Soldagem robótica:como os robôs podem ajudar a automatizar as tarefas de soldagem

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

Um robô de soldagem é qualquer máquina automatizada operando em uma aplicação de soldagem. Robôs e soldagem têm uma longa história. Não é de se admirar que as aplicações de soldagem robótica frequentemente tenham um forte retorno sobre o investimento. Freqüentemente, há muitos integradores e fabricantes especializados em soldagem robótica.

O objetivo deste artigo é explorar os fundamentos da soldagem robótica e suas vantagens. Isso o ajudará 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

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Indústrias para soldagem robótica

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

• automotivo
• Aeroespacial
• metais
• Construção

As empresas nesses setores freqüentemente obtêm grande sucesso com a soldagem robótica. A razão para isso são os tipos de produtos que essas empresas fabricam se prestam facilmente à automação. Em um artigo anterior, discutimos as características das tarefas que são ideais para robôs. Você pode ler mais sobre esse tópico aqui: Robôs industriais:o guia nº 1 de robótica para todas as indústrias .

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

• Execute a mesma soldagem repetidamente
• Pequena variação de peças a soldar
• O processo tem perigos inerentes
• Requer altos níveis de repetibilidade e precisão
• Necessita de alto rendimento

É claro porque o primeiro robô foi usado em uma aplicação de soldagem automotiva!

Tipos de soldagem por robô

Existem vários tipos diferentes de soldagem. Naturalmente, você pode se perguntar quais tipos de soldagem os robôs podem fazer. Os robôs normalmente podem 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 de 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 imensas quantidades de calor. Este calor derrete o metal permitindo que duas folhas se unam.

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

Soldagem por resistência é um termo mais amplo para vários tipos de soldagem. Isso inclui qualquer solda onde a corrente elétrica é passada via contato direto através de duas peças de metal para soldá-las. A soldagem a ponto 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 gás inerte de metal. Muitas vezes é preferido por sua velocidade e versatilidade com diferentes tipos de metais. A soldagem MIG também é comum para 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 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 um tipo notoriamente difícil para os operadores dominarem. Também não é tão rápido quanto outros tipos de soldagem comparáveis. O que ele perde em velocidade, ele ganha em uma soldagem mais focada e freqüentemente mais forte.

Soldagem a laser utiliza um feixe de laser de alta potência para criar soldas pequenas e focalizadas. Este estilo permite um controle incomparável, tornando-o útil para soldagem de metal e plástico. Os sistemas de soldagem a laser incluem fibra, gás e tipos de estado sólido. Esses sistemas oferecem algumas das mais altas taxas de velocidade e precisão possíveis para a indústria de soldagem. No entanto, você deve esperar que os sistemas de soldagem a laser sejam algumas das opções mais caras no mercado de soldagem.

Soldagem plasma é semelhante à soldagem TIG e às vezes até usa um eletrodo de tungstênio. Ele difere principalmente na construção da tocha. A tocha possui um pequeno bico de cobre que ejeta o arco em alta velocidade e temperatura. É aqui que reside a vantagem da soldagem a plasma. As temperaturas de arco padrão para soldagem de plasma podem estar na faixa de 25.000 ° C a 30.000 ° C. Comparativamente, as 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?

Existem muitos fatores que levam as empresas a automatizar o processo de soldagem. Grandes retornos são encontrados passando da soldagem manual para a automatizada. Os motivos comuns incluem:

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

Tempo de ciclo

O tempo de ciclo é frequentemente uma preocupação imediata para processos de soldagem de alto volume. As aplicações que requerem altos níveis de rendimento às vezes consideram a velocidade do operador o fator limitante na fabricação. Em outras palavras, os soldadores manuais têm limites na velocidade de soldagem que podem impactar negativamente os fabricantes. Os robôs podem soldar a uma taxa mais alta do que até mesmo soldadores humanos qualificados. Essa velocidade é encontrada não apenas durante o processo de soldagem em si, mas também no tempo necessário para se mover entre as posições. Além disso, os robôs não precisam de pausas ou tempo de inatividade devido à mudança de turno. Um soldador robótico pode continuar a soldar enquanto o material estiver disponível para ele. Esses fatores geralmente levam ao retorno do investimento mais notável para os fabricantes.

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Custos de mão de obra e precisão

Soldadores qualificados são uma mercadoria cara e limitada no mercado de trabalho de hoje. Isso coloca os fabricantes em uma posição difícil para manter as operações. Diferenças de habilidade levam a diferenças de qualidade perceptíveis na soldagem, o que tem um impacto negativo nas vendas. Além disso, os custos de mão de obra têm um impacto considerável nos resultados financeiros do fabricante. Por esse motivo, muitas empresas consideram a automação do processo de soldagem uma decisão necessária para se manterem competitivas.

Consistência

O controle de qualidade é essencial para aplicações de soldagem. Pequenas imperfeições e inconsistências causam vazios, empenamentos e fraquezas nas soldas. Problemas como esses podem até inutilizar o produto. Isso leva a mais sucata e desperdício de material. A maioria dos fabricantes rastreia a quantidade de material desperdiçado todos os anos. Esse custo pode ser recuperado com a integração de um robô de soldagem em seu processo. A consistência da robótica significa a mesma qualidade de soldagem cada vez e menos refugo em comparação com a soldagem manual.

Precisão

Para certas aplicações, extrema precisão é necessária. Este nível de desempenho só é possível através da automação do processo de soldagem. O feedback de alta resolução fornecido pelos servo motores nos robôs permite uma precisão que não pode ser igualada por soldadores humanos. Esta precisão é alcançável repetidamente, uma vez que o robô também não ficará cansado como os soldadores manuais.

Eficiência material

Soldadores robóticos são mais eficientes com o uso de material. Como eles seguem um conjunto programado de instruções, os robôs usarão a mesma quantidade de material cada vez que soldarem uma peça. Até mesmo soldadores habilidosos cometerão erros e apresentarão inconsistências. Existem variações na quantidade de material de soldagem consumido de peça a peça no processo manual. Esses materiais incluem eletrodos, plasma, gases, etc.

Segurança

O processo de soldagem é inerentemente perigoso. Esses 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 os humanos. Os soldadores manuais estão sempre expostos a esses riscos durante o processo de soldagem. Lesões potenciais incluem:

• queimaduras
• Eletrocussão
• Perda de audição
• Cegueira

Lesões no local de trabalho são caras. Essa despesa é atenuada com o uso de soldadores robóticos. É importante lembrar que os robôs não eliminam o perigo do processo. Os robôs simplesmente removem um operador humano da exposição direta ao processo. Você deve seguir os protocolos de segurança adequados e as estratégias de mitigação de risco ao integrar um soldador robô em suas instalações.

Tipos de robôs usados ​​para soldagem

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

• Braços articulados
• robôs de seis eixos
• robôs SCARA
• Cilíndrico
• cartesiano ou pórtico

Qualquer um desses robôs pode ser um soldador se uma ferramenta de soldagem puder ser montada na extremidade de seu braço. No entanto, os tipos de seis eixos são de longe o tipo mais comum de robôs de soldagem. A razão para isso é que eles são o tipo de robô mais flexível. O robô de seis eixos pode se contorcer para soldar em ângulos não alcançáveis ​​por outros tipos de robô. Este robô também pode ser dimensionado para ter uma grande amplitude de movimento necessária para muitas aplicações de soldagem.

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

Uma observação importante aqui é que os robôs de soldagem colaborativa têm limitações. Fatores como tamanho, velocidade e capacidade de carga útil significam que robôs colaborativos não serão adequados 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 essa 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 levar em consideração com soldadores robóticos. Raramente um robô pode ser introduzido em um processo sem equipamento adicional. Os robôs também podem não funcionar em todas as aplicações de soldagem. Por essas razões, é importante identificar fornecedores experientes.

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Equipamentos adicionais podem incluir gabaritos e sistemas de segurança. Um gabarito é um sistema mecânico que segura e apresenta as peças a serem soldadas ao robô de forma previsível. Os gabaritos podem ser coisas como mesas rotativas ou sistemas de fixação, dependendo da aplicação. Os gabaritos também podem ser consideravelmente caros. Por isso, é importante pensar em como a peça será apresentada ao robô para o seu processo de soldagem.

Como acontece com qualquer robô, o equipamento de segurança deve ser incluído no custo geral do projeto. O equipamento de segurança pode incluir:

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

O processo de soldagem tem riscos adicionais que tornam a segurança ainda mais importante a se considerar. Os robôs são projetados para executar sua tarefa de forma automática e repetida. Os sistemas de segurança garantem que, se houver operadores humanos ou obstruções, o robô se comportará de maneira segura e previsível.

Quando os robôs de soldagem são uma má ideia?

Existem certos cenários em que os robôs podem não ser benéficos para a sua aplicação. Certos processos podem variar muito no tipo de produto usado. Por exemplo, considere uma empresa que produz muitas peças personalizadas em pequenos volumes. Essa empresa pode reprogramar um robô muitas vezes por ano. Esse custo adicional e o tempo de inatividade podem tornar um robô ineficiente para esse processo.

Outros riscos incluem dependências de robôs em determinados aplicativos. Se uma única falha do robô pode atrasar um processo inteiro, você pode se expor ao risco. Por este motivo, é importante ter medidas de manutenção preventiva e peças sobressalentes no local.

O que vem a seguir?

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É importante lembrar que os sistemas de soldagem robótica exigem um investimento inicial robusto. Isso leva a uma grande 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 com base em suas necessidades para ver quais poderiam ser seus custos.