Kamery FLIR gwarantują jakość części samochodowych z tworzyw sztucznych

Firma Yanfeng Automotive Interiors, z siedzibą w Szanghaju, ma ponad 90 centrów produkcyjnych i technicznych w 17 krajach i zatrudnia ponad 28 000 osób na całym świecie. Firma postawiła sobie za cel dbałość o ciągłą innowacyjność i wykorzystanie swojego potencjału do wzmocnienia pozycji lidera w światowym przemyśle motoryzacyjnym.

Zgrzewanie w podczerwieni

Tworzywa sztuczne odgrywają coraz większą rolę w przemyśle motoryzacyjnym. Jest to spowodowane m.in. tym, że mała masa 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 nich wymagają bardzo mocnego połączenia, a jedną z najlepszych technologii do realizacji tego celu jest zgrzewanie w podczerwieni. To stosunkowo nowa technika zgrzewania stosowana w przypadku trudnych materiałów i montażu dużych części, gdzie mamy do czynienia z wysokimi wymaganiami w zakresie wytrzymałości i szczelności. Podczas procesu spawania w podczerwieni dwie połówki części są utrzymywane sztywno w pobliżu płyty emitującej podczerwień, co pozwala stopić łączone powierzchnie. Następnie płyta jest usuwana, a połówki części są przemieszczane razem i ulegają ponownemu zestaleniu pod naciskiem.

Ocena jakości produktu

Jednym z produktów, do których firma Yanfeng stosuje zgrzewanie w podczerwieni, jest kratka odszraniacza w samochodzie Ford Escape. – Jakość produktów jest w Yanfeng sprawą najwyższej wagi, dlatego staramy się ją oceniać w najlepszy możliwy sposób – tak Kevin Germain, inżynier ds. produkcji w zakładzie Yanfeng w Louisville, komentuje niedawne wstawienie zgrzewarki na podczerwień do hali produkcyjnej. Jednak krótko po jej zainstalowaniu nie można było stwierdzić, jakie były wyniki zgrzewania, z wyjątkiem kontroli wzrokowej po cyklu grzewczym zgrzewarki. – Ta kontrola wzrokowa oznaczała również, że musieliśmy zatrzymywać proces produkcyjny i rozdzielać zgrzane elementy plastikowe. 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 – mówi Kevin Germain.

Termowizyjna kontrola jakości

Pracownicy firmy Yanfeng odkryli możliwości termowizji dzięki firmie Emitted Energy, certyfikowanemu przez FLIR dystrybutorowi kamer do automatyki i integratorowi systemów. Kamery termowizyjne mogą być wykorzystywane do badań nieniszczących i oceny spoin wykonanych podczerwienią przez 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. 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 – mówi Kevin Germain. 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 temperatury, a dzięki zaawansowanemu oprogramowaniu analitycznemu mogą rozróżnić dobry i zły wzorzec zgrzewu.

Monitorowanie spoiny wykonanej podczerwienią

Firma Yanfeng zleciła firmie Emitted Energy zainstalowanie czterech kamer termowizyjnych FLIR A315 w spawarce na podczerwień, przeznaczonej do zgrzewania kratek odszraniacza w Fordzie Escape. Kamery monitorują 40 obszarów części z tworzywa sztucznego po każdym cyklu grzewczym. W połączeniu z odpowiednim oprogramowaniem analitycznym firmy Emitted Energy rozpoznają one, kiedy zakres temperatury jest prawidłowy. Jeśli jest prawidłowy, 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. – Kamery termowizyjne FLIR pozwalają nam na ciągłe monitorowanie jakości zgrzewu wykonanego podczerwienią, bez przerywania procesu zgrzewania, nawet jeśli nikt nie przebywa w pobliżu maszyny – możemy wykryć potencjalne problemy, zanim do nich dojdzie. Ponieważ nie musimy już rozdzielać zgrzewanych elementów z tworzyw sztucznych, mogliśmy znacznie zmniejszyć ilość odpadów – tak Kevin Germain komentuje instalację kamer FLIR A315.

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 zapewnić bardziej powtarzalną jakość zgrzewania, a w przypadku wystąpienia problemu – wydłużyć czas reakcji, gdy konieczne jest wezwanie ekipy serwisowej – podsumowuje Kevin Germain.

Więcej informacji na temat kamer termowizyjnych oraz tego zastosowania można znaleźć pod adresem:
www.flir.com/automation.

FLIR SYSTEMS GmbH
e-mail: flir@flir.com 
www.flir.com

źródło: Automatyka 11/2019