Soldagem a laser:mais do que uma possibilidade remota

Avanços recentes para tecnologias a laser mais acessíveis e capazes estão sendo combinados com robôs industriais de alto desempenho, fornecendo aos fabricantes maior precisão e flexibilidade (em relação aos processos de soldagem robótica tradicionais, mas confiáveis) para uma produtividade ainda maior no chão de fábrica. Além disso, materiais que antes eram vistos no setor industrial como não soldáveis ​​agora estão sendo fabricados com facilidade, muitas vezes criando produtos exclusivos e reduzindo o desperdício.

Amplamente utilizado para substituir aplicações de soldagem a ponto para aplicações aeroespaciais, automotivas e fabricantes de equipamentos pesados, a soldagem remota a laser (RLW) – uma técnica de soldagem a laser sem contato – está começando a ter um aumento na utilização para aplicações mais complexas em vários setores, especialmente para fabricação de alto volume. Embora a soldagem robótica tradicional ainda seja o método preferido para uma ampla gama de tarefas, as aplicações que exigem o máximo de precisão e velocidade são mais adequadas para robôs industriais equipados com cabeçotes de soldagem a laser remotos. Se você está apenas começando a aprender sobre RLW ou está mais perto de fazer uma compra robótica, as informações a seguir podem ser úteis para o seu processo de tomada de decisão.

Por que soldagem a laser remota?

A soldagem a laser remota é “remota” porque o cabeçote do laser usa uma distância maior de 100-150 mm para que o feixe viaje da cabeça até o ponto em que está focado na peça. A fibra ótica é usada para canalizar o feixe de laser para uma ferramenta de ponta de braço de cabeça de laser - aumentando muito a flexibilidade do movimento do robô, minimizando a interferência e evitando danos dispendiosos devido a uma colisão. Um cabeçote de solda a laser remoto foca e guia um feixe de laser rapidamente com espelhos dirigidos por motores de galvanômetro (baixa inércia, servomotores programáveis).

Isso torna a precisão do robô um fator secundário, permitindo que os fabricantes implementem sistemas tradicionais robôs de carga útil pesada, como o SP165 ou um GP180 para posicionar os cabeçotes. Usar um robô de estilo convencional como este, em vez de um robô de alta precisão, como o MC2000 II, geralmente é mais barato e oferece um período de retorno melhor.

Da mesma forma, os cabeçotes de solda a laser remotos têm software especial, permitindo que os programas operem enquanto o robô está em movimento. Isso é comumente conhecido como soldagem “on-the-fly”. Enquanto um número menor de aplicativos usa configurações “on-the-fly”, a Yaskawa oferece um recurso que dispara uma saída com base na posição do robô, sincronizando o movimento do robô e o movimento da cabeça do laser no mesmo ponto todas as vezes.

O RLW é econômico?

Embora a soldagem a laser ainda envolva grandes gastos de capital para o laser, cabeçote e resfriador, ela continua a cair de preço. Para justificar esse tipo de investimento de capital inicial, é importante compensar o custo com volume suficiente. Se a produção de alto volume for uma preocupação, falar com um fornecedor respeitável de robôs sobre os prós e contras da soldagem robótica a laser em comparação com a instalação de um robô de soldagem com uma pistola pontual e um temporizador para sua aplicação específica pode ser benéfico.

Da mesma forma, a soldagem robótica a laser normalmente usa lasers YAG (uma combinação de cristais de ítrio, alumínio e granada) que emitem luz nociva, exigindo um invólucro à prova de luz. Isso adiciona despesas adicionais e pode ser impraticável para grandes estruturas como carrocerias. Para lidar com a soldagem a laser de peças maiores, algumas cabeças de soldagem a laser utilizam uma “cobertura” ao redor da área de solda, formando uma vedação à prova de luz. Como visto com o Laser Seam Stepper (LSS) da IPG, ele localiza o requisito de compartimento à prova de luz, mas limita o comprimento e o alcance da solda, tornando-o um substituto ideal para soldas de estilo ponto ou ponto.

A RLW é a única maneira de soldar a laser?

O cabeçote de soldagem a laser remoto oferece a vantagem de mover rapidamente o feixe em uma área ampla e pode não exigir nenhum movimento do robô durante a execução de várias soldas em uma determinada área. Os robôs também podem apresentar peças a um cabeçote RLW estacionário para ajudar a compartilhar a carga de manter o tempo de “laser ligado” alto. As cabeças RLW também podem ser usadas para manipular o feixe para aplicações não soldadas, como ablação para limpeza de peças.

Uma cabeça fixa pode ser montada na extremidade do robô para permitir que o movimento do robô se mova a viga. Mesmo cabeçotes fixos podem incorporar alguma manipulação de feixe que balança ou oscila o feixe para fazer uma solda mais ampla, distribuindo calor, lidando com mais variação de junta e liberação de vapores. Carga útil menor, os robôs da classe de soldagem a arco podem ser combinados com uma cabeça oscilante em uma célula de trabalho menor e de custo mais baixo para peças menores.

O que mais deve ser considerado?

Materiais
Como mencionado, a soldagem a laser está abrindo as portas para a soldagem de materiais de última geração. Um desses materiais que muitas vezes é questionado é o novo aço de ultra-alta resistência usado na indústria automotiva e se ele é adequado para soldagem a laser versus soldagem a ponto por resistência. Devido à metalurgia do aço de resistência mais forte, ele é definitivamente um bom candidato e pode responder a ciclos rápidos de aquecimento/resfriamento da soldagem a laser (melhor do que o aquecimento por resistência mais lento).

O uso de alumínio para fabricação caminhões mais leves e para a fabricação de peças de automóveis, como bandejas de baterias de veículos eletrônicos, também está crescendo rapidamente. Como resultado, o uso de soldagem a laser para este último está ganhando força - já que a baixa entrada de calor da soldagem a laser, alta velocidade de soldagem e grande flexibilidade ajudam os fabricantes a atender aos requisitos rigorosos em torno do processo de soldagem de peças de bateria de carro.

Métodos
Da soldagem a ponto por resistência à soldagem por fricção, a soldagem robótica a laser está substituindo certos processos, aumentando a qualidade e o rendimento. Tipos específicos de processos de solda a laser que estão sendo bastante observados para uma variedade de aplicações de soldagem robótica incluem fio quente e soldagem a laser híbrida. Da mesma forma, a soldagem a laser para cladding com arame e pó está ganhando interesse devido à velocidade e baixo aporte de calor.



Projeto de juntas
Juntas sobrepostas com ajuste apertado funcionam melhor para soldagem a laser. Pequenos espaços entre as superfícies podem transformar a soldagem a laser em corte a laser rapidamente e é por isso que os acessórios para soldagem a laser usam fixação de alta força. A soldagem a laser requer apenas um acesso lateral, ao contrário da soldagem a ponto, mas a parte inferior precisa de suporte para resistir às forças de aperto.

Superfície
A superfície do produto a ser soldado também deve ser considerada. Idealmente, ao usar um laser para um produto, uma superfície de classe A (uma superfície de forma livre com uma forma estética e ótima qualidade de superfície) deve ser usada. Isso ocorre porque a pequena zona afetada pelo calor limpa muito bem. Por esta razão, o uso de soldagem a laser - em vez da tradicional soldagem a ponto por resistência (RSW), soldagem a arco de metal a gás (GMAW) ou soldagem a gás inerte de tungstênio (TIG) - está se expandindo em indústrias como a indústria de eletrodomésticos, onde o aço inoxidável fabricam-se exaustores, fornos e frigoríficos.

Recursos Qualificados
Ao programar um robô, é fundamental que o operador entenda o processo que está ensinando ao robô. Um operador de robótica qualificado com experiência em soldagem por arco ou resistência pode não entender completamente os processos a laser. Por esse motivo e para obter o máximo do processo, mantendo a integridade da peça, as empresas devem considerar a contratação ou treinamento de pessoal para entender as técnicas de soldagem a laser. Volts, amplificadores e velocidade de alimentação do fio são substituídos por potência e velocidade do laser, sem mencionar as diferenças de gás de proteção e metal de adição potencialmente usados. A segurança do laser também é um fator crítico pelo qual o pessoal da fábrica também será responsável.

Desde a geometria da junta até o encaixe da peça e muito mais, há muitas facetas a serem consideradas na soldagem robótica a laser. Se você está se perguntando se a qualidade robusta e o aumento no rendimento fornecidos pela soldagem robótica a laser são uma boa opção para sua empresa, é aconselhável entrar em contato com seu fornecedor de robôs preferido para buscar respostas para suas perguntas específicas de aplicação.