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, en segundo lugar, confirmar la presencia, la ubicación y la cobertura de las soldaduras. [ ¿ Investigación original? ] En la fabricación, las soldaduras se utilizan para unir dos o más superficies metálicas. Debido a que estas conexiones pueden encontrarse con cargas y fatiga durante la vida útil del producto , existe la posibilidad de que fallen si no se crean según las especificaciones adecuadas.
Los métodos de prueba y análisis de soldadura se utilizan para asegurar la calidad y la corrección de la soldadura después de que se completa. Este término generalmente se refiere a pruebas y análisis centrados en la calidad y la resistencia de la soldadura, pero puede referirse a acciones tecnológicas para verificar la presencia, la posición y la extensión de las soldaduras. [ cita requerida ] Estos se dividen en métodos destructivos y no destructivos . Algunos ejemplos de pruebas destructivas incluyen pruebas de grabado macro, pruebas de rotura de soldadura de filete, pruebas de tensión transversal y pruebas de flexión guiada. [1] [ fuente no confiable? ] Otros métodos destructivos incluyen pruebas de grabado ácido, pruebas de flexión hacia atrás, pruebas de rotura de resistencia a la tracción, pruebas de rotura de muescas y pruebas de flexión libre. [2] [ fuente no confiable? ] Los métodos no destructivos incluyen pruebas de penetración fluorescente, pruebas magnaflux, pruebas de corrientes parásitas (electromagnéticas), pruebas hidrostáticas, pruebas que utilizan partículas magnéticas, métodos basados en rayos X y rayos gamma y técnicas de emisión acústica. [2] Otros métodos incluyen pruebas de ferrita y dureza. [2]
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 .
La inspección puede ser manual, realizada por un inspector que utiliza un equipo de imágenes, o automatizada mediante visión artificial . [ cita requerida ] 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 requerida ]
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 implica la interpretación por parte del operador de una pantalla tipo osciloscopio. [5] Otro método utiliza 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 controlan el sonido creado por la carga o flexión de la soldadura. [2]
Este método incluye desgarrar la soldadura y medir el tamaño de la soldadura restante. [5]
Los métodos de control de la soldadura garantizan la calidad y la corrección de la soldadura durante el proceso. El término se aplica generalmente al control automatizado con fines de calidad de la soldadura y, en segundo lugar, a los fines de control del proceso, como la guía robótica basada en visión. [ cita requerida ] El control visual de la soldadura también se realiza durante el proceso de soldadura . [ cita requerida ]
En aplicaciones vehiculares, el monitoreo de la 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 requerida ] El monitoreo de calidad de la soldadura automática puede ahorrar tiempo de inactividad de producción y reducir la necesidad de reelaboración y retiro de productos.
Los sistemas de monitoreo industrial fomentan altas tasas de producción y reducen los costos de chatarra. [7]
La formación de imágenes coherentes en línea (ICI) es una técnica interferométrica desarrollada recientemente basada en la tomografía de coherencia óptica [8] que se utiliza para el control de calidad de la soldadura por haz láser de 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 ingresa al ojo de cerradura de la soldadura y se refleja de regreso a la óptica del cabezal por la parte inferior 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 un camino de una distancia conocida. Luego, este patrón de interferencia se analiza para obtener una medición precisa de la profundidad del ojo de 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 bucle 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. El 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 por 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 ultrasonidos para comprobar las muestras, la tecnología SIP analiza la señal eléctrica y detecta los fallos cuando se producen. [20] Se recogen bloques de datos de 4.000 puntos de datos eléctricos cuatro veces por segundo y se convierten en imágenes de firmas. 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 fallos y diagnósticos del proceso. [14] Un enfoque similar, utilizando histogramas de tensión-corriente y una medida estadística simplificada de la distancia entre imágenes de firmas, ha sido evaluado para la soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) por investigadores de la Universidad de Osaka. [21] [22]
El SIP proporciona la base para el sistema WeldPrint , que consta de una interfaz de usuario y un software basado en el motor SIP y se basa únicamente en señales eléctricas. Está diseñado para no ser intrusivo y lo suficientemente robusto como para soportar entornos de soldadura industriales hostiles. El primer comprador importante de la tecnología, GM Holden [23] [24] [25], proporcionó comentarios que permitieron perfeccionar el sistema de formas que aumentaron 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 un orden de magnitud en el rendimiento de detección de fallas en los últimos cinco años. [ ¿cuándo? ]
WeldPrint para soldadura por arco se puso a disposición a mediados de 2001. Desde 2001 se han utilizado unas 70 unidades, de las cuales aproximadamente el 90 % se utiliza en talleres de empresas de fabricación de automóviles y sus proveedores. Entre los usuarios industriales se incluyen 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 la soldadura y la mejora de los procesos.
El software WeldPrint recibió el premio Brother al software empresarial del año (2001); en 2003, la tecnología recibió el Premio inaugural de Innovación Peter Doherty de Australasia de 100.000 dólares australianos ; [26] [27] y WTi, la empresa derivada original de la Universidad de Sydney, recibió un Certificado de Logro de AusIndustry en reconocimiento al desarrollo. [ cita requerida ]
La SIP ha abierto oportunidades para que los investigadores la 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 la biomonitorización de EEG externos , donde la 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, producción (soldadores, sus calificaciones, fecha de soldadura), calidad (inspección visual, NDT, estándares y especificaciones) y trazabilidad (rastreo de juntas de soldadura y fundiciones soldadas, el 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 militares, nucleares y comerciales poseen estándares de calidad únicos (por ejemplo, ISO , CEN , ASME , ASTM , AWS , NAVSEA ) que dirigen los procedimientos y especificaciones de mapeo de soldadura, tanto en fundición de metal en la que los defectos se eliminan y se rellenan mediante procesos GTAW (soldadura TIG) o SMAW (soldadura con electrodo), o fabricación de juntas de soldadura que involucra principalmente GMAW (soldadura MIG).