تكنولوجيا الليزر

يتكون روبوت اللحام من جزأين: الروبوت نفسه ومعدات اللحام. ويؤدي استخدام روبوتات اللحام ليس فقط إلى استقرار وتحسين جودة اللحام وزيادة كفاءة الإنتاج، بل يقلل أيضًا من المتطلبات المهارية المفروضة على عمال اللحام، مما يؤدي بالتالي إلى تقصير دورة التحضير لتحديث المنتجات وتقليل الاستثمار المقابل في المعدات.

متطلبات روبوت اللحام بالنسبة لسلك اللحام

يمكن للروبوتات استخدام سلك اللحام من النوع الأسطواني أو النوع البكرّي حسب الحاجة. ولتقليل تكرار تغيير السلك، يُفضَّل استخدام سلك اللحام الأسطواني. ومع ذلك، وبسبب طول خرطوم تغذية السلك، تكون المقاومة عالية، ما يتطلب جودة أعلى في صلابة السلك وخصائص أخرى. وعند استخدام سلك لحام ذي جودة طلاء نحاسي أقل قليلًا، قد يتقشَّر الطلاء النحاسي من سطح السلك بسبب الاحتكاك، مما يقلِّل الحجم الداخلي لأنبوب التوجيه. وهذا يؤدي إلى زيادة المقاومة أثناء تغذية السلك بسرعة عالية، فيتعذَّر تغذية السلك بسلاسة، ما يسبب اهتزازًا وقوسًا كهربائيًّا غير مستقرٍ ويؤثِّر على جودة اللحام. وفي الحالات الشديدة، قد يحدث انسداد يؤدي إلى توقُّف الروبوت. ولذلك، يجب تنظيف أنبوب توجيه سلك اللحام بانتظام.

تحليل عيوب اللحام وطرق معالجتها في روبوتات اللحام

يستخدم لحام الروبوتات عملية لحام مدرَّعة بغاز مختلط غني بالأرجون. ومن أبرز عيوب اللحام الشائعة: عدم تمركز اللحام، والانحسار عند الحافة (Undercut)، والمسامية. والتحليل المفصَّل لهذه العيوب كما يلي:

(1) قد يكون سبب عدم انتظام اللحام هو وضع اللحام غير الصحيح أو مشاكل في تحديد موقع قطبة اللحام. وفي هذه الحالة، تحقق من دقة نقطة مركز الأداة (TCP)، أي موقع النقطة المركزية لقطبة اللحام، وقم بضبطها وفقًا لذلك. وإذا تكرر حدوث هذا الأمر بشكل متكرر، فتحقق من موضع الصفر لكل محور من محاور الروبوت وأعد المعايرة.

(2) يتميز الانحسار بوجود انخفاضات على شكل أخاديد عند حافة اللحام في مادة الأساس، وغالبًا ما يظهر على كلا جانبي لحام السطح. وأهم الأسباب المؤدية إليه تشمل سرعة اللحام الزائدة، أو سعة التأرجح الزائدة، أو قلة زمن التوقف على كلا الجانبين، أو تيار اللحام الزائد. أما طرق معالجته فتشمل خفض سرعة اللحام بشكل مناسب، وتقليل سعة التأرجح، وزيادة زمن التوقف على كلا الجانبين، واستخدام طريقة اللحام بالدفع بزاوية ميل أمامية تتراوح بين ٥° و١٠°. أما انعدام الانصهار واختراق اللحام غير الكامل فهما عيبان داخليان خطيران، وغالبًا ما ينتجان عن تيار لحام غير كافٍ، أو سرعة لحام زائدة، أو زاوية التفكيك (المنحرفة) زائدة، أو انحراف مركز قاطرة اللحام، أو عدم تنظيف الطبقات الوسيطة بشكل كامل. ولعلاج هذه العيوب، يجب زيادة تيار اللحام، وتقليل سرعة اللحام، وزيادة سعة التأرجح لضمان تغطية كلا جانبي التفكيك. كما يجب أيضًا تقوية عملية تنظيف الطبقات الوسيطة. وفي حالة اللحام متعدد الطبقات والمرات لألواح السميكة، يجب إيلاء اهتمام خاص لانصهار كلا جانبي التفكيك ونقاط التقاء الطبقات الوسيطة.

(3) تحدث المسامية. والمسامية مرتبطة أساسًا بغاز الحماية، وتشمل عوامل مثل معدل تدفق الغاز غير المناسب، ونقاء الغاز غير الكافي، وانسداد الفوهة، وتسرب خط الغاز، ووجود الزيت أو الصدأ على سطح القطعة المراد لحامها أو الرطوبة على سلك اللحام. وللتعامل مع هذه المشكلة، يجب تحسين معايير الغاز لتتراوح بين 15–25 لتر/دقيقة، والتحقق من نظام الغاز، وتنظيف الفوهات، وتحسين بيئة العمل للتحكم في سرعة الرياح بحيث لا تتجاوز ٢ م/ث. ويجب تنظيف سطح القطعة المراد لحامها بدقة قبل إجراء عملية اللحام. أما التطاير المفرط فينتج عادةً عن عدم توافق معايير اللحام، أو طول الامتداد الزائد، أو جودة سلك اللحام الرديئة. ويمكن تحسين هذه الحالة عبر ضبط التوافق بين الجهد والتيار، والتحكم في طول الامتداد ليكون بين ١٠–١٥ مم، واستخدام سلك لحام مطلي بالنحاس عالي الجودة أو خالٍ من النحاس، واستخدام خليط من الأرجون وثاني أكسيد الكربون.

(4) قد يكون التطاير المفرط ناتجًا عن اختيار غير صحيح لمعلمات اللحام، أو مشاكل في تركيب الغاز، أو امتداد سلك اللحام لمسافة طويلة جدًّا. ويمكن تعديل إخراج الطاقة لتغيير معلمات اللحام، وتعديل نسبة خليط الغاز لتصحيح نسب الغازات المختلطة، كما يمكن أيضًا تعديل الوضع النسبي لفوهـة اللحام والقطعة المراد لحامها للمساعدة في حل المشكلة.

(5) يتكون حفرة قوسية عند نهاية الوصلة بعد التبريد. ويمكن إضافة وظيفة ملء الحفرة أثناء البرمجة لملء هذه الحفرة.

أعطال الروبوتات الشائعة في عمليات اللحام والحلول المقترحة لها

(1) اصطدام الفوهة. وقد يعود ذلك إلى انحراف في تركيب القطعة المراد لحامها أو عدم دقة نقطة تحديد مركز الأداة (TCP) لفوهة اللحام. تحقق من التركيب أو عدّل نقطة تحديد مركز الأداة (TCP) لفوهة اللحام.

(2) فشل القوس الكهربائي وعدم إمكانية إشعاله. وقد يعود ذلك إلى عدم تماس سلك اللحام مع القطعة المراد لحامها أو أن معلمات العملية منخفضة جدًّا. قم بتغذية السلك يدويًّا، وعدل المسافة بين فوهة اللحام ومنطقة اللحام، أو عدّل معلمات العملية بشكل مناسب.

(3) إنذار مراقبة غاز التغطية. يشير هذا إلى عطل في إمداد ماء التبريد أو غاز التغطية. تحقق من خطوط أنابيب ماء التبريد أو غاز التغطية.

كيفية ضمان جودة قطعة العمل

وبوصفه روبوتًا يعمل وفق نظام التعلُّم والتكاثر، يجب أن تكون جودة التجميع ودقة قطعة العمل متسقة.

يتطلب تطبيق روبوتات اللحام تحكُّمًا دقيقًا في جودة تحضير القطع وتحسين دقة التجميع. فجودة سطح القطع، وأبعاد المائل (الحافة المائلة)، ودقة التجميع تؤثر جميعها على أداء تتبع اللحام. ويمكن استخدام الجوانب التالية لتحسين جودة تحضير القطع ودقة تجميع اللحام:

(1) تطوير عمليات لحام مخصصة للروبوتات اللاحمة، مع تحديد دقيق للمواصفات العملية الخاصة بأبعاد الأجزاء، وحواف اللحام (المنحدرات)، وأبعاد التجميع. وبشكل عام، يجب التحكم في تسامح أبعاد الأجزاء وحواف اللحام ضمن ±0.8 مم، وفي أخطاء أبعاد التجميع ضمن ±1.5 مم. ويؤدي ذلك إلى خفض كبير في احتمال حدوث عيوب لحام مثل المسام والانحسار (الانزياح) عند الحواف.

(2) استخدام أداة تثبيت عالية الدقة لتجميع القطع اللحامية لتحسين دقة التجميع.

(3) يجب تنظيف اللحامات جيدًا بحيث تكون خاليةً من الزيوت والصدأ وخبث اللحام وخبث القطع وغيرها من الشوائب. ويُسمح باستخدام طبقة أولية قابلة للحام. وإلا فإن معدل نجاح إشعال القوس الكهربائي سيتأثر سلبًا. ويجب استبدال اللحام المؤقت (التثبيتي) الذي يُجرى بالقطب الكهربائي بلحام الغاز المحمي. كما يجب صقل منطقة اللحام المؤقت لإزالة أي خبث أو مسام متبقية منه، وذلك لمنع عدم استقرار القوس الكهربائي وحتى انفطار القطرات المعدنية (التناثر).

ملخّص تقنيات البرمجة

(1) اختر تسلسل لحام مناسب. ويجب تحديد تسلسل اللحام لتقليل تشوه اللحام وطول مسار حركة قاطعة اللحام.

(2) تتطلب الانتقال المكاني لقاطعة اللحام مسار حركة قصيرًا وسلسًا وآمنًا.

(3) قم بتحسين معايير اللحام. وللحصول على أفضل معايير لحام، أعد قطع العمل لاختبارات اللحام وتقييم العمليات.

(٤) موضع معقول لموضع التثبيت، وهيئة قطعة لحام، وموضع قطعة لحام بالنسبة إلى المفصل. وبعد تثبيت القطعة على موضع التثبيت، إذا لم تكن خطوط اللحام في الموضع والزاوية المثاليين، فيجب ضبط موضع التثبيت باستمرار أثناء البرمجة لضمان وصول خطوط اللحام تدريجيًّا إلى الوضع الأفقي. وفي الوقت نفسه، يجب ضبط مواضع كل محور من محاور الروبوت باستمرار لتحديد الموضع والزاوية وطول امتداد السلك الخاص بقطعة اللحام بالنسبة إلى المفصل بشكل معقول. وبعد تحديد موضع القطعة، يصعب على المبرمج تحديد موضع قطعة اللحام بالنسبة إلى المفصل بالعين المجردة. وهذا يتطلب من المبرمجين أن يكونوا ماهرين في تلخيص الخبرات وتراكمها.

(5) إدخال برنامج تنظيف القوس الكهربائي في الوقت المناسب. وبعد كتابة برنامج لحام بطول معين، يجب إدخال برنامج تنظيف القوس الكهربائي فورًا. ويمنع ذلك تراكم رذاذ اللحام في فوهة اللحام وطرف التلامس، مما يضمن نظافة القوس الكهربائي، ويمدّ من عمر الفوهة، ويضمن اشتعال القوس بشكل موثوق، ويقلل من رذاذ اللحام.

(6) عادةً لا يُنفَّذ البرمجة على خطوة واحدة. بل تتطلب عملية اللحام بالروبوت اختبارًا وتعديلًا مستمرين، مع ضبط معايير اللحام وموضع القوس الكهربائي وغيرها، لإنشاء برنامج جيد.

تحليل التكاليف التشغيلية والإدارية

يمكن استبدال الزيوت التعليمية ذات الأداء والفعالية المماثلة بأسعار أقل. كما أن تعزيز الصيانة أثناء عملية اللحام يمدّ من عمر القطع الاستهلاكية مثل الفوهات ورؤوس التلامس. وبالمثل، فإن الصيانة الوقائية لنظام الروبوت يمكن أن تحسّن فعّالياً من عمر المكونات.

المدراء والفنيون والمشغلون المؤهلون تأهيلاً عالياً ضروريون لتحقيق أقصى كفاءة للروبوتات. ويعتمد نجاح تشغيل الروبوتات اللحامية في الشركة اعتماداً كبيراً على قوتها العاملة؛ ولذلك فإن استقرار القوة العاملة أمرٌ بالغ الأهمية.