Soldagem Robótica: Automatize Seus Projetos de Soldagem para Eficiência Superior e ROI

A soldagem robótica é o processo de usar um sistema de automação para realizar tarefas de soldagem. Saiba mais sobre robôs de soldagem e como automatizar seu primeiro projeto de soldagem hoje.

Um robô de soldagem é qualquer máquina automatizada que opera em uma aplicação de soldagem. Robôs e soldagem têm uma longa história. Não é de admirar, então, que aplicações de soldagem robótica frequentemente tenham um forte retorno sobre investimento. Frequentemente existem muitos integradores e fabricantes especializados em soldagem robótica.

O objetivo deste artigo é explorar os fundamentos da soldagem robótica e suas vantagens. Isso ajudará você a obter um ponto de partida para automatizar alguns de seus processos.

Neste artigo:

• Indústrias para soldagem robótica
• Tipos de soldagem robótica
• Por que automatizar o processo de soldagem?
• Tipos de robôs usados para soldagem
• Considerações adicionais

Obtenha ofertas de fornecedores sobre como eles podem automatizar seu processo de soldagem — publique sua solicitação.

Indústrias para Soldagem Robótica

Idealmente, robôs podem soldar em qualquer indústria que tenha aplicações de soldagem. As indústrias mais comuns para robôs de soldagem são:

• Automotiva
• Aeroespacial
• Metais
• Construção

Empresas nestas indústrias frequentemente encontram grande sucesso com soldagem robótica. A razão é que os tipos de produtos que estas empresas fabricam se prestam facilmente à automação. Em um artigo anterior, discutimos as características de tarefas ideais para robôs. Você pode ler mais sobre esse tópico aqui: Robôs Industriais: O Guia #1 de Robótica para Todas as Indústrias.

Por exemplo, a indústria automotiva é uma grande usuária de robôs de soldagem. Processos de soldagem automotiva têm as seguintes características:

• Realizam a mesma solda repetidamente
• Pequena variação de peças para soldar
• Processo tem perigos inerentes
• Requer altos níveis de repetibilidade e precisão
• Precisa de alta vazão

Fica claro por que o primeiro robô foi usado em uma aplicação de soldagem automotiva!

Tipos de Soldagem Robótica

Existem vários tipos diferentes de soldagem. Naturalmente, você pode se perguntar quais tipos de soldagem robôs podem fazer. Robôs podem tipicamente realizar qualquer tipo de processo de soldagem. Isso inclui:

• Soldagem por pontos
• Soldagem a arco
• Soldagem por resistência
• Soldagem MIG
• Soldagem TIG
• Soldagem a laser
• Soldagem a plasma

Soldagem por pontos é um tipo de soldagem por resistência que une duas peças de metal em um único ponto. Daí o nome "soldagem por pontos". Este processo usa grandes quantidades de corrente elétrica através do metal para criar imensa quantidade de calor. Este calor derrete o metal permitindo que duas chapas se unam.

Soldagem a arco é uma forma antiga, mas muito comum de soldagem. Como o nome sugere, a soldagem a arco usa um arco elétrico para soldar metal. Como a soldagem por pontos, a eletricidade é o catalisador deste processo. Uma corrente passa por uma vareta de metal para o material. A vareta de metal é chamada de eletrodo. A corrente aparece como um arco brilhante. Este arco fornece o calor necessário para derreter as duas peças de metal juntas.

Soldagem por resistência é um termo mais amplo para vários tipos de soldagem. Inclui qualquer solda onde corrente elétrica é passada por contato direto através de duas peças de metal para soldá-las. Soldagem por pontos é um tipo de soldagem por resistência. Outros tipos incluem soldagem por projeção e soldagem por costura.

Soldagem MIG é um tipo de soldagem a arco. MIG significa Metal Inert Gas (Gás Inerte Metálico). É frequentemente preferida por sua velocidade e versatilidade com diferentes tipos de metais. A soldagem MIG também é comum em aplicações de soldagem robótica. Um componente adicional da soldagem MIG é o uso de um gás de proteção. Este gás protege o processo de soldagem de contaminantes que possam estar na atmosfera imediata.

Soldagem TIG é outro tipo de soldagem a arco. TIG significa Tungsten Inert Gas (Gás Inerte de Tungstênio). Este processo usa um eletrodo de tungstênio para criar seu arco. Como a soldagem MIG, este tipo também utiliza gás para proteção contra contaminação. A soldagem TIG é notoriamente difícil para operadores dominarem. Também não é tão rápida quanto outros tipos de soldagem comparáveis. O que perde em velocidade ganha em uma solda mais focada, muitas vezes mais forte.

Soldagem a laser utiliza um feixe de laser de alta potência para criar soldas pequenas e focadas. Este estilo permite controle inigualável, tornando-o útil para soldagem tanto de metal quanto de plástico. Sistemas de soldagem a laser incluem tipos de fibra, gás e estado sólido. Estes sistemas oferecem algumas das maiores taxas de velocidade e precisão alcançáveis para a indústria de soldagem. No entanto, deve-se esperar que sistemas de soldagem a laser sejam algumas das opções mais caras no mercado de soldagem.

Soldagem a plasma é semelhante à soldagem TIG e às vezes até usa um eletrodo de tungstênio. Difere principalmente na construção da tocha. A tocha tem um pequeno bico de cobre que ejeta o arco em alta velocidade e temperatura. É aí que reside a vantagem da soldagem a plasma. Temperaturas padrão de arco para soldagem a plasma podem estar na faixa de 25.000 °C a 30.000 °C. Comparativamente, temperaturas padrão para outros tipos de soldagem a arco podem estar na faixa de 5.000 °C a 6.000 °C.

Por Que Automatizar o Processo de Soldagem?

Há muitos fatores que levam empresas a automatizar o processo de soldagem. Enormes retornos são encontrados ao passar de soldagem manual para automatizada. Razões comuns incluem:

• Melhoria no tempo de ciclo
• Custos e disponibilidade de mão de obra
• Consistência
• Precisão
• Eficiência de material
• Segurança

Tempo de Ciclo

O tempo de ciclo é frequentemente uma preocupação imediata para processos de soldagem de alto volume. Aplicações que requerem altos níveis de vazão às vezes encontram a velocidade do operador como fator limitante na manufatura. Em outras palavras, soldadores manuais têm limites de velocidade de soldagem que podem impactar negativamente os fabricantes. Robôs podem soldar em uma taxa mais alta que até soldadores humanos qualificados. Essa velocidade é encontrada não apenas durante o processo de soldagem em si, mas também no tempo necessário para mover entre posições. Além disso, robôs não precisam de pausas nem sofrem tempo de inatividade devido a troca de turnos. Um soldador robótico pode continuar soldando enquanto houver material disponível. Esses fatores frequentemente levam ao retorno sobre investimento mais perceptível para fabricantes.

Como poderia ser seu retorno? Nossa Calculadora de Investimento pode ajudar a estimar economias e identificar áreas de melhoria, e calcular seu retorno sobre investimento.

Custos de Mão de Obra e Precisão

Soldadores qualificados são uma commodity cara e limitada no mercado de trabalho atual. Isso coloca fabricantes em uma posição difícil para manter operações. Diferenças de habilidade levam a diferenças perceptíveis de qualidade na soldagem, o que impacta negativamente as vendas. Além disso, custos de mão de obra são um impacto considerável no resultado final de um fabricante. Por esta razão, muitas empresas consideram automatizar o processo de soldagem uma decisão necessária para permanecer competitivas.

Consistência

Controle de qualidade é essencial para aplicações de soldagem. Pequenas imperfeições e inconsistências causam vazios, empenamento e fraquezas nas soldas. Problemas como esses podem até tornar o produto inutilizável. Isso leva a mais sucata e material desperdiçado. A maioria dos fabricantes rastreia a quantidade de material desperdiçado a cada ano. Este custo pode ser recuperado com a integração de um robô de soldagem em seu processo. A consistência da robótica significa a mesma qualidade de solda a cada vez e menos sucata comparado à soldagem manual.

Precisão

Para certas aplicações, precisão extrema é requerida. Este nível de desempenho só é alcançável através da automação do processo de soldagem. O feedback de alta resolução fornecido pelos servomotores nos robôs permite precisão que não pode ser igualada por soldadores humanos. Esta precisão é atingível vez após vez, já que o robô não se fatiga como soldadores manuais.

Eficiência de Material

Soldadores robóticos são mais eficientes no uso de material. Como seguem um conjunto programado de instruções, robôs usarão a mesma quantidade de material cada vez que soldarem uma peça. Mesmo soldadores qualificados cometem erros e têm inconsistências. Há variações na quantidade de material de soldagem consumido de peça para peça no processo manual. Estes materiais incluem eletrodos, plasma, gases, etc.

Segurança

O processo de soldagem é inerentemente perigoso. Estes perigos incluem:

• Choque elétrico
• Som
• Exposição ao arco
• Riscos de explosão

Qualquer processo que inclua eletricidade de alta voltagem e altas temperaturas será perigoso para humanos. Soldadores manuais estão sempre expostos a estes perigos durante o processo de soldagem. Lesões potenciais incluem:

• Queimaduras
• Eletrocussão
• Perda auditiva
• Cegueira

Lesões no local de trabalho são caras. Esta despesa é mitigada com o uso de soldadores robóticos. É importante lembrar que robôs não removem o perigo do processo. Robôs simplesmente removem um operador humano da exposição direta ao processo. Você deve seguir protocolos de segurança adequados e estratégias de mitigação de risco ao integrar um robô soldador em sua instalação.

Tipos de Robôs Usados para Soldagem

Tecnicamente, qualquer tipo de robô estacionário pode ser usado em uma aplicação de soldagem. Estes tipos de robôs incluem:

• Braços articulados
• Robôs de seis eixos
• Robôs SCARA
• Cilíndricos
• Cartesianos ou Gantry

Qualquer um destes robôs pode ser um soldador se uma ferramenta de soldagem puder ser montada na extremidade de seu braço. No entanto, robôs de seis eixos são de longe o tipo mais comum de robôs de soldagem. A razão é que são o tipo de robô mais flexível. O robô de seis eixos pode contorcer-se para soldar em ângulos não alcançáveis pelos outros tipos de robôs. Este robô também pode escalar para ter um grande alcance de movimento necessário para muitas aplicações de soldagem.

Uma inovação recente na indústria de soldagem robótica é a inclusão de robôs colaborativos de seis eixos para soldagem. Robôs colaborativos são mais fáceis de ensinar novos processos do que robôs industriais padrão. O processo de ensino é frequentemente feito com uma técnica de guiamento manual. Um operador pode guiar o robô pelo processo manualmente para ensiná-lo uma nova peça para soldar. Isso dá à robótica um lugar para aplicações de volume médio. Robôs industriais padrão requerem novo código a ser escrito para ensinar uma nova peça. Isso pode exigir um especialista gastar várias horas a dias para desenvolver e testar o código. Um operador pode ensinar um cobot uma nova peça em questão de minutos.

Uma nota importante aqui é que robôs de soldagem colaborativos têm limitações. Fatores como tamanho, velocidade e capacidade de carga significam que robôs colaborativos não serão certos para todas as aplicações de soldagem. É importante considerar os requisitos específicos de sua aplicação para determinar se um robô colaborativo é a solução certa para seu robô de soldagem. Um especialista pode ajudá-lo a fazer esta determinação. A rede de consultores independentes da HowToRobot pode ajudá-lo a determinar onde e como automatizar.

Considerações Adicionais

Existem considerações adicionais que você deve contabilizar com soldadores robóticos. Raramente um robô pode ser introduzido em um processo sem equipamento adicional. Robôs também podem não funcionar em todas as aplicações de soldagem. Por estas razões, é importante identificar fornecedores experientes.

Peça soluções a fornecedores aqui com nossa ferramenta RFI. Eles responderão como podem automatizar seu processo rápida e facilmente.

Equipamento adicional pode incluir dispositivos de fixação e sistemas de segurança. Um dispositivo de fixação (jig) é um sistema mecânico que segura e apresenta as peças a serem soldadas ao robô de forma previsível. Jigs podem ser coisas como mesas rotativas ou sistemas de fixação dependendo da aplicação. Jigs também podem ser consideravelmente caros. Por esta razão, é importante pensar em como a peça será apresentada ao robô para seu processo de soldagem.

Como com qualquer robô, equipamento de segurança deve ser incluído no custo total do projeto. Equipamento de segurança pode incluir:

• Gaiolas de segurança
• Sensores
• Cortinas de luz
• Scanners de segurança
• Relés de segurança

O processo de soldagem tem perigos adicionais que tornam a segurança ainda mais importante a considerar. Robôs são projetados para executar sua tarefa repetidamente de forma automática. Sistemas de segurança garantem que, se operadores humanos ou obstruções estiverem presentes, o robô se comportará de forma segura e previsível.

Quando Robôs de Soldagem São uma Má Ideia?

Existem certos cenários onde robôs podem não ser benéficos para sua aplicação. Certos processos podem variar demais no tipo de produto usado. Por exemplo, considere um negócio que produz muitas peças personalizadas em pequenos volumes. Este negócio pode descobrir que precisa reprogramar um robô muitas vezes por ano. Este custo adicionado e tempo de inatividade podem tornar um robô ineficiente para este processo.

Outros riscos incluem dependências de robôs em certas aplicações. Se a falha de um único robô pode paralisar um processo inteiro, você pode se expor a risco. Por esta razão, é importante ter medidas de manutenção preventiva e peças de reposição em vigor.

O Que Vem a Seguir?

Você pode navegar em nosso diretório de fornecedores para encontrar empresas perto de você que se especializam em sua aplicação ou marca de robô. Nosso diretório de mais de 15.000 fornecedores pode ajudá-lo a se conectar com empresas relevantes para você rápida e facilmente.

É importante lembrar que sistemas de soldagem robótica requerem um investimento inicial pesado. Isso leva a uma alta barreira de entrada no mercado de soldagem robótica para alguns fabricantes. Você pode usar a ferramenta RFQ da HowToRobot para receber cotações e ofertas de fornecedores de robôs baseadas em suas necessidades para ver quais poderiam ser seus custos.