Como escolher um robô de soldagem? Oito tipos de necessidades explicadas de uma só vez.

Diferentes materiais, espessuras de placas, tamanhos de lote e estruturas de peças impõem demandas completamente diferentes a uma solução de soldagem robótica. Este artigo analisa cenários típicos, como soldagem de chapas finas com baixa-entrada de-calor-, soldagem de liga de alumínio, soldagem multi-camadas e-passagens múltiplas de chapas de espessura média-espessa, rastreamento de costura, coordenação de vários-eixos, soldagem colaborativa e soldagem-sem ensino{9}}com base em visão. Ele analisa produtos de robôs de soldagem e recursos de processo para ajudar os fabricantes a passar do "desafio da soldagem" para uma solução de automação-mais adequada. Ao comprar um robô de soldagem, não compare apenas as especificações do robô. Avalie toda a capacidade de soldagem composta pelo robô, fonte de energia de soldagem, processo, detecção de costura, eixos externos e banco de dados de especialistas.

"Que tipo de robô de soldagem se adapta à nossa peça?" Esta é uma das perguntas que os fabricantes fazem com mais frequência quando se preparam para a automação da soldagem.

Mas qualquer pessoa que já tenha executado um projeto de soldagem robótica sabe que a resposta não pode ser encontrada observando apenas “quanta carga útil o robô tem ou o comprimento do seu braço”.

Mesmo entre robôs de soldagem, chapas de 0,5 mm e placas de 50 mm exigem duas abordagens técnicas totalmente diferentes. Peças de trabalho padronizadas e estruturas não{4}}padronizadas de pequenos-lotes impõem demandas diferentes a um sistema de automação. Aço carbono, aço inoxidável, chapa galvanizada e liga de alumínio também diferem marcadamente no aporte de calor, transferência de gotículas, respingos, profundidade de penetração e controle de distorção.

Portanto, quando uma empresa compra um robô de soldagem, o que ela realmente precisa escolher não é um único robô, mas uma solução de soldagem completa composta pelo próprio robô, a fonte de energia de soldagem, o processo de soldagem, o sensor de costura, os eixos externos e o sistema de software.

Então, como você deve escolher diferentes cenários de fabricação?

Este é um dos problemas mais comuns na fabricação de ferragens, peças automotivas, chapas metálicas e aço inoxidável.

O principal conflito na soldagem-de chapas finas é que você deve garantir que a solda se funde, sem permitir que a entrada excessiva de calor cause queimaduras-, flacidez, distorção ou respingos pesados.

A abordagem tradicional é reduzir a corrente e a velocidade de deslocamento, mas isso pode levar a uma menor eficiência de soldagem, início de arco instável ou má formação de cordão.

Para estes cenários, o CRP oferece atualmente dois tipos principais de soluções.

O primeiro tipo são as séries Pro e Nynhan, que usam controle integrado entre o robô e a fonte de energia de soldagem para melhorar a capacidade de soldagem com baixos-respingos e{1}}chapas finas.

Por exemplo, a nova-geração da série Pro foi atualizada para processos de-chapas finas e oferece um processo de polaridade reta-de chapa ultra{3}}de 0,6 mm.

A série Nynhan concentra-se em respingos ultra-baixos, programação rápida, design integrado e movimento em alta-velocidade. Sua fonte de energia de soldagem correspondente usa controle de alta-frequência de 100 kHz e mantém um bom controle de respingos mesmo a 200 A. Ela também suporta processos de chapa-fina, pulso de arco-curto e soldagem com fio-fluxo.

O segundo tipo é a soldagem a arco frio/soluções de baixa entrada de-calor-do tipo CMT, para aplicações com requisitos mais elevados em chapas finas.

A soldagem a arco frio do CRP usa uma tocha de alimentação de fio servo-para controlar a retração do fio em alta frequência. Combinando controle físico e eletromagnético, ele consegue uma transferência de gotículas mais suave e, assim, reduz a entrada geral de calor. A tecnologia apresenta respingos quase{3}}zero, baixa entrada de calor, comprimento de arco estável, forte capacidade de ponte-de lacunas e soldagem em alta-velocidade.

Sim, mas os limites do processo variam de material para material.

Os robôs de soldagem a arco frio da CRP agora cobremaço carbono, aço inoxidável, chapa galvanizada, alumínio e cobre, entre outros materiais. As faixas aplicáveis ​​típicas são: aço carbono cerca de 0,5–5 mm, aço inoxidável cerca de 1,0–5 mm, chapa galvanizada cerca de 0,5–5 mm, cobre 1–5 mm e alumínio cerca de 1 mm e acima.

Nos testes de processo, a soldagem a arco frio alcançou a soldagem de topo de chapas de aço carbono ultra-finas de 0,5 mm. Em casos especiais foi além, soldando chapa de aço carbono ultra{4}}fina de 0,4 mm, e a solda foi verificada sob dois gases de proteção: 80% Ar + 20% CO₂ e 100% CO₂. Em comparação com a soldagem blindada-com gás comum, a soldagem a arco frio reduz a entrada de calor em cerca de 20%, o que reduz efetivamente a distorção da soldagem.

Para chapas galvanizadas, o baixo aporte térmico é igualmente importante.O revestimento de zinco queima facilmente sob altas temperaturas, o que também pode aumentar a porosidade e respingos. Nos testes de arco frio do CRP, em comparação com processos convencionais-com poucos respingos, alguns cenários de teste de chapa galvanizada mostraram porosidade reduzida em mais de 20%, respingos reduzidos em mais de 10% e profundidade de penetração aumentada em mais de 30%.

A soldagem de alumínio sempre foi um cenário que testa a capacidade do processo de um robô de soldagem.

As razões vão além da rápida condução de calor da liga de alumínio. Eles também incluem estabilidade-na alimentação do arame, início do arco, controle de gotículas, formação de grânulos e filme de óxido. Portanto, a soldagem de alumínio não pode ser entendida simplesmente como “trocar um carretel de fio de alumínio”.

A solução de soldagem a arco frio da CRP usa alimentação de fio servo push{0}}pull com controle de comprimento do arco, para que o movimento do fio e o estado do arco sejam coordenados com mais precisão. Ela desenvolveu uma variedade de processos de soldagem de alumínio e pode produzir cordões de solda em escama de peixe.

Para os clientes, duas questões são mais importantes: se o sistema-de alimentação de arame pode lidar com o arame de maneira estável e se existem parâmetros de processo maduros que podem ser acessados ​​diretamente para diferentes espessuras de chapa, tipos de juntas e requisitos de aparência de solda.

Se a entrada de calor é o problema mais difícil na soldagem de chapas-finas, então, para chapas de-espessura média, os problemas mais difíceis são penetração, fusão, estabilidade e consistência em múltiplas camadas e passes.

Máquinas de construção, máquinas agrícolas, estruturas de aço e equipamentos de grande porte geralmente envolvemRanhura V-, K- e J-articulações. Quanto mais espessa a placa, mais passes de solda precisam ser preenchidos e maiores são as demandas no planejamento do caminho do robô, na sequência de soldagem e no gerenciamento de parâmetros.

Um dos objetivos de posicionamento da série RH da CRP são aplicações estendidas de placas médias-espessas e multi{1}}eixos, com suporte para localização de costuras, rastreamento de arco, soldagem multi-camadas e{3}}passagens múltiplas e coordenação-de eixos externos.

Mais importante ainda,O CRP não está apenas resolvendo "um robô pode soldar chapas grossas?" Ela está construindo um banco de dados especializado para chapas-de espessura média.

No uso real, os operadores podem inserir informações como espessura da placa, fio, gás de proteção, tipo de ranhura e tamanho da perna, e fazer com que o sistema gere o conjunto de parâmetros de passagem multi-camada-correspondente. Após a geração, ela pode ser revisada, modificada e salva novamente, para que o mesmo tipo de solda possa ser acessado repetidamente.

Isso gradualmente transforma o processo de soldagem de “dependente da experiência pessoal” em “um ativo de dados replicável”.

No campo de chapas ultra{0}}espessas, o CRP também fez uma exploração bastante sistemática de processos. Em condições de soldagem com CO₂ e gás misto-, ela realizou pesquisas sobre soldagem automática multi-camadas-de placas ultra-espessas de 10–100 mm com uma variedade de formas de ranhura, cobrindo ranhuras V-, K- e J-.

Este é um problema que deve ser resolvido assim que a soldagem robótica passar do laboratório para uma fábrica real.

Por mais alta que seja a precisão do posicionamento repetido de um robô, ela apenas garante que "o robô repete o caminho ensinado". Mas a solda real nem sempre está na mesma posição.

Erros de corte de chapa, erros de fixação, desvio de ranhura, erros cumulativos de processos anteriores e distorção térmica podem fazer com que a solda real se desvie do caminho teórico.

Portanto, o robô também precisa “sentir”. As atuais soluções de soldagem da CRP já formam uma combinação de tecnologias:detecção de toque, rastreamento de arco, rastreamento de laser, visão e coordenação-multieixo.

A detecção de toque é adequada para encontrar a posição real da solda antes da soldagem; o rastreamento do arco corrige dinamicamente o caminho durante a soldagem com base no sinal do arco.

O sistema de rastreamento de arco do CRP pode rastrear de forma estável uma corrente de cerca de 120 A e uma largura de trama de cerca de 1 mm, e corrige automaticamente o caminho de soldagem.

O rastreamento a laser examina o perfil da ranhura em tempo real com um sensor a laser e corrige dinamicamente a postura e o caminho da tocha, oferecendo melhor adaptabilidade a folgas e desalinhamentos.

O CRP também pode construir uma estação de trabalho digital a partir de um modelo 3D, usar o banco de dados especializado para combinar o processo e corrigir o caminho em tempo real por meio do rastreamento do arco do processo.

Em máquinas de construção, estruturas de aço, máquinas agrícolas e fabricação de equipamentos de grande porte, um robô de seis{0}}eixos sozinho muitas vezes não é suficiente.

Uma peça grande pode abranger vários metros, portanto o robô deve cobrir uma área de trabalho maior enquanto mantém a solda em uma posição de soldagem favorável. Isto exige que o robô trabalhe em conjunto com eixos externos, como uma pista de solo e um posicionador.

Um único robô suporta até6+6, um total de 12 eixos, expansãoe oferece suporte a combinações como trilhos lineares e posicionadores de dois{0}}eixos.

Por exemplo, um projeto de maquinário agrícola já usou coordenação de 11-eixos: um robô de 6-eixos + 3 mecanismos de eixo-externos + um posicionador de 2-eixos, combinado com detecção de toque, rastreamento de arco e funções multicamadas de passagem múltipla para concluir soldagem complexa de placas de espessura média.

O valor de tal sistema não é apenas que “o robô pode chegar mais longe”. O posicionador altera ativamente a postura da peça, transformando algumas posições de soldagem verticais e suspensas em posturas de soldagem mais favoráveis, o que ajuda a melhorar a estabilidade da qualidade.

No passado, muitas empresas acreditavam que a soldagem robótica era adequada para peças padrão de grande-volume, como aquelas em fábricas automotivas, enquanto a soldagem manual era mais flexível para pequenos-lotes de peças não{2}}padrão.

Esse julgamento está mudando. O CRP tem atualmente duas rotas técnicas para resolver isso.

Uma rota é o robô de soldagem colaborativo.Os modelos de soldagem colaborativa do CRP incluem atualmente oRC09-05-W, RC13-10-W e RC18-05-W.

O maior valor da soldagem colaborativa não é apenas o robô ser mais leve e flexível. Torna a programação e a troca de soldagem mais simples, reduzindo a dependência das empresas de programadores de robôs especializados.

Os operadores podem arrastar o robô diretamente para perto do ponto alvo e, em seguida,{0}}ajustar em seis direções (para cima/para baixo, esquerda/direita, frente/trás) usando um joystick no efetor final e registrar pontos, linhas, arcos, soldagem e comandos de tecelagem diretamente no efetor final.

A soldagem colaborativa CRP também oferece suporte a funções de software de soldagem, como tecelagem, passagem múltipla-camada-, detecção de costura e rastreamento de arco, além de oferecer detecção de colisão, UPS e compensação de gravidade.

Para implantação, os robôs de soldagem colaborativa CRP suportam vários formatos, incluindo um carrinho móvel, uma base magnética e uma extensão de eixo -externo. O carrinho móvel foi iterado para sua segunda geração e é mais adequado para áreas de produção reais; a base magnética padrão se adapta ao CRP-RC09-05-W e CRP-RC13-10-W. Para projetos que necessitam de uma faixa de trabalho maior ou de um posicionador adicional, os robôs colaborativos também podem estender até 5 eixos externos.

Isto já está se tornando uma direção importante para o próximo estágio da automação da soldagem.

A CRP já desenvolveu diversas soluções de soldagem inteligentes impulsionadas por visão e modelos.

Por exemplo, para peças estruturais pequenas-de vários{1}}lotes, o sistema pode digitalizar a peça de trabalho e modelá-la-reversamente, sem precisar de desenhos prévios. Ele suporta mais de 10 formas estruturais, como vigas H-, e gera automaticamente os caminhos de soldagem correspondentes.

Para costuras de anéis internos e externos em conexões de tubos,um sistema de visão-livre pode escanear a solda, modelá-la-reversamente e gerar automaticamente o programa de soldagem, enquanto coordena com eixos externos e planeja ângulos do posicionador.

Em cenários de torre de aço de transmissão de energia, a solução CRP também pode usar uma nuvem de pontos de laser de linha para identificar a solda, soldar automaticamente torres de tubos de aço de 600 a 2.000 mm de diâmetro e combinar automaticamente os processos de soldagem do banco de dados de parâmetros especializados multi-camadas e{3}}passagens.

Além disso, em cenários padrão de chapa-de tubo de aço inoxidável, como caldeiras e trocadores de calor, a soldagem automatizada pode ser concluída por meio de uma combinação de desenhos CAD, visão 3D, uma tocha TIG dedicada e rastreamento de arco.

Não necessariamente. A velocidade de soldagem deve ser baseada em uma qualidade de solda estável.

Especialmente na soldagem-de chapas finas, se você busca velocidade e acaba com quebras de arco, cortes inferiores, porosidade ou má formação de cordão, o custo de retrabalho pode acabar sendo maior.

Uma característica da tecnologia de arco frio do CRP é queele corrige o comprimento do arco por meio do controle de circuito fechado-contínuo, mantendo o arco estável mesmo quando a velocidade de soldagem e a saída-do fio mudam.

Em alguns testes de processo, em comparação com a soldagem com-baixos respingos, a velocidade de soldagem a arco frioaumentou em 10% –20% ou mais, eem mais de 50%sob condições de soldagem de alta-corrente e alta{1}}velocidade.

Porque o robô só resolve “como se mover”. O que realmente determina a qualidade da solda também incluia fonte de energia de soldagem, o sistema-de alimentação de arame, o algoritmo de controle e o processo de soldagem.

Tomemos Nynhan como exemplo: o robô e o soldador usam controle integrado, de modo que os parâmetros do soldador podem ser definidos e salvos diretamente no terminal de aprendizagem do robô, e os parâmetros simplificados reduzem a dificuldade dos operadores em ajustar o processo.

A solução de arco frio vai um passo além, projetando o robô, a tocha de alimentação do servo-fio-, o soldador e o algoritmo de controle como um sistema completo.

Por exemplo, no controle do comprimento do arco, o sistema monitora o comprimento de retração do arame em tempo real e ajusta a velocidade de alimentação do arame por meio do controle de circuito-fechado. Isso mantém a corrente e o comprimento do arco estáveis ​​quando o stick{2}} muda, produzindo profundidade de penetração e formação de solda consistentes.

Isso também aponta para um princípio de seleção crítico: um robô industrial pode ser um dispositivo-de uso geral, mas um robô de soldagem não pode ter apenas capacidade de movimento-de uso geral. Para os clientes de soldagem, o que mais importa é quanta experiência real em processos de soldagem o fabricante acumulou.

"Nossa chapa é muito fina, a soldagem manual queima facilmente e depois precisamos de retificação pesada e correção de forma." Para esse tipo de cliente, a primeira coisa a observar é a capacidade de controlar a entrada de calor e a transferência de gotas, e não apenas a precisão do robô.

Depois de refletir sobre essas condições, você descobrirá que hoje “fazer o robô se mover ao longo de um caminho ensinado” não é mais o problema mais difícil. As verdadeiras dificuldades são: como controlar a entrada de calor em chapas finas; como conseguir penetração estável em chapas-de espessura média; como concluir a soldagem multi-camadas-de múltiplos passes em chapas de 50 mm ou 100 mm de espessura; como encontrar a solda quando a peça se desvia; como conseguir coordenação multi{6}}eixo em grandes estruturas; como reduzir os custos de programação para pequenos lotes e muitas variantes; como garantir a qualidade da solda em materiais especiais como liga de alumínio e chapa galvanizada; e como transformar anos de experiência acumulada de excelentes soldadores em parâmetros de processo replicáveis ​​e bancos de dados especializados.

Da soldagem com baixo-respingo e alto-desempenho do Pro e Nynhan até a placa de espessura média-e coordenação multi{3}}eixo da série RH; desde o baixo aporte térmico da soldagem a arco frio/CMT até a implantação flexível da soldagem colaborativa; e com relação à operação-livre de ensino-baseada em visão, coordenação de-eixos externos e bancos de dados especializados, o CRP está gradualmente integrando o controle de robôs, fontes de energia de soldagem, processos de soldagem e detecção inteligente em um sistema completo de tecnologia de soldagem.

Para os fabricantes, ao escolher um robô de soldagem, em vez de apenas perguntar “Quanto custa este robô?”, é melhor perguntar primeiro: “Onde exatamente minha peça é difícil de soldar?” O que em última análise determina a qualidade, o custo e a eficiência não é apenas o robô, mas todo o sistema tecnológico por trás dele: a fonte de energia de soldagem, o processo, os sensores e o software inteligente. E esta é a chave para mover a automação da soldagem de “robôs substituindo mão de obra” para “inteligência de processo”.