Diminuzione dei tassi di espulsione già bassi
Lo stabilimento di MINI del BMW Group a Oxford aveva già un basso tasso di espulsione del 3,7%. Tuttavia, l'obiettivo del progetto WeldZero del governo britannico è l'assenza dei difetti di saldatura. Con il finanziamento di WeldZero, lo stabilimento di MINI di Oxford e The Welding Institute hanno lavorato sistematicamente per ridurre ulteriormente il tasso di espulsione dello stabilimento per ciascuna delle 6000 saldature a punti a resistenza (RSW) presenti su ogni modello MINI.
Lo stabilimento di MINI a Oxford utilizza robot e pistole di saldatura all'avanguardia e di alto livello, con controlli integrati/adattivi per tutte le saldature a punti; quindi non presenta problemi di scarsa qualità, sottodimensionamento o saldatura a bassa resistenza. L'unico problema residuo sono gli schizzi di saldatura.
Nello studio in corso, l'analisi dei dati viene usata per identificare:
- Eventi di espulsione della saldatura
- Le loro cause principali
- Schemi di dati per ogni causa principale
Informare i tecnici di produzione delle azioni correttive appropriate.
Misure correttive iniziali per gli schizzi di saldatura
- Ridurre la pressione dell'aria della pistola di saldatura, che era originariamente e intenzionalmente "sovrapressurizzata" nell'errata convinzione che la sovrapressione avrebbe compensato le differenze nelle distanze dall'alimentazione dell'aria alla pistola di saldatura. Riducendo la pressione dell'aria, si ottiene una migliore equalizzazione della pressione per tutte le pistole di saldatura, riducendo le espulsioni di saldatura e riducendo i costi energetici dell'alimentazione d'aria del 25%.
- Monitoraggio del flusso dell'acqua di raffreddamento alle pistole di saldatura per individuare ostruzioni o cali nei livelli di flusso. Le interruzioni del flusso dell'acqua di raffreddamento hanno causato il surriscaldamento degli elettrodi di saldatura e l'eccessiva usura degli elettrodi, con conseguenti schizzi di saldatura.
- Analisi dei dati del processo di saldatura di tensione di saldatura, corrente di saldatura, forza di saldatura e resistenza misurata, che è stata poi correlata ai robot di saldatura che hanno il più alto numero di espulsioni di saldatura.
Fattori di espulsione della saldatura aggiuntivi rilevati dall'analisi dei dati
Dopodiché, TWI e BMW hanno eseguito un'analisi dei dati delle espulsioni di saldatura rimanenti per determinare i loro fattori principali:
- Disadattamento del pannello: che comprende la forma scadente del pezzo e il ritorno elastico, ma anche problemi come le parti che vengono spinte fuori posizione da altre parti.
- Effetto degli spazi vuoti: per i componenti più resistenti e spessi — o quelli con tre o quattro lamiere sovrapposte — gli spazi vuoti tra i pannelli possono destabilizzare il processo di saldatura, portando all'espulsione della saldatura.
- Distanza dal bordo dell'elettrodo: la mancata corrispondenza del pannello può far sì che l'elettrodo di saldatura sia troppo vicino al bordo di un pannello, provocando la fuoriuscita della zona di saldatura dal bordo del pannello, con conseguente espulsione pesante.
- Scarso orientamento del punto di saldatura: causato da un disadattamento del pannello o da un difetto di forma e con conseguente orientamento dell'elettrodo diverso da quello ideale di 90 gradi. Questa situazione porta all'espulsione della saldatura e al deterioramento dell'elettrodo che, a sua volta, può causare più espulsioni.
- Punte degli elettrodi molto usurate: la quantità di lega di zinco sugli elettrodi influisce sulle velocità di espulsione.
- Raffreddamento ad acqua delle pistole di saldatura progettato in modo non soddisfacente: le ostruzioni o le curve strette nei canali di raffreddamento limitano il flusso d'acqua, causando il surriscaldamento e l'usura troppo rapidi dell'elettrodo, con conseguenti espulsioni della saldatura.
Determinazione dell'importanza di ogni fattore negli schizzi di saldatura
Il TWI ha quindi creato una cella di saldatura robotizzata per simulare i processi di produzione BMW nel proprio laboratorio. Ha quindi potuto identificare le tolleranze di processo per ciascuno dei fattori sopraelencati per determinare la gravità di ciascun fattore necessario a causare un'espulsione della saldatura.
Inoltre, ha identificato le firme dei dati del processo di saldatura dai timer della saldatrice per diagnosticare la causa dell'espulsione per ciascun caso.
La "pistola fumante": la condizione della punta dell'elettrodo
Lo studio ha determinato che la sensibilità di ciascun fattore di espulsione dipendeva dalla condizione attuale dell'elettrodo. L'usura della punta dell'elettrodo ha influenzato anche le firme dei dati di espulsione.