בדיקת ריתוך בלייזר עם מערכת Workswell ThermoInspector

ריתוך לייזר הינה שיטה מודרנית המשמשת לחיבור יציב בין חלקים ממתכת או פלסטיק. לעומת הטכנולוגיה המסורתית המשמשת לריתוך, ישנם יתרונות רבים כגון היעדר חומר נוסף, עלויות תפעול נמוכות ויעילות גבוהה של התהליך.

היתרון העיקרי של שיטה זו הינה שניתן לעשות אוטומציה פשוטה כדי להטמיע את שיטת הריתוך בלייזר בקווי ייצור תעשייתיים, או בסביבות תעשייתיות. בתחומים שונים בתעשייה משתמשים בהצלחה במערכת ויז'ן תרמית שפותחה על ידי החברה הצ'כית Workswell.

ריתוך בלייזר

פעולת הריתוך נועדה לחבר שני חלקי מתכת. לריתוך בלייזר יתרונות רבים בהשוואה לטכניקות ריתוך מסורתיות. פעולת הריתוך בלייזר מתבצעת על ידי קרן לייזר אשר אנרגיית האור הנבלעת בחומר הופכת לאנרגיית חום. בחירת עוצמת הלייזר תהיה בהתאם לריתוך הנדרש, סוג החומר, ומידות הריתוך (עומק ורוחב). באמצעות שיטה זו ניתן לרתך מתכות בדיוק גבוה במיוחד, בזמן קצר ובאיכות גבוהה ביותר. בשיטת ריתוך זו ניתן לרתך מגוון חומרים ומתכות בעוביים משתנים, פעולת הריתוך מהירה וניתן לקבל תוצאות איכותיות כגון ריתוך נקי וחלק (ללא צורך בליטוש), איטום מושלם וריתוך חזק.

אופן פעולת הריתוך נקבע על ידי כמה קרן הלייזר תחמם את משטח הריתוך. ניתן לבחור:

מצב קו מתאר - כאשר הקרן עוברת שוב ושוב על המסלול של קווי המתאר של הריתוך

מצב בו-זמנית - כאשר קרן הלייזר מנותבת לנקודת הריתוך עם מראות מהירות

מצב סימולטני - דיודות מרובות בשימוש המחממות את האזור באופן סימולטני

בקרת ריתוך בלייזר עם מערכת  ThermoInspector של חברת Workswell הצ'כית.

Workswell ThermoInspector היא מערכת בדיקה עבור ניטור, ניתוח והערכה המבוססת על מצלמה תרמית. בעזרת המערכת ניתן למשל לעשות בדיקת איכות של ריתוך פלסטיק ומתכות. בדיקת האיכות התרמית מתבצעת במהלך הייצור. המערכת יכולה למדוד באופן רציף ולהעריך את השדה התרמי על פני השטח של הפריט הנמדד, וכתוצאה מכך לבדוק את המאפיינים התרמיים שלו, את טמפרטורות המקסימום והמינימום, כדי להעריך את פיזור הטמפרטורה לאורך החתוך, לבדוק את מהירות עליית הטמפרטורה באזורי הריתוך ומדדים סטטיסטיים רבים אחרים אשר חיוניים במהלך הריתוך. המערכת כוללת מצלמה תרמית, יחידת בקרה להערכה ולוח מגע לתצוגה תוצאות הבדיקה. בעזרת כרטיס input-output, ניתן לחבר את תוצאות הבדיקה למערכת הבקרה.

בדיקת תקינות לפי סטטיסטיקת הטמפרטורות בנקודות הריתוך לאורך זמן

למרות מה שנראה אינטואיטיבי, לא ניתן להעריך את הריתוך רק על בסיס הטמפרטורה הנמדדת באזור הריתוך ועל ידי השוואתה לטווח מסוים. אם שיטת הבדיקה תהיה כך שנגדיר טווח טמפרטורות כ"תקין", נקבל תוצאות לא תקינות כך שריתוכים שנגדיר כתקינים יהיו לא תקינים, ולהפך.

על בסיס הניסיון הרב שלנו עם מדידות של טמפרטורות במהלך ריתוך בעזרת מערכת ThermoInspector, אנו מעריכים את איכות הריתוך באמצעות שלוש שיטות:

הערכה של נקודה לאורך זמן: נניח כי הריתוך שלנו הוא בצורת קו ישר. במערכת נסמן את "אזור העניין" (ROI - Region of interest) כקו בדיקה לאורך קו הריתוך. בכל פיקסל מ"אזור העניין" (לאורך הריתוך) מוערכת הטמפרטורה ועקומת הזמן של עליית הטמפרטורה מנותחת במהלך הריתוך יחד עם עקומת הזמן של הירידה בטמפרטורה לאחר ריתוך. סדרה זו של עקומות מושווה עם עקומה שהוגדרה מראש כתקינה ועל פי הגבולות שנגדיר הריתוך מוערך האם בוצע כראוי.

למידה עצמית של המערכת: נבצע בעזרת המערכת ניתוח תרמי של סדרה של עד 10 תהליכי ריתוך "מושלמים". הנתונים התרמית והסטטיסטים של הערכים התרמים נשמרים. לאחר מכן בבדיקת ריתוך תהיה השוואה לנתונים אלו ואם תהיה יציאה מהטווח התקין המוצר יזוהה כפגום.

מדידה מהירה: נשתמש ב"אזור עניין" בצורת עיגול (ROI). אזור זה מחולק למטריצה ​​של פיקסלים בודדים או קבוצות של פיקסלים ובמהלך הבדיקה, המערכת מודדת כמה פיקסלים בטמפרטורה גבוהה או נמוכה יותר מאשר בטווח המוגדר. אם המוצר אינו עונה על קריטריון זה, הוא אינו נכלל כ- NOK, כלומר פגום.

הניסיון הרב עם מערכת Workswell ThermoInspector בעת מדידת טמפרטורות במהלך ריתוך בלייזר מראה כי לא ניתן לקבוע בדיוק מהו ריתוך איכותי ולקבוע את איכות הריתוך רק על בסיס של טמפרטורות בודדות הנמדדות בנקודות מסוימות (או פרופיל תרמי). יש לקבוע את גבולות הטמפרטורה על ידי מדידת מדגם ניסויי של המוצר. בעזרת מוצרי חברת Workswell ניתן ליישם בדיקות אלה תוך דקות ספורות בקו הייצור. ניתן לאסוף את הנתונים הנדרשים לצורך הערכה סטטיסטית של הטמפרטורות הנכונות לאורך כל תהליך הריתוך וזאת במהלך הייצור, בכדי לבחור שיטת הערכה מתאימה ואת גבולות הטמפרטורה התקינות.

מערכת ThermoInspector נמצאת בשימוש בעת בדיקת ריתוך בחברות המייצרות רכיבים לתעשיית הרכב (למשל: Pierburg, TRW automotive, FTE automotive). על בסיס ניתוח מהיר ומדויק של טמפרטורות (עבור המדידה, כמו גם עיבוד סטטיסטי מורכב), חברות אלה יכולות בקלות לקבוע אם החלקים המיוצרים פגומים ומיד להוציא אותם מהפצה. בדרך זו, חברות אלה מפחיתות באופן משמעותי עלויות ייצור.

אודות Workswell:

חברת Workswell הינה חברה צ'כית אשר המטה הראשי ומפעל הייצור שלה נמצאים בצ'כיה. הפעילות העיקרית של החברה הינה אספקת פתרונות בתחום מדידת טמפרטורה ללא מגע. בין לקוחותיה של Worskwell s.r.o.  נמנים יצרניות רכב כגון BMW, סקודה, רנו וקיה, חברות כגון, RWE, בוש, Honeywell, Tesco, Heineken, Kofola, IKEA, Net4Gas, Semikron, ArcelorMittal  ומאות חברות ויצרנים קטנים, בינוניים וגדולים. כמו כן, לחברה לקוחות קבועים מאוניברסיטאות יוקרתיות בינלאומיות.