El aseguramiento de la calidad de las soldaduras es el uso de métodos y acciones tecnológicas para probar o asegurar la calidad de las soldaduras y, secundariamente, para confirmar la presencia, ubicación y cobertura de las soldaduras. [ ¿investigacion original? ] En la fabricación, las soldaduras se utilizan para unir dos o más superficies metálicas. Debido a que estas conexiones pueden sufrir cargas y fatiga durante la vida útil del producto , existe la posibilidad de que fallen si no se crean según las especificaciones adecuadas.
Se utilizan métodos de prueba y análisis de soldadura para garantizar la calidad y corrección de la soldadura una vez completada. Este término generalmente se refiere a pruebas y análisis centrados en la calidad y resistencia de la soldadura, pero puede referirse a acciones tecnológicas para verificar la presencia, posición y extensión de las soldaduras. [ cita necesaria ] Estos se dividen en métodos destructivos y no destructivos . Algunos ejemplos de pruebas destructivas incluyen pruebas de macrograbado, pruebas de rotura de soldadura en ángulo, pruebas de tensión transversal y pruebas de flexión guiada. [1] [ ¿ fuente poco confiable? ] Otros métodos destructivos incluyen pruebas de grabado ácido, pruebas de flexión hacia atrás, pruebas de rotura por resistencia a la tracción, pruebas de rotura por muesca y pruebas de flexión libre. [2] [ ¿ fuente poco confiable? ] Los métodos no destructivos incluyen pruebas de penetración fluorescente, pruebas de magnaflux, pruebas de corrientes parásitas (electromagnéticas), pruebas hidrostáticas, pruebas que utilizan partículas magnéticas, métodos basados en rayos X y gamma, y técnicas de emisión acústica. [2] Otros métodos incluyen pruebas de ferrita y dureza. [2]
La inspección de soldadura basada en rayos X puede ser manual, realizada por un inspector a partir de imágenes o videos basados en rayos X, o automatizada mediante visión artificial . [3] También se pueden utilizar rayos gamma.
La inspección puede ser manual, realizada por un inspector utilizando equipo de imágenes o automatizada mediante visión artificial . [ cita necesaria ] Dado que la similitud de los materiales entre la soldadura y la pieza de trabajo, y entre las áreas buenas y defectuosas, proporciona poco contraste inherente, esta última generalmente requiere métodos distintos a la simple obtención de imágenes. [ cita necesaria ]
Un método (destructivo) implica el análisis microscópico de una sección transversal de soldadura. [4] [ ¿ fuente poco confiable? ]
Las pruebas ultrasónicas utilizan el principio de que un espacio en la soldadura cambia la propagación del sonido ultrasónico a través del metal. Un método común utiliza pruebas ultrasónicas con una sola sonda que implican la interpretación del operador de una pantalla tipo osciloscopio. [5] Otro detecta utilizando una matriz 2D de sensores ultrasónicos. [5] Los métodos convencionales, de matriz en fase y de difracción de tiempo de vuelo (TOFD) se pueden combinar 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]
Este método incluye romper la soldadura y medir el tamaño de la soldadura restante. [5]
Los métodos de monitoreo de soldadura garantizan la calidad y corrección de la soldadura durante la soldadura. El término se aplica generalmente al monitoreo automatizado con fines de calidad de la soldadura y, secundariamente, con fines de control de procesos, como la guía robótica basada en visión. [ cita necesaria ] El monitoreo visual de la soldadura también se realiza durante el proceso de soldadura . [ cita necesaria ]
En aplicaciones vehiculares, el monitoreo de soldadura tiene como objetivo permitir mejoras en la calidad, durabilidad y seguridad de los vehículos, con ahorros de costos al evitar retiros para solucionar la gran proporción de problemas de calidad sistémicos que surgen de una soldadura subóptima. [ cita necesaria ] El monitoreo de calidad de la soldadura automática puede ahorrar tiempo de inactividad en la producción y reducir la necesidad de reelaboración y retirada del producto.
Los sistemas de monitoreo industrial fomentan altas tasas de producción y reducen los costos de chatarra. [7]
La imagen coherente en línea (ICI) es una técnica interferométrica desarrollada recientemente basada en la tomografía de coherencia óptica [8] que se utiliza para garantizar la calidad de la soldadura por rayo láser tipo ojo de cerradura , un método de soldadura que está ganando popularidad en una variedad de industrias. ICI apunta una fuente de luz de banda ancha de baja potencia a través del mismo camino óptico que el láser de soldadura primario. El haz entra por el ojo de la cerradura de la soldadura y se refleja de regreso a la óptica del cabezal por la parte inferior del ojo de la cerradura. Un patrón de interferencia se produce combinando la luz reflejada con un haz separado que ha recorrido un camino de una distancia conocida. Luego, este patrón de interferencia se analiza para obtener una medición precisa de la profundidad del ojo de la cerradura. Debido a que estas mediciones se adquieren en tiempo real, ICI también se puede utilizar para controlar la profundidad de penetración del láser mediante el uso de la medición de profundidad en un circuito de retroalimentación que modula la potencia de salida del láser.
El análisis térmico transitorio se utiliza para una variedad de tareas de optimización de soldadura. [9]
El procesamiento de imágenes de firma (SIP) es una tecnología para analizar datos eléctricos recopilados de procesos de soldadura. Una soldadura aceptable requiere condiciones exactas; Las variaciones en las condiciones pueden hacer que una soldadura sea inaceptable. SIP permite la identificación de fallas de soldadura en tiempo real, mide la estabilidad de los procesos de soldadura y permite la optimización de los procesos de soldadura.
La idea de utilizar datos eléctricos analizados mediante algoritmos para evaluar la calidad de las soldaduras producidas en la fabricación robótica surgió en 1995 a partir de una investigación del profesor asociado Stephen Simpson de la Universidad de Sydney 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:
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 4.000 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] Investigadores de la Universidad de Osaka han evaluado un enfoque similar, que utiliza histogramas de voltaje-corriente y una medida estadística simplificada de la distancia entre imágenes de firma, para la soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG). [21] [22]
SIP proporciona la base para el sistema WeldPrint , que consta de una interfaz frontal y un software basado en el motor SIP y se basa únicamente en señales eléctricas. Está diseñado para no ser intrusivo y ser lo suficientemente robusto como para soportar entornos hostiles de soldadura industrial. El primer gran comprador de la tecnología, GM Holden [23] [24] [25] proporcionó comentarios que permitieron perfeccionar el sistema de manera que aumentaran su valor industrial y comercial. Las mejoras en los algoritmos, incluida la optimización de múltiples parámetros con una red de servidores, han llevado a una mejora de orden de magnitud en el rendimiento de la detección de fallas en los últimos cinco años. [ ¿cuando? ]
WeldPrint para soldadura por arco estuvo disponible a mediados de 2001. Desde 2001 se han desplegado unas 70 unidades, aproximadamente el 90% utilizadas en los talleres de las empresas de fabricación de automóviles y sus proveedores. Los usuarios industriales incluyen Lear (Reino Unido) , Unidrive, GM Holden, Air International y QTB Automotive (Australia). Se han arrendado unidades a empresas australianas como Rheem, Dux y OneSteel para evaluación de soldadura y mejora de procesos.
El software WeldPrint recibió el premio Brother al software empresarial del año (2001); en 2003, la tecnología recibió el primer Premio Peter Doherty de Innovación de Australasia, valorado en 100.000 dólares australianos ; [26] [27] y WTi, la empresa derivada original de la Universidad de Sydney, recibieron un Certificado de logros de AusIndustry en reconocimiento al desarrollo. [ cita necesaria ]
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]
El mapeo de soldadura es el proceso de asignar información a una reparación o unión 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, estándares y especificaciones) y la trazabilidad (seguimiento de las uniones soldadas). y piezas fundidas soldadas, origen de los materiales de soldadura). El mapeo de soldadura 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 estándares de calidad únicos (p. ej., ISO , CEN , ASME , ASTM , AWS , NAVSEA ) que dirigen los procedimientos y especificaciones de mapeo de soldadura, tanto en la fundición de metales en la que los defectos se eliminan como se completan mediante GTAW (TIG) . soldadura) o procesos SMAW (soldadura revestida), o la fabricación de uniones soldadas que involucra principalmente GMAW (soldadura MIG).