المزيد من المعرفة العملية ، قطع بلازما آلي أفضل

يتطلب القطع بالبلازما الروبوتية المتكاملة أكثر من مجرد شعلة متصلة بنهاية الذراع الروبوتية. المعرفة بعملية قطع البلازما هي المفتاح.
يسعى مصنعو المعادن في جميع أنحاء الصناعة - في ورش العمل والآلات الثقيلة وبناء السفن والصلب الهيكلي - إلى تلبية توقعات التسليم المطلوبة مع تجاوز متطلبات الجودة ، ويسعون باستمرار لخفض التكاليف أثناء التعامل مع المشكلة المستمرة المتمثلة في الاحتفاظ بالعمالة الماهرة. ليس سهلا.
يمكن إرجاع العديد من هذه المشكلات إلى العمليات اليدوية التي لا تزال سائدة في الصناعة ، خاصةً عند تصنيع المنتجات ذات الأشكال المعقدة مثل أغطية الحاويات الصناعية ، ومكونات الفولاذ الإنشائية المنحنية ، والأنابيب والأنابيب. وقت التشغيل الآلي للوسم اليدوي ، ومراقبة الجودة ، والتحويل ، عندما يكون وقت القطع الفعلي (عادةً باستخدام قاطع وقود أوكسي أو بلازما محمول باليد) هو 10 إلى 20 بالمائة فقط.
بالإضافة إلى الوقت الذي تستغرقه مثل هذه العمليات اليدوية ، يتم إجراء العديد من هذه التخفيضات حول مواقع أو أبعاد أو تفاوتات خاطئة للميزات ، مما يتطلب عمليات ثانوية مكثفة مثل الطحن وإعادة العمل ، أو الأسوأ من ذلك ، المواد التي يجب التخلص منها. ما يصل إلى 40٪ من إجمالي وقت المعالجة لهذا العمل منخفض القيمة والنفايات.
أدى كل هذا إلى دفع الصناعة نحو الأتمتة ، حيث قام المتجر الذي يقوم بأتمتة عمليات قطع الشعلة اليدوية للأجزاء المعقدة متعددة المحاور بتنفيذ خلية قطع بلازما آلية ، ولم يكن مفاجئًا أن حقق مكاسب ضخمة ، هذه العملية تلغي التخطيط اليدوي ، والوظيفة التي سيستغرق 5 أشخاص 6 ساعات يمكن الآن القيام بها في 18 دقيقة فقط باستخدام الروبوت.
في حين أن الفوائد واضحة ، فإن تنفيذ القطع بالبلازما الروبوتية يتطلب أكثر من مجرد شراء روبوت وشعلة بلازما ، إذا كنت تفكر في قطع البلازما الآلي ، فتأكد من اتباع نهج شامل وإلقاء نظرة على تيار القيمة بالكامل. مُتكامل نظام مُدرب من قبل الشركة المصنعة يفهم ويفهم تكنولوجيا البلازما ومكونات النظام والعمليات المطلوبة لضمان دمج جميع المتطلبات في تصميم البطارية.
ضع في اعتبارك أيضًا البرنامج ، والذي يمكن القول أنه أحد أهم مكونات أي نظام آلي لقطع البلازما ، إذا كنت قد استثمرت في نظام وكان البرنامج إما صعب الاستخدام ، أو يتطلب الكثير من الخبرة لتشغيله ، أو وجدته يستغرق الكثير من الوقت لتكييف الروبوت مع قطع البلازما وتعليم مسار القطع ، فأنت تهدر الكثير من المال.
في حين أن برنامج المحاكاة الروبوتية شائع ، فإن خلايا قطع البلازما الآلية الفعالة تستخدم برنامج برمجة آلي غير متصل بالإنترنت يقوم تلقائيًا ببرمجة مسار الروبوت ، وتحديد الاصطدامات والتعويض عنها ، ودمج معرفة عملية قطع البلازما. يعد دمج معرفة عملية البلازما العميقة أمرًا أساسيًا. ، تصبح أتمتة حتى تطبيقات القطع بالبلازما الآلية الأكثر تعقيدًا أسهل بكثير.
تتطلب الأشكال متعددة المحاور المعقدة لقطع البلازما هندسة فريدة للشعلة. قم بتطبيق هندسة الشعلة المستخدمة في تطبيق XY النموذجي (انظر الشكل 1) على شكل معقد ، مثل رأس وعاء الضغط المنحني ، وستزيد من احتمالية حدوث تصادمات. لهذا السبب ، فإن المشاعل ذات الزاوية الحادة (ذات التصميم "المدبب") هي الأنسب لقطع الأشكال الآلية.
لا يمكن تجنب جميع أنواع الاصطدامات باستخدام مصباح يدوي بزاوية حادة فقط. يجب أن يحتوي برنامج الأجزاء أيضًا على تغييرات في ارتفاع القطع (على سبيل المثال ، يجب أن يكون طرف المصباح مفتوحًا لقطعة العمل) لتجنب الاصطدامات (انظر الشكل 2).
أثناء عملية القطع ، يتدفق غاز البلازما لأسفل جسم الشعلة في اتجاه دوامة إلى طرف الشعلة. يسمح هذا الإجراء الدوراني لقوة الطرد المركزي بسحب الجزيئات الثقيلة من عمود الغاز إلى محيط فتحة الفوهة ويحمي مجموعة الشعلة من تدفق الإلكترونات الساخنة ، تقترب درجة حرارة البلازما من 20000 درجة مئوية ، بينما تذوب الأجزاء النحاسية من الشعلة عند 1100 درجة مئوية ، وتحتاج المواد الاستهلاكية إلى الحماية ، وتوفر طبقة عازلة من الجسيمات الثقيلة الحماية.
الشكل 1. تم تصميم أجسام الشعلة المعيارية لقطع الصفائح المعدنية. يؤدي استخدام نفس الشعلة في تطبيق متعدد المحاور إلى زيادة فرصة الاصطدام بقطعة العمل.
تجعل الدوامة جانبًا واحدًا من القطع أكثر سخونة من الآخر ، وعادةً ما تضع الملاقط بغاز دوار في اتجاه عقارب الساعة الجانب الساخن من القطع على الجانب الأيمن من القوس (عند النظر إليها من أعلى في اتجاه القطع) ، وهذا يعني أن يعمل مهندس العمليات بجد لتحسين الجانب الجيد للقطع ويفترض أن الجانب السيئ (على اليسار) سيكون خردة (انظر الشكل 3).
يجب قطع السمات الداخلية في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة ، مع قيام الجانب الساخن من البلازما بعمل قطع نظيف على الجانب الأيمن (جانب حافة الجزء) ، وبدلاً من ذلك ، يجب قطع محيط الجزء في اتجاه عقارب الساعة. تقطع الشعلة في الاتجاه الخاطئ ، يمكن أن تخلق تناقصًا كبيرًا في ملف القطع وزيادة الخبث على حافة الجزء. بشكل أساسي ، أنت تضع "قطع جيدة" على الخردة.
لاحظ أن معظم طاولات قطع لوحة البلازما تحتوي على ذكاء عملية مدمج في وحدة التحكم فيما يتعلق باتجاه قطع القوس ، ولكن في مجال الروبوتات ، لا تكون هذه التفاصيل معروفة أو مفهومة بالضرورة ، ولم يتم تضمينها بعد في وحدة تحكم روبوت نموذجية - لذلك من المهم أن يكون لديك برنامج برمجة روبوت غير متصل بالإنترنت مع معرفة بعملية البلازما المضمنة.
حركة الشعلة المستخدمة لاختراق المعدن لها تأثير مباشر على المواد الاستهلاكية لقطع البلازما ، إذا اخترقت شعلة البلازما الصفيحة عند ارتفاع القطع (قريب جدًا من قطعة العمل) ، فإن ارتداد المعدن المنصهر يمكن أن يؤدي إلى إتلاف الدرع والفوهة بسرعة. جودة قص رديئة وتقليل عمر الاستهلاك.
مرة أخرى ، نادرًا ما يحدث هذا في تطبيقات قطع الصفائح المعدنية باستخدام جسر الرافعة ، حيث أن الدرجة العالية من خبرة الشعلة مدمجة بالفعل في وحدة التحكم. يضغط المشغل على زر لبدء تسلسل الثقب ، والذي يبدأ سلسلة من الأحداث لضمان ارتفاع الثقب المناسب .
أولاً ، تقوم الشعلة بإجراء استشعار للارتفاع ، عادةً باستخدام إشارة أوم لاكتشاف سطح قطعة العمل. بعد وضع اللوحة ، يتم سحب الشعلة من اللوحة إلى ارتفاع النقل ، وهي المسافة المثلى لنقل قوس البلازما إلى الشغل بمجرد نقل قوس البلازما يمكن تسخينه تمامًا ، وعند هذه النقطة تتحرك الشعلة إلى ارتفاع الثقب ، وهي مسافة أكثر أمانًا من قطعة العمل وأبعد من ارتداد المواد المنصهرة ، وتحافظ الشعلة على هذا المسافة حتى يخترق قوس البلازما اللوحة تمامًا. بعد اكتمال تأخير الثقب ، تتحرك الشعلة لأسفل باتجاه اللوحة المعدنية وتبدأ حركة القطع (انظر الشكل 4).
مرة أخرى ، كل هذا الذكاء عادة ما يكون مدمجًا في وحدة التحكم بالبلازما المستخدمة في قطع الألواح ، وليس وحدة التحكم الآلي ، كما أن للقطع الروبوتي طبقة أخرى من التعقيد ، فالثقب عند الارتفاع الخاطئ سيئ بدرجة كافية ، ولكن عند قطع الأشكال متعددة المحاور ، فإن الشعلة قد لا يكون في أفضل اتجاه لقطعة العمل وسماكة المادة. إذا لم تكن الشعلة متعامدة مع السطح المعدني الذي تخترقها ، فسوف ينتهي بها الأمر بقطع مقطع عرضي أكثر سمكًا من اللازم ، مما يؤدي إلى إهدار عمر المستهلك. في الاتجاه الخاطئ ، يمكن أن يضع مجموعة الشعلة قريبة جدًا من سطح قطعة العمل ، مما يعرضها لإذابة ارتداد وتسبب في حدوث عطل سابق لأوانه (انظر الشكل 5).
ضع في اعتبارك تطبيق قطع البلازما الآلي الذي يتضمن ثني رأس وعاء الضغط ، على غرار قطع الألواح ، يجب وضع الشعلة الآلية بشكل عمودي على سطح المادة لضمان أنحف مقطع عرضي ممكن للثقب. يستخدم استشعار الارتفاع حتى يجد سطح الوعاء ، ثم يتراجع على طول محور الشعلة لنقل الارتفاع.بعد نقل القوس ، يتم سحب الشعلة مرة أخرى على طول محور الشعلة لثقب الارتفاع ، بعيدًا عن الارتداد بأمان (انظر الشكل 6) .
بمجرد انتهاء مهلة الثقب ، يتم خفض الشعلة إلى ارتفاع القطع. عند معالجة الكفاف ، يتم تدوير الشعلة إلى اتجاه القطع المطلوب في وقت واحد أو في خطوات ، وفي هذه المرحلة ، يبدأ تسلسل القطع.
يُطلق على الروبوتات أنظمة مُحددة بشكل مفرط ، ومع ذلك ، لديها طرق متعددة للوصول إلى نفس النقطة ، وهذا يعني أن أي شخص يقوم بتعليم الروبوت للتحرك ، أو أي شخص آخر ، يجب أن يتمتع بمستوى معين من الخبرة ، سواء في فهم حركة الروبوت أو التشغيل الآلي. متطلبات قطع البلازما.
على الرغم من تطور المعلقات التعليمية ، إلا أن بعض المهام ليست مناسبة بطبيعتها لتعليم البرمجة المعلقة - خاصة المهام التي تتضمن عددًا كبيرًا من الأجزاء المختلطة ذات الحجم المنخفض. لا تنتج الروبوتات عندما يتم تدريسها ، ويمكن أن يستغرق التدريس نفسه ساعات ، أو حتى أيام للأجزاء المعقدة.
برنامج برمجة الروبوت غير المتصل بالإنترنت المصمم بوحدات القطع بالبلازما سوف يدمج هذه الخبرة (انظر الشكل 7) ، وهذا يشمل اتجاه قطع غاز البلازما ، واستشعار الارتفاع الأولي ، وتسلسل الثقب ، وتحسين سرعة القطع لعمليات الشعلة والبلازما.
الشكل 2. المشاعل الحادة ("المدببة") هي الأنسب للقطع الآلي بالبلازما. ولكن حتى مع هندسة الشعلة هذه ، فمن الأفضل زيادة ارتفاع القطع لتقليل فرصة الاصطدام.
يوفر البرنامج الخبرة في مجال الروبوتات المطلوبة لبرمجة الأنظمة المحددة بشكل مفرط ، حيث يدير التفردات ، أو المواقف التي يتعذر فيها على المستجيب الآلي (في هذه الحالة ، شعلة البلازما) الوصول إلى قطعة العمل ؛حدود مشتركةالسفر الزائد.انقلاب المعصمكشف الاصطداممحاور خارجيةأولاً ، يستورد المبرمج ملف CAD للجزء النهائي إلى برنامج برمجة روبوت غير متصل بالإنترنت ، ثم يحدد الحافة المراد قطعها ، جنبًا إلى جنب مع نقطة الثقب والمعلمات الأخرى ، مع مراعاة قيود التصادم والمدى.
تستخدم بعض أحدث التكرارات لبرامج الروبوتات غير المتصلة بالإنترنت ما يسمى بالبرمجة القائمة على المهام في وضع عدم الاتصال. تسمح هذه الطريقة للمبرمجين بإنشاء مسارات قطع تلقائيًا وتحديد ملفات تعريف متعددة في وقت واحد ، وقد يختار المبرمج محدد مسار الحافة الذي يوضح مسار القطع والاتجاه ، ثم اختر تغيير نقطتي البداية والنهاية ، وكذلك اتجاه وميل شعلة البلازما. تبدأ البرمجة عمومًا (بغض النظر عن العلامة التجارية للذراع الروبوتية أو نظام البلازما) وتستمر لتشمل نموذج روبوت محدد.
يمكن أن تأخذ المحاكاة الناتجة في الاعتبار كل شيء في الخلية الروبوتية ، بما في ذلك عناصر مثل حواجز الأمان والتركيبات ومشاعل البلازما ، ثم تأخذ في الاعتبار أي أخطاء وتصادمات حركية محتملة للمشغل ، الذي يمكنه بعد ذلك تصحيح المشكلة. قد تكشف المحاكاة عن مشكلة تصادم بين قطعتين مختلفتين في رأس وعاء الضغط. يكون كل شق على ارتفاع مختلف على طول محيط الرأس ، لذا فإن الحركة السريعة بين الشقوق يجب أن تأخذ في الحسبان الخلوص الضروري - تفاصيل صغيرة ، يتم حلها قبل وصول العمل إلى الأرضية ، مما يساعد على التخلص من الصداع والهدر.
دفع النقص المستمر في العمالة وتزايد طلب العملاء المزيد من الشركات المصنعة إلى التحول إلى قطع البلازما الآلية ، ولسوء الحظ ، يغوص كثير من الناس في الماء لاكتشاف المزيد من المضاعفات ، خاصةً عندما يفتقر الأشخاص الذين يدمجون الأتمتة إلى المعرفة بعملية قطع البلازما. يؤدي إلى الإحباط.
دمج معرفة قطع البلازما من البداية ، وتتغير الأشياء ، مع ذكاء عملية البلازما ، يمكن للروبوت أن يدور ويتحرك حسب الحاجة لأداء أكثر عمليات الثقب كفاءة ، وإطالة عمر المواد الاستهلاكية ، ويقطع في الاتجاه الصحيح والمناورات لتجنب أي قطعة عمل الاصطدام: عند اتباع مسار الأتمتة هذا ، يجني المصنعون المكافآت.
تستند هذه المقالة إلى "التطورات في قطع البلازما الروبوتية ثلاثية الأبعاد" المقدمة في مؤتمر FABTECH 2021.
FABRICATOR هي المجلة الرائدة في صناعة تشكيل وتصنيع المعادن في أمريكا الشمالية. تقدم المجلة الأخبار والمقالات الفنية وتاريخ الحالات التي تمكن الشركات المصنعة من أداء وظائفهم بكفاءة أكبر. تعمل FABRICATOR في هذه الصناعة منذ عام 1970.
الآن مع الوصول الكامل إلى الإصدار الرقمي من The FABRICATOR ، سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
يمكن الآن الوصول إلى الإصدار الرقمي من The Tube & Pipe Journal بشكل كامل ، مما يوفر وصولاً سهلاً إلى موارد الصناعة القيمة.
استمتع بالوصول الكامل إلى الإصدار الرقمي من مجلة STAMPING Journal ، والتي توفر أحدث التطورات التكنولوجية وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The Fabricator en Español ، سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.