在航空航天、汽車、家電及其他需要高強度鋼種等具備無縫接頭的行業對閃光對焊的需求日益增長。在此工業過程中，同時也需要更高準確度和控制時間。作為俄亥俄州揚斯敦焊接和金屬連接技術的OEM的Taylor-Winfield技術公司與力士樂經銷商Hydrotech公司(俄亥俄州辛辛那提)共同設計一種使用運動控制器和液壓驅動裝置的技術，以滿足此類需求，同時更經濟。
Taylor-Winfield認為，技術創新一直在提高焊接作業的生產力和質量。在閃光對焊中尤其如此，其使用電阻加熱兩片金屬片的端部，并將其一并鍛造成連續的線圈、輪輞、棒條體、帶鋸葉片和其他需要在母材強度上具備無縫接頭的形狀。
使用早期機床時，兩個工件之間的距離是在閃光焊過程中由手動控制。操作員可撥入合適的電流，則凸輪將控制運動壓板的速度，將工件拖拽在一起。然而，如今先進的高強度鋼(AHSS)產品需要比手動控制提供更好的準確性和控制時間，分別到數千分之一英寸和數毫秒。取而代之的是，通過自動化進行精確控制將工件正好以正確速度和溫度移動到一起，制造出牢固均勻的焊縫。
閃光對焊是一個具備兩個階段的過程。第一個階段是“閃光”階段，在兩個由大約1/4in(取決于材料)的小間隙分開的兩個工件上應用電流。由于兩個工件被放在了一起，電弧穿過接觸面，端部的溫度從600～900°F不等。
圖1通過結合力士樂IndraMotion MLC L45運動邏輯控制器和力士樂液壓裝置，Taylor-Winfield開發了一種結合先進高強度鋼的焊接解決方案，可擴展、精確且價格實惠，并且適應不同的應用
第二個階段是被稱為“擾亂階段”，端部達到材料所需溫度即開始。一個運動和一個靜止壓板共同推動兩個工件，利用足夠的力量使得端部鍛造在一起。此動作對材料進行“擾亂”，迫使多余材料和雜質從接縫的頂部和底部排出。其后此類材料通過切邊過程移除，以得到母材厚度。
由于閃光對焊過程將不規則部分和雜質移除，其可順利地接合各種材料，包括窄而厚的形狀、寬而薄的金屬板以及黑色金屬和有色金屬材料。順利進行閃光對焊的關鍵在于精確控制兩個工件的運動壓板和電流。
圖2 通過液壓裝置的使用，“強制凍結”的閃光焊過程解決方案可按比例縮放至任何尺寸的應用，而無需調整控制器
一種解決方法是將凸輪換成電動伺服傳動裝置，使用多個可編程邏輯控制器控制此過程，但問題是機床過于昂貴而無法得到廣泛適應性。取而代之的是，Taylor-Winfield決定僅使用一個力士樂IndraMotion MLC L45運動邏輯控制器，在閉環自動化系統中操作成比例的力士樂液壓伺服閥，并結合其專利的“強制凍結”焊接過程。此解決方法將工件移動到一起，且具備精確的準確度和時間控制，可適應各種應用，是一種結合先進高強度鋼的經濟方法。
開始焊接過程，操作員應加載一個說明兩個工件之間有關時間和位置的對數關系的焊接曲線到控制器中。然后，可使用力士樂觸屏IndraControl VPP 40人機界面(HMI)選擇合適的焊接時間表，并為特殊的的材料修改焊接曲線。在閃光階段，移動工件的位置急劇加速，以產生1000000psi(1psi=0.0068Mpa)不等的力用于將工件鍛造在一起。
IndraMotion MLC控制器通過封閉的中心回線從傳感器接收位置信號，并通過激活力士樂液壓動力裝置啟動位置變化。力士樂4WRPH比例方向閥激活線性定位氣缸，將含有移動工件的的壓板向固定工件移動。整個焊接時間持續2～30s，時間長短取決于材料。
在閃光焊中，移動壓板的平穩加速是精確鍛造工件的必要條件，壓板不應凍結在位置上。然而，Taylor-Winfield的強制凍結過程特意地在閃光循環中使得運動壓板線性前進。例±如，工件在2ms內偏移了50μm。在偏移期間，焦耳加熱急劇增加，類似在標準凍結出現的時候，這便是其被稱為強制凍結的原因。壓板運動恢復到焊接循環的“擾亂”階段完成此過程，且補償加熱提高了焊接質量。
Taylor-Winfield與Hydrotech公司共同開發控制器的事件驅動的運動控制輪廓。此MLC控制器裝有Flex輪廓，一款來自博世力士樂的運動編程平臺，其適應基于分段式凸輪技術，為電動和液壓運動控制任務簡化定義運動節段。
Hydrotech認為使用IndraMotion MCL的好處之一是液壓傳動和伺服驅動的編程完全一樣。Flex Profile功能提供對象定義，使得對傳統凸輪的模型，及其相關基于時間表的事件驅動模型的凸輪表得以轉化。Hydrotech與博世力士樂專家共同為強制凍結過程中所使用的液壓裝置創建運動輪廓。
Taylor-Winfield表明，具備力士樂液壓元件的液壓平臺的IndraMotion MLC的集成使其能達到其閃光對焊應用所需準確度和精確度。此外，強制凍結閃光對焊過程可在新機器上實現，可加入到現有的閃光焊接機上作為控制升級。另外，利用液壓裝置，解決方案可按比例縮放至任何尺寸的應用，而不用調整控制器。
轉自：MM《現代制造》
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