Respuesta directa: La soldadura de juntas de tuberías que se cruzan comienza con una curva espacial, por lo que el ángulo de la antorcha cambia continuamente alrededor de la junta. La posibilidad de completar la soldadura en una sola pasada depende primero de la pieza de entrada (posición del orificio, geometría del bisel y espacio de montaje) y solo después del robot. La abrazadera giratoria sirve para posicionar cada parte de la soldadura, y cuando un colector tiene varias ramificaciones, la secuencia de soldadura se basa en la distorsión acumulada en lugar de la proximidad.
Para quién es esto: Ingenieros de fabricación y gerentes de producción que especifican la soldadura robótica para conjuntos tubulares como cabezales, colectores y nodos de celosía.
Alcance: Esta guía EVST se basa en una única estación filmada: una tubería principal de gran diámetro sostenida entre una abrazadera giratoria y soportes de rodillos, con derivaciones insertadas en aberturas cortadas y un robot soldando las uniones. Se utilizan dos tomas de esa misma estación. No se especifica el tiempo de ciclo, la tasa de deposición ni el resultado de la aceptación del trabajo filmado, ya que ninguno de estos datos puede obtenerse a partir de la grabación.
La unión es una curva, no una costura.
Una rama que entra en un cabezal a través de una abertura cortada no produce una costura recta. La línea de contacto discurre alrededor de dos superficies cilíndricas, por lo que su dirección, su inclinación y el ángulo con el que puede incidir la antorcha cambian continuamente a lo largo del recorrido.
En las imágenes de referencia, el cabezal se transporta entre una abrazadera giratoria y soportes de rodillos, con una hilera de aberturas a lo largo de su longitud y una rama encajada en cada una. El robot sigue la línea de intersección alrededor de cada rama.
Esa geometría plantea la primera cuestión de ingeniería en la soldadura de juntas de tuberías. No se trata de si el brazo puede alcanzar un punto de la junta, sino de si se puede alcanzar cada punto de esa curva con una inclinación que el proceso permita.
Por qué la soldadura de juntas de tuberías que se cruzan es sensible a las piezas entrantes
La automatización amplifica la variación en las piezas entrantes en lugar de absorberla. Una abertura desplazada, un bisel irregular o una rebaba en el extremo de la rama producirán resultados diferentes con el mismo programa en distintos ensamblajes.
La separación entre los elementos es fundamental. Si es demasiado amplia, el material tiende a hundirse; si es irregular alrededor de la circunferencia, la misma pasada quedará con un nivel insuficiente en un sector y excesivamente llena en otro. La norma ISO 13920 establece el marco general de tolerancias para construcciones soldadas, sobre el cual se suelen establecer estos límites.
Lo práctico es fijar la banda de tolerancia para la posición del orificio, el ángulo de bisel y la separación antes de la programación, no después. Una forma rápida de saber en qué situación se encuentra realmente un taller es medir diez ensamblajes recientes en lugar de modelar el ideal.
De acuerdo con ISO 13920:1996Las tolerancias generales para las construcciones soldadas se expresan como clases de tolerancia para longitudes, ángulos, forma y posición, que es el marco con el que normalmente se escribe un límite de ajuste para esta unión.
| Condición entrante | Lo que le hace a la costura | ¿Qué resolver primero? |
|---|---|---|
| La posición de los orificios varía entre los diferentes ensamblajes. | La curva de intersección se desplaza en relación con la trayectoria enseñada. | Tolerancia de posición y si se requiere localización de costuras |
| Ángulo de bisel inconsistente alrededor de la rama | El llenado varía sector por sector en la misma pasada. | Método de corte y tolerancia de bisel, antes de la programación. |
| La diferencia en el montaje es mayor de lo previsto. | La piscina tiende a descender por el sector más ancho. | Límites de separación y el conjunto de parámetros para el límite superior. |
| Varias ramas en un mismo encabezado | El calor se acumula hacia el lado que se soldó primero. | Secuencia de soldadura basada en la distorsión, no en la proximidad. |
El posicionador sirve para colocar la costura en la posición correcta.
Girar el cabezal no es una cuestión estética. Coloca el sector que se está soldando en una posición donde la piscina queda apoyada, lo que resulta mucho más estable que intentar alcanzar ese mismo sector en una posición incómoda.
La cantidad de posiciones de indexación a utilizar y los sectores que se sueldan en cada una son características del diseño del proceso, no de las especificaciones de la máquina. Si se utilizan muy pocas posiciones, algunos sectores solo se pueden alcanzar con posiciones forzadas; si se utilizan demasiadas, el ciclo se satura con la indexación.
Las ramas más grandes cambian de orientación de forma más brusca al seguir la curva y, por lo general, requieren una posición de indexación adicional. Esto debe tenerse en cuenta durante la selección, junto con la acción de la linterna durante la indexación: levantarla o mantenerla en su lugar modifica el tiempo disponible.
Secuencia a través de varias ramas
Un colector normalmente lleva más de una ramificación. Soldarlas en el orden en que se encuentran a lo largo de la tubería concentra el calor en un lado, y el conjunto se comprime hacia ese lado.
La secuenciación por distorsión acumulada, normalmente secuencias simétricas o secuencias con saltos que distribuyen el aporte de calor, no supone ningún coste en hardware y debe decidirse antes de la programación.
Cuando el tamaño de las ramas difiere en un mismo cabezal, el aporte de calor también difiere, por lo que aplicar un único conjunto de parámetros a todo el conjunto rara vez es la solución adecuada.
La calificación se aplica a la articulación, no al metraje.
Un arco limpio en el video demuestra que el equipo estaba en funcionamiento. Sin embargo, no demuestra que la familia de juntas sea aceptable. La liberación se basa en procedimientos e inspecciones calificados: ISO 15614-1 para la calificación del procedimiento, ISO 5817 para los niveles de calidad e ISO 17637 para la inspección visual.
Las piezas de prueba deben abarcar las condiciones menos favorables de la familia (la separación más amplia, el bisel menos regular, la postura más tensa) en lugar de un montaje conveniente.
De acuerdo con ISO-15614 1: 2017Un procedimiento de soldadura se califica soldando y probando una pieza de prueba estandarizada, y la calificación solo es válida dentro de los rangos que establece dicha prueba.
De acuerdo con ISO 5817:2023La aceptación se expresa en términos de niveles de calidad para cada tipo de imperfección, de modo que una unión se acepta en función de un nivel establecido, en lugar de en función de una impresión general.
La ruta de reparación debe estar incluida en el mismo plan: quién decide, dónde se realiza la reparación, bajo qué procedimiento, cómo se vuelve a inspeccionar y cómo se reintegra la conclusión al registro original. La autorización para la soldadura de juntas de tuberías que se cruzan se basa en ese registro, no en la apariencia de un solo cordón.
Lo que las imágenes no pueden establecer
La separación real, el ángulo de bisel dentro de la tolerancia y el control entre pasadas no son visibles en ningún fotograma. Provienen de los registros de inspección de entrada y de la especificación del procedimiento de soldadura.
La calidad de la soldadura, los resultados de las pruebas no destructivas y la aceptabilidad de una familia de ensamblajes son aspectos que escapan al alcance de una película.
Los dos segmentos que se muestran aquí son dos tomas de una misma estación, no de dos líneas de producción. Se presentan juntos para que se aprecien las distintas etapas de una misma operación.
El orden en que trabaja EVST es siempre el mismo: primero se fijan las tolerancias de entrada, luego se coloca la costura en su posición y, finalmente, se secuencian las ramificaciones.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el ajuste es más importante aquí que en una costura recta?
Debido a que la junta es una curva de espacio cerrado, un desplazamiento que una costura recta absorbería a lo largo de su longitud se manifiesta alrededor de la circunferencia como una separación variable, por lo que la misma pasada queda con poco material en un sector y con exceso de material en otro.
¿Una abrazadera giratoria elimina la necesidad de un robot de seis ejes?
No. La abrazadera coloca sectores de la costura en su posición, lo que estabiliza el charco, pero la antorcha aún tiene que seguir una curva cuya dirección cambia continuamente, y eso requiere la libertad de orientación del propio brazo.
¿Cuántas posiciones de índice necesita un encabezado?
Depende del diámetro de la rama en relación con el cabezal y de la inclinación que tolera el proceso. Las ramas más grandes cambian de inclinación de forma más brusca y suelen necesitar una posición adicional; el número se determina a partir de la lista de juntas, no de un catálogo.
¿Puede un único conjunto de parámetros abarcar un encabezado con diferentes tamaños de rama?
Rara vez. Los diferentes espesores de pared implican diferentes aportes de calor, por lo que un único conjunto aplicado a lo largo del conjunto tiende a ser un compromiso en ambos extremos del rango.
Aportaciones del proyecto para una revisión de la solicitud
Para evaluar una estación con juntas de intersección, se inicia una revisión de la solicitud EVST a partir de los siguientes datos:
- Diámetros del cabezal y de las ramificaciones, espesor de pared y material.
- el dibujo de la disposición de las ramas para el encabezado
- método de corte, requisito de biselado y límites de la separación de montaje
- Nivel de calidad, requisitos de inspección y objetivo de producción
Envíenos los diámetros de las tuberías y el diseño de las ramificaciones, y nosotros calcularemos el alcance, las posiciones de indexación y la secuencia de soldadura según su lista de costuras. Lectura relacionada: Soldadura y corte robóticos en trayectorias cilíndricas, Posicionadores de cabezal y contrapunto para piezas largas.