Se hai mai trascorso del tempo in un'officina di saldatura (o hai anche guardato uno spettacolo sulla produzione), sai quanto sia fondamentale la velocità per una linea, una gara e sì, anche per la saldatura. Ma il punto è questo: vendo robot di saldatura collaborativi mobili ormai da alcuni anni e una domanda che ricevo continuamente è: "La velocità con cui si muove il robot compromette effettivamente la qualità della saldatura?" Non è una risposta casuale, "dipende": dietro c'è la scienza vera e se sei un produttore che cerca di ridurre i costi senza bruciare parti, questo è importante.
Cominciamo dalle basi. La qualità della saldatura non è solo una questione di aspetto gradevole (anche se le saldature graziose aiutano con l'ispezione). Si tratta di penetrazione, fusione, assenza di porosità e spruzzi minimi. La velocità di movimento del robot controlla direttamente per quanto tempo il bagno di saldatura è esposto alla fonte di calore, solitamente MIG, TIG o plasma per i robot collaborativi. Troppo velocemente e non si dà al metallo abbastanza tempo per fondersi correttamente o per consentire al metallo d'apporto (se utilizzato) di fluire nel giunto. Troppo lento e surriscalderai il metallo di base, provocando deformazioni, bruciature o addirittura screpolature. È un equilibrio stretto, soprattutto quando lavori con una configurazione mobile rispetto a un braccio fisso, ne parleremo più avanti.
Analizziamo l'impatto della velocità. Innanzitutto, la penetrazione: è la profondità con cui la saldatura si fonde nel metallo di base, che non è negoziabile per le parti strutturali (si pensi alle attrezzature agricole, ai telai metallici o alle staffe per carichi pesanti). Se un robot si muove troppo velocemente, l’apporto di calore per unità di lunghezza diminuisce. Ad esempio, se la corrente di saldatura è di 180 A e la tensione è di 24 V, spostarsi a 10 pollici al minuto (ipm) rispetto a 20 ipm significa che a ogni centimetro di giunto viene applicata la metà del calore. Il metallo sottile può farla franca con mosse veloci, ma l'acciaio spesso? Otterrai una saldatura superficiale e debole che si spezzerà sotto pressione. Ho visto produttori testarlo con parti vecchie, troppo velocemente, e la saldatura si rompe ogni volta durante un test di trazione.
Poi c'è la fusione: è allora che il bagno di saldatura scioglie entrambi i pezzi di metallo di base in modo che si leghino insieme, non solo il riempitivo che si trova sopra. Una velocità lenta potrebbe sembrare utile per ottenere più calore, ma se è troppo lenta potresti ottenere una "saldatura eccessiva": il riempitivo forma troppe pozzanghere, non si mescola con il metallo di base e crea giunti fragili. La porosità è un'altra grande e minuscola bolla di gas che si forma quando la saldatura si raffredda troppo velocemente o c'è troppa aria intorno. Se il robot si muove alla giusta velocità, il gas può fuoriuscire prima che il metallo si solidifichi. Troppo velocemente e il metallo si raffredda prima che escano le bolle; troppo lentamente e il calore in eccesso potrebbe attirare aria all'interno del giunto. Anche gli schizzi: a nessuno piace pulirli. Una velocità elevata può portare a un arco instabile, che fa volare schizzi ovunque, mentre una velocità lenta potrebbe lasciare che l'arco rimanga in un punto e causare ulteriori schizzi o bruciature.
Ora vendo robot mobili per saldatura collaborativa, quindi parliamo di come la mobilità cambia tutto questo. I robot fissi sono fissati in un punto, quindi la loro velocità è costante in tutta l'area di lavoro. Quelli mobili rotolano su ruote, quindi il loro movimento può spostarsi leggermente se il pavimento non è perfettamente piano o se la parte è irregolare. Ecco perché le configurazioni mobili devono avere controlli di velocità calibrati: se il tuo robot rallenta superando un piccolo avvallamento in officina, potresti subire un burn-through in quel punto, mentre un urto lo fa accelerare e saltare un punto. Una volta ho lavorato con una piccola officina di fabbricazione che è passata da un robot fisso al nostro robot di saldatura collaborativo mobile e ho pensato che "la velocità è velocità": non si ricalibravano per il pavimento irregolare e dovevano rielaborare il 20% delle parti per un mese. Una volta regolata la velocità per ciascuna sezione, questa è scesa a meno del 2%.
Aspetta, non tutti i robot di saldatura sono uguali, giusto? Offriamo diversi modelli per diversi lavori. Ad esempio, il robot per saldatura con braccio fisso 1600 è perfetto per parti più grandi che un braccio fisso non può raggiungere, quindi la velocità è importante per ottenere saldature uniformi su una superficie più grande. Il nostro robot di saldatura collaborativo programmabile ti consente di inserire una velocità personalizzata per ogni percorso di saldatura, il che rappresenta una svolta per le parti con spessore del giunto variabile, come una staffa che è spessa in un punto e sottile in un altro. Se usi solo una velocità di taglia unica, rovinerai entrambe le estremità. Inoltre, il nostro robot per saldatura magnetica è ottimo per mantenere le parti in posizione durante la saldatura, quindi il movimento del robot non cambia a metà lavoro; anche la stabilità della parte è legata alla velocità, perché se la parte si muove, il robot deve compensare e la velocità potrebbe diminuire.
Entriamo nei numeri del mondo reale. Un test comune che eseguiamo con i clienti: acciaio sottile (1/8 di pollice) per rimorchi. La velocità ottimale è 15-18 ipm. Passando a 25 ipm, la penetrazione diminuisce del 30%: la saldatura non regge durante un test di carico. Vai a 10 ipm e il metallo sottile si brucia. Per il metallo più spesso (1/4 di pollice), il punto ottimale è 10-12 ipm più lento per ottenere una penetrazione sufficiente senza surriscaldarsi. Non è casuale; deriva dai nostri test interni, ma anche dagli standard di settore dell'American Welding Society (AWS), che consiglio sempre di verificare perché non si tratta solo dei nostri discorsi di vendita.
Un altro fattore: l'angolo di corsa. La velocità del robot interagisce con l'angolo di movimento in corrispondenza dell'angolo di trascinamento rispetto a quello di spinta. Se utilizzi un angolo di spinta (comune per MIG), una velocità leggermente inferiore potrebbe aiutare con la fusione, mentre un angolo di trascinamento richiede una velocità leggermente superiore. Ma se la velocità del tuo robot è ridotta, anche l'angolo retto non risolverà il problema. Alcuni clienti mi hanno chiesto se potevano semplicemente impostare il robot su una velocità "media" e ignorarlo, assolutamente no. Ogni giunto, ogni parte, ogni materiale necessita di una regolazione della velocità. Ecco perché i robot collaborativi sono migliori per i lavori in piccoli lotti, perché puoi modificare la velocità per ogni parte, a differenza dei robot a linea fissa che vengono impostati una volta per la produzione di massa.
E gli errori comuni? I nuovi utenti di robot spesso pensano più velocemente = più parti all'ora, quindi aumentano la velocità. Ma se le saldature sono difettose, stai perdendo più tempo a rielaborare o rottamare le parti di quanto ne risparmiavi andando veloce. L'anno scorso un cliente mi ha detto che producevano 10 parti all'ora con il loro vecchio robot, ma 3 erano rottami. Sono passati al nostro robot collaborativo per saldatura, hanno impostato la velocità corretta per ciascuna parte, hanno ottenuto 12 parti all'ora e il tasso di scarto è sceso al 2%. Questa è un'ottimizzazione della velocità di vittoria non significa solo muoversi più velocemente, ma muoversi alla giusta velocità.
E con i robot mobili, devi tenere conto anche del tempo di configurazione. Se stai spostando il robot da una postazione di lavoro a un'altra, non vuoi che si muova prima a tutta velocità intorno all'area di sicurezza, ma anche, quando è vicino a un pezzo, dovrebbe rallentare per raggiungere la velocità di saldatura. I nostri robot sono dotati di sensori integrati che regolano la velocità in base alla distanza dal pezzo, eliminando ogni dubbio. Non dovrai più preoccuparti se il robot si muove troppo velocemente quando si avvicina a un giunto.
Aspetta, esiste un caso in cui più veloce è meglio? Forse per materiali molto sottili o applicazioni di saldatura ad alta velocità, ma questo è specializzato. La maggior parte dei produttori lavora con acciaio, alluminio o acciaio inossidabile di medio spessore e, per questo, la costanza della velocità è più importante della velocità pura. Un robot che si muove a una velocità costante di 15 ipm è migliore di uno che scatta a 20 ipm per metà della saldatura e striscia a 8 ipm per l'altra metà. È qui che i robot programmabili brillano: puoi mappare l'intero percorso di saldatura, impostare la velocità per ogni centimetro, in modo che sia coerente.
Quindi, cosa dovresti fare se hai a che fare con la velocità del robot di saldatura? Innanzitutto, testa ogni materiale e spessore della parte per trovare il punto ottimale. Utilizza le linee guida AWS come punto di partenza, quindi modifica con le tue parti. Se utilizzi un robot mobile, assicurati di calibrarlo per la tua officina: superfici irregolari possono ostacolare il movimento. Se lavori su pezzi personalizzati o in piccoli lotti, procurati un robot programmabile in modo da poter regolare la velocità al volo. E non dimenticare che i dispositivi magnetici di fissaggio delle parti possono mantenere le parti stabili, in modo che il movimento del robot non venga interrotto, il che aiuta a mantenere una velocità costante.
In fin dei conti, la velocità di movimento del robot è una variabile fondamentale che determina o compromette la qualità della saldatura. Non è qualcosa che puoi impostare e dimenticare, ma con il robot giusto, come i nostri modelli mobili, programmabili o magnetici, e qualche piccolo test, puoi ottenere saldature uniformi e di alta qualità senza sprecare tempo o materiali.
Se stai cercando di aggiornare la tua configurazione di saldatura e vuoi parlare di come la velocità del robot può funzionare per le tue parti specifiche, contattaci. Possiamo aiutarti a trovare il robot giusto per la tua officina, che si tratti del nostro robot di saldatura collaborativo mobile per spazi flessibili, del robot di saldatura con braccio 1600 per parti più grandi o di un modello programmabile per lavori personalizzati.
Riferimenti:
- Società americana di saldatura. (2022). Guida per l'uso dell'automazione e della robotica nella saldatura. AWS D16.1/D16.1M:2022.
- Lin, S. e desideroso, TW (2020). Effetti della velocità di spostamento sulla geometria del cordone di saldatura nella saldatura ad arco di gas-metallo. Giornale dei processi di produzione, 56, 452-459.
- Organizzazione internazionale per la standardizzazione. (2019). Robot e dispositivi robotici-Requisiti di sicurezza per robot industriali-Parte 1: Robot. ISO 10218-1:2019.
