Sıfır kaynak hatasına doğru ilerlediğinizi hayal edin. Robotlarınızın dakikada 15 metreye varan hızlarda bile daha hassas biçimde izleyip kaynak yapmasına yardımcı olan bir sistem düşünün. Beyaz gövde kaynaklarınızı iyileştirme potansiyeline sahip iki farklı 2021 IABC (Uluslararası Araç Gövdeleri Kongresi) kaynak sunumu özetini sunuyoruz.
Direnç nokta kaynağından kaynaklanan fışkırma oranlarını azaltmaya yönelik kapsamlı ve sürekli bir yaklaşım.
Kaynak ve lehimleme kalitesini iyileştirmek için 3D lazer görüş sistemlerinin mevcut özellikleri.
BMW MINI UK ve TWI Ltd ( The Welding Institute, İngiltere) tarafından yapılan ve devam eden bir çalışmanın amacı, nokta kaynaktan gelen sıcak sıvı metalin arabanın başka bir bölümüne ulaşmasından kaynaklanan pahalı bir sorun olan kaynak fışkırmasını azaltmaktır. Kaynak sıçraması veya sıvı metal ejeksiyonu olarak da bilinen fışkırmalar aşağıdakilere yol açar:
Kaynak fışkırması nedeniyle hasar gören parçaların tanımlanması ve yeniden işlenmesi çok zaman alır.
Şekil 1a: Nokta direnç kaynağından fışkırma.
Şekil 1b: Kaynak fışkırması sonucu panel yüzeyinin yanması ve hasar görmesi. Görseller, TWI Ltd ve BMW MINI UK'nin izniyle kullanılmıştır.
BMW Group'un Oxford'daki MINI fabrikası zaten %3,7'lik düşük bir fışkırma oranına sahipti. Ancak İngiliz hükümetinin WeldZero projesinin hedefi sıfır kaynak hatasıdır. WeldZero'nun finansmanıyla MINI Plant Oxford ve The Welding Institute sistematik bir şekilde çalışarak, her MINI modelinde bulunan 6000 direnç noktası kaynağının (RSW) her biri için fabrikanın fışkırma oranını daha da düşürdü.
MINI Plant Oxford, tüm nokta kaynakları için entegre/uyarlanabilir kontrollerle en son teknoloji ürünü, ileri teknolojili robotlar ve kaynak tabancaları kullanır; bu nedenle düşük kaliteli, düşük ebatlı veya düşük dayanımlı kaynaklarla ilgili hiçbir sorunu yoktur. Kalan tek sorun kaynak sıçramasıdır .
Devam eden çalışmada, veri analizi kullanılarak aşağıdakiler tanımlanmaktadır:
Üretim mühendislerine uygun düzeltici eylemleri bildirmek.
Ardından TWI ve BMW, kalan kaynak fışkırmalarının veri analizini yaparak başlıca faktörleri belirledi:
TWI daha sonra kendi laboratuvarlarında BMW üretim süreçlerini simüle etmek için bir robotik kaynak hücresi kurdu. Ardından, bir kaynak fışkırmasına neden olabilecek her faktörün önem derecesini belirlemek için, yukarıda listelenen faktörlerin her birinin proses toleranslarını belirlediler.
Ayrıca, her bir durumdaki fışkırma nedenini teşhis etmek için, kaynak makinesi zamanlayıcılarından alınan kaynak prosesi veri imzalarını da tanımladılar.
Çalışmada, her fışkırma faktörünün duyarlılığının elektrodun mevcut durumuna bağlı olduğu görüldü. Elektrot ucu aşınması ayrıca fışkırmaların veri imzalarını da etkiledi.
Şekil 2: Elektrot aşınma durumunu kaynak fışkırmasına bağlayan bazı proses verisi analizleri. Görsel, TWI Ltd ve BMW MINI UK'nin izniyle kullanılmıştır.
"[Kaynak] fışkırmasının nedenini teşhis edebilen bir proses içi veri analiz sistemi elde etmek için, son bileme işleminden bu yana [elektrot] uçlarıyla yapılan kaynak sayısını hesaba katabilecek bir model geliştirilmelidir...Kabul edilemez fışkırma seviyelerine sahip kaynakçıların çevrimiçi ve gerçek zamanlı olarak tespit edilmesini ve fışkırma sebebinin teşhis edilmesini sağlayarak sorunların etkili şekilde düzeltilmesini sağlamak için bir araç geliştirilmektedir."
EV akü muhafazaları gibi yüksek güvenlik gereksinimleri olan otomotiv parçalarında, hatalı kaynaklar çok ciddi sonuçlara yol açabilir. Ancak Servo-Robot Corp.tarafından bildirildiği gibi, 3D lazer görüş kamera sistemleri, beyaz gövde (BIW), şasi ve EV akü koruma yapıları dahil olmak üzere, otomobil bileşenleri için robotik lazer kaynağı, lazer lehimi ve ark kaynağı verimliliğini ve kalitesini artırabilir.
2 kHz (saniyede 2000 çerçeve) veya daha yüksek oranlara sahip kameralar yüksek güçlü (30 kW'a kadar) lazer kafalarına entegre edilebilir. Lazerin odak noktasının 20 mm içine yerleştirilen bu kameralar, yüksek hızlı kaynaklama sırasında eğimli şekillerde bile dikişleri takip edebilir ve ayrıca gerçek zamanlı proses izleme ve kaynak sonrası denetim sağlar.
Şekil 3: 3D lazer kamera dikiş izleme ve denetimi ile özel kalıp kaynağı (TWB). Görüntü, Servo-Robot Corp.'un izniyle kullanılmıştır .
Gövde yan çerçeveleri ve kapı iç panelleri gibi büyük parçalar için lazer kaynaklı özel kalıplar (TWB'ler) büyük kaynak robotları gerektirir. Büyük ölçekli olduğundan, robotlar lazer noktasını kaynak bağlantısının 100 mikron dahilinde tutamayabilir. Geri tepmesiz aktüatörlere sahip yüksek hızlı, lazer görüşlü, dikiş izlemeli kameralar, bu zorluğun üstesinden gelebilir ve kaynak hızlarında 15 metre/dakika'ya varan hassas takip olanağı sağlar.
Lazer Proses Kontrol Sisteminin (LPCS) bir parçası olan arka yansıma sensörlü yazılım ile kameraların kombine edilmesi, hem yüzey hem de dahili kaynak hatalarının tespit edilmesini sağlar ve sonuçlar hemen kaynak robotuna gönderilerek kötü kaynakların oluşmasını önler.
Lazer Proses Kontrol Sisteminin geri yansıma sensörü, erimiş havuz anahtar deliğinden yayılan termal radyasyonu ölçer . Lazer gücünün kaynak bağlantısı ve erimiş havuzu tarafından emiliminde oluşan değişimler, kaynakta iç hatalar olduğuna işarettir. Özel kaynaklı kalıplarda; boşluk varyasyonu, boş kenar farklılıkları, kontaminasyon veya yetersiz lazer enerjisi gibi koşulların yol açtığı hatalar gerçek zamanlı olarak tespit edilir.
Benzer 3D lazer görüş sistemleri, araç tavanı ve gövdesinin birleştirilmesi gibi BIW parçalarının lazer ve lazer-hibrit kaynaklaması için de kullanılabilir . Ayrıca, alüminyum dikiş kaynağı ve çelik panel kaynağı da dahil olmak üzere EV akü muhafazalarının (kafesler, koruyucu çerçeveler) lazer ve lazer-hibrit kaynaklaması için de kullanılırlar.
Şekil 4: 3D kamera sistemi kullanılarak çelik akü kutusunun lazer kaynağı . Görüntü, Servo-Robot Corp.'un izniyle kullanılmıştır .
Şekil 5: Çelik sacların lazer kaynağında 3D kameralar tarafından algılanan 0,22 mm'lik pim deliği. Görseller Servo-Robot Corp'un izniyle kullanılmıştır.
Tavanlar için lehimlenmiş bağlantılar gibi lazer lehimli dikişler de iki kameralı görüntü sistemlerinden faydalanabilir. İlk kamera, bağlantıyı bulup takip ederek orta çizgisini belirler. İkinci kamera, dikiş geometrisini ölçerek yüzey kusurlarını 0,1 mm'ye varan çözünürlükle tespit eder. Lehimli bağlantıların iç sağlamlığını kontrol etmek için geri yansıma sensörü kullanılması gerekir.
Kalite sorunlarının ve ark kaynağındaki verimlilik kaybının en büyük nedeni, prosesin kendisi değil, kaynak telinin kaynak bağlantısında doğru bir şekilde konumlanmaması gibi basit bir durumdur. Uygunsuz kablo yerleşiminin en yaygın nedenleri, ayrıntılı parçaların değişkenliği, takımdaki toleransların birikimi, ve kaynak ısı girdisinin yol açtığı çarpılma nedeniyle birleşme yerinin robotun hareket etmeye programlandığı yerde olmamasıdır.
3D kameralı kontrol sistemleri ile dikiş bulma özelliği, bağlantının o anki gerçek konumunu belirler. Ardından, optimum kaynak kalitesini elde etmek için, kablonun konumu bağlantı noktasının gerçek konumuna uyacak şekilde değiştirilir. Ayrıca eğer kabul edilemez bir boşluk varsa, kaynak akımını, hareket hızını veya dokuma düzenini değiştirerek kabul edilebilir bir proses aralığına ulaşmak için, uyarlanabilir bir kaynak programı kullanılabilir.
Şekil 6: Şasi yan kollarının kaynaklanması için dikiş izleme işlemi yapan 3D kameralar. Görüntü, Servo-Robot Corp.'un izniyle kullanılmıştır .
Tam otomatik robotik ark kaynağı denetimi, manuel denetimden daha hızlı ve daha güvenilir olmasının yanı sıra, Endüstri 4.0 gerekliliklerini karşılayabilecek değerli veriler de sağlar. Bu veriler, bir ark kaynağının ne zaman hata eğiliminde olduğunu tahmin etmeye yardımcı olur ve parça kalitesi, fikstür tekrarlanabilirliği veya bizzat kaynak prosesi gibi iyileştirilmesi gereken unsurlara işaret eder.
Ark kaynağı boyutundaki büyük değişkenlikler, düzenlilik ve yüzey pürüzsüzlüğü nedeniyle, ark kaynaklarının denetimi lazer kaynaklara veya lehimlemeye kıyasla daha zordur.
Bu nedenle, ark kaynağı denetimi için en başarılı yaklaşım, karşılaştırmalı bir yaklaşım kullanmaktır: Nominal kaynak kalitesini "altın bir parça" üzerinde kurar, ardından gerçek üretim kaynaklarını bununla karşılaştırır ve kabul edilemeyecek düzeyde farklılıkların olup olmadığına bakarsınız. Aşırı farklılıklar, kontrol altında olmayan ve dolayısıyla kusurlu kaynak yapma olasılığının daha yüksek olduğu bir kaynak işlemini gösterir .
Bu Kılavuz, Docol® gelişmiş yüksek dayanımlı çeliklerin direnç noktası, lazer ve ark kaynakları için öneriler ve teknik özellikler sağlar.
Bu yılın IABC'si (Uluslararası Otomotiv Gövde Kongresi) hem konforlu hem de göz alıcı bir şekilde sanal olarak düzenlendi. Sizin için IABC 2021'den öğrendiğimiz en önemli 9 sonucu özetledik.
Otomotiv sektöründe yüksek dayanımlı çelik kullanımıyla ilgili ücretsiz web seminerlerimizi izleyerek gelişmelerden haberdar kalın.