電阻焊在近100年的發展過程中,質量控制一直是一個難題。
WTC公司通過研究開發一系列的產品,使焊接質量控制達到了一個較高水平。
電阻焊接技術在工業界已經有將近100年的歷史。1936年, Weltronic公司在美國底特律創建了電阻焊控制器這一行業。從那時起,電阻焊接技術有了幾次革命性的變革,包括可控硅的應用、類比到數位的控制方法、電流感測及精度的改進、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,現在的電阻焊控制器,已經有了很大的進步。然而在電阻焊接應用最廣泛的汽車制造業內,一個最根本的問題一直困擾著技術人員及用戶:如何達到每個焊接點都是完美無瑕的。到現在為止,沒有一種方法能夠100%地達成零缺陷焊接。
在WTC公司,從20世紀90年代起,一直致力于尋找這個問題的解決方案。下面的案例,均是WTC公司開發這類的產品經驗,與業內人士共同探討。
電阻焊是利用金屬界面電阻,短時間通過大量電流生成熱,使金屬界面熔化,從而實現焊接,也就是把兩片金屬熔合起來。但是*的焊接成功率,是很難實現的。因為界面電阻是一個不穩定的物理特性。要達成這個*的目標,需注意以下幾個問題:
1.穩定的材料及界面成型:除非有精密的沖壓條件,一般車廠在大量生產時,無法做到很好的一致性;零件表面處理的情況也不容易控制。這給焊接工藝造成很大的困擾。
2.機器本身的條件狀況不易控制:一般氣壓設備的老化容易造成加壓系統的不穩定,讓界面電阻變化,使得同樣的焊接條件可能無法達成需要的函電強度。
3.焊接設備機械結構的老化及電力連接件的老化,造成冷焊及虛焊的情形。
4.現場工作人員在不了解焊接原理的狀況下,隨意調節焊接參數,使焊接質量極難控制。
針對這些問題,WTC公司在焊接技術的管理上,開發出了幾種不同類型的產品,利用先進的硬件及軟件技術,來幫助用戶更有效地管理工廠里的焊接,來減低焊接成品的報廢率。
以下幾點將主要介紹WTC的產品及其應用。
第1代產品:大量收集資料
從20世紀80年代開始,微電腦開始了電子數位領域的一連串革新。在控制器本身,提供了數位資料,而這些資料在從前是無法收集的。同時簡單的數位資料網路也開始成形。在這一時期,美國及歐洲都先后開發了一連串的產品。這些產品共同的特征,就是大量地收集資料。
一部汽車上大約有4 000個焊點。在不同的汽車公司,這些焊點可能是在不同的地方,由不同廠商焊接完成。假設某個汽車公司一年做20萬輛汽車,那么一年內就有了8MB資料。如果每筆用4個位元來儲存,那么需要32兆位元的儲存設備來儲存一年的資料。在20世紀80年代,計算機的儲存設備是很昂貴的。即便是現在,也需要3G以上的儲存量。在剛剛開始做這樣的資料收集時,根本無法儲存,只能拿打印機打印后保存在圖書室里。早期,這些資料在汽車公司內是用好幾個圖書室來儲存的。
在20世紀70年代,美國的汽車焊接質量一直無法提升。這些資料主要提供焊接質量記錄。由于保管和查詢非常困難,所以用處不大。即使做了這樣大量的工作,現場的質量保證工作基本上還是很原始的,沒有太大的變化。在技術條件的進步下,現場對焊接質量的管理,仍然還停留在原地。
經過了近10年的發展,質量控制雖然在管理階層的努力下有了進步,但是代價仍然是很大的。因為主要是靠著管理制度來保證,而電阻焊接是一個看似簡單,實際不易控制的過程。每個焊點只有一次機會,一旦焊接失敗,就沒有第二次機會。檢測和控制,都是技術上的挑戰。
盡管20世紀80年代在電阻焊接的質量控制上有了一些進步,但是沒有根本上的變化。
第2代的產品:電阻焊接控制的資料消化
20世紀90年代初在全世界不同的*和地區,計算機網絡在電阻焊焊接行業的應用,開始了不同程度的產品開發。WTC公司也不例外。這時期的產品有著類似的技術水平,也共同分享了產品的功能,基本上提供一個用戶更容易接受的界面,使用戶可直接調節焊接控制器,也更容易對焊接質量進行監控。但是追求產量而忽視質量,使大部分的產品未得到實際的應用。
WTC公司在90年代早期,就開始了對焊接控制器網路的開發工作,同時對先前產品作了整理,主要思路是如何將3個重要的技術即大量的資料、人工智慧和電腦資料庫,在電阻焊控制器網路上做出最有效的集成。在這個時期,美國福特和通用汽車公司,都有此類產品的使用經驗。
在這個過程中,存在的*的問題是如何讓普通用戶有效利用這些產品的功能。90年代初,個人電腦剛剛開始成熟,操作系統的不完備加上軟件開發的難度,使得這些軟件在不同的場合有著截然不同的結果。
WTC的開發理念是為用戶提供一個好工具,但前提是用戶必須有著基本的基礎和訓練。這樣的工具主要提供控制器對焊接設備狀況監視和幫助現場工作人員糾正不正確的焊接操作。
如果提供的相關產品資料經過了軟件的消化和吸收,就能夠讓現場的電阻焊接質量管理,大量縮減無用工時,有效提高質量管理效率。在資料的吸收和消化后,儲存的數量也大量減少,同時在計算機儲存硬件設備的進步下,成本也大大地降低了。
這個時期,在美國通用汽車廠的支持下,有了非常有效的成果。1996年,在一個應用WTC新設計理念的美國通用汽車廠,現場工程師通過WTC技術開發人員了解了軟件的功能,和現場管理集成后,在使用的3年內,實現了零錯誤、停線零小時以及加班零小時的空前紀錄。
1999年,WTC公司并購了另外兩家美國電阻焊接控制器的產品公司,同時對他們的網絡也進行了類似的升級。在同樣的合作模式下,另一家在加拿大的通用汽車廠也實現了類似的成果。這個產品并不是萬靈丹,只有在有效的生產管理團隊面前,才能發揮直接而有效的作用。
這個階段的軟件,為現場設備管理提供了一個極為有效的工具,實現了對設備損壞的預測和現場焊接條件的監控。這類產品的進步是通過對焊接資料的消化和吸收,對焊接設備和工件的狀況進行實時評估,為維修人員提供及時和有效的信息。
現在及未來的產品
WTC公司在電阻焊接的質量控制技術上,有10年以上的經驗積累。WTC公司*一代的產品,利用以太網的高速來提供資料傳輸,比前一代的產品,提供了1000倍以上的容量,這樣就有更多的資料可供分析。而其控制器,也比過去的控制器更能夠提供大量的資料。
目前的網絡加強對資料分析的能力,也在以下的幾個方面有了更進一步改善:1.提高資料分析的自動程度。2.提供智能分析的能力。3.利用新一代的人工智能技術為用戶提供更準確有效的資料。4.提供對不同工業網路的支持。
目前市場需要的是更節能、更環保和更具有國際競爭力的工業。利用軟件結合有效的管理模式,筆者相信這個大環境會很快地開始對于電阻焊焊接質量的思考,也會很快開始對這個領域的產品進行定位。筆者也希望借著美國WTC公司和上海梅達在這方面的經驗,為*的工業界提供產品和經驗,來共同提升產品層次。