เครื่องเชื่อมแบบจุด: การเชื่อมที่แม่นยำสำหรับการผลิตสมัยใหม่

ในโลกของการผลิตโลหะที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว เครื่องเชื่อมจุด (เรียกให้ตรงกว่า. เครื่องเชื่อมจุดต้านทาน (RSW) ) ยืนหยัดเป็นม้าทำงานที่ขาดไม่ได้ เครื่องจักรเหล่านี้เป็นแกนหลักของอุตสาหกรรมนับไม่ถ้วน โดยมีชื่อเสียงในด้านความเร็ว ความสม่ำเสมอ และประสิทธิภาพในการต่อแผ่นโลหะที่ทับซ้อนกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตยานยนต์ พวกเขาสร้างรอยเชื่อมที่แข็งแกร่งและเฉพาะจุดโดยเน้นความร้อนสูงอย่างแม่นยำตรงจุดที่ต้องการ

หลักการสำคัญ- การเชื่อมจุดต้านทาน

การเชื่อมแบบจุดทำงานบนหลักการพื้นฐานของ เครื่องทำความร้อนความต้านทานไฟฟ้า และ ใช้แรงกดดัน :

1. ติดต่ออิเล็กโทรด: อิเล็กโทรดโลหะผสมทองแดงสองรูปทรงจะยึดแผ่นโลหะที่ทับซ้อนกันไว้ด้วยแรงที่สำคัญ

2. กระแสปัจจุบัน: กระแสไฟฟ้าที่สูงมาก (หลายพันแอมแปร์) จะถูกส่งผ่านอิเล็กโทรดและแผ่นโลหะเพื่อเวลาที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ (โดยทั่วไปคือมิลลิวินาที)

3. ความต้านทานความร้อน: ความต้านทานต่อการไหลของกระแสมากที่สุดเกิดขึ้นที่ อินเตอร์เฟซ ระหว่างแผ่นโลหะทั้งสองแผ่น ความต้านทานนี้ทำให้เกิดความร้อนเฉพาะจุดที่รุนแรง (เอฟเฟกต์ I²R: ความร้อน = กระแส² x ความต้านทาน x เวลา)

4. การก่อตัวของนักเก็ต: ความร้อนจะละลายโลหะอย่างรวดเร็วที่ส่วนต่อประสาน กลายเป็นบ่อหลอมเหลวขนาดเล็กหรือ "นักเก็ต"

5. ถือและแข็งตัว: กระแสไฟหยุด แต่ความดันจะยังคงอยู่ในขณะที่นักเก็ตหลอมเหลวเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วและแข็งตัวภายใต้แรง ทำให้เกิดพันธะทางโลหะวิทยาที่แข็งแกร่ง ("การเชื่อมแบบจุด")

6. การปล่อยอิเล็กโทรด: อิเล็กโทรดจะหดกลับ ทำให้เกิดรอยเชื่อมจุดหลอมละลายระหว่างแผ่น

ส่วนประกอบสำคัญของเครื่องเชื่อมแบบจุด:

1. กรอบ: ให้ความแข็งแกร่งของโครงสร้างและส่วนประกอบของโรงเรือน (แบบ C-Frame- Press-Type หรือ Scissor)

2. หม้อแปลงไฟฟ้าเชื่อม: ลดแรงดันไฟฟ้าในสาย (เช่น 480V AC) เป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ (โดยทั่วไปคือ 2-20V AC หรือ DC) ในขณะที่จ่ายกระแสไฟฟ้าที่สูงมากที่ต้องการ (1kA - 50kA ) มักจะระบายความร้อนด้วยน้ำ

3. ระบบควบคุมกำลัง: ควบคุมขนาดและระยะเวลาของกระแสเชื่อมได้อย่างแม่นยำ เครื่องจักรสมัยใหม่ใช้ความซับซ้อน อินเวอร์เตอร์ (DC หรือ MFDC - กระแสตรงความถี่กลาง) เพื่อการควบคุมที่เหนือกว่าและประสิทธิภาพการใช้พลังงานเมื่อเปรียบเทียบกับระบบ AC แบบดั้งเดิม

4. ขั้วไฟฟ้า: ปลายโลหะผสมทองแดงที่นำกระแสและใช้แรง รูปร่าง (แหลม โดม แบน ออฟเซ็ต) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพการเชื่อมและการเข้าถึง ต้องแต่งกาย/บำรุงรักษาเป็นประจำ

5. ระบบขับเคลื่อนด้วยลมหรือเซอร์โว: ใช้และควบคุมแรงของอิเล็กโทรดอย่างสม่ำเสมอและรวดเร็ว ระบบเซอร์โวนำเสนอโปรไฟล์แรงที่ตั้งโปรแกรมได้

6. ระบบควบคุม (ตัวควบคุมการเชื่อม): “สมอง” ของเครื่องจักร ตั้งค่าและติดตามพารามิเตอร์การเชื่อม (กระแส เวลา แรง) จัดลำดับการทำงาน เชื่อมต่อกับผู้ปฏิบัติงาน/หุ่นยนต์ และดำเนินการตรวจสอบคุณภาพ (มักใช้กระแสคงที่ แรงดันไฟฟ้าคงที่ หรือการควบคุมแบบปรับได้)

7. ระบบทำความเย็น: หมุนเวียนน้ำเพื่อทำให้หม้อแปลง สายเคเบิลรอง และอิเล็กโทรดเย็นลง เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป และรับประกันประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอ

8. วงจรรอง: สายเคเบิลและบัสบาร์ทองแดงสำหรับงานหนักที่เชื่อมต่อเอาต์พุตของหม้อแปลงเข้ากับอิเล็กโทรด ซึ่งส่งกระแสเชื่อมสูง

การกำหนดค่าเครื่องหลัก:

1. เครื่องแบบตั้งพื้น/แบบอยู่กับที่ (แบบกด):

   • คำอธิบาย: ยูนิตแบบตั้งพื้นแข็งแรงทนทาน อิเล็กโทรดด้านบนจะเคลื่อนที่ในแนวตั้งผ่านกระบอกสูบนิวแมติกหรือเซอร์โว อิเล็กโทรดด้านล่างได้รับการแก้ไขแล้ว

   • ใช้: ผลิตปริมาณมาก ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เกจหนัก ทั่วไปในร้านขายตัวถังรถยนต์

   • ข้อดี: ความสามารถในการรับแรงสูง ความเสถียร ความแม่นยำ การบูรณาการระบบอัตโนมัติที่ง่ายดาย

2. ปืนพกพา:

   • คำอธิบาย: ปืนเชื่อมขนาดเล็กที่ถือโดยผู้ปฏิบัติงานหรือโดยทั่วไปจะติดตั้งบนแขนหุ่นยนต์ ประกอบด้วยอิเล็กโทรดและกลไกการสั่งงาน เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟระยะไกลและหน่วยทำความเย็นผ่านท่อ/สายเคเบิล

   • ใช้: สายการประกอบ (โดยเฉพาะ BIW สำหรับรถยนต์ - Body-in-White) โครงสร้างขนาดใหญ่ที่ปืนเชื่อมต้องเคลื่อนไปยังชิ้นส่วน

   • ข้อดี: ความยืดหยุ่น การเข้าถึงพื้นที่เข้าถึงยาก จำเป็นสำหรับระบบอัตโนมัติของหุ่นยนต์

3. เครื่องตั้งโต๊ะ:

   • คำอธิบาย: หน่วยขนาดเล็กที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งโต๊ะทำงาน

   • ใช้: การผลิตแบบเบา การสร้างต้นแบบ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ร้านซ่อม การผลิตในปริมาณน้อย

   • ข้อดี: ต้นทุนต่ำ ประหยัดพื้นที่ ติดตั้งง่ายกว่าสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก

เหตุใดการเชื่อมแบบจุดจึงมีอิทธิพลเหนือ: ข้อดีและการใช้งาน

• ความเร็ว: การเชื่อมใช้เวลาเป็นมิลลิวินาที ทำให้มีอัตราการผลิตสูง

• ความสม่ำเสมอและระบบอัตโนมัติ: กระบวนการที่ทำซ้ำได้สูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบูรณาการหุ่นยนต์ในสายการประกอบ

• ประสิทธิภาพ: พลังงานจะกระจุกตัวอยู่ที่จุดเชื่อมเท่านั้น ไม่จำเป็นต้องใช้โลหะเติม ก๊าซป้องกัน หรือการทำความสะอาดหลังการเชื่อมอย่างละเอียด

• ความแข็งแกร่ง: สร้างรอยเชื่อมที่แข็งแรงและเฉพาะจุดซึ่งเหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะแผ่น

• ความเก่งกาจ: สามารถเชื่อมแผ่นที่มีความหนาได้หลากหลาย (แม้ว่าจะดีที่สุดสำหรับเกจบางถึงปานกลาง) และโลหะหลายชนิด (เหล็ก สแตนเลส อลูมิเนียม - แม้ว่าอลูมิเนียมจะต้องใช้อุปกรณ์และการควบคุมพิเศษ)

• ความคุ้มค่า: ต้นทุนสิ้นเปลืองต่ำ (โดยเฉพาะอิเล็กโทรดและพลังงาน) ในปริมาณมาก

การใช้งานที่สำคัญ:

• การผลิตยานยนต์: ราชาแห่งการประกอบตัวถังรถยนต์สีขาว (BIW) อย่างไม่มีข้อกังขา (ตัวรถ ประตู ฝากระโปรง ท้ายรถ โครงรถ) จุดเชื่อมนับพันจุดต่อคัน

• การผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้า: การเชื่อมตู้โลหะแผ่นสำหรับตู้เย็น เครื่องซักผ้า เตาอบ ฯลฯ

• อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า: ชุดประกอบแบตเตอรี่ บัสบาร์ กล่องหุ้ม ส่วนประกอบขนาดเล็ก

• เฟอร์นิเจอร์โลหะ: โครงตู้ชั้นวางของ

• การบินและอวกาศ: โครงสร้างทุติยภูมิ ระบบท่อ แผงที่ไม่สำคัญ

• ระบบปรับอากาศ: การเชื่อมต่อส่วนประกอบท่อ

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือกและการใช้งาน:

1. ความเข้ากันได้ของวัสดุ: เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำโดยพื้นฐานแล้วจะง่ายที่สุด เหล็กชุบสังกะสี สแตนเลส และอลูมิเนียมต้องมีพารามิเตอร์เฉพาะและวัสดุอิเล็กโทรด โลหะที่ต่างกันเป็นสิ่งที่ท้าทาย

2. ความหนาของวัสดุ: ใช้งานได้ดีที่สุดกับโลหะแผ่นเกจบางถึงปานกลาง (โดยทั่วไป 0.5 มม. - 3 มม. ต่อแผ่น ทับซ้อนกัน) ส่วนที่หนาขึ้นต้องใช้กำลังมหาศาล

3. พารามิเตอร์การเชื่อม: ความสมดุลที่สำคัญของ ปัจจุบัน , เวลา (เชื่อมและพัก) , และ บังคับ - ต้องปรับให้เหมาะสมกับประเภทวัสดุ ความหนา การเคลือบ และขนาดนักเก็ตที่ต้องการ "ตารางการเชื่อม" คือชุดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าของพารามิเตอร์เหล่านี้

4. การบำรุงรักษาอิเล็กโทรด: เห็ดปลายอิเล็กโทรด ออกซิไดซ์ และอัลลอยด์กับชิ้นงานเมื่อเวลาผ่านไป เพิ่มความต้านทานและลดคุณภาพการเชื่อม การแต่งกายตามปกติ (การปรับรูปร่าง) หรือการเปลี่ยนใหม่เป็นสิ่งจำเป็น

5. การเข้าถึงและรูปร่างอิเล็กโทรด: อิเล็กโทรดจะต้องไปถึงทั้งสองด้านของข้อต่อ การเลือกรูปร่างเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความพอดีและความหนาแน่นกระแส

6. ข้อกำหนดด้านพลังงาน: ความต้องการไฟฟ้าสูง ต้องการโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่แข็งแกร่ง

7. คูลลิ่ง: การไหลของน้ำและแรงดันที่เพียงพอมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันความล้มเหลวของส่วนประกอบและการเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์

8. การควบคุมคุณภาพ: วิธีการต่างๆ ได้แก่ การทดสอบการลอก/สิ่ว การทดสอบอัลตราโซนิก และการตรวจสอบกระบวนการแบบเรียลไทม์ (ความต้านทาน ความต้านทานไดนามิก การกระจัดของอิเล็กโทรด) ที่รวมอยู่ในตัวควบคุมเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ

เทรนด์และนวัตกรรมสมัยใหม่:

• การควบคุมขั้นสูง (MFDC และอินเวอร์เตอร์ DC): ให้การควบคุมพารามิเตอร์ที่เหนือกว่า เวลาตอบสนองที่เร็วขึ้น ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น และความสม่ำเสมอในการเชื่อมที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนวัสดุที่ตัดยาก เช่น อลูมิเนียมและเหล็กเคลือบ

• การควบคุมและการตรวจสอบแบบปรับตัว: ระบบป้อนกลับตามเวลาจริงจะปรับพารามิเตอร์ระหว่างการเชื่อมเพื่อชดเชยความแปรผัน (การสึกหรอของอิเล็กโทรด การติดตั้ง ความหนาของสารเคลือบ) การบันทึกข้อมูลเพื่อการตรวจสอบย้อนกลับและการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

• บูรณาการหุ่นยนต์: แขนหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนซึ่งถือปืนแบบพกพาครองการผลิตปริมาณมาก เปิดใช้งานโดยอินเทอร์เฟซการควบคุมเครื่องจักรที่แม่นยำ

• เทคโนโลยีเซอร์โวปืน: แทนที่นิวแมติกส์เพื่อแรงอิเล็กโทรดที่ตั้งโปรแกรมได้แม่นยำและโปรไฟล์การเคลื่อนที่ ปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมและอายุการใช้งานอิเล็กโทรด

• เน้นวัสดุน้ำหนักเบา: เทคนิคและการควบคุมที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียมและเหล็กความแข็งแรงสูงขั้นสูง (AHSS) ที่ใช้กันทั่วไปในยานพาหนะสมัยใหม่

• ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: เทคโนโลยี MFDC/อินเวอร์เตอร์ช่วยลดการใช้พลังงานได้อย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องจักร AC แบบเดิม

บทสรุป: จุดประกายสำคัญของการประกอบ

เครื่องเชื่อมแบบจุดเป็นมากกว่าเครื่องเชื่อมโลหะทั่วไป เป็นระบบที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมขั้นสูงทำให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่จำเป็นจำนวนมากได้จำนวนมาก ความเร็ว ความสม่ำเสมอ และประสิทธิภาพที่เหนือชั้นในการต่อแผ่นโลหะ ทำให้ไม่สามารถทดแทนได้ โดยเฉพาะในภาคส่วนยานยนต์ การทำความเข้าใจหลักการ การกำหนดค่า และพารามิเตอร์ที่สำคัญมีความสำคัญต่อการเลือกเครื่องจักรที่เหมาะสม การได้คุณภาพการเชื่อมที่เหมาะสมที่สุด และการเพิ่มผลผลิตสูงสุด ในขณะที่วัสดุมีการพัฒนาและความต้องการในการผลิตเพิ่มขึ้นในด้านความเร็วและความแม่นยำ นวัตกรรมในเทคโนโลยีการควบคุม หุ่นยนต์ และการตรวจสอบกระบวนการทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมจุดต้านทานยังคงเป็นรากฐานที่สำคัญและก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของการผลิตทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ในกรณีที่โลหะบางที่ทับซ้อนกันต้องการข้อต่อที่รวดเร็ว แข็งแรง และเชื่อถือได้ เครื่องเชื่อมแบบจุดก็ทำได้