Punktowe zgrzewanie oporowe przyjęło się w wielu obszarach zastosowań przemysłowych jako tania metoda łączenia blach stalowych. Jednakże konwencjonalne zgrzewanie punktowe napotyka granicę swoich możliwości przede wszystkim w nowoczesnej produkcji pojazdów, gdzie oczekuje się częściowo łączenia różnej grubości blach stalowych o wysokiej wytrzymałości oraz jakości. Istotny trend stanowi również łączenie aluminium. Tego typu wymagające zastosowania powodują więc często konieczność skorzystania z kosztownych metod łączenia mechanicznego, takich jak nitowanie lub też skręcanie śrubami. Dlatego też oczekuje się optymalizacji metody punktowego zgrzewania oporowego dla złożonych zastosowań alternatywnych. Technologia DeltaSpot przyjęła to wyzwanie i jest w stanie mu sprostać.

Zasada działania

Charakterystyczne dla metody DeltaSpot są zrobotyzowane kleszcze do zgrzewania z przesuwającą się taśmą do zgrzewania, która przemieszcza się pomiędzy elektrodami oraz łączonymi blachami. Stały posuw taśmy do zgrzewania zapewnia ciągłość procesu o stałej jakości, również podczas wielu zmian roboczych. Wynikiem jest precyzja procesu spawania, dokładna kontrola jakości oraz dłuższa żywotność elektrod. Zbędne jest przycinanie i frezowanie elektrod w krótkich odstępach czasu. Dzięki taśmie do zgrzewania mają one zapewnioną optymalną ochronę przed zużyciem oraz osadami z powłoki blach. W związku z tym można zapewnić stałą jakość i powtarzalne punkty zgrzewania w trakcie wielu zmian produkcyjnych.
Wizualizacja procesu DeltaSpot: Taśma do zgrzewania przesuwa się pomiędzy łączonymi blachami i elektrodami, zapewniając skuteczną ochronę elektrod.

Technika

Taśma do zgrzewania przenosi z jednej strony prąd spawalniczy, z drugiej natomiast chroni powierzchnie stykowe elektrod przez zanieczyszczeniem cynkiem, aluminium lub pozostałościami organicznymi. W parze z ochroną idzie również znacząco dłuższa żywotność elektrod. Testy na blachach aluminiowych (stop AlMg3) wykazały bardzo wysoką żywotność ok. 30 000 punktów zgrzewania. Dzięki temu, że zetknięcie blach nie następuje bezpośrednio, taśma do zgrzewania zapewnia wynik zgrzewania prawie bez rozprysków. Eliminuje to zwykle nieuniknioną konieczność obróbki dodatkowej, dzięki czemu można osiągnąć nowe standardy jakościowe. Powłoka taśmy do zgrzewania okazuje swe zalety zwłaszcza w przypadku blach aluminiowych. Zoptymalizowany w taki sposób kontakt z aluminiowym materiałem ogranicza rozpryski, mogące uszkadzać zgrzewane elementy. Taśmę do zgrzewania wymienia się nadzwyczaj rzadko i bez dużych nakładów. W przypadku prostych zastosowań, z jedną taśmą można wykonać ok. 7000 punktów zgrzewania. Jeśli każdy odcinek taśmy do zgrzewania zostanie wykorzystany dwu- lub trzykrotnie, wymienioną wyżej żywotność należy pomnożyć przez ten współczynnik.
Dodatkowy potencjał korzyści stanowi sensowne uzupełnienie wymienionych wyżej właściwości fizycznych. Obejmuje on napęd szczęk wyposażonych w serwomotor, który eliminuje kosztowny układ zasilania sprężonym powietrzem, podobnie jak zintegrowane oprogramowanie, umożliwiające centralne wprowadzanie parametrów dla poszczególnych kleszczy do zgrzewania. Integralny składnik całości stanowi również kompleksowy układ monitorowania i diagnozowania całego urządzenia. Po zakończeniu procesu zgrzewania, wykorzystana powierzchnia stykowa taśmy informuje o przebiegu procesu roboczego. Systemy rejestracji obrazu wykrywają te, jedyne w swym rodzaju, linie papilarne punktu zgrzewania. Są one oceniane przez odpowiednie systemy analizujące. W takim przypadku podstawowe znaczenie ma oprogramowanie. Integrowany opcjonalnie system zapewnienia jakości umożliwia pełne gromadzenie danych procesu i eliminuje w ten sposób późniejszą, pracochłonną kontrolę jakości.

Zastosowanie i zalety

Metoda DeltaSpot nadaje się przede wszystkim do blach stalowych i aluminiowych, również w połączeniu z typowymi dzisiaj powłokami antykorozyjnym, jak również do łączenia stali czarnej i białej. Te ostatnie to połączenia stali niestopowych lub niskostopowych ze stalami nierdzewnymi, wysokostopowymi. Można sobie również wyobrazić połączenia mieszane materiałów o różnym składzie i grubości. Przykładów na to dostarczają stale głębokotłoczne w połączeniu ze stalami chromowo-niklowymi lub Usibor, jak również materiały składające się z powlekanej blachy stalowej i aluminium. Podstawowym założeniem podczas projektowania była możliwość zastosowania sto połączeń stali wysokostopowych lub też do połączeń magnezu, które w nowoczesnym budownictwie lekkim zaliczają się do materiałów o największym potencjale. Możliwe jest również wykonywanie połączeń dwu lub wielu blach z praktycznie wszystkich wymienionych zestawień materiałów. Prosta wymiana taśmy do zgrzewania wystarcza, aby za pomocą tych samych kleszczy do zgrzewania zgrzewać blachy o innej grubości oraz inne zestawienia materiałów.
Pożądany, wysoki współczynnik sprawności to wynik dodatkowego ciepła procesowego, powstającego w następstwie oporu wewnętrznego oraz powierzchni stykowych taśmy do zgrzewania. W przypadku klasycznego, punktowego zgrzewania oporowego blach AlMg3 2 x 1,0 mm należy zliczyć się z poborem prądu od 35 000 A do 40 000 A. Taśma do zgrzewania ogranicza prąd do 16.000 A. Niższy prąd zgrzewania oraz indywidualne dopasowanie taśmy do zgrzewania do samego procesu zgrzewania zapewnia kontrolowane odprowadzanie ciepła, jak również sterowanie pozycją i kształtem punktu zgrzewania, co wyjaśniono dokładniej poniżej.
Połączenia trzech blach (dwie grube, jedna cienka), są dla klasycznej metody zgrzewania punktowego problematyczne. Punkt zgrzewania powstaje w obszarze grubszych blach i nie obejmuje w wystarczającym stopniu cienkiej blachy. Aby zrównoważyć ten efekt, taśma do zgrzewania przez swe dodatkowe odprowadzanie ciepła zapewnia ukierunkowane sterowanie głębokością punktu zgrzewania. W ten sposób możliwe jest skompensowanie mniejszej ilości ciepła w obszarze cieńszej blachy przez taśmę do zgrzewania o wyższej rezystancji. Dzięki temu punkt zgrzewania przemieszcza się w wystarczającym stopniu w kierunku cienkiej blachy. Równocześnie zaś kształt punktu zgrzewania staje się bardziej symetryczny i charakteryzuje się on teraz większą objętością również w obszarze cieńszej blachy.

W przypadku aluminium powstaje problem wyższego przewodnictwa elektrycznego i cieplnego oraz odpowiednio niższej oporności elektrycznej. Powiązane z tym, ograniczone odprowadzanie ciepła można również zrównoważyć odpowiednim doborem taśmy do zgrzewania. W porównaniu do klasycznego, punktowego zgrzewania oporowego, dla którego połączenia aluminium były i tak prawie niemożliwe do wykonania, w tym przypadku po raz pierwszy zgrzewanie punktowe aluminium przebiega w sposób niezawodny.

Podsumowanie

Dla metody zgrzewania punktowego z zastosowaniem taśmy do zgrzewania można przewidywać szerokie pole zastosowań w technice łączenia. Lecz nie tylko z tego powodu metoda DeltaSpot stwarza nowe perspektywy innowacyjnego i skutecznego działania przede wszystkim w przemyśle samochodowym.