Ak ste niekedy strávili čas na podlahe zvarovne (alebo ste dokonca sledovali reláciu o výrobe), viete, aká kritická je rýchlosť – pre linku, preteky a áno, dokonca aj zváranie. Ale je tu vec: Mobilné kolaboratívne zváracie roboty predávam už niekoľko rokov a stále dostávam jednu otázku: "Narúša rýchlosť robota kvalitu zvaru?" Nie je to náhodná odpoveď, „záleží“ – je za tým skutočná veda a ak ste výrobca, ktorý sa snaží znížiť náklady bez spaľovania dielov, záleží na tom.
Začnime so základmi. Kvalita zvárania nie je len o peknom vzhľade (aj keď pekné zvary pomáhajú pri kontrole). Ide o penetráciu, fúziu, žiadnu pórovitosť a minimálny rozstrek. Rýchlosť pohybu robota priamo riadi, ako dlho je zvarový kúpeľ vystavený zdroju tepla – zvyčajne MIG, TIG alebo plazma pre kolaboratívne roboty. Príliš rýchlo a neposkytnete kovu dostatok času na to, aby sa správne roztavil alebo aby výplňový kov (ak bol použitý) zatiekol do spoja. Príliš pomaly a prehrievate základný kov, čo spôsobuje deformáciu, prepálenie alebo dokonca prasknutie. Je to tesná rovnováha, najmä keď pracujete s mobilným nastavením vs. s pevnou rukou – o tom neskôr.
Poďme si rozobrať vplyv rýchlosti. Po prvé, penetrácia: to je to, ako hlboko sa zvar zataví do základného kovu, čo je nesporné pre konštrukčné diely (napríklad poľnohospodárske zariadenia, kovové rámy alebo konzoly pre veľké zaťaženie). Ak sa robot pohybuje príliš rýchlo, tepelný príkon na jednotku dĺžky klesá. Napríklad, ak je váš zvárací prúd 180 ampérov a napätie je 24 V, pohyb rýchlosťou 10 palcov za minútu (ipm) oproti 20 ipm znamená, že na každý palec spoja sa aplikuje o polovicu menej tepla. Tenký kov sa môže rýchlo pohybovať, ale hrubá oceľ? Získate plytký, slabý zvar, ktorý pod tlakom praskne. Videl som výrobcov, ktorí to testovali so starými dielmi - príliš rýchlo a zvar sa pri ťahovej skúške zakaždým zlomil.
Potom je tu fúzia: to je, keď zvarový kúpeľ roztaví oba kusy základného kovu, takže sa spoja, nielen plnivo na vrchu. Nízka rýchlosť sa môže zdať užitočná pre viac tepla, ale príliš pomalá a môže dôjsť k „prevareniu“ – plnivo sa príliš tvorí, nemieša sa so základným kovom a vytvára krehké spoje. Pórovitosť sú ďalšie veľké malé bublinky plynu, ktoré sa tvoria, keď sa zvar príliš rýchlo ochladzuje alebo keď je okolo príliš veľa vzduchu. Ak sa robot pohybuje správnou rýchlosťou, plyn môže uniknúť skôr, ako kov stuhne. Príliš rýchlo a kov sa ochladí skôr, ako sa bubliny dostanú von; príliš pomalé a nadmerné teplo by mohlo vtiahnuť vzduch do kĺbu. Rozstrek tiež - nikto nemá rád čistenie. Vysoká rýchlosť môže viesť k nestabilnému oblúku, ktorý spôsobí, že rozstrek lieta všade, zatiaľ čo nízka rýchlosť môže nechať oblúk sedieť na jednom mieste a spôsobiť ďalšie rozstrekovanie alebo prepálenie.
Teraz predávam mobilné kolaboratívne zváracie roboty, tak si poďme povedať, ako to mobilita mení. Pevné roboty sú priskrutkované na jednom mieste, takže ich rýchlosť je konzistentná v rámci pracovnej oblasti. Mobilné sa valia na kolieskach, takže ich pohyb sa môže trochu posunúť, ak podlaha nie je dokonale rovná, alebo ak je diel nerovný. To je dôvod, prečo mobilné nastavenia musia mať kalibrované ovládanie rýchlosti – ak váš robot spomalí pri prechode cez malý pokles na výrobnej podlahe, môžete sa tam prepáliť, zatiaľ čo náraz zrýchli a preskočí miesto. Raz som pracoval s malou výrobnou dielňou, ktorá prešla z pevného robota na nášho mobilného kolaboratívneho zváracieho robota a myslela si, že rýchlosť je rýchlosť – neprekalibrovali sa pre nerovnú podlahu a museli mesiac prerábať 20 % dielov. Keď upravili rýchlosť pre každý úsek, klesla na menej ako 2 %.
Počkajte, nie všetky zváracie roboty sú rovnaké, však? Ponúkame rôzne modely pre rôzne práce. Napríklad zvárací robot 1600 Arm Reach Welding Robot je ideálny pre väčšie diely, na ktoré pevné rameno nedosiahne, takže rýchlosť je dôležitá pre dosiahnutie konzistentných zvarov na väčšom povrchu. Náš programovateľný spolupracujúci zvárací robot vám umožňuje zadať vlastnú rýchlosť na dráhu zvaru, čo mení hru pre diely s rôznou hrúbkou spoja, napríklad konzola, ktorá je na jednom mieste hrubá a na druhom tenká. Ak použijete iba rýchlosť jednej veľkosti, pokazíte si oba konce. Náš magnetický zvárací robot je tiež skvelý na pridržiavanie dielov na mieste počas zvárania, takže pohyb robota sa neposúva v strede úlohy a stabilita dielu je tiež spojená s rýchlosťou, pretože ak sa diel pohne, robot to musí kompenzovať a rýchlosť sa môže znížiť.
Poďme na čísla z reálneho sveta. Bežný test, ktorý robíme so zákazníkmi: tenká oceľ (1/8 palca) pre prívesy. Optimálna rýchlosť je 15-18 obr./min. Prejdite na 25 obr./min a penetrácia klesne o 30 % – zvar nebude držať počas záťažovej skúšky. Prejdite na 10 obr./min. a na tenkom kove dôjde k prepáleniu. Pre hrubší kov (1/4 palca) je sweet spot o 10-12 obr./min pomalší, aby sa dosiahol dostatočný prienik bez prehriatia. To nie je náhodné; je to z nášho interného testovania, ale aj z priemyselných noriem Americkej zváračskej spoločnosti (AWS), ktoré vždy odporúčam skontrolovať, pretože to nie sú len naše obchodné reči.
Ďalší faktor: cestovný uhol. Rýchlosť robota je v interakcii s uhlom, ktorým sa pohybuje pri ťahaní vs. uhlom tlačenia. Ak používate tlakový uhol (bežný pre MIG), o niečo nižšia rýchlosť môže pomôcť pri fúzii, zatiaľ čo uhol odporu potrebuje o niečo vyššiu rýchlosť. Ale ak je rýchlosť vášho robota vypnutá, ani správny uhol to nevyrieši. Mal som zákazníkov, ktorí sa pýtali, či môžu jednoducho nastaviť robota na „strednú“ rýchlosť a ignorovať ju – v žiadnom prípade. Každý spoj, každá časť, každý materiál potrebuje úpravu rýchlosti. To je dôvod, prečo sú kolaboratívne roboty lepšie pre malosériové úlohy, pretože môžete upraviť rýchlosť pre každú časť, na rozdiel od robotov s pevnou linkou, ktoré sú nastavené raz na hromadnú výrobu.
A čo bežné chyby? Noví používatelia robotov často myslia rýchlejšie = viac dielov za hodinu, takže zvyšujú rýchlosť. Ak sú však zvary zlé, strácate viac času prerábaním alebo šrotovaním dielov, ako ste ušetrili rýchlym postupom. Zákazník mi minulý rok povedal, že so svojim starým robotom vyrábali 10 dielov za hodinu, ale 3 boli šrot. Prešli na nášho zváracieho kolaboratívneho robota, nastavili správnu rýchlosť pre každý diel, dostali 12 dielov za hodinu a miera šrotu klesla na 2 %. Táto optimalizácia rýchlosti nie je len o rýchlejšom pohybe, ale o pohybe správnou rýchlosťou.
A pri mobilných robotoch musíte počítať aj s časom nastavenia. Ak presúvate robota z jedného pracovného miesta na druhé, nechcete, aby sa najprv pohyboval plnou rýchlosťou okolo bezpečnosti dielne, ale tiež, keď je blízko dielu, mal by spomaliť na rýchlosť zvárania. Naše roboty majú vstavané senzory, ktoré upravujú rýchlosť na základe vzdialenosti od dielu, čo eliminuje dohady. Už si nemusíte robiť starosti, ak sa robot pohybuje príliš rýchlo, keď sa priblíži ku kĺbu.
Počkaj, existuje prípad, keď rýchlejšie je lepšie? Možno pre veľmi tenké materiály alebo aplikácie vysokorýchlostného zvárania, ale to je špecializované. Väčšina výrobcov pracuje s oceľou strednej hrúbky, hliníkom alebo nehrdzavejúcou oceľou, a preto je konzistencia rýchlosti dôležitejšia ako surová rýchlosť. Robot, ktorý sa pohybuje stabilnou rýchlosťou 15 obr./min, je lepší ako robot, ktorý polovicu zvaru uzatvára rýchlosťou 20 obr./min a druhú polovicu sa plazí rýchlosťou 8 obr./min. To je miesto, kde žiaria programovateľné roboty – môžete si zmapovať celú dráhu zvaru, nastaviť rýchlosť pre každý palec, takže je to konzistentné.
Čo by ste teda mali robiť, ak máte čo do činenia s rýchlosťou zváracieho robota? Najprv otestujte každý materiál a hrúbku dielu, aby ste našli sladké miesto. Ako východiskový bod použite pokyny AWS a potom ich upravte pomocou vlastných častí. Ak používate mobilného robota, uistite sa, že ste ho nakalibrovali tak, aby nerovné povrchy mohli spôsobiť pohyb. Ak pracujete na malosériových alebo zákazkových dieloch, zaobstarajte si programovateľného robota, aby ste mohli upravovať rýchlosť za behu. A nezabúdajte na to, že magnetické upínadlá udržia diely stabilné, takže pohyb robota nebude narušený, čo pomáha udržiavať konzistentnú rýchlosť.
Na konci dňa je rýchlosť pohybu robota kľúčovou premennou, ktorá zvyšuje alebo znižuje kvalitu zvárania. Nie je to niečo, čo môžete nastaviť a zabudnúť, ale so správnym robotom, akým sú naše mobilné, programovateľné alebo magnetické modely, a trochou testovania môžete dosiahnuť konzistentné, vysokokvalitné zvary bez straty času alebo materiálov.
Ak chcete vylepšiť nastavenie zvárania a chcete sa porozprávať o tom, ako môže rýchlosť robota fungovať pre vaše konkrétne diely, obráťte sa na nás. Môžeme vám pomôcť nájsť toho správneho robota pre vašu dielňu, či už je to náš mobilný spoločný zvárací robot pre flexibilnú podlahovú plochu, zvárací robot s dosahom 1600 ramien pre väčšie diely alebo programovateľný model pre zákazkové úlohy.
Referencie:
- Americká zváračská spoločnosť. (2022). Príručka pre využitie automatizácie a robotiky pri zváraní. AWS D16.1/D16.1M: 2022.
- Lin, S. a Eager, TW (2020). Vplyv rýchlosti pohybu na geometriu zvarovej húsenice pri oblúkovom zváraní kovov. Journal of Manufacturing Processes, 56, 452-459.
- Medzinárodná organizácia pre normalizáciu. (2019). Roboty a robotické zariadenia-Bezpečnostné požiadavky na priemyselné roboty-Časť 1: Roboty. ISO 10218-1:2019.
