Le saldature nei semilavorati, come tubi e nastri, sono difficilmente evitabili per ragioni economiche. I tubi saldati longitudinalmente sono diventati indispensabili in molte applicazioni. Tuttavia, la formatura di questi tubi rappresenta una sfida, poiché il calore durante la saldatura provoca modifiche nella microstruttura. L’aumento della durezza nella zona termicamente alterata (HAZ) rispetto al materiale base è l’effetto più noto. I responsabili del processo sono inevitabilmente esposti alle conseguenze di questa disomogeneità del materiale, come rotture, scarsa stabilità dimensionale o deviazioni significative dalla geometria prevista.

Rischio: rottura critica

La situazione diventa ancora più grave quando la rottura si verifica successivamente, durante l’utilizzo del componente sotto carico, rendendo necessario un richiamo del prodotto. Oltre ai costi potenzialmente elevati, anche la reputazione dell’azienda ne risente gravemente. Nel caso di componenti rilevanti per la sicurezza, le richieste di risarcimento da parte dei clienti possono addirittura mettere a rischio l’esistenza stessa dell’azienda.

I rischi sopra descritti possono essere drasticamente ridotti se il cordone di saldatura viene posizionato, prima della formatura, in una zona di flessione il più possibile neutra. In questo modo, gli effetti negativi vengono ridotti al minimo. Per questo motivo, i sistemi per il rilevamento affidabile delle saldature e i dispositivi per il loro allineamento riproducibile sono diventati indispensabili.

In difficoltà in caso di guasto

Tuttavia, in molti casi, sulle macchine non vengono adottate tutte le misure tecniche necessarie per evitare situazioni critiche in caso di guasto. Spesso mancano sia la tecnologia di sensori adeguata sia il necessario know-how applicativo.

Durante la fase di progettazione, si presta troppa attenzione a vantaggi secondari che, in seguito, compromettono il funzionamento sicuro nel lungo periodo. Tra questi:

• “misurazione senza contatto”
• “sensori il più piccoli possibile”
• “minima meccanizzazione”

In breve: cercare di risolvere il problema facendo “il minimo indispensabile”.

Alla fine, il responsabile del processo non ha altra scelta che assegnare personale per posizionare correttamente i tubi. Oltre ai costi aggiuntivi, si deve accettare un certo tasso di errore, poiché questo tipo di lavoro porta rapidamente alla fatica dell’operatore.

Saldatura non visibile

Cosa fare quando il cordone di saldatura non è più visibile, come spesso accade nei tubi di precisione?

La situazione per il produttore è tutt’altro che ideale, ma è spesso dovuta a un’impostazione errata già in fase di progettazione del sistema. Oltre alla scelta della tecnologia di sensori, è fondamentale considerare anche la capacità del processo.

Spesso si opta per sensori progettati per applicazioni generiche.
Questi funzionano bene in situazioni semplici, ma non dispongono delle funzioni necessarie per applicazioni specifiche.

Si tenta quindi di compensare con soluzioni software, che però raggiungono rapidamente i loro limiti a causa della scarsa qualità del segnale. Anche le soluzioni basate sull’intelligenza artificiale falliscono se non si dispone di una base dati adeguata e ben preparata, compromettendo l’addestramento dei modelli e i risultati ottenuti.

Limiti fisici

Tornando alla fisica, i limiti diventano rapidamente evidenti.
Ad esempio, scegliere un piccolo sensore a correnti parassite per materiali ferromagnetici sulla base di risultati iniziali promettenti può rivelarsi rischioso.

Effetto pelle (skin effect)

In questo caso, sia la ridotta profondità di penetrazione dovuta all’effetto pelle, sia le variazioni locali di permeabilità sono fattori determinanti che emergono solo su grandi quantità di campioni. Quando ciò accade, è troppo tardi, perché il sistema inadeguato è già installato.

Questi sono alcuni dei motivi per cui un sistema affidabile di rilevamento delle saldature deve mettere in secondo piano i vantaggi secondari e dare priorità alla sicurezza del processo.

I sistemi collaudati non sono sempre i più comodi, ma sono decisamente più efficaci.

Tecnologia affidabile di ROLAND ELECTRONIC

Esempi validi si trovano nel portafoglio prodotti di ROLAND Electronic GmbH, che consente una grande profondità di penetrazione anche nei materiali ferromagnetici o compensa le differenze locali di permeabilità.

Questo si traduce in un elevato rapporto segnale/rumore alla fine della catena di processo.
Ad esempio, il sensore NS24 consente di misurare spessori di parete fino a 10 mm utilizzando il flusso disperso magnetico o le correnti parassite.

La tecnologia dei sensori fa la differenza

Questi due principi di misura sono integrati nell’elemento sensore e analizzati a livello di segnale nell’unità di valutazione SND40. L’interfaccia grafica utente (GUI) offre assistenti che facilitano la configurazione della valutazione complessa.

Il SND40 fornisce inoltre i segnali di controllo per l’unità di azionamento che posiziona il cordone di saldatura su un angolo completo di 360°.

L’operatore può definire individualmente l’angolo target per ciascun componente, selezionandolo tramite GUI oppure tramite interfacce I/O o ProfiNet.

L’affidabilità del processo è garantita da filtri digitali con soglie di allarme regolabili. In questo modo, l’utente può determinare il livello di sicurezza della rilevazione.

Risultato:

• Formatura sicura del processo
• Elevata qualità del prodotto
• Riduzione dei fermi di produzione