Klassificering av svetsprocesser: 7 Typer

Denna artikel lyfter fram de sju huvudtyperna av svetsprocesser. Typerna är: 1. Manuell svetsning 2. Semi-automatisk svetsning 3. Automatisk svetsning 4. Automatiserad svetsning 5. Adaptiv kontroll 6. Fjärrsvetsning 7. Robotsvetsning.

Typ # 1. Manuell Svetsning:

Det innebär att alla åtta operationerna av svetssekvensen utförs för hand. Observera dock att steg 4 som är "den relativa rörelsen mellan svetshuvudet och arbetet" kan innefatta något mekaniskt hjälpmedel, såsom svetsmanipulator som rör arbetsstycket med ungefär rätt hastighet för svetsning.

En sådan manipulator kallad tyngdighetsmotor visas i figur 21.1 där svejsaren vindar upp vikten och styr sedan hastigheten på bordet genom att hålla kanten och låta den springa genom fingrarna med önskad hastighet så att han kan producera snävare kontinuerliga svetsar på cirkulära bedrägerier i svetsläget.

Manuell svetsning är mest populär med SMAW, GTAW, gasgassvetsning och plasmabågsvetsning.

Typ # 2. Semi-automatisk svetsning:

I detta systemstadium 5 som är "styrningen av svetsvariablerna, så är dess trådmatningshastighet i GMAW eller strömmens varaktighet vid resistanssvetsning med en pistolsvetsare, automatisk" men svetsmedlen hålls i hand. Steg 4, det vill säga den relativa rörelsen mellan svetshuvudet och arbetet är normalt manuellt men mekaniska medel som transportband eller arbetsmanipulator kan användas. Således kan GMAW-processen användas i kombination med gravitetsmotor för att förbättra kvaliteten och produktiviteten vid svetsning.

De olika operationerna i steg 3 och 6 som är "initiering och driftstopp" kan utföras i följd automatiskt med hjälp av en enda avstängningsbrytare.

Det halvautomatiska svetssystemet är mest populärt bland GMAW och FCAW. Även om det är möjligt att använda denna teknik med GTAW, SAW och ESW-processer men det används sällan.

Typ # 3. Automatisk svetsning:

Det är ett system där åtminstone steg 5 som är "kontroll av svetsvariabler" och steg 4 dvs "den relativa rörelsen mellan svetshuvudet och arbetet" är automatiskt. Vanligtvis använder en enda omkopplare som arbetar genom en sekvenseringsenhet kontrollerna för ström och förbrukningsmaterial som tråd och gas. Detta kan också medföra att kraterpåfyllningsanordningen, om den införlivas, automatiskt in i handling. Fig. 21.2 visar ett blockschema för ett typiskt automatiskt svetssystem.

I ett automatiskt svetssystem utförs steg 1, 2, 7 och 8 manuellt eller initieras manuellt. Med ovanstående logik klassificeras tyngdighetssvetsning som en bärbar automatisk svetsmetod.

Det automatiska svetssystemet är mest populärt med SAW och ESW-processer. Det används även i begränsad utsträckning med GTAW, GMAW, FCAW och plasmabågsvetsningsprocesserna.

Typ # 4. Automatiserad svetsning:

Ett automatiserat svetssystem utför alla åtta steg från montering och överföring av delarna till svetshuvudet utan justering av reglage av en svetsoperatör. Svetsningen som kan slutföras i ett eller flera steg, och den slutliga utstötningen av den färdiga produkten utförs mekaniskt utan manuell ingrepp. En viktig aspekt av automatiserad svetsning är att operatören inte behöver kontinuerligt övervaka operationen. Jämfört med automatisk svetsning tenderar detta att öka produktiviteten, förbättra kvaliteten och minska operatörens trötthet.

Fig. 21.3 visar ett schematiskt diagram för ett automatiserat svetssystem med användning av mini-dator, multi-programmerare och en scam-spårningsenhet. De automatiska svetssystemen används i allmänhet med SAW, GMAW och FCAW-processer. I begränsad utsträckning används även GTAW, PAW och ESW i automatiserade lägen.

Fig. 21.3 Schematiskt diagram för ett automatiserat svetssystem

Typ # 5. Adaptive Controls:

Med ökad användning av automatiska och automatiserade svetssystem är det absolut nödvändigt att hålla svetshuvudet rörligt exakt längs med leden och för att uppnå svetsar av önskad specifikation och kvalitet. Detta görs vanligen genom att använda enheter som kallas adaptiva kontroller.

Adaptiva kontroller i svetssystem uppnår därför två syften, svindelspårning och kvalitetskontroll.

Det finns flera typer av sömsmätningsenheter. Den enklaste som visas i figur 21.4. är en mekanisk följare som använder fjäderbelastade hjul för att fysiskt följa fogssömmen. Detta system fungerar tillfredsställande för långa horisontella eller vertikala vägar men kan inte vara användbar för sömsspårning längs en krökt bana, vilket framgår av två positioner av denna typ av blufftracker som visas i figur 21.5.

Andra sömsspårningssystem innefattar elektromekaniska anordningar som använder elektroniska sonder med lätta vikt. De är emellertid begränsade i sin förmåga att spåra flera passsvetsar och fyrkantspårsvetsar. Dessa påverkas också negativt av svetsvärme.

Några andra system som används med GTAW-processen är baserade på ljusbågsavkänning med hjälp av bågspänningskontrollen för att bibehålla banan. Mer sofistikerade versioner av bågsömspårning använder en mekanism för att oscillera bågen och tolka variationen i bågegenskaper för att känna av fogens placering. Ett sådant system kan eller inte är önskvärt med en särskild svetsprocess och kan begränsas i färdhastighet genom svängningskraven.

Överlägset är de mest sofistikerade scam-spårningssystemen av optiska typer som utnyttjar videokameror som visas i figur 21.6 eller andra enheter för att få en två- eller tredimensionell bild av svetsfogen. Dessa bilder används av ett datorsystem för att svetshuvudet följer väldigt noggrant med leden.

Det optiska sömsspårningssystemet med laserstråle är den senaste metoden för att uppnå hög noggrannhet vid att följa önskad väg för svetsning. Skarpa hörn och effekten av svetsvärme och rök skapar dock fortfarande problem som inte är helt överkroppade.

Adaptiva kontroller när de används för kvalitetsstyrning under processen vid resistanssvetsning tillåter processen att fortsätta tills en nugget av tillräcklig storlek har bildats.

När någon form av adaptiv styrning används, läggs orden "med svindelspårning" eller "med adaptiv styrning" till huvudprocessläget, till exempel "automatiserad svetsning med scam-spårning eller resistanspunktsvetsning med processkvalitetskontroll" .

Typ # 6. Fjärrsvetsning:

Fjärrsvetsning och automatiserad svetsning har mycket gemensamt. I båda fallen görs svetsningen utan omedelbar närvaro av en mänsklig svetsoperatör. Vid automatisk svetsning kan operatören vara bara några meter från svetsoperationen, men svejsaren kan lika bra vara många meter bort.

Detta beror på att övervakning och justeringar inte krävs under verksamheten. I många fall utförs svetsoperationen bakom gardinerna så att operatören inte ens kan se verksamheten eller påverkas av bågen.

Fjärrsvetsning ligner mycket på automatiserad svetsning genom att svetsoperatören inte befinner sig vid svetsplatsen och kan vara långt ifrån det. Skillnaden är emellertid att automatiserad svetsning är konstruerad normalt för att göra samma identiska svets gång på gång. Fjärrsvetsning innebär vanligtvis underhållsoperationer där varje svetsning kan skilja sig från den föregående.

Om samma svets utförs gång på gång, blir fjärrsvetsning lik automatiserad svetsning. Fjärrsvetsning används i större utsträckning med ökad etablering av kärnkraftverk. I allmänhet utförs det där människor inte kan vara närvarande på grund av en fientlig atmosfär, såsom var hög radioaktivitet finns. Underhållsenheter måste därför involvera fjärrarbete inklusive svetsning.

Några av de typiska tillämpningarna av fjärrsvetsning innefattar försegling av radioaktiva material i metallbehållare. Tätning av bränsleelement och målstavar utförs också i kärnkraftsindustrin genom fjärrsvetsning som visas i figur 21.12.

Fjärrsvetsning hittar applicering i vissa radiokemiska processer där höga korrosiva lösningar hanteras. Det görs också kring kärnreaktorer där serviceförhållandena kräver högsta svetskvalitet som kan erhållas. Plugging av läckande värmeväxlarrör i kärnkraftverk är en annan applikation för fjärrsvetsning med automatiserad GTAW-enhet.

Rörsvetsfogar i radioaktiv atmosfär görs också på distans med automatiska GTAW-huvuden. Fjärrsvetsar i rör och rör tillverkas som de skulle tillverkas med utrustningen under normala förhållanden.

Typ # 7. Robotsvetsning:

Robotsvetsning är i grunden en del av det automatiska svetssystemet men betraktas separat eftersom av alla de tekniker som för närvarande finns tillgängliga robotar är det kanske mest spännande och behöver därför särskild referens i svetsautomation. Ledade robotar kan nära emulera produktiviteten hos en man i svetsmiljön och inom gränserna är ett acceptabelt alternativ för att utföra många av de monotona och därmed utmanande uppgifter som kommer att uppstå i industrin i överflöd. I detta sammanhang kan en robot vara en kostnadseffektiv lösning på många bågsvetsningsuppgifter.

En enklare robot är en manipulator som kan programmeras efter vilja. Manipulatorn drivs av manöverdon som elmotorer och styrs av en dator. De flesta svetsrobotar har fem eller sex axlar kring vilka de rör sig. Några av dessa axlar är linjära och andra roterande.

Kombinationen av linjära och rotationsaxlar gör en robot mer eller mindre lämplig för en viss uppgift eller en rad olika uppgifter. Robotstyrenheten har ett minne där program kan lagras och dessa program kan spelas efter vilja. På så sätt kan program som lärs fångas för framtida bruk. Eftersom robotar har denna flexibilitet skiljer de sig från den fasta automationen som är avsedd för endast en uppgift. Fig. 21.13 visar de väsentliga elementen i ett robotsvetssystem med hjälp av en ledad robot.

Det är utan tvekan att robotar inte kan göra allt det arbete som för närvarande görs av människor och det är tveksamt om de någonsin vill. Där exotiska material ska svetsas eller där tillgången är svårt begränsad, där toleransen för försvetsningsprocesser inte är tillräckligt ljus eller där komponenter inte kan klämas tillräckligt under svetsning reduceras räckvidden för att använda en robot.

Trots dessa begränsningar finns det många tillämpningar där ett robotsystem visar sitt värde, eftersom svetsning knappast kan misslyckas med att vara ett tillväxtområde, eftersom operationen i sig är arbetskrävande, ofta högt repeterande och miljövänligt är en obehaglig yrke, så det kräver färdigheter som ganska lätt kan överföras till roboten Det är också en slump att svetsning ofta innebär användning av en arbetsmanipulator, en enhet som i kraft av sina egna rörelser kan förenkla det program som behöver läras till roboten och lätt kan vara gränssnitt till den senare.

Effektiv robotsvetsning handlar således inte bara om korrekt gränssnitt mellan styrelektronik och svetspaket, men det hänger också på precisionsproducerad, programmerbar arbetsstyckshanteringsutrustning som arbetar inom mycket smala band.

Typer av svetsrobotar:

På svetsområdet introducerades robotar först för punktsvetsning inom bilindustrin och de är väl etablerade på det området. Men nuvarande tonvikt är på utvecklingen av MIG-svetsrobotar. Nyligen har även TIG-svetsrobotar utvecklats, eftersom TIG-svetsning är ett svårt, långsamt och därmed tröttsamt arbete där svetsbrännaren måste hållas exakt i läge och svejsaren måste klara av den intensivt pulserande volframelektrodbågen.

Om foggen kräver en fylltråd är situationen ännu värre, eftersom den andra måste föra tråden i rätt vinkel och med lika precision. När arbetsstycket är av komplicerad form med flera korta leder i olika vinklar, eller vid osymmetrisk rörled, har det hittills inte förekommit någon lämplig utrustning. Eftersom TIG-svetsning används endast när föräldermaterialet är en speciell legering eller vid fullständig penetrering utan att svetsfel måste ges under produktion, är det vanligt endast för vissa speciella applikationer.

Men eftersom den används vid tillverkning av kritiska leder i industrier som omfattar flygteknik, matvaruindustri, tillverkning av kemisk processindustri och brandarm och precisionsverktyg, har TIG-svetsrobotar utvecklats för industriellt bruk där det hanterar svetspistol och matar påfyllningstråd i fogen. Fig. 21.14 visar de väsentliga delarna i ett TIG-svetssystem med hjälp av en infraröd scanner för sömsmätning.

Fig. 21.14 Ett TIG-svetsrobotsystem med en infraröd strålningsskanner för scam-spårning

Den senaste utvecklingen inom svetsrobotindustrin är introduktionen av en robot som använder ett laserbaserat visningssystem för bågsvetsning när de delar som ska svetsas uppvisar stora oegentligheter. En sådan robot kan känna av variationer och korrigera dem som människor skulle göra i realtid.

För effektiv användning av en svetsrobot är det väsentligt att följa det inställda förfarandet, annars kan det resultera i att bågen är bortkopplad med följda dåliga kvalitetssvetsar som angivits för skott och filtsvetsar i fig 21.15 respektive 21.16. Vidare kan ett dåligt förfarande medföra ytterligare rörelse av arbetsstycket, såsom visas i fig 21.17, vilket resulterar i tillverkningsfördröjning och förbättrad produktkostnad.

Försiktighetsåtgärder vid användning av robotar :

Användningen av en robot hindrar inte på något sätt de befintliga säkerhetskraven för någon svetsinstallation. Roboten kommer säkert att hjälpa till eftersom dess användning tillåter att människor tas bort från farliga eller ohälsosamma situationer. Detta förbättrar inte bara arbetsförhållandena utan kan också öka produktiviteten genom att eliminera vilopauser som ofta krävs enligt lag under vissa omständigheter.

Risken att roboten introducerar sig i miljön förstås bäst om roboten betraktas som en blind, döv och dum automation som bara svarar på signaler injicerade direkt i hjärnan. Roboterna kan emellertid noggrant efterlikna en människors färdigheter men detta är bara fallet om miljön förblir konstant.

Robots största styrka är att den kan ignorera värme, ljus, strålning etc. Den största svagheten är att den inte har någon inneboende reaktion som vi människor har i vår omgivning. Mot bakgrund av dessa fakta bör det inses att robotar och människor inte blandar sig bra och att passerar måste utfärdas till den personal som får kontakt med roboten.

Robotsystem är komplexa interaktioner av datorelektronik, mekaniska och styrsystem. De kan bryta ned på oväntade sätt och försiktighetsåtgärder måste vidtas för att skydda omgivande människor och processer. Detta kallas för misslyckat. Det måste alltid finnas en bestämmelse för manuellt åsidosättande i nödsituationer.

Användningsområden:

Robotar kommer i sig på arbete som kan vara farligt för människor eller på smutsiga eller trötta jobb där det är svårt att bibehålla effektiviteten. Bortsett från kostnadsminskning genom ökad produktivitet är andra fördelar med robotar det med konsekvent noggrannhet, minimalt materialutsläpp, stabiliserade arbetskostnader, eftersom inget arbete betyder ingen lön, och slutligen kommer brist på kompetent personal inte att vara ett problem.

Teoretiskt kan en robot användas även för ett engångsarbete, men det skulle tydligen vara ett slöseri med tid att kontinuerligt programmera en robot när uppgiften kan slutföras samtidigt med traditionella metoder. Om det emellertid är en batchproduktion och batchen upprepas med regelbundenhet, säg varje vecka eller månad, och om fixturerna kan placeras på ett korrekt sätt efterföljande användes för den första svetsen, kan användningen av en robot spridas över många komponenter .

När batchstorleken blir för stor än måste roboten igen undersökas för att ta reda på om den fasta automatiseringen kanske inte är bättre. Under dessa omständigheter kan robotar motiveras om partiet ändras varje år så att omkostnaderna för reparering kan begränsas.

Svetsningens storlek ger vanligen ingen svårighet att hantera tillhandahållen åtkomst kan upprätthållas. Å andra sidan är tjockleken på materialet som ska svetsas docs ålägga många begränsningar, till exempel eftersom metallen blir mycket tunn, säger mindre än 1 mm, svetsning blir allt mer kritisk.

Svetsen måste läggas väldigt snabbt för att undvika brännskador "och svetsningen är utsatt för allvarlig snedvridning vid svetsning. Dessa oönskade förhållanden passar inte roboten som förmodligen förväntar sig en relativt stabil uppsättning svetsförhållanden. Om det uppstår svårigheter är det ibland möjligt att antingen omforma produkten eller att omplanera arbetet för att passa roboten. Därför kommer användningen av svetsrobot sannolikt också att stimulera förändringar i produktdesign så att åtkomst till leder är lättare, och på grund av förbättrad svetsytkvalitet kan fler externa svetsar specificeras.

Robotkostnader :

Kostnaden för ett bågsvetsrobotsystem kan variera mellan Rs.25 lakh till Rs.30 lakh. Ett robotbågsvetssystem förväntas ge en livslängd på 10 till 20 år. Om systemet blir äldre än det skulle det förmodligen vara föråldrat och relativt ineffektivt. Det är också inte rimligt att förvänta sig att robotleverantörer håller reservdelar till robotar på alla modeller på obestämd tid.

När det gäller produktivitet förväntas robotarna öka med 200 till 300 procent över den bästa manliga produktiviteten.

Under normala förhållanden betalar en robot sig själv under en period av 2 till 3 år. Underhållskostnaderna är förhållandevis låga och på en genomsnittlig robot arbetar i cirka 500 timmar eller cirka 3 månaders arbetstid mellan uppbrott.