Classificatie van lasprocessen: 7 soorten

Dit artikel werpt licht op de zeven belangrijkste soorten lasprocessen. De types zijn: 1. Handmatig lassen 2. Halfautomatisch lassen 3. Automatisch lassen 4. Geautomatiseerd lassen 5. Adaptieve bedieningselementen 6. Op afstand lassen 7. Robotlassen.

Type # 1. Handmatig lassen:

Dit houdt in dat alle acht bewerkingen van de lassequentie met de hand worden uitgevoerd. Merk echter op dat fase 4, dat 'de relatieve beweging tussen de laskop en het werk' is, enige mechanische hulp kan omvatten zoals een lasmanipulator die het werkstuk op ongeveer de juiste snelheid beweegt om te lassen.

Een dergelijke manipulator genaamd zwaartekrachtmotor wordt getoond in figuur 21.1 waarin de lasser het gewicht afwikkelt en vervolgens de snelheid van de tafel regelt door de rand vast te houden en deze door zijn vingers te laten lopen met de gewenste snelheid, waardoor hij nettere, ononderbroken lassen kan produceren op circulaire oplichting in de neerwaartse laspositie.

Handmatig lassen is het populairst bij SMAW, GTAW, oxy-fuel gaslassen en plasma-booglasprocessen.

Type # Semi-automatisch lassen:

In dit systeem is fase 5, 'de besturing van lasvariabelen zoals de draadaanvoersnelheid in GMAW of de duur van de stroom bij weerstandlassen met een pistoollasser, automatisch', maar de lasmiddelen worden in de hand gehouden. Fase 4, dat wil zeggen de relatieve beweging tussen de laskop en het werk is normaal gesproken handmatig, maar mechanische middelen zoals een transportband of een werkmanipulator kunnen worden gebruikt. Het GMAW-proces kan dus worden gebruikt in combinatie met zwaartekrachtmotor om de kwaliteit en productiviteit bij het lassen te verbeteren.

De verschillende bewerkingen in stappen 3 en 6 die 'starten en stoppen van de werking' zijn, kunnen automatisch in volgorde worden uitgevoerd met behulp van een enkele aan / uit-schakelaar.

Het semi-automatische lassysteem is het populairst bij GMAW en FCAW. Hoewel het mogelijk is om deze techniek te gebruiken met GTAW-, SAW- en ESW-processen, maar deze wordt zelden gebruikt.

Type # 3. Automatisch lassen:

Het is een systeem waarin ten minste fase 5 de 'controle van lasvariabelen' is, en fase 4, dwz 'de relatieve beweging tussen de laskop en het werk', automatisch is. Gewoonlijk bedient een enkele schakelaar die door een sequentiebepalingsapparaat werkt de regelingen voor stroom en verbruiksartikelen zoals draad en gas. Dit kan ook een kratervullend apparaat, indien geïncorporeerd, automatisch in actie brengen. Fig. 21.2 toont een blokschema voor een typisch automatisch lassysteem.

In een automatisch lassysteem worden stappen 1, 2, 7 en 8 met de hand uitgevoerd of handmatig gestart. Door de bovenstaande logica wordt zwaartekrachtlassen geclassificeerd als een draagbare automatische lasmethode.

Het automatische lassysteem is het populairst bij SAW- en ESW-processen. Het wordt ook in beperkte mate gebruikt met GTAW, GMAW, FCAW en de plasmabooglasprocessen.

Type # 4. Geautomatiseerd lassen:

Een geautomatiseerd lassysteem voert alle acht fasen uit van de assemblage en overdracht van de onderdelen naar de laskop zonder aanpassing van de bedieningselementen door een lasoperator. Het lassen dat in één of enkele fasen kan worden voltooid en de uiteindelijke uitwerping van het voltooide product worden mechanisch uitgevoerd zonder handmatige tussenkomst. Een belangrijk aspect van geautomatiseerd lassen is dat de operator de werking niet continu hoeft te bewaken. In vergelijking met automatisch lassen heeft dit de neiging de productiviteit te verhogen, de kwaliteit te verbeteren en de vermoeidheid van de gebruiker te verminderen.

Fig. 21.3 toont een schematisch diagram voor een geautomatiseerd lassysteem dat gebruik maakt van een mini-computer, een multi-programmeereenheid en een zwendelvolgeenheid. De geautomatiseerde lassystemen worden in de volksmond gebruikt met SAW-, GMAW- en FCAW-processen. Tot op zekere hoogte worden GTAW, PAW en ESW ook in geautomatiseerde modi gebruikt.

Fig. 21.3 Schematisch diagram voor een geautomatiseerd lassysteem

Type # 5. Adaptieve besturingselementen:

Met het toegenomen gebruik van automatische en geautomatiseerde lassystemen is het noodzakelijk om de laskop precies langs het verbindingspad te laten bewegen en lassen van de gewenste specificaties en kwaliteit te bereiken. Dit wordt meestal gedaan door apparaten te gebruiken die adaptieve bedieningselementen worden genoemd.

Adaptieve bedieningsorganen in lassystemen vervullen daarom twee doelen, namelijk zwendeltracering en kwaliteitscontrole.

Er zijn verschillende soorten naadvolgapparatuur. De eenvoudigste die wordt getoond in Fig. 21.4. is een mechanische volger die veerbelaste wielen gebruikt om de voegnaad fysiek te volgen. Dit systeem werkt bevredigend voor lange horizontale of verticale paden, maar is mogelijk niet nuttig voor het volgen van de naad langs een gebogen pad, zoals blijkt uit twee posities van dit type zwendelvolger weergegeven in Fig. 21.5.

Andere naadvolgsystemen omvatten elektromechanische apparaten die gebruikmaken van lichtgewicht elektronische sondes. Ze zijn echter beperkt in hun vermogen om meerdere doorlassen en vierkante groeflassen te volgen. Deze worden ook nadelig beïnvloed door de hitte van het lassen.

Sommige andere systemen die worden gebruikt met het GTAW-proces zijn gebaseerd op boogwaarneming met behulp van de boogspanningsregeling om het pad te behouden. Meer geavanceerde versies van boognaadvolging maken gebruik van een mechanisme om de boog te laten oscilleren en de variatie in boogkarakteristieken te interpreteren om de locatie van het gewricht te detecteren. Een dergelijk systeem kan al dan niet gewenst zijn met een bepaald lasproces en kan in rijsnelheid worden beperkt door de oscillatievereisten.

Verreweg de meest geavanceerde oplichterij-volgsystemen zijn optische typen die gebruikmaken van videocamera's zoals weergegeven in figuur 21.6 of andere apparaten om een ​​twee- of driedimensionaal beeld van de lasverbinding te krijgen. Deze beelden worden gebruikt door een computersysteem om de laskop zeer nauwkeurig het verbindingspad te laten volgen.

Het optische naadvolgsysteem met behulp van laserstraal is de nieuwste methode om een ​​hoge nauwkeurigheid te bereiken bij het volgen van het gewenste pad voor lassen. Scherpe hoeken en het effect van het lassen van warmte en rook veroorzaken echter nog steeds problemen die niet volledig worden overwonnen.

Adaptieve bedieningselementen die worden gebruikt voor de kwaliteitscontrole tijdens de procesfase bij resistentielassen, zorgen ervoor dat het proces kan doorgaan totdat er een klomp van voldoende grootte is gevormd.

Wanneer een bepaalde vorm van adaptieve controle wordt gebruikt, worden de woorden 'met scam-tracking' of 'met adaptieve controle' toegevoegd aan de hoofdprocesmodus, bijvoorbeeld 'automatisch lassen met scam-tracking of weerstandspuntlassen met in-process kwaliteitscontrole' .

Type # 6. Op afstand lassen:

Lossen op afstand en geautomatiseerd lassen hebben veel gemeen. In beide gevallen wordt het lassen uitgevoerd zonder de onmiddellijke aanwezigheid van een menselijke lasoperator. In het geval van automatisch lassen, kan de operator zich op slechts een paar meter afstand van het lasproces bevinden, maar de lasser kan net zo goed op vele meters afstand staan.

Dit komt omdat monitoring en aanpassingen niet nodig zijn tijdens de operaties. In veel gevallen wordt de lasbewerking achter de gordijnen uitgevoerd, zodat de bediener de bewerkingen niet eens kan zien of niet door de boog wordt beïnvloed.

Lassen op afstand lijkt sterk op geautomatiseerd lassen, omdat de lasoperator zich niet op de laslocatie bevindt en zich op grote afstand van de laslocatie bevindt. Het verschil is echter dat automatisch lassen normaal is ontworpen om keer op keer dezelfde identieke las te maken. Lassen op afstand omvat meestal onderhoudswerkzaamheden waarbij elke las anders kan zijn dan de vorige.

Waar dezelfde las keer op keer wordt uitgevoerd, wordt lassen op afstand vergelijkbaar met automatisch lassen. Lassen op afstand wordt steeds meer gebruikt bij de toegenomen vestiging van kerncentrales. In het algemeen wordt het uitgevoerd waar mensen niet aanwezig kunnen zijn vanwege een vijandige atmosfeer, zoals waar een hoog niveau van radioactiviteit bestaat. Onderhoudseenheden moeten daarom werken op afstand omvatten, inclusief lassen.

Enkele van de typische toepassingen van lassen op afstand zijn het afdichten van radioactieve materialen in metalen containers. Het afdichten van splijtstofelementen en trefstaven wordt ook uitgevoerd in de nucleaire industrie door middel van op afstand lassen zoals getoond in Fig. 21.12.

Lassen op afstand vindt toepassing in sommige radiochemische verwerkingsinstallaties waar hoge corrosieve oplossingen worden gehanteerd. Het wordt ook gedaan rond kernreactoren waar de gebruiksomstandigheden de hoogst haalbare laskwaliteit vereisen. Het dichtstoppen van lekkende warmtewisselaarbuizen in kerncentrales is een andere toepassing voor lassen op afstand met behulp van geautomatiseerde GTAW-eenheden.

Pijplasnaden in radioactieve atmosfeer worden ook op afstand gemaakt met behulp van automatische GTAW-koppen. Aflassen op afstand in buizen en buizen worden gemaakt zoals ze zouden worden gemaakt met de apparatuur onder normale omstandigheden.

Type # 7. Robotlassen:

Robotlassen is in principe een onderdeel van het geautomatiseerde lassysteem, maar wordt apart overwogen omdat van alle technologieën die momenteel beschikbaar zijn robots misschien wel de meest opwindende zijn en daarom een ​​speciale referentie vereisen in lasautomatisering. Gearticuleerde robots kunnen de productieve acties van een man in de lasomgeving op de voet volgen en binnen bepaalde grenzen een acceptabel alternatief bieden voor het uitvoeren van veel van de monotone en dus vermoeiende taken die in overvloed in de industrie worden aangetroffen. In deze context kan een robot een kosteneffectieve oplossing zijn voor vele booglaswerkzaamheden.

Op zijn eenvoudigst is een robot een manipulator die naar believen kan worden geprogrammeerd. De manipulator wordt aangedreven door actuatoren zoals elektromotoren en wordt bestuurd door een computer. De meeste lasrobots hebben vijf of zes assen waarover ze bewegen. Sommige van deze assen zijn lineair en andere roteren.

De combinatie van lineaire en rotatieassen maakt een robot meer of minder geschikt voor een bepaalde taak of een reeks taken. De robotcontroller heeft een geheugen waarin programma's kunnen worden opgeslagen en deze programma's kunnen naar believen worden afgespeeld. Op deze manier kunnen programma's die worden geleerd, worden vastgelegd voor toekomstig gebruik. Omdat robots deze flexibiliteit hebben, verschillen ze van vaste automatisering die slechts aan één taak is gewijd. Fig. 21.13 toont de essentiële elementen van een robotlasysteem met behulp van een gelede robot.

Het is zonder twijfel dat robots niet al het werk kunnen doen dat momenteel door mensen wordt gedaan en het is twijfelachtig of ze dat ooit zullen doen. Waar exotische materialen moeten worden gelast of waar de toegang ernstig wordt beperkt, waar de tolerantie van voorlasprocessen niet licht genoeg is of waar componenten tijdens het lassen niet voldoende kunnen worden vastgeklemd, wordt de ruimte voor het gebruik van een robot beperkt.

Ondanks deze beperkingen zijn er tal van toepassingen waarbij een robotsysteem zijn waarde bewijst, omdat lassen nauwelijks een groeigebied kan zijn, omdat de bewerking inherent arbeidsintensief is, vaak zeer repetitief, en het milieu een onaangename bezigheid is. Daarom vereist het vaardigheden die vrij gemakkelijk naar de robot kan worden overgebracht. Het is ook een toeval dat lassen vaak gepaard gaat met het gebruik van een werkmanipulator, een apparaat dat dankzij zijn eigen bewegingen het programma dat aan de robot moet worden geleerd vereenvoudigt en gemakkelijk kan worden verbonden met de laatste.

Effectief robotlassen is dus niet alleen een kwestie van correcte interfacing tussen besturingselektronica en laspakket, maar het hangt ook af van met precisie vervaardigde, programmeerbare werkstukverwerkingsapparatuur, die werkt binnen zeer nauwe banden.

Typen lasrobots:

Op het gebied van lassen werden robots voor het eerst geïntroduceerd voor puntlassen in de auto-industrie en ze zijn goed ingeburgerd in dat veld. De huidige nadruk ligt echter op de ontwikkeling van MIG-lasrobots. Onlangs zijn zelfs TIG-lasrobots ontwikkeld omdat TIG-lassen een moeilijk, langzaam en dus vermoeiend werk is waarbij de lastoorts precies op zijn plaats moet worden gehouden en de lasser de intens pulserende wolfraamelektrodeboog moet verdragen.

In het geval dat de verbinding een vuldraad vereist, is de situatie nog slechter omdat de andere hand de draad onder de juiste hoek en met gelijke precisie moet invoeren. Wanneer het werkstuk een complexe vorm heeft met verschillende korte verbindingen onder verschillende hoeken, of in het geval van een asymmetrische buisverbinding, is er tot nu toe geen geschikte uitrusting beschikbaar geweest. Aangezien TIG-lassen alleen wordt toegepast wanneer het moedermateriaal een speciale legering is of wanneer volledige penetratie zonder lasdefecten in de productie moet worden toegestaan, is het gebruikelijk voor enkele speciale toepassingen.

Omdat het echter wordt gebruikt bij de fabricage van cruciale verbindingen in sectoren zoals vliegtuigbouw, fabricage van voedingsmiddelenmachines, chemische procesindustrie en vervaardiging van vuurarm en precisiegereedschap, zijn TIG-lasrobots ontwikkeld voor industrieel gebruik waarbij las het pistool en voedt de lasdraad in de verbinding. Fig. 21.14 toont de essentiële elementen van een TIG-lassysteem met behulp van een infraroodscanner voor het volgen van naden.

Fig. 21.14 Een TIG-lasrobotsysteem met behulp van een infrarood-straalscanner voor scam-tracking

De nieuwste ontwikkeling in de lasrobotindustrie is de introductie van een robot die een op laser gebaseerd visiesysteem gebruikt voor booglassen wanneer de te lassen onderdelen grote onregelmatigheden vertonen. Zo'n robot kan variaties waarnemen en corrigeren zoals mensen dat in realtime zouden doen.

Voor een effectief gebruik van een lasrobot is het essentieel om de ingestelde procedure te volgen, anders kan dit resulteren in een boogverstelling met gevolglassen van slechte kwaliteit, zoals aangegeven voor stompe en hoeklassen in respectievelijk Fig. 21.15 en 21.16. Verder kan een slechte procedure een extra beweging van het werkstuk met zich meebrengen, zoals getoond in Fig. 21.17, hetgeen resulteert in een vertraagde vervaardiging en verbeterde productkosten.

Voorzorgsmaatregelen bij het gebruik van robots :

Het gebruik van een robot vermijdt op geen enkele manier de bestaande veiligheidseisen van elke lasopstelling. De robot zal zeker helpen omdat het gebruik ervan mensen toestaat om te worden verwijderd uit gevaarlijke of ongezonde situaties. Dit verbetert niet alleen de arbeidsrelaties, maar kan ook de productiviteit verhogen door middel van het elimineren van rustpauzes die in sommige omstandigheden vaak wettelijk verplicht zijn.

Het risico dat de robot in de omgeving introduceert, wordt het best begrepen als de robot wordt beschouwd als een blinde, dove en stomme automatisering die alleen reageert op signalen die rechtstreeks in de hersenen worden geïnjecteerd. De robots kunnen echter de vaardigheden van een mens op de voet volgen, maar dit is alleen het geval als de omgeving constant blijft.

De grootste sterkte van een robot is dat hij warmte, licht, straling, enz. Kan negeren. De grootste zwakte ervan is dat het geen inherente reactie heeft die wij mensen hebben op onze omgeving. In het licht van deze feiten moet worden erkend dat robots en mensen zich niet goed mengen en dat pasjes moeten worden afgegeven aan personeel dat toestemming heeft om contact te maken met het robotsysteem.

Robotsystemen zijn complexe interacties van computerelektronica, mechanische en besturingssystemen. Ze kunnen op onverwachte manieren instorten en er moeten voorzorgsmaatregelen worden genomen om de omringende mensen en processen te beschermen. Dit wordt fail-safe genoemd. Er moet altijd een voorziening zijn voor handmatige onderdrukking in noodsituaties.

toepassingen:

Robots doen hun werk op een manier die gevaarlijk kan zijn voor mensen, of op vuile of vermoeiende banen waarbij het moeilijk is om de efficiëntie te handhaven. Afgezien van kostenbesparing door verhoogde productiviteit, zijn andere voordelen van robots die van consistente nauwkeurigheid, minimale verspilling van materialen, gestabiliseerde arbeidskosten omdat geen werk betekent geen loon, en ten slotte zal een tekort aan geschoold personeel geen probleem zijn.

In theorie kan een robot zelfs voor een eenmalige klus worden gebruikt, maar het zou duidelijk een verspilling van tijd zijn om continu een robot te programmeren wanneer de taak in dezelfde tijd op traditionele wijze kan worden voltooid. Als het echter een batchproductie betreft en de batch herhaalt met enige regelmaat, bijvoorbeeld wekelijks of maandelijks, en als de fixtures na gebruik nauwkeurig kunnen worden gelokaliseerd voor de eerste las, kan het gebruik van een robot over veel componenten worden verspreid. .

Wanneer de batchgrootte te groot wordt, moet ook de robot opnieuw worden onderzocht om vast te stellen of vaste automatisering misschien geen betere propositie is. Onder deze omstandigheden kunnen robots worden gerechtvaardigd als de batch elk jaar verandert, zodat de kosten van herplaatsing kunnen worden beperkt.

De afmeting van de las verschaft gewoonlijk geen problemen bij het hanteren, mits de toegang kan worden gehandhaafd. Aan de andere kant leggen de dikte van het te lassen materiaal veel beperkingen op, bijvoorbeeld omdat het metaal erg dun wordt, zeg minder dan 1 mm, wordt lassen steeds kritischer.

De las moet heel snel worden gelegd om doorbranden te voorkomen 'en de las is gevoelig voor ernstige vervorming tijdens het lassen. Deze ongewenste omstandigheden passen niet bij de robot die in principe een relatief stabiele set van lasomstandigheden verwacht. Als er problemen zijn, is het soms mogelijk om het product opnieuw te ontwerpen of om het werk aan de robot aan te passen. Daarom zal het gebruik van een lasrobot waarschijnlijk ook veranderingen in het productontwerp stimuleren, zodat toegang tot gewrichten eenvoudiger is en vanwege de verbeterde kwaliteit van het lasoppervlak meer externe lassen kunnen worden gespecificeerd.

Robotkosten :

De kosten van een booglasrobotsysteem kunnen variëren van Rs.25 lakh tot Rs.30 lakh. Naar verwachting zal een robotbooglasysteem een ​​levensduur van 10 tot 20 jaar hebben. Als het systeem ouder wordt, is het waarschijnlijk verouderd en relatief inefficiënt. Het is ook niet redelijk om te verwachten dat robotleveranciers onderdelen van robots van elk model voor onbepaalde tijd bewaren.

In termen van productiviteit wordt van de robots verwacht dat ze een toename van 200 tot 300 procent opleveren ten opzichte van de beste handmatige productiviteit.

Onder normale omstandigheden betaalt een robot zichzelf terug over een periode van 2 tot 3 jaar. Onderhoudskosten zijn relatief laag en werken gemiddeld ongeveer 500 uur of ongeveer 3 maanden werktijd tussen pech onderweg.