مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

توسعه و اعتبارسنجی تجربی یک مدل تحلیلی ترمو-الکتریکی برای پیش‌بینی اثر شانتینگ در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای متوالی ورق‌های آلیاژ آلومینیوم AA2219

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملّی مهارت، تهران، ایران
10.22034/ijme.2026.597970.2224
چکیده
اثر شانتینگ یکی از چالش‌های مهم در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای متوالی آلیاژهای آلومینیوم است، زیرا باعث تغییر مسیر جریان الکتریکی و کاهش تولید حرارت در نقاط جوش بعدی می‌شود. پیش‌بینی دقیق این پدیده نقش مهمی در کنترل کیفیت اتصال و افزایش قابلیت اطمینان فرآیند جوشکاری دارد. در این پژوهش، یک مدل تحلیلی ترمو-الکتریکی برای پیش‌بینی اثر شانتینگ در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای متوالی ورق‌های آلیاژ آلومینیوم AA2219 توسعه داده شده است. مدل ارائه‌شده بر پایه تعادل انرژی الکتریکی-حرارتی بوده و اثر تغییرات دمایی خواص فیزیکی شامل مقاومت ویژه الکتریکی، هدایت حرارتی و ظرفیت گرمایی ویژه ماده را در نظر می‌گیرد. همچنین، تأثیر ناحیه جوش ایجادشده قبلی بر مسیر عبور جریان و میزان حرارت تولیدشده در جوش‌های بعدی، با استفاده از مفهوم مقاومت معادل شانتینگ لحاظ شده است. اعتبار مدل توسعه‌یافته با انجام آزمون‌های تجربی جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای تحت شرایط کنترل‌شده بررسی شد. نتایج نشان داد که پیش‌بینی ابعاد مغزه جوش و رفتار حرارتی توسط مدل پیشنهادی تطابق مناسبی با نتایج تجربی دارد و این مدل قادر است اثر کاهش جریان مؤثر و کاهش ورودی حرارت ناشی از شانتینگ را بر تشکیل مغزه جوش توصیف کند. نتایج همچنین نشان داد که اثر شانتینگ در توالی‌های جوشکاری متوالی می‌تواند رشد دکمه جوش را به‌طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار دهد. مدل ارائه‌شده می‌تواند به عنوان ابزاری سریع و کارآمد برای تحلیل و بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Development and Experimental Validation of a Thermo-Electrical Analytical Model for Predicting the Shunting Effect in Consecutive Resistance Spot Welding of AA2219 Aluminum Alloy Sheets

نویسندگان English

Yaghoub Dadgar Asl
Mehdi Jafari Vardanjani
Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده English

The shunting effect is one of the critical challenges in consecutive resistance spot welding (RSW) of aluminum alloys, as it alters the current distribution and reduces the heat generation at subsequent welding locations. Accurate prediction of this phenomenon is essential for controlling weld quality and improving process reliability. In this study, a thermo-electrical analytical model is developed to predict the shunting effect during consecutive resistance spot welding of AA2219 aluminum alloy sheets. The proposed model is based on an electrical-thermal energy balance approach and incorporates temperature-dependent electrical resistivity, thermal conductivity, and specific heat capacity of the material. The influence of previous weld nuggets on the current path and heat generation during subsequent welding operations is considered through an equivalent shunting resistance formulation. The developed model is experimentally validated using resistance spot welding tests performed under controlled welding conditions. The predicted weld nugget dimensions and thermal behavior show good agreement with experimental measurements, demonstrating the capability of the proposed approach in describing the effect of shunting on weld formation. The results indicate that the reduction in effective welding current and heat input caused by shunting can significantly influence nugget growth, particularly in consecutive welding sequences. The developed model provides a computationally efficient tool for analyzing and optimizing resistance spot welding parameters in aluminum alloy assemblies.

کلیدواژه‌ها English

Resistance Spot Welding
Shunting Effect
Theoretical Model
AA2219 Aluminum Alloy

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 شهریور 1405