电阻焊的质量控制

电阻焊在近100年的发展过程中,质量控制一直是一个难题。WTC公司通过研究开发一系列的产品,使焊接质量控制达到了一个较高水平。

电阻焊接技术在工业界已经有将近100年的历史。1936年, Weltronic公司在美国底特律创建了电阻焊控制器这一行业。从那时起,电阻焊接技术有了几次革命性的变革,包括可控硅的应用、类比到数位的控制方法、电流感测及精度的改进、交流及直流控制方法以及硬件集成度的增加。在控制器本身,现在的电阻焊控制器,已经有了很大的进步。然而在电阻焊接应用最广泛的汽车制造业内,一个最根本的问题一直困扰着技术人员及用户:如何达到每个焊接点都是完美无瑕的。到现在为止,没有一种方法能够100%地达成零缺陷焊接。

在WTC公司,从20世纪90年代起,一直致力于寻找这个问题的解决方案。下面的案例,均是WTC公司开发这类的产品经验,与业内人士共同探讨。

电阻焊是利用金属界面电阻,短时间通过大量电流生成热,使金属界面熔化,从而实现焊接,也就是把两片金属熔合起来。但是100%的焊接成功率,是很难实现的。因为界面电阻是一个不稳定的物理特性。要达成这个100%的目标,需注意以下几个问题:

1.稳定的材料及界面成型:除非有精密的冲压条件,一般车厂在大量生产时,无法做到很好的一致性;零件表面处理的情况也不容易控制。这给焊接工艺造成很大的困扰。

2.机器本身的条件状况不易控制:一般气压设备的老化容易造成加压系统的不稳定,让界面电阻变化,使得同样的焊接条件可能无法达成需要的函电强度。

3.焊接设备机械结构的老化及电力连接件的老化,造成冷焊及虚焊的情形。

4.现场工作人员在不了解焊接原理的状况下,随意调节焊接参数,使焊接质量极难控制。

针对这些问题,WTC公司在焊接技术的管理上,开发出了几种不同类型的产品,利用先进的硬件及软件技术,来帮助用户更有效地管理工厂里的焊接,来减低焊接成品的报废率。

以下几点将主要介绍WTC的产品及其应用。

第1代产品:大量收集资料

从20世纪80年代开始,微电脑开始了电子数位领域的一连串革新。在控制器本身,提供了数位资料,而这些资料在从前是无法收集的。同时简单的数位资料网路也开始成形。在这一时期,美国及欧洲都先后开发了一连串的产品。这些产品共同的特征,就是大量地收集资料。

一部汽车上大约有4 000个焊点。在不同的汽车公司,这些焊点可能是在不同的地方,由不同厂商焊接完成。假设某个汽车公司一年做20万辆汽车,那么一年内就有了8MB资料。如果每笔用4个位元来储存,那么需要32兆位元的储存设备来储存一年的资料。在20世纪80年代,计算机的储存设备是很昂贵的。即便是现在,也需要3G以上的储存量。在刚刚开始做这样的资料收集时,根本无法储存,只能拿打印机打印后保存在图书室里。早期,这些资料在汽车公司内是用好几个图书室来储存的。

在20世纪70年代,美国的汽车焊接质量一直无法提升。这些资料主要提供焊接质量记录。由于保管和查询非常困难,所以用处不大。即使做了这样大量的工作,现场的质量保证工作基本上还是很原始的,没有太大的变化。在技术条件的进步下,现场对焊接质量的管理,仍然还停留在原地。

经过了近10年的发展,质量控制虽然在管理阶层的努力下有了进步,但是代价仍然是很大的。因为主要是靠着管理制度来保证,而电阻焊接是一个看似简单,实际不易控制的过程。每个焊点只有一次机会,一旦焊接失败,就没有第二次机会。检测和控制,都是技术上的挑战。

尽管20世纪80年代在电阻焊接的质量控制上有了一些进步,但是没有根本上的变化。

第2代的产品:电阻焊接控制的资料消化

20世纪90年代初在全世界不同的国家和地区,计算机网络在电阻焊焊接行业的应用,开始了不同程度的产品开发。WTC公司也不例外。这时期的产品有着类似的技术水平,也共同分享了产品的功能,基本上提供一个用户更容易接受的界面,使用户可直接调节焊接控制器,也更容易对焊接质量进行监控。但是追求产量而忽视质量,使大部分的产品未得到实际的应用。

WTC公司在90年代早期,就开始了对焊接控制器网路的开发工作,同时对先前产品作了整理,主要思路是如何将3个重要的技术即大量的资料、人工智慧和电脑资料库,在电阻焊控制器网路上做出最有效的集成。在这个时期,美国福特和通用汽车公司,都有此类产品的使用经验。
在这个过程中,存在的最大的问题是如何让普通用户有效利用这些产品的功能。90年代初,个人电脑刚刚开始成熟,操作系统的不完备加上软件开发的难度,使得这些软件在不同的场合有着截然不同的结果。

WTC的开发理念是为用户提供一个好工具,但前提是用户必须有着基本的基础和训练。这样的工具主要提供控制器对焊接设备状况监视和帮助现场工作人员纠正不正确的焊接操作。

如果提供的相关产品资料经过了软件的消化和吸收,就能够让现场的电阻焊接质量管理,大量缩减无用工时,有效提高质量管理效率。在资料的吸收和消化后,储存的数量也大量减少,同时在计算机储存硬件设备的进步下,成本也大大地降低了。

这个时期,在美国通用汽车厂的支持下,有了非常有效的成果。1996年,在一个应用WTC新设计理念的美国通用汽车厂,现场工程师通过WTC技术开发人员了解了软件的功能,和现场管理集成后,在使用的3年内,实现了零错误、停线零小时以及加班零小时的空前纪录。

1999年,WTC公司并购了另外两家美国电阻焊接控制器的产品公司,同时对他们的网络也进行了类似的升级。在同样的合作模式下,另一家在加拿大的通用汽车厂也实现了类似的成果。这个产品并不是万灵丹,只有在有效的生产管理团队面前,才能发挥直接而有效的作用。

这个阶段的软件,为现场设备管理提供了一个极为有效的工具,实现了对设备损坏的预测和现场焊接条件的监控。这类产品的进步是通过对焊接资料的消化和吸收,对焊接设备和工件的状况进行实时评估,为维修人员提供及时和有效的信息。

现在及未来的产品

WTC公司在电阻焊接的质量控制技术上,有10年以上的经验积累。WTC公司最新一代的产品,利用以太网的高速来提供资料传输,比前一代的产品,提供了1000倍以上的容量,这样就有更多的资料可供分析。而其控制器,也比过去的控制器更能够提供大量的资料。

目前的网络加强对资料分析的能力,也在以下的几个方面有了更进一步改善:1.提高资料分析的自动程度。2.提供智能分析的能力。3.利用新一代的人工智能技术为用户提供更准确有效的资料。4.提供对不同工业网路的支持。

目前市场需要的是更节能、更环保和更具有国际竞争力的工业。利用软件结合有效的管理模式,笔者相信这个大环境会很快地开始对于电阻焊焊接质量的思考,也会很快开始对这个领域的产品进行定位。笔者也希望借着美国WTC公司和上海梅达在这方面的经验,为中国的工业界提供产品和经验,来共同提升产品层次。

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