Viac ako 20 % úspor materiálu v porovnaní s bežným bodovým nanášaním predstavuje len jednu z mnohých výhod stehových kvapiek. Získajte informácie o tom, ako môžete zvýšiť produktivitu, bezpečnosť a kvalitu postupov hybridného spájania na vyššiu úroveň – to všetko pri znížení celkových nákladov na vlastníctvo.
V čase ľahkého dizajnu, ktorý spája viacero materiálov, je hybridné spájanie jedným z hlavných trendov v automobilových karosárňach. Pri hybridnom spojovaní sa kombinujú veľmi pevné lepidlá pre štrukturálne spájanie s ďalšími technológiami spájania, ako sú bodové zváranie, samodierovacie uťahovanie a samodierovacie nitovanie. To prináša nasledujúce hlavné výhody:
- Vyššia štrukturálna sila a tuhosť zlepšujú jazdné vlastnosti a bezpečnosť pri náraze
- Lepšia odolnosť spoja proti korózii
- Vďaka silným lepidlám je možné znížiť počet bodov zvárania
Squeeze-out of adhesive at weld spots
Náročné úlohy hybridného spájania
Kombinácia dávkovania lepidla a ďalších metód spájania prináša mnoho výziev. Na body zvárania sa môže vytlačiť lepiaci materiál. To vedie k nutnosti opätovného spracovania a vzniku odpadového materiálu. Pri použití spolu s bodovým zváraním je lepidlo zničené teplom pochádzajúcim z procesu zvárania, čo môže viesť k emisiám toxických výparov. Okrem toho je potrebný vyšší zvárací prúd a systém potrebuje viac času na zváranie. Bežné podoby chýb:
Blow-out: destroyed adhesive at weld spots
- Vytlačenie: Na body zvárania alebo nitovania sa vytlačí lepiaci materiál. Tým sa kontaminuje katodický lakový kúpeľ (KTL) a vedie to k nutnosti opätovného spracovania a vzniku odpadového materiálu.
- Vyfukovanie: Ak je lepidlo zničené pri zahrievaní počas bodového zvárania, môže byť vyfúknuté. To môže viesť k vzniku korózie a slabým spojom.
Riešenie problémov s aplikáciou stehových kvapiek
Aplikácia stehových kvapiek vytvára prerušenia materiálu v oblasti spaľovaných kruhov na bodoch zvárania.
Spoločnosť Atlas Copco ponúka aplikačný vzor, ktorý je špeciálne vyvinutý pre hybridné spájanie a rieši tak túto náročnú úlohu. Takzvané stehové kvapky predstavujú prerušovanú aplikáciu s pevne stanovenými medzerami v oblasti zvaru, čo prináša viacero výhod:
- Úspory lepiaceho materiálu a nákladov
- Presná aplikácia predchádza nutnosti prepracovania v dôsledku vytlačenia materiálu na body zvárania
- Pri použití bodového zvárania nevznikajú žiadne toxické výpary, vďaka čomu nie je potrebný žiadny systém odvádzania vzduchu
- Menej lepidla znamená nižšiu hmotnosť a teda nižšie emisie CO2
Riešenie stehových kvapiek prináša úsporu materiálu až 22 %
Potenciál úspor materiálu je obrovský. Skúsme napríklad výpočet pre typické upevnenie bočného panela, ktorý má 54 bodov zvaru na predných dverách a 44 bodov zvaru na zadných dverách, čo je celkovo 98 bodov zvaru. Ak použijete bežné nepretržité kvapky s priemerom 3 mm, celkový objem aplikovaného materiálu je 38 cm3. Ak aplikujete stehové kvapky s medzerou 12 mm, ušetríte až 0,0848 cm3 materiálu na jeden bod zvaru. Pri 98 bodoch zvaru ušetríte 8,3 cm3 na bočný panel, teda až 22 % materiálu.
Material savings with stitch bead
Potenciál úspor – aplikácia stehových kvapiek
| Príklad výpočtu | |
|---|---|
| Priemer kvapiek | 3 mm |
| Medzera lepidla | 12 mm |
| Úspory materiálu na bod: | 0,15 cm * 0,15 cm * 3,14 * 1,2 cm = 0,0848 cm3 |
| Úspory materiálu na bočný panel (98 bodov zvaru): | 98 * 0,0848 cm3 = 8,3 cm3 |
| Úspory materiálu na karosériu vozidla: | 2 * 8,3 cm3 = 16,6 cm3 |
| Úspory materiál na deň (1000 karosérií vozidiel): | 16,6 cm3 * 1,355 g/cm3 = 22,5 kg |
| Úspory nákladov na deň: | 22,5 kg * 14 €/kg = 315 € (iba bočné panely) |
| Úspory nákladov na rok: | 315 € * 225 = cca 70 875 € (iba bočné panely) |
Výzvy procesu aplikácie stehových kvapiek: rýchlosti robotov a flexibilita
Výhody stehových kvapiek v procese hybridného spájania sú v porovnaní s bežnou aplikáciou nepretržitých kvapiek výnimočné. Proces aplikácie však čelí určitým dôležitým výzvam, ktoré sa týkajú rýchlosti a flexibility aplikácie. Veľkoobjemové výrobné linky vyžadujú rýchlosť robota až 500 mm/s a viac. Geometria vozidiel sa zároveň stáva zložitejšou. Veľkosti kvapiek a medzier musí byť možné flexibilne určiť – a musia byť aplikované presne a spoľahlivo na príslušné diely vozidla. Spínacie časy medzi robotom, riadiacim systémom a aplikátorom oneskorujú reakciu ihly ventilu, ktorá otvára a zatvára dýzu. V tomto bode narážajú bežné aplikačné systémy na svoje limity.
Relation of switching time and robot spead in stitch bead applications
Príklad: požadované spínacie časy pri rýchlosti robota 350 mm/s:
- 34,2 ms pri 12 mm aplikácii alebo medzere
- 28,5 ms pri 10 mm aplikácii alebo medzere
- 22,8 ms pri 8 mm aplikácii alebo medzere
Učenie cez riadiacu jednotku robota
V mnohých priemyselných dávkovacích systémoch musia byť stehové kvapky naprogramované cez riadiacu jednotku robota, pričom dĺžku kvapky a medzery je nutné zadať manuálne. Spínací čas sa musí zhodovať s rýchlosťou robota, inak dĺžky kvapky a medzery nebudú zhodné s mm špecifikáciou. To si vyžaduje namáhavé programovanie, čo vedie k zvýšeným nákladom.
Realizácia prostredníctvom riadiaceho systému
Moderné priemyselné systémy na nanášanie lepidiel z produktovej rady SCA spoločnosti Atlas Copco ponúkajú špeciálny softvér pre aplikáciu stehových kvapiek. Dĺžka kvapiek a medzier môže byť zadaná priamo do riadiaceho systému aplikácie. Riadiaca jednotka robota spustí aplikáciu len so signálom „otvorený aplikátor“. Riadiaca jednotka samostatne spúšťa ventil podľa špecifikovaných dĺžok kvapky a medzery a rýchlosti robota. Spätná väzba sa vykonáva prostredníctvom snímača polohy a je zahrnutá do výpočtu. Programátor robota má na starosti iba ovládanie rýchlosti aplikácie, signálu spúšťania a dráhy robota. Všetky ostatné signály pre aplikátor sú spracované riadiacim systémom aplikácie.
Výhody softvérového programovania:
- Automatické určenie spínacích časov
- Presné spúšťanie ventilu aplikátora
- Vysoká flexibilita: jeden program umožňuje až 128 sekvencií (kvapka a medzera)
- Nenáročné programovanie a nízke riziko zlyhania obsluhy
Príklad: vysokorýchlostná aplikácie stehových kvapiek
Ázijský výrobca automobilov sa rozhodol kombinovať vysoko pevné lepenie s bodovým zváraním na vnútornom ráme, podlahovom ráme, stredovom tuneli, prístrojovej doske a kolesovom oblúku novej platformy automobilu. Cieľom bolo zlepšiť tuhosť, odolnosť voči nárazom a celkový zážitok z jazdy. Interné vyšetrovanie ukázalo, že jazdné vlastnosti vozidla sa výrazne zlepšili použitím až 50 metrov lepidla v spodnej časti karosérie. Ukázalo sa, že stehový profil je aplikačný vzor, ktorý je najvhodnejší pre túto výzvu spájania. Umožňuje široké rozloženie medzi zvarovými bodmi v skupine podvozka bez toho, aby bolo prekročené optimum 70 metrov.
High-speed pneumatic stitch bead applicator for heated and unheated materials.
Požiadavkou výrobcu OEM bola rýchlosť robota najmenej 500 mm/s – bez toho, aby bola ohrozená kvalita aplikácie a spoľahlivosť procesu. Spoločnosť Atlas Copco vyvinula pre tohto zákazníka špeciálny aplikátor, ktorý zabezpečuje spoľahlivý vysokorýchlostný proces podľa špecifikácie zákazníka. Riešením je pneumatický aplikátor s dvojčinným valcom a extrémne rýchlym prepínaním vzduchových ventilov. Na urýchlenie zdvihu ihly spoločnosť Atlas Copco prepracovala a zväčšila otvory ventilov. Vzduch môže pri otváraní a zatváraní dýzy rýchlejšie uniknúť. V súčasnosti ázijský výrobca OEM používa vo svojej výrobnej linke karosárne viac ako 100 systémov Atlas Copco – a už teraz spolupracuje so spoločnosťou Atlas Copco na ďalšom zvýšení rýchlosti robotov.
Súhrn: Prečo by ste mali investovať do riešenia stehových kvapiek
Stehové kvapky predstavujú skutočné riešenie problémov hybridného spájania, najmä v kombinácii s bodovým zváraním. Vďaka úsporám materiálu až 20 % je možné dosiahnuť výrazné úspory nákladov. A to je len jedna z mnohých výhod, ktoré zvyšujú produktivitu, bezpečnosť a kvalitu – a znižujú celkové náklady na vlastníctvo. Náročnou úlohou, ktorú je potreba vyriešiť v procese aplikácie, je rýchlosť robota. Berúc do úvahy vysoké požiadavky priemyslu, mnohé bežné systémy dávkovania dosiahli svoje limity. Spoločnosť Atlas Copco vyvinula špeciálny vysokorýchlostný aplikátor, ktorý spoľahlivo dosahuje rýchlosť robota 500 mm/s a viac. Zároveň vyhradený softvér znižuje náročnosť programovania.
Zistite viac o našich inovatívnych riešeniach dávkovania lepidiel pre karosárne.
