Se você já passou algum tempo em uma oficina de soldagem (ou até mesmo assistiu a um programa sobre fabricação), sabe como a velocidade é crítica - para uma linha, uma corrida e, sim, até mesmo para soldagem. Mas o problema é o seguinte: venho vendendo robôs de soldagem colaborativa móvel há alguns anos e uma pergunta que recebo o tempo todo é: "A rapidez com que o robô se move realmente atrapalha a qualidade da solda?" Não é uma resposta aleatória, "depende" - há ciência real por trás disso, e se você é um fabricante tentando cortar custos sem queimar peças, isso é importante.
Vamos começar com o básico. A qualidade da soldagem não envolve apenas uma aparência bonita (embora soldas bonitas ajudem na inspeção). Trata-se de penetração, fusão, ausência de porosidade e respingos mínimos. A velocidade de movimento do robô controla diretamente por quanto tempo a poça de fusão fica exposta à fonte de calor – geralmente MIG, TIG ou plasma para robôs colaborativos. Muito rápido e você não dá ao metal tempo suficiente para derreter adequadamente ou para que o metal de adição (se usado) flua para dentro da junta. Muito lento e você superaquece o metal base, causando empenamento, queimadura ou até mesmo rachaduras. É um equilíbrio rígido, especialmente quando você está trabalhando com uma configuração móvel versus um braço fixo – falaremos mais sobre isso mais tarde.
Vamos analisar o impacto da velocidade. Primeiro, penetração: é a profundidade com que a solda derrete no metal base, o que não é negociável para peças estruturais (pense em equipamentos agrícolas, estruturas metálicas ou suportes para serviços pesados). Se um robô se mover muito rapidamente, a entrada de calor por unidade de comprimento cai. Por exemplo, se a corrente de soldagem for 180 amperes e a tensão for 24 V, mover-se a 10 polegadas por minuto (ipm) versus 20 ipm significa que metade do calor é aplicado a cada centímetro de junta. Metal fino pode escapar com movimentos rápidos, mas aço grosso? Você obterá uma solda rasa e fraca que quebrará sob pressão. Já vi fabricantes testarem isso com peças antigas - muito rápido, e a solda sempre quebra durante um teste de tração.
Depois, há a fusão: é quando a poça de fusão derrete as duas peças de metal base para que elas se unam, não apenas o enchimento que fica no topo. A velocidade lenta pode parecer útil para mais calor, mas muito lenta e você pode obter "soldagem excessiva" - o enchimento empoça demais, não se mistura com o metal base e cria juntas quebradiças. A porosidade é outra grande e minúscula bolha de gás que se forma quando a solda esfria muito rápido ou há muito ar ao redor. Se o robô estiver se movendo na velocidade certa, o gás poderá escapar antes que o metal se solidifique. Muito rápido, e o metal esfria antes que as bolhas saiam; muito lento e o excesso de calor pode puxar o ar para dentro da junta. Respingos também – ninguém gosta de limpar isso. A velocidade rápida pode levar a um arco instável, o que faz com que os respingos voem para todos os lados, enquanto a velocidade lenta pode deixar o arco assentar em um ponto e causar respingos extras ou queimaduras.
Agora, eu vendo robôs móveis de soldagem colaborativa, então vamos falar sobre como a mobilidade muda isso. Os robôs fixos são fixados em um local, de modo que sua velocidade seja consistente em toda a área de trabalho. Os móveis giram sobre rodas, por isso seu movimento pode mudar um pouco se o piso não estiver perfeitamente plano ou se a peça for irregular. É por isso que as configurações móveis precisam ter controles de velocidade calibrados - se o seu robô desacelerar ao passar por uma pequena depressão no chão de fábrica, você poderá sofrer uma queimadura ali, enquanto um solavanco o fará acelerar e pular um ponto. Certa vez, trabalhei com uma pequena oficina de fabricação que mudou de um robô fixo para nosso robô de soldagem colaborativa móvel e pensei "velocidade é velocidade" - eles não recalibraram para o piso irregular e tiveram que retrabalhar 20% de suas peças durante um mês. Depois que ajustaram a velocidade de cada seção, ela caiu para menos de 2%.
Espere, nem todos os robôs de soldagem são iguais, certo? Oferecemos diferentes modelos para diferentes trabalhos. Por exemplo, o robô de soldagem de alcance de braço 1600 é perfeito para peças maiores que um braço fixo não consegue alcançar, portanto, a velocidade é importante para obter soldas consistentes em uma superfície maior. Nosso robô de soldagem colaborativa programável permite inserir uma velocidade personalizada por caminho de soldagem, o que é uma virada de jogo para peças com espessuras de junta variadas, como um suporte que é grosso em um ponto e fino em outro. Se você usar apenas uma velocidade de tamanho único, você bagunçará as duas pontas. Além disso, nosso robô de soldagem magnética é ótimo para manter as peças no lugar durante a soldagem, de modo que o movimento do robô não mude no meio do trabalho - a estabilidade da peça também está ligada à velocidade, porque se a peça se mover, o robô terá que compensar e a velocidade poderá diminuir.
Vamos entrar em números do mundo real. Um teste comum que fazemos com os clientes: aço fino (1/8 polegada) para reboques. A velocidade ideal é de 15 a 18 ipm. Vá para 25 ipm e a penetração cai 30% - a solda não irá resistir durante um teste de carga. Vá para 10 ipm e você queimará o metal fino. Para metal mais espesso (1/4 de polegada), o ponto ideal é 10-12 ipm mais lento para obter penetração suficiente sem superaquecimento. Isso não é aleatório; vem de nossos testes internos, mas também dos padrões da indústria da American Welding Society (AWS), que eu sempre recomendo verificar porque não se trata apenas de nossa conversa de vendas.
Outro fator: ângulo de deslocamento. A velocidade do robô interage com o ângulo em que ele está se movendo - arrasto versus ângulo de empurrão. Se você estiver usando um ângulo de impulso (comum para MIG), uma velocidade um pouco mais lenta pode ajudar na fusão, enquanto um ângulo de arrasto precisa de uma velocidade um pouco mais rápida. Mas se a velocidade do seu robô estiver errada, mesmo o ângulo certo não resolverá o problema. Alguns clientes perguntaram se eles poderiam simplesmente definir o robô para uma velocidade “média” e ignorá-lo – de jeito nenhum. Cada junta, cada peça, cada material necessita de um ajuste de velocidade. É por isso que os robôs colaborativos são melhores para trabalhos de pequenos lotes, porque é possível ajustar a velocidade de cada peça, ao contrário dos robôs de linha fixa que são configurados uma vez para produção em massa.
E quanto aos erros comuns? Os novos usuários de robôs geralmente pensam mais rápido = mais peças por hora, então aumentam a velocidade. Mas se as soldas estiverem ruins, você estará perdendo mais tempo retrabalhando ou descartando peças do que economizou indo rápido. No ano passado, um cliente me disse que estava produzindo 10 peças por hora com seu robô antigo, mas 3 eram sucata. Eles mudaram para nosso robô colaborativo de soldagem, definiram a velocidade correta para cada peça, obtiveram 12 peças por hora e a taxa de refugo caiu para 2%. Essa otimização da velocidade de vitória não envolve apenas mover-se mais rápido, trata-se de mover-se na velocidade certa.
E com robôs móveis, você também precisa levar em conta o tempo de configuração. Se você estiver movendo o robô de uma estação de trabalho para outra, você não quer que ele se mova a toda velocidade pela segurança da oficina primeiro, mas também, quando estiver perto de uma peça, ele deve diminuir a velocidade para a velocidade de soldagem. Nossos robôs possuem sensores integrados que ajustam a velocidade com base na distância da peça, o que elimina suposições. Não há mais preocupação se o robô estiver se movendo muito rápido quando chegar perto de uma junta.
Espere, existe um caso em que mais rápido é melhor? Talvez para materiais muito finos ou aplicações de soldagem de alta velocidade, mas isso é especializado. A maioria dos fabricantes trabalha com aço, alumínio ou aço inoxidável de espessura média e, para isso, a consistência da velocidade é mais importante do que a velocidade bruta. Um robô que se move a 15 ipm constantes é melhor do que aquele que fecha a 20 ipm em metade da solda e rasteja a 8 ipm na outra metade. É aí que os robôs programáveis brilham – você pode mapear todo o caminho da solda, definir a velocidade para cada centímetro, para que seja consistente.
Então, o que você deve fazer se estiver lidando com a velocidade do robô de soldagem? Primeiro, teste cada material e espessura da peça para encontrar o ponto ideal. Use as diretrizes da AWS como ponto de partida e depois ajuste com suas próprias peças. Se você estiver usando um robô móvel, certifique-se de calibrá-lo para o chão de sua fábrica - superfícies irregulares podem prejudicar o movimento. Se você estiver trabalhando em pequenos lotes ou peças personalizadas, adquira um robô programável para poder ajustar a velocidade rapidamente. E não se esqueça que os acessórios magnéticos de fixação das peças podem mantê-las estáveis, para que o movimento do robô não seja interrompido, o que ajuda a manter a velocidade consistente.
No final das contas, a velocidade de movimento do robô é uma variável fundamental que determina ou prejudica a qualidade da soldagem. Não é algo que você possa configurar e esquecer, mas com o robô certo – como nossos modelos móveis, programáveis ou magnéticos – e alguns testes, você pode obter soldas consistentes e de alta qualidade sem perder tempo ou materiais.
Se você deseja atualizar sua configuração de soldagem e quiser falar sobre como a velocidade do robô pode funcionar para suas peças específicas, entre em contato. Podemos ajudá-lo a encontrar o robô certo para sua oficina, seja nosso robô de soldagem colaborativo móvel para espaço flexível, o robô de soldagem de alcance de braço 1600 para peças maiores ou um modelo programável para trabalhos personalizados.
Referências:
- Sociedade Americana de Soldagem. (2022). Guia para Uso de Automação e Robótica em Soldagem. AWS D16.1/D16.1M:2022.
- Lin, S. e Eager, TW (2020). Efeitos da velocidade de deslocamento na geometria do cordão de solda na soldagem a arco de metal gasoso. Jornal de Processos de Fabricação, 56, 452-459.
- Organização Internacional de Padronização. (2019). Robôs e dispositivos robóticos – Requisitos de segurança para robôs industriais – Parte 1: Robôs. ISO 10218-1:2019.
