비용 절감 및 효율성 향상을 위한 용접 기술 활용 방법 – 자동차 볼 핀 용접

용접의 의미는 무엇일까요? 용접의 본질은 두 개의 분리된 물체를 연결하는 것입니다. 또한 용접에는 또 다른 중요한 기능이 있는데, 바로 비용을 절감하다 그리고 효율성을 향상시키다 귀사의 비즈니스를 위해. 이 글에서는 자동차 볼 조인트 용접을 예로 들어 용접을 통해 비용을 절감하고 효율성을 향상시키는 방법을 설명합니다. 귀사의 업무나 사업이 금속 가공과 관련이 있다면 이 글이 유용한 영감을 줄 수 있습니다.

자동 볼 조인트 용접의 배경

자동차 서스펜션 시스템의 중요한 구성 요소로서 자동차 볼 조인트 원활한 차량 작동, 기동성, 편안함, 안전성, 그리고 정밀한 차량 추적을 보장합니다. 스태빌라이저 바 볼 조인트에 문제가 발생하면 스태빌라이저 바의 기능이 완전히 상실되어 차량 안전에 심각한 위협이 됩니다.

공동연구산업연구소 애널리스트들의 전문적인 분석 및 평가에 따르면, "2025-2031 중국 자동차 볼 조인트 산업 조사 및 시장 전망 평가 보고서"라는 제목의 보고서에 따르면, 중국 자동차 볼 조인트 시장 규모는 2025년까지 145억 위안에 이를 것으로 전망됩니다. 신에너지 자동차 시장의 급속한 성장은 자동차 볼 조인트 수요의 지속적인 성장세를 견인하고 있습니다. 신에너지 자동차는 볼 조인트에 더 높은 성능과 품질을 요구합니다. 첨단 서스펜션 시스템이 점점 더 보편화됨에 따라 볼 조인트 수요는 지속적으로 증가하고 있습니다. 2023년 신에너지 자동차에 사용되는 볼 조인트는 전체 시장의 15%를 차지했으며, 이 비중은 2025년까지 20%로 증가할 것으로 예상됩니다.

스태빌라이저 바 볼 조인트는 기존 연료 차량과 신에너지 차량 모두에 필수적입니다. 이전에는 OEM(Original Equipment Manufacturer)이 주로 일체형 볼 조인트를 사용했고, 애프터마켓에서는 용접형 볼 조인트를 일부 사용했습니다. 자동차 제조업체의 비용 절감 요구와 용접 기술의 발전으로 용접형 볼 조인트의 성능은 이제 일체형 볼 조인트와 유사해졌으며, 비용도 크게 절감되었습니다. 따라서 용접형 볼 조인트는 OEM(Original Equipment Manufacturer)에서 점점 더 많이 채택되고 있으며, 시장 잠재력도 매우 큽니다.

통합 볼 조인트의 특징

일체형 볼 핀은 단조되거나 압출에 의해 형성됩니다. 핀 프레스 머신,  traditionally performed manually. The production process includes material handling, forging or cold extrusion, threading, ball head machining, heat treatment, and grinding. The production line consists of multiple operators and workstations. After forming, both ends require machining, followed by carburizing of the ball, then precision machining and surface treatment, with the process completed through multiple integrated steps.

용접 볼 핀의 장점

새로운 용접 공정은 나사 + 강철 볼 용접 방법을 사용하여 완제품을 용접 직후 생산합니다.단조 볼 핀과 비교하여 용접 볼 핀은 개당 0.7~1.0위안의 비용을 절감합니다.용접 볼 핀의 품질은 단조 볼 핀보다 떨어지지 않습니다.대신 원래 품질 표준에 따라 최적화되었습니다.기술 개발을 통해 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.강철 볼과 나사산의 반경 방향 런아웃은 0.2mm 이내, 볼 중심에서 플랜지 표면까지의 치수 공차는 0.3mm 이내이며 강도 요구 사항은 변경되지 않습니다.R&D 검증 후 이러한 모든 요구 사항을 달성할 수 있으며 강도는 다음을 충족합니다.축 방향 파단력 ≥ 40kN, 반경 방향 파단력 ≥ 10kN;정밀도 요구 사항: 강철 볼과 나사 구멍의 런아웃은 0.2mm 이내이고 볼 중심에서 플랜지 표면까지의 치수 공차는 0.3mm 이내입니다.

소개 자동 막대 볼 헤드 핀 저항 용접어

AGERA는 듀얼 스테이션 볼 핀 용접 특수 기계와 볼 핀 용접용 자동 생산 라인을 개발했습니다. 주요 공정은 이송 장치에서 가변 거리 메커니즘으로 핀을 이송하는 공급 로봇, 이송 장치가 볼을 초기 용접 장치로 이송하는 과정으로 구성됩니다. 그리고 여러 핸들링 메커니즘을 통해 공작물은 다음 스테이션으로 순차적으로 이송됩니다. 초기 용접, 열처리, 템퍼링, 연삭 후, 공작물은 이송 메커니즘을 통해 재배치 메커니즘으로 이송되고, 최종 볼 핀은 언로딩 로봇을 통해 이송 장치로 복귀됩니다. 이를 통해 볼 핀 용접의 품질과 신뢰성을 향상시키고 용접 효율을 향상시킵니다.

용접 공정 최적화

용접/템퍼링 구동 실린더의 피스톤 로드에는 압력 센서가 설치되고, 2차 회로에는 고전류 검출기가 추가됩니다. 상부 전극은 접촉식 변위 센서에 연결되어 용접/템퍼링 공정 중 변위, 압력 및 전류를 모니터링합니다. 아래 인터페이스에서 볼 수 있듯이, 용접/템퍼링 중 압력, 변위 및 전류 곡선을 모니터링하고 용접/템퍼링 데이터를 실시간으로 확인할 수 있어 용접/템퍼링 중 제품 상태를 더욱 편리하고 효율적으로 분석하고 공정을 조정할 수 있습니다. 검증된 용접 제품의 공정 변수를 기반으로 다양한 사양의 볼 핀에 대한 공정 변수 전문가 데이터베이스를 구축함으로써 용접 품질의 안정성을 보장합니다.

지능형 위치 기술  

반복 위치 정확도가 ±0.015mm인 고정밀 평행 공압 그리퍼를 시각 검사와 결합하여 볼 핀과 베이스 사이의 정밀한 정렬을 달성하고 용접 후 치수의 일관성을 보장합니다.

다축 협업 제어  

생산 라인의 전체 레이아웃, 생산 공정 분해, 동작 사이클 요구 사항, 그리고 안전 보호 수준을 기반으로 다축 협업 경로 계획을 수립합니다. 실시간 동기 제어 아키텍처를 구축하고, 6축 로봇 및 다축 모션 시스템을 위한 협업 모션 알고리즘을 개발합니다. 가상-물리적 동기 테스트를 통해 생산 라인의 통합 최적화와 생산 장비의 고효율 운영을 달성합니다. 구현 과정에서는 펄스 신호, 아날로그 신호 등의 전기 제어 신호와 특수 동기 제어 소프트웨어를 통해 동기 제어를 구현하며, 고급 제어 알고리즘과 센서 피드백 기술을 활용하여 축 간 동기화를 보장합니다.

동적 시뮬레이션 모델링

생산 라인의 3차원 동적 모델을 디지털 방식으로 구축하여 장비의 다양한 구조/모듈 간의 흐름 패턴을 시뮬레이션하고 최적화합니다. 장비의 효율적이고 안정적인 작동을 보장하기 위해 최적의 흐름 패턴이 선택됩니다.

온라인 품질 모니터링

입고된 자재/완제품의 치수 검사 및 온라인 템퍼링 온도 감지를 통해 용접 볼 핀의 치수 정확도, 용접 품질 강도 및 균일성을 보장합니다. 접촉식 변위 센서를 사용하여 입고된 자재의 치수 정확도 검사를 통해 합격품을 선별합니다. 용접 후 완제품의 3D 이미징 정확도 측정을 통해 합격 용접품을 선별하여 용접 후 완제품의 치수 정확도 일관성을 보장합니다. 레이저 온도 측정 및 레이저 스캐닝 기술용접/템퍼링 구역 온도를 실시간으로 감지하여 열영향부의 온도 상승을 안정화하고, 전류, 압력 및 변위 곡선을 실시간으로 감지하여 종합적인 품질 검사 시스템을 구축합니다. 피드백 시스템은 공정 데이터를 중앙 제어 시스템으로 전송하고, 중앙 제어 시스템은 복잡한 데이터 계산, 비교 및 매칭을 수행하여 용접 공정을 실시간으로 정밀하게 제어합니다. 이를 통해 용접 후 강도, 치수 및 제품의 외관의 일관성을 보장합니다.

워크스테이션 시스템 설계

이 프로젝트는 모듈형 기술을 활용하여 신에너지 자동차 서스펜션 시스템용 지능형 볼 조인트 용접 생산 라인 장비를 신속하게 조립합니다. 대형 부품의 내부 구조 유사성을 기반으로, 기능적, 구조적으로 독립적인 하부 구조와 프레임 치수를 대형 부품과 분리합니다.

재료 취급 모듈, 용접 전 치수 정확도 측정 및 적격 제품 선별 모듈, 동기 전송 모듈을 포함하는 모듈형 워크스테이션 아키텍처가 개발되었습니다. 저항용접 용접 공정 변수 검출 모듈, 단열 모듈, 어닐링 열처리 및 어닐링 공정 변수 검출 모듈, 용접 이음부 세척 모듈, 완제품 치수 정확도 검출 모듈, 그리고 중앙 제어 시스템을 포함합니다. 이러한 모듈의 순차적인 작동을 통해 지능형 볼 조인트 용접이 실현됩니다.

유연한 생산

장비 내의 위치 결정 메커니즘을 빠르게 교체하고, 레시피 번호에 따라 제품 검사, 용접, 템퍼링 프로그램을 전환하고, 하나의 제품 사양을 생산하는 것에서 다른 제품 사양을 생산하는 것으로 빠르게 전환하여 유연한 생산을 실현합니다.

요약

이 볼 조인트 용접 사례 연구는 용접이 첨단 용접 기술 및 자동화 시스템과 결합될 때 어떻게 비용을 절감하고 효율성을 향상시킬 수 있는지 보여줍니다. 이는 비용 절감뿐만 아니라 생산 효율성도 향상시킵니다. 이는 현대 산업에서 용접의 중요한 역할과 사회경제적 발전에 대한 기여를 강조합니다.