Ponad 20% oszczędności materiałów to tylko jedna z wielu zalet aplikowania ściegowego w porównaniu ze standardową metodą aplikowania. Dowiedz się, w jaki sposób możesz przenieść wydajność, bezpieczeństwo i jakość procesu łączenia hybrydowego na wyższy poziom, a wszystko to, zmniejszając całkowity koszt użytkowania.
W czasach królowania lekkich konstrukcji wykonanych z wielu materiałów łączenie hybrydowe stało się jednym z głównych trendów w spawalniach. Podczas łączenia hybrydowego kleje o wysokiej wytrzymałości do łączenia strukturalnego są stosowane z innymi technologiami łączenia, takimi jak zgrzewanie punktowe, mocowanie w technice flow drill lub nitowanie bezotworowe. Oferuje to znaczne korzyści:
- Wyższa wytrzymałość strukturalna i sztywność poprawiają właściwości jezdne i bezpieczeństwo podczas wypadku
- Zwiększona odporność na korozję łączenia
- Dzięki zastosowaniu klejów o wysokiej wytrzymałości można zmniejszyć liczbę miejsc spawania
Squeeze-out of adhesive at weld spots
Problemy z łączeniem hybrydowym
Połączenie metod dozowania kleju i innych technik łączenia stwarza wiele wyzwań. W miejscach spawania lub osadzania nitów klej może zostać wypchnięty. To z kolei prowadzi do marnowania materiału i konieczności ponownego wykonywania pracy. Podczas zgrzewania punktowego klej ulega zniszczeniu w wyniku ciepła powstającego w procesie spawania, co wytwarza toksyczne opary. Dodatkowo system potrzebuje więcej czasu i większego napięcia spawania, aby ukończyć tą samą pracę.
Blow-out: destroyed adhesive at weld spots
- Wyciskanie: w miejscach spawania lub osadzenia nitów materiał samoprzylepny jest wypychany. Spowodowałoby to zanieczyszczenie kąpieli KTL i prowadziłoby do konieczności ponownego rozpoczęcia pracy i marnowania materiałów.
- Wydmuchiwanie: jeśli podczas zgrzewania punktowego klej zostanie zniszczony wskutek obróbki cieplnej, może zostać wydmuchany. Może to prowadzić do korozji i słabego łączenia.
Rozwiązywanie problemów z aplikowaniem ściegowym
Aplikowanie ściegowe generuje przerwy w materiale w przestrzeni okręgu spalania w miejscach spawania.
Aby rozwiązać te problemy, firma Atlas Copco oferuje zastosowania, które został opracowane specjalnie z myślą o łączeniu hybrydowym. Tak zwane aplikowanie ściegowe to proces przerywany ze zdefiniowanymi przerwami w materiale w obszarach spawania, co zapewnia wiele korzyści:
- Oszczędność klejów i kosztów
- Precyzyjne aplikowanie pozwala uniknąć ponownego rozpoczynania pracy z powodu wyciśniętego materiału w miejscach spawania
- Brak toksycznych oparów przy zgrzewaniu punktowym; systemy wyciągu powietrza nie są już potrzebne
- Mniej kleju oznacza mniejszą masę, zmniejszając tym samym emisję CO2
Do 22% oszczędności na materiałach dzięki zastosowaniu rozwiązania aplikowania ściegowego
Potencjalne oszczędności materiału są ogromne. Na przykład, używając obliczeń dla standardowego zastosowania panelu bocznego, które posiada 54 punkty spawania na wejściu drzwi przednich i 44 punkty spawania na wejściu drzwi tylnych dla łącznie 98 punktów spawania. W przypadku popularnego ciągłego ściegu o średnicy 3 mm zastosowana objętość materiału wynosi łącznie 38 cm3. Kiedy zastosujemy aplikowanie ściegowe z przerwą o szerokości 12 mm, oszczędzamy do 0,0848 cm3 materiału na punkt spawania. Przy 98 punktach spawania oszczędzamy 8,3 cm3 na panel boczny – to oszczędność materiału nawet na poziomie 22%.
Material savings with stitch bead
Potencjał oszczędności – zastosowanie aplikowania ściegowego
| Przykład obliczeń | |
|---|---|
| Średnica ściegu | 3 mm |
| Szczelina kleju | 12 mm |
| Oszczędności materiałowe na każdy punkt: | 0,15 cm * 0,15 cm * 3,14 * 1,2 cm = 0,0848 cm3 |
| Oszczędności materiału na panel boczny (98 punktów spawania): | 98 * 0,0848 cm3 = 8,3 cm3 |
| Oszczędności materiałowe na nadwoziu samochodu: | 2 * 8,3 cm3 = 16,6 cm3 |
| Oszczędność materiałów na dzień (1000 karoserii): | 16,6 cm3 * 1,355 g/cm3 = 22,5 kg |
| Oszczędność kosztów w ciągu dnia: | 22,5 kg * 14 €/kg = 315 € (tylko panele boczne) |
| Roczne oszczędności: | 315 € * 225 = ok. 70,875 € (tylko panele boczne) |
Problemy podczas aplikowania ściegowego: prędkość i elastyczność robotów
Zalety aplikowania ściegowego w łączeniu hybrydowym są niezrównane w porównaniu z popularnym aplikowaniem ciągłego ściegu. Niemniej jednak istnieją pewne wyzwania związane z procesem aplikowania w odniesieniu do prędkości robota i elastyczności procesu. Linie produkcyjne o dużym przerobie wymagają robotów o prędkości osiągającej do 500 mm/s i więcej. Równocześnie należy pamiętać o tym, że geometria konstrukcji samochodowych staje się coraz bardziej złożona. Wymiary szczelin i ściegów muszą pozwalać na dowolne skonfigurowanie, a do tego muszą zostać zaaplikowane na części samochodowej w sposób precyzyjny i pewny. Jednakże czas przełączania pomiędzy robotami, układ sterowania i aplikowanie opóźniają reakcję zaworu iglicowego, który otwiera i zamyka dyszę. To właśnie tu popularne systemy aplikowania osiągają swoje granice.
Relation of switching time and robot spead in stitch bead applications
Przykład: wymagane czasy przełączania przy prędkości robota 350 mm/s:
- 34,2 ms przy 12 mm aplikowaniu lub szczelinie
- 28,5 ms przy 10 mm aplikowaniu lub szczelinie
- 22,8 ms przy 8 mm aplikowaniu lub szczelinie
Programowanie za pomocą sterowania robotem
W wielu przemysłowych systemach dozujących aplikowany ścieg należy zaprogramować za pomocą sterownika robota, wprowadzając ręcznie długość ściegu i odstępu. Czas przełączania musi być dopasowany do prędkości robota, w przeciwnym razie długości ściegu i odstępów nie odpowiadają specyfikacji mm. Wymaga to dużego nakładu pracy podczas programowania, co przekłada się na wyższe koszty.
Wykonanie poprzez układ sterowania
Nowoczesne przemysłowe systemy dozowania klejów z linii produktów SCA firmy Atlas Copco są wyposażone w specjalne oprogramowanie do zastosowań związanych ze ściegiem. Długości ściegów i odstępów można wprowadzić bezpośrednio do systemu sterowania aplikacją. Sterowanie robotem musi jedynie uruchomić aplikację z sygnałem „aplikator otwarty”. Sterownik samoczynnie uruchamia zawór zgodnie z określonymi wartościami długości ściegu i odstępu oraz prędkości robota. Informacja zwrotna jest przekazywana przez czujnik położenia i jest uwzględniana w obliczeniach. Programator robota musi jedynie sterować prędkością procesu aplikowania, sygnałem rozpoczęcia i ścieżką ruchu robota. Wszystkie pozostałe sygnały aplikatora są obsługiwane za pomocą sterowania aplikacji.
Korzyści płynące z programowania opartego na oprogramowaniu:
- Automatyczne określanie czasów przełączania
- Dokładne uruchamianie zaworu aplikatora
- Duża elastyczność: w jednym programie można wykonać do 128 sekwencji (ściegi i przerwy)
- Niewielkie wymagania w zakresie programowania i niskie ryzyko błędu operatora
Przykład przypadku: ścieg wysokiej prędkości
Azjatycki producent samochodów postanowił połączyć klejenie o wysokiej wytrzymałości ze zgrzewaniem punktowym w obrębie ramy wewnętrznej, ramy podłogowej, tunelu środkowego, deski rozdzielczej i nadkoli nowej platformy samochodowej. Jego celem było ulepszenie sztywności, odporności na zderzenia i ogólnych wrażeń z jazdy. Wewnętrzne badania wykazały, że właściwości jezdne samochodu uległy znacznej poprawie przy zastosowaniu do 50 metrów kleju w podwoziu. Ścieg okazał się być wzorem aplikacji najlepiej dostosowanym do tego wyzwania związanego z łączeniem. Umożliwia on rozległą dystrybucję między punktami spawania w grupie podwozia bez przekraczania optymalnej długości 70 metrów.
High-speed pneumatic stitch bead applicator for heated and unheated materials.
Wymogiem producenta OEM była prędkość robota wynosząca co najmniej 500 mm/s — bez uszczerbku dla jakości aplikacji i niezawodności procesu. Dla tego klienta firma Atlas Copco opracowała specjalny aplikator zapewniający niezawodny proces z dużą prędkością zgodnie ze specyfikacją klienta. Rozwiązaniem jest aplikator pneumatyczny z siłownikiem o podwójnym działaniu i niezwykle szybko przełączanymi zaworami powietrza. Aby przyspieszyć skok igły, firma Atlas Copco przeprojektowała i powiększyła otwory zaworów. Powietrze może szybciej uchodzić podczas otwierania i zamykania dyszy. Obecnie azjatycki producent OEM korzysta z ponad 100 systemów firmy Atlas Copco na swojej linii produkcyjnej w warsztacie — i już współpracuje z firmą Atlas Copco, aby jeszcze bardziej zwiększyć prędkość robota.
Podsumowanie: dlaczego warto zainwestować w rozwiązanie aplikowania ściegowego
Aplikowany ścieg to prawdziwe rozwiązanie problemów spotykanych w łączeniu hybrydowym, zwłaszcza w połączeniu ze zgrzewaniem punktowym. Dzięki zmniejszeniu zużycia materiałów nawet o 20% można uzyskać znaczne oszczędności, a także wiele innych korzyści, takich jak zwiększona produktywność, bezpieczeństwo i jakość, a także zmniejszony całkowity koszt użytkowania. Prędkość robota może również stanowić wyzwanie w procesie aplikowania. Biorąc pod uwagę wysokie wymagania branży wiele popularnych systemów dozowania bardzo szybko osiąga swoje granice. Firma Atlas Copco opracowała specjalny wysokoobrotowy aplikator, który zapewnia niezawodną pracę robotów z prędkością 500 mm/s i nie tylko. Równocześnie dedykowane oprogramowanie zmniejsza nakład pracy związanej z programowaniem.
Dowiedz się więcej o naszych innowacyjnych rozwiązaniach do dozowania kleju w spawalni.
