Высочайшее качество сварки в сочетании с «зеленой» технологией: сварка трением с перемешиванием, также известная как сварка трением с перемешиванием (FSW), является оптимальным процессом для цветных металлов с низкой температурой плавления и металлических разнородных соединений. Компания KUKA применила свои ноу-хау в этой области для крупного производителя автомобилей и на данный момент успешно запустила в производство три модуля для сварки трением с перемешиванием. Можно было бы не только оптимизировать терморегулирование подключаемых гибридных аккумуляторов, но и реализовать сложную конструкцию корпуса для хранения с меньшими затратами.
Сложный вопрос: корпус аккумуляторной батареи для подключаемых гибридных автомобилей
Электромобилям нужна «комфортная температура» — по крайней мере, их аккумуляторам. Потому что только при правильной температуре они работают оптимально и достигают максимального срока службы. Поэтому батареи необходимо охлаждать во время работы и нагревать при низкой температуре окружающей среды. В частности, в подключаемых гибридных автомобилях эту задачу выполняют системы охлаждения, встроенные в нижнюю часть аккумуляторного отсека. Изготовление этих корпусов чрезвычайно сложно и поэтому оптимально подходит для роботизированных процессов сварки трением с перемешиванием.
Крупный производитель автомобилей также признал это и сначала изготовил корпус аккумулятора с помощью клея и винтов. Однако когда этот процесс не принес желаемого успеха, рынок стал искать новое решение. К корпусу аккумуляторной батареи предъявляются высокие требования: должны быть гарантированы плоскостность монтажных поверхностей модуля, герметичность торцевых отверстий и требования испытаний под давлением. Благодаря роботизированной сварке трением с перемешиванием компания KUKA предложила производителям автомобилей надежный и экономичный метод для подключаемых гибридных автомобилей, гарантирующий безопасность и функциональность корпуса аккумуляторной батареи.
ТЭО в KUKA
KUKA сопровождала клиента от запроса через испытания до поставки. «Мы уже разработали прототипы и провели с ними различные тесты. В технико-экономических обоснованиях мы проверили пригодность для сварки, провели анализ доступности и моделирование процессов. Когда все тесты были более чем удовлетворительными, мы установили систему на объекте заказчика», — объясняет Штефан Фролке, старший менеджер отдела технологических решений FSW в KUKA. Ячейка для сварки трением с перемешиванием KUKA cell4_FSW, специально разработанная для растущего рынка электромобилей, предлагает максимальную универсальность и варианты конфигурации в дополнение к выдающейся экономической эффективности благодаря своей модульной концепции.
Преимущества сварки трением с перемешиванием с фиксированным плечом
Для герметизации системы охлаждения подключаемых гибридных автомобилей панель пола соединяется с литым корпусом точно по каналам охлаждения с помощью сварки трением с перемешиванием. Для герметичного контура, способного выдерживать переменное давление, требуется большое сечение соединения, а также хорошо перемешанный и уплотненный шов. «Сварка трением с перемешиванием зарекомендовала себя как подходящая технология соединения, поскольку из-за подвода тепла детали деформируются как можно меньше», — объясняет Штефан Фролке. KUKA делает ставку на стационарную сварку трением с перемешиванием (SSFSW). Это означает: в отличие от классической сварки трением с перемешиванием, в неподвижном уступе вращается только сварочный штифт. Это создает ровную, гладкую поверхность шва во время движения подачи вдоль сварного шва.
Индустрия 4.0: прозрачная регистрация данных о качестве
Дополнительные преимущества для клиента со сварочной камерой KUKA cell4_FSW: Мощные роботы серии KR FORTEC могут гарантировать повышенную точность траектории на крупных компонентах благодаря их высокому уровню жесткости и долговечности. «В то же время клиент может использовать нашу систему управления технологическим процессом и документирования (PCD) для отслеживания всех основных параметров процесса и прозрачной регистрации данных о качестве», — подчеркивает портфельный менеджер Тилль Майер. Таким образом, KUKA создала основу для интеграции Industry 4.0, поскольку простой обмен данными с KUKA Remote Service позволяет, среди прочего, быстро оказывать помощь и предотвращает длительные простои.
Зеленая технология с образцовым характером
Процесс не только экономичный и качественный, но и считается экологически чистой технологией. «Благодаря низкому энергопотреблению сварка трением с перемешиванием экологически безопасна, при этом не требуются меры по удалению дыма или антибликовому покрытию», — объясняет Штефан Фролке. Это сочетание качества, экономичности и экологичности убедило заказчика.
История успеха продолжается
После прототипа и фазы испытаний первая ячейка впервые была запущена в производство в Германии в 2016 году и с тех пор послужила образцом для других ячеек в группе. В рамках расширения мощностей по сварке трением с перемешиванием автопроизводитель реструктурировал процесс и передал его своему дочернему предприятию в Швеции, которое построило новый цех специально для этой цели. В связи с этим у KUKA были заказаны еще две ячейки для сварки трением с перемешиванием.
Первая ячейка переехала в Швецию в сентябре 2020 года, а в мае 2021 года две новые ячейки KUKA cell4_FSW были предварительно приняты в Аугсбурге. Всего через два месяца, в июле 2021 года, две ячейки были сданы в эксплуатацию у заказчика. Улучшения по сравнению с первой ячейкой впечатлили всех участников: за счет автоматизации сложной гидравлической системы зажима общее время цикла, включая обработку компонентов, сократилось с 20 до 15 минут, в то же время качество продукта улучшилось благодаря оптимизации. зажимной системы.
Большие ожидания - большое удовлетворение
Требования к критически важным с точки зрения безопасности компонентам корпуса батареи были чрезвычайно высоки: шов должен был выдерживать очень высокое давление разрыва, что должно было быть подтверждено испытанием на прочность. Вместе с параметрами сварки необходимо было заново разработать специальные зажимные устройства и сварочные инструменты. Это можно было реализовать только с помощью технологии FSW, поскольку необходимо было сваривать различные алюминиевые сплавы (деформируемый сплав на алюминиевом литье под давлением).
Быстрая доставка в течение полугода также была условием оформления заказа. Благодаря ноу-хау KUKA в этой области удалось выполнить все требования. Заказчик выразил максимально возможное удовлетворение: «Сотрудничество было очень открытым, доверительным и целеустремленным, — подчеркнул руководитель проекта Адель Бен Хассин, специалист по продажам и предложениям компании KUKA, — и заказчик был удивлен тем, как быстро произошло внедрение. " Преимущество с точки зрения устойчивости: "Инструменты были доработаны вместе с заказчиком таким образом, что срок службы штифтов увеличился вдвое."
