Ha valaha is töltött időt egy hegesztőműhelyben (vagy akár nézett egy gyártásról szóló műsort), akkor tudja, milyen kritikus a sebesség – egy sor, egy verseny és igen, még a hegesztés esetében is. De itt van a helyzet: néhány éve árulok Mobile Collaborative Welding Robots-ot, és állandóan felmerül bennem egy kérdés: "A robot mozgási sebessége valóban rontja a hegesztési minőséget?" Ez nem egy véletlenszerű, „attól függ” válasz – valódi tudomány van mögötte, és ha Ön egy gyártó, aki az alkatrészek elégetése nélkül próbálja csökkenteni a költségeket, ez számít.
Kezdjük az alapokkal. A hegesztési minőség nem csak a szép megjelenésről szól (bár a szép hegesztések segítenek az ellenőrzésben). A behatolásról, az összeolvadásról, a porozitás hiányáról és a minimális fröcskölésről szól. A robot mozgási sebessége közvetlenül szabályozza, hogy a hegesztőmedence mennyi ideig van kitéve a hőforrásnak – általában MIG, TIG vagy plazma az együttműködő robotok esetében. Túl gyorsan, és nem ad elég időt a fémnek, hogy megfelelően megolvadjon, vagy hogy a töltőfém (ha használják) befolyjon a hézagba. Túl lassú, és túlhevíti az alapfémet, ami vetemedést, átégést vagy akár repedést okoz. Ez egy szoros egyensúly, különösen, ha mobil beállítással dolgozik, szemben a rögzített karral – erről később.
Bontsuk le a sebesség hatását. Először is, behatolás: ilyen mélyen olvad bele a hegesztési varrat az alapfémbe, ami szerkezeti részek esetében nem alkudható meg (gondoljunk csak a mezőgazdasági berendezésekre, fémvázakra vagy nagy teherbírású konzolokra). Ha egy robot túl gyorsan mozog, az egységnyi hosszra eső hőbevitel csökken. Például, ha a hegesztőáram 180 amper, a feszültség pedig 24 V, a 10 hüvelyk/perc (ipm) és a 20 ipm sebességű mozgás azt jelenti, hogy a csatlakozás minden hüvelykére feleannyi hő kerül. A vékony fém megúszhatja a gyors mozdulatokat, de a vastag acél? Sekély, gyenge hegesztést kap, amely nyomás alatt elpattan. Láttam, hogy a gyártók ezt régi alkatrészekkel tesztelték – túl gyorsan, és a hegesztés minden alkalommal elszakad a húzási teszt során.
Aztán ott van a fúzió: ekkor a hegesztőmedence megolvasztja mindkét nem nemesfém darabot, így azok egymáshoz tapadnak, nem csak a töltőanyag ül a tetején. A lassú sebesség hasznosnak tűnhet több hő eléréséhez, de túl lassú, és "túlhegesztéshez" vezethet – a töltőanyag túlságosan tócsákba kerül, nem keveredik az alapfémmel, és törékeny illesztéseket hoz létre. A porozitás egy másik nagy, egy apró gázbuborék, amely akkor képződik, amikor a varrat túl gyorsan lehűl, vagy túl sok levegő van körülötte. Ha a robot megfelelő sebességgel mozog, a gáz kiszabadulhat, mielőtt a fém megszilárdul. Túl gyorsan, és a fém lehűl, mielőtt a buborékok kijutnának; túl lassú, és a túlzott hő levegőt vonhat be az ízületbe. Fröcskölés is – senki sem szereti letakarítani. A nagy sebesség instabil ívhez vezethet, ami miatt a fröcskölés mindenhová elrepül, míg a lassú sebesség az ívet egy helyen hagyhatja, és extra fröccsenést vagy átégést okozhat.
Most mobil kollaboratív hegesztőrobotokat árulok, szóval beszéljünk arról, hogy a mobilitás hogyan változtat ezen. A rögzített robotok egy helyre vannak rögzítve, így sebességük egyenletes a munkaterületen. A mozgathatóak kerekeken gurulnak, így mozgásuk kissé elmozdulhat, ha a padló nem teljesen sík, vagy ha az alkatrész egyenetlen. Ez az oka annak, hogy a mobil beállításoknak kalibrált sebességszabályzókkal kell rendelkezniük – ha robotja lelassít egy kis zuhanáson a műhelyben, ott átégést kaphat, míg egy ütés felgyorsítja és kihagy egy helyet. Egyszer dolgoztam egy kis gyártóüzemben, amely fix robotról mobil együttműködési hegesztőrobotunkra váltott, és azt hittem, hogy „a sebesség az sebesség” – nem kalibrálták újra az egyenetlen padlót, és az alkatrészek 20%-át egy hónapon keresztül át kellett dolgozniuk. Miután minden szakaszhoz beállították a sebességet, ez 2% alá esett.
Várj, nem minden hegesztőrobot egyforma, igaz? Különböző munkákhoz különböző modelleket kínálunk. Például az 1600 karú kinyúló hegesztőrobot tökéletes olyan nagyobb alkatrészekhez, amelyeket egy rögzített kar nem tud elérni, így a sebesség fontos, hogy nagyobb felületen egyenletes hegesztési varratokat kapjon. Programozható együttműködési hegesztőrobotunk lehetővé teszi az egyéni sebesség megadását hegesztési útvonalonként, ami megváltoztatja a változó kötésvastagságú alkatrészeket, például egy konzolt, amely az egyik helyen vastag, a másikban vékony. Ha csak egyméretes sebességet használ, mindkét végét elrontja. Mágneses hegesztőrobotunk emellett kiválóan alkalmas az alkatrészek helyükön tartására hegesztés közben, így a robot mozgása nem tolódik el, a munka közbeni stabilitása is a sebességhez van kötve, mert ha az alkatrész elmozdul, akkor a robotnak kompenzálnia kell, és a sebesség csökkenhet.
Térjünk rá a valós számokra. Gyakori teszt, amelyet az ügyfelekkel végzünk: vékony acél (1/8 hüvelyk) pótkocsikhoz. Az optimális sebesség 15-18 ipm. Lépjen 25 ipm-re, és a behatolás 30%-kal csökken, a hegesztési varrat nem marad ki a terhelési teszt során. Menjen 10 ipm-re, és átéget a vékony fémen. Vastagabb fémeknél (1/4 hüvelyk) az édes folt 10-12 kép/perccel lassabb, hogy túlmelegedés nélkül elegendő behatolást érjen el. Ez nem véletlen; ez a házon belüli tesztelésünkből származik, de az American Welding Society (AWS) iparági szabványaiból is, amelyek ellenőrzését mindig javaslom, mert ez nem csak az értékesítési beszédünk.
Egy másik tényező: utazási szög. A robot sebessége kölcsönhatásba lép azzal a szöggel, ahogyan húzás-tolási szögben mozog. Ha tolási szöget használ (általános a MIG-nél), egy kicsit lassabb sebesség segíthet a fúzióban, míg a húzási szögnél egy kicsit nagyobb sebességre van szükség. De ha a robot sebessége le van tiltva, még a megfelelő szög sem fogja megoldani. Az ügyfelek megkérdezték, hogy beállíthatják-e a robotot „közepes” sebességre, és figyelmen kívül hagyhatják – dehogy. Minden kötés, minden alkatrész, minden anyag sebességbeállítást igényel. Ez az oka annak, hogy a kollaboratív robotok jobbak a kis szériás munkákhoz, mert minden alkatrészhez beállíthatja a sebességet, ellentétben a vezetékes robotokkal, amelyeket egyszer állítanak be tömeggyártásra.
Mi a helyzet a gyakori hibákkal? Az új robothasználók gyakran gyorsabban gondolkodnak = több alkatrész óránként, ezért felpörgetik a sebességet. De ha a hegesztési varratok rosszak, akkor több időt pazarol az alkatrészek átdolgozására vagy leselejtezésére, mint amennyit a gyorsasággal megspórolt. Egy vásárló tavaly azt mondta nekem, hogy óránként 10 alkatrészt adnak ki régi robotjukkal, de 3 darab selejt volt. Áttértek a Welding Collaborative Robotunkra, minden alkatrészhez beállították a megfelelő sebességet, óránként 12 alkatrészt kaptak, és a selejt aránya 2%-ra csökkent. Ez a win-speed optimalizálás nem csak a gyorsabb mozgásról szól, hanem a megfelelő sebességről is.
A mobil robotoknál pedig a beállítási idővel is számolni kell. Ha a robotot egyik munkahelyről a másikra mozgatja, akkor nem szeretné, hogy teljes sebességgel mozogjon először az üzembiztonság körül, de ha egy alkatrész közelében van, le kell lassulnia a hegesztési sebességre. Robotjaink beépített érzékelőkkel rendelkeznek, amelyek az alkatrésztől való távolság alapján állítják be a sebességet, ami kiküszöböli a találgatást. Nincs többé aggódás, ha a robot túl gyorsan mozog, amikor egy ízület közelébe kerül.
Várj, van olyan eset, amikor a gyorsabb jobb? Talán nagyon vékony anyagokhoz vagy nagy sebességű hegesztési alkalmazásokhoz, de ez speciális. A legtöbb gyártó közepes vastagságú acéllal, alumíniummal vagy rozsdamentes acéllal dolgozik, és ehhez a sebesség állandósága fontosabb, mint a nyers sebesség. Egy állandó 15 ipm sebességgel mozgó robot jobb, mint az, amelyik 20 ipm sebességgel cipzár a hegesztés felében, és 8 ipm-nél kúszik a másik felében. Itt ragyognak a programozható robotok – feltérképezheti a teljes hegesztési útvonalat, minden hüvelykre beállíthatja a sebességet, így az egyenletes.
Tehát mit kell tennie, ha a hegesztőrobot sebességével foglalkozik? Először tesztelje az egyes anyagokat és alkatrészvastagságokat, hogy megtalálja az édes pontot. Használja kiindulópontként az AWS irányelveit, majd módosítsa saját részeivel. Ha mobil robotot használ, ügyeljen arra, hogy kalibrálja azt az üzlethelyiséghez, mert az egyenetlen felületek elmozdíthatják a mozgást. Ha kis tételben vagy egyedi alkatrészeken dolgozik, szerezzen be egy programozható robotot, így menet közben állíthatja be a sebességet. És ne felejtse el, hogy az alkatrésztartó mágneses rögzítők stabilan tudják tartani az alkatrészeket, így a robot mozgása nem zavarja meg, ami segít a sebesség egyenletes megőrzésében.
A nap végén a robot mozgási sebessége olyan alapvető változó, amely javítja vagy rontja a hegesztési minőséget. Ezt nem lehet beállítani és elfelejteni, de a megfelelő robottal – például mobil, programozható vagy mágneses modelljeinkkel – és egy kis teszteléssel konzisztens, kiváló minőségű hegesztéseket készíthet anélkül, hogy időt és anyagokat veszítene.
Ha frissíteni szeretné hegesztési beállításait, és arról szeretne beszélni, hogyan működhet a robot sebessége az adott alkatrészeknél, forduljon hozzánk. Segítünk megtalálni a megfelelő robotot üzletébe, legyen az akár a rugalmas alapterületű Mobile Collaborative Welding Robotunk, akár az 1600 karú kinyúló hegesztőrobot a nagyobb alkatrészekhez, vagy egy programozható modell egyedi munkákhoz.
Referenciák:
- Amerikai Hegesztő Társaság. (2022). Útmutató az automatizálás és a robotika használatához a hegesztésben. AWS D16.1/D16.1M:2022.
- Lin, S. és Eager, TW (2020). A haladási sebesség hatása a varratperem geometriájára gázos fémívhegesztésnél. Journal of Manufacturing Processes, 56, 452-459.
- Nemzetközi Szabványügyi Szervezet. (2019). Robotok és roboteszközök – Ipari robotok biztonsági követelményei – 1. rész: Robotok. ISO 10218-1:2019.
