Print

Termovizní diagnostika procesu laserového svařování plastů

-- 16.03.2018

Laserové svařování plastů je moderní technologie využívaná k vytváření nerozebíratelných spojů z těchto materiálů. Jedná se o způsob svařování využívající tepla, které vzniká interakcí laserového paprsku se svařovaným materiálem, a tlaku, jenž je vyvozen vnější přítlačnou silou na svařované díly. Oproti konvenčním technologiím svařování plastů přináší řadu výhod – mimo jiné absenci přídavného materiálu, nízké provozní náklady a vysokou efektivitu procesu. V průmyslové praxi je nejvíce využívané tzv. propustné laserové svařování, které je vhodné pro spojování plastů s rozdílnými absorpčními vlastnostmi pro laser.

Vzhledem k tomu, že jednou z velkých výhod této metody svařování plastů je snazší možnost automatizace, není divu, že je tato metoda hojně využívána v řadě průmyslových odvětví. Spolu s jejím rozmachem se zároveň objevila zvýšená potřeba kontroly kvality svarů a samotného průběhu svařování. K tomuto účelu řada společností z oblasti průmyslové automatizace již řadu let s úspěchem používá modulární termokamerový systém Workswell ThermoInspector vyvinutý českou společností Workswell s. r. o.

Proces svařování

Samotné svařování termoplastů se velmi často realizuje v takovém uspořádání svařovaných součástí, při kterém je jeden ze svařovaných termoplastů pro záření laseru propustný a druhý termoplast laserový paprsek naopak významně absorbuje. Velikost absorpce laserového paprsku termoplastem je možné modifikovat.

Při tomto „propustném“ uspořádání jsou spojovány termoplasty s rozdílnými absorpčními vlastnostmi položené přes sebe. Paprsek laseru je zaostřen do spáry mezi spojovanými součástmi a v místě spáry je energie paprsku absorbována povrchem spodního dílu za vzniku tepla, jež je potřebné pro natavení. Sdílením tepla se od spodního dílu nataví i povrchová vrstva transparentního materiálu a za současného působení přítlačné síly dojde ke svaření obou součástí.

Režim svařování je určen způsobem, jakým laserový paprsek ohřívá svařované součásti. Je možné zvolit:

  • obrysový režim – paprsek opakovaně opisuje trajektorii kontury budoucího svaru;
  • kvazi simultánní režim – laserový svazek je směrován do místa svaru pomocí rychle se pohybujících zrcadel;
  • simultánní režim – používá se větší množství diod a plocha je zahřívána celá najednou.

 

Princip termovizního vyhodnocení teplot na svaru

Laserové svařování vyžaduje speciální přístup, ať už se to týká měření teploty, či především jejího vyhodnocení. Svar nelze hodnotit pouze na základě naměřené teploty, pouze tím, že budou stanoveny meze teplot a ty budou následně striktně vyžadovány. V tom případě se vystavuje uživatel riziku, že řada výrobků bude vyřazena zbytečně nebo bude řada chyb přehlédnuta.

Na základě rozsáhlých zkušeností s měřením teplot během svařování je pomocí ThermoInspectoru prováděno vyhodnocení kvality svaru třemi metodami:

  1. bodové dvoufázové vyhodnocení – vyhodnocován je zvlášť každý pixel z oblasti zájmu (podél svaru) a analyzuje se časová křivka nárůstu teploty během svařování a následně i časová křivka poklesu teploty po svařování; tato série křivek je porovnána se standardem (etalonem) a dle nastavených mezí je vyhodnoceno, zda svařování proběhlo správně;
  2. obálková experimentální metoda – pomocí teplotní analýzy série až desítek kusů „bezvadných“ procesů svařování je stanovena tzv. obálka správných teplot, tj. časové průběhy teplot svařování na těchto bezvadných kusech vytvoří svými teplotními maximy a minimy teplotní rozsah, ve kterém se musí teplota během svařování vždy pohybovat; pokud tomu tak během výroby není a je detekována teplota mimo „obálku“, je výrobek označen za potenciálně vadný.
  3. rychlé bodové měření – (obvykle) kruhová oblast zájmu (ROI) je rozdělena do matice jednotlivých pixelů či skupin pixelů a během testovacího měření je stanoveno, kolik pixelů může mít teplotu vyšší nebo nižší, než je stanovená mez; pokud výrobek toto kritérium nesplňuje, je opět vyřazen jako potenciálně vadný. 

Jak je patrné z jednotlivých vyhodnocovacích postupů, vždy se před nasazením termovizního systému do reálného provozu předpokládá, že proběhne prvotní identifikační fáze, jež stanoví, jaké teploty či teplotní průběhy jsou vyhovující. Ve výsledku je pak obvykle vytvořen za použití statistických metod tzv. etalon, s nímž jsou naměřené hodnoty srovnávány.

Modulární termovizní systém Workswell ThermoInspector

Workswell ThermoInspector je termovizní inspekční systém pro monitoring, analýzu a vyhodnocení svařování plastů a kovů, teplotní vstupně-výstupní kontrolu, jakostní, termální a jiné testování během celého procesu výroby, ale i aktivní termografii. Systém je schopen průběžně měřit a vyhodnocovat teplotní pole na povrchu měřeného předmětu a následně kontrolovat jeho teplotní charakteristiky: průběh maximální či minimální teploty, hodnotit rozptyl teploty podél teplotního řezu, kontrolovat rychlost růstu teploty v dané ploše a mnoho dalších statistických ukazatelů důležitých při sériové výrobě. Systém obsahuje termokameru, vyhodnocovací řídicí jednotku a dotykový panel pro vizualizaci výstupu z kontroly. Díky vstupně výstupní kartě je možné propojit výsledky kontroly s řídicím systémem či PLC. 

Dlouholetá zkušenost systému Workswell ThermoInspector s měřením teploty během laserového svařování ukazuje, že nelze přesně stanovit, co je kvalitní a nekvalitní svar, pouze na základě jednorázově naměřené teploty (nebo teplotního profilu). Je nutné teplotní meze předem stanovit proměřením experimentálního vzorku výrobků. Systém ThermoInspector je na tento nezbytný krok připraven. Pro integrátory, ať už přímo ze společnosti Workswell, nebo z řad jejích partnerů, je možné během několika desítek minut systém nasadit na výrobní linku, nasbírat potřebná data pro statistické vyhodnocení teplot během výroby, zvolit vhodnou metodu vyhodnocení a stanovit meze teplot. Toto testovací měření je samozřejmou součástí nabídky celého systému, bez které by nebylo možné zajistit spolehlivost kontroly a bezproblémový provoz v režimu 24/7. 

Systém ThermoInspector je s úspěchem využíván při kontrole svařování ve společnostech vyrábějících komponenty pro automobilový průmysl (například Pierburg, TRW automotive, FTE automotive). Na základě rychlé a přesné analýzy teplot (ne pouze měření, ale komplexního statistického zpracování) tyto společnosti snadněji určí chybně vyrobené kusy a mohou je okamžitě vyřadit z distribuce. Tím samozřejmě výrazně sníží náklady na reklamační řízení a na řešení problémů dále ve výrobě.

www.workswell.cz 


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Functional Safety Engineer Training v Bratislave
2018-06-26 - 2018-06-29
Místo: Bratislava
Moderní technologie pro potravinářský průmysl
2018-09-25 - 2018-09-25
Místo: Olomouc
Moderní technologie pro farmaceutický průmysl
2018-09-26 - 2018-09-26
Místo: Olomouc
PROMOTIC SCADA + eWON flexy workshop
2018-09-26 - 2018-09-26
Místo: Hotel Absolutum Boutique Hotel, Praha
MSV Tour 2018
2018-10-01 - 2018-10-04
Místo: Výstaviště Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2018 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI