Ottimizzazione del processo di saldatura a punti

Kaizen, o miglioramento continuo, è un principio fondamentale della produzione snella. Dice, in effetti, che un approccio non ottimale non è mai accettabile. Il concetto può essere applicato a tutti i principali processi di assemblaggio, compresa la saldatura a punti a resistenza.

La saldatura a punti prevede la generazione di calore all'interfaccia delle parti da unire facendo passare una corrente elettrica attraverso le parti per un determinato periodo di tempo e pressione. Gli ingegneri ottengono una saldatura resistente determinando attentamente la migliore combinazione di tempo, forza e corrente.

La tecnologia è ampiamente utilizzata nei settori automobilistico, aerospaziale, degli elettrodomestici e delle batterie per veicoli elettrici. È veloce, economico e sufficientemente flessibile da poter essere utilizzato sia su giunti alluminio-alluminio che acciaio-acciaio.

“Nonostante sia il modo più veloce per unire la lamiera e produrre i legami più forti di questo tipo di metallo, la saldatura a punti a resistenza rappresenta una sfida”, spiega Tom Snow, presidente del consiglio di amministrazione della TJ Snow Co. “A differenza di un arco saldatura, gli operatori della macchina non possono semplicemente guardare la parte e sapere con certezza che ha un buon giunto saldato. Potrebbe sembrare a posto, ma solo utilizzando la giusta quantità di calore, forza e durata, e quindi testando il giunto, l’utente finale può essere sicuro che la saldatura abbia la resistenza richiesta”.

TJ Snow produce e ripara saldatrici a punti a resistenza standard e personalizzate dal 1963. Le macchine SlimLine del tipo a piedistallo dell'azienda sono disponibili in stile corno e piastra e utilizzano una o più teste di saldatura. Le caratteristiche standard includono un telaio rigido per carichi pesanti, un trasformatore di tipo apparecchio e una distanza tra gli elettrodi facilmente regolabile.

L'anno scorso, TJ Snow ha fornito una macchina SlimLine personalizzata a un produttore aerospaziale di primo livello per saldare a punti componenti di scarico per motori a reazione. Le parti sono realizzate in una lega ad alta temperatura. Un robot preleva ogni parte e la posiziona all'interno della gola della macchina, dove la parte viene saldata entro 1 secondo. Successivamente, il robot posiziona l'insieme su un trasportatore.

La saldatura a punti sta vivendo una sorta di rinascita. Dopo essere stata inventata accidentalmente dall'ingegnere Elihu Thomson nel 1885, la saldatura a punti è cresciuta lentamente in uso fino alla fine del XX secolo. Quindi, tecnologie come la saldatura laser, la saldatura ad attrito e la saldatura ad arco avanzata erano considerate il futuro della tecnologia. Ora, tuttavia, i controlli avanzati delle macchine stanno aiutando la saldatura a punti a riconquistare il suo posto come tipo di saldatura leader, ottimizzando completamente il suo processo.

La saldatura a punti è il tipo più comune di saldatura a resistenza utilizzata nell'assemblaggio. Altri tipi includono saldatura di testa, proiezione, cucitura, percussione e saldatura rovesciata. Questi metodi differiscono principalmente per il tipo e la forma degli elettrodi che applicano la pressione e conducono la corrente.

Una tipica configurazione di saldatura a punti a resistenza è costituita da un alimentatore (noto anche come controller di saldatura), un trasformatore, una o più teste di saldatura, elettrodi positivi e negativi e, facoltativamente, un monitor esterno. L'alimentatore utilizza la tecnologia a circuito chiuso o a circuito aperto, secondo Marty Mewborne, responsabile tecnico delle vendite presso Amada Weld Tech Inc.

Le tecnologie a circuito chiuso includono la corrente continua lineare e un inverter ad alta frequenza (HF). Entrambi i tipi rispondono bene alla variazione dei valori di resistenza ogni 10-250 microsecondi, mantenendo così costante il parametro programmato (corrente, tensione o potenza) per saldature più coerenti.

Mewborne afferma che le tecnologie a circuito aperto esistono da più tempo e includono la scarica dei condensatori (CD) e l'energia diretta (AC). Offrono un feedback minimo o nullo e sono più suscettibili all'usura degli elettrodi e alle difficoltà di posizionamento delle parti.

“Anni fa, i trasformatori di tipo CA erano molto popolari”, osserva Don DeCorte, vicepresidente dei prodotti per la saldatura a resistenza presso RoMan Manufacturing Inc. “Ma ora, poiché l’elettricità è molto più costosa, i produttori hanno una maggiore necessità di MFDC più efficienti ( trasformatori in corrente continua a media frequenza).

Secondo DeCorte, RoMan è il più grande produttore di trasformatori standard e personalizzati per saldatrici a resistenza nel mondo. Si stima che l'85% di tutti i saldatori di questo tipo negli Stati Uniti lavori con un trasformatore RoMan. A seconda della saldatrice il trasformatore pesa da 12 chilogrammi fino a 5 tonnellate.