Kočevar d.o.o.
Mikro uporovno varjenje na prvi pogled deluje preprosto. Dve elektrodi, kratek impulz toka in spoj je narejen. V praksi pa gre za eno najbolj občutljivih področij uporovnega varjenja, ker že majhne spremembe v kontaktnih pogojih povzročijo velike razlike v dovedeni energiji.
Oksidni sloji, onesnaženje površin, mikro premiki v vpetju, sprememba konice elektrode ali nihanje sile stika se pri kratkih časih in majhni toplotni masi takoj odrazijo v variabilnosti procesa. Zato v mikro aplikacijah ni ključno, da “povečamo tok”, temveč da v zelo kratkem času ponovljivo in nadzorovano vnesemo energijo tja, kjer jo potrebujemo, in da imamo pri tem možnost proces tudi meriti ter dokazovati njegovo stabilnost.
Ravno tu se pokaže prednost namenskih virov energije za mikro uporovno varjenje in uporovno lotanje. iSpot, proizvajalca Harms & Wende, je zasnovan kot kompaktna enota za ročna delovna mesta in polavtomatizirane aplikacije, kjer sta ponovljivost in nadzor procesa odločilna. Sistem je namenjen različnim vrstam uporovnih postopkov, od točkovnega in bradavičastega (projekcijskega) varjenja do varjenja žic, kolutnega varjenja, “gap” varjenja ter uporovnega lotanja. Ključni poudarek je v kombinaciji hitre regulacije, več načinov vodenja procesa in procesne diagnostike, ki je uporabna tako v fazi razvoja tehnologije kot v serijski proizvodnji.
Pri mikro varjenju je pomembno razumeti, zakaj je regulacija sploh zahtevna. Toplota nastaja zaradi električne upornosti v stiku in materialu, kontaktna upornost pa ni konstanta, temveč se med impulzom spreminja. Površinski filmi se razbijejo, kontaktna površina se poveča, material se segreva in mehča, pritisk in mikropremiki spreminjajo realni stik. Če vir energije na te spremembe reagira prepočasi, dobimo neenakomeren vnos energije: v enem ciklu premalo, v drugem preveč, tretjič pride do brizganja ali prevelikega odtisa elektrode. Pri iSpot-u je zato izpostavljena visoka regulacijska hitrost, povezana z inverterskim ciklom 10/15 kHz, kar je pomembno predvsem pri kratkih varilnih časih in pri procesih, kjer se pogoji stika v milisekundah spremenijo.
Prednost v praksi se kaže v izbiri načina vodenja procesa. Pri mikro uporovnem varjenju je regulacija toka pogosto “privzeta” izbira, saj ob stabilnih kontaktnih pogojih zagotavlja dobro ponovljivost in omogoča enostavno okno parametrov. Ko pa so pogoji stika bolj spremenljivi, je lahko regulacija moči bolj učinkovita, ker se sistem poskuša približati stabilnemu termičnemu učinku kljub spremembam upornosti. iSpot podpira digitalno regulacijo toka, napetosti ali moči, pri lotanju pa je na voljo tudi temperaturna regulacija kot opcija. Temperaturno vodenje je pri uporovnem lotanju posebej zanimivo zato, ker cilj ni ustvariti zvarnega jedra z lokalnim taljenjem osnovnega materiala, temveč kontrolirano segreti spoj do območja, kjer se tali spajka in ustvari metalurško vez brez prekomernega pregrevanja občutljivih delov.
Pri določenih mikro aplikacijah pride do izraza tudi kondenzatorski način delovanja, tako imenovani capacitor discharge. Pri iSpot-u je navedeno, da je CD način na voljo pri modelih 2000 in višje, pri čemer se energija dovede v obliki kratkega, izrazitega impulza. Tak pristop je uporaben tam, kjer želimo čim bolj omejiti čas segrevanja in zmanjšati tveganje, da bi se okoli spoja prekomerno segrevala okolica ali da bi prišlo do deformacij občutljivih komponent. V praksi CD ni univerzalna rešitev, ampak dodatno orodje za specifične geometrije in materiale, kjer je treba energijo “stisniti” v zelo kratek čas.
V industrijskem okolju pa ponovljivost ne pomeni le stabilnega zvara, temveč tudi možnost dokazovanja kakovosti. Pri mikro varjenju je zato procesna diagnostika pogosto enako pomembna kot sama regulacija. iSpot omogoča analizo toka, napetosti, moči, upornosti in temperature, ter navaja tudi programsko podporo za PC, ki omogoča upravljanje in shranjevanje podatkov. Za tehnologa so takšne krivulje več kot “grafi”, saj iz njih prepozna degradacijo kontaktnih pogojev, obrabo elektrod, spremembe v vpetju ali kontaminacijo. Dinamična upornost, ki jo dobimo iz razmerja med napetostjo in tokom, se pogosto obnaša kot prstni odtis spoja: pri ponovljivih pogojih ima podoben potek, pri težavah pa se oblika krivulje spremeni. Ko ima tehnolog na voljo takšne signale, lahko proces vodi z mejnimi vrednostmi in alarmi ter težavo odkrije, še preden nastane izmet.
Za aplikacijsko izbiro vira je pomembno tudi, da iSpot ni “en sam” model, temveč družina, ki pokriva širok razpon tokov. V produktnih materialih so navedeni modeli z različnimi obsegom sekundarnega toka, kar omogoča izbiro glede na geometrijo, material in zahtevano energijo spoja, pri čemer se razlikuje tudi hlajenje glede na obremenitve. To je v praksi pomembno, ker premajhna tokovna rezerva pogosto vodi v “iskanje” parametrov na meji zmogljivosti, prevelika rezerva pa ni nujno optimalna za mikro svet, kjer je stabilnost pri kratkih časih pomembnejša od maksimalne moči.
Pri uvedbi takšnega sistema na delovnem mestu je smiselno, da se proces postavi sistematično. Najprej je treba jasno opredeliti funkcijo spoja, saj bodo cilji drugačni pri električnem kontaktu kot pri mehanski nosilnosti ali pri lotanem spoju. Nato sledi izbor načina regulacije in osnovni recept, pri čemer je treba vedno upoštevati, da elektronika ne more kompenzirati mehanskih napak. Ponovljiv pritisk, stabilno vpetje, pravilna geometrija konic in vzdrževanje elektrod ostajajo temelj. Ko so mehanski pogoji stabilni, pa procesna diagnostika in shranjevanje podatkov postaneta ključna koraka za serijsko stabilnost. iSpot tu dodaja tudi uporabniški vidik, kot so upravljanje preko zaslona na dotik in nivoji dostopa, kar je pomembno v okoljih, kjer z isto opremo dela več operaterjev ali kjer se pogosto menjavajo izdelki in recepture.
V mikro uporovnem varjenju in uporovnem lotanju je največja dodana vrednost v tem, da proces postane ponovljiv, merljiv in nastavljiv. iSpot nagovarja ravno to kombinacijo: hitro regulacijo, več načinov vodenja, možnost CD impulza pri določenih modelih ter procesno diagnostiko z možnostjo shranjevanja podatkov. Za proizvodnjo to pomeni manj poskusov in napak pri nastavljanju, hitrejše odkrivanje odstopanj, večjo stabilnost skozi čas in boljšo sledljivost procesa, kar je v sodobnih serijskih aplikacijah pogosto enako pomembno kot sama kakovost zvara.
Kočevar d.o.o.
Sončna cesta 10, Ločica ob Savinji
3313 Polzela
041 639 260
info@kocevar.eu
www.kocevar.eu
