The goal of the project is to evaluate a new setup for the company Iberobot Svenska AB, using HMI and PLC, for resistance spot welding equipment controller. The purpose of the controller is to control the weld process; weld power and time. One of the question raised is if this setup could be used as an RWE controller and thereby be able to re-place an old proprietary controller called TEC6000. A prototype is built compatible with current single phase RWE and literature study is conducted to answer this question.  The new setup is based on Beijer iX T7B Softmotion which includes an HMI and a PLC with EtherCAT support. EtherCAT input and output modules from Beckhoff are chosen because they can handle the speed required by the weld process. The controller is implemented using theory for RMS value, timing diagram and state diagram based on weld process. The prototype is revised three times. A zero crossing detector is implemented. A control element driver using opto-triac is implemented. Measurements using oscillo-scope are conducted which shows that the controller is able to start a weld, but zero crossing detection is unstable and further research into this and current regulation is needed before an end user product can be made.

In this study, a particle welding tester has been employed to weld the 500 £gm diamond particle coated copper on the aluminum workpiece surface. The DC power supply is used as the welding energy to weld. The resistance material is added into the interface between the electrode and the diamond particle. Hence the welding energy can transfer from the diamond particle to aluminum surface so that the aluminum softens and the diamond particle is embedded into the surface under the applied force. In this experiment, the effects of the applied force (2-20 N), power (13-35 W) on the welding pattern and the behavior of welding interface. When the silicon carbide is used as the resistance material, the weld able region map is established in terms of the applied force and power. The map is divided into the insufficient heat input, the normal welding and the excess heat input. In the insufficient heat input region the power is less than 20 W, and the diamond can not be embed into the workpiece surface because the power is not enough. In the normal welding region, the power is in the range between 20 to 30 W, where the welding quality is quite good. In the excess heat input region, the power is greater than 30 W, where the welding quality is poor because the blowhole and the gas hole are generated on the surface. In the normal welding region, the embedded depth can be controlled by the different force during welding process.

This study is dedicated to thermoplastic composite joints obtained by an electrical resistance welding procedure. This welding process consists in joining two substrates with an electrical resistor which acts as a heating element melting the polymer substrates. The substrates considered herein are 2mm thick 7-layer hybrid composites, with the following stacking sequence ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), where G and C denote plies with PPS matrix reinforced by continuous glass or carbon bres, respectively. The heating element is a stainless metallic grid surrounded by two PPS amorphous lms. For a better understanding of the the time evolution of the temperature eld in the welded zone, a heat transfer model was developed in nite element code Abaqus®. The prediction capabilities of the numerical tool were validated by comparing the numerical results with thermocouple measurements. The thermal properties required by the nite element model, viz. the specic heat and the thermal conductivities, were identied from DSC tests and from an inverse identication procedure, respectively. The inverse identication procedure is based on a Levenberg-Marquart algorithm applied to the analysis of specic experiments instrumented with thermocouples and an infra-red camera. Thermal or/and mechanical analyses of anisotropic composite laminates can lead to high computational costs even for linear analyses. Proper Generalized Decomposition constitutes a promising tool to reduce computational costs for multi-dimensional problems such as multi-parametric problems typical of manufacturing process simulations and/or problems with dierent length scales typical of composite laminates. To demonstrate its capabilities and its eciency {including in terms of computation costs for small size problems- PGD technique is applied to the solution of an axisymmetric heat transfer problem. Specimens were manufactured (with a laboratory welding machine designed and built during this study) with dierent processing parameters - eating element geometry, intensity of the electrical current, time evolution of the pressure. DCB specimens were tested to characterize the mechanical toughness under mode I. The analysis with the compliance method of the tests results exhibits two non-negligible energy dissipation mechanisms, related to crack creation and localized plastic deformation, respectively. An original model developed within the internal variable thermodynamics framework is proposed and used to describe the R-curves representative of the ductile behaviour of the DCB specimens. A rst sensitivity analysis of the processing parameters on the joint fracture toughness exhibits the key role of the pressure applied onto the joint during the cooling phase of the welding process. / Este estudo é dedicado a juntas de compósitos termoplásticos soldadas pelo processo de soldagem por resistência elétrica. Este processo consiste em unir dois substratos com um resistor elétrico que atua como um elemento de aquecimento que funde o polímero dos substratos. Os substratos considerados neste trabalho são laminados compósitos híbridos, constituídos de 7 camadas que totalizam 2 mm de espessura, com a seguinte sequencia de empilhamento ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), onde G e C denotam camadas de PPS reforçadas com fibra de vidro ou carbono, respectivamente. O elemento de aquecimento utilizado é uma malha metálica de aço inoxidável entre dois filmes de PPS (amorfos). Para um melhor entendimento do histórico do campo de temperatura na região soldada, um modelo de transferência de calor foi desenvolvido no pacote de elementos nitos Abaqus®. As capacidades de predição de temperatura do modelo computacional foram validadas a partir da comparação com resultados experimentais de termopares. As propriedades térmicas do modelo em elementos nitos, viz. o calor específico e as condutividades térmicas, foram identificadas a partir de ensaios DSC e de um procedimento de identificação inverso, respectivamente. O procedimento de identificação inversa foi baseado no algoritmo de Levenberg-Marquart aplicado na análise de experimentos específicos intrumentados com termopares e com uma câmera infra-vermelha. A análise térmica ou/e mecânica de laminados compósitos anisotropos podem apresentar elevados cusos computacionais, mesmo para análises lineares. A técnica PGD (Proper Generalized Decomposition) é uma ferramenta promissora na redução de custos computacionais de problemas multidimensionais, tópicos de simulação do processo de manufatura, e/ou problemas multi-escalas, tópico de laminados compósitos. Para demonstrar sua capacidade e sua eficiência, a técnica PGD é aplicada na solução de um problema axissimétrico de transferência de calor. Corpos-de-prova foram fabricados (com a máquina de soldagem laboratorial desenvolvida e construída durante este estudo) com diferentes parâmetros de processamento - geometria do elemento de aquecimento, intensidade da corrente elétrica, histórico de pressão. Corpos-de-prova DCB foram testados para caracterizar a resistência mecânica à propagação de trinca em modo I. A análise com o método da exibilidade dos resultados mostram dois mecanismos predominantes de dissipação de energia, correlatos com a criação da trinca e a localização de deformação plástica, respectivamente. Um modelo original desenvolvido baseado nas variáveis internas termodinâmicas é proposto e usado para descrição das curvas-R representativas do comportamento dúctil dos corpos-de-prova DCB. Uma primeira análise de sensibilidade da resistência à fratura ao variar os parâmetros de processamento mostra que a pressão aplicada na junta durante a etapa de resfriamento desempenha papel fundamental na resistência final da junta.

Devido à crescente utilização de componentes eletrônicos nos veículos automotores, as exigências mecânicas nesses itens estão cada vez maiores. Nos primeiros veículos a eletrônica embarcada era inexistente, em meados do século passado, passou a ser pequena e utilizada somente para funções de funcionamento e pouco importantes para a segurança, e caso ocorresse alguma falha não havia risco de vida. Nos automóveis desenvolvidos nas últimas décadas, os componentes eletrônicos estão sendo utilizados em aplicações como controle de injeção de combustível, sistemas de tração e freios, direções elétricas e acionamento de air bags, que estão diretamente relacionadas à segurança. Os requisitos de qualidade desses itens elevaram-se consideravelmente exigindo operação em temperaturas extremas e grandes acelerações. O processo de união mais eficiente para satisfazer aos requisitos mecânicos ainda é o de soldagem, mas há dificuldade em realizar as uniões sem danificar o componente ou prejudicar as propriedades elétricas em peças finas, da ordem de décimos de milímetros na espessura, com diferentes camadas de revestimento. Este trabalho analisa o processo de soldagem em capacitores, utilizando uma fonte de soldagem por resistência do tipo inversora, estudando os parâmetros de operação necessários para realizar a união de uma chapa de aço com 0,6 mm de espessura recoberta com três camadas de diferentes materiais: cobre, níquel e superfície externa de ouro. Este componente deve ser soldado a uma peça de alumínio. A influência da corrente de soldagem, pressão dos eletrodos, tempo de aplicação da corrente e tempo de retenção sobre a qualidade da união, avaliada pela resistência à tração alcançada e capacidade de realizar a união sem dano aos componentes ou ocorrência de falhas na superfície, foi analisada utilizando projeto de experimentos (DOE). Os resultados experimentais comprovam a eficiência do processo para utilização neste tipo de componentes garantindo a qualidade da junta e do componente para o desempenho de sua função. / Due to the increasing use of electronics in vehicles, the mechanical demands on these items are increasing. In the first vehicles onboard electronics was nonexistent in the middle of the last century, came to be used only for small, operating functions and unimportant to safety, and when there was a failure there was life threatening. In cars developed in recent decades, the electronic components are being used in applications such as fuel injection control, drive systems and brakes, directions and drive electric air bags, which are directly related to safety. The quality requirements of these items rose considerably demanding operation at extreme temperatures and high accelerations. The joining process more efficient to meet the mechanical requirements is still welding, but there is difficulty in performing the joints without damaging the component or interfere with the electrical properties of thin pieces, exhibiting tenths of a millimeter in thickness of different coating layers. This study examines the welding process in capacitors, using a inverter resistance welding power source, studying the operation parameters required to perform the joining of a steel plate 0.6 mm thick coated with three layers of different materials: a copper layer, a nickel layer and an external gold layer. This component must be welded to an aluminum plate. The influence of welding current, electrode pressure, time of current application and retention time on the quality of the union, as assessed by tensile resistance and ability to perform achieved union without damage to components or occurrence of any failures, was analyzed using design of experiments (DOE). The experimental results demonstrate the efficiency of the welding process in such components assuring the quality to perform its function.

Devido à crescente utilização de componentes eletrônicos nos veículos automotores, as exigências mecânicas nesses itens estão cada vez maiores. Nos primeiros veículos a eletrônica embarcada era inexistente, em meados do século passado, passou a ser pequena e utilizada somente para funções de funcionamento e pouco importantes para a segurança, e caso ocorresse alguma falha não havia risco de vida. Nos automóveis desenvolvidos nas últimas décadas, os componentes eletrônicos estão sendo utilizados em aplicações como controle de injeção de combustível, sistemas de tração e freios, direções elétricas e acionamento de air bags, que estão diretamente relacionadas à segurança. Os requisitos de qualidade desses itens elevaram-se consideravelmente exigindo operação em temperaturas extremas e grandes acelerações. O processo de união mais eficiente para satisfazer aos requisitos mecânicos ainda é o de soldagem, mas há dificuldade em realizar as uniões sem danificar o componente ou prejudicar as propriedades elétricas em peças finas, da ordem de décimos de milímetros na espessura, com diferentes camadas de revestimento. Este trabalho analisa o processo de soldagem em capacitores, utilizando uma fonte de soldagem por resistência do tipo inversora, estudando os parâmetros de operação necessários para realizar a união de uma chapa de aço com 0,6 mm de espessura recoberta com três camadas de diferentes materiais: cobre, níquel e superfície externa de ouro. Este componente deve ser soldado a uma peça de alumínio. A influência da corrente de soldagem, pressão dos eletrodos, tempo de aplicação da corrente e tempo de retenção sobre a qualidade da união, avaliada pela resistência à tração alcançada e capacidade de realizar a união sem dano aos componentes ou ocorrência de falhas na superfície, foi analisada utilizando projeto de experimentos (DOE). Os resultados experimentais comprovam a eficiência do processo para utilização neste tipo de componentes garantindo a qualidade da junta e do componente para o desempenho de sua função. / Due to the increasing use of electronics in vehicles, the mechanical demands on these items are increasing. In the first vehicles onboard electronics was nonexistent in the middle of the last century, came to be used only for small, operating functions and unimportant to safety, and when there was a failure there was life threatening. In cars developed in recent decades, the electronic components are being used in applications such as fuel injection control, drive systems and brakes, directions and drive electric air bags, which are directly related to safety. The quality requirements of these items rose considerably demanding operation at extreme temperatures and high accelerations. The joining process more efficient to meet the mechanical requirements is still welding, but there is difficulty in performing the joints without damaging the component or interfere with the electrical properties of thin pieces, exhibiting tenths of a millimeter in thickness of different coating layers. This study examines the welding process in capacitors, using a inverter resistance welding power source, studying the operation parameters required to perform the joining of a steel plate 0.6 mm thick coated with three layers of different materials: a copper layer, a nickel layer and an external gold layer. This component must be welded to an aluminum plate. The influence of welding current, electrode pressure, time of current application and retention time on the quality of the union, as assessed by tensile resistance and ability to perform achieved union without damage to components or occurrence of any failures, was analyzed using design of experiments (DOE). The experimental results demonstrate the efficiency of the welding process in such components assuring the quality to perform its function.

This study is dedicated to thermoplastic composite joints obtained by an electrical resistance welding procedure. This welding process consists in joining two substrates with an electrical resistor which acts as a heating element melting the polymer substrates. The substrates considered herein are 2mm thick 7-layer hybrid composites, with the following stacking sequence ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), where G and C denote plies with PPS matrix reinforced by continuous glass or carbon bres, respectively. The heating element is a stainless metallic grid surrounded by two PPS amorphous lms. For a better understanding of the the time evolution of the temperature eld in the welded zone, a heat transfer model was developed in nite element code Abaqus®. The prediction capabilities of the numerical tool were validated by comparing the numerical results with thermocouple measurements. The thermal properties required by the nite element model, viz. the specic heat and the thermal conductivities, were identied from DSC tests and from an inverse identication procedure, respectively. The inverse identication procedure is based on a Levenberg-Marquart algorithm applied to the analysis of specic experiments instrumented with thermocouples and an infra-red camera. Thermal or/and mechanical analyses of anisotropic composite laminates can lead to high computational costs even for linear analyses. Proper Generalized Decomposition constitutes a promising tool to reduce computational costs for multi-dimensional problems such as multi-parametric problems typical of manufacturing process simulations and/or problems with dierent length scales typical of composite laminates. To demonstrate its capabilities and its eciency {including in terms of computation costs for small size problems- PGD technique is applied to the solution of an axisymmetric heat transfer problem. Specimens were manufactured (with a laboratory welding machine designed and built during this study) with dierent processing parameters - eating element geometry, intensity of the electrical current, time evolution of the pressure. DCB specimens were tested to characterize the mechanical toughness under mode I. The analysis with the compliance method of the tests results exhibits two non-negligible energy dissipation mechanisms, related to crack creation and localized plastic deformation, respectively. An original model developed within the internal variable thermodynamics framework is proposed and used to describe the R-curves representative of the ductile behaviour of the DCB specimens. A rst sensitivity analysis of the processing parameters on the joint fracture toughness exhibits the key role of the pressure applied onto the joint during the cooling phase of the welding process. / Este estudo é dedicado a juntas de compósitos termoplásticos soldadas pelo processo de soldagem por resistência elétrica. Este processo consiste em unir dois substratos com um resistor elétrico que atua como um elemento de aquecimento que funde o polímero dos substratos. Os substratos considerados neste trabalho são laminados compósitos híbridos, constituídos de 7 camadas que totalizam 2 mm de espessura, com a seguinte sequencia de empilhamento ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), onde G e C denotam camadas de PPS reforçadas com fibra de vidro ou carbono, respectivamente. O elemento de aquecimento utilizado é uma malha metálica de aço inoxidável entre dois filmes de PPS (amorfos). Para um melhor entendimento do histórico do campo de temperatura na região soldada, um modelo de transferência de calor foi desenvolvido no pacote de elementos nitos Abaqus®. As capacidades de predição de temperatura do modelo computacional foram validadas a partir da comparação com resultados experimentais de termopares. As propriedades térmicas do modelo em elementos nitos, viz. o calor específico e as condutividades térmicas, foram identificadas a partir de ensaios DSC e de um procedimento de identificação inverso, respectivamente. O procedimento de identificação inversa foi baseado no algoritmo de Levenberg-Marquart aplicado na análise de experimentos específicos intrumentados com termopares e com uma câmera infra-vermelha. A análise térmica ou/e mecânica de laminados compósitos anisotropos podem apresentar elevados cusos computacionais, mesmo para análises lineares. A técnica PGD (Proper Generalized Decomposition) é uma ferramenta promissora na redução de custos computacionais de problemas multidimensionais, tópicos de simulação do processo de manufatura, e/ou problemas multi-escalas, tópico de laminados compósitos. Para demonstrar sua capacidade e sua eficiência, a técnica PGD é aplicada na solução de um problema axissimétrico de transferência de calor. Corpos-de-prova foram fabricados (com a máquina de soldagem laboratorial desenvolvida e construída durante este estudo) com diferentes parâmetros de processamento - geometria do elemento de aquecimento, intensidade da corrente elétrica, histórico de pressão. Corpos-de-prova DCB foram testados para caracterizar a resistência mecânica à propagação de trinca em modo I. A análise com o método da exibilidade dos resultados mostram dois mecanismos predominantes de dissipação de energia, correlatos com a criação da trinca e a localização de deformação plástica, respectivamente. Um modelo original desenvolvido baseado nas variáveis internas termodinâmicas é proposto e usado para descrição das curvas-R representativas do comportamento dúctil dos corpos-de-prova DCB. Uma primeira análise de sensibilidade da resistência à fratura ao variar os parâmetros de processamento mostra que a pressão aplicada na junta durante a etapa de resfriamento desempenha papel fundamental na resistência final da junta.

Devido à crescente utilização de componentes eletrônicos nos veículos automotores, as exigências mecânicas nesses itens estão cada vez maiores. Nos primeiros veículos a eletrônica embarcada era inexistente, em meados do século passado, passou a ser pequena e utilizada somente para funções de funcionamento e pouco importantes para a segurança, e caso ocorresse alguma falha não havia risco de vida. Nos automóveis desenvolvidos nas últimas décadas, os componentes eletrônicos estão sendo utilizados em aplicações como controle de injeção de combustível, sistemas de tração e freios, direções elétricas e acionamento de air bags, que estão diretamente relacionadas à segurança. Os requisitos de qualidade desses itens elevaram-se consideravelmente exigindo operação em temperaturas extremas e grandes acelerações. O processo de união mais eficiente para satisfazer aos requisitos mecânicos ainda é o de soldagem, mas há dificuldade em realizar as uniões sem danificar o componente ou prejudicar as propriedades elétricas em peças finas, da ordem de décimos de milímetros na espessura, com diferentes camadas de revestimento. Este trabalho analisa o processo de soldagem em capacitores, utilizando uma fonte de soldagem por resistência do tipo inversora, estudando os parâmetros de operação necessários para realizar a união de uma chapa de aço com 0,6 mm de espessura recoberta com três camadas de diferentes materiais: cobre, níquel e superfície externa de ouro. Este componente deve ser soldado a uma peça de alumínio. A influência da corrente de soldagem, pressão dos eletrodos, tempo de aplicação da corrente e tempo de retenção sobre a qualidade da união, avaliada pela resistência à tração alcançada e capacidade de realizar a união sem dano aos componentes ou ocorrência de falhas na superfície, foi analisada utilizando projeto de experimentos (DOE). Os resultados experimentais comprovam a eficiência do processo para utilização neste tipo de componentes garantindo a qualidade da junta e do componente para o desempenho de sua função. / Due to the increasing use of electronics in vehicles, the mechanical demands on these items are increasing. In the first vehicles onboard electronics was nonexistent in the middle of the last century, came to be used only for small, operating functions and unimportant to safety, and when there was a failure there was life threatening. In cars developed in recent decades, the electronic components are being used in applications such as fuel injection control, drive systems and brakes, directions and drive electric air bags, which are directly related to safety. The quality requirements of these items rose considerably demanding operation at extreme temperatures and high accelerations. The joining process more efficient to meet the mechanical requirements is still welding, but there is difficulty in performing the joints without damaging the component or interfere with the electrical properties of thin pieces, exhibiting tenths of a millimeter in thickness of different coating layers. This study examines the welding process in capacitors, using a inverter resistance welding power source, studying the operation parameters required to perform the joining of a steel plate 0.6 mm thick coated with three layers of different materials: a copper layer, a nickel layer and an external gold layer. This component must be welded to an aluminum plate. The influence of welding current, electrode pressure, time of current application and retention time on the quality of the union, as assessed by tensile resistance and ability to perform achieved union without damage to components or occurrence of any failures, was analyzed using design of experiments (DOE). The experimental results demonstrate the efficiency of the welding process in such components assuring the quality to perform its function.

The project elaborated in frame of engineering studies is focused on the certification of the company SW-MOTECH sro in the welding of steel structures for rail vehicles. According to standards ČSN EN 15085 and ČSN EN ISO 3834. The first part focuses on theoretical introduction to the used welding methods. The second section describes the destructive and non-destructive tests on individual welding methods, including their evaluation. Based on work tests pWPS is exposed to welding procedure WPS

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O objetivo desta dissertação é escrever sobre a técnica de ultra-sonografia, aplicada na inspeção da soldagem por resistência a ponto, e demonstrar as vantagens desta técnica em relação aos ensaios destrutivos convencionalmente normalizados e utilizados na inspeção de solda a ponto até meados de 1999, quando a técnica de ultra-som começou a ser aplicada no Brasil. Para tanto foram realizados dois procedimentos experimentais, sendo o primeiro deles utilizando a técnica de ultra-som a-scan (transdutor de simples elemento), onde foram estudados os efeitos da indentação do ponto de solda, um dos parâmetros que pode ser detectado com extrema facilidade por esta técnica. O segundo experimento visa demonstrar a capacidade de detecção da técnica de ultra-som b-scan (transdutor matricial), onde a metodologia foi aplicada visando correlacionar os resultados obtidos pelo equipamento com os resultados encontrados nas técnicas de arrancamento (peel test) e nos ensaios macrográficos convencionalmente conhecidos. Com estes experimentos, foi possível comprovar a confiabilidade e repetibilidade desta técnica, mostrando uma maior precisão em relação aos ensaios normalizados conhecidos, além da avaliação quantitativa que pode ser feita, tornando possível a coleta estatística de dados. Foi também notada grande dificuldade em interpretar os sinais gráficos emitidos pelos equipamentos, bem como atestar sua confiabilidade e capacidade de detecção de defeitos, surgindo a necessidade de intensificar o treinamento dos operadores desta técnica. De qualquer forma, esta técnica representa o estado da arte na inspeção de solda por resistência, e foi o principal motivador deste estudo. / The aim is to describe the ultrasound technique, applied to the inspection of the resistance spot welding, and to demonstrate the advantages of this technique over the conventionally standardized destructive tests used in spotweld inspections until mid 1999, when the ultrasound technique began to be applied in Brazil. For this, two experimental procedures were organized, the first using the a-scan (single element transducer) ultrasound technique, in which the effects of the indentation of the spotweld were studied, one of the parameters that can be easily detected by this technique. The second experiment seeks to demonstrate the detection capacity of the ultrasonic b-scan technique (matrix transducer), in which the methodology was applied to seek the correlation between the results obtained by the equipment with the results found in the peel test and also in the macrographic results conventionally known. With these experiments, it was possible to prove the reliability and reproductibility of this technique, showing an increase in precision when related to the normalized known tests, besides the quantitative evaluation that can be made, allowing the statistical collection of data. A great difficulty was also noticed in interpreting the graphic signs emitted by the equipment, as well as in attesting the reliability and capacity of defects detection, raising the need of operators training. In any way, this technique represents the state of the art in the resistance spotweld inspection, and this was the main motivator of this study.