Sistema de inspección FSW
Presentación
Sistema de inspección para soldaduras por fricción- agitación (FSW)
En la última década, se ha registrado un aumento significativo de lanzamientos de cohetes. Los tanques de combustible que se usan para propulsar cohetes al espacio se forman a partir de grandes componentes cilíndricos soldados entre sí mediante una soldaduras por fricción y agitación (FSW). La soldadura por fricción y agitación (FSW) es un proceso de adhesión en estado sólido que emplea una herramienta cilíndrica giratoria para calentar y mezclar dos piezas de metal ligero en el área de la unión. A fin de prevenir problemas de seguridad, la soldadura debe ser inspeccionada a través de varias direcciones con el fin de detectar una variedad de defectos, como la falta de penetración, discontinuidad de la adhesión del material en cada lado de la soldadura (también denominada «Kissing-bond»), porosidad esférica alargada (también denominada «agujeros de gusano»), huecos y defectos de raíz y talón.
Evident ha desarrollado un sistema de inspección robótico único para inspeccionar las soldaduras por fricción-agitación.
Tipos de defectos en FSW
El proceso de inspección de FSW ofrece múltiples ventajas, a diferencia de los métodos tradicionales de soldadura. Permite eliminar los tipos de defectos causados por la fase de enfriamiento líquida que aplican otros métodos de soldadura. Sin embargo, es posible que otros tipos de defectos puedan presentarse debido a las condiciones de soldadura y temperaturas inadecuadas; dichos defectos deben ser identificados y dimensionados correctamente.
Defectos naturales
Existen diferentes defectos que pueden presentarse en las soldaduras por fricción-agitación, tales como la discontinuidad de la adhesión del material en cada lado de la soldadura (Kissing-bond), porosidad en forma de túnel y la falta de penetración. Asimismo, los defectos pueden estar orientados aleatoriamente en la soldadura debido al proceso de soldadura por fricción-agitación.
Esquema del proceso de FSW
Defectos de calibración
Las entalladuras longitudinales, transversales y oblicuas, que se encuentran ubicadas en el diámetro externo e interno de la pieza, son utilizadas como referencia para el proceso de calibración. También, se utilizan los taladros laterales para crear la curva de corrección TCG, en la cual se considerará la atenuación de la señal en el material.
Defectos de orientación aleatoria generados durante el proceso de fabricación.
Solución de inspección flexible
Las sondas de ultrasonido multielemento (Phased Array) del sistema de inspección FSW permiten inspeccionar el área soldada para detectar múltiples orientaciones de defectos.
El sistema, que es totalmente automatizado, detecta los defectos típicos que se forman en los grandes tanques cilíndricos de combustible.
- Inspecciona espesores de piezas de 2,5 a 25 mm
- Puede ser configurado para detectar múltiples orientaciones de defectos (0°, 45°, 90°) con cambios mecánicos mínimos
- Detecta defectos artificiales de orientación longitudinal, transversal y oblicua con las siguientes dimensiones:
- - Profundidad: 0,5 mm
- - Ancho: 0,25 mm
- - Longitud: 10 mm
- Detecta taladros laterales (SDH) equivalentes a 1,2 mm de diámetro, paralelos o perpendiculares a la soldadura
Plataforma de inspección robótica
Gracias a una estación de inspección completa llave en mano, el sistema FSW está desarrollado para integrar directamente líneas de producción.
Las soldaduras de grandes depósitos cilíndricos de combustible son analizadas por robot colaborativo (Cobot). Este posiciona el cabezal de inspección y gira el tanque hasta que la soldadura circunferencial sea inspeccionada completamente. Después, el tanque es desplazado y el ciclo se repite en la siguiente soldadura.
Componentes principales del sistema:
- Cabezal de inspección innovador que proporciona una presión uniforme y constante de todas las suelas (zapatas) con cámara de agua sobre la pieza para un óptimo acoplamiento
- Configuración de la sonda y la suela (zapata) con cámara de agua que comprende un puerto de succión de agua para minimizar la pérdida del líquido
- Estación de calibración que facilita las validaciones previas y posteriores a la inspección y permite la alternación rápida de las piezas de calibración
- Robot colaborativo (Cobot) para un posicionamiento preciso y verificaciones previas y posteriores a la calibración
- Unidad de adquisición por ultrasonido multielemento (Phased Array) FOCUS PX
Software de movimiento y adquisición
Software de movimiento para un funcionamiento sencillo del sistema:
- Aplicación de web
- Secuencias preprogramadas de calibración y verificación
- Un solo clic para iniciar secuencias
Software WeldSight ™ para la adquisición y análisis de datos:
- Flujo de trabajo optimizado para la inspección de FSW
- Herramientas de plan de escaneo integradas:
- - Modificación del perfil de soldadura
- - Modificación de sondas y suelas (zapatas) dedicadas a la soldadura por fricción-agitación
- - Configuración de la ley focal
- - Visualización del trazado de rayos (Raytracing) para la validación de la cobertura
- Archivos de datos grandes compatibles, lo que permite la inspección de grandes tanques de combustible.
- - Vistas volumétricas para un análisis eficiente
Sistema versátil y eficiente
Ventajas
- Innovador cabezal de inspección que proporciona una presión precisa para un acoplamiento constante sobre la pieza.
- Configuración flexible que permite un ajuste simple para diferentes ángulos de inspección.
- Acoplamiento y succión de agua de óptimo nivel que minimizan la pérdida de agua.
- No se requieren parámetros de seguridad debido al uso de los robots colaborativos.
- Soporte de calibración permanente que permite una rápida validación acústica entre turnos.
- Software de aplicación dedicado a la soldadura con un flujo de trabajo optimizado, desde la definición del plan de escaneo hasta el análisis.
- Software de movimiento simple para un óptimo funcionamiento.
