Klassificering af svejseprocesser: 7 Typer

Denne artikel sætter lys på de syv hovedtyper af svejseprocesser. Typerne er: 1. Manuel svejsning 2. Semi-automatisk svejsning 3. Automatisk svejsning 4. Automatiseret svejsning 5. Adaptive Controls 6. Fjernsvejsning 7. Robotsvejsning.

Type # 1. Manuel svejsning:

Det indebærer, at alle de otte operationer af svejsesekvensen udføres manuelt. Bemærk dog, at fase 4, der er 'den relative bevægelse mellem svejseprocessen og arbejdet', kan omfatte en vis mekanisk hjælp, såsom svejsemanipulator, der bevæger arbejdsstykket med omtrent den rigtige hastighed til svejsning.

En sådan manipulator kaldet tyngdekraftmotor er vist i figur 21.1, hvor svejseren vikler vægten og styrer derefter bordets hastighed ved at holde kanten og lade den løbe gennem fingrene med den ønskede hastighed, således at han kan producere renere kontinuerlige svejsninger på cirkulære svindel i downhand svejseposition.

Manuel svejsning er mest populær med SMAW, GTAW, oxy-brændstofgas svejsning og plasma bue svejsning processer.

Type # 2. Semi-automatisk svejsning:

I dette systemstadium 5, der er 'styringen af ​​svejsevariablerne, så er dets ledningshastighed i GMAW eller varigheden af ​​strømmen i modstandssvejsning med en pistolsvæver, automatisk', men svejsemidlet holdes i hånden. Fase 4, det er den relative bevægelse mellem svejseproppen og arbejdet er normalt manuelt, men mekaniske midler som transportbånd eller arbejdsmanipulator kan anvendes. Således kan GMAW-processen anvendes i forbindelse med tyngdekraftmotor for at forbedre kvaliteten og produktiviteten ved svejsning.

De forskellige operationer i trin 3 og 6, der er "igangsætning og driftstop", kan udføres i rækkefølge automatisk ved hjælp af en enkelt on-off switch.

Det halvautomatiske svejsesystem er mest populært hos GMAW og FCAW. Selvom det er muligt at anvende denne teknik med GTAW, SAW og ESW processer, men det er sjældent anvendt.

Type # 3. Automatisk svejsning:

Det er et system, hvor i det mindste etape 5, der er "styring af svejsevariabler", og fase 4 dvs. "den relative bevægelse mellem svejseprojektet og arbejdet" er automatisk. Normalt bruger en enkelt switch, der arbejder gennem en sekventeringsenhed, kontrollerne for strøm og forbrugsstoffer som ledning og gas. Dette kan også bringe kraterfyldningsanordningen, hvis den indgår, automatisk til handling. Figur 21.2 viser et blokdiagram for et typisk automatisk svejsesystem.

I et automatisk svejsesystem udføres trin 1, 2, 7 og 8 manuelt eller indledes manuelt. Ved ovenstående logik klassificeres tyngdekraftsvejsning som en bærbar automatisk svejsemetode.

Det automatiske svejsesystem er mest populært med SAW og ESW processer. Det bruges også i begrænset omfang med GTAW, GMAW, FCAW og plasmabuesvejsningsprocesserne.

Type # 4. Automatiseret svejsning:

Et automatiseret svejsesystem udfører alle otte trin fra samling og overførsel af dele til svejseproppen uden justering af betjeninger fra en svejsearbejder. Svejsningen, der kan udføres i et eller flere trin, og den endelige udstødning af det færdige produkt udføres mekanisk uden manuel indgriben. Et vigtigt aspekt ved automatiseret svejsning er, at operatøren ikke behøver kontinuerligt at overvåge operationen. Sammenlignet med automatisk svejsning har dette tendens til at øge produktiviteten, forbedre kvaliteten og reducere udnyttelsen af ​​brugerne.

Figur 21.3 viser et skematisk diagram for et automatiseret svejsesystem, der anvender mini-computer, multi-programmerer og en scam tracking enhed. De automatiserede svejsesystemer anvendes generelt med SAW, GMAW og FCAW processer. I begrænset omfang anvendes GTAW, PAW og ESW også i automatiserede tilstande.

Fig. 21.3 Skematisk diagram for et automatiseret svejsesystem

Type # 5. Adaptive Controls:

Med den øgede brug af automatiske og automatiserede svejsesystemer er det afgørende at holde svejseproppen bevæger sig nøjagtigt langs fællesvejen og for at opnå svejsninger af ønskede specifikationer og kvalitet. Dette gøres normalt ved at anvende enheder kaldet adaptive kontroller.

Adaptive kontroller i svejsesystemer har derfor to formål, nemlig scam tracking og kvalitetskontrol.

Der er flere typer søm tracking enheder. Den enkleste er vist i figur 21.4. er en mekanisk tilhænger, der udnytter fjederbelastede hjul til fysisk at følge falsømmen. Dette system fungerer tilfredsstillende for lange vandrette eller vertikale stier, men kan ikke være nyttigt til sømsporing langs en buet sti, som det fremgår af to positioner af denne type svindeltracker vist i figur 21.5.

Andre sømsporingssystemer indbefatter elektro-mekaniske indretninger ved brug af elektroniske prober med let vægt. Men de er begrænsede i deres evne til at spore flere pass svejsninger og firkantede grovesvejsninger. Disse er også negativt påvirket af svejsevarmen.

Nogle andre systemer, der anvendes ved GTAW-processen, er baseret på lysbueføling ved hjælp af buespændingsstyringen for at opretholde stien. Mere sofistikerede versioner af buesømssporing anvender en mekanisme til at svinge buen og fortolke variationen i bueegenskaber til at bestemme placeringen af ​​leddet. Et sådant system kan eller ikke er ønskeligt ved en bestemt svejseproces og kan være begrænset i bevægelseshastighed ved oscillationskravene.

Langt de mest sofistikerede fidussporingssystemer er af optiske typer, der anvender videokameraer som vist i figur 21.6 eller andre enheder for at få et to- eller tredimensionalt billede af svejseleddet. Disse billeder er ansat af et computersystem for at gøre svejseprofilen meget nøjagtigt fulgt sammen.

Det optiske søm tracking system ved hjælp af laserstråle er den nyeste metode til at opnå en høj nøjagtighed ved at følge den ønskede vej til svejsning. Skarpe hjørner og effekten af ​​svejsning af varme og røg skaber dog stadig problemer, som ikke er fuldstændig overstyret.

Adaptive kontroller, når de anvendes til kvalitetskontrol under processtyring ved modstandssvejsning, tillader processen at fortsætte, indtil der er dannet et nugget af passende størrelse.

Når der anvendes en eller anden form for adaptiv kontrol, tilføjes ordene "med scam tracking" eller "med adaptiv kontrol" til hovedprocessen tilstand, for eksempel "automatiseret svejsning med scam tracking eller modstand spot svejsning med i-process kvalitetskontrol" .

Type # 6. Fjernsvejsning:

Fjernsvejsning og automatiseret svejsning har meget til fælles. I begge tilfælde sker svejsningen uden umiddelbar tilstedeværelse af en menneskesvejsningsoperatør. Ved automatisk svejsning kan operatøren kun være få meter væk fra svejseprocessen, men svejseren kan lige så godt være mange meter væk.

Dette skyldes, at overvågning og justeringer ikke er nødvendige under operationerne. I mange tilfælde udføres svejsearbejdet bag gardinerne, så operatøren ikke engang kan se operationerne eller ikke påvirkes af buen.

Fjernsvejsning ligner meget på automatiseret svejsning, idet svejsearbejderen ikke ligger i svejseplaceringen og kan være langt væk fra den. Forskellen er imidlertid, at automatiseret svejsning er designet normalt til at lave den samme identiske svejsning gang for gang. Fjernsvejsning involverer normalt vedligeholdelsesoperationer, hvor hver svejsning kan være forskellig fra den foregående.

Når den samme svejsning udføres igen og igen, bliver fjernsvejsningen lignet automatiseret svejsning. Fjernsvejsning bliver mere udbredt med den øgede etablering af atomkraftværker. Generelt udføres det, hvor mennesker ikke kan være til stede på grund af en fjendtlig atmosfære, f.eks. Hvor høj radioaktivitet eksisterer. Vedligeholdelsesenheder skal derfor involvere fjernarbejde, herunder svejsning.

Nogle af de typiske anvendelser af fjernsvejsning omfatter forsegling af radioaktive materialer i metalbeholdere. Tætning af brændstofelementer og målestænger udføres også i nuklearindustrien ved fjernsvejsning som vist i figur 21.12.

Fjernsvejsning finder anvendelse i nogle radiokemiske forarbejdningsanlæg, hvor høje ætsende løsninger håndteres. Det gøres også omkring atomreaktorer, hvor serviceforholdene kræver den højeste svejsekvalitet, der kan opnås. Plugging af lækager varmeveksler rør i atomkraftværker er en anden applikation til fjernsvejsning ved hjælp af automatiseret GTAW enhed.

Rørsvetsled i radioaktiv atmosfære er også lavet fjernt ved hjælp af automatiske GTAW-hoveder. Fjernsvejsninger i rør og rør fremstilles som de ville blive lavet med udstyret under normale forhold.

Type # 7. Robotisk svejsning:

Robotsvejsning er stort set en del af det automatiserede svejsesystem, men betragtes særskilt, fordi ud af alle de teknologier, der for tiden er tilgængelige robotter, måske er den mest spændende og derfor har brug for særlig reference i svejsning automatisering. Ledte robotter kan nøje emulere produktiv handlinger hos en mand i svejsemiljøet og inden for rammerne tilvejebringe et acceptabelt alternativ til at udføre mange af de monotone og dermed udmattende opgaver, der skal opstå i industrien i overflod. I denne sammenhæng kan en robot være en omkostningseffektiv løsning på mange buesvejsningsopgaver.

På sin enkleste måde er en robot en manipulator, som kan programmeres til vilje. Manipulatoren drives af aktuatorer som elektriske motorer og styres af en computer. De fleste svejseb robotter har fem eller seks akser, som de bevæger sig om. Nogle af disse akser er lineære og andre roterende.

Kombinationen af ​​lineære og roterende akser gør en robot mere eller mindre egnet til en bestemt opgave eller en række opgaver. Robotstyringen har en hukommelse, hvor programmer kan gemmes, og disse programmer kan spilles efter ønske. På den måde kan programmer, der læres, fanges til fremtidig brug. Fordi robotter har denne fleksibilitet, adskiller de sig fra fast automatisering, der kun er dedikeret til en enkelt opgave. Figur 21.13 viser de væsentlige elementer i et robotsvejsesystem ved hjælp af en leddelt robot.

Det er uden tvivl, at robotter ikke kan gøre alt det arbejde, der for øjeblikket er gjort af mennesker, og det er tvivlsomt, om de nogensinde vil. Hvor eksotiske materialer skal svejses, eller hvor adgangen er stærkt begrænset, hvor tolerancen for for-svejseprocesser ikke er lys nok, eller hvor komponenter ikke kan klæbes tilstrækkeligt under svejsningen, reduceres anvendelsesområdet for robot.

På trods af disse begrænsninger er der masser af applikationer, hvor et robotsystem viser sig at være værd, fordi svejsning næppe kan være et vækstområde, da operationen i sig selv er arbejdskrævende, ofte meget gentagende og er miljømæssigt en ubehagelig besættelse, og det kræver derfor færdigheder som ganske let kan overføres til roboten. Det er også et tilfælde at svejsning ofte indebærer brug af en arbejdsmanipulator, en enhed, der i kraft af sine egne bevægelser kan forenkle det program, der skal undervises til robotten og nemt kan være grænseflader med sidstnævnte.

Effektiv robotsvejsning handler således ikke kun om korrekt grænseflade mellem styreelektronik og svejsepakke, men det hænger også på præcisionsfremstillet, programmerbart arbejdsstyrelsesudstyr, der opererer inden for meget smalle bånd.

Typer af svejsemaskiner:

Inden for svejsning blev robotter først introduceret til spot svejsning i bilindustrien, og de er veletablerede på dette område. Men det nuværende fokus er på udviklingen af ​​MIG-svejseb robotter. For nylig er der blevet udviklet TIG-svejseb robotter, fordi TIG-svejsning er et vanskeligt, langsomt og dermed trættende arbejde, hvor svejsebrænderen skal holdes nøjagtigt på plads, og svejseren skal klare den intenst pulserende wolframelektroderbue.

Hvis leddet kræver en fyldtråd, er situationen endnu værre, da den anden side skal fodre ledningen i den rigtige vinkel og med lige præcision. Når emnet er af kompleks form med flere korte led i forskellige vinkler, eller i tilfælde af usymmetrisk rørled, har der indtil videre ikke været noget passende udstyr til rådighed. Da TIG-svejsning udelukkende anvendes, når forældrematerialet er en speciel legering, eller når den er fuldstændig gennemtrængning, uden at svejsefelter skal tildeles i produktionen, er den kun almindelig for nogle specielle anvendelser.

Men fordi den bruges til fremstilling af kritiske led i industrier, der omfatter flyteknik, fremstilling af madvarer, fremstilling af kemisk procesindustri og brandarm og præcisionsværktøjer, er TIG-svejseb robotter blevet udviklet til industriel anvendelse, hvor den håndterer svejsepistol og føder fyldtråd i leddet. Figur 21.14 viser de væsentlige elementer i et TIG-svejsesystem ved hjælp af en infrarød scanner til søm tracking.

Fig. 21.14 Et TIG-svejsebudsystem med en infrarød strålescanner til scam tracking

Den seneste udvikling inden for svejsebytesindustrien er indførelsen af ​​en robot, der anvender et laserbaseret vision system til buesvejsning, når de dele, der skal svejses, udviser store uregelmæssigheder. En sådan robot kan fornemme variationer og rette dem som mennesker ville gøre i realtid.

For effektiv brug af en svejseb robot er det vigtigt at følge den indstillede procedure ellers kan det resultere i bue-off-set med hermed forbundne dårlige kvalitetssvejsninger som angivet for henholdsvis stød- og filetsvejsninger i henholdsvis figur 21.15 og 21.16. Endvidere kan en dårlig procedure medføre yderligere bevægelse af arbejdsstykket som vist i figur 21.17, hvilket resulterer i forsinkelse i fremstilling og forbedrede produktomkostninger.

Forholdsregler ved brug af robotter :

Brugen af ​​en robot på ingen måde fjerner de eksisterende sikkerhedskrav i forbindelse med svejseprogrammering. Robotten vil helt sikkert hjælpe, fordi dets brug tillader folk at blive fjernet fra farlige eller usunde situationer. Dette forbedrer ikke kun arbejdsmarkedsrelationerne, men kan også øge produktiviteten ved at eliminere hvilepauser, som ofte kræves i loven under visse omstændigheder.

Risikoen for at robotten introduceres i miljøet forstås bedst, hvis roboten betragtes som en blind, døv og dum automatisering, der kun svarer til signaler injiceret direkte i sin hjerne. Roboterne kan imidlertid nøje efterligne et menneskes evner, men det er kun tilfældet, hvis miljøet forbliver konstant.

Robots største styrke er, at den kan ignorere varme, lys, stråling osv. Den største svaghed er, at den ikke har nogen indbygget reaktion, som vi mennesker har i vores omgivelser. I lyset af disse fakta bør det erkendes, at robotter og mennesker ikke blandes godt, og at passerer skal udstedes til det personale, der har lov til at have kontakt med robotsystemet.

Robotsystemer er komplekse interaktioner mellem computerelektronik, mekaniske systemer og styresystemer. De kan nedbrydes på uventede måder, og der skal træffes forholdsregler for at beskytte omgivende mennesker og processer. Dette betegnes som fejlsikret. Der skal altid være en bestemmelse om manuel overstyring i nødsituationer.

Applikationer:

Roboter kommer til deres eget arbejde, der kan være farligt for mennesker eller på beskidte eller trættende arbejdspladser, hvor det er svært at opretholde effektiviteten. Bortset fra omkostningsreduktion ved øget produktivitet er andre fordele ved robotter det for ensartet nøjagtighed, minimalt spild af materialer, stabiliserede arbejdsomkostninger, fordi intet arbejde betyder ingen løn, og endelig mangel på faglært personale vil ikke være et problem.

Teoretisk kan en robot bruges selv til et engangsarbejde, men det ville helt klart være spild af tid til kontinuerligt at programmere en robot, når opgaven kan udføres samtidig med traditionelle metoder. Men hvis det er en batchproduktion, og batchet gentages med nogen form for regelmæssighed, skal du sige hver uge eller månedligt, og hvis armaturerne kan placeres nøjagtigt efterfølgende, hvor de bruges til den første svejsning, kan brugen af ​​en robot spredes over mange komponenter .

Når batchstørrelsen bliver for stor end også, skal roboten igen undersøges for at finde ud af om fast automatisering muligvis ikke er bedre. Under disse omstændigheder kan robotter være berettiget, hvis partiet ændres hvert år, så omkostningsbesparelser kan begrænses.

Størrelsen af ​​svejsningen giver normalt ingen problemer med håndtering af den givne adgang kan opretholdes. På den anden side pålægges tykkelsen af ​​materialet, der skal svejses docs, mange begrænsninger, for eksempel som metallet bliver meget tyndt, siger mindre end 1 mm, svejsning bliver mere og mere kritisk.

Svejsningen skal lægges meget hurtigt for at undgå at brænde gennem 'og svejsningen er tilbøjelig til alvorlig forvrængning under svejsningen. Disse uønskede forhold passer ikke til roboten, som stort set forventer et forholdsvis stabilt sæt svejsebetingelser. Hvor der opstår vanskeligheder, er det undertiden muligt enten at omdanne produktet eller at omplanlægge arbejdet for at passe roboten. Derfor vil brugen af ​​svejseb robot sandsynligvis også stimulere ændringer i produktdesign, så adgangen til leddene er lettere, og på grund af den forbedrede svejsekvalitet kan flere eksterne svejsninger specificeres.

Robotomkostninger :

Omkostningerne ved et lysbuesvejsesystem kan variere mellem Rs.25 lakh til Rs.30 lakh. Et robotbuesvejsningssystem forventes at give en levetid på 10 til 20 år. Hvis systemet bliver ældre end det, ville det nok være forældet og forholdsvis ineffektivt. Det er heller ikke rimeligt at forvente, at robotleverandører holder reservedele til robotter i hver model på ubestemt tid.

Med hensyn til produktivitet forventes robotterne at give en stigning på 200 til 300 procent over den bedste manuelle produktivitet.

Under normale forhold betaler en robot sig for en periode på 2 til 3 år. Vedligeholdelsesomkostningerne er forholdsvis lave, og på en gennemsnitlig robot opererer i omkring 500 timer eller ca. 3 måneder arbejdstid mellem nedbrud.