×
تغییر از روشهای جوشکاری دستی به سیستمهای کنترل عددی کامپیوتری (CNC) گام بزرگی به سمت پیشرفت در کارهای دقیق جوشکاری محسوب میشود. وقتی کارگاهها این سیستمهای اتوماتیک را اجرا میکنند، معمولاً دقت بهتری در نقاط جوشکاری مشاهده میشود و اشتباهات کوچکی که افراد در حین انجام کارهای جوشکاری دستی مرتکب میشوند، کاهش مییابد. جنبه اتوماتیک بودن به این معنی است که جوشها همواره با دقت یکسانی انجام میشوند، چیزی که امروزه تولیدکنندگان برای رسیدن به اهداف کیفی خود به آن نیاز دارند. جوشکاری با دستگاه CNC همچنین در مقایسه با روشهای سنتی سرعت بیشتری دارد. گزارشهای صنعتی نیز این موضوع را تأیید میکنند که کارگاههایی که به تکنولوژی CNC منتقل شدهاند، زمان تولید کوتاهتری را تجربه میکنند و کیفیت کلی بهتری دارند، چرا که هر جوش در سراسر دستههای بزرگ تقریباً یکسان به نظر میرسد. برای بخشهایی مانند هوانوردی یا خودرو سازی که حتی ناهماهنگیهای کوچک هم اهمیت زیادی دارند، داشتن این سطح از کنترل تفاوت بسیاری در راهاندازی خطوط تولید انبوه موفق ایجاد میکند.
جوشکاری CNC در حین تولید انبوه قطعات، مزایای واقعی به همراه دارد. وقتی شرکتها نیاز دارند هزاران قطعه یکسان تولید کنند، سیستمهای CNC از تغییرات ناخواسته بین جوشها که ممکن است در روشهای دستی رخ دهد، میکاهند. به عنوان مثال، بخشهای خودرویی و هوافضا، نمیتوانند تحمل ناسازگاریها را داشته باشند، چرا که ایمنی در این صنایع اهمیت بسیار زیادی دارد. قطعات باید دقیقاً مطابق با طراحی عمل کنند و بدون هیچ مشکلی کارایی خود را حفظ کنند. ادغام تکنولوژی CNC در فرآیندهای جوشکاری، تولید را به طور کلی روانتر میکند و در عین حال اطمینان حاصل میکند که محصولات نهایی به همان استانداردهای بالایی که تولیدکنندگان مدرن از نظر کنترل کیفیت، بهرهوری عملیاتی و دستیابی به نتایج دقیق در هر بار اجرا از دسته تولیدی مورد انتظار دارند، دست یابند.
پژوهشهای انجامشده در مؤسسه فراونهوفر آلمان بر روی ترکیب تکنیکهای جوشکاری لیزری و قوسی، منجر به ابداع روشی انقلابی به نام فرآیند Collar شد. آنچه این روش را متمایز میکند، ترکیب دو رویکرد متفاوت است: لیزر که میتواند به عمق فلزات نفوذ کند و قوسی که شکاف بین قطعات را پر میکند. نتیجه این امر جوشکاری سریعتر بدون قربانی کردن کیفیت است. یکی از مزایای عمده فرآیند Collar این است که از تابیدگی (تغییر شکل فلز در اثر گرما) که در روشهای سنتی اتفاق میافتد، میکاهد. روشهای قدیمیتر تمایل دارند بخشهایی از ماده را بیش از حد گرم کنند و باعث خم شدن یا پیچیدگی غیرقابل پیشبینی قطعات شوند. با کنترل بهتر روی توزیع گرما، جوشهای تولیدشده مقاومتر و دوامپذیرتر خواهند بود. این موضوع برای شرکتهایی که با قطعات ظریف یا مواد صنعتی سنگین کار میکنند و دقت نقش بسزایی دارد، اهمیت زیادی دارد.
تستهای دنیای واقعی نشان میدهند که سیستمهای هیبریدی در بخشهای مختلف مزایای واقعی را فراهم میکنند. به عنوان مثال، در ساخت و ساز خودرو و کشتیسازی شرکتها پس از اجرای این سیستمها افزایش سرعت تولید و بهبود قابل توجه کیفیت جوشکاری را گزارش میکنند. اعداد و ارقام نیز داستانی مشابه روایت میکنند؛ کاهش هزینهها بسته به کاربرد از ۱۵٪ تا ۳۰٪ متغیر است در حالی که خطوط زمانی تولید به طور قابل توجهی کاهش یافتهاند. این موضوع با آنچه در سطح جهانی در حال رخ دادن است نیز هماهنگی دارد، یعنی حرکت کارخانهها به سمت خودکارسازی تحت چتر صنعت ۴.۰. چه چیزی فناوری هیبریدی را برای تولید هوشمند جذاب میکند؟ این فناوری ترکیبی سرعت و دقت لیزرها را با ویژگیهای انعطافپذیر روشهای سنتی جوشکاری قوسی فراهم میکند. البته هنوز چالشهایی در مورد هزینههای ادغام وجود دارد، اما بسیاری از تولیدکنندگان این سیستمهای ترکیبی را بلوکهای ضروری ساختاری برای واحدهای تولیدی نسل بعدی میدانند که به دقت و انعطافپذیری در عملیات خود نیاز دارند.
چه چیزی ماشین جوشکاری لیزری مجوهر مکعب را آنقدر خاص میکند؟ سه عامل اصلی سرعت، دقت و قابلیتهای شگفتانگیز جوشکاری مخزنی است که باعث شده این دستگاه برای شرکتهای فعال در حوزههای نفت و گاز ضروری شود. اول از همه بیایید درباره سرعت صحبت کنیم. زمان پردازش سریعتر به این معنی است که کارخانهها میتوانند بدون استخدام کارکنان اضافی یا خرید تجهیزات بیشتر، محصولات را سریعتر تولید کنند. مشاهده شده است که برخی واحدها پس از اجرای این فناوری، چرخه تولید خود را تقریباً تا نصف کاهش دادهاند. اما وقتی صحبت از دقت به میان میآید، مجوهر مکعب به راحتی تکنیکهای قدیمی جوشکاری را کنار میزند. جوشکاری بهتر به معنای اشتباهات کمتر در مراحل بعدی است و این موضوع باعث صرفهجویی در زمان و هزینه تعمیرات در آینده میشود. و سپس همان جوشکاری مخزنی است. این دستگاه با ورقهای ضخیم فلزی که در مخازن نفتی و کانتینرهای حمل و نقل استفاده میشود به بهترین شکل ممکن کار میکند. بسیاری از سازندگان فلزی این دستگاه را برای کارهایی که سلامت سازهای اهمیت دارد، به شدت توصیه میکنند. بازخورد واقعی از مدیران کارخانهها نشان میدهد که این ماشینها تنها بهبودهای نظری نیستند، بلکه روش کارخانهها را در عملکرد روزانه تغییر میدهند و نتایج بهتری را در تمامی زمینهها فراهم میکنند.
افزودن قابلیتهای اینترنت اشیا (IoT) به دستگاه جوش لیزری Magic Cube گامی مهم در جهت بهرهمندی از عملیات کارخانههای هوشمند محسوب میشود، بهویژه از نظر حفظ عملکرد صحیح تجهیزات. با اینکه دادههای زنده از سنسورهای ادغامشده در سیستم جریان دارند، تکنسینها میتوانند نشانههای سایش یا خرابیهای احتمالی را بسیار قبل از وقوع مشکل واقعی تشخیص دهند و از این طریق متوقفکنندههای ناخواسته را کاهش دهند. در مقایسه با روشهای قدیمی نگهداری که در آنها دستگاهها در فواصل زمانی مشخصی چک میشدند، بدون توجه به شرایط واقعی، این روش جدید باعث صرفهجویی در هزینه و کاهش دغدغهها میشود. کارخانههایی که به این سیستم جدید منتقل شدهاند، بهبودهای واقعی در عملکرد خطوط تولید خود را در طول زمان مشاهده کردهاند. بودجههای نگهداری کاهش یافته و فواصل زمانی بین تعمیرات نیز افزایش پیدا کرده است. با ادامه روند پذیرش این راهکارهای متصلشده توسط تولیدکنندگان، انتظار میرود سطوح بالاتری از خودکارسازی در کلیه بخشهای تولیدی شکل گیرد که این امر با هدف اصلی صنعت 4.0، یعنی تحول دادن به تولید سنتی از طریق نوآوری دیجیتالی، هماهنگ است.
در بخشهای خودرو و هوانوردی، دقت در انجام کارها اهمیت بسیار زیادی دارد و همین دلیل است که جوشکاری لیزری به یکی از عناصر کلیدی برای برآورده کردن الزامات سختگیرانه عملکردی تبدیل شده است. سازندگان خودرو مزایای واقعی از جوشکاری لیزری میبینند، چرا که این روش به طور کلی فرآیند جوشکاری را سریعتر و محکمتر میکند. به عنوان مثال، در خطوط تولید خودروهای مدرن، لیزرها در اتصال مواد سبکتر بدون compromise کیفیت کمک میکنند که این عامل مستقیماً بر مصرف سوخت خودرو در طول کارکرد آن تأثیر میگذارد. گزارشهای صنعتی نشان میدهند که در بسیاری از موارد، تغییر به فناوری لیزری میتواند زمان تولید را تا حدود 30٪ کاهش دهد و این نشاندهنده اثربخشی واقعی این روش است. همچنین، طی مدت اخیر همکاریهای قابل توجهی بین شرکتهای خودرویی و آزمایشگاههای تحقیقاتی انجام شده است. این همکاریها به پیشرفتهای خاصی در زمینه تولید هواپیما منجر شدهاند که نیازهای صنعت هوانوردی را از نظر استحکام سازهای و دوام در طول زمان به خوبی پوشش میدهند.
آخرین دستاوردهای جوشکاری لیزری در حال تغییر نحوه ساخت خطوط لوله است و آنها را برای حمل انرژی در مسافتهای طولانی ایمنتر و مقاومتر میکند. شرکتهای انرژی اکنون به این روشهای جدید جوشکاری برای ایجاد اتصالات بدون نشتی متکی هستند که در سیستمهای فشار قوی که سوخت یا برق را در شبکههای توزیع منتقل میکنند، ضروری محسوب میشود. سکوهای نفتی دریایی را به عنوان مثال دیگری در نظر بگیرید که جوشکاری لیزری در آنها به یک تحولآفرین تبدیل شده است. این سازهها در برابر شرایط سخت دریایی مقاومت میکنند، اما جوشها به نحو شایستهای در برابر خوردگی ناشی از آب شور و حرکت مداوم ناشی از امواج دریا دوام میآورند. اعداد و ارقام خود داستانی را روایت میکنند – جوشکاران زمان کمتری را برای هر اتصال صرف میکنند و شرکتها با کاهش هزینههای کارگری و دستیابی به نتایج بهتر، صرفهجویی میکنند. اتصالات محکمتر به معنای بروز مشکلات کمتر در نگهداری در آینده است. با این حال که متخصصان به آزمایش محدودیتها در حفاریهای دریایی عمیق و دیگر محیطهای سختگذران ادامه میدهند، جوشکاری لیزری دروازههایی را به سوی دستاوردهای مهندسی که قبلاً غیرممکن به نظر میرسیدند، در صنعت انرژی باز میکند.
بررسی اینکه آیا اقدام به استفاده از سیستمهای جوشکاری لیزری اتوماتیک کنیم یا خیر، به معنای تفکر در مورد این است که در ابتدا چقدر هزینه اولیه باید پرداخت کرد و در مقابل در آینده چقدر صرفهجویی خواهد شد. البته شروع به کار با این سیستمهای پیشرفته تکنولوژیک، در ابتدا هزینههای زیادی را متقبل میشود، اما بیشتر کسبوکارها در نهایت متوجه بازگشت سرمایه خود میشوند. برخی از تحقیقات نشان دادهاند که شرکتهایی که این تغییر را ایجاد کردهاند، میزان ضایعات خود را کاهش داده و به دلیل کاهش اشتباهات، مجبور به پرداخت دستمزد کمتری به کارکنان شدهاند. کار لیزرها به قدری دقیق است که دیگر نیاز نیست افراد دائماً دخیل شوند و ایرادات را تعمیر کنند. علاوه بر این، این ماشینها میتوانند روزها بدون وقفه کار کنند و بدون اینکه دچار خرابی شوند، مانند دستگاههای قدیمیتر. این قابلیت اطمینان در بلندمدت، وقتی که به ارقام تولید ماهانه و صرفهجویی در هزینهها نگاه میکنید، بسیار قابل توجه است.
اتوماسیون جوشکاری لیزری مراحل اضافی را که تولیدکنندگان معمولاً پس از جوشکاری نیاز دارند کاهش میدهد، مراحلی که زمان و هزینههای بیشتری از بودجه تولید خارج میکنند. کارخانهها با حذف این الزامات پس از پردازش، خطوط تولید خود را بسیار سریعتر به حرکت درمیآورند و همچنین هزینههای نیروی کار را نیز کاهش میدهند. دقت بالا یکی دیگر از مزایای بزرگ است، چون در مجموع منجر به کاهش ضایعات مواد میشود. وقتی جوشها از ابتدا استانداردهای کیفی سفت و سخت را رعایت کنند، دیگر نیازی به کارهای اصلاحی یا تنظیمات مجدد نخواهد بود. بسیاری از کارگاهها پس از انتقال به فناوری جوشکاری لیزری، افزایش بهرهوری تولید را تجربه کردهاند. به عنوان مثال، برخی کارخانجات خودرو سازی از زمان دریافت ورقهای فلزی تا ارسال قطعات کامل، تنها در چند ساعت به جای چند روز عملیات را انجام میدهند و در عین حال هزینههای عملیاتی را تحت کنترل نگه میدارند. با بررسی اعداد و ارقام موجود در صنایع مختلف، روشن میشود چرا امروزه شرکتهای زیادی در حال سرمایهگذاری بر روی این سیستمهای لیزری اتوماتیک برای کارخانههای خود هستند.
کارگاههای جوشکاری شروع به شاهد شدن تغییرات بزرگی کردهاند، بخاطر هوش مصنوعی. سیستمهای هوشمند اکنون از دادههای گوناگونی که در حین جوشکاری واقعی جمعآوری میشوند، یاد میگیرند و سپس تنظیمات را برحسب نوع فلزی که با آن کار میکنند و حتی دمای محیط کارخانه تنظیم میکنند. این موضوع چه معنایی دارد؟ کیفیت بهتر در جوشکاری و همچنین کاهش هزینههای اتلافی به دلیل اصلاح خطاها. همچنین، موارد جالبی از یادگیری ماشینی نیز ارائه شده است، مانند برنامههایی که به رباتها اجازه میدهند روش جوشکاری مناسب هر کار را خودشان تشخیص دهند. کارشناسان صنعتی معتقدند که ما شاهد یک پیشرفت بزرگ در خودکارسازی جوشکاری در سالهای آینده خواهیم بود. اگرچه هنوز بسیاری از مسائل باید قبل از اینکه این فناوریها به طور گسترده در کارخانههای سراسر جهان رایج شوند، حل شوند، اما استفادهکنندگان اولیه این فناوریها اکنون بهبودهای قابلملاحظهای را در عملیات خود مشاهده کردهاند.
ناسا با محققان دانشگاه ایالتی اورگن همکاری کرده است تا راههایی برای انجام جوشکاری در محیطهای بیوزنی بررسی کند، کاری که برای ساخت و ساز در طول مأموریتهای طولانی فضایی ضروری خواهد بود. وقتی جوشکاران سعی میکنند در شرایطی کار کنند که گرانشی برای کشیدن همه چیز به سمت پایین وجود ندارد، با انواع مشکلاتی مواجه میشوند، چرا که فلز مذاب به جای جریان یافتن مناسب، در فضا شناور میشود. تیم در حال آزمایش رویکردهای مختلفی است تا بتوانند از این مشکلات عبور کنند و فضانوردان بتوانند در واقع پناهگاههایی بسازند یا تجهیزات را در حالی که در فضا در حال شناوری هستند، تعمیر کنند. موضوع جالب این تحقیق این است که بسیاری از تکنیکهای توسعه یافته ممکن است راهشان را به زمین باز کنند. به کارخانههایی فکر کنید که در محیطهای سخت عمل میکنند و روشهای سنتی در آنجا به خوبی کار نمیکنند. نوآوریهای فضایی میتوانند به بهبود فرآیندهای تولید در مکانهایی مانند دکلهای نفتی دریای عمیق یا سایتهای ساخت و ساز در منطقه قطبی کمک کنند. با اینکه ناسا به طور مداوم در حال گسترش مرزهای کاوش فضایی است، شاید شاهد برخی اختراعات غیرمنتظره باشیم که به صنایع موجود در همین سیاره ما کمک خواهند کرد.
