La saldatura a proiezione di dadi è ampiamente utilizzata nella produzione di componenti automobilistici, parti in lamiera, armadi elettrici, alloggiamenti di elettrodomestici, telai di sedili e assemblaggi metallici prefabbricati. A differenza della saldatura a punti convenzionale, la saldatura a proiezione concentra la corrente di saldatura e la forza dell'elettrodo sulle proiezioni formate sul fondo del dado di saldatura. Queste proiezioni si riscaldano rapidamente e collassano contro la lamiera, creando giunti saldati multipli.
Due dadi con la stessa dimensione di filettatura M6, M8 o M10 possono richiedere correnti di saldatura, forze dell'elettrodo e configurazioni della macchina molto diverse a causa delle differenze nel design delle proiezioni, nello spessore della lamiera, nel rivestimento superficiale e nei requisiti di resistenza del giunto. Una macchina per la saldatura a proiezione di dadi non dovrebbe quindi essere selezionata solo in base alla dimensione del dado o alla capacità nominale del trasformatore.
Questo articolo spiega i principali fattori da considerare nella scelta di una saldatrice a proiezione di dadi, tra cui le condizioni del pezzo, i requisiti di qualità, la fonte di alimentazione di saldatura, il livello di automazione e i test di saldatura su campioni.
Cos'è la saldatura a proiezione di dadi?
La saldatura a proiezione di dadi è un processo di saldatura a resistenza. Durante la saldatura, il dado viene posizionato sopra un foro nella lamiera e gli elettrodi superiore e inferiore applicano forza al dado e al pezzo. Quando la corrente di saldatura passa attraverso le aree di contatto, le proiezioni sulla parte inferiore del dado creano un'alta densità di corrente e generano calore in un breve periodo. Le proiezioni riscaldate si ammorbidiscono e collassano, formando diverse saldature tra il dado e la lamiera.
Un processo di saldatura a proiezione di dadi stabile dipende dalla corretta combinazione di corrente di saldatura, tempo di saldatura, forza dell'elettrodo, consistenza delle proiezioni e posizionamento del fissaggio. Una corrente insufficiente può causare saldature deboli o incomplete. Una corrente eccessiva può causare espulsione, contaminazione della filettatura o bruciatura della lamiera. Una forza dell'elettrodo errata può impedire a tutte le proiezioni di entrare in contatto e saldare uniformemente.
La selezione della macchina influisce quindi più che sulla possibilità di saldare il dado. Influenza direttamente anche la resistenza del giunto, la consistenza della produzione e il tempo ciclo in condizioni di produzione di massa.
Cinque fattori da considerare nella scelta di una macchina per la saldatura a proiezione di dadi
1. Design del dado e condizioni della lamiera
Prima di richiedere un preventivo, confermare la dimensione della filettatura del dado, le dimensioni esterne, il materiale, il trattamento superficiale e il design delle proiezioni. Il fornitore dell'attrezzatura avrà normalmente bisogno anche di conoscere il numero, l'altezza, le dimensioni e la disposizione delle proiezioni.
Ad esempio, due dadi possono avere entrambi una filettatura M8, ma uno può avere tre proiezioni mentre l'altro ne ha quattro. La loro corrente di saldatura e la forza dell'elettrodo richieste possono quindi essere diverse. Se le altezze delle proiezioni sono incoerenti, alcune proiezioni possono entrare in contatto con la lamiera prima delle altre, con conseguente distribuzione non uniforme della forza e della corrente.
Le condizioni della lamiera sono ugualmente importanti, tra cui:
- Materiale e spessore della lamiera
- Superfici zincate o altrimenti rivestite
- Distanza tra la posizione di saldatura e pieghe o nervature di rinforzo vicine
- Olio, ossido o altri contaminanti sulla superficie del pezzo
- Indentation o deformazione consentita dopo la saldatura
Rivestimenti, olio e variazioni nella planarità della lamiera possono influenzare la resistenza di contatto. Una fotografia ravvicinata da sola è solitamente insufficiente per determinare la capacità del trasformatore richiesta, la profondità della gola, il design del fissaggio e la corsa dell'elettrodo. Per attrezzature personalizzate, si consiglia di fornire disegni dei pezzi, fotografie e campioni di produzione rappresentativi.
2. Resistenza della saldatura e requisiti di accettazione
Un dado che rimane attaccato alla lamiera non significa necessariamente che la saldatura sia accettabile. Alcune saldature incomplete possono apparire normali ma fallire quando il bullone viene serrato o quando l'assemblaggio è esposto a vibrazioni e carichi di servizio a lungo termine.
I controlli di qualità comuni includono:
- Resistenza alla rotazione o coppia di prova
- Resistenza allo spinta o al tiro
- Posizione del dado e perpendicolarità
- Ispezione con calibro di accoppiamento/non accoppiamento
- Espulsione della saldatura e contaminazione della filettatura
- Indentation e deformazione della lamiera
Prima di selezionare l'attrezzatura, definire la resistenza del giunto richiesta e il metodo di accettazione che verrà utilizzato durante l'approvazione della macchina. Per componenti automobilistici e strutture portanti, l'ispezione visiva da sola è generalmente insufficiente. Coppia, spinta o altri test distruttivi dovrebbero essere utilizzati per confermare le condizioni di tutte le proiezioni saldate.
Una volta stabiliti i requisiti di qualità, il fornitore può utilizzare il pezzo effettivo per determinare la corrente di saldatura appropriata, l'intervallo di forza, la rigidità della macchina e la disposizione del fissaggio.
3. Saldatrice a proiezione di dadi AC o MFDC?
Una macchina per la saldatura a proiezione di dadi AC utilizza una tecnologia consolidata e generalmente richiede un investimento iniziale inferiore. Può essere adatta per applicazioni con specifiche di prodotto fisse, requisiti di qualità standard e volumi di produzione moderati. Se una fabbrica dispone già di un processo di saldatura AC comprovato per il prodotto, una macchina AC può rimanere un'opzione pratica, soggetta a test di campionamento riusciti.
Una macchina per la saldatura a proiezione di dadi MFDC utilizza una fonte di alimentazione basata su inverter e fornisce un controllo più flessibile sulla corrente di saldatura e sul tempo di saldatura. È generalmente più adatta per:
- Produzione di componenti automobilistici ad alto volume
- Acciaio zincato, acciaio ad alta resistenza e altri materiali esigenti
- Prodotti che richiedono un controllo più stretto sull'espulsione e sull'indentazione
- Dadi con proiezioni multiple che devono formare saldature simultaneamente
- Produzione che coinvolge diversi programmi di saldatura memorizzati
- Applicazioni che richiedono registrazione dei parametri o integrazione dell'automazione
Tuttavia, una macchina MFDC non è automaticamente la scelta migliore per ogni applicazione. Proiezioni di dadi incoerenti, posizionamento impreciso del fissaggio ed elettrodi usurati possono ancora causare una qualità di saldatura instabile. La decisione finale dovrebbe basarsi sui risultati dei test di saldatura su campioni, sul volume di produzione, sugli standard di qualità e sul budget del progetto disponibile.
4. Caricamento manuale o alimentazione automatica dei dadi?
Una saldatrice a proiezione di dadi caricata manualmente è adatta per fabbriche che producono diversi tipi di prodotti in lotti relativamente piccoli o che cambiano frequentemente tra diversi pezzi. L'operatore posiziona il dado e il pezzo prima di avviare il ciclo di saldatura. La struttura della macchina è relativamente semplice e il cambio tra diverse specifiche di prodotto è generalmente più flessibile.
Per la produzione ad alto volume con una specifica di dado fissa, la macchina può essere dotata di un alimentatore automatico di dadi. Una tramoggia vibrante dispone e orienta i dadi prima che un meccanismo di alimentazione e una pistola di alimentazione consegnino ogni dado alla posizione di saldatura. Ciò riduce il tempo di caricamento manuale e aiuta a prevenire dadi invertiti, mancanti o posizionati in modo errato.
Il sistema di alimentazione deve, tuttavia, essere progettato attorno ai dadi di produzione effettivi. Bave, olio, tolleranze dimensionali e differenze tra le superfici superiore e inferiore possono influire sull'affidabilità dell'alimentazione. Prima dell'acquisto del sistema, dovrebbero essere eseguiti test di alimentazione continui utilizzando dadi di grado di produzione. Non è sufficiente confermare che una tramoggia vibrante sia inclusa nel preventivo.
Una cella robotizzata per la saldatura a proiezione di dadi può essere considerata per pezzi di grandi dimensioni o pesanti, parti con diverse posizioni di saldatura o applicazioni che devono essere collegate a processi a monte e a valle. Per la produzione a basso volume con frequenti cambi di modello, tuttavia, un'automazione eccessiva può aumentare i costi di attrezzaggio, i tempi di cambio e i requisiti di manutenzione.
5. Tempo ciclo e capacità di produzione effettiva
Il tempo di accensione in corrente nella saldatura a proiezione di dadi è normalmente molto breve, ma non rappresenta il ciclo completo della macchina. Un ciclo di produzione completo può includere l'alimentazione del dado, il caricamento del pezzo, il rilevamento della posizione, il movimento dell'elettrodo, il tempo di pressione, la saldatura, il tempo di attesa, il ritorno dell'elettrodo e lo scarico.
Nella valutazione della capacità di produzione, considerare:
- Numero di dadi saldati su ciascun pezzo
- Tempo di caricamento e scaricamento manuale
- Affidabilità del sistema di alimentazione automatica
- Se è richiesta un'ispezione post-saldatura
- Frequenza di cambio prodotto e manutenzione elettrodi
- Se la macchina deve comunicare con altre apparecchiature della linea di produzione
Il tempo ciclo indicato dovrebbe, ove possibile, essere misurato utilizzando pezzi effettivi. Il calcolo della produzione oraria basato solo sul tempo di accensione in corrente della saldatura o sul movimento della macchina a vuoto sovrastimerà solitamente la capacità di produzione reale.
Perché è necessaria la saldatura su campioni con parti effettive?
La capacità nominale del trasformatore rappresenta solo una parte delle capacità di una macchina. Non dimostra che la macchina sia adatta per un particolare dado e pezzo. La saldatura su campioni con parti effettive aiuta a determinare se la corrente di saldatura, il tempo di saldatura, la forza dell'elettrodo e il posizionamento del fissaggio sono appropriati. Fornisce inoltre una base importante per confermare il modello di macchina corretto.
La prova dovrebbe utilizzare dadi e lamiera che corrispondano al materiale di produzione previsto, al rivestimento e alle condizioni di stampaggio. I campioni saldati dovrebbero essere controllati per:
- Saldatura uniforme su tutte le proiezioni
- Conformità ai requisiti di coppia o di spinta
- Spostamento o inclinazione del dado
- Condizione corretta della filettatura utilizzando un calibro di accoppiamento/non accoppiamento
- Espulsione, indentation e deformazione della lamiera accettabili
Saldare con successo uno o due campioni non è sufficiente per un'applicazione ad alto volume. Si raccomandano test di saldatura continui per monitorare la temperatura dell'elettrodo, le prestazioni di raffreddamento e la resistenza della saldatura nel tempo. Ciò aiuta a determinare se l'attrezzatura può mantenere prestazioni stabili in condizioni di produzione reali.
Errori comuni nell'acquisto di una saldatrice a proiezione di dadi
Il primo errore comune è selezionare la capacità della macchina solo in base a una dimensione di filettatura M6, M8 o M10. La dimensione della filettatura non indica il numero di proiezioni, lo spessore della lamiera o la resistenza del giunto richiesta. Abbinare una macchina solo alla dimensione del dado crea un considerevole rischio di selezione.
Il secondo errore è confrontare solo i prezzi base delle macchine. Un preventivo può includere utensili dedicati, un alimentatore automatico di dadi, un refrigeratore d'acqua, dispositivi di ispezione, installazione e pezzi di ricambio, mentre un altro può escluderli. L'ambito di fornitura deve essere standardizzato prima che i prezzi possano essere confrontati equamente.
Il terzo errore è giudicare la saldatura solo dal suo aspetto. Un giunto senza espulsione visibile non è necessariamente forte. L'accettazione della macchina dovrebbe includere un test di resistenza approvato dal cliente.
Il quarto errore è trascurare la consistenza delle parti in ingresso. Variazioni nell'altezza delle proiezioni, nella planarità della lamiera e nella contaminazione superficiale possono influire sulla qualità del giunto anche quando i parametri di saldatura rimangono invariati.
Quali informazioni fornire per un preventivo?
Per aiutare il fornitore a raccomandare la macchina per saldatura a proiezione di dadi e la configurazione corretta, fornire le seguenti informazioni:
- Disegni 2D o 3D del dado e del pezzo
- Dimensione del dado, materiale, rivestimento e design delle proiezioni
- Materiale della lamiera, spessore e condizione superficiale
- Coppia di prova richiesta, resistenza allo spinta o altri criteri di accettazione
- Produzione target per ora o per turno
- Numero di varianti di prodotto e frequenza di cambio prevista
- Requisiti di caricamento manuale, alimentazione automatica dei dadi o movimentazione robotizzata
- Campioni rappresentativi di dadi e lamiere
Informazioni complete consentono di identificare potenziali problemi come interferenze con gli utensili, capacità di saldatura insufficiente o alimentazione automatica instabile prima che la macchina venga prodotta. Riduce inoltre il tempo e i costi associati a successive modifiche del design.
Domande frequenti sulle macchine per saldatura a proiezione di dadi
D1: Un dado più grande richiede sempre una macchina di capacità superiore?
R: Dadi più grandi richiedono generalmente una corrente di saldatura e una forza dell'elettrodo maggiori. Tuttavia, la capacità della macchina richiesta dipende anche dal numero di proiezioni, dallo spessore della lamiera, dal materiale e dallo standard di resistenza del giunto. Non dovrebbe essere determinata solo dalla dimensione della filettatura.
D2: Una macchina può saldare dadi M6, M8 e M10?
R: Se gli intervalli di corrente, forza, profondità della gola e corsa della macchina coprono tutti e tre i prodotti, di solito può saldarli cambiando elettrodi, perni di localizzazione, fissaggi e programmi di saldatura. Se dadi diversi possono condividere lo stesso sistema di alimentazione automatica deve essere valutato separatamente.
D3: Perché la saldatura a proiezione di lamiera zincata produce eccessiva espulsione?
R: Il rivestimento di zinco influisce sulla resistenza di contatto e sulla distribuzione del calore. Corrente eccessiva, forza insufficiente, elettrodi contaminati, tempo di pressione inadeguato o altezze di proiezione incoerenti possono aumentare l'espulsione.
D4: Un alimentatore automatico di dadi si blocca frequentemente?
R: Un alimentatore correttamente progettato può funzionare in modo affidabile, ma bave, olio, componenti misti e variazioni dimensionali aumentano il rischio di blocco. Pertanto, dovrebbero essere eseguiti test di alimentazione continui con i dadi destinati alla produzione.
D5: Un test di coppia è sufficiente per l'accettazione della macchina?
R: Un test di coppia misura la resistenza alla rotazione ma potrebbe non indicare completamente le condizioni di ogni proiezione saldata. Si consiglia di combinarlo con test di spinta, tiro o spellatura dove appropriato.
D6: Una saldatrice a proiezione di dadi MFDC è sempre migliore di una macchina AC?
R: No. Le attrezzature MFDC sono generalmente più adatte per applicazioni che richiedono elevata consistenza, materiali esigenti o integrazione dell'automazione. Per parti più semplici, volumi di produzione moderati e processi di saldatura comprovati, anche una macchina AC può soddisfare i requisiti.
Conclusione
La scelta di una macchina per la saldatura a proiezione di dadi non riguarda l'acquisto del modello di capacità più elevata o l'aggiunta di quanta più automazione possibile. La fonte di alimentazione di saldatura, il sistema di forza, gli utensili, gli elettrodi e il metodo di alimentazione devono corrispondere al dado effettivo, al pezzo e ai requisiti di produzione.
Prima di acquistare l'attrezzatura, confermare il design del dado, le condizioni della lamiera, la resistenza del giunto richiesta e la produzione target. La capacità della macchina appropriata e l'intervallo di processo dovrebbero quindi essere verificati tramite test di saldatura utilizzando i materiali di produzione effettivi.
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