Soldagem robotizada de juntas de topo ranhuradas

Ao longo dos anos, artigo após artigo foi escrito sobre como a robótica pode ajudar a melhorar a qualidade e a eficiência do processo de soldagem. A maioria desses artigos trata de aplicações nas quais os componentes de bitola leve são soldados em acessórios rigidamente projetados que fornecem excelente ajuste e variações mínimas para soldar juntas de peça a peça.

Mas e se seus componentes forem muito grandes para fixação e você tiver que conviver com as grandes tolerâncias resultantes dos processos de corte, conformação e encaixe manual? E se você estiver soldando juntas de topo em placas de 3 pol. de espessura e as bordas da placa forem cortadas com maçarico? A robótica ainda pode melhorar a qualidade e a eficiência dessas aplicações? A resposta curta é sim.

Um dos aspectos mais desafiadores dessas aplicações é fazer soldas de topo em juntas ranhuradas porque elas geralmente têm grandes variações que exigem mudanças posicionais e volumétricas para criar soldas de boa qualidade.

Abordagem Convencional de Programação de Robôs

Com a abordagem convencional para a configuração de solda robótica, o robô é programado manipulando o braço mecânico (jogging) e registrando (ensinando) uma série de posições (pontos) no espaço e ao longo da costura de solda (consultefigura 1 ). Dependendo do robô e do equipamento de soldagem utilizado, os parâmetros de soldagem podem ser configurados em arquivos ou tabelas na estrutura de dados do robô. Eles também podem ser codificados diretamente no programa do robô ou configurados diretamente no soldador como um "trabalho" (esta última é a opção menos flexível).

Após a conclusão do programa, o robô simplesmente reproduz essa estrutura com alto grau de repetibilidade. Se não houver variações no ajuste e na localização das peças, a abordagem convencional funcionará perfeitamente.

O fato é que, ao soldar componentes grandes, raramente é possível aplicar a abordagem convencional, a menos que os conjuntos soldados sejam muito simples e possam ser fixados facilmente. Como qualquer pessoa que já soldou juntas ranhuradas em placas com qualquer tipo de automação pode atestar, variações no ajuste podem causar estragos na qualidade geral da solda. O desalinhamento da junta e a variação na preparação da borda e nas aberturas das ranhuras podem levar a muitos problemas de qualidade e, por fim, à falha da junta se não forem manuseados adequadamente. Variações de ajuste também podem levar a aumentos de custo de solda, incluindo tempos de solda mais longos e maior consumo de metal de adição de solda e gás.

O desafio de automatizar essas soldas reside principalmente nas variações de ajuste de peça para peça.

Se observarmos o design de ranhura comum, como uma ranhura em V com as seguintes dimensões, a área da seção transversal da solda (excluindo a tampa da solda) é mostrada emFigura 2.

Se a abertura da raiz nesta junta for aumentada em apenas 1/16 pol., o volume de solda aumentará em 11,2%, o que equivale a aproximadamente dois ¼ pol. soldas de filete. Esta informação não é nova; no entanto, entender esse problema é fundamental para desenvolver uma operação de soldagem robótica bem-sucedida.

figura 1

Limitações de rastreamento de costura e detecção de toque

O processamento robótico tradicional de grandes soldagens nas quais essas juntas geralmente são encontradas geralmente usa rastreamento de costura através do arco e funções de detecção de toque (consulteFiguras 3e4 ). Essas funções são usadas para encontrar a junta e depois rastreá-la durante a soldagem. Eles também estão disponíveis na maioria dos robôs por meio de software e algum hardware.

Embora essa abordagem seja muito comum e ainda seja considerada uma configuração de processamento avançada, há uma grande limitação em sua implementação para soldagem de juntas ranhuradas. Conforme observado anteriormente, as juntas ranhuradas em componentes grandes geralmente apresentam grandes variações no ajuste, fazendo com que o volume da solda varie. Aqui estão alguns desafios adicionais que o robô precisa enfrentar: • O aumento do volume da junta levará ao preenchimento insuficiente da junta soldada. • A diminuição do volume da junta levará ao preenchimento excessivo da junta soldada. • Dependendo da severidade das alterações no ajuste, o passe de solda e as sequências de camada podem precisar ser alterados para evitar o revestimento a frio entre os passes. A lapidação a frio pode levar à falta de fusão e inclusões.• Alterações no encaixe da junta podem levar ao arrasto do bocal.• Podem ocorrer problemas de fusão da parede lateral.