Kamery FLIR zapewniają jakość części samochodowych z tworzyw sztucznych

| Prezentacje firmowe

Zgrzewanie w podczerwieni jest relatywnie nową techniką stosowaną do montażu elementów z tworzyw sztucznych. Firma Yanfeng Automotive Interiors, czołowy światowy dostawca paneli przyrządów i systemów kokpitu, paneli drzwiowych, konsoli podłogowych i konsoli sufitowych, wdrożyła niedawno tę technikę w swoim zakładzie w Louisville, Kentucky, USA, do łączenia części kratki odszraniacza pojazdu Ford Escape. Kamery termowizyjne FLIR monitorują cały proces i pozwalają zapewnić wysoką jakość i powtarzalność spoin w podczerwieni.

Kamery FLIR zapewniają jakość części samochodowych z tworzyw sztucznych

Yanfeng Automotive Interiors, z siedzibą w Szanghaju, ma ponad 90 centrów produkcyjnych i technicznych w 17 krajach i zatrudnia ponad 28 tys. osób na całym świecie. Firma postawiła sobie za cel ciągłą innowacyjność i wykorzystanie swojego potencjału do wzmocnienia pozycji lidera w światowym przemyśle motoryzacyjnym.

ZGRZEWANIE W PODCZERWIENI

 
Fot. 1. FLIR A315 to kompaktowa i niedroga kamera termowizyjna do zastosowań w automatyce, w pełni kontrolowana przez komputer

Tworzywa sztuczne odgrywają coraz większą rolę w przemyśle motoryzacyjnym. Jest to spowodowane między innymi tym, że mały ciężar tworzyw sztucznych pozwala zmniejszyć zużycie paliwa przez pojazd oraz tym, że tworzywa sztuczne zapewniają dużą swobodę i elastyczność projektowania. Jednym z pierwszych kroków w procesie produkcji tworzyw sztucznych jest przetwarzanie surowców, takich jak polimery, na plastikowe części kokpitu, paneli przyrządów, paneli drzwiowych, konsoli podłogowych i wielu innych.

W następnym etapie trzeba zmontować części z tworzyw sztucznych. Niektóre z tych części wymagają bardzo mocnego połączenia, a jedną z najlepszych technologii do tego celu jest zgrzewanie w podczerwieni. Jest to stosunkowo nowa technika zgrzewania stosowana w przypadku trudnych materiałów i montażu dużych części o wysokich wymaganiach dotyczących wytrzymałości i szczelności.

Podczas procesu spawania w podczerwieni dwie połówki części są utrzymywane sztywno w pobliżu płyty emitującej podczerwień, aby stopić łączone powierzchnie. Następnie płyta jest usuwana, a połówki części są przemieszczane razem i ulegają ponownemu zestaleniu pod naciskiem.

OCENA JAKOŚCI PRODUKTU

 
Fot. 2. Firma Yanfeng zleciła firmie Emitted Energy zainstalowanie czterech kamer termowizyjnych FLIR A315 w spawarce na podczerwień przeznaczonej do zgrzewania kratek odszraniacza w Fordzie Escape

Jednym z produktów, do których firma Yanfeng stosuje zgrzewanie w podczerwieni, jest kratka odszraniacza w pojeździe Ford Escape. Kevin Germain, inżynier ds. produkcji w zakładzie Yanfeng w Louisville, komentuje niedawne wstawienie zgrzewarki na podczerwień do hali produkcyjnej: "Jakość produktów jest w Yanfeng sprawą najwyższej wagi, dlatego staramy się ją oceniać w najlepszy możliwy sposób". Jednak krótko po zainstalowaniu nowej zgrzewarki na podczerwień nie można było stwierdzić, jakie były wyniki zgrzewania, z wyjątkiem kontroli wzrokowej po cyklu grzewczym zgrzewarki.

J"Kontrola wzrokowa oznaczała również, że musieliśmy zatrzymywać proces produkcyjny i rozdzielać zgrzane elementy plastikowe", mówi Kevin Germain. "Zwykle pobieraliśmy od jednej do dwóch sztuk na godzinę w ramach kontroli próbek. Było to oczywiście niewystarczające i nie dawało gwarancji stuprocentowej jakości produktu. Dlatego musieliśmy poszukać alternatywnego rozwiązania do monitorowania jakości, takiego, które nie zakłóca przepływu produkcji oraz wychwytuje ewentualne problemy, zanim one wystąpią".

TERMOWIZYJNA KONTROLA JAKOŚCI

 
Fot. 3. Jeśli którykolwiek z regionów przekroczy górny lub dolny limit kontroli temperatury, oprogramowanie analityczne przekazuje sygnał niepowodzenia do sterownika PLC błędnie działającej maszyny i proces zgrzewania zostaje zatrzymany

Pracownicy firmy Yanfeng odkryli możliwości termowizji dzięki firmie Emitted Energy, certyfikowanemu przez FLIR dystrybutorowi kamer do automatyki integratorowi systemów. Kamery termowizyjne mogą być wykorzystywane do badań nieniszczących i oceny spoin wykonanych podczerwienią poprzez obserwację cech podpowierzchniowych (np. defektów podpowierzchniowych, anomalii itp.) na badanej powierzchni.

"Eksperymentowaliśmy już z użyciem małej, ręcznej kamery termowizyjnej FLIR, więc wiedzieliśmy, czego można się spodziewać po termowizji", mówi Kevin Germain. "Jednak w celu sprawdzenia za pomocą kamery termowizyjnej musieliśmy zatrzymać maszynę, aby przyjrzeć się części z tworzywa sztucznego po cyklu termicznym w procesie spawania. To też nie było wystarczająco wiarygodne.

Na szczęście firma Emitted Energy zaproponowała rozwiązanie, które umożliwia ciągłe monitorowanie jakości i stuprocentową niezawodność". Roy Ray, wiceprezes Emitted Energy, komentuje: "Kamery termowizyjne mogą zapewnić dokładny obraz temperatury części z tworzywa sztucznego w trybie bezdotykowym podczas procesu zgrzewania wewnątrz zgrzewarki na podczerwień. Kamery te generują alarm w przypadku przekroczenia progu temperaturowego, a dzięki zaawansowanemu oprogramowaniu analitycznemu mogą rozróżnić dobry i zły wzorzec zgrzewu".

MONITOROWANIE SPOINY WYKONANEJ PODCZERWIENIĄ

Kamery monitorują 40 obszarów części z tworzywa sztucznego po cyklu grzewczym. W połączeniu z oprogramowaniem analitycznym firmy Emitted Energy rozpoznają one, kiedy temperatura jest w prawidłowym zakresie.

Jeśli mieści się w prawidłowym zakresie, do sterownika PLC maszyny wysyłany jest sygnał zaliczenia i proces zgrzewania jest kontynuowany. Jeśli nie, oprogramowanie analityczne przekazuje sygnał niepowodzenia do sterownika PLC błędnie działającej maszyny i proces zgrzewania zostaje zatrzymany. Operator może wówczas usunąć odrzuconą część, przeprowadzić kontrolę wzrokową i wznowić pracę.

Kevin Germain komentuje instalację kamer FLIR A315: "Kamery termowizyjne FLIR pozwalają nam na ciągłe monitorowanie jakości zgrzewu wykonanego podczerwienią bez przerywania procesu zgrzewania, nawet jeśli nikt nie przebywa w pobliżu maszyny, i możemy wykryć potencjalne problemy, zanim do nich dojdzie. Ponieważ nie musimy już rozdzielać zgrzewanych elementów z tworzyw sztucznych, byliśmy w stanie znacznie zmniejszyć ilość odpadów".

Oprogramowanie do analizy w podczerwieni umożliwia również firmie Yanfeng mapowanie trendów cieplnych w czasie, a nawet łączenie tych informacji z dodatkowymi danymi generowanymi przez inne czujniki, takimi jak siła docisku i napięcie zasilania promienników podczerwieni. "Po zainstalowaniu kamer FLIR możemy teraz zapewnić bardziej powtarzalną jakość zgrzewania, a w przypadku wystąpienia problemu możemy wydłużyć czas reakcji, gdy konieczne jest wezwanie ekipy serwisowej".

FLIR