Zrobotyzowane zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem dla branży elektromobilnej

Decydującymi kwestiami dotyczącymi tematu przyszłości jakim jest elektromobilność są nie tylko zasięg i osiągi pojazdów. Istotną kwestią jest także ekonomiczna produkcja pojazdów z wykorzystaniem innowacyjnych koncepcji pojazdów.

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem dla potrzeb elektromobilności

Dzięki dogłębnej znajomości procesów w zakresie zgrzewania tarciowego z przemieszaniem firma KUKA stała się ważnym partnerem w branży motoryzacyjnej. Ponieważ technologia ta umożliwia nie tylko optymalizację zarządzania ciepłem w przypadku akumulatorów lecz także opłacalną implementację złożonej struktury zespołu obudowy akumulatorów.

Samochody elektryczne wymagają „odpowiedniej temperatury” — przynajmniej ich akumulatory. Gdyż tylko w przypadku odpowiedniej temperatury zapewniają optymalną wydajność i osiągają maksymalną żywotność. Akumulatory muszą być zatem chłodzone podczas pracy oraz ogrzewane przy niskich temperaturach otoczenia. Z reguły odbywa się to – szczególnie w przypadku pojazdów hybrydowych – za pomocą układu chłodzenia, który jest zintegrowany w dnie podstawy akumulatora. Przygotowanie tej obudowy jest wyjątkowo trudne. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w zakresie zgrzewania tarciowego z przemieszaniem firma KUKA może zaoferować w tym obszarzeistotne know-how. 

Układ chłodzenia pojazdów hybrydowych zostaje zamknięty przy pomocy zgrzania blaszanego dna z odlewaną obudową. Musi przy tym powstać szczelny obieg zdolny wytrzymać zmienne ciśnienie. Wymagany jest przy tym duży przekrój połączenia oraz dobrze wymieszana oraz utwardzona spoina. Elementy powinny się przy tym tylko nieznacznie odkształcać na skutek działania ciepła. Odpowiednią technologią łączenia okazało się zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem.

Zgrzewanie przy zastosowaniu zielonych technologii

Procedura ta nadaje się szczególnie w przypadku procesów łączenia wymagających wysokiej jakości z użyciem różnego rodzaju stopów aluminium oraz metali nieżelaznych o niskiej temperaturze topnienia. Przy zgrzewaniu tarciowym z przemieszaniem obracające się narzędzie jest przesuwane wzdłuż obszaru łączenia obrabianych przedmiotów, w wyniku czego generowane jest na skutek tarcia ciepło między sztywno przylegającymi powierzchniami spajania, tworząc mocniejsze i bardziej wytrzymałe połączenie niż w przypadku konwencjonalnych procesów. Spoiny są wykonywane w zależności od konstrukcji elementu jako spoiny meandrujące lub spoiny ściegowe jako spoiny na zakładkę. 

Friction Stir Welding_seam
Przykład spoiny meandrowej

Dodatkowa zaleta: proces jest niskoemisyjny, niewielkie zużycie energii. Nie jest wymagane wcześniejsze przygotowywanie zgrzewanych elementów. Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem jest z tego powodu określane także mianem zielonej technologii.

Friction Stir Welding_Robot
Ogniwa zgrzewane tarciowo z przemieszaniem dla obudowy akumulatora

Dogłębna znajomość procesów w zakresie techniki łączenia

Technologia ta stosowana jest nie tylko pod kątem układów chłodzenia pojazdów hybrydowych, lecz coraz częściej także przy produkcji obudów akumulatorów w pełni elektrycznych. W tym przypadku obudowa zajmuje duży obszar podwozia i znajduje się z reguły między osiami. Niektórzy producenci nadal oddzielnie montują zespół obudowy akumulatorów. Nowe koncepcje przewidują jednak elementy konstrukcyjne w ramach których montowane są zespoły obudowy akumulatorów. Elementy te muszą być zatem niezwykle sztywne. Dostępne są w tym zakresie dwie możliwości: Profile ramowe z belkami poprzecznymi, które są zgrzewane z płytą podłogową z blachy aluminiowej lub płyta podłogowa wykonana ze zgrzanych ze sobą profili wytłaczanych o podwójnych ściankach.

Przy łączeniu przednich i tylnych obszarów z obudową akumulatora stosuje się już odlewane ciśnieniowo elementy aluminiowe – co przekłada się na wysokie wymagania w zakresie techniki łączenia zespołu obudowy akumulatora. I tutaj właśnie duże znaczenie odgrywa gwarantowana przez KUKA dogłębna znajomość procesów. Bowiem w tego typu zadaniach idealnie sprawdza się zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem. Jeśli chodzi o produkcję tych komponentów oraz urządzenia produkcyjne, należy jednak uwzględnić pewne niuanse, jak np. wysoka moc obróbki i szerokość mostkowanej szczeliny.

 

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem z użyciem sztywnego ramienia

Aby wykonywać skomplikowane spoiny w przypadku obudów akumulatorów i elektroniki, firma KUKA stawia, w szczególności w branży motoryzacyjnej, na zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem z użyciem sztywnego ramienia (Stationary Shoulder Friction Stir Welding, SSFSW), technologię na licencji ESAB. Przy tej technice, w odróżnieniu od klasycznego zgrzewania tarciowego z przemieszaniem, obraca się wyłącznie trzpień zgrzewający w stacjonarnym ramieniu. Zastosowanie sztywnego ramienia zapewnia przy przesuwie wzdłuż szwu spawalniczego powstawanie równej i gładkiej powierzchni spoiny. To z kolei zmniejsza nakład koniecznej obróbki końcowej.

Friction Stir Welding_ESAB Licensed Technology
Zrobotyzowane rozwiązanie w zakresie zgrzewania tarciowego z przemieszaniem

System kontroli procesów i dokumentacji

Eksperci nie mają wątpliwości: wraz z rosnącym znaczeniem elektromobilności potencjał rynkowy dla instalacji produkcyjnych wykorzystujących zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem będzie rósł. Firma KUKA umożliwia branży motoryzacyjnej opłacalne pod względem ekonomicznym wdrożenie tej metody spajania w ramach procesu produkcji. Jednocześnie klienci mogą śledzić wszystkie istotne parametry procesów oraz w sposób przejrzysty zapisywać dane dotyczące jakości. W tym zakresie firma KUKA za sprawą Systemu kontroli procesów i dokumentacji (PCD) przygotowała fundamenty pod kątem wdrożenia Industrie 4.0.

Ustawienia plików cookie OK, odkryj KUKA

Niniejsza strona internetowa wykorzystuje pliki cookie (więcej na ten temat), aby zaoferować Państwu jak najlepszą obsługę online. W przypadku gdy będą Państwo dalej korzystać z naszej strony, będziemy wykorzystywać tylko pliki cookie niezbędne ze względów technicznych. Jeżeli klikną Państwo „OK, odkryj KUKA”, wyrażają Państwo zgodę dodatkowo na zastosowanie reklamowych plików cookie. Klikając na „Ustawienia plików cookie”, mogą Państwo wybrać, jakie pliki cookie będą wykorzystywane.

Ustawienia plików cookie