در انجام پروژه های آماری و کنترل کیفی ،استفاده از آن بسیار رایج می باشد.

1-4. ساختار پایان نامه  …………………………………………………………………………………………….  4

مراحل انجام تحقیق در پنج فصل این پایان نامه به صورت زیر تشریح شده است.

ابتدا در فصل دوم در مورد فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطهای توضیح مختصری داده شده و سپس پارامترهای تاثیر گذار در این فرآیند مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین در این فصل پیشینه پژوهش در زمینه آزمایشهای عملی انجام شده در زمینه جوشکاری مقاومتی ارائه گردیده است. در فصل سوم به بررسی کارهای تجربی و چگونگی طراحی آزمایشات پرداخته شده است.در فصل چهار، مقدمه ای از روش طراحی آزمایشات به همراه طرح آزمایش به کار رفته در این تحقیق با کلیه نتایج و نمودارهای حاصل از آن آورده شده است. در فصل پنجم به بحث و بررسی در مورد نتایج بدست آمده خواهیم پرداخت .در فصل ششم، خلاصه ای از مراحل انجام تحقیق، نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد برای ادامه کار در آینده ارائه شده است.

نمونه برای قرار گرفتم زیر میکروسکوپ نوری

نمونه برای قرار گرفتم زیر میکروسکوپ نوری

فصل2 جوشکاری مقاومتی نقطه ای …………………………. 5 

2-1. مقدمه:  …………………………………………………………………………………………………………..6

جوشکاری مقاومتی نقطهای یکی از قدیمیترین فرآیندهای جوشکاری الکتریکی است که امروزه در صنایع برای اتصال اغلب فلزاتی که میشناسیم مورد استفاده قرار میگیرد. از این نوع جوشکاری خصوصاً درصنایع اتومبیل سازی به علت سرعت بالا و خاصیت اتوماسیون آن استفاده میکنند [1].

جوش مقاومتی ابتدا در سال 1930 برای اتصال قطعات خودرو استفاده شد[2]. جوش نقطهای از سال1950 در صنعت خودرو رواج گستردهای یافت بطوریکه امروزه در یک خودرو مدرن 2000 تا 5000جوش نقطهای وجود دارد[3].

2-  2.موارد تاثیر گذار بر روی کیفیت جوش نقطه ای.  …………………………………………………………..6

موارد مهمی که روی کیفیت جوش تأثیرگذارند عبارتند از:

  1. شکل  ظاهری جوش
  2. اندازه دکمه جوش
  3. مقدار نفوذ جوش در صفحات
  4. وجود ترک و ناپیوستگی در جوش

همچنین بزرگتر شدن قطر دکمه جوش به افزایش استحکام کششی – برشی میانجامد[5] و با فزایش قطر دکمه جوش ظرفیت تحمل بار کششی – برشی افزایش مییابددر این روش، جوش بوسیله ترکیبی از گرما، فشار و زمان بدست میآید. در جوشکاری مقاومتی نقطهای، پارامترهای موثر جوشکاری منطقه مذاب را بوجود میآورند. گرمایی که لازم است اتصال را بوجود آورد از قانون ژول پیروی میکند(شکل2 -1).

درجوشکاری مقاومتی نقطهای نیاز به حضور جریان الکتریکی بالا و نیرویی میباشد که منطقه مذاب بوجود آمده (دکمه جوش) را نگه دارد تا دکمه جوش شکل گیرد. معمولأ زمان جاری شدن جریان بسیار اندک میباشد.

در این فرآیند، اتصال دو سطح توسط ایجاد حرارت و اعمال فشار به طورهمزمان انجام میگیرد. فلزات به دلیل اثر مقاومت الکتریکی در برابر عبور جریان الکتریکی، گرم شده و حتی به حالت ذوب نیز می -رسند. اعمال جریان الکتریکی با چگالی زیاد در زمانهای کوتاه باعث به حالت خمیری درآمدن محدوده اعمال جریان در قطعه مورد جوشکاری میگردد[10].

جریان بوسیله دو عدد الکترود تزریق میگردد البته قابل ذکر است که اعمال نیرو به ورقها هم بوسیله همان دو الکترود صورت میگیرد. جوش نقطهای میتواند به صورت دستی یا بوسیله ربات انجام پذیرد [11]. در زمانی که نیاز به جوشهایی مشابه داشته باشیم مقادیر جریان، زمان و نیروی الکترود توسط کنترلر تنظیم میشوند و جوشها در مقیاس بالازده میشوند.

2-3.     مراحل جوشکاری مقاومتی نقطه ای…………………………………………………………………….10

2-3- 1. مراحل لازم برای تشکیل نقطه جوش  ………………………………………………………………….10

2-4.     تاثیر عناصر شیمیایی بر جوش پذیری:  ………………………………………………………………..12

2-4- 1. کربن (c) :…………………………………………….ا……………………………………………………12

2-4- 2. فسفر و گوگرد (P.S)  ………………………………………………………..ا………………………….13

2-4- 3. تیتانیوم(Ti)   …………………………………………………………….ا………………………………. .13

2-4- 4. نیتروژن (N)  ……………………………………………………………ا……………………………….13

2-4- 5. سیلسیوم (S i)  ………………………………………………..ا………………………………………13

2-4- 6. منگنزMn) )  …………………………………………………………..ا………………………………….14

2-5.     معایب و مزایای جوش مقاومتی نقطه ای……………………………………………………………….14

2-6.     عوامل مؤثر در جوشکاری مقاومتی نقطه ای  ………………………………………………………..14

2-6-1.  جریان جوشکاری…………………………………………………………………………………………..15

2-6-2.  زمان جوشکاری  …………………………………………………………………………………………  16

2-6-2-1.  توالی فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای  ………………………………………………………..17

2-6-3.  نیروی الکترود (نیروی جوشکاری)  ………………………………………………………………………20

2-6-3-1.  وظایف نیرو یا فشار جوشکاری ………………………………………………………………………..22

2-6-3-2.  انواع نیروها در جوشکاری مقاومتی نقطه ای  ……………………………………………………….23

2-6-3-3.  وظیفه الکترودها، هندسه الکترود، مواد و شرایط  ………………………………………………….24

2-6-3-3- 1. انواع دسته بندی الکترودها  ………………………………………………………………………..25

2-6-3-3- 2. عوامل تأثیرگذار بر روی عمر الکترود………………………………………………………………….28

2-7.     تاثیر گرمای جوش بر کیفیت جوش  ……………………………………………………………………..29

2-8.     تاثیر شرایط سطحی بر روی گرمای ایجاد شده  ……………………………………………………..30

2-9.     مروری برادبیات گذشته  ………………………………………………………………………………..30

2-9- 1. کارهای تجربی  …………………………………………………………………………………………..30

2-9- 2. مدل سازی کامپیوتری…………………………………………………………………………………..34

نمای کلی از جوش و توزیع دمل در نقاط مختلف

نمای کلی از جوش و توزیع دمل در نقاط مختلف

  فصل3 مقدمه ای بر طراحی آزمایشات و آزمایشات انجام شده…………37 

3-1.  مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………38

‫ﺑﺮای ﺗﺤﻘﻖ ﯾﮑﯽ از اﻫﺪاف ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺷﺪه اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ، ﻣﺒﻨﯽ ﺑﺮ ﺗﻬﯿﻪ ﻣﺪلﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﯽ ﺑﺮ داده )ﺗﻮاﺑﻊ ‫رﮔﺮﺳﯿﻮﻧﯽ( ﮐﻪ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ اﯾﺠﺎد ارﺗﺒﺎط ﻣﻌﻨﯽدار ﺑﯿﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ورودی ﺑﺎ ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ﭘﺎﺳﺦ را داﺷﺘﻪ‫ﺑﺎﺷﻨﺪ، ﺑﻪ ﭘﺎﯾﮕﺎه داده ﺗﺠﺮﺑﯽ از ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﻧﯿﺎز ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﻋﻤﻠﯽ ﺑﻪ دو ﺻﻮرت ﻗﺎﺑﻞ اﻧﺠﺎم ﻣﯽﺑﺎﺷﻨﺪ ﯾﮑﯽ اﻧﺠﺎم آﻧﻬﺎ ﺑﺪون اﻟﮕﻮ و ﻃﺮﺣﯽ ﻣﺸﺨﺺ و دﯾﮕﺮی اﺳﺘﻔﺎده از روﯾﮑﺮد ﻃﺮاﺣﯽ آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ، ‫ﮐﻪ در اﯾﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺗﻌﺪاد ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ، دﻗﺖ ﻣﻮرد اﻧﺘﻈﺎر، ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻣﻮﺟﻮد و …از ﯾﮏ ‫اﻟﮕﻮی اﺳﺘﺎﻧﺪارد ﺑﻪ ﻧﺎم ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺸﺎت اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد. در اﯾﻦ ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﯾﺸﺎت و ‫ﺳﻄﻮح ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻫﺮ آزﻣﺎﯾﺶ ﻣﺸﺨﺺ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺗﻔﺎوت اﯾﻦ دو ﻧﺤﻮه اﺟﺮا در اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ در روش اول ‫ﺑﻪ دﻟﯿﻞ اﻧﺘﺨﺎب دﻟﺨﻮاه ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﯾﺸﺎت و ﺳﻄﻮح ﺗﻐﯿﯿﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ، ﺗﻤﺎﻣﯽ ﺗﺮﮐﯿﺒﺎت ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎ ﯾﺎ ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ‫آﻧﻬﺎ، ﻣﻮرد آزﻣﺎﯾﺶ ﻗﺮار ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ و ﺣﺘﯽ ﺑﺎ اﻧﺠﺎم ﺗﻌﺪاد زﯾﺎدی آزﻣﺎﯾﺶ و ﺻﺮف ﻣﻨﺎﺑﻊ زﯾﺎد ﺑﻌﻀﯽ از ‫ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ورودی ﮐﻤﺘﺮ ﻣﻮرد ارزﯾﺎﺑﯽ ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮﻧﺪ. ﻟﺬا در ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از آزﻣﺎﯾﺸﺎت دﻗﺖﻫﺎی ‫ﻻزم ﻗﺎﺑﻞ وﺻﻮل ﻧﯿﺴﺖ. اﻣﺎ در روش دوم ﺑﺎ اﻧﺠﺎم ﺣﺪاﻗﻞ آزﻣﺎﯾﺶ ﻣﻨﻄﻘﯽ از ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ﺳﻄﻮح ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ‫ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ، ارزﯾﺎﺑﯽ ﯾﮑﺴﺎﻧﯽ از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ ﺻﻮرت ﻣﯽ ﮔﯿﺮد.

3-2.  معرفی طرح آزمایش…………………………………………………………………………………………38

‫ﻃﺮاﺣﯽ آزﻣﺎﯾﺸﺎت، ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﯾﺸﺎت و ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ در ﻫﺮ آزﻣﺎﯾﺶ از ‫ﻃﺮﯾﻖ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ و ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﻮام ﭼﻨﺪﯾﻦ ﻣﺘﻐﯿﺮ ﻓﺮآﯾﻨﺪ اﺳﺖ. ﺑﺎ ﺗﺮﮐﯿﺐ ﭼﻨﺪﯾﻦ ﻣﺘﻐﯿﺮ در ﯾﮏ ‫آزﻣﺎﯾﺶ ﺑﻪ ﺟﺎی ﺑﺮرﺳﯽ ﻣﺠﺰای ﻫﺮ ﯾﮏ از آﻧﻬﺎ، ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﻣﯿﺰان ‫ﭼﺸﻤﮕﯿﺮی ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ و درک ﺑﻬﺘﺮی از ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺣﺎﺻﻞ ﻣﯽﺷﻮد. ﯾﮏ آزﻣﺎﯾﺶ ﻃﺮاﺣﯽ ﺷﺪه ‫ﺑﻪ آزﻣﺎﯾﺶ ﯾﺎ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎﯾﯽ اﻃﻼق ﻣﯽﺷﻮد ﮐﻪ در اﯾﻦ آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻫﺪﻓﻤﻨﺪی ﺑﺮ روی ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ورودی ﯾﮏ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﯾﺎ ﺳﯿﺴﺘﻢ اﻋﻤﺎل ﻣﯽﺷﻮد ﺗﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﭘﺎﺳﺦ ﺧﺮوﺟﯽ ﺑﺮرﺳﯽ و دﻻﯾﻞ آﻧﻬﺎ ﻣﺸﺨﺺ ﮔﺮدد. ﻫﺪف ﯾﮏ آزﻣﺎﯾﺶ اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ راﺑﻄﻪ- ‫ﻫﺎی ﻣﺆﺛﺮ ﺑﯿﻦ ﻋﻮاﻣﻞ در ﯾﮏ ﻓﺮآﯾﻨﺪ را ﮐﺸﻒ ﮐﻨﺪ و ﯾﺎ اﯾﻨﮑﻪ ﻓﺮﺿﯿﻪای را درﻣﻮرد ‫ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ﺗﺄﺛﯿﺮﮔﺬار ﺑﺮﻓﺮآﯾﻨﺪ رد ﯾﺎ ﻗﺒﻮل ﻧﻤﺎﯾﺪ. ﺑﻪ ﺑﯿﺎن دﯾﮕﺮ ﻃﺮاﺣﯽ ﯾﮏ آزﻣﺎﯾﺶ ﺑﻪ ‫ﻣﻌﻨﯽ ﻣﺸﺨﺺ ﮐﺮدن ﺗﺮﮐﯿﺒﺎﺗﯽ از ﻋﻮاﻣﻞ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺎﯾﺪ ﻣﻮرد آزﻣﺎﯾﺶ ﻗﺮار ﮔﯿﺮﻧﺪ و ﻧﯿﺰ ‫ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺗﻌﺪاد داده ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺑﺮای ﻫﺮ وﺿﻌﯿﺖ اﺳﺖ. ‫ﻫﺮ ﺗﺮﮐﯿﺐ از ﻋﻮاﻣﻞ ﯾﮏ وﺿﻌﯿﺖ )ﺗﯿﻤﺎر( ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽﺷﻮد و ﺑﺮای ﺟﻤﻊ آوری ﻫﺮ داده ‫ﯾﮏ ﺑﺎر وﺿﻌﯿﺖ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﺎﯾﺪ ﻣﻮرد آزﻣﻮن ﻗﺮار ﮔﯿﺮد. ﻫﺮ ﭼﻪ دادهﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز در ﯾﮏ ‫ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ ﮐﻤﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ ﻫﺰﯾﻨﻪ و زﻣﺎن ﮐﻤﺘﺮی ﺟﻬﺖ اﺟﺮای آن ﺻﺮف ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. ‫ﯾﮏ ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ ﺑﻬﯿﻨﻪ ﺑﺎﯾﺪ ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪای ﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﺑﺎ ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﯾﺶ، دادهﻫﺎ و ‫اﻃﻼﻋﺎت ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺟﻬﺖ ﺗﺠﺰﯾﻪ و ﺗﺤﻠﯿﻞ و دﺳﺘﯿﺎﺑﯽ ﺑﻪ ﺷﺮاﯾﻂ ﺑﻬﯿﻨﻪ راﻓﺮاﻫﻢ ﮐﻨﺪ. ‫روش ﺗﺠﺰﯾﻪ و ﺗﺤﻠﯿﻞ دادهﻫﺎ ﻧﯿﺰ در اﻧﺘﺨﺎب ﻃﺮح ﺑﻬﯿﻨﻪ ﻣﺆﺛﺮ اﺳﺖ. ‫ﺳﻪ اﺻﻞ ﭘﺎﯾﻪ ای درﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪاز: ﺗﮑﺮار، ﺗﺼﺎدﻓﯽ ﮐﺮدن و ﺑﻠﻮکﺑﻨﺪی. ﻓﯿﺸﺮ1 ﻣﺒﺘﮑﺮ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻫﺎی آﻣﺎری در ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ در اواﯾﻞ ﻗﺮن ﺑﯿﺴﺘﻢ اﺳﺖ. ﻃﯽ ﭼﻨﺪﯾﻦ ‫ﺳﺎل وی ﻣﺴﺌﻮل آﻣﺎر و ﺗﺤﻠﯿﻞ دادهﻫﺎی ﯾﮏ اﯾﺴﺘﮕﺎه آزﻣﺎﯾﺶ ﮐﺸﺎورزی ﻟﻨﺪن ﺑﻮد. ﻓﯿﺸﺮ ﺗﺤﻠﯿﻞ ‫وارﯾﺎﻧﺲ را ﺗﻮﺳﻌﻪ داد و ﻧﺨﺴﺖ آن را ﺑﻪ ﺻﻮرت روش ﻋﻤﺪه ﺗﺤﻠﯿﻞ آﻣﺎری در ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ ﺑﻪ ‫ﮐﺎرﮔﺮﻓﺖ. ﻫﺮ ﭼﻨﺪ ﻓﯿﺸﺮ در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ ﭘﯿﺸﮕﺎم ﺑﻮده اﺳﺖ، اﻣﺎ اﻓﺮاد دﯾﮕﺮی ﻧﻈﯿﺮ ﯾﺘﺲ2، ﺑﻮز3 ﮐﮑﺮان4 و ‫ﺑﺎﮐﺲ5, ﻧﯿﺰ در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎﺗﯽ را اﻧﺠﺎم دادهاﻧﺪ. ‫ﺑﺴﯿﺎری از ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎی اوﻟﯿﻪ روشﻫﺎی ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ، در ﻋﻠﻮم ﮐﺸﺎورزی و زﯾﺴﺖ ﺷﻨﺎﺳﯽ ﺑﻮده اﺳﺖ، و ‫در ﻧﺘﯿﺠﻪ ﺑﺴﯿﺎری از اﺻﻄﻼﺣﺎت آن از اﯾﻦ ﻋﻠﻮم ﺑﻪ ارث رﺳﯿﺪه اﺳﺖ. اﻣﺎ ﺑﻪ ﻧﻈﺮ ﻣﯽرﺳﺪ اوﻟﯿﻦ ‫ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎی ﺻﻨﻌﺘﯽ ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ در اواﯾﻞ ﺳﺎل1930 در ﺻﻨﻌﺖ ﭘﺸﻢ ﺑﺎﻓﯽ اﻧﮕﻠﺴﺘﺎن ﺑﻮده اﺳﺖ. ‫ﺑﻌﺪ از ﺟﻨﮓ ﺟﻬﺎﻧﯽ دوم، روشﻫﺎی ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ در ﺻﻨﺎﯾﻊ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ اﯾﺎﻻت ﻣﺘﺤﺪه و اروﭘﺎی ﻏﺮﺑﯽ وارد ﺷﺪ. ﺻﻨﻌﺖ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ و ﻧﯿﻤﻪ ﻫﺎدیﻫﺎ ﻧﯿﺰ ﺳﺎلﻫﺎی زﯾﺎدی اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺎ ﻣﻮﻓﻘﯿﺖ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪای از روشﻫﺎی ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺶ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﮐﻨﻨﺪ. ﺗﺎﮔﻮﭼﯽ6 ﻧﯿﺰ از اﻓﺮاد ﻣﻬﻤﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮاﺗﯽ را در ‫روﺷﻬﺎی ﮐﻼﺳﯿﮏ داده و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه را ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮏ اﺑﺰار ﺑﺎ ارزش ﺑﺮای ‫ﺑﻬﺒﻮد ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ ﻫﺎی ﺗﺤﻘﯿﻖ و ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻣﻌﺮﻓﯽ ﮐﺮد.

3-3.  اهداف طراح یآزمایشات…………………………………………………………………………………………39

3-4.  مراحل طراحی آزمایشات  ………………………………………………………………………………………..40

3-5.  شناسایی و بیان مسئله  ……………………………………………………………………………………41

3-5- 1. انتخاب عوامل و سطوح……………………………………………………………………………………..41

3-5- 2. انتخاب طرح آزمایش………………………………………………………………………………………….42

3-5- 3. انجام آزمایشات و جمع آوری داده ها  ……………………………………………………………………..42

3-5- 4. مدل سازی فرآیند  ……………………………………………………………………………………………42

3-5- 5. تحلیل داده ها  …………………………………………………………………………………………….. 42

3-5- 6.  نتیجه گیری ها و توصیه ها  ……………………………………………………………………………….43

3-6.  استفاده از تکنیکهای آماریدر انجامآزمایش  …………………………………………………………………..43

3-7.  انواع طراحی آزمایش  ……………………………………………………………………………………………44

3-7- 1. طراحی آزمایشات عاملی  …………………………………………………………………………………..44

3-7- 2. طراحی آزمایش با سطوح متفاوت پارامترها  …………………………………………………………….45

3-7- 3. طرحهای پلاکت – بورمن  ……………………………………………………………………………………45

3-7- 4. روش طراحی آزمایشات تاگوچی……………………………………………………………………………..45

3-7- 5. روش طراحی آزمایشات ترکیبی  ………………………………………………………………………….. 45

3-7- 6. روش رویه پاسخ  …………………………………………………………………………………………….  46

3-7- 6-1. رویه سطح در هم آمیخته  ……………………………………………………………………………….  46

3-8.  تحلیل آزمایشات…………………………………………………………………………………………………  46

3-9.  مفاهیم آماری پایه ای  …………………………………………………………………………………………47

3-  9 -1. تحلیل باقیمانده ها  ……………………………………………………………………………………..49

3-9- 2. بررسی ضریب تعیین   R2 …………………….ا…………………………………………………………..49

3-10.  ماده اولیه:…………………………………………………………………………………………………….50

3-11.  آماده سازی قبل از جوش:  ………………………………………………………………………………….51

3-12.  الکترودها :………………………………………………………………………………………………………51

3-13.  تنظیم پارامتر های دستگاه جوش  ……………………………………………………………………….. 54

1 -13-3-فشار اصلی  (Squeeze time)…………………………………………….ا…………………………….54

3-13- 2. زمان نگهداری (Hold time )  …………………………………………..ا……………………………………. 54

3-14. روش های تعیین اندازه دکمه جوش……………………………………………………………………………..  56

3-14- 1. روش های غیر مخرب  ……………………………………………………………………………………….  56

3-14- 2. روش های مخرب  ……………………………………………………………………………………………  56

3-14- 2- 1. اندازه گیری قطر دکمه جوش  به وسیله روشهای مخرب  …………………………………………..  56

شکل دوبعدی تاثیر همزمان جریان _ فشار دز زمان 9 سیکل

شکل دوبعدی تاثیر همزمان جریان _ فشار دز زمان 9 سیکل

فصل4  آزمایشات صورت گرفته و نتایج حاصل …………………………  60

4-1. مقدمه  ……………………………………………………………………………………………………………….  61

‫ﺑﺮای ﺗﺤﻘﻖ ﯾﮑﯽ از اﻫﺪاف ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺷﺪه اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ، ﻣﺒﻨﯽ ﺑﺮ ﺗﻬﯿﻪ ﻣﺪلﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﯽ ﺑﺮ داده )ﺗﻮاﺑﻊ ‫رﮔﺮﺳﯿﻮﻧﯽ( ﮐﻪ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ اﯾﺠﺎد ارﺗﺒﺎط ﻣﻌﻨﯽدار ﺑﯿﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ورودی ﺑﺎ ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ﭘﺎﺳﺦ را داﺷﺘﻪ ‫ﺑﺎﺷﻨﺪ، ﺑﻪ ﭘﺎﯾﮕﺎه داده ﺗﺠﺮﺑﯽ از ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﻧﯿﺎز ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﻋﻤﻠﯽ ﺑﻪ دو ﺻﻮرت ﻗﺎﺑﻞ اﻧﺠﺎم ﻣﯽﺑﺎﺷﻨﺪ. ‫ﯾﮑﯽ اﻧﺠﺎم آﻧﻬﺎ ﺑﺪون اﻟﮕﻮ و ﻃﺮﺣﯽ ﻣﺸﺨﺺ و دﯾﮕﺮی اﺳﺘﻔﺎده از روﯾﮑﺮد ﻃﺮاﺣﯽ آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ، ‫ﮐﻪ در اﯾﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺗﻌﺪاد ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ، دﻗﺖ ﻣﻮرد اﻧﺘﻈﺎر، ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻣﻮﺟﻮد و …از ﯾﮏ ‫اﻟﮕﻮی اﺳﺘﺎﻧﺪارد ﺑﻪ ﻧﺎم ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ ﻃﺮح آزﻣﺎﯾﺸﺎت اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد. در اﯾﻦ ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﯾﺸﺎت و ‫ﺳﻄﻮح ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻫﺮ آزﻣﺎﯾﺶ ﻣﺸﺨﺺ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺗﻔﺎوت اﯾﻦ دو ﻧﺤﻮه اﺟﺮا در اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ در روش اول ‫ﺑﻪ دﻟﯿﻞ اﻧﺘﺨﺎب دﻟﺨﻮاه ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﯾﺸﺎت و ﺳﻄﻮح ﺗﻐﯿﯿﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ، ﺗﻤﺎﻣﯽ ﺗﺮﮐﯿﺒﺎت ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎ ﯾﺎ ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ‫آﻧﻬﺎ، ﻣﻮرد آزﻣﺎﯾﺶ ﻗﺮار ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ و ﺣﺘﯽ ﺑﺎ اﻧﺠﺎم ﺗﻌﺪاد زﯾﺎدی آزﻣﺎﯾﺶ و ﺻﺮف ﻣﻨﺎﺑﻊ زﯾﺎد ﺑﻌﻀﯽ از ‫ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ورودی ﮐﻤﺘﺮ ﻣﻮرد ارزﯾﺎﺑﯽ ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮﻧﺪ. ﻟﺬا در ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از آزﻣﺎﯾﺸﺎت دﻗﺖﻫﺎی ‫ﻻزم ﻗﺎﺑﻞ وﺻﻮل ﻧﯿﺴﺖ. اﻣﺎ در روش دوم ﺑﺎ اﻧﺠﺎم ﺣﺪاﻗﻞ آزﻣﺎﯾﺶ ﻣﻨﻄﻘﯽ از ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ﺳﻄﻮح ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎی ‫ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ، ارزﯾﺎﺑﯽ ﯾﮑﺴﺎﻧﯽ از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ ﺻﻮرت ﻣﯽ ﮔﯿﺮد.

4-2. طراحی آزمایشات…………………………………………………………………………………………………….  61

4-3. انتخاب دامنه پارامترهای جوشکاری…………………………………………………………………………………  63

4-4. بدست آوردن مدل  …………………………………………………………………………………………………..  67

4-5. صحه گذاری مدل…………………………………………………………………………………………………………70

4-6. بهینه سازی  …………………………………………………………………………………………………………..72

  فصل5 بحث و بررسی نتایج ……………………………………….  74

5-1. مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………..75

5-2. بررسی منحنی ها و رویه های جریان – زمان  …………………………………………………………………….  76

5-3. بررسی منحنی ها و رویه های جریان – فشار  …………………………………………………………………….78

رویه جریان _فشار در زمان تابت 7 سیکل

رویه جریان _فشار در زمان تابت 7 سیکل

فصل6  نتیجه گیری و پیشنهادات …………………………………… 83 

6- 1.خلاصه………………………………………………………………………………………………………………….84

6- 2. نتیجه گیری  …………………………………………………………………………………………………………..85

6- 3. ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آینده  ………………………………………………………………………………… 85

منابع و مراجع  ……………………………………………………………………………………………………….. 88 

فهرست جداول

جدول3- 1.ترکیب شیمیایی فولاد مورد استفاده ……………………………………………………………..  50

جدول3-2. مشخصات الکترود مورد استفاده  ………………………………………………………………………..51

جدول3-3. محدوده برنامه ریزی پارامتر های ترکیب جوش در واحد کنترل………………………………………. .53

جدول4-1. مقادیر پارامترهای مورد استفاده در جوشکاری نقطه ای  ……………………………………………  63

جدول4-2. ماتریس طرح رویه پاسخ  ………………………………………………………………………………..  64

جدول4-3. ماتریس طرح رویه با مقادیر واقعی………………………………………………………………………  65

جدول4-4. سطوح واقعی 3 متغیر  ………………………………………………………………………………….  66

جدول4-5. نتایج واقعی بدست آمده از اندازه دکمه جوش پس از انجام آزمایشها……………………………..  67

جدول4-6. آزمون مرحله ای مدلهای مختلف برای رشد اندازه دکمه جوش  ……………………………………  68

جدول4-7. جدول آنالیز واریانس مدل درجه دو برای رشد اندازه دکمه جوش  …………………………………  69

جدول4-8. مقایسه مقادیر مدل با نتایج واقعی در نقاط بیشینه و کمینه مدل………………………………….. 71

جدول4-9. شرایط بهینه سازی برای بدست آوردن حداکثر اندازه دکمه جوش  ………………………………….73

رویه جریان_مان در فشار ثابت 2.5

رویه جریان_مان در فشار ثابت 2.5

فهرست اشکال

شکل2-1. نمای کلی از جوش نقطه ای و توزیع دما در نقاط مختلف  ……………………………………………  7

شکل2-2. شکل شماتیک از نحوه انجام عمل جوشکاری نقطه ای ……………………………………….. 7

  شکل2-3. مقاومتهای مختلفی که در مسیر عبور جریان قرار دارند……………………………………………….  9

شکل2-4. مراحل انجام جوش نقطه ای  …………………………………………………………………………….10

شکل2-5. روشهای افزایش تعادل حرارتی در جوشکاری مقاومتی فلزاتی با هدایت الکتریکی متفاوت  ……..11

شکل2-6. اثر جریان جوشکاری بر استحکام برشی جوش نقطه ای……………………………………………….15

شکل2-7. استحکام برشی – کششی بصورت تابعی از زمان جوشکاری  ……………………………………..  16

شکل2-8. سیکل جوشکاری تک پالس برای جوشکاری نقطه ای و زائده ای…………………………………… 18

شکل2-9. سیکل جوشکاری چند پالسی به همراه زمان پیش گرم کردن زمانUPSLOPE  و زمانDOWNSLOPE  و زمان کوئنچ و زمان تمپر و نیروی فورج  ….19

شکل2-10. توزیع دما در جوش و مقاومت های مسیر جریان………………………………………………………21

شکل2-11. تاثیر نیروی الکترود بر مقاومت سطح ورق  ……………………………………………………………..23

شکل2-12. مقادیر اعمال نیرو در مراحل مختلف……………………………………………………………………..24

شکل2-13. اشکال دماغه الکترودهای جوشکاری نقطه ای طبق استانداردRWMA…………ا…………………25

شکل3-1. مدل کلی فرآیند یا سیستم…………………………………………………………………………………40

شکل3-2. شکل شماتیک از نمونه های جوشکاری  …………………………………………………………………52

شکل3-3.مشخصات دستگاه جوش  …………………………………………………………………………………..52

شکل3-4. شکل شماتیک الکترود کروم- مسی  ……………………………………………………………………..53

شکل3-5. شکل شماتیک برنامه جوشکاری مورد استفاده در این تحقیق  ……………………………………….55

شکل3-6. نمونه جوشکاری شده……………………………………………………………………………………….55

شکل3-6. شکل شماتیک تست کندگی به منظورتعیین اندازه دکمه جوش  …………………………………….57

شکل3-7. شکل شماتیک نحوه آماده کردن نمونه های متالوگرافی  ………………………………………………58

شکل3-8. نمونه جوش پس از برش  …………………………………………………………………………………..58

شکل3-9. نمونه های جوش پس از مانت  ………………………………………………………………………….. 59

شکل3-10. نمونه بدست آمده پس از قرار گرفتن در زیر میکروسکوپ نوری  ………………………………….. .59

شکل4-1. نمودار علت و معلولی پارامترهای موثر در فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای  ………………..  61

شکل4-2. نمودار احتمال نرمال باقی مانده ها  ……………………………………………………………………..70

شکل4-3. دیاگرام پراکندگی مقادیر واقعی در برابر مقادیر بدست آمده به وسیله مدل  ……………………….71

شکل5-1. رویه های جریان – زمان در فشار ثابتBAR5/2  ……………………………..ا………………………  76

شکل5-2. شکل دو بعدی تأثیر همزمان جریان – زمان در فشار ثابتBAR 5/2  ……………………….ا……….77

شکل5-3. رویه جریان – فشار در زمان 11 سیکل  …………………………………………………………………78

شکل5-4. شکل دو بعدی تأثیر همزمان جریان – فشار در زمان 11 سیکل……………………………………..79

شکل5-5. رویه جریان – فشار در زمان ثابت 7 سیکل  ……………………………………………………………80

شکل5-6. شکل دو بعدی تأثیر همزمان جریان – فشار در زمان 7 سیکل  ……………………………………..80

شکل5-7 رویه جریان – فشار در زمان ثابت 9سیکل  …………………………………………………………….81

شکل5-8. شکل دو بعدی تأثیر همزمان جریان – فشار در زمان 9 سیکل………………………………………82

Abstract
In this paper using the Design Expert software, experiments were designed on the basis of response surface method to determine the effects of current, time and electrode pressure on weld nugget diameter. The experimental results were employed to develop a mathematical model which is able to predict linear, quadratic and two-factor interactive effects of these parameters on weld nugget diameter of St12 steel with 0.8mm thickness. Adequacy of the model was checked with the help of scatter diagrams and analysis of variance (ANOVA). The predicted results indicated that increase in current and time at low and medium values increased the weld nugget diameter but at higher values due to interactive effects of parameters their increase caused a decrease in weld nugget diameter. Current increase at constant pressures had a similar effect on weld nugget diameter. The developed model was also used to maximize the weld nugget diameter using the above mentioned software. The optimization results showed that weld nugget diameter obtained a maximum value of about 5.80 mm at 10.64 KA current, 9 cycles and 2 bar electrode pressure
Keywords: Resistance Spot Welding, Design of Experiments, Response Surface, Design Expert Software, St12, Mathematical Model, Weld Nugget



 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

فایل pdf یا اسکن شده (غیر قابل ویرایش)

فایل word , pdf
قیمت 35 هزار تومان