Materiali, spessori delle piastre, dimensioni dei lotti e strutture dei pezzi diversi pongono requisiti completamente diversi a una soluzione di saldatura robotizzata. Questo articolo esamina scenari tipici come la saldatura di lamiere sottili-a basso-calore-in ingresso, la saldatura di leghe di alluminio, la saldatura multi-multistrato-passata di lamiere di medio-spessore, il tracciamento della giunzione, la coordinazione multi-asse, la saldatura collaborativa e la saldatura senza insegnamento-basata sulla visione. Esamina i prodotti dei robot di saldatura e le capacità dei processi per aiutare i produttori a passare dalla "sfida della saldatura" a una soluzione di automazione-più adatta. Quando acquisti un robot di saldatura, non confrontare solo le specifiche del robot. Valuta l'intera capacità di saldatura composta da robot, generatore di saldatura, processo, rilevamento della cucitura, assi esterni e database di esperti.
"Che tipo di robot di saldatura è adatto al nostro pezzo?" Questa è una delle domande che i produttori si pongono più spesso quando si preparano all’automazione della saldatura.
Ma chiunque abbia effettivamente eseguito un progetto di saldatura robotizzata sa che la risposta non può essere trovata guardando solo "quanto carico utile ha il robot o quanto è lungo il suo braccio".
Anche tra i robot di saldatura, la lamiera da 0,5 mm e quella da 50 mm richiedono due approcci tecnici completamente diversi. I pezzi standardizzati e le strutture non-standard in piccoli lotti-pongono requisiti diversi a un sistema di automazione. Anche l’acciaio al carbonio, l’acciaio inossidabile, la lamiera zincata e la lega di alluminio differiscono notevolmente in termini di apporto di calore, trasferimento di gocce, spruzzi, profondità di penetrazione e controllo della distorsione.
Pertanto, quando un'azienda acquista un robot di saldatura, ciò che realmente deve scegliere non è un singolo robot, ma una soluzione di saldatura completa composta dal robot stesso, dalla fonte di alimentazione, dal processo di saldatura, dal rilevamento della cucitura, dagli assi esterni e dal sistema software.
Quindi, come scegliere per i diversi scenari di produzione?
Il foglio sottile brucia, si deforma e schizza pesantemente. Quale soluzione di saldatura scegliere?
Questo è uno dei problemi più comuni nella fabbricazione di hardware, componenti automobilistici, lamiera e acciaio inossidabile.
Il conflitto principale nella saldatura di lamiere sottili- è che è necessario garantire che la saldatura si fonda, senza lasciare che un eccessivo apporto di calore provochi bruciature-, cedimenti, distorsioni o schizzi consistenti.
L'approccio tradizionale consiste nel ridurre la corrente e la velocità di spostamento, ma ciò può comportare una minore efficienza della saldatura, inneschi instabili dell'arco o scarsa formazione del cordone.
Per questi scenari, CRP offre attualmente due principali tipologie di soluzioni.
Il primo tipo è rappresentato dalle serie Pro e Nynhan, che utilizzano il controllo integrato tra il robot e il generatore di saldatura per migliorare la capacità di saldatura di lamiere sottili-spruzzi e-sottili.
Ad esempio, la serie Pro di nuova-generazione è stata aggiornata per i processi-per fogli sottili e offre un processo con polarità diritta-per fogli ultrasottili da 0,6 mm.
La serie Nynhan si concentra su spruzzi ultra-bassi, programmazione rapida, design integrato e movimento ad alta-velocità. Il generatore di saldatura abbinato utilizza il controllo della frequenza ad alta-100 kHz e mantiene un buon controllo degli spruzzi anche a 200 A. Supporta inoltre processi di lamiere sottili,-impulso ad arco corto e saldatura-con filo animato.
Il secondo tipo è la saldatura ad arco freddo/soluzioni a basso-apporto termico-di tipo CMT, per applicazioni con requisiti più elevati su lamiere sottili.
La saldatura ad arco freddo di CRP utilizza una torcia di alimentazione del filo servo-per controllare la retrazione del filo ad alta frequenza. Combinando il controllo fisico ed elettromagnetico, si ottiene un trasferimento delle gocce più delicato e quindi si riduce l’apporto di calore complessivo. La tecnologia è caratterizzata da spruzzi prossimi a-zero, basso apporto di calore, lunghezza dell'arco stabile, forte capacità di colmare-gap e saldatura ad alta-velocità.
I robot possono saldare in modo affidabile acciaio al carbonio, lamiera zincata e acciaio inossidabile a circa 0,5 mm?
Sì, ma i limiti del processo differiscono da materiale a materiale.
I robot per saldatura ad arco freddo di CRP ora copronoacciaio al carbonio, acciaio inossidabile, lamiera zincata, alluminio e rame, tra gli altri materiali. Gli intervalli tipici applicabili sono: acciaio al carbonio circa 0,5–5 mm, acciaio inossidabile circa 1,0–5 mm, lamiera zincata circa 0,5–5 mm, rame 1–5 mm e alluminio circa 1 mm e oltre.
Nei test di processo, la saldatura ad arco freddo ha ottenuto la saldatura di testa di lamiere di acciaio al carbonio ultrasottili da 0,5 mm. In casi particolari si è andati oltre, saldando lamiere di acciaio al carbonio ultrasottili-da 0,4 mm, e la saldatura è stata verificata sotto due gas di protezione: 80% Ar + 20% CO₂ e 100% CO₂. Rispetto alla normale saldatura con protezione a gas-, la saldatura ad arco freddo riduce l'apporto di calore di circa il 20%, riducendo di fatto la distorsione della saldatura.
Per la lamiera zincata è altrettanto importante un basso apporto di calore.Il rivestimento di zinco brucia facilmente se esposto a temperature elevate, il che può anche aumentare la porosità e gli spruzzi. Nei test sull'arco freddo di CRP, rispetto ai processi convenzionali a basso-spruzzi, alcuni scenari di test sulla lamiera zincata hanno mostrato una porosità ridotta di oltre il 20%, gli spruzzi ridotti di oltre il 10% e la profondità di penetrazione aumentata di oltre il 30%.
Perché la saldatura delle leghe di alluminio è più difficile? Cosa dovrebbe cercare una soluzione robotica?
La saldatura dell’alluminio è sempre stata uno scenario che mette alla prova la capacità di processo di un robot di saldatura.
Le ragioni vanno oltre la rapida conduzione del calore della lega di alluminio. Includono inoltre la stabilità dell'alimentazione del filo-, l'innesco dell'arco, il controllo delle gocce, la formazione di cordoni e la pellicola di ossido. Pertanto la saldatura dell'alluminio non può essere intesa semplicemente come "la sostituzione di una bobina di filo di alluminio".
La soluzione di saldatura ad arco freddo di CRP utilizza un'alimentazione del filo servo push-pull con controllo della lunghezza dell'arco, in modo che il movimento del filo e lo stato dell'arco siano coordinati in modo più preciso. Ha sviluppato una varietà di processi di saldatura dell'alluminio ed è in grado di produrre cordoni di saldatura a scaglie di pesce.
Per i clienti, due domande sono più importanti: se il sistema di alimentazione del filo-è in grado di gestire il filo in modo stabile e se esistono parametri di processo maturi che possono essere richiamati direttamente per diversi spessori di lamiera, tipi di giunti e requisiti di aspetto della saldatura.
Perché la difficoltà aumenta per la saldatura di lamiere di medio spessore, macchinari edili e strutture in acciaio?
Se l'apporto di calore è il problema più difficile nella saldatura di lamiere-sottili, allora per lamiere di medio-spessore i problemi più difficili sono la penetrazione, la fusione, la stabilità e la consistenza su più strati e passaggi.
Spesso sono coinvolti macchinari edili, macchine agricole, strutture in acciaio e attrezzature di grandi dimensioniScanalatura a V-, K- e J-articolazioni. Quanto più spessa è la lamiera, tanto maggiore è il numero di passaggi di saldatura da riempire e maggiori sono le esigenze in termini di pianificazione del percorso del robot, sequenza di saldatura e gestione dei parametri.
Uno degli obiettivi di posizionamento della serie RH di CRP sono le applicazioni estese per piastre di medio spessore e multi-asse, con supporto per la ricerca della giunzione, il tracciamento dell'arco, la saldatura multi-strato multi-passaggio e la coordinazione dell'asse-esterno.
Ancora più importante,CRP non si limita a risolvere la questione "può un robot saldare lamiere spesse?" Sta creando un database di esperti per lamiere di medio-spessore.
Nell'uso effettivo, gli operatori possono inserire informazioni quali spessore della piastra, filo, gas di protezione, tipo di scanalatura e dimensione della gamba e fare in modo che il sistema generi il corrispondente set di parametri multi-strato multi-passaggio. Dopo la generazione, può essere rivista, modificata e salvata nuovamente, in modo che lo stesso tipo di saldatura possa essere richiamato ripetutamente.
Ciò trasforma gradualmente il processo di saldatura da "dipendente dall'esperienza personale" a "una risorsa di dati replicabile".
Nel campo delle lastre ultra-spesse, CRP ha anche effettuato un'esplorazione dei processi abbastanza sistematica. In condizioni di saldatura a CO₂ e mista-gas, ha condotto ricerche sulla saldatura automatica multi-strato multi-passaggio di piastre ultra-spesse da 10–100 mm con una varietà di forme di scanalatura, coprendo le scanalature a V-, K- e J-.
Grandi errori di assemblaggio del pezzo: come fa il robot a sapere che la saldatura si è spostata?
Questo è un problema che dovrà essere risolto una volta che la saldatura robotizzata si sposterà dal laboratorio alla vera fabbrica.
Per quanto elevata sia la precisione di posizionamento ripetuto di un robot, garantisce solo che "il robot ripeta il percorso insegnato". Ma la saldatura effettiva non è sempre nella stessa posizione.
Errori di taglio della lamiera, errori di fissaggio, deviazione della scanalatura, errori cumulativi derivanti dai processi a monte e distorsione termica possono far deviare la saldatura effettiva dal percorso teorico.
Quindi anche il robot deve "percepire". Le attuali soluzioni di saldatura di CRP costituiscono già una combinazione di tecnologie:rilevamento tattile, tracciamento dell'arco, tracciamento laser, visione e coordinazione multi-asse.
Tute con rilevamento del tocco che rilevano la posizione effettiva della saldatura prima della saldatura; il tracciamento dell'arco corregge dinamicamente il percorso durante la saldatura in base al segnale dell'arco.
Il sistema di inseguimento dell'arco di CRP può inseguire stabilmente una corrente di circa 120 A e una larghezza di trama di circa 1 mm e corregge automaticamente il percorso di saldatura.
Il tracciamento laser scansiona il profilo della scanalatura in tempo reale con un sensore laser e corregge dinamicamente la posizione e il percorso della torcia, offrendo una migliore adattabilità agli spazi vuoti e al disallineamento.
CRP può anche costruire una stazione di lavoro digitale da un modello 3D, utilizzare il database degli esperti per abbinare il processo e correggere il percorso in tempo reale attraverso il tracciamento dell'arco del processo.
Grandi strutture fuori portata, con posture di saldatura complesse: cosa fare?
Nel settore delle macchine edili, delle strutture in acciaio, delle macchine agricole e della produzione di attrezzature di grandi dimensioni, un robot a sei-assi da solo spesso non è sufficiente.
Un pezzo di grandi dimensioni può estendersi per diversi metri, quindi il robot deve coprire un'area di lavoro più ampia mantenendo la saldatura in una posizione di saldatura favorevole. Ciò richiede che il robot collabori con assi esterni come un binario a terra e un posizionatore.
Un singolo robot supporta fino a6+6, per un totale di 12 assi, espansionee supporta combinazioni quali guide lineari e posizionatori a due-assi.
Ad esempio, un progetto di macchine agricole ha già utilizzato il coordinamento a 11-assi: un robot a 6-assi + 3 meccanismi ad assi esterni-+ un posizionatore a 2-assi, combinato con funzioni di rilevamento del tocco, tracciamento dell'arco e multi-passaggio multistrato per completare complesse saldature di piastre di medio spessore.
Il valore di un tale sistema non sta solo nel fatto che "il robot può arrivare più lontano". Il posizionatore modifica attivamente la postura del pezzo, trasformando alcune posizioni di saldatura verticale e sopra la testa in posizioni di saldatura più favorevoli, il che aiuta a migliorare la stabilità della qualità.
Piccoli lotti, tante varianti, tante parti non-standard: un robot è ancora adatto?
In passato, molte aziende credevano che la saldatura robotizzata fosse adatta a parti standard di grande-volume come quelle degli stabilimenti automobilistici, mentre la saldatura manuale fosse più flessibile per parti non-standard di piccoli-lotti.
Questo giudizio sta cambiando. CRP attualmente dispone di due percorsi tecnici per risolvere questo problema.
Un percorso è il robot di saldatura collaborativo.I modelli di saldatura collaborativa di CRP includono attualmente ilRC09-05-W, RC13-10-W e RC18-05-W.
Il valore più grande della saldatura collaborativa non è solo che il robot è più leggero e flessibile. Semplifica la programmazione e il cambio di saldatura, riducendo la dipendenza delle aziende da programmatori di robot specializzati.
Gli operatori possono trascinare direttamente il robot vicino al punto target, quindi-sintonizzare in sei direzioni (su/giù, sinistra/destra, avanti/indietro) utilizzando un joystick sull'effettore finale e registrare punti, linee, archi, comandi di saldatura e tessitura direttamente sull'effettore finale.
La saldatura collaborativa CRP supporta inoltre funzioni software di saldatura quali tessitura, passaggio multi-multistrato-, ricerca giunzioni e tracciamento dell'arco e offre rilevamento delle collisioni, UPS e compensazione della gravità.
Per l'implementazione, i robot di saldatura collaborativa CRP supportano diversi moduli, tra cui un carrello mobile, una base magnetica e un'estensione dell'asse esterno-. Il carrello mobile è stato ripetuto alla sua seconda generazione ed è più adatto ai piani di produzione reali; la base magnetica standard è adatta a CRP-RC09-05-W e CRP-RC13-10-W. Per i progetti che richiedono un campo di lavoro più ampio o un posizionatore aggiuntivo, anche i robot collaborativi possono estendersi fino a 5 assi esterni.
Stanco di insegnare ogni giorno: può il robot stesso "trovare il pezzo e generare il percorso"?
Questa sta già diventando una direzione importante per la fase successiva dell’automazione della saldatura.
CRP ha ora sviluppato diverse soluzioni di saldatura intelligenti guidate da visione e modelli.
Ad esempio, per parti strutturali di piccole-lotti e multi-varietà, il sistema può scansionare il pezzo in lavorazione e invertirne-il modello, senza bisogno di disegni in anticipo. Supporta più di 10 forme strutturali come le travi ad H- e genera automaticamente i percorsi di saldatura corrispondenti.
Per giunzioni dell'anello interno ed esterno sui raccordi per tubi,un sistema di visione-senza apprendimento può scansionare la saldatura, invertirla-modellarla e generare automaticamente il programma di saldatura, coordinandosi con gli assi esterni e pianificando gli angoli del posizionatore.
Negli scenari di torri in acciaio per la trasmissione di potenza, la soluzione CRP può anche utilizzare una nuvola di punti laser lineari per identificare la saldatura, saldare automaticamente torri di tubi in acciaio di 600-2000 mm di diametro e abbinare automaticamente i processi di saldatura dal database dei parametri esperti multi-strato multi-passaggio.
Inoltre, negli scenari standard di tubi-lamiere in acciaio inossidabile come caldaie e scambiatori di calore, la saldatura automatizzata può essere completata attraverso una combinazione di disegni CAD, visione 3D, una torcia TIG dedicata e tracciamento dell'arco.
La saldatura robotizzata più veloce è sempre migliore?
Non necessariamente. La velocità di saldatura deve essere basata su una qualità di saldatura stabile.
Soprattutto nella saldatura di lamiere sottili-, se si insegue la velocità e ci si ritrova con rotture dell'arco, sottosquadri, porosità o scarsa formazione del cordone, il costo di rilavorazione potrebbe risultare più elevato.
Una caratteristica della tecnologia ad arco freddo di CRP è questacorregge la lunghezza dell'arco attraverso il controllo continuo-a circuito chiuso, mantenendo l'arco stabile anche quando la velocità di saldatura e la prolunga-del filo cambiano.
In alcuni test di processo, rispetto alla saldatura a basso-spruzzi, alla velocità di saldatura ad arco freddoaumentato del 10%–20% o più, Edi oltre il 50%in condizioni di saldatura ad alta-corrente e ad alta-velocità.
Perché le saldature dei diversi produttori differiscono così tanto sullo stesso robot?
Perché il robot risolve solo "come muoversi". Ciò che determina realmente la qualità della saldatura include anchela fonte di alimentazione della saldatura, il sistema di alimentazione del filo-, l'algoritmo di controllo e il processo di saldatura.
Prendiamo Nynhan come esempio: il robot e il saldatore utilizzano un controllo integrato, quindi i parametri del saldatore possono essere impostati e salvati direttamente sul dispositivo di programmazione del robot, mentre i parametri semplificati riducono la difficoltà per gli operatori nella regolazione del processo.
La soluzione dell'arco freddo fa un ulteriore passo avanti, progettando il robot, la torcia di alimentazione del filo servo-, la saldatrice e l'algoritmo di controllo come un unico sistema completo.
Ad esempio, nel controllo della lunghezza dell'arco, il sistema monitora la lunghezza di ritrazione del filo in tempo reale e regola la velocità di avanzamento del filo attraverso il controllo a circuito chiuso-. Ciò mantiene stabili la corrente e la lunghezza dell'arco quando l'attacco- cambia, producendo profondità di penetrazione e formazione di saldatura costanti.
Ciò indica anche un principio di selezione fondamentale: un robot industriale può essere un dispositivo per scopi generici, ma un robot di saldatura non può avere solo capacità di movimento per scopi generici. Per i clienti della saldatura, ciò che conta di più è quanta esperienza reale nel processo di saldatura ha accumulato il produttore.
"La nostra lamiera è troppo sottile, la saldatura manuale si brucia facilmente e successivamente abbiamo bisogno di una molatura pesante e di una correzione della forma." Per questo tipo di clienti, la prima cosa da considerare è la capacità di controllare l’apporto di calore e il trasferimento delle gocce, non solo la precisione del robot.
Dopo aver riflettuto a fondo su queste condizioni, scoprirai che oggi "far muovere il robot lungo un percorso insegnato" non è più il problema più difficile. Le vere difficoltà sono: come controllare l'apporto di calore sulla lamiera sottile; come ottenere una penetrazione stabile su piastre di medio-spessore; come completare la saldatura multi-multistrato-passata su lamiera di spessore 50 mm o 100 mm; come trovare la saldatura quando il pezzo devia; come ottenere un coordinamento multi-asse su strutture di grandi dimensioni; come abbassare i costi di programmazione per piccoli lotti e molte varianti; come garantire la qualità della saldatura su materiali speciali come leghe di alluminio e lamiere zincate; e come trasformare gli anni di esperienza accumulata da eccellenti saldatori in parametri di processo replicabili e database di esperti.
Dalla saldatura a basso-spruzzi e ad alte-prestazioni di Pro e Nynhan, alla lamiera di medio-spessore e alla coordinazione multi-asse della serie RH; dal basso apporto termico della saldatura ad arco freddo/CMT, all’impiego flessibile della saldatura collaborativa; e oltre al funzionamento senza insegnamento-basato sulla visione-, al coordinamento dell'asse esterno-e ai database di esperti, CRP sta gradualmente integrando il controllo robot, le fonti di alimentazione per saldatura, i processi di saldatura e il rilevamento intelligente in un unico sistema completo di tecnologia di saldatura.
Per i produttori, quando scelgono un robot di saldatura, invece di chiedersi semplicemente "Quanto costa questo robot?", è meglio chiedersi prima "Dove è esattamente difficile da saldare il mio pezzo?" Ciò che in definitiva determina la qualità, i costi e l’efficienza non è solo il robot, ma l’intero sistema tecnologico che sta dietro ad esso: il generatore di saldatura, il processo, i sensori e il software intelligente. E questa è la chiave per trasformare l’automazione della saldatura da “robot che sostituiscono la manodopera” a “intelligenza di processo”.