DeltaSpot

DeltaSpot je nový odporový bodový svařovací postup s vysokou stabilitou a reprodukovatelností výsledků.

Odporové bodové svařování se etablovalo na široké průmyslové bázi jako cenově příznivá metoda spojování ocelových plechů. Zejména v moderní výrobě vozidel existuje poptávka po spojích vysokopevnostních plechů různé síly a kvality, jejichž náročnost překračuje možnosti konvenčního bodového svařování. Velmi významným trendem je také spojování hliníku. Náročné aplikace tohoto druhu vyžadují často přecházet k nákladným způsobům mechanického spojování, jako jsou speciální nýty nebo šrouby. Proto vzniká poptávka po optimalizovaném bodovém svařování použitelném pro komplexní alternativní aplikace. Zařízení DeltaSpot tuto výzvu přijalo a zvládnulo.

Princip

Pro zařízení DeltaSpot jsou charakteristické robotové svařovací kleště s obíhající procesní páskou, která probíhá mezi elektrodami a spojovanými plechy. Důsledkem stále probíhajícího opakovaného spouštění posuvu procesní pásky je kontinuální proces s konstantní kvalitou spojů dosahovanou i v průběhu více pracovních směn. Přesnost svařovacího procesu, exaktní kontrola kvality a dlouhá životnost elektrod jsou pak dalšími důsledky. Odpadá rovněž  kapovací frézování elektrod, které by bylo nutno provádět v krátkých intervalech. Tyto získávají, díky procesní pásce, optimální ochranu proti otěru a vzniku usazenin z povlaku plechů. V důsledku toho je v průběhu více výrobních směn zaručená konstantní kvalita a reprodukovatelnost svarových bodů.

Vizualizace procesu DeltaSpot: Procesní páska obíhá mezi spojovanými plechy a elektrodami a zabezpečuje jejich efektivní ochranu.

Přístrojová technika

Procesní páska jednak převádí svařovací proud a jednak chrání kontaktní plochy elektrod před znečištěním zinkem, hliníkem nebo organickými zbytky. S touto ochranou je spojená výrazně delší životnost elektrod. Zkoušky provedené na hliníkovém plechu (slitina AlMg3) ukázaly vysokou životnost dosahující cca 30.000 svarových bodů. Se svým nepřímým kontaktováním plechu zajišťuje procesní páska do značné míry i bezrozstřikově provedené svary. Odpadají jinak nezbytné dokončovací práce, čímž se dosahuje zcela nových kvalitativních standardů. Zejména u hliníkových plechů se ukazuje jako výhodné povlakování procesní pásky. Optimalizovaný kontakt s hliníkovým materiálem, kterého se tímto opatřením dosáhne, zabraňuje tvorbě rozstřiku spojeného s poškozováním svařovaných dílů. Procesní pásku je nutno obnovovat jen málokdy a bez velkých nároků. Při jednorázové aplikaci pásky získáme asi 7.000 svarových bodů. Pokud se každý úsek pásky použije dvakrát nebo třikrát, násobí se uvedená životnost tímto číslem.

K vyjmenovaným fyzikálním vlastnostem přistupují ještě další užitečné doplňky. Patří k nim servomotorický pohon kleští, který ušetří nákladné zásobování stlačeným vzduchem, stejně tak jako integrovaný software pro centrální parametrizaci jednotlivých svařovacích kleští. Integrální součástí soupravy je také její rozsáhlé monitorování a diagnóza celého zařízení. Po dohotovení každého jednotlivého svaru poskytuje kontaktní plocha pásky, použitá pro tento svar, informaci o proběhlém pracovním procesu. Systémy pro snímání obrazu pak detekují tento, pro každý svarový bod charakteristický, „otisk prstu“ a vhodně zvolené analyzující systémy ho pak vyhodnotí. Pro tento úkol má základní význam použitý software. Integrovaný systém zajištění kvality, patřící do rozšířené výbavy, umožňuje kompletní stahování procesních dat a dodatečně tím redukuje potřebu nákladných kontrol kvality.

Aplikace a přednosti

Zařízení Delta Spot je vhodné především pro ocelové a hliníkové plechy, a to i ve spojení s dnes obvyklými antikorozními povlaky a rovněž pro černo-bílé svarové spoje. Posledně jmenované jsou spoje nelegovaných nebo nízkolegovaných ocelí s nerezovými, vysokolegovanými druhy ocele. Mimo představu nejsou ani smíšené spoje materiálů různého složení a různé síly. Příkladem této kombinace jsou hlubokotažné ocele ve spojení s CrNi ocelemi nebo usiborem a také materiálová kombinace povlakovaného ocelového plechu s hliníkem. Těžištěm vývoje byla použitelnost této techniky pro spojování vysokolegovaných ocelových plechů a též spoje horčíkových materiálů, které se při moderní tendenci k lehkým konstrukcím, řadí mezi materiály s největším potenciálem. Realizovatelné jsou rovněž spoje dvou nebo více plechů všech výše jmenovaných materiálových složení. Jednoduchá výměna procesní pásky stačí k tomu, aby se stejnými kleštěmi svařoval plech jiné síly nebo jiného materiálového složení.

Vítaný vysoký stupeň účinnosti je důsledkem přídavného procesního tepla vznikajícího na vnitřním odporu a na kontaktních odporech procesní pásky. Při klasickém odporovém bodovém svařování dvou plechů AlMg3 o síle 1 mm se musí počítat s proudovou spotřebou od 35.000 do 40.000 A. Procesní páska snižuje tento proud na hodnotu 16.000 A. Nízký svařovací proud a individuální přizpůsobení procesní pásky svarovému procesu umožňují kontrolovaný přísun tepla a rovněž řízení polohy a tvaru svarového bodu, jak bude v dalším textu podrobněji vysvětleno.

Spoje třech plechů (dva silné plechy a jeden slabý) jsou pro klasické bodové svařování problematickou záležitostí. Svarový bod se vytváří v oblasti silnějších plechů a do slabého plechu zasáhne jen v nedostatečné míře. Aby bylo možno tento efekt vyrovnat, zajistí procesní páska svým dodatečným vnosem tepla cílené řízení hloubky svarového bodu. Naskýtá se možnost vyrovnat nízké množství tepla v oblasti slabého plechu použitím procesní pásky s větším ohmickým odporem. Tímto způsobem se přesune svarový bod dostatečně daleko směrem ke slabému plechu. Současně získá svarový bod symetrický tvar a vykazuje nyní i v oblasti slabého plech velký objem.

U hliníku existuje problém vysoké elektrické a tedy i tepelné vodivosti a tomu odpovídajícího nízkého elektrického odporu. Omezenou tvorbu tepla, která je s touto vlastností spojená,  je rovněž možno správnou volbou procesní pásky vykompenzovat. Oproti klasickému odporovému bodovému svařování, které je u hliníku jen stěží realizovatelné, je zde poprvé možné dosáhnout provozně spolehlivého bodového svařování tohoto materiálu.

Resumé

Ze shrnutí výše uvedeného lze předpovědět bodovému svařování s využitím procesní pásky široké pole použití. V neposlední řadě slibuje proces DeltaSpot  především ve výrobě vozidel nové inovativní a efektivní výrobní perspektivy.

Nová metoda odporového svařování DeltaSpot zvyšuje významně kvalitu spojů, životnost elektrod a produktivitu při spojování plechů.

Procesní pás se pohybuje mezi spojovanými plechy a elektrodami a zajišťuje tak efektivní ochranu elektrod.

Obrazové vyhodnocovací systémy umožňují vyvozovat ze snímků použitých kontaktních ploch závěry o pracovním procesu.

Systém zabezpečení kvality, který je možno vestavět jako rozšířenou výbavu, umožňuje 100-procentní sledování a redukuje tak následnou náročnou kontrolu kvality.

Zde je ocelový plech (DC01+ZE25/25, 1 mm) na spodní straně a hliníkový plech (AlMg3, 1 mm) na horní straně.

Inovativní metoda odporového svařování DeltaSpot spojuje libovolné materiálové kombinace: zde spoj třech hliníkových plechů (0,3 mm, 2,0 mm a 1,0 mm AlMg3) provedený povlakovaným procesním pásem při parametrech 17kA, 700ms a přítlak 4kN.