La saldatura a punti di giunzione di serbatoi di carburante a tenuta stagna richiede una sovrapposizione costante tra i punti di saldatura adiacenti, un contatto stabile tra la ruota elettrodo, un apporto di calore controllato e un tracciamento accurato lungo la flangia. La bruciatura indica solitamente un calore eccessivo o localmente concentrato, mentre la distorsione è influenzata dall'apporto di calore totale, dalla geometria del serbatoio, dal supporto del fissaggio e dalla sequenza di saldatura.
Questo articolo discute la saldatura a punti di resistenza industriale di serbatoi di carburante in acciaio nuovi di fabbrica, non utilizzati e contenitori metallici sigillati simili. Non è una guida alla riparazione di serbatoi che hanno contenuto carburante. I serbatoi di carburante usati possono trattenere vapori infiammabili e richiedono procedure di sicurezza specializzate.
La saldatura a punti di resistenza è una forma continua di saldatura a resistenza. Invece di elettrodi stazionari separati che producono saldature individuali, gli elettrodi a ruota rotante applicano pressione e conducono corrente di saldatura mentre il pezzo si muove lungo il percorso di saldatura.
Il processo crea una serie di punti di saldatura lungo le flange sovrapposte di lamiera. Per formare un giunto sigillato, questi punti devono sovrapporsi sufficientemente e rimanere costanti lungo l'intera giunzione.
Durante la saldatura, la corrente passa attraverso l'area di contatto tra i due fogli. La resistenza elettrica genera calore, mentre gli elettrodi a rullo mantengono la pressione sul giunto. A seconda del programma di saldatura, la corrente può essere erogata in impulsi controllati mentre gli elettrodi viaggiano lungo la flangia.
Ogni impulso di corrente forma un punto di saldatura. Quando la relazione tra la frequenza degli impulsi e la velocità della ruota è corretta, un punto si sovrappone al successivo per creare una giunzione continua.
Se la ruota viaggia troppo velocemente per il programma di impulsi selezionato, la distanza tra i punti può aumentare. La saldatura può quindi contenere sezioni non saldate anche se i segni dell'elettrodo appaiono continui. Se la velocità è troppo bassa o l'apporto di calore è eccessivo, il giunto può soffrire di espulsione, forte indentazione, bruciatura o distorsione termica non necessaria.
Una giunzione a tenuta stagna viene quindi creata da una combinazione controllata di:
Nessuna singola variabile può garantire da sola un giunto sigillato.
I segni lasciati dalle ruote elettrodo mostrano il percorso del processo di saldatura, ma non rivelano la condizione interna completa del giunto.
Una giunzione visivamente continua può ancora perdere a causa di:
Per questo motivo, l'ispezione visiva deve essere supportata da un test di perdita definito. Potrebbe essere richiesta anche una valutazione distruttiva periodica per confermare la struttura di saldatura interna.
Un serbatoio che supera un test di perdita di base non è automaticamente qualificato per tutte le condizioni di servizio. A seconda dell'applicazione, l'assemblaggio saldato potrebbe anche dover soddisfare i requisiti per:
I criteri di accettazione dovrebbero provenire dal disegno del prodotto, dagli standard applicabili e dai requisiti di qualità interni del produttore del serbatoio. Aspetto, perdite e prestazioni meccaniche dovrebbero essere valutati separatamente.
I serbatoi di carburante combinano lamiera sottile, lunghi percorsi di saldatura e geometria tridimensionale. Queste caratteristiche rendono il processo più sensibile alle variazioni nell'apporto di calore, nella posizione delle parti e nel contatto dell'elettrodo rispetto a una semplice giunzione diritta su un campione di prova piatto.
La lamiera sottile si riscalda rapidamente. Un cambiamento relativamente piccolo nel processo può spostare la saldatura da fusione insufficiente a espulsione o bruciatura.
Troppo poco calore può comportare piccoli punti di saldatura, sovrapposizione insufficiente dei punti o legame debole. Troppo calore può ammorbidire eccessivamente il foglio, espellere materiale fuso o creare un foro attraverso il giunto.
La finestra di processo utilizzabile è influenzata dal grado del foglio, dallo spessore, dal rivestimento, dalla larghezza della flangia, dalla condizione di contatto e dalla velocità di produzione. I parametri sviluppati per un serbatoio non dovrebbero essere copiati direttamente su un altro serbatoio senza convalida.
I serbatoi di carburante per motociclette, i serbatoi automobilistici e altri contenitori formati hanno spesso giunzioni curve, altezze variabili e aree di accesso strette. Gli elettrodi a rullo devono rimanere posizionati correttamente seguendo queste caratteristiche.
Le sfide geometriche comuni includono:
Se la ruota non rimane centrata sulla sovrapposizione, la pressione applicata e la corrente di saldatura possono spostarsi verso un lato della flangia. Ciò può produrre un punto irregolare, un'eccessiva indentazione o perdite locali.
La resistenza elettrica e la distribuzione del calore nel giunto dipendono in parte da come i due fogli entrano in contatto tra loro. Le variazioni nelle parti stampate possono quindi creare variazioni nella saldatura.
I problemi di accoppiamento possono includere:
Una macchina di saldatura non può compensare completamente i componenti stampati instabili. Una saldatura a punti affidabile inizia con parti ripetibili, un design di sovrapposizione adeguato e un fissaggio che mantiene l'accoppiamento richiesto.
Olio, polvere, ruggine, ossido e residui di stampaggio possono modificare la resistenza di contatto tra i fogli e tra il pezzo e gli elettrodi. Alcuni rivestimenti possono anche aderire alla superficie del rullo o aumentare il tasso di usura dell'elettrodo.
Le possibili conseguenze includono:
L'area di saldatura dovrebbe essere fornita in una condizione superficiale definita e ripetibile. I metodi di pulizia e preparazione superficiale devono essere selezionati in base al materiale e al rivestimento piuttosto che applicati come trattamento universale.
Un difetto dovrebbe essere indagato in base alla sua posizione, schema e storia di produzione. Il semplice aumento o riduzione della corrente senza identificare lo schema del difetto può introdurre un problema diverso.
|
Difetto |
Cause probabili |
Cosa controllare per prima |
| Perdita di saldatura | Sovrapposizione insufficiente del punto, spazi locali, tracciamento instabile o chiusura incompleta della giunzione | Posizione della perdita, percorso della ruota, accoppiamento delle parti e registri di processo |
| Bruciatura | Apporto di calore eccessivo, bassa velocità di avanzamento, accoppiamento scadente o contatto concentrato | Programma di corrente, velocità della ruota, contatto della flangia e condizione dell'elettrodo |
| Distorsione eccessiva | Accumulo di calore, supporto inadeguato o sequenza di saldatura inadatta | Supporto del fissaggio, apporto di calore totale e sequenza di rilascio della parte |
| Giunzione intermittente | Corrente instabile, sollevamento della ruota o pressione incoerente | Contatto della ruota, geometria del serbatoio e uscita del controller |
| Spruzzi o espulsione | Riscaldamento locale eccessivo, contaminazione o forza insufficiente | Condizione superficiale, forza, accoppiamento e corrente |
| Segni pesanti della ruota | Forza eccessiva, profilo della ruota usurato o scarso allineamento | Forma della ruota, fuori centro, allineamento e forza applicata |
| Perdita d'angolo | Variazione di velocità, errore di tracciamento o geometria della flangia mutevole | Percorso d'angolo, programma di movimento, contatto della ruota e coerenza della flangia |
| Perdita all'inizio/fine | Sovrapposizione insufficiente dove si chiude la giunzione | Temporizzazione avvio-arresto, percorso di chiusura e programma di sovrapposizione |
Il primo passo è determinare esattamente dove perde il serbatoio. Una perdita in un angolo non dovrebbe essere trattata allo stesso modo di una perdita lungo l'intera giunzione.
Perdite ripetute nella stessa posizione possono indicare un problema geometrico o di utensileria, come uno spazio locale nella flangia, una deviazione del percorso della ruota o una perdita di pressione. Perdite casuali distribuite lungo la giunzione possono essere associate a parti instabili, contaminazione, variazione di corrente o usura progressiva dell'elettrodo.
Le perdite all'inizio e alla fine della giunzione spesso richiedono un'attenzione separata perché la sezione di chiusura deve sovrapporsi all'area precedentemente saldata senza creare un accumulo di calore eccessivo.
La bruciatura si verifica quando il foglio diventa eccessivamente caldo o quando il calore è concentrato in una piccola area. Le cause possibili includono:
Se la bruciatura appare solo agli angoli o alle transizioni delle parti, il problema potrebbe essere correlato a una riduzione della velocità effettiva di avanzamento, a un cambiamento dell'angolo di contatto o a una flangia incoerente. Se continua lungo una giunzione diritta, dovrebbero essere rivisti l'impostazione generale dell'apporto di calore e la condizione di raffreddamento.
La distorsione viene spesso attribuita interamente alla corrente di saldatura, ma la forma finale del serbatoio è influenzata da diversi fattori interagenti.
Questi includono:
Ridurre eccessivamente la corrente può diminuire la distorsione ma produrre una giunzione sottosaldato e che perde. L'obiettivo è controllare l'intero processo piuttosto che scambiare un problema dimensionale visibile con un difetto di saldatura interno.
Una giunzione intermittente può verificarsi quando gli impulsi di corrente, il movimento della ruota e la forza applicata non sono correttamente coordinati. La fluttuazione della velocità della ruota modifica la distanza tra i punti di saldatura. Una perdita momentanea del contatto della ruota può interrompere la corrente o ridurre la pressione sul giunto.
Quando appare questo difetto, rivedere:
Gli elettrodi a rullo sono strumenti di processo, non componenti permanenti. Il loro profilo e la loro condizione superficiale influenzano l'area di contatto, la distribuzione della pressione e la densità della corrente di saldatura.
Marcature pesanti o attaccamento di materiale possono essere correlati a:
La manutenzione dell'elettrodo dovrebbe basarsi sull'usura effettiva, sulla qualità della saldatura e sui registri di produzione. Un intervallo di rettifica fisso dovrebbe essere stabilito solo dopo aver osservato il processo in condizioni di produzione rappresentative.
Una saldatura a punti stabile dipende dall'interazione di diverse variabili. Le regolazioni dovrebbero essere effettuate sistematicamente, con le saldature risultanti testate dopo ogni cambiamento controllato.
La corrente di saldatura influisce sulla velocità con cui viene generato il calore all'interfaccia dei fogli. La durata dell'impulso e la spaziatura degli impulsi influenzano la formazione del punto e la relazione termica tra le saldature adiacenti.
Corrente eccessiva o impulsi troppo lunghi possono causare espulsione, bruciatura e usura accelerata dell'elettrodo. Corrente insufficiente può produrre punti piccoli o legame incompleto.
Il programma corretto dipende da:
Non esiste un valore universale di corrente di saldatura per tutti i serbatoi di carburante.
La velocità della ruota influisce sia sul tempo di ciclo di produzione che sulla distribuzione del calore.
Quando la velocità è troppo alta, il tempo di riscaldamento disponibile potrebbe essere insufficiente e la distanza tra i punti potrebbe diventare troppo grande. Quando la velocità è troppo bassa, un accumulo termico eccessivo può portare a profonde indentazioni, espulsione, distorsione o bruciatura.
Il controllo del movimento è particolarmente importante attorno alle giunzioni curve. Una macchina o un robot programmato può ridurre la sua velocità di avanzamento in curva. Se il programma di saldatura non tiene conto di tale cambiamento, l'apporto di calore locale può aumentare anche se l'impostazione della corrente rimane invariata.
La forza dell'elettrodo tiene uniti i fogli e influisce sulla resistenza di contatto elettrico. Aiuta anche a contenere il materiale riscaldato mentre si forma il punto di saldatura.
Forza insufficiente può portare a contatto instabile, spruzzi, espulsione o surriscaldamento locale eccessivo. Forza eccessiva può produrre pesanti segni della ruota, ridurre la resistenza dell'interfaccia o deformare la flangia.
La forza dovrebbe rimanere stabile lungo tutta la giunzione, anche dove l'orientamento della ruota o l'altezza del serbatoio cambiano.
Per una giunzione sigillata, ogni punto deve connettersi efficacemente con i punti adiacenti. Una sovrapposizione insufficiente lascia potenziali percorsi di perdita. Una sovrapposizione eccessiva combinata con un elevato apporto di calore può causare un accumulo termico non necessario.
La sovrapposizione del punto è influenzata da:
La sovrapposizione richiesta dovrebbe essere confermata tramite test di perdita e ispezione distruttiva periodica piuttosto che presunta dai segni esterni della ruota.
Acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio rivestito, acciaio inossidabile e alluminio non rispondono in modo identico alla saldatura a punti. Anche due acciai di spessore simile possono richiedere programmi di saldatura diversi se i loro rivestimenti o le loro condizioni superficiali differiscono.
Il processo dovrebbe essere sviluppato per il materiale di produzione effettivo. La sostituzione di campioni non rivestiti con parti di produzione rivestite può produrre risultati fuorvianti.
La flangia deve fornire spazio sufficiente affinché la ruota elettrodo possa seguire la giunzione mantenendo la pressione sulla sovrapposizione prevista. Una flangia troppo stretta o dimensionalmente incoerente aumenta il rischio che il tracciamento della ruota esca dal centro del giunto.
La macchina, il profilo del rullo e il fissaggio dovrebbero quindi essere rivisti insieme a:
La bruciatura dovrebbe essere affrontata attraverso una sequenza di risoluzione dei problemi controllata.
Una linea continua di surriscaldamento di solito indica la relazione generale tra corrente, temporizzazione degli impulsi e velocità.
Un difetto che appare solo in un angolo, una transizione di flangia o una posizione specifica è più probabile che coinvolga geometria locale, tracciamento della ruota, riduzione della velocità, accoppiamento o variazione di pressione.
Segnare la posizione del difetto e confrontarla con il percorso della macchina prima di modificare il programma di saldatura completo.
Corrente, temporizzazione degli impulsi e velocità devono essere valutati insieme. Cambiare più variabili contemporaneamente rende difficile identificare quale regolazione ha migliorato o peggiorato il risultato.
Una prova controllata dovrebbe:
L'impostazione finale dovrebbe funzionare durante la produzione continua, non solo su una macchina fredda e un campione preparato con cura.
Se la bruciatura si verifica dove la flangia ha uno spazio, abbassare la corrente può creare una saldatura insufficiente nelle aree correttamente accoppiate. La causa principale è quindi la coerenza delle parti piuttosto che il livello generale della corrente.
Ispezionare le parti stampate, il supporto del fissaggio e la sequenza di bloccaggio. I due fogli dovrebbero rimanere nella posizione di sovrapposizione prevista prima che gli elettrodi a rullo raggiungano il giunto.
Controllare le ruote elettrodo per:
Una ruota danneggiata riduce la stabilità dell'area di contatto e può concentrare il calore in punti isolati.
Un processo può superare il primo test ma diventare instabile dopo cicli ripetuti. Temperatura dell'elettrodo, condizione dell'acqua di raffreddamento, temperatura del fissaggio e contaminazione della ruota possono cambiare nel tempo.
Per la convalida della produzione, testare parti dall'inizio, dal centro e dalla fine di una corsa rappresentativa. Questo aiuta a rivelare problemi che non possono essere trovati attraverso una singola saldatura campione.
L'obiettivo non è eliminare il calore, ma introdurre calore controllato sufficiente a formare una giunzione qualificata senza riscaldare inutilmente il guscio del serbatoio circostante.
Il riscaldamento totale è influenzato dalla corrente, dalla durata dell'impulso, dalla spaziatura degli impulsi, dalla velocità della ruota e dal numero di saldature ravvicinate. Una corrente di picco più bassa combinata con un lungo periodo di riscaldamento può comunque introdurre calore eccessivo.
Il programma di saldatura dovrebbe essere valutato come un ciclo termico completo.
Il fissaggio dovrebbe supportare il serbatoio sufficientemente vicino alla giunzione per controllare il movimento e mantenere l'accoppiamento. Tuttavia, l'utensileria non deve ostruire il percorso del rullo o forzare la flangia in una posizione innaturale.
Potrebbero essere necessari supporti regolabili quando una macchina produce diversi modelli di serbatoio.
Per strutture di serbatoi complesse, la posizione di partenza, la direzione di saldatura e il metodo di chiusura della giunzione possono influire sul movimento termico. Potrebbero essere necessarie anche operazioni di posizionamento preliminare o di puntatura prima della saldatura a punti continua.
La sequenza appropriata dovrebbe essere sviluppata dalla geometria del serbatoio piuttosto che copiata da un altro prodotto.
Rilasciare il serbatoio immediatamente dopo la saldatura può consentire alle tensioni residue di muovere il guscio mentre il materiale è ancora caldo. Dove la stabilità dimensionale è critica, la sequenza del fissaggio dovrebbe mantenere l'assemblaggio controllato durante il periodo di raffreddamento iniziale.
Il tempo di tenuta dovrebbe essere convalidato rispetto al ciclo di produzione effettivo e ai requisiti dimensionali.
Un progetto di saldatura a punti di serbatoi di carburante dovrebbe progredire dalla revisione dei requisiti ai test di produzione ripetuti. L'obiettivo è selezionare l'attrezzatura in base ai risultati effettivi di saldatura piuttosto che a una potenza nominale presunta.
Gli ingegneri HAIFEI esaminano innanzitutto il disegno del serbatoio, il materiale, lo spessore, la struttura della flangia, il percorso di saldatura, la capacità di produzione e i requisiti di ispezione.
In questa fase, potenziali problemi come accesso insufficiente del rullo, flange strette o transizioni d'angolo difficili possono essere identificati prima che venga confermata la configurazione della macchina.
Il cliente dovrebbe fornire parti stampate rappresentative quando possibile. L'utilizzo del materiale di produzione previsto aiuta a valutare il rivestimento effettivo, la tolleranza dimensionale, l'accoppiamento e la condizione di formatura.
Le prove iniziali vengono utilizzate per sviluppare una combinazione funzionante di:
Tutte le impostazioni e le osservazioni pertinenti dovrebbero essere registrate in modo che il processo possa essere ripetuto e confrontato.
I campioni saldati dovrebbero essere valutati utilizzando i metodi approvati dal cliente. Una singola fotografia di saldatura non è una prova sufficiente dell'idoneità del processo.
A seconda del progetto, la valutazione può includere test di perdita, misurazione dimensionale, test di pelatura, ispezione di sezioni o altri test specificati.
Una volta stabilito un processo iniziale, sono necessarie prove di saldatura ripetute per verificare se i risultati rimangono stabili man mano che gli elettrodi, il fissaggio e i pezzi si riscaldano.
Il test di campioni da diverse fasi della corsa di prova aiuta a identificare i cambiamenti graduali causati dall'usura dell'elettrodo, dal raffreddamento, dalla contaminazione o dalla variazione delle parti.
La configurazione finale della macchina può quindi essere selezionata in base ai campioni approvati e ai requisiti di produzione. Ciò può includere la sorgente di alimentazione di saldatura, il controller, gli elettrodi a rullo, il fissaggio, il sistema di movimento, il metodo di caricamento, il monitoraggio del processo e la connessione con il test di perdita a valle.
R:Le cause comuni includono sovrapposizione insufficiente dei punti di saldatura, spazi nella flangia, errore di tracciamento della ruota, corrente o forza instabile, contaminazione superficiale e sovrapposizione incompleta all'inizio e alla fine della giunzione.
La posizione della perdita dovrebbe essere identificata prima di modificare i parametri. Perdite ripetute in una posizione indicano spesso un problema locale di parti, fissaggio o movimento.
R:La prevenzione della bruciatura richiede un controllo coordinato di corrente, temporizzazione degli impulsi, velocità della ruota, forza dell'elettrodo, accoppiamento delle parti e raffreddamento.
Se il difetto si verifica solo in un angolo o in una transizione di flangia, controllare la velocità locale, la posizione della ruota e l'accoppiamento prima di ridurre la corrente di saldatura generale.
R:La distorsione può essere causata da un apporto di calore totale eccessivo, un supporto del fissaggio insufficiente, una bassa rigidità del guscio, una sequenza di saldatura inadatta o il rilascio del serbatoio mentre è ancora caldo.
Ridurre la sola corrente può creare una saldatura sottosaldato, quindi il controllo dimensionale e la qualità della saldatura dovrebbero essere valutati insieme.
R:No. I segni continui dell'elettrodo non confermano la sovrapposizione interna dei punti. Il serbatoio deve superare il test di perdita specificato e potrebbe essere necessaria un'ispezione distruttiva periodica per verificare la saldatura interna.
R:A seconda della sua configurazione, una macchina per la saldatura a punti può essere valutata per acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio rivestito, acciaio inossidabile o altri materiali in lamiera.
Materiali e rivestimenti diversi richiedono programmi di saldatura, soluzioni per elettrodi e convalida di campioni separati.
R:Non esiste un'impostazione di corrente universale. Il valore appropriato dipende dal materiale, dallo spessore del foglio, dal rivestimento, dalla condizione della flangia, dalla forza dell'elettrodo, dal profilo della ruota, dalla velocità di saldatura e dalle prestazioni richieste della giunzione.
L'impostazione dovrebbe essere sviluppata tramite saldatura di campioni con materiale di produzione effettivo.
La saldatura a punti di giunzione di serbatoi di carburante a tenuta stagna richiede una sovrapposizione costante tra i punti di saldatura adiacenti, un contatto stabile tra la ruota elettrodo, un apporto di calore controllato e un tracciamento accurato lungo la flangia. La bruciatura indica solitamente un calore eccessivo o localmente concentrato, mentre la distorsione è influenzata dall'apporto di calore totale, dalla geometria del serbatoio, dal supporto del fissaggio e dalla sequenza di saldatura.
Questo articolo discute la saldatura a punti di resistenza industriale di serbatoi di carburante in acciaio nuovi di fabbrica, non utilizzati e contenitori metallici sigillati simili. Non è una guida alla riparazione di serbatoi che hanno contenuto carburante. I serbatoi di carburante usati possono trattenere vapori infiammabili e richiedono procedure di sicurezza specializzate.
La saldatura a punti di resistenza è una forma continua di saldatura a resistenza. Invece di elettrodi stazionari separati che producono saldature individuali, gli elettrodi a ruota rotante applicano pressione e conducono corrente di saldatura mentre il pezzo si muove lungo il percorso di saldatura.
Il processo crea una serie di punti di saldatura lungo le flange sovrapposte di lamiera. Per formare un giunto sigillato, questi punti devono sovrapporsi sufficientemente e rimanere costanti lungo l'intera giunzione.
Durante la saldatura, la corrente passa attraverso l'area di contatto tra i due fogli. La resistenza elettrica genera calore, mentre gli elettrodi a rullo mantengono la pressione sul giunto. A seconda del programma di saldatura, la corrente può essere erogata in impulsi controllati mentre gli elettrodi viaggiano lungo la flangia.
Ogni impulso di corrente forma un punto di saldatura. Quando la relazione tra la frequenza degli impulsi e la velocità della ruota è corretta, un punto si sovrappone al successivo per creare una giunzione continua.
Se la ruota viaggia troppo velocemente per il programma di impulsi selezionato, la distanza tra i punti può aumentare. La saldatura può quindi contenere sezioni non saldate anche se i segni dell'elettrodo appaiono continui. Se la velocità è troppo bassa o l'apporto di calore è eccessivo, il giunto può soffrire di espulsione, forte indentazione, bruciatura o distorsione termica non necessaria.
Una giunzione a tenuta stagna viene quindi creata da una combinazione controllata di:
Nessuna singola variabile può garantire da sola un giunto sigillato.
I segni lasciati dalle ruote elettrodo mostrano il percorso del processo di saldatura, ma non rivelano la condizione interna completa del giunto.
Una giunzione visivamente continua può ancora perdere a causa di:
Per questo motivo, l'ispezione visiva deve essere supportata da un test di perdita definito. Potrebbe essere richiesta anche una valutazione distruttiva periodica per confermare la struttura di saldatura interna.
Un serbatoio che supera un test di perdita di base non è automaticamente qualificato per tutte le condizioni di servizio. A seconda dell'applicazione, l'assemblaggio saldato potrebbe anche dover soddisfare i requisiti per:
I criteri di accettazione dovrebbero provenire dal disegno del prodotto, dagli standard applicabili e dai requisiti di qualità interni del produttore del serbatoio. Aspetto, perdite e prestazioni meccaniche dovrebbero essere valutati separatamente.
I serbatoi di carburante combinano lamiera sottile, lunghi percorsi di saldatura e geometria tridimensionale. Queste caratteristiche rendono il processo più sensibile alle variazioni nell'apporto di calore, nella posizione delle parti e nel contatto dell'elettrodo rispetto a una semplice giunzione diritta su un campione di prova piatto.
La lamiera sottile si riscalda rapidamente. Un cambiamento relativamente piccolo nel processo può spostare la saldatura da fusione insufficiente a espulsione o bruciatura.
Troppo poco calore può comportare piccoli punti di saldatura, sovrapposizione insufficiente dei punti o legame debole. Troppo calore può ammorbidire eccessivamente il foglio, espellere materiale fuso o creare un foro attraverso il giunto.
La finestra di processo utilizzabile è influenzata dal grado del foglio, dallo spessore, dal rivestimento, dalla larghezza della flangia, dalla condizione di contatto e dalla velocità di produzione. I parametri sviluppati per un serbatoio non dovrebbero essere copiati direttamente su un altro serbatoio senza convalida.
I serbatoi di carburante per motociclette, i serbatoi automobilistici e altri contenitori formati hanno spesso giunzioni curve, altezze variabili e aree di accesso strette. Gli elettrodi a rullo devono rimanere posizionati correttamente seguendo queste caratteristiche.
Le sfide geometriche comuni includono:
Se la ruota non rimane centrata sulla sovrapposizione, la pressione applicata e la corrente di saldatura possono spostarsi verso un lato della flangia. Ciò può produrre un punto irregolare, un'eccessiva indentazione o perdite locali.
La resistenza elettrica e la distribuzione del calore nel giunto dipendono in parte da come i due fogli entrano in contatto tra loro. Le variazioni nelle parti stampate possono quindi creare variazioni nella saldatura.
I problemi di accoppiamento possono includere:
Una macchina di saldatura non può compensare completamente i componenti stampati instabili. Una saldatura a punti affidabile inizia con parti ripetibili, un design di sovrapposizione adeguato e un fissaggio che mantiene l'accoppiamento richiesto.
Olio, polvere, ruggine, ossido e residui di stampaggio possono modificare la resistenza di contatto tra i fogli e tra il pezzo e gli elettrodi. Alcuni rivestimenti possono anche aderire alla superficie del rullo o aumentare il tasso di usura dell'elettrodo.
Le possibili conseguenze includono:
L'area di saldatura dovrebbe essere fornita in una condizione superficiale definita e ripetibile. I metodi di pulizia e preparazione superficiale devono essere selezionati in base al materiale e al rivestimento piuttosto che applicati come trattamento universale.
Un difetto dovrebbe essere indagato in base alla sua posizione, schema e storia di produzione. Il semplice aumento o riduzione della corrente senza identificare lo schema del difetto può introdurre un problema diverso.
|
Difetto |
Cause probabili |
Cosa controllare per prima |
| Perdita di saldatura | Sovrapposizione insufficiente del punto, spazi locali, tracciamento instabile o chiusura incompleta della giunzione | Posizione della perdita, percorso della ruota, accoppiamento delle parti e registri di processo |
| Bruciatura | Apporto di calore eccessivo, bassa velocità di avanzamento, accoppiamento scadente o contatto concentrato | Programma di corrente, velocità della ruota, contatto della flangia e condizione dell'elettrodo |
| Distorsione eccessiva | Accumulo di calore, supporto inadeguato o sequenza di saldatura inadatta | Supporto del fissaggio, apporto di calore totale e sequenza di rilascio della parte |
| Giunzione intermittente | Corrente instabile, sollevamento della ruota o pressione incoerente | Contatto della ruota, geometria del serbatoio e uscita del controller |
| Spruzzi o espulsione | Riscaldamento locale eccessivo, contaminazione o forza insufficiente | Condizione superficiale, forza, accoppiamento e corrente |
| Segni pesanti della ruota | Forza eccessiva, profilo della ruota usurato o scarso allineamento | Forma della ruota, fuori centro, allineamento e forza applicata |
| Perdita d'angolo | Variazione di velocità, errore di tracciamento o geometria della flangia mutevole | Percorso d'angolo, programma di movimento, contatto della ruota e coerenza della flangia |
| Perdita all'inizio/fine | Sovrapposizione insufficiente dove si chiude la giunzione | Temporizzazione avvio-arresto, percorso di chiusura e programma di sovrapposizione |
Il primo passo è determinare esattamente dove perde il serbatoio. Una perdita in un angolo non dovrebbe essere trattata allo stesso modo di una perdita lungo l'intera giunzione.
Perdite ripetute nella stessa posizione possono indicare un problema geometrico o di utensileria, come uno spazio locale nella flangia, una deviazione del percorso della ruota o una perdita di pressione. Perdite casuali distribuite lungo la giunzione possono essere associate a parti instabili, contaminazione, variazione di corrente o usura progressiva dell'elettrodo.
Le perdite all'inizio e alla fine della giunzione spesso richiedono un'attenzione separata perché la sezione di chiusura deve sovrapporsi all'area precedentemente saldata senza creare un accumulo di calore eccessivo.
La bruciatura si verifica quando il foglio diventa eccessivamente caldo o quando il calore è concentrato in una piccola area. Le cause possibili includono:
Se la bruciatura appare solo agli angoli o alle transizioni delle parti, il problema potrebbe essere correlato a una riduzione della velocità effettiva di avanzamento, a un cambiamento dell'angolo di contatto o a una flangia incoerente. Se continua lungo una giunzione diritta, dovrebbero essere rivisti l'impostazione generale dell'apporto di calore e la condizione di raffreddamento.
La distorsione viene spesso attribuita interamente alla corrente di saldatura, ma la forma finale del serbatoio è influenzata da diversi fattori interagenti.
Questi includono:
Ridurre eccessivamente la corrente può diminuire la distorsione ma produrre una giunzione sottosaldato e che perde. L'obiettivo è controllare l'intero processo piuttosto che scambiare un problema dimensionale visibile con un difetto di saldatura interno.
Una giunzione intermittente può verificarsi quando gli impulsi di corrente, il movimento della ruota e la forza applicata non sono correttamente coordinati. La fluttuazione della velocità della ruota modifica la distanza tra i punti di saldatura. Una perdita momentanea del contatto della ruota può interrompere la corrente o ridurre la pressione sul giunto.
Quando appare questo difetto, rivedere:
Gli elettrodi a rullo sono strumenti di processo, non componenti permanenti. Il loro profilo e la loro condizione superficiale influenzano l'area di contatto, la distribuzione della pressione e la densità della corrente di saldatura.
Marcature pesanti o attaccamento di materiale possono essere correlati a:
La manutenzione dell'elettrodo dovrebbe basarsi sull'usura effettiva, sulla qualità della saldatura e sui registri di produzione. Un intervallo di rettifica fisso dovrebbe essere stabilito solo dopo aver osservato il processo in condizioni di produzione rappresentative.
Una saldatura a punti stabile dipende dall'interazione di diverse variabili. Le regolazioni dovrebbero essere effettuate sistematicamente, con le saldature risultanti testate dopo ogni cambiamento controllato.
La corrente di saldatura influisce sulla velocità con cui viene generato il calore all'interfaccia dei fogli. La durata dell'impulso e la spaziatura degli impulsi influenzano la formazione del punto e la relazione termica tra le saldature adiacenti.
Corrente eccessiva o impulsi troppo lunghi possono causare espulsione, bruciatura e usura accelerata dell'elettrodo. Corrente insufficiente può produrre punti piccoli o legame incompleto.
Il programma corretto dipende da:
Non esiste un valore universale di corrente di saldatura per tutti i serbatoi di carburante.
La velocità della ruota influisce sia sul tempo di ciclo di produzione che sulla distribuzione del calore.
Quando la velocità è troppo alta, il tempo di riscaldamento disponibile potrebbe essere insufficiente e la distanza tra i punti potrebbe diventare troppo grande. Quando la velocità è troppo bassa, un accumulo termico eccessivo può portare a profonde indentazioni, espulsione, distorsione o bruciatura.
Il controllo del movimento è particolarmente importante attorno alle giunzioni curve. Una macchina o un robot programmato può ridurre la sua velocità di avanzamento in curva. Se il programma di saldatura non tiene conto di tale cambiamento, l'apporto di calore locale può aumentare anche se l'impostazione della corrente rimane invariata.
La forza dell'elettrodo tiene uniti i fogli e influisce sulla resistenza di contatto elettrico. Aiuta anche a contenere il materiale riscaldato mentre si forma il punto di saldatura.
Forza insufficiente può portare a contatto instabile, spruzzi, espulsione o surriscaldamento locale eccessivo. Forza eccessiva può produrre pesanti segni della ruota, ridurre la resistenza dell'interfaccia o deformare la flangia.
La forza dovrebbe rimanere stabile lungo tutta la giunzione, anche dove l'orientamento della ruota o l'altezza del serbatoio cambiano.
Per una giunzione sigillata, ogni punto deve connettersi efficacemente con i punti adiacenti. Una sovrapposizione insufficiente lascia potenziali percorsi di perdita. Una sovrapposizione eccessiva combinata con un elevato apporto di calore può causare un accumulo termico non necessario.
La sovrapposizione del punto è influenzata da:
La sovrapposizione richiesta dovrebbe essere confermata tramite test di perdita e ispezione distruttiva periodica piuttosto che presunta dai segni esterni della ruota.
Acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio rivestito, acciaio inossidabile e alluminio non rispondono in modo identico alla saldatura a punti. Anche due acciai di spessore simile possono richiedere programmi di saldatura diversi se i loro rivestimenti o le loro condizioni superficiali differiscono.
Il processo dovrebbe essere sviluppato per il materiale di produzione effettivo. La sostituzione di campioni non rivestiti con parti di produzione rivestite può produrre risultati fuorvianti.
La flangia deve fornire spazio sufficiente affinché la ruota elettrodo possa seguire la giunzione mantenendo la pressione sulla sovrapposizione prevista. Una flangia troppo stretta o dimensionalmente incoerente aumenta il rischio che il tracciamento della ruota esca dal centro del giunto.
La macchina, il profilo del rullo e il fissaggio dovrebbero quindi essere rivisti insieme a:
La bruciatura dovrebbe essere affrontata attraverso una sequenza di risoluzione dei problemi controllata.
Una linea continua di surriscaldamento di solito indica la relazione generale tra corrente, temporizzazione degli impulsi e velocità.
Un difetto che appare solo in un angolo, una transizione di flangia o una posizione specifica è più probabile che coinvolga geometria locale, tracciamento della ruota, riduzione della velocità, accoppiamento o variazione di pressione.
Segnare la posizione del difetto e confrontarla con il percorso della macchina prima di modificare il programma di saldatura completo.
Corrente, temporizzazione degli impulsi e velocità devono essere valutati insieme. Cambiare più variabili contemporaneamente rende difficile identificare quale regolazione ha migliorato o peggiorato il risultato.
Una prova controllata dovrebbe:
L'impostazione finale dovrebbe funzionare durante la produzione continua, non solo su una macchina fredda e un campione preparato con cura.
Se la bruciatura si verifica dove la flangia ha uno spazio, abbassare la corrente può creare una saldatura insufficiente nelle aree correttamente accoppiate. La causa principale è quindi la coerenza delle parti piuttosto che il livello generale della corrente.
Ispezionare le parti stampate, il supporto del fissaggio e la sequenza di bloccaggio. I due fogli dovrebbero rimanere nella posizione di sovrapposizione prevista prima che gli elettrodi a rullo raggiungano il giunto.
Controllare le ruote elettrodo per:
Una ruota danneggiata riduce la stabilità dell'area di contatto e può concentrare il calore in punti isolati.
Un processo può superare il primo test ma diventare instabile dopo cicli ripetuti. Temperatura dell'elettrodo, condizione dell'acqua di raffreddamento, temperatura del fissaggio e contaminazione della ruota possono cambiare nel tempo.
Per la convalida della produzione, testare parti dall'inizio, dal centro e dalla fine di una corsa rappresentativa. Questo aiuta a rivelare problemi che non possono essere trovati attraverso una singola saldatura campione.
L'obiettivo non è eliminare il calore, ma introdurre calore controllato sufficiente a formare una giunzione qualificata senza riscaldare inutilmente il guscio del serbatoio circostante.
Il riscaldamento totale è influenzato dalla corrente, dalla durata dell'impulso, dalla spaziatura degli impulsi, dalla velocità della ruota e dal numero di saldature ravvicinate. Una corrente di picco più bassa combinata con un lungo periodo di riscaldamento può comunque introdurre calore eccessivo.
Il programma di saldatura dovrebbe essere valutato come un ciclo termico completo.
Il fissaggio dovrebbe supportare il serbatoio sufficientemente vicino alla giunzione per controllare il movimento e mantenere l'accoppiamento. Tuttavia, l'utensileria non deve ostruire il percorso del rullo o forzare la flangia in una posizione innaturale.
Potrebbero essere necessari supporti regolabili quando una macchina produce diversi modelli di serbatoio.
Per strutture di serbatoi complesse, la posizione di partenza, la direzione di saldatura e il metodo di chiusura della giunzione possono influire sul movimento termico. Potrebbero essere necessarie anche operazioni di posizionamento preliminare o di puntatura prima della saldatura a punti continua.
La sequenza appropriata dovrebbe essere sviluppata dalla geometria del serbatoio piuttosto che copiata da un altro prodotto.
Rilasciare il serbatoio immediatamente dopo la saldatura può consentire alle tensioni residue di muovere il guscio mentre il materiale è ancora caldo. Dove la stabilità dimensionale è critica, la sequenza del fissaggio dovrebbe mantenere l'assemblaggio controllato durante il periodo di raffreddamento iniziale.
Il tempo di tenuta dovrebbe essere convalidato rispetto al ciclo di produzione effettivo e ai requisiti dimensionali.
Un progetto di saldatura a punti di serbatoi di carburante dovrebbe progredire dalla revisione dei requisiti ai test di produzione ripetuti. L'obiettivo è selezionare l'attrezzatura in base ai risultati effettivi di saldatura piuttosto che a una potenza nominale presunta.
Gli ingegneri HAIFEI esaminano innanzitutto il disegno del serbatoio, il materiale, lo spessore, la struttura della flangia, il percorso di saldatura, la capacità di produzione e i requisiti di ispezione.
In questa fase, potenziali problemi come accesso insufficiente del rullo, flange strette o transizioni d'angolo difficili possono essere identificati prima che venga confermata la configurazione della macchina.
Il cliente dovrebbe fornire parti stampate rappresentative quando possibile. L'utilizzo del materiale di produzione previsto aiuta a valutare il rivestimento effettivo, la tolleranza dimensionale, l'accoppiamento e la condizione di formatura.
Le prove iniziali vengono utilizzate per sviluppare una combinazione funzionante di:
Tutte le impostazioni e le osservazioni pertinenti dovrebbero essere registrate in modo che il processo possa essere ripetuto e confrontato.
I campioni saldati dovrebbero essere valutati utilizzando i metodi approvati dal cliente. Una singola fotografia di saldatura non è una prova sufficiente dell'idoneità del processo.
A seconda del progetto, la valutazione può includere test di perdita, misurazione dimensionale, test di pelatura, ispezione di sezioni o altri test specificati.
Una volta stabilito un processo iniziale, sono necessarie prove di saldatura ripetute per verificare se i risultati rimangono stabili man mano che gli elettrodi, il fissaggio e i pezzi si riscaldano.
Il test di campioni da diverse fasi della corsa di prova aiuta a identificare i cambiamenti graduali causati dall'usura dell'elettrodo, dal raffreddamento, dalla contaminazione o dalla variazione delle parti.
La configurazione finale della macchina può quindi essere selezionata in base ai campioni approvati e ai requisiti di produzione. Ciò può includere la sorgente di alimentazione di saldatura, il controller, gli elettrodi a rullo, il fissaggio, il sistema di movimento, il metodo di caricamento, il monitoraggio del processo e la connessione con il test di perdita a valle.
R:Le cause comuni includono sovrapposizione insufficiente dei punti di saldatura, spazi nella flangia, errore di tracciamento della ruota, corrente o forza instabile, contaminazione superficiale e sovrapposizione incompleta all'inizio e alla fine della giunzione.
La posizione della perdita dovrebbe essere identificata prima di modificare i parametri. Perdite ripetute in una posizione indicano spesso un problema locale di parti, fissaggio o movimento.
R:La prevenzione della bruciatura richiede un controllo coordinato di corrente, temporizzazione degli impulsi, velocità della ruota, forza dell'elettrodo, accoppiamento delle parti e raffreddamento.
Se il difetto si verifica solo in un angolo o in una transizione di flangia, controllare la velocità locale, la posizione della ruota e l'accoppiamento prima di ridurre la corrente di saldatura generale.
R:La distorsione può essere causata da un apporto di calore totale eccessivo, un supporto del fissaggio insufficiente, una bassa rigidità del guscio, una sequenza di saldatura inadatta o il rilascio del serbatoio mentre è ancora caldo.
Ridurre la sola corrente può creare una saldatura sottosaldato, quindi il controllo dimensionale e la qualità della saldatura dovrebbero essere valutati insieme.
R:No. I segni continui dell'elettrodo non confermano la sovrapposizione interna dei punti. Il serbatoio deve superare il test di perdita specificato e potrebbe essere necessaria un'ispezione distruttiva periodica per verificare la saldatura interna.
R:A seconda della sua configurazione, una macchina per la saldatura a punti può essere valutata per acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio rivestito, acciaio inossidabile o altri materiali in lamiera.
Materiali e rivestimenti diversi richiedono programmi di saldatura, soluzioni per elettrodi e convalida di campioni separati.
R:Non esiste un'impostazione di corrente universale. Il valore appropriato dipende dal materiale, dallo spessore del foglio, dal rivestimento, dalla condizione della flangia, dalla forza dell'elettrodo, dal profilo della ruota, dalla velocità di saldatura e dalle prestazioni richieste della giunzione.
L'impostazione dovrebbe essere sviluppata tramite saldatura di campioni con materiale di produzione effettivo.