Sistema di ispezione FSW
Panoramica
Sistema di ispezione della saldatura a attrito (FSW)
Negli ultimi decenni, vi è stato un aumento significativo nel lancio dei razzi. I serbatoi di carburante usati per lanciare i razzi nello spazio sono costruiti di grandi componenti cilindriche saldate insieme mediante la saldatura a attrito (FSW - friction stir welding). L'FSW rappresenta un processo di giunzione allo stato solido che utilizza uno strumento cilindrico rotante per riscaldare e combinare due pezzi di metallo leggero nell'area giunta. Per evitare il verificarsi di problematiche legate alla sicurezza, la saldatura deve essere ispezionata in diverse direzioni per il rilevamento di vari tipi di difetti come mancanza di penetrazione, kissing bond, tarli, cavità, difetti della radice della saldatura e difetti della base della saldatura.
Olympus ha sviluppato uno speciale sistema di ispezione robotico per le saldature a frizione.
Tipi di difetti nella FSW
L'FSW ha diversi vantaggi rispetto ai metodi di saldatura convenzionali, permettendo inoltre di evitare dei tipi di difetti creati dalle operazioni di raffreddamento con liquidi. Poiché si verificano dei difetti addizionali a causa di temperature insufficienti o di condizioni di saldatura questi difetti devono essere identificati e dimensionati in modo preciso.
Difetti naturali
Le saldature a frizione possono presentare diversi difetti come: difetti da interruzione dell'adesione del materiale su ogni lato della saldatura (denominato anche "kissing bond"), difetti longitudinali "a tunnel" e difetti da mancanza di penetrazione. Inoltre a causa del processo di saldatura a frizione i difetti possono essere orientati in modo casuale nella saldatura.
Vista schematica del processo produttivo FSW.
Difetti per la taratura
Gli intagli longitudinali, trasversali e obliqui situati sui diametri interni ed esterni sono usati come riferimenti durante la procedura di taratura. I fori laterali (side-drilled hole) sono inoltre usati per creare la curva del guadagno corretto in funzione del tempo (TCG) la quale tiene in conto l'attenuazione del segnale nel materiale.
Difetti orientati in maniera casuale generati durante il processo produttivo.
Soluzione di ispezione flessibile
Le sonde phased array del sistema di ispezione FSW permettono di ispezionare l'area della saldatura relativamente a diverse orientazioni dei difetti.
Il sistema completamente automatizzato rileva i difetti tipici presenti in grandi serbatoi cilindrici di carburante.
- Ispeziona componenti di spessore di 2,5–25 mm
- Può essere definito per rilevare diverse orientazioni dei difetti (0 gradi, 45 gradi e 90 gradi) con minime variazioni meccaniche
- Rileva difetti artificiali con orientazioni longitudinali, trasversali e oblique con le seguenti dimensioni:
- - Profondità: 0,5 mm
- - Larghezza: 0,25 mm
- - Lunghezza: 10 mm
- Rileva fori laterali (SDH - side-drilled holes) equivalenti a 1,2 mm in diametro, paralleli o perpendicolari alla saldatura
Piattaforma d'ispezione robotica
Il sistema FSW è una stazione di ispezione completa e all'avanguardia progettata per essere direttamente installata nella linea di produzione.
Le saldature di grandi serbatoi cilindrici per il carburante vengono sottoposte a ispezione mediante il Cobot (Collaborative robot). Il Cobot posiziona la testata di ispezione e il serbatoio viene ruotato fino al momento in cui la saldatura circonferenziale viene ispezionata. Il serbatoio viene quindi spostato e il ciclo si ripete per la saldatura successiva.
Componenti principali del sistema:
- Innovativa testata di ispezione per assicurare una pressione uniforme e costante di tutti gli zoccoli d'acqua sopra la componente da ispezionare in modo da garantire un ottimale accoppiamento.
- Struttura della sonda e dello zoccolo d'acqua con integrazione di un'apertura di aspirazione dell'acqua per minimizzare la perdita dell'acqua
- Stazione di taratura per facilitare i controlli pre-ispezione/post-ispezione e permettere una veloce taratura con variazioni delle componenti
- Cobot per un preciso posizionamento e i controlli pre-ispezione/post-ispezione
- Unità di acquisizione a ultrasuoni phased array FOCUS PX
Software di gestione delle parti mobili e di acquisizione
Software di gestione delle parti motrici per un'operatività del sistema semplificata:
- Applicazione basata su web
- Sequenze di taratura e verifica pre-programmate
- Sequenze avviabili con un clic
Software WeldSight™ per l'acquisizione e l'analisi dei dati:
- Flusso di lavoro ottimizzato per l'ispezione FSW:
- Strumenti integrati del piano di scansione:
- - Modifica del profilo della saldatura
- - Modifica delle sonde e degli zoccoli FSW
- - Configurazione legge focale
- - Visualizzazione Raytracing per la convalida della copertura
- Supporto di grandi file di dati, permettendo l'ispezione di grandi serbatoi di carburante
- - Viste volumetriche per un'analisi efficiente
Sistema versatile e efficiente
Vantaggi
- Innovative testate di ispezione per una pressione precisa in grado di assicurare un accoppiamento costante con la componente da ispezionare
- Configurazione flessibile per una semplice regolazione con diversi angoli di ispezione
- Ottimale accoppiamento dell'acqua e aspirazione per la minimizzazione della perdita dell'acqua
- Parametri di sicurezza non applicabili grazie all'uso di Cobot
- Stazione di taratura permanente per una veloce convalida acustica tra turni
- Software applicativo specifico per le saldature con un flusso di lavoro ottimizzato, dalla definizione del piano di scansione all'analisi
- Semplice software di gestione delle parti mobili per un'operatività ottimale
