Guide complet de l'exploitation des robots de soudage
Un robot de soudage se compose de deux parties : le robot lui-même et les équipements de soudage. L’utilisation de robots de soudage permet non seulement de stabiliser et d’améliorer la qualité de la soudure ainsi que d’accroître l’efficacité de la production, mais réduit également les exigences en matière de compétences des soudeurs, raccourcissant ainsi le cycle de préparation pour les mises à niveau de produits et diminuant les investissements correspondants dans les équipements.
Exigences des robots de soudage concernant le fil de soudage
Les robots peuvent utiliser, selon les besoins, soit un fil soudure de type bobine, soit un fil soudure de type dévidoir. Afin de réduire la fréquence des changements de fil, il est recommandé d’utiliser le fil soudure de type bobine. Toutefois, en raison de la longueur importante du flexible d’alimentation du fil, la résistance est élevée, ce qui exige une rigidité supérieure du fil ainsi que d’autres propriétés de haute qualité. Lorsqu’on utilise un fil soudure dont la qualité du placage cuivre est légèrement inférieure, ce placage peut s’user sous l’effet du frottement à la surface du fil, réduisant ainsi le volume interne du tube-guide. Cela augmente la résistance lors de l’alimentation rapide du fil, empêchant une alimentation fluide et provoquant des vibrations, un arc instable et une détérioration de la qualité de la soudure. Dans les cas graves, un blocage peut survenir, entraînant l’arrêt du robot. Par conséquent, le tube-guide du fil soudure doit être nettoyé régulièrement.
Analyse et méthodes de traitement des défauts de soudage sur les robots de soudage
Le soudage par robot utilise un procédé de soudage à l’arc sous gaz protecteur riche en argon. Les défauts de soudage courants comprennent le décalage de la soudure, le manque de pénétration (sous-coupe) et la porosité. Les analyses détaillées sont les suivantes :
(1) Un mauvais alignement de la soudure peut être dû à une position de soudage incorrecte ou à des problèmes liés au positionnement de la torche à souder. Dans ce cas, vérifiez la précision du TCP (point central de la torche à souder) et ajustez-le en conséquence. Si ce problème se produit fréquemment, vérifiez la position zéro de chaque axe du robot et procédez à une recalibration.
(2) Le manque de matière (undercut) se caractérise par des dépressions en forme de rainure au niveau du bord de la soudure sur le matériau de base, apparaissant souvent des deux côtés de la passe de finition (cap weld). Les causes principales sont une vitesse de soudage excessive, une amplitude d’oscillation trop élevée, un temps de séjour insuffisant sur les deux bords ou un courant de soudage excessif. Les méthodes correctives consistent à réduire convenablement la vitesse de soudage, à diminuer l’amplitude d’oscillation, à augmenter le temps de séjour sur les deux bords et à utiliser une technique de soudage en poussée avec un angle d’inclinaison vers l’avant de 5 à 10°. Le défaut de fusion et la pénétration incomplète sont des défauts internes graves, généralement dus à un courant de soudage insuffisant, à une vitesse de soudage excessive, à un angle de chanfrein trop important, à un centrage incorrect de la torche ou à un nettoyage incomplet entre les passes. Pour remédier à ces défauts, il convient d’augmenter le courant de soudage, de réduire la vitesse de soudage et d’augmenter l’amplitude d’oscillation afin de garantir la couverture des deux bords du chanfrein. Le nettoyage entre les passes doit également être renforcé. Lors du soudage multi-couches et multi-passes de tôles épaisses, une attention particulière doit être portée à la fusion aux deux bords du chanfrein ainsi qu’aux jonctions entre couches.
(3) Apparition de porosité. La porosité est principalement liée au gaz de protection, notamment à un débit gazeux inadéquat, à une pureté insuffisante du gaz, à un colmatage de la buse, à une fuite dans la canalisation gazeuse, ou encore à la présence d’huile, de rouille sur la surface de la pièce à souder ou d’humidité sur le fil électrode. Pour y remédier, les paramètres gazeux doivent être optimisés à 15–25 L/min, le système gazeux vérifié, les buses nettoyées et l’environnement de travail amélioré afin de maintenir la vitesse du vent en dessous de 2 m/s. La surface de la pièce à souder doit être soigneusement nettoyée avant le soudage. Les projections excessives proviennent généralement d’un mauvais réglage des paramètres de soudage, d’une longueur de dépassement trop importante ou d’une qualité médiocre du fil électrode. Ce phénomène peut être atténué en ajustant correctement la tension et le courant, en limitant la longueur de dépassement à 10–15 mm, en utilisant un fil électrode sans cuivre ou un fil électrode cuivré de haute qualité, et en employant un mélange Ar+CO₂.
(4) Des projections excessives peuvent être dues à une mauvaise sélection des paramètres de soudage, à des problèmes de composition du gaz ou à une extension excessive de la filière de fil fourni. Ajuster la puissance de sortie permet de modifier les paramètres de soudage, ajuster le rapport de mélange gazeux corrige les proportions du mélange gazeux, et ajuster la position relative de la torche de soudage par rapport à la pièce à souder peut également aider.
(5) Un cratère d’arc se forme à l’extrémité de la soudure après refroidissement. L’ajout d’une fonction de remplissage de cratère lors de la programmation permet de combler ce cratère.
Défaillances courantes des robots de soudage et solutions associées
(1) Collision de la torche. Cela peut résulter d’un écart dans le montage de la pièce ou d’une mauvaise définition du point TCP (Point de Commande de la Torche) de la torche de soudage. Vérifiez le montage ou corrigez le point TCP de la torche de soudage.
(2) Échec de l’arc, impossible d’allumer l’arc. Cela peut provenir du fait que le fil de soudage ne touche pas la pièce ou que les paramètres de procédé sont trop faibles. Alimentez manuellement le fil, ajustez la distance entre la torche de soudage et la zone à souder, ou adaptez convenablement les paramètres de procédé.
(3) Alarme de surveillance du gaz de protection. Cela indique un défaut dans l’alimentation en eau de refroidissement ou en gaz de protection. Vérifiez les canalisations d’eau de refroidissement ou de gaz de protection.
Comment garantir la qualité de la pièce
En tant que robot d’apprentissage et de reproduction, la qualité et la précision d’assemblage de la pièce doivent être constantes.
L’application de robots de soudage exige un contrôle strict de la qualité de la préparation des pièces et une amélioration de la précision d’assemblage. La qualité de surface des pièces, les dimensions de la préparation (chanfrein), ainsi que la précision d’assemblage influencent les performances de suivi de la soudure. Les aspects suivants peuvent être utilisés pour améliorer la qualité de la préparation des pièces et la précision de l’assemblage de la soudure :
(1) Développer des procédés de soudage spécifiquement adaptés aux robots de soudage, avec des spécifications de procédé strictes concernant les dimensions des pièces, les chanfreins de soudure et les dimensions d’assemblage. En général, les tolérances sur les dimensions des pièces et des chanfreins doivent être maîtrisées dans une fourchette de ±0,8 mm, et les erreurs de dimension d’assemblage dans une fourchette de ±1,5 mm. Cela permet de réduire considérablement la probabilité de défauts de soudage tels que les pores et les manques de pénétration.
(2) Utiliser des dispositifs de montage à haute précision afin d’améliorer la précision d’assemblage des éléments à souder.
(3) Les soudures doivent être soigneusement nettoyées, sans huile, rouille, laitier de soudage, laitier de découpe ni autres débris. L’application d’une sous-couche soudable est autorisée. Dans le cas contraire, le taux de réussite de l’allumage de l’arc sera affecté. Le pointage doit passer du soudage à l’électrode au soudage à l’arc protégé par gaz. Parallèlement, la zone de pointage doit être meulée afin d’éviter la présence de laitier résiduel ou de pores issus du pointage, ce qui prévient ainsi l’instabilité de l’arc et même les projections.
Synthèse des techniques de programmation
(1) Choisir une séquence de soudage raisonnable. La séquence de soudage doit être déterminée afin de minimiser la déformation liée au soudage et la longueur du trajet parcouru par la torche à souder.
(2) La transition spatiale de la torche à souder exige une trajectoire de déplacement courte, fluide et sécurisée.
(3) Optimiser les paramètres de soudage. Pour obtenir les meilleurs paramètres de soudage, préparer des pièces destinées aux essais de soudage et à l’évaluation du procédé.
(4) Position raisonnable du positionneur, posture de la torche à souder et position de la torche à souder par rapport à la jointure. Une fois la pièce fixée sur le positionneur, si la soudure n’est pas dans la position et l’angle idéaux, le positionneur doit être ajusté en continu pendant la programmation afin d’assurer, de manière séquentielle, que la soudure atteigne une position horizontale. Parallèlement, les positions de chaque axe du robot doivent être ajustées en continu pour déterminer de façon optimale la position, l’angle et la longueur de dépassement de l’éléctrode de la torche à souder par rapport à la jointure. Une fois la position de la pièce déterminée, il est difficile pour le programmeur de déterminer visuellement la position de la torche à souder par rapport à la jointure. Cela exige que les programmeurs soient habiles à synthétiser et à accumuler de l’expérience.
(5) Insérer le programme de nettoyage de la torche en temps opportun. Après avoir rédigé un programme de soudage d’une certaine longueur, il convient d’insérer sans délai un programme de nettoyage de la torche. Cela empêche les projections de soudage de boucher la buse de soudage et la pointe de contact, garantissant ainsi la propreté de la torche, prolongeant la durée de vie de la buse, assurant une ignition fiable de l’arc et réduisant les projections de soudage.
(6) La programmation ne doit généralement pas être effectuée en une seule étape. Elle nécessite des essais et des ajustements continus pendant le soudage robotisé, notamment la modification des paramètres de soudage et de la posture de la torche, afin d’élaborer un programme optimal.
Coûts d’exploitation et analyse de la gestion
Des huiles d’apprentissage présentant des performances et une efficacité similaires peuvent être remplacées par des produits moins coûteux. Un entretien renforcé durant le processus de soudage prolonge la durée de vie des pièces consommables telles que les buses et les pointes de contact. Par ailleurs, un entretien préventif du système robotisé permet d’améliorer efficacement la durée de vie des composants.
Des cadres, des techniciens et des opérateurs hautement qualifiés sont essentiels pour que les robots atteignent un rendement maximal. Le succès de l’exploitation des robots de soudage d’une entreprise dépend dans une large mesure de ses effectifs ; par conséquent, une main-d’œuvre stable est cruciale.
