Kontrola głębokości wtopienia w czasie rzeczywistym w procesie spawania laserowego z wykorzystaniem interferometrycznego pomiaru odległości − cz. I
Czujniki stosowane do procesu monitorowania
Monitorowanie w czasie spawania laserowego polega na zastosowaniu różnego rodzaju czujników. Na podstawie sygnałów wyjściowych z tych czujników, w sposób bezpośredni lub pośredni poprzez zastosowanie specjalnych algorytmów lub nawet sieci neuronowych, następuje stwierdzenie lub wnioskowanie na temat jakości uzyskanego złącza spawanego [3-8].
Do monitorowania procesu spawania w czasie rzeczywistym stosowane mogą być różne czujniki wykorzystywane osobno lub razem, jako wielokanałowe urządzenia zbierające informacje o procesie [5, 8, 9]:
- czujniki akustyczne,
- czujniki wizyjne (np.: termiczne, wizyjne i kombinowane),
- optyczne (np.: spektrometry, fotodiody, pirometry, ICI − inline coherent imaging).
Za pomocą czujników można mierzyć np.:
- emisja promieniowania plazmy z kanału gazodynamicznego,
- emisja promieniowania z otaczającego oczko ciekłego metalu,
- stopień odbicia wiązki laserowej w procesie spawania,
- temperatura w pobliżu wiązki laserowej.
Analiza sygnałów procesu spawania
W większości przypadków sygnał pozyskiwany z jednego lub wielu czujników poddawany jest analizie poprzez specjalne algorytmy dostosowane do konkretnego procesu spawania. Odpowiednio dobrane granice zmienności sygnałów mają za zadanie informować o prawidłowym lub nieprawidłowym przebiegu procesu spawania. Większość czujników jest bardzo podatna na różnego rodzaju zakłócenia zewnętrzne. To wymusza stosowanie w produkcji ścisłego reżimu technologicznego związanego z warunkami procesu spawania laserowego. Dodatkowo wymaga się zazwyczaj żmudnego „uczenia” systemu – wykonanie dużej liczby prób spawania, które powinno przebiegać w sposób prawidłowy oraz nieprawidłowy w wyniku sztucznie wprowadzanych zakłóceń procesu.
Zastosowane czujniki i algorytmy obróbki sygnałów najczęściej pozwalają na wykrycie niestabilności procesu spawania, który może skutkować np. brakiem przetopu w złączu doczołowym lub przetopem mniejszym od oczekiwanego, np. w przypadku złączy zakładkowych spawanych bez pełnego przetopu [6-8]. Oznacza to, że większość tych czujników nie jest w stanie w sposób bezpośredni określić otrzymanej głębokości wtopienia.
Głębokość wtopienia
Zazwyczaj parametr ten jest bardzo istotny. Często jest on ściśle określony i to nie tylko jako minimalna głębokość wtopienia, ale także jako maksymalna głębokość wtopienia, której ze względów jakościowych nie można przekroczyć. Przykładem takiego połączenia mogą być spawane elementy – złącza zakładkowe, które muszą się charakteryzować odpowiednią głębokością wtopienia zapewniającą wytrzymałe połączenie, o określonej przewodności elektrycznej przy równoczesnym zapewnieniu nieprzekroczenia określonej głębokości wtopienia ze względu na niebezpieczeństwo uszkodzenia czy nawet wybuchu (rys. 1).
W przypadku struktur siedzeń samochodowych wykonuje się szereg złączy zakładkowych składających się z różnej grubości blach spawanych do profili zamkniętych. Spawanie z pełnym przetopem w tego typu złączach ułatwia bezpośrednią kontrolę jakości wykonywaną przez operatora. Oczywiście pod warunkiem, że jest odpowiedni dostęp do grani spoiny. Ponadto przetapianie dolnej blachy na wskroś jest niepotrzebną stratą energii. Nie wpływa ona na zwiększenie wytrzymałości takiego połączenia, ale wpływa na wzrost naprężeń w konstrukcji i niebezpieczeństwo jej zwiększonych odkształceń.
Dodatkowo spawanie z pełnym przetopem blach, których sumaryczna grubość przekracza 4 mm, a górna blacha ma grubość poniżej 1 mm (często spotykane złącza w praktyce przemysłowej przy produkcji struktur siedzeń samochodowych), może skutkować obniżeniem lica spoiny czy nawet przepaleniem górnej blachy. W praktyce przemysłowej do większości systemów monitorowania procesu spawania laserowego stosuje się równolegle systematyczne badania niszczące, głównie badania metalograficzne makroskopowe. Wymagają one rozbudowanego laboratorium metalograficznego, odpowiedniego doświadczenia od operatorów urządzeń metalograficznych, są czasochłonne i generują znaczące koszty.
Mogą zainteresować Cię również
Przemysł maszynowy może zwiększyć produktywność nawet o połowę dzięki innowacjom i sztucznej inteligencji
Producenci maszyn i urządzeń mogą zwiększyć produktywność o 30-50 proc. Ułatwia to sztuczna inteligencja, narzędzia cyfrowe i wdrażanie rozwiązań wspierających gospodarkę obiegu zamkniętego i redukcję odpadów. Tak wynika wynika z najnowszego raportu firmy doradczej Bain &...
Automatyka zabezpieczająca w instalacjach energetycznych
Z artykułu dowiesz się: jak prawo charakteryzuje konieczne elementy bezpieczeństwa instalacji energetycznej,kto ponosi odpowiedzialność za bezpieczeństwo takiej instalacji,z czym wiąże się scalenie urządzeń ciśnieniowych na ...
Nity plastikowe i nity metalowe – które wybrać i dlaczego?
Proces nitowania pozwala na stałe łączenie poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Same nity są spoiwem o doskonałym zacisku. Poznaj właściwości nitów plastikowych oraz metalowych, aby wybrać odpowiednie do konkretnego łączenia. D...
Politechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. Politechnika Krakowska zyskała nowoczesne laboratorium, które umożliwia bard...
Kluczowe spotkanie branży logistycznej – MODERNLOG 2024 już w czerwcu!
Już niebawem Poznań stanie się centralnym miejscem spotkań sektora logistycznego. Podczas 4 dni targów odbędą się pokazy najnowszych rozwiązań technologicznych, prezentacje maszyn i systemów operacyjnych, a także prelekcje i panele dyskusyjne z ekspertami. Kluczowe wydarzenie ...
Co trzeci przetwórca tworzyw sztucznych inwestuje w park maszyn i urządzeń
Polskie przedsiębiorstwa przetwarzające tworzywa sztuczne zwiększyły swoją zdolność do konkurowania. Świadczy o tym wzrost sub-indeksu MiU dla tej branży o 6,15 pkt. Jest to efekt m.in. zwiększenia nakładów na modernizację parku maszyn i urządzeń (MiU) oraz automatyzację pro...
Wybrane maszyny i urządzenia stosowane w procesach gięcia
W niniejszym artykule dokonano przeglądu maszyn i urządzeń wykorzystywanych w procesach gięcia rur, profili, drutu oraz sprężyn. Przedstawiono charakterystykę giętarek wybranych producentów dostępnych na rynku polskim. Urządzenia podzielono na: giętarki trzpieniowe, giętarki b...
Metody łamania wiórów w obróbce skrawaniem – cz. II
Z artykułu dowiesz się: jakie są sposoby łamania wiórów;od czego zależy wybór metody łamania;jakie są wady i zalety poszczególnych metod. Dobór odpowiedniej metody łamania...
Hakerzy z kolejnymi sposobami na atakowanie
Atakujący próbują wykraść cenne dane, takie jak szczegóły płatności od organizacji i klientów, ale także dane wizualne uzyskane na przykład z kamer. W tym sektorze odnotowuje się dwa razy więcej pobrań złośliwego oprogramowania z...
Niskoemisyjna i naturalna przyszłość branży budowlanej
Ograniczanie emisji CO2 w branży budowlanej staje się koniecznością – wymaga tego osiągnięcie neutralności klimatycznej w 2050 r. Nie uda się to bez upowszechnienia w budownictwie naturalnych materiałów i technologii oraz zasad Gospodarki Obiegu Zamkniętego (GOZ), czyli ponown...
Właściwości warstwy wierzchniej wybranych stopów metali po cięciu laserem
Z artykułu dowiesz się: jakie są wady i zalety technologii cięcia laserowego;od czego zależą właściwości materiału po cięciu;jakie badania przeprowadzono. Proces wytwarzan...
Analiza procesu spawania plazmowego – cz. I
Z artykułu dowiesz się: jaki jest wpływ parametrów spawania na jakość złączy;gdzie stosuje się technologię spawania plazmowego PTA;jak zachodzące w łuku plazmowym zjawiska wpływają na proces cięcia.
EKG 2024: pierwsza duża elektrownia atomowa ruszy siedem lat później niż planowano
Duża elektrownia atomowa ruszy najpewniej około 2040 r. To data realna. Dotychczas podawany rok 2033 jest niemożliwy do utrzymania - zapowiedziała Marzena Czarnecka, minister przemysłu, podczas panelu dyskusyjnego „Polska energia: ambitnie i bezpiecznie”, który miał miejsce ...
Logo na elewacji – zmora Kierownika Budowy i GW
W branży budowlanej, zwłaszcza w przypadku budynków przemysłowych, takich jak hale i obiekty wielkopowierzchniowe oznakowania są tak samo istotne jak pozostałe elementy wyposażenia. Jednak, gdy nadchodzi moment umieszczenia logo na ...
Co roku korozja niszczy 25 mln ton stali
W ciągu roku na świecie korozja niszczy 25 mln ton stali. Globalny roczny koszt strat z nią związanych wynosi około 2,5 biliona dolarów. Mimo nowych metod ochrony nadal nie umiemy wyeliminować tego procesu - podkreśla dr Adrian Gudwański z Uniwersytetu Śląskiego.
Jak rozwój technologii i nowe modele pracy zmienią rynek nieruchomości komercyjnych?
Dyskusja o 4-dniowym tygodniu pracy przybiera na sile. I chociaż w Polsce wciąż wydaje się to pieśnią przyszłości, ostatnie lata pokazują, jak szybko zmieniają się trendy na rynku pracy. Eksperci przewidują, że również sztuczna inteligencja znacząco wpłynie na miejsca naszego ...
Kalendarium wydarzeń
Relacje
Politechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. &...
Sprawdź więcejSeminarium Obróbki Laserowej 22 marca 2024
22 marca 2024, podczas targów STOM, odbyło się Seminarium Obróbki Laserowej, organizowane przez Politechnikę Świętokrzyską. Zapraszamy do zapoznania się z fo...
Sprawdź więcejKonferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”
20 marca, drugiego dnia targów STOM, odbyła się konferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”, której organizatorem była redakcja portalu dlaprodukcji.pl i dw...
Sprawdź więcej„Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szanse dla szarej i zielonej stali”
23 listopada w Centrum Informacji Naukowej i Bibliotece Akademickiej w Katowicach odbyła się konferencja „Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szans...
Sprawdź więcej