65.3.4 Echipamente de sudare

Componenta principală a sistemului de sudare este sursa de putere. În comparație cu sudarea manuală, echipamentul de sudare automată implică componente hardware suplimentare, cum ar fi tamburul de sârmă, alimentatorul de sârmă, unitatea de răcire, dispozitivul de curățare a pistoletului și pistoletul de sudare. În plus, componentele trebuie să aibă caracteristicile și comenzile necesare pentru a interfața cu sistemul principal de control care este adesea controlerul robotului. Figura 22 prezintă configurațiile de sistem ale unui sistem robotic de sudare tipic.

Surse de putere

Sursele de putere furnizează energia electrică necesară proceselor de sudare cu arc. Performanța lor determină în mod direct calitatea sudurii, deoarece sunt responsabile pentru amorsarea arcului, permițând transferul stabil al materialului electrodului topit și generând cantitatea de stropire. Există surse de putere concepute pentru o metodă specifică de sudare, cum ar fi GMAW sau GTAW, precum și acelea care se adresează mai multor metode de sudare pentru o gamă largă de aplicații de sudare. Pentru sudarea robotică, sursele de putere utilizate sunt în general capabile să ofere majoritatea proceselor de sudare. Astfel de surse de putere, numite surse de putere multiproces, permit utilizatorului să aleagă dintre procesele de sudare în GMAW, FCAW, MCAW și GTAW prin schimbarea accesoriilor și a software-ului de control. În general, sursele de energie utilizate în sudarea automată au un ciclu de lucru mai mare permițând o productivitate mai mare decât procesele de sudare manuală.

Există diferite tipuri de surse de putere în funcție de modul în care tensiunea de la rețeaua principală este convertită la caracteristicile de curent și tensiune necesare pentru procesul de sudare specific. Sursele de putere mai recente folosesc circuitul redresor-invertor cu semiconductoare de putere, făcându-le mici ca dimensiune, ușoare și cu costuri reduse. După cum se arată în Fig. 23, în acest tip de surse de putere, curentul AV de intrare este mai întâi redresat; apoi ieșirea de înaltă tensiune DC a redresorului este trimisă la un invertor care convertește DC în AC de înaltă frecvență. AC de înaltă tensiune și de înaltă frecvență este redus de un transformator la un nivel adecvat pentru sudare și, în final, redresat pentru a produce o ieșire de curent continuu. Controlul este realizat prin modulația lățimii impulsului.

Caracteristicile tipice ale echipamentului de sudare pentru diferitele procese de sudare cu arc sunt enumerate în Tabelul 6.

Pistolete de sudare

Principalele funcții ale pistoletului de sudare sunt de a direcționa electrodul de sudare în arc, de a conduce curentul către electrod și de a furniza gaz de protecție pentru băile de sudură.

În pistoletul de sudare (Fig. 24a) pentru sudarea GMAW sau MIG, un tub de contact tranzitează curentul către electrodul consumabil, care este sub formă de sârmă fiind introdus în baia de sudură. Pistoletul poate furniza și gazul de protecție în funcție de nevoile metodei de sudare. Pistoletul răcit cu gaz este utilizat de proces cu curent scăzut și ciclu de utilizare ușoară de până la 60%, în timp ce răcirea cu apă este utilizată pentru cicluri de lucru grele de până la 100% și curent ridicat. Pistoletul de sudare robotică GMAW poate avea un tip de sârmă-dublă pentru o rată mai mare de depunere și productivitate de sudare. Ambele sârme sunt trimise aproape de un singur punct pentru a da o singură baie de sudură.

Pistoletul (Fig. 24b) utilizat pentru sudarea GTAW are un electrod din aliaj de tungsten neconsumabil înconjurat de fluxul gazului de protecție. Pistoletele cu curent de sudare de până la 200A sunt în general răcite cu gaz, în timp ce cele cu peste 200A sunt răcite cu apă de răcire în circulație.

Pistoletele pentru sudarea robotică vin de obicei cu o țeavă îndoită pentru a oferi un acces bun la cusăturile piesei de prelucrat. În plus, un ambreiaj de coliziune este folosit pentru a preveni deteriorarea brațului robotului și a pistoletului de sudare în cazul unei coliziuni.

Alimentatoare de sârmă

Alimentatoarele de sârmă adaugă metal de umplere în timpul sudării robotice. Ele sunt capabile să asigure viteza de avans necesară pentru diferitele procese de sudare. Alimentatorul de sârmă este de obicei montat pe brațul robotului lângă pistoletul de sudare pentru a avea un timp de răspuns mai bun, așa cum se arată în Fig. 25. Ar trebui să se potrivească cu tipul sursei de putere și să poată fi controlat de controlerul robotului.

Pentru sursa de putere de curent constant, se folosește un sistem de avans sârmă cu senzor de tensiune, în care rata de avans se poate schimba continuu, în timp ce schema cu tensiune constantă necesită o rată de avans constantă în timpul operațiunii de sudare. Pentru sudarea GTAW, sârma de umplere nu poate trece prin duza pistoletului. În schimb, sârma de umplere este trimisă într-o poziție decalată în zona arcului printr-un așa-numit alimentator de sârmă rece.

Aparat de curățat pistolet și tăietor de vârfuri

Duza pistoletului de sudare trebuie curățată periodic pentru o funcționare corectă și fiabilă. Acest lucru se face automat în special pentru sudarea cu ciclu de lucru ridicat. În timpul curățării, pistoletul este mutat la stația de curățare unde un alezor rotativ este introdus în duză. Agentul anti-stropire poate fi pulverizat în duză, iar partea ieșită a sârmei este tăiată la lungimea potrivită. Operația de curățare este activată la intervalul necesar de către controlerul robotului.

Unitate de calibrare a pistoletului

Este necesar să se confirme în mod regulat poziția vârfului duzei, care poate fi deplasată din cauza programării necorespunzătoare a robotului, a unei coliziuni cu pistoletul sau a vârfului de contact uzat. Calibrarea pistoletului se face cu stația de calibrare TCP (tool center position) folosind funcția de calibrare din programarea sudării. Unitatea de calibrare TCP (Fig. 26) este instalată în mod normal pe stația de curățare a pistoletului pentru a forma un centru de service a pistoletului.

Siguranța robotului de sudare

Prin înlocuirea sudorului uman cu roboți, pericolele potențiale de sudare sunt minimizate. Potențialele pericole pentru siguranța sudării includ arsuri, radiații cu arc, contaminarea aerului, șoc electric, incendiu și explozie și alte pericole. Însă, robotul în sine poate provoca vătămări corporale fatale. Este recomandabil ca standardele de siguranță relevante să fie respectate în timpul etapelor de instalare, punere în funcțiune, testare, programare, operare și întreținere. Tabelul 7 enumeră unele dintre standardele de siguranță relevante pentru sudarea robotică.

Introducerea roboților necesită caracteristici de siguranță adecvate pentru a proteja operatorul, precum și pe cei care lucrează în apropiere. Fiecare instalare de robot trebuie să fie atent planificată din punct de vedere al siguranței pentru a elimina pericolele. Pot fi proiectate bariere pentru a înconjura complet zona de sudare a robotului și pentru a preveni intrarea oamenilor în zonă. Toate intrările trebuie să fie protejate cu uși interblocate. Perdeaua de sudare poate fi montată pentru a proteja oamenii de expunerea la lumina ultravioletă dăunătoare și stropii fierbinți. Trebuie instalat un aspirator adecvat pentru a elimina fumul de la sudură.