Tecnologia Laser

Un robot per la saldatura è composto da due parti: il robot stesso e le attrezzature per la saldatura. L'utilizzo di robot per la saldatura non solo stabilizza e migliora la qualità della saldatura e aumenta l'efficienza produttiva, ma riduce anche i requisiti di competenza per i saldatori, abbreviando così il ciclo di preparazione per gli aggiornamenti dei prodotti e riducendo i relativi investimenti in attrezzature.

Requisiti del robot per la saldatura relativi al filo saldante

I robot possono utilizzare fili di saldatura di tipo a tamburo o a bobina, a seconda delle esigenze. Per ridurre la frequenza delle sostituzioni del filo, si consiglia l’uso di filo di saldatura di tipo a tamburo. Tuttavia, a causa della lunghezza elevata del tubo flessibile di alimentazione del filo, la resistenza risulta maggiore, richiedendo un filo con rigidità e altre caratteristiche di qualità superiori. Quando si utilizza un filo di saldatura con una qualità del rivestimento in rame leggermente inferiore, il rivestimento in rame sulla superficie del filo può staccarsi a causa dell’attrito, riducendo il volume interno del tubo guida. Ciò aumenta la resistenza durante l’alimentazione ad alta velocità del filo, causando un’alimentazione irregolare del filo stesso, con conseguenti vibrazioni, arco instabile e compromissione della qualità della saldatura. Nei casi più gravi, può verificarsi un intasamento, provocando l’arresto del robot. Pertanto, il tubo guida del filo di saldatura deve essere pulito regolarmente.

Analisi e metodi di gestione dei difetti di saldatura nei robot saldatori

La saldatura robotizzata utilizza la saldatura ad arco con protezione di gas misto ricco di argon. I difetti di saldatura più comuni includono disallineamento del cordone, incisione (undercut) e porosità. Di seguito sono riportate le analisi specifiche:

(1) Il disallineamento della saldatura può essere dovuto a una posizione di saldatura errata o a problemi di posizionamento della torcia di saldatura. In questo caso, verificare l'accuratezza del TCP (posizione del punto centrale della torcia di saldatura) e regolare di conseguenza. Se ciò si verifica frequentemente, controllare la posizione zero di ciascun asse del robot e ricalibrare.

(2) L'incavo è caratterizzato da depressioni a forma di scanalatura lungo il bordo del cordone di saldatura sul materiale base, che spesso compaiono su entrambi i lati del cordone di copertura. Le cause principali includono una velocità di saldatura eccessiva, un’ampiezza di oscillazione eccessiva, un tempo di permanenza insufficiente sui due lati o una corrente di saldatura troppo elevata. I metodi di correzione prevedono una riduzione adeguata della velocità di saldatura, una diminuzione dell’ampiezza di oscillazione, un aumento del tempo di permanenza sui due lati e l’utilizzo di una tecnica di saldatura con spinta e inclinazione in avanti compresa tra 5° e 10°. La mancata fusione e la penetrazione incompleta sono difetti interni gravi, causati generalmente da corrente di saldatura insufficiente, velocità di saldatura eccessiva, angolo di smusso eccessivo, deviazione del centro del cannello di saldatura o pulizia incompleta degli strati intermedi. Per risolvere tali difetti, è necessario aumentare la corrente di saldatura, ridurre la velocità di saldatura e incrementare l’ampiezza di oscillazione per garantire la copertura di entrambi i lati dello smusso; inoltre, va intensificata la pulizia degli strati intermedi. Nella saldatura multi-strato e multi-passata di lamiere spesse, va prestata particolare attenzione alla fusione sia ai bordi dello smusso sia alle giunzioni tra gli strati.

(3) Si verifica la porosità. La porosità è principalmente correlata al gas di protezione, compresi un flusso di gas non adeguato, una purezza insufficiente del gas, l’ostruzione della bocchetta, perdite nella tubazione del gas e la presenza di olio o ruggine sulla superficie del pezzo in lavorazione o di umidità sul filo d’apporto. Per risolvere questo problema, i parametri del gas devono essere ottimizzati a 15-25 L/min, il sistema di erogazione del gas deve essere controllato, le bocchette devono essere pulite e l’ambiente di lavoro migliorato per mantenere la velocità del vento al di sotto di 2 m/s. La superficie del pezzo in lavorazione deve essere accuratamente pulita prima della saldatura. Lo schizzo eccessivo deriva generalmente da parametri di saldatura non correttamente abbinati, da una lunghezza di sporgenza eccessiva o da una scarsa qualità del filo d’apporto. Ciò può essere migliorato regolando opportunamente tensione e corrente, controllando la lunghezza di sporgenza entro 10-15 mm, utilizzando filo d’apporto privo di rame o con placcatura in rame di alta qualità e impiegando una miscela di Ar+CO₂.

(4) Lo schizzo eccessivo potrebbe essere causato da una scelta impropria dei parametri di saldatura, da problemi nella composizione del gas o da un’eccessiva lunghezza di sporgenza del filo di saldatura. La regolazione della potenza in uscita consente di modificare i parametri di saldatura; la regolazione del rapporto di miscelazione del gas permette di correggere le proporzioni del gas misto; inoltre, anche la regolazione della posizione relativa della torcia di saldatura rispetto al pezzo in lavorazione può risultare utile.

(5) Dopo il raffreddamento, si forma una craterizzazione all’estremità della saldatura. L’aggiunta di una funzione di riempimento craterizzazione durante la programmazione consente di riempire tale cratere.

Guasti comuni dei robot per saldatura e relative soluzioni

(1) Collisione della torcia. Ciò potrebbe dipendere da uno scostamento nell’assemblaggio del pezzo in lavorazione o da un valore inaccurato del TCP (Punto di Controllo della Torcia) della torcia di saldatura. Verificare l’assemblaggio oppure correggere il TCP della torcia di saldatura.

(2) Mancata accensione dell’arco. Ciò potrebbe dipendere dal fatto che il filo di saldatura non entra in contatto con il pezzo in lavorazione o che i parametri di processo siano troppo bassi. Alimentare manualmente il filo, regolare la distanza tra la torcia di saldatura e la saldatura oppure adeguare opportunamente i parametri di processo.

(3) Allarme di monitoraggio del gas di protezione. Questo indica un guasto nell’alimentazione dell’acqua di raffreddamento o del gas di protezione. Controllare le tubazioni dell’acqua di raffreddamento o del gas di protezione.

Come garantire la qualità del pezzo in lavorazione

Essendo un robot di tipo "insegnamento-riproduzione", la qualità e la precisione dell’assemblaggio del pezzo in lavorazione devono essere costanti.

L’applicazione di robot per saldatura richiede un controllo rigoroso sulla qualità della preparazione dei componenti e un miglioramento dell’accuratezza di assemblaggio. La qualità superficiale dei componenti, le dimensioni del bisello e l’accuratezza di assemblaggio influenzano le prestazioni di tracciamento della saldatura. I seguenti aspetti possono essere utilizzati per migliorare la qualità della preparazione dei componenti e l’accuratezza di assemblaggio della saldatura:

(1) Sviluppare processi di saldatura specificamente progettati per robot saldatori, con specifiche di processo rigorose relative alle dimensioni dei componenti, ai giunti di saldatura e alle dimensioni di assemblaggio. In generale, le tolleranze sulle dimensioni dei componenti e dei giunti devono essere controllate entro ±0,8 mm, mentre gli errori sulle dimensioni di assemblaggio devono rientrare in ±1,5 mm. Ciò consente di ridurre significativamente la probabilità di difetti di saldatura quali porosità e intaccature.

(2) Utilizzare dispositivi di fissaggio per l’assemblaggio ad alta precisione al fine di migliorare l’accuratezza dell’assemblaggio dei pezzi saldati.

(3) Le zone di saldatura devono essere accuratamente pulite, prive di olio, ruggine, scorie di saldatura, scorie da taglio e altri residui. È ammesso l’uso di un primer idoneo alla saldatura. In caso contrario, verrà compromessa la percentuale di successo nell’accensione dell’arco. La saldatura provvisoria (tack welding) deve essere eseguita mediante saldatura a gas protettivo anziché con elettrodo. Contestualmente, l’area interessata dalla saldatura provvisoria deve essere rettificata per evitare la presenza di scorie residue o porosità derivanti da tale operazione, prevenendo così instabilità dell’arco e persino schizzi.

Riepilogo delle tecniche di programmazione

(1) Scegliere una sequenza di saldatura ragionevole. La sequenza di saldatura deve essere determinata per minimizzare la deformazione da saldatura e la lunghezza del percorso di movimento della torcia di saldatura.

(2) La transizione spaziale della torcia di saldatura richiede una traiettoria di movimento breve, fluida e sicura.

(3) Ottimizzare i parametri di saldatura. Per ottenere i migliori parametri di saldatura, preparare i pezzi da saldare per prove di saldatura e valutazione del processo.

(4) Posizione ragionevole del posizionatore, postura della torcia di saldatura e posizione della torcia di saldatura rispetto al giunto. Dopo che il pezzo in lavorazione è stato fissato sul posizionatore, se la saldatura non si trova nella posizione e nell’angolo ideali, il posizionatore deve essere regolato continuamente durante la programmazione per garantire che la saldatura raggiunga progressivamente una posizione orizzontale. Contestualmente, le posizioni di ciascun asse del robot devono essere regolate continuamente per determinare in modo appropriato la posizione, l’angolo e la lunghezza di sporgenza del filo della torcia di saldatura rispetto al giunto. Una volta stabilita la posizione del pezzo in lavorazione, risulta difficile per il programmatore determinare visivamente la posizione della torcia di saldatura rispetto al giunto. Ciò richiede che i programmatori siano esperti nel sintetizzare e accumulare esperienza.

(5) Inserire tempestivamente il programma di pulizia della torcia. Dopo aver scritto un programma di saldatura di una certa lunghezza, è necessario inserire prontamente il programma di pulizia della torcia. Ciò evita che gli schizzi di saldatura ostruiscano l’ugello e la punta di contatto della torcia, garantendo la pulizia della torcia, prolungando la vita utile dell’ugello, assicurando un’accensione affidabile dell’arco e riducendo gli schizzi di saldatura.

(6) La programmazione non deve generalmente essere eseguita in un unico passaggio. Richiede test e modifiche continui durante la saldatura robotizzata, con regolazioni dei parametri di saldatura, della posizione della torcia, ecc., al fine di creare un programma ottimale.

Analisi dei costi operativi e della gestione

Gli oli da apprendimento con prestazioni ed efficacia simili possono essere sostituiti con prodotti a prezzo inferiore. Un’intensificazione della manutenzione durante il processo di saldatura estende la durata dei componenti di consumo, come ugelli e punte di contatto. Inoltre, la manutenzione preventiva del sistema robotizzato può migliorare efficacemente la durata dei componenti.

Manager, tecnici e operatori altamente qualificati sono essenziali affinché i robot raggiungano la massima efficienza. Il successo dell’operatività dei robot saldatori di un’azienda dipende in larga misura dalla sua forza lavoro; pertanto, una forza lavoro stabile è fondamentale.