CZ2019648A3 - Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2019648A3 CZ2019648A3 CZ2019648A CZ2019648A CZ2019648A3 CZ 2019648 A3 CZ2019648 A3 CZ 2019648A3 CZ 2019648 A CZ2019648 A CZ 2019648A CZ 2019648 A CZ2019648 A CZ 2019648A CZ 2019648 A3 CZ2019648 A3 CZ 2019648A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- welding
- wear
- thermal radiation
- caps
- electrode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
- B23K11/11—Spot welding
- B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/30—Features relating to electrodes
- B23K11/3063—Electrode maintenance, e.g. cleaning, grinding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
- B23K31/125—Weld quality monitoring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
- B23K37/0426—Fixtures for other work
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu stanovení stupně opotřebení čepiček (4) svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování, při kterém se přímým nebo nepřímým měřením měří intenzita tepelného záření z povrchu výměnných elektrodových svařovacích čepiček (4) a na základě zvýšené emisivity povrchu svařovacích čepiček (4) se stanoví stupeň jejich opotřebení, přičemž měření intenzity tepelného záření se provádí bezprostředně po provedení svaru. K provádění uvedeného způsobu slouží zařízení, které obsahuje termokameru (5) pro snímání tepelného záření z povrchu výměnné elektrodové svařovací čepičky (4) propojenou s výpočetním zařízením, popřípadě je doplněno o infračervený odražeč (7).
Description
Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu a zařízení pro měření opotřebení kovových čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování. Princip je založen na stanovení změny efektivní emisivity povrchu svařovacích elektrod, resp. výměnných elektrodových svařovacích čepiček, vlivem jejich opotřebení.
Dosavadní stav techniky
V současné době dochází ve výrobních procesech při odporovém bodovém svařování k obrábění, obvykle frézování, či výměně výměnných elektrodových svařovacích čepiček preventivně, tj. čistě na základě počtu realizovaných svářecích cyklů, resp. svarových spojů. Tento postup, ostatně jak je u preventivních přístupů běžné, nereflektuje skutečné opotřebení povrchu čepiček svařovacích elektrod, a to zejména s ohledem nato, že k opotřebení může, vzhledem k nahodilosti svařovacího procesu, docházet i značně skokově, i vlivem jednoho, značně nepovedeného svaru. Pevně, tj. preventivně, stanovená perioda výměny či obrobení povrchu elektrod, tak nemůže být nastavena nikdy zcela optimálně. V důsledku pak může docházet k jejich zbytečně časté výměně, případně naopak ke vzniku vadných svarů v důsledku užívání již značně opotřebovaných čepiček svařovacích elektrod.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že se termokamerou měří intenzita tepelného záření z povrchu výměnných elektrodových svařovacích čepiček a na základě zvýšené emisivity povrchu svařovacích čepiček se stanoví jejich opotřebení.
Měření intenzity tepelného záření se s výhodou provádí bezprostředně po provedení svaru, a to přímým měřením, nebo nepřímým měřením pomocí infračerveného odražeče.
Další podstatou vynálezu je zařízení k provádění výše uvedeného způsobu, které obsahuje termokameru pro snímání tepelného záření z povrchu výměnné elektrodové svařovací čepičky propojenou s výpočetním zařízením nebo termokameru pro snímání tepelné záření z povrchu výměnné elektrodové svařovací čepičky prostřednictvím infračerveného odražeče propojenou s výpočetním zařízením.
Během laboratorních měření bylo pozorováno, že vlivem opotřebení elektrod dochází ke skokovému nárůstu emisivity povrchu výměnných elektrodových svařovacích čepiček pro bodové odporové svařování. Emisivita neopotřebovaného povrchu čepičky je velmi nízká, tj. blízká nule, neboť je standardně vyrobena ze slitin mědi s hladkým povrchem. Po kontaktu čepičky, během svařování, s povrchem svařovaných dílů, tj. se základním materiálem, dochází ke skokovému nárůstu emisivity. S rostoucím opotřebením pak dále dochází k rozšiřování stykové kontaktní plochy s významně vyšší emisivitou, a to po celém povrchu čepičky. Tím se významně mění elektrický odpor, což ovlivňuje nastavení svařovacích parametrů, resp. kvalitu provedení svarových spojů.
- 1 CZ 2019 - 648 A3
Metoda dle vynálezu je bezkontaktní a může být použita kdykoli během procesu odporového svařování, ale i mimo proces, pak je však nezbytné zajistit dodatečný ohřev čepičky svařovací elektrody - např. externím tepelným zdrojem.
Při nepřímém měření se využívá infračerveného odražeče s emisivitou co nejbližší hodnotě nula. Využívá se tedy postupu dle ČSN ISO 18434-1 pro stanovení odražené zdánlivé teploty na měřeném povrchu. Pomocí tohoto infračerveného odražeče je odraženo tepelné záření z povrchu výměnné elektrodové svařovací čepičky do objektivu termokamery. Infračervený odražeč se používá tam, kde vlivem konfigurace sestavy, např. nedostatek prostoru, nevhodný úhel měření apod., není možné snímat povrch čepičky svařovací elektrody přímou metodou.
Navrhované řešení přináší prediktivní a proaktivní přístup, kdy mohou být výměnné čepičky svařovacích elektrod efektivně měněny, resp. Frézovány, na základě skutečného stavu a stupně opotřebení, nikoli pouze na základě počtu provedených svarů. Vynález a zařízení podle vynálezu tak splňují požadavky technické normy ČSN ISO 17359 Monitorování stavu a diagnostika strojů - Obecné pokyny, kdy je preventivní přístup zaměněn za modernější, prediktivní.
Pro provádění způsobu dle vynálezu lze použít jak LWIR (Long Wave InfraRed), tj. termokamery pracující v rozsahu vlnových délek 7 až 14 pm, tak i MWIR (Medium Wave InfraRed) tj. termokamery pracující v rozsahu vlnových délek přibližně 3 až 5 pm, tedy termokamery s dostatečnou obrazovou frekvencí tak, aby mohl být zachycen okamžik po provedení svaru, kdy je zdánlivá povrchová teplota elektrody, resp. elektrodové čepičky, ještě dostatečně vysoká.
Způsob a zařízení podle vynálezu lze využít zejména ke stanovení opotřebení čepiček svařovacích elektrod i během procesu výroby, tj. bez nutnosti jakékoli odstávky výrobního procesu nebo nutnosti elektrody z procesu vyjímat čije vyměňovat. Svařovací proces tak stačí doplnit o zařízení dle vynálezu a stanovení stupně opotřebení čepiček svařovacích elektrod lze zařízením dle vynálezu provádět bez ovlivnění či zásahu do procesu výroby, a to zcela automaticky.
Užitím zařízení podle vynálezu může dojít ke snížení časových, ale i finančních nákladů na výměnu či frézování povrchu čepiček svařovacích elektrod, ale především se také může předcházet špatně provedeným svarům v důsledku užívání předčasně opotřebených svařovacích elektrod.
Objasnění výkresů
Vynález bude podrobněji popsán na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu pro aplikaci přímé metody, při které ke stanovení povrchové teploty čepičky svařovací elektrody dochází přímým měřením pomocí termokamery, a na obr. 2 je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu pro aplikaci nepřímé metody, při níž ke stanovení povrchové teploty čepičky svařovací elektrody dochází nepřímo za pomocí termokamery, která stanovuje odraženou zdánlivou teplotu na povrchu infračerveného odražeče.
Příklady uskutečnění vynálezu
Při navrženém způsobu měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování se termokamerou měří intenzita tepelného záření z povrchu výměnných elektrodových svařovacích čepiček 4 umístěných na nástavcích 3 a na základě zvýšené emisivity povrchu svařovacích čepiček 4 se stanoví jejich opotřebení. Měření intenzity tepelného záření se provádí bezprostředně po provedení svaru.
V jednom případě se měření intenzity tepelného záření provádí přímým měřením.
-2CZ 2019 - 648 A3
V dalším případě se měření intenzity tepelného záření provádí nepřímým měřením pomocí infračerveného odražeče 7.
K uvedeným způsobům slouží zařízení, které obsahuje termokameru 5 pro snímání tepelného záření z povrchu výměnné elektrodové svařovací čepičky 4 propojenou s výpočetním zařízením.
Případně zařízení, které obsahuje termokameru 5 pro snímání tepelné záření z povrchu výměnné elektrodové svařovací čepičky 4 prostřednictvím infračerveného odražeče 7 propojenou s výpočetním zařízením.
Cíle vynálezu je tak dosaženo přímým nebo nepřímým měřením, tj. za použití infračerveného odražeče 7 tepelného záření, tj. zdánlivé teploty výměnných elektrodových svařovacích čepiček 4 pomocí termokamery 5, ato vždy bezprostředně po provedení svaru, kdy je ještě povrchová teplota výměnné svařovací čepičky 4 dostatečně vysoká na to, aby se změny emisivity efektivně projevily jako měřitelné rozdíly hodnoty zdánlivé odražené teploty z jednotlivých částí povrchu čepičky 4. Termokamerou 5 stanovená intenzita tohoto tepelného záření je dána zejména změnou povrchové efektivní emisivity čepiček 4 v průběhu jejich opotřebení. Změna povrchové emisivity se projeví i ve změně odrazivosti, a tedy i vlivu odraženého tepelného záření z povrchu 6 svarové čočky 2 u svařovaných dílů 1.
Při příkladném způsobu měření opotřebení výměnných elektrodových svařovacích čepiček 4 pro bodové odporové svařování byly použity následující přístroje a zařízení.
Jako termokamera 5 byla použita stacionární LWIR termokamera Workswell WIC 640 s rozlišením 640 x 512 px, snímkovací frekvencí 30 Hz, teplotní citlivostí 50 mK a objektivem 13 mm. Pro vytvoření svarových spojů byl použit svařovací odporový lis Dalex PMS 11-4 s řídicí jednotkou SER Mega 2 MF.
Pro experimentální svařování byly použity svařovací elektrodové čepičky 4 39 D 1978-2 z materiálu CuCrlZr (skupina A podle EN ISO 5182) s průměrem stykové plochy elektrody 5 mm a celkovým průměrem 16 mm.
Výstup byl realizován a podpořen v rámci projektu TRIO FV10757.
Průmyslová využitelnost
Zařízení podle vynálezu může být použito k prediktivní a proaktivní diagnostice, tj. stanovení stupně opotřebení výměnných elektrodových svařovacích čepiček dle požadavků vycházejících z technické normy ČSN ISO 17359. A to namísto současného preventivního přístupu, kdy jsou výměnné čepičky svařovacích elektrod buď přímo měněny či frézovány pouze na základě počtu provedených svarů nebo na základě vadně provedených svarových spojů.
Claims (6)
1. Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování, vyznačující se tím, že se termokamerou měří intenzita tepelného záření z povrchu výměnných elektrodových svařovacích čepiček (4) a na základě snížené intenzity tepelného záření způsobené zvýšením emisivity povrchu svařovacích čepiček (4) se stanoví jejich opotřebení.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že měření intenzity tepelného záření se provádí bezprostředně po provedení svaru.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že měření intenzity tepelného záření se provádí přímým měřením.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že měření intenzity tepelného záření se provádí nepřímým měřením pomocí infračerveného odražeče (7).
5. Zařízení k provádění způsobu podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahuje termokameru (5) pro snímání tepelného záření z povrchu výměnné elektrodové svařovací čepičky (4) propojenou s výpočetním zařízením.
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že mezi termokamerou (5) a výměnnou elektrodovou svařovací čepičkou (4) je infračervený odražeč (7).
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019648A CZ308745B6 (cs) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování a zařízení k provádění tohoto způsobu |
| EP20817212.2A EP4045221A1 (en) | 2019-10-18 | 2020-10-12 | A method for determining a level of wear of welding electrode caps for resistance spot welding and a device for performing this method |
| PCT/CZ2020/000046 WO2021073665A1 (en) | 2019-10-18 | 2020-10-12 | A method for determining a level of wear of welding electrode caps for resistance spot welding and a device for performing this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019648A CZ308745B6 (cs) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2019648A3 true CZ2019648A3 (cs) | 2021-04-21 |
| CZ308745B6 CZ308745B6 (cs) | 2021-04-21 |
Family
ID=73694693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019648A CZ308745B6 (cs) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4045221A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ308745B6 (cs) |
| WO (1) | WO2021073665A1 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113414482B (zh) * | 2021-06-15 | 2023-05-16 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种检测机器人点焊电极位置补偿功能的装置和方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01215475A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-08-29 | Mitsubishi Motors Corp | スポット溶接電極の異常監視方法 |
| JPH09216072A (ja) * | 1996-02-07 | 1997-08-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 抵抗溶接機の制御装置 |
| DE19854956C2 (de) * | 1998-11-18 | 2000-12-21 | Pepperl & Fuchs | Optische Abtastvorrichtung zur optischen Kontrolle der Brauchbarkeit zylinder- oder stabförmiger Schweißelektroden sowie Verfahren zur Kontrolle derartiger Schweißelektroden |
| JP2000176649A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Toyota Motor Corp | 電極摩耗補正方法 |
| US20080237199A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Spot welding electrode tip wear verification method |
| JP2010017748A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Mazda Motor Corp | スポット溶接装置の電極消耗量計測方法及び電極消耗量計測装置 |
| CZ33128U1 (cs) * | 2019-05-17 | 2019-08-20 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze | Zařízení pro bezdotykové měření teploty svarových čoček |
-
2019
- 2019-10-18 CZ CZ2019648A patent/CZ308745B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2020
- 2020-10-12 WO PCT/CZ2020/000046 patent/WO2021073665A1/en unknown
- 2020-10-12 EP EP20817212.2A patent/EP4045221A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4045221A1 (en) | 2022-08-24 |
| WO2021073665A1 (en) | 2021-04-22 |
| CZ308745B6 (cs) | 2021-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108778606B (zh) | 在激光焊接时的热裂纹识别 | |
| WO2019040948A1 (en) | DETECTION AND CONTROL OF ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES | |
| CZ2019648A3 (cs) | Způsob měření opotřebení čepiček svařovacích elektrod pro odporové bodové svařování a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| JPS58212873A (ja) | ア−ク溶接用赤外線センサ | |
| US11020748B2 (en) | Method and apparatus for controlling milling roll machine | |
| JP5911903B2 (ja) | レーザ光の強度分布を計測するビームプロファイラ、レーザ発振器、およびレーザ加工装置 | |
| JP2010508534A (ja) | 材料加工時にプロセス監視を行うための方法および装置 | |
| US20130343947A1 (en) | Method and device for process monitoring | |
| WO2015151761A1 (ja) | 相変態の取得装置、取得方法、製造装置 | |
| JP2019531195A (ja) | 熱切断プロセスを監視するための装置及び方法 | |
| US20150202713A1 (en) | Method for managing quality of laser cladding processing, and laser cladding processing device | |
| JP6160334B2 (ja) | 高温割れ評価装置及び試験片 | |
| JP2012187591A (ja) | レーザ加工ヘッド | |
| US20220168840A1 (en) | Monitoring and process control of the additive manufacture of a workpiece | |
| Gibson et al. | Melt pool monitoring for control and data analytics in large-scale metal additive manufacturing | |
| EP2837460A2 (en) | Laser irradiation apparatus | |
| JP6119341B2 (ja) | 高温割れ評価方法及び高温割れ評価装置 | |
| US5314248A (en) | Laser device for simultaneous industrial processing and monitoring of temperature | |
| JP2014144468A (ja) | 溶接品質保証装置および溶接品質保証方法 | |
| JP6318853B2 (ja) | 温度較正方法及び温度較正装置 | |
| Vasileska et al. | In-line monitoring of focus shift by kerf width detection with coaxial thermal imaging during laser cutting | |
| JP2017026362A (ja) | 非接触温度測定方法および測定システム | |
| JP2007240254A (ja) | レーザ装置、レーザ照射装置の強度プロファイル計測方法、レーザ照射装置 | |
| Sabau et al. | 5.3 HIGH-HEAT FLUX TESTING OF FUSION MATERIALS | |
| JPH0655358B2 (ja) | レーザ溶接装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20221018 |