Sistemele robotizate de sudare: o necesitate, dar şi o mare necunoscută pentru utilizatorii din România (II)

Sudura

de Sorin Udrea

Sistemele robotizate de sudare: o necesitate, dar şi o mare necunoscută pentru utilizatorii din România (II)

În articolul de față voi încerca să detaliez pe scurt principalele aspecte care pot influența precizia, fiabilitatea, flexibilitatea și productivitatea unui sistem robotizat de sudare, precum și costurile de utilizare.

Pe lângă analizele pornite și realizate conform descrierii din numărul trecut al revistei, o firmă care dorește să aleagă și să implementeze un sistem robotizat de sudare trebuie să țină cont și de alte câteva elemente simple, însă extrem de importante, cum ar fi:

Tehnologia de sudare aleasă trebuie să fie adecvată tipului de piese aflate în producție, preciziei de prelucrare a îmbinărilor și toleranțelor asigurate.

De asemenea, vor trebui analizate foarte atent calitatea pieselor și productivitatea de care viitorul utilizator va avea nevoie. În acest scop, înaintea luării unei decizii cu privire la implementarea unui sistem robotizat, sunt absolut necesare participarea la demonstrații și realizarea de teste, din care să rezulte capabilitățile și eficiența surselor de sudare analizate.

În prezent, datorită dezvoltării accelerate a tehnologiei, există o sumedenie de soluții tehnice, care acoperă întreaga gamă de necesități de producție:

  • Tehnologii care permit sudarea MAG a tablelor subțiri și a îmbinărilor cu rost mare și variabil, reducând substanțial deformațiile termice și necesitatea protecției la rădăcină (în cazul sudării țevilor);
  • Tehnologii care permit sudarea MAG a pieselor cu rost îngust, determinând reducerea unghiu lui de șanfren în cazul tablelor groase și, în acest fel, creșterea productivității, reducerea consumului de material de adaos, de gaz de protecție, de curent electric și scăderea deformațiilor termice;
  • Tehnologii TIG ce permit sudarea cu mare viteză a tablelor și care reduc costurile mari implicate de prelucrarea muchiilor;
  • Sisteme de sudare multiproces, MIG/MAG și TIG, care permit trecerea facilă de la procesul de sudare MIG/MAG la cel TIG prin simpla schimbare a capului de sudare, toate celelalte componente ale sistemului rămânând neschimbate. Acest lucru determină o flexibilitate deosebită a sistemului, în condiții de costuri de implementare și de utilizare extrem de reduse;
  • Tehnologii de sudare laser;
  • Tehnologii de sudare cu plasmă;
  • Tehnologii de sudare hibride, etc.

Alegerea robotului trebuie făcută ținând cont de următoarele detalii foarte importante:

  • Zona de lucru a robotului trebuie să acopere fără probleme piesele care urmează a fi realizate, iar în acest scop există foarte multe soluții, cum ar fi: roboți cu alonjă mare, roboți instalați pe coloană tip C, cu sau fără utilizarea unei axe Z, roboți instalați pe cale de rulare, roboți cu mai mult de 6 axe etc. Din păcate acest punct este unul foarte sensibil, iar la noi în țară se întâlnesc de multe ori situații în care roboții sunt mai mici față de necesitățile utilizatorului final, din simplul motiv că acest detaliu a fost neglijat atât de către furnizori cât și de către utilizatori pentru a obține un cost de achiziție mai mic pentru întregul sistem.
  • Robotul trebuie să fie astfel realizat încât să reducă cât se poate de mult costurile de utilizare; din această cauză sunt foarte importante costurile implicate de operațiile de mentenanță, tipurile de motoare utilizate, tipurile de angrenaje, perioada de garanție, etc.
  • Programarea robotului trebuie să fie cât mai ușoară, să permită modificări rapide și controlul unui număr cât mai mare de variabile. Un avantaj destul de mare îl au roboții al căror teach pendant (panoul de comandă) este prevăzut cu un joystick care permite poziționarea rapidă a robotului în punctul dorit, reducând astfel semnificativ timpul de programare.
  • Pentru mărirea flexibilității sistemului este foarte important ca acesta să poată fi ușor echipat ulterior, cu diverse axe externe și, din această cauză, este foarte important să alegem un robot al cărui controler permite acest lucru.
  • Sistemul de operare și limbajul de programare al robotului joacă de asemenea un rol foarte important, asigurând atât reducerea timpilor de programare, cât și flexibilitatea sistemului și controlul facil al parametrilor de sudare.

În alegerea robotului și a tehnologiei, respective a echipamentului de sudare, trebuie să luăm în calcul faptul că riscurile în implementarea și utilizarea unui sistem robotizat se împart după cum urmează: circa 5% sunt riscuri care pot să apară datorită robotului (partea mecanică, acționări, precizie de lucru etc.), iar un procent de circa 15% sunt riscuri care se datorează echipamentului ales, interfeței de comunicare între robot și sursa de sudare și modului de programare al întregului sistem.

  • FOTO 1

Accesoriile pentru sudare joacă un rol extrem de important în cadrul unui sistem robotizat, având o directă influență asupra flexibilității și fiabilității sistemului, calității cordoanelor de sudură și costurilor de producție.

Exemplele de mai jos sunt menite a prezenta importanța alegerii accesoriilor de sudare:

  • Este foarte importantă alegerea modului de răcire a sistemului de sudare, deoarece acest lucru are un impact direct atât asupra costurilor de utilizare, cât și a calității pieselor sudate. Un exemplu demn de luat în seamă este cazul sudării aluminiului, caz în care este foarte importantă răcirea cu lichid a pistoletului pentru sudarea MIG/MAG, respectiv a celor pentru sudarea TIG, pentru a evita încălzirea excesivă a pistoletului și a zonei de lucru, fapt ce va genera ridicarea gazului de protecție și \n mod implicit va determina o slabă calitate a cordoanelor de sudură. Trebuie ținut cont de faptul că, începând de la o temperatură de 280 - 300oC, duzele de contact din cupru și, respectiv, cele din CuCrZr își schimbă culoarea și, bineînțeles, încep să-și piardă rapid proprietățile. În plus, o bună răcire determină și reducerea deformațiilor termice ale pistoletului de sudare și în acest fel creșterea preciziei de sudare și reducerea timpilor morți datorați operațiilor de recalibrare a pistoletului.
  • De asemenea, este foarte important ca pistoletul de sudare utilizat să nu aibă pierderi de gaz și să aibă cablurile bine protejate pentru o lungă durată de viață.
  • Pentru a asigura permanent un capăt liber al sârmei constant, indifferent de mișcările pe care le are de efectuat robotul și de distanțele pe care sârma trebuie transportată, au fost dezvoltate soluții precum: sisteme de blocare a sârmei între operațiile de sudare, sisteme de avans Push-Pull, sisteme de avans Push-Push sau linere speciale formate din module cu câte patru role care permit îndreptarea sârmei și transportul acesteia pe distanțe mari cu frecare foarte mică. Utilizarea de astfel de soluții atrage după sine o mult mai bună precizie de sudare și permite reducerea substanțială a problemelor întâlnite în cazul utilizării accesoriilor clasice.
  • Un alt accesoriu important în cazul aplicațiilor de sudare MIG/MAG este dispozitivul pentru curățarea calotei de gaz și tăierea capătului liber al sârmei. Un astfel de dispozitiv este foarte util atât pentru mărirea duratei de viață a consumabilelor, cât și pentru o mai bună calitate a sudurilor.
  • Alte dispozitive importante în cadrul unui sistem robotizat de sudaresunt: dispozitivele laser de recalibrare a pistoletului, camerele laser pentru urmărirea rostului și ajustarea în timp real a parametrilor de sudare, etc. Însă despre acestea vom discuta mai pe larg în ediția următoare.

Poziționerele care intră în componența sistemelor robotizate de sudare sunt un punct foarte sensibil, cu implicații deosebite atât asupra costurilor inițiale de implementare, cât și asupra flexibilității și productivității sistemului.

Din păcate, de multe ori am întâlnit poziționere inadecvat alese sau la dimensionarea cărora nu s-a ținut cont de greutatea cumulată a pieselor de sudat și a sistemului de fixare. De cele mai multe ori se ia în calcul doar greutatea pieselor, uitându-se faptul că, uneori, un sistem de fixare poate ajunge chiar la o greutate mai mare față de cea a pieselor (de exemplu în cazul unor piese complexe din aluminiu). Un alt punct foarte important în calcularea corectă a meselor rotative și a poziționerelor tip L este centrul de greutate al sistemului format din piesă și dispozitivul de fixare. Din păcate, peste 80% din furnizorii pe care i-am întâlnit pe piața din România nu țin cont și de acest aspect și acesta este unul din motivele pentru care există la noi în țară sisteme robotizate de sudare care nu pot fi utilizate în aplicațiile pentru care au fost concepute inițial.

Dispozitivele de fixare a pieselor, deși sunt neglijate în majoritatea cazurilor, considerându-se că se pot realiza ușor de către utilizatorul final pentru a reduce costurile investiției sau se pot cumpăra ulterior, sunt de foarte mare importanță în cadrul unui sistem robotizat de sudare, iar discutarea și alegerea lor ar trebui făcută încă din faza de studiu a sistemului, deoarece acest lucru permite atât reducerea costurilor totale de investiție, cât și o mult mai rapidă și mai ieftină pornire a producției și de asemenea, va implica răspunderea furnizorului în cazul în care sistemul nu va oferi rezultatele promise (din punct de vedere al calității și productivității). Dispozitivele de fixare a pieselor atrag după sine circa 80% din problemele pe care le poate întâmpina utilizatorul în cadrul implementării și utilizării unui sistem robotizat de sudare. În ceea ce privește aceste dispozitive, o atenție deosebită trebuie acordată următoarelor caracteristici extrem de importante:

  • Rigiditatea dispozitivului de fixare;
  • Precizia de poziționare a sistemului de fixare pe poziționer;
  • Precizia de fixare a pieselor în dispozitiv;
  • Calitatea și repetabilitatea pieselor;
  • Toleranțele de îmbinare a pieselor.

  • FOTO 2

Din aceste motive vă recomand ca la studierea unui sistem robotizat de sudare să luați în calcul următoarele aspecte minime care pot determina o alegere optimă și un sistem cu un grad ridicat de flexibilitate:

  • Determinarea productivității de care aveți nevoie;
  • Alegerea tehnologiei de sudare în funcție de aplicația dorită, de infrastructura existentă pentru pregătirea componentelor în vederea realizării îmbinărilor sudate și de gradul de flexibilitate dorit;
  • Efectuarea unui calcul cât mai exact privitor la ciclul de producție pentru o piesă;

Determinarea tipului de poziționere, al numărului de roboți și al stațiilor de lucru și proiectarea dispozitivelor de fixare a pieselor, ținându-se cont de productivitatea necesară și de ciclul de producție pentru o piesă. În ediția următoare voi intra în câteva detalii cu privire la alegerea surselor de sudare, a camerelor laser pentru urmărirea rostului și alte accesorii importante.


Sorin Udrea este General Manager Lastechno Weld-Cut SRL