Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Garantía de calidad de la soldadura

El control de calidad de las soldaduras implica el uso de métodos y acciones tecnológicas para probar y garantizar su calidad, y, secundariamente, para confirmar su presencia, u...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

El control de calidad de las soldaduras implica el uso de métodos y acciones tecnológicas para probar y garantizar su calidad, y, secundariamente, para confirmar su presencia, ubicación y cobertura. En la fabricación, las soldaduras se utilizan para unir dos o más superficies metálicas. Dado que estas uniones pueden estar sometidas a cargas y fatiga durante la vida útil del producto , existe la posibilidad de que fallen si no se realizan según las especificaciones adecuadas.

Ensayos y análisis de soldadura

Los métodos de ensayo y análisis de soldadura se utilizan para asegurar la calidad y corrección de la soldadura una vez terminada. Este término generalmente se refiere a ensayos y análisis centrados en la calidad y resistencia de la soldadura, pero también puede referirse a acciones tecnológicas para verificar la presencia, posición y extensión de las soldaduras. Estos se dividen en métodos destructivos y no destructivos . Algunos ejemplos de ensayos destructivos incluyen ensayos de macroataque, ensayos de rotura de soldadura de filete, ensayos de tensión transversal y ensayos de flexión guiada. [ 1 ] Otros métodos destructivos incluyen ensayos de ataque ácido, ensayos de flexión inversa, ensayos de rotura por resistencia a la tracción, ensayos de rotura por muesca y ensayos de flexión libre. [ 2 ] Los métodos no destructivos incluyen ensayos de penetración fluorescente, ensayos de magnaflux, ensayos de corrientes de Foucault (electromagnéticos), ensayos hidrostáticos, ensayos con partículas magnéticas, rayos X y métodos basados ​​en rayos gamma, y ​​técnicas de emisión acústica . [ 2 ] Otros métodos incluyen ensayos de ferrita y dureza. [ 2 ]

Métodos basados ​​en imágenes

Radiografía industrial

La inspección de soldaduras basada en rayos X puede ser manual, realizada por un inspector en imágenes o videos basados ​​en rayos X, o automatizada mediante visión artificial . [ 3 ] También se pueden utilizar rayos gamma.

Imágenes de luz visible

La inspección puede ser manual, realizada por un inspector con equipos de imagen, o automatizada mediante visión artificial . Dado que la similitud de los materiales entre la soldadura y la pieza de trabajo, y entre las zonas buenas y defectuosas, ofrece poco contraste intrínseco, esta última suele requerir métodos distintos a la simple captura de imágenes.

Un método (destructivo) implica el análisis microscópico de una sección transversal de la soldadura. [ 4 ]

Métodos basados ​​en ultrasonidos y acústica

Las pruebas ultrasónicas se basan en el principio de que una separación en la soldadura modifica la propagación del sonido ultrasónico a través del metal. Un método común utiliza pruebas ultrasónicas con una sola sonda, que implican la interpretación por parte del operador de una pantalla tipo osciloscopio. [ 5 ] Otro método utiliza una matriz bidimensional de sensores ultrasónicos. [ 5 ] Los métodos convencionales, de matriz de fase y de difracción por tiempo de vuelo (TOFD) pueden combinarse en el mismo equipo de prueba. [ 6 ]

Los métodos de emisión acústica monitorean el sonido creado por la carga o flexión de la soldadura. [ 2 ]

Ensayo de pelado de soldaduras por puntos

Este método incluye separar la soldadura y medir el tamaño de la soldadura restante. [ 5 ]

Monitoreo de soldadura

Los métodos de monitorización de soldadura garantizan la calidad y la correcta ejecución de la soldadura durante el proceso. El término se aplica generalmente a la monitorización automatizada para el control de calidad de la soldadura y, secundariamente, para el control de procesos, como la guía robótica basada en visión artificial. La monitorización visual de la soldadura también se realiza durante el proceso .

En aplicaciones automotrices, el monitoreo de soldaduras busca mejorar la calidad, la durabilidad y la seguridad de los vehículos, además de generar ahorros al evitar retiros del mercado para corregir la gran cantidad de problemas de calidad sistémicos derivados de soldaduras deficientes. El monitoreo de calidad de la soldadura automática puede reducir el tiempo de inactividad de la producción y la necesidad de reprocesamiento y retiros del mercado.

Los sistemas de monitoreo industrial fomentan altas tasas de producción y reducen los costos de desperdicio. [ 7 ]

Imágenes coherentes en línea

La imagen coherente en línea (ICI) es una técnica interferométrica de reciente desarrollo basada en la tomografía de coherencia óptica [ 8 ] que se utiliza para el control de calidad de la soldadura láser de ojo de cerradura , un método de soldadura que está ganando popularidad en diversas industrias. La ICI dirige una fuente de luz de banda ancha de baja potencia a través de la misma trayectoria óptica que el láser de soldadura principal. El haz entra en el ojo de cerradura de la soldadura y se refleja hacia la óptica del cabezal en el fondo del ojo de cerradura. Se produce un patrón de interferencia al combinar la luz reflejada con un haz separado que ha viajado a través de una trayectoria de distancia conocida. Este patrón de interferencia se analiza para obtener una medición precisa de la profundidad del ojo de cerradura. Dado que estas mediciones se adquieren en tiempo real, la ICI también se puede utilizar para controlar la profundidad de penetración del láser mediante el uso de la medición de profundidad en un bucle de retroalimentación que modula la potencia de salida del láser.

método de análisis térmico transitorio

El análisis térmico transitorio se utiliza para diversas tareas de optimización de soldaduras. [ 9 ]

Método de procesamiento de imágenes de firma

Un analizador WeldPrint , que utiliza SIP para el análisis industrial de la calidad de la soldadura.

El procesamiento de imágenes de firma (SIP, por sus siglas en inglés) es una tecnología para analizar datos eléctricos recopilados durante los procesos de soldadura. Una soldadura aceptable requiere condiciones precisas; las variaciones en estas condiciones pueden invalidarla. El SIP permite identificar fallas de soldadura en tiempo real, medir la estabilidad de los procesos de soldadura y optimizarlos.

Desarrollo

La idea de utilizar datos eléctricos analizados mediante algoritmos para evaluar la calidad de las soldaduras producidas en la fabricación robótica surgió en 1995 de la investigación del profesor asociado Stephen Simpson en la Universidad de Sídney sobre los complejos fenómenos físicos que ocurren en los arcos de soldadura. Simpson se dio cuenta de que se podía desarrollar una forma de determinar la calidad de una soldadura sin una comprensión definitiva de esos fenómenos. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] El desarrollo implicó:

  1. un método para procesar bloques de datos muestreados tratándolos como firmas de retratos de espacio de fase con el procesamiento de imagen adecuado. Normalmente, se recopila un segundo de datos de voltaje y corriente de soldadura muestreados de procesos de soldadura GMAW pulsada o de arco corto . Los datos se convierten en un histograma 2D y se realizan operaciones de procesamiento de señal, como el suavizado de imagen. [ 13 ]
  2. una técnica para analizar firmas de soldadura basada en métodos estadísticos de las ciencias sociales, como el análisis de componentes principales . La relación entre el voltaje de soldadura y la corriente refleja el estado del proceso de soldadura, y la imagen de la firma incluye esta información. La comparación cuantitativa de firmas mediante el análisis de componentes principales permite la dispersión de imágenes de firmas, lo que posibilita la detección [ 14 ] e identificación [ 15 ] de fallas . El sistema incluye algoritmos y matemáticas apropiados para el análisis de soldadura en tiempo real en computadoras personales, y la optimización multidimensional del rendimiento de detección de fallas utilizando datos experimentales de soldadura. [ 16 ] La comparación de imágenes de firmas momento a momento en una soldadura proporciona una estimación útil de la estabilidad del proceso de soldadura. [ 17 ] [ 18 ] La detección "a través del arco", mediante la comparación de imágenes de firmas cuando cambian los parámetros físicos del proceso, conduce a estimaciones cuantitativas, por ejemplo, de la posición del cordón de soldadura. [ 19 ]

A diferencia de los sistemas que registran información para su posterior estudio o utilizan rayos X o ultrasonido para verificar muestras, la tecnología SIP analiza la señal eléctrica y detecta fallas cuando ocurren. [ 20 ] Se recopilan bloques de datos de 4000 puntos de datos eléctricos cuatro veces por segundo y se convierten en imágenes de firma. Después de las operaciones de procesamiento de imágenes, los análisis estadísticos de las firmas proporcionan una evaluación cuantitativa del proceso de soldadura, revelando su estabilidad y reproducibilidad y proporcionando detección de fallas y diagnóstico del proceso. [ 14 ] Un enfoque similar, utilizando histogramas de voltaje-corriente y una medida estadística simplificada de la distancia entre imágenes de firma, ha sido evaluado para la soldadura TIG (Tungsten Inert Gas ) por investigadores de la Universidad de Osaka. [ 21 ] [ 22 ]

Aplicación industrial

SIP constituye la base del sistema WeldPrint , que consta de una interfaz de usuario y un software basado en el motor SIP, y se basa exclusivamente en señales eléctricas. Está diseñado para ser no intrusivo y suficientemente robusto como para soportar entornos de soldadura industriales exigentes. El primer gran comprador de la tecnología, GM Holden [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ], proporcionó comentarios que permitieron perfeccionar el sistema, aumentando así su valor industrial y comercial. Las mejoras en los algoritmos, incluyendo la optimización de múltiples parámetros con una red de servidores, han dado lugar a una mejora de un orden de magnitud en el rendimiento de la detección de fallos en los últimos cinco años.

La tecnología empleada en la planta de producción de la empresa Unidrive de Melbourne, que utilizó WeldPrint para controlar la calidad de las soldaduras de los componentes de la columna de dirección en más de medio millón de vehículos australianos en el período 2001-06.

El sistema WeldPrint para soldadura por arco se lanzó a mediados de 2001. Desde entonces, se han instalado aproximadamente 70 unidades, de las cuales cerca del 90 % se utilizan en las plantas de producción de empresas automotrices y sus proveedores. Entre los usuarios industriales se encuentran Lear (Reino Unido) , Unidrive, GM Holden, Air International y QTB Automotive (Australia). Se han alquilado unidades a empresas australianas como Rheem, Dux y OneSteel para la evaluación de procesos de soldadura y la mejora de procesos.

El software WeldPrint recibió el premio Brother al software empresarial del año (2001); en 2003, la tecnología recibió el premio inaugural Australasian Peter Doherty a la innovación de 100 000 dólares australianos ; [ 26 ] [ 27 ] y WTi, la empresa derivada original de la Universidad de Sídney, recibió un Certificado de Logro de AusIndustry en reconocimiento al desarrollo.

SIP ha abierto oportunidades para que los investigadores lo utilicen como herramienta de medición tanto en soldadura [ 28 ] como en disciplinas relacionadas, como la ingeniería estructural . [ 29 ] Se han abierto oportunidades de investigación en la aplicación de biomonitoreo de EEG externos , donde SIP ofrece ventajas en la interpretación de señales complejas [ 30 ]

Mapeo de soldadura

El mapeo de soldaduras es el proceso de asignar información a una reparación o junta de soldadura para permitir una fácil identificación de los procesos de soldadura, la producción (soldadores, sus calificaciones, fecha de soldadura), la calidad (inspección visual, END, normas y especificaciones) y la trazabilidad (seguimiento de juntas de soldadura y piezas fundidas soldadas, origen de los materiales de soldadura). El mapeo de soldaduras también debe incorporar una identificación pictórica para representar el número de soldadura en el plano de fabricación o reparación de fundición. Las industrias militar, nuclear y comercial poseen normas de calidad únicas (por ejemplo, ISO , CEN , ASME , ASTM , AWS , NAVSEA ) que dirigen los procedimientos y especificaciones de mapeo de soldaduras, tanto en la fundición de metales en la que los defectos se eliminan y rellenan mediante procesos GTAW (soldadura TIG) o SMAW (soldadura con electrodo revestido), como en la fabricación de juntas de soldadura que implica principalmente GMAW (soldadura MIG).

Véase también

Referencias

  1. ↑ http://www.esabna.com/us/en/education/knowledge/weldinginspection/Destructive-Testing-of-Welds.cfm Ensayos destructivos de soldaduras por ESAB
  2. 1 2 3 4 "Prueba de soldadura" .
  3. ↑ Radiografía industrial explicada https://www.epa.gov/radtown/industrial-radiography
  4. ↑ http://www.clemex.com/pdf/reports/WeldingAnalysis692.pdf Archivado el 13 de diciembre de 2006 en Wayback Machine Análisis de soldadura – Informe de análisis de imágenes n.° 692, Clemex Technologies Inc.
  5. 1 2 3 http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/109/2/j92den.pdf Análisis de soldadura por puntos con matrices ultrasónicas 2D Revista de investigación del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología Volumen 109, Número 2, marzo-abril de 2004 AA Denisov, CM Shakarji, BB Lawford, R. Gr. Maev JM Paille
  6. ↑ Ultrasónicos in situ, Marc-Antoine Blanchet, Quality Magazine, abril de 2012, páginas 6-7 (sección END)
  7. ↑ Sun, AS (2001). "Análisis tiempo-frecuencia de la firma de soldadura láser". En Luk, Franklin T. (ed.). Actas de SPIE . Algoritmos, arquitecturas e implementaciones avanzadas de procesamiento de señales XI. Vol. 4474. pp. 103–114 . doi : 10.1117/12.448639 . S2CID 108928863 .   Los métodos de monitorización fiables son esenciales para mantener un alto nivel de control de calidad en la soldadura láser. En los procesos industriales, los sistemas de monitorización permiten tomar decisiones rápidas sobre la calidad de la soldadura, lo que posibilita altas tasas de producción y reduce el coste total derivado del desperdicio.
  8. ↑ https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-39-21-6217 Soldadura y fresado láser automáticos con imágenes coherentes en línea in situ por PJL Webster, LG Wright, Y. Ji, CM Galbraith, AW Kinross, C. Van Vlack y JM Fraser
  9. ↑ http://www.ansys.net/ansys/papers/ARTICLE1.pdf Archivado el 3 de mayo de 2012 en Wayback Machine Análisis térmico transitorio de electrodos de soldadura por puntos por KS Yeung y PH Thorton Suplemento de enero de 1999 de Welding Journal , American Welding Society y Welding Research Council
  10. ↑ Simpson SW y Gillespie P (1998) "Monitoreo en proceso de soldadura: un éxito comercial", Australasian Welding Journal , 43 , 16–17
  11. ↑ Simpson SW, Medición de la calidad de la soldadura , WIPO PCT WO9845078 (1998); EE. UU. 6288364 (2001); Australia 741965 (2002); Europa (14 países) 1007263 (2003); Canadá 2285561 (2004); Corea del Sur 0503778 (2005)
  12. ↑ Simpson SW, Evaluación de soldadura, WIPO PCT WO0143910 (2001); Australia 763689, EE. UU. 6660965 (2003); Canadá 2393773 (2005); PA: Japón 2001-545030 (2001); China 00817251.X, Corea del Sur 2002-7007624, India IN/PCT/2002/00740 (2002), Brasil PI0016401-1, UE 00984649.4 (2002)
  13. ↑ Simpson SW (2007) "Imágenes de firma para la detección de fallas en soldadura por arco", Ciencia y tecnología de soldadura y unión , 12(6) , 481–86
  14. 1 2 Simpson, SW (2007) "Estadísticas de imágenes de firmas para la detección de fallas en soldadura por arco", Ciencia y tecnología de soldadura y unión , 12(6) , 557–64
  15. ↑ Simpson SW (2008) "Identificación de fallas en soldadura por arco metálico con gas mediante imágenes de firma", Ciencia y tecnología de soldadura y unión , 13(1) , 87–96
  16. ↑ Simpson SW, "Estadísticas de imágenes de firmas para la detección de fallas en soldadura por arco", Ciencia y tecnología de soldadura y unión , 12(6) , 557–64, 2007
  17. ↑ Simpson SW (2008) "Estabilidad de la imagen de la firma y transferencia de metal en la soldadura por arco metálico con gas", Ciencia y tecnología de la soldadura y la unión , 13(2) , 176–83
  18. ↑ Simpson SW (2009) "Detección automatizada de fallas en soldadura por arco metálico con gas mediante imágenes de firmas", Australasian Welding Journal – Welding Research Supplement , 54 , 41–47
  19. ↑ Simpson SW (2008) "Detección de arco mediante imágenes de firma en soldadura por arco metálico con gas", Ciencia y tecnología de la soldadura y la unión , 13(1) , 80–86
  20. ↑ "Muestra de Tecnología Australiana – Innovaciones en Tecnologías de Soldadura" . Archivado del original el 27 de febrero de 2012. Consultado el 25 de noviembre de 2011 .
  21. ^ Matsubara T, Terasaki H, Otsuka H y Komizo Y (2010) "Desarrollos del método de monitoreo de soldadura en tiempo real" (artículo RAJU-VE1), Actas de Visual-JW2010
  22. ↑ "Cómo configurar una soldadora TIG" . Mayo de 2024.
  23. ↑ "Holden encarga la galardonada tecnología de soldadura weldprint", Techwatch , Price Waterhouse Coopers, 12(6) , 2002,
  24. ↑ "Holden adquiere la galardonada tecnología de soldadura Weldprint", Australian Technology Showcase http://www.techshowcase.nsw.gov.au/ Archivado el 23 de julio de 2008 en Wayback Machine Noticias y eventos (2002)
  25. ↑ "Holden utilizará un comprobador de soldaduras universitario", Revista Australian Innovation , 3–5/02 , 29
  26. ↑ "Personas brillantes unen fuerzas para ganar el Premio Doherty", The Australian (periódico nacional) —Suplemento de Educación Superior , 2 de abril de 2003
  27. ↑
    • "Weldprint gana premio" . Innovaciones . Radio Australia . 11 de mayo de 2003. Consultado el 19 de enero de 2011 .
  28. ↑ Nguyen NT, Mai YW, Simpson SW y Ohta A (2004) "Solución analítica aproximada para una fuente de calor doblemente elipsoidal en una placa de espesor finito", Welding J , 83 , 82s
  29. ↑ LH y Hancock GJ (2005) "Resistencia de las conexiones soldadas en chapa de acero G450", J Struct Eng , 131 , 1561
  30. ↑ "La tecnología de las plantas automotrices tiene aplicaciones médicas derivadas", UniNews , USyd, 34(1) , 1 (2002)

Lecturas adicionales

  • ISO 3834-1: "Requisitos de calidad para la soldadura por fusión de materiales metálicos. Criterios para la selección del nivel adecuado de requisitos de calidad" (2005)
  • ISO 3834-2: "Requisitos de calidad para la soldadura por fusión de materiales metálicos. Requisitos de calidad exhaustivos" (2005)
  • ISO 3834-3: "Requisitos de calidad para la soldadura por fusión de materiales metálicos. Requisitos de calidad estándar" (2005)
  • ISO 3834-4: "Requisitos de calidad para la soldadura por fusión de materiales metálicos. Requisitos elementales de calidad" (2005)
  • ISO 3834-5: "Requisitos de calidad para la soldadura por fusión de materiales metálicos. Documentos que deben cumplirse para acreditar la conformidad con los requisitos de calidad de las normas ISO 3834-2, ISO 3834-3 o ISO 3834-4".
  • ISO/TR 3834-6: "Requisitos de calidad para la soldadura por fusión de materiales metálicos. Directrices para la aplicación de la norma ISO 3834" (2007)