توسط تیم تحریریه EVST · آخرین به‌روزرسانی: ۱ ژوئن ۲۰۲۶
جوشکاری نقطهای، ورق‌های فلزی تا ضخامت ۳ میلی‌متر را که به طور گسترده در بدنه خودرو استفاده می‌شوند، به هم متصل میکند. MIG (GMAW) جوشکاری قوسی با رسوب بالا را روی فولاد سازه‌ای ۱ تا ۲۵ میلی‌متری و آلومینیوم انجام می‌دهد. TIG (GTAW) جوشکاری قوسی دقیق روی مواد نازک یا عجیب و غریب (ضد زنگ، آلومینیوم، تیتانیوم) زیر ۶ میلی‌متر را پوشش می‌دهد. هر کدام به یک کلاس بار ربات، زمان چرخه و رژیم کیفیتی مشخص مربوط می‌شوند. انتخاب بر اساس قطعه انجام میشود، نه فرآیند.
سه فرآیند، سه مدل تولید
جوشکاری نقطهای، جوشکاری MIG و جوشکاری TIG سه نوع از یک عملیات مشابه نیستند. آنها سه مدل تولید متفاوت هستند که اتفاقاً کلمه "جوشکاری" را به اشتراک می‌گذارند. یک ربات جوشکاری نقطهای، جوش‌های نقطهای را روی ورق‌های همپوشانی انتخاب میکند. یک ربات MIG مهره‌های پیوسته را با رسوب بالا قرار می‌دهد. یک ربات TIG مهره‌های باریک و کنترل‌شده‌ای را قرار می‌دهد که در آن متالورژی بیش از سرعت اهمیت دارد. ظرفیت ربات، منبع تغذیه، طرح سلول و حتی مشخصات مهارت اپراتور در این سه مورد متفاوت است.
برای درک بهتر چگونگی قرارگیری ربات‌های جوشکاری ۶ محوره در صنایع سنگین، به راهنمای EVST مراجعه کنید. ربات‌های جوشکاری برای فرآیندهای MIG، TIG و جوشکاری نقطه‌ایاین مقاله به مقایسه خود فرآیند می‌پردازد.
جدول مقایسه فرآیندها
| صفت | اسپات (RSW) | MIG (GMAW) | TIG (GTAW) |
|---|---|---|---|
| پیوند چگونه برقرار میشود | مقاومت حرارتی ناشی از جریان از طریق دو الکترود که ورق‌ها را محکم نگه می‌دارند | قوس پیوسته با سیم مصرفی به عنوان پرکننده | قوس پیوسته از الکترود تنگستن غیرمصرفی، پرکننده جداگانه اضافه شده است |
| مواد پرکننده | هیچ | سیم مصرفی (سیم توپر یا سیم با مغزه شار) | میله جداگانه، تغذیه شده با دست یا تغذیه کننده سیم سرد/گرم |
| حفاظت | هیچکدام (بدون قوس) | گاز بی‌اثر/فعال (ترکیب آرگون، دی‌اکسید کربن، آرگون+دی‌اکسید کربن) | گاز بی‌اثر (ترکیب آرگون، آرگون+هلیوم) |
| محدوده مواد | فولاد کربنی، فولاد سخت مقاوم در برابر سایش (HSLA)، مقداری آلومینیوم (چالش برانگیز) | فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، آلیاژهای مس | فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل، فلزات عجیب و غریب |
| دامنه ضخامت | جفت ورق‌های ۰.۵ تا ۳ میلی‌متری | ۱ تا ۲۵ میلی‌متر (چند گذر فراتر از آن) | ۰.۵ تا ۶ میلی‌متر، معمولاً با چندبار عبور دادن می‌توان ضخیم‌تر هم کرد |
| نوع مشترک | فقط اتصالات روی هم (همپوشانی) | باسن، فیله، لبه، T، لبه — دامنه کامل | جوش‌های لب به لب، گوشه، روی هم، T شکل - طیف کامل جوش‌ها، به خصوص جوش‌های شیاری |
| نرخ رسوب | ناموجود (نقطه به نقطه) | ۰.۲ تا ۱ کیلوگرم در ساعت | ۰.۲ تا ۱ کیلوگرم در ساعت |
| چرخه در هر مفصل | ۰.۵ تا ۲ ثانیه برای هر نقطه | ثانیه بر سانتی‌متر خطی | کندتر، چند پاسه برای اتصالات ضخیم |
| ورودی گرما | نبض بسیار کوتاه و بسیار موضعی | متوسط به بالا | کم تا متوسط، بسیار قابل کنترل |
| ریسک تحریف | کم (منطقه تحت تأثیر گرما کوچک) | متوسط تا زیاد، مخصوصاً روی درزهای بلند | کم (ورودی گرمای کنترل‌شده) |
| بار مفید معمول ربات | ۱۶۵ تا ۳۵۰ کیلوگرم (اسلحه + بازو) | ۶ تا ۱۲ کیلوگرم (مشعل) | ۶ تا ۱۲ کیلوگرم (مشعل) |
| مهارت اپراتور مورد نیاز | پایین (عملیات نقطهای) | متوسط (تنظیم پارامتر، کنترل گاز) | بالاتر (تنظیم پارامتر، کنترل دینامیکی، پوشش تنگستن) |
| مناسب برای | بدنه سفید، کالاهای سفید، محفظههای الکتریکی | فولاد سازه‌ای، تجهیزات ساختمانی، ساخت و ساز سنگین | مخازن تحت فشار، فولاد ضد زنگ، مواد غذایی/دارویی، هوافضا، ضخامت کم |
چه زمانی هر فرآیند انتخاب درست است؟
جوش نقطهای را انتخاب کنید چه زمانی
این قطعه از دو یا چند ورق فولاد کربنی یا HSLA، هر کدام با ضخامت 0.5 تا 3 میلی‌متر، تشکیل شده است که در محل اتصال روی هم قرار گرفته‌اند. این حجم، خطوط ربات پشت سر هم یا چند ایستگاهی را توجیه میکند. الزام کیفیت، استحکام و قابلیت ردیابی در هر نقطه است، نه ظاهر درز پیوسته. مثال‌ها: بدنه سفید، درام‌های ماشین لباسشویی، کابینت‌های یخچال، محفظههای ترانسفورماتور، پنل‌های کنترل.
طبق مشاهدات صنعتی، یک پوسته بدنه خودرو میتواند ۲۰۰ تا ۴۰۰ جوش نقطهای را در ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ نقطه تماس ورق‌های مجزا تحمل کند. توجیه اقتصادی رباتیک شدن بر اساس تعداد چرخه خام است، نه پیچیدگی جوش.
چه زمانی MIG (GMAW) را انتخاب کنید؟
این قطعه از جنس فولاد یا آلومینیوم با ضخامت ۱ تا ۲۵ میلی‌متر و درزهای خطی قابل اندازه‌گیری بر حسب سانتی‌متر یا متر است. نرخ رسوب‌گذاری اهمیت دارد. هندسه اتصال به اندازه‌ای متغیر است که یک فرآیند مبتنی بر قوس الکتریکی میتواند تغییرات جزئی در نصب را تحمل کند. مثال‌ها: بازوهای بیل مکانیکی، کفی کامیون کمپرسی، شاسی تراکتور، ساخت تیرهای سازه‌ای، کار با قرقره لوله، ادوات کشاورزی، بلوک‌های کشتی (با مسیر خطی برای دسترسی).
MIG تقریباً 70 درصد از نصب ربات‌های جوشکاری قوسی در صنایع سنگین را پوشش می‌دهد، زیرا با رایج‌ترین مدل تولید مطابقت دارد: جوش‌های فولادی سازه‌ای، صفحات با ضخامت متوسط تا زیاد، درزهای بلند، و اقتصاد مبتنی بر توان عملیاتی.
چه زمانی TIG (GTAW) را انتخاب کنید
قطعه از جنس فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، تیتانیوم یا آلیاژ نیکل در محدوده ۰.۵ تا ۶ میلی‌متر است. جوش تحت کد (ASME Section IX، ISO 15614، AWS D17 برای هوافضا) بازرسی خواهد شد. یکپارچگی متالورژیکی منطقه تحت تأثیر حرارت، قبولی یا رد را تعیین میکند. مثال‌ها: مخازن تحت فشار، مبدل‌های حرارتی، لوله‌های بهداشتی ضد زنگ، بدنه قایق‌های آلومینیومی، زیر مجموعه‌های بدنه هواپیما در هوافضا، اجزای هسته‌ای.
TIG کندتر و گران‌تر از MIG به ازای هر متر خطی است، اما تنها انتخاب زمانی است که قطعه با روش‌های رادیوگرافی یا اولتراسونیک بازرسی میشود و متالورژی بی‌رحم است.
انتخاب‌های نادرست رایج
سه الگو به طور مکرر در پروژه‌های سلول جوشکاری صنایع سنگین که عملکرد ضعیفی دارند، ظاهر می‌شوند.
- مشخص کردن زمان مناسب برای انجام TIG در MIG. یک خریدار TIG را انتخاب میکند زیرا جوش‌ها «زیباتر به نظر می‌رسند» یا به این دلیل که لیست مرجع تأمین‌کننده شامل کار ضد زنگ است. اگر قطعه از فولاد کربنی باشد و بازرسی فقط بصری باشد، MIG این نیاز را با توان عملیاتی بالاتر و هزینه مصرفی کمتر پوشش می‌دهد.
- جوشکاری نقطهای اجباری روی قطعات با ضخامت بیش از ۳ میلی‌متر. استحکام جوش نقطهای در ورق‌های بالاتر از ۳ میلی‌متر به سرعت کاهش می‌یابد، زیرا گرمایش مقاومتی نمی‌تواند قطعه جوش ثابتی را در طول ضخامت‌های بالاتر حفظ کند. در بیشتر قطعات بالاتر از ۳ میلی‌متر، باید از جوشکاری برجسته، MIG یا اتصال بست استفاده شود.
- مشخصات تک فرآیندی برای کار چند فرآیندی. قطعه‌ای که دارای پوشش‌های نازک از جنس استیل ضد زنگ و دنده‌های سازه‌ای ضخیم از جنس فولاد است، از یک سلول هیبریدی (TIG روی پوشش‌ها، MIG روی دنده‌ها) بهره‌مند خواهد شد. مجبور کردن یک فرآیند برای خدمت به هر دو، همواره یک طرف را به خطر می‌اندازد.
تطبیق بار مفید ربات بر اساس فرآیند
فرآیند، کلاس بار مفید را تعیین میکند. کلاس بار مفید، مدل ربات را تعیین میکند. تعیین ربات در ابتدا و فرآیند در مرحله دوم، شایع‌ترین علت ظرفیت بلااستفاده است.
| روند | محدوده بار ربات | آنچه محموله حمل میکند |
|---|---|---|
| نور MIG | 6 - 8 کیلوگرم | مشعل خنک‌شونده با هوا، تغذیه سیم ساده، کار با ضخامت کم |
| استاندارد MIG | 12 - 20 کیلوگرم | مشعل خنک‌شونده با آب، تغذیه‌کننده سیم، حسگر ردیابی درز (اختیاری) |
| MIG سنگین / شکاف باریک | 25 - 50 کیلوگرم | سر جوشکاری چند فرآیندی، مشعل با دهانه باریک، سیستم‌های دو سیمه |
| استاندارد TIG | 6 - 12 کیلوگرم | مشعل با تغذیه سیم سرد، سنسور AVC، مانیتورینگ جوش |
| جوشکاری تیگ با سیم داغ / چند فرآیندی | 12 - 20 کیلوگرم | سر جوشکاری TIG سیم داغ، دوربین یکپارچه، مانیتور حوضچه جوش |
| نور موضعی (کالاهای سفید) | 50 - 165 کیلوگرم | تفنگ نقطهای پنوماتیک، کنترل‌کننده جوش |
| استاندارد خودرو نقطهای | 165 - 250 کیلوگرم | تفنگ نقطهای سروو، ترانسفورماتور، کنترل‌کننده جوش با ثبت وقایع |
| ابزار چندکاره / ابزار سنگین نقطهای | 350 - 800 کیلوگرم | تفنگ سروو بزرگ، تعویض ابزار، سرهای چند فرآیندی |
پیامدهای سطح سلولی
انتخاب فرآیند در هر تصمیم سلول دیگر موج می‌زند.
مقام: فرآیندهای قوس الکتریکی (MIG، TIG) به طور گسترده از موقعیت‌یاب بهره می‌برند زیرا جوشکاری در حالت تخت سریعتر و با نقص کمتر است. جوشکاری نقطهای به ندرت به موقعیت‌یاب نیاز دارد زیرا تفنگ جوشکاری به داخل دستگاه می‌رسد و گیره میشود؛ قطعه کار در یک فیکسچر بدنه سفید نگه داشته میشود.
استخراج دود: جوشکاری MIG سنگین‌ترین بار فیوم را تولید میکند و استخراج با شدت بیشتری را الزامی میکند. جوشکاری TIG فیوم کمتری تولید میکند اما همچنان نیاز به استخراج دارد. جوشکاری نقطهای تقریباً هیچ فیومی تولید نمی‌کند (بدون قوس)، اما سر و صدا و بقایای فرسایش الکترود ایجاد میکند.
محفظه ایمنی: فرآیندهای قوس الکتریکی برای جلوگیری از برق قوس به پرده‌های جوشکاری مات نیاز دارند. سلول‌های نقطهای می‌توانند از پرده‌های نوری یا مناطق محافظت‌شده با حصیر استفاده کنند زیرا هیچ قوسی برای محافظت از کارگران وجود ندارد.
مدل برنامه نویسی: برنامه‌های جوش نقطهای اساساً فهرستی از مختصات جوش با پارامترهایی برای هر نقطه هستند. برنامه‌های جوش قوسی، مسیرهای پیوسته با الگوهای بافتی، حرکات شروع/پایان جوش و رویدادهای قوس روشن/خاموش هستند. زمان برنامه‌ریزی برای هر قطعه معمولاً برای قوس ۲ تا ۵ برابر بیشتر از نقطهای است.
مواد مصرفی: مواد مصرفی جوشکاری نقطهای عبارتند از کلاهک الکترود (قابل تعویض، صدها تا هزاران جوش در هر کلاهک). MIG سیم جوش (کیلوگرم در هر شیفت)، نوک کنتاکت‌ها، پخش‌کننده‌های گاز و گاز محافظ مصرف میکند. TIG الکترودهای تنگستن (با نرخ پایین)، سیم پرکننده و گاز محافظ مصرف میکند.
طبق مشاهدات صنعتی، اختلاف هزینه مواد مصرفی بین TIG و MIG برای طول اتصال قابل مقایسه تقریباً ۳ تا ۵ برابر است، که در طول یک سال کار سه شیفته افزایش می‌یابد و یکی از دلایلی است که MIG بر حجم کار سازه‌ای غلبه دارد، حتی زمانی که TIG میتواند اتصال را از نظر متالورژیکی تحویل دهد.
گردش کار انتخاب در عمل
در عمل، وقتی مهندسان نرم‌افزار EVST به خریدار در تعیین محدوده یک سلول جوشکاری کمک می‌کنند، مکالمه به این ترتیب پیش می‌رود:
- قطعه چیست؟ جنس، ضخامت، نوع اتصال، تعداد جوش مورد انتظار برای هر قطعه.
- رژیم کیفیت چیست؟ فقط بصری، رنگ نافذ، رادیوگرافی، اولتراسونیک، آیین‌نامه روش جوشکاری.
- حجم کار چقدر است؟ تعداد قطعات در هر شیفت، شیفت در روز، روز در هفته.
- هدف زمان چرخه چیست؟
- از موارد فوق، این فرآیند به یک یا گاهی اوقات ترکیبی از دو مورد محدود میشود.
- سپس کلاس محموله از فرآیند و انتخاب مشعل/تفنگ پیروی میکند.
- سپس اجزای سلول (موقعیت‌یاب، مسیر، ردیابی درز) از محموله و هندسه قطعه پیروی می‌کنند.
پرش از مراحل ۱ تا ۴ و شروع از «کدام ربات» رایج‌ترین دلیل عدم تحویل کافی سلول‌ها است. برای جزئیات مشخصات سطح سلول پس از قفل شدن فرآیند، به راهنمای سایت محصول EVST مراجعه کنید. انتخاب سلول ربات جوشکاری.
پرسش و پاسخهای متداول
آیا یک ربات میتواند MIG و TIG را با یک دستگاه تعویض ابزار انجام دهد؟
بله، اما در تولید غیرمعمول است. هزینه چرخه زمانی تعویض مشعلها و تغییر مسیر گاز/سیم معمولاً از افزایش انعطافپذیری بیشتر است. دو ربات، یکی برای هر فرآیند، زمانی که هر دو فرآیند در حجم بالا مورد نیاز هستند، راهحل رایجتری است.
چرا جوشکاری نقطهای در هر جوش سریعتر از MIG است؟
جوشکاری نقطهای در عرض ۰.۵ تا ۲ ثانیه، شامل چرخه گیره-جوش-رهاسازی، یک اتصال تک نقطهای ایجاد میکند. MIG باید درز را با سرعت محدود رسوب، به علاوه ضربه قوس و پر کردن دهانه، طی کند. به ازای هر اتصال، نقطه سریعتر است؛ به ازای هر طول خطی، MIG تنها گزینه است.
چه موادی را نمیتوان با هیچ یک از این سه فرآیند جوشکاری کرد؟
فلزات بسیار واکنشپذیر (منیزیم با سطح مقطع ضخیم، بریلیم)، چدن در پیکربندیهای مختلف و ترکیبات فلزی غیرمشابه با نقاط ذوب بسیار متفاوت، اغلب به فرآیندهای جایگزین (لیزر، اصطکاک همزن، پرتو الکترونی) یا رویههای تخصصی خارج از چارچوب استاندارد MIG/TIG/spot نیاز دارند.
آیا جوشکاری لیزر جایگزین MIG و TIG میشود؟
جوشکاری لیزر در خودروسازی (بهویژه برای قطعات خام سفارشی و محفظههای باتری) و در برخی از کارهای فولاد ضد زنگ نازک در حال رشد است، اما جایگزین MIG یا TIG در صنایع سنگین نشده است. هزینه سرمایه، تلرانس آمادهسازی اتصال و محدوده مواد هنوز محدودیتهایی هستند که فرآیندهای قوسی را برای ساخت عمومی ترجیح میدهند.
تغییر فرآیند در یک سلول چند فرآیندی چقدر طول میکشد؟
برای رباتی که بین MIG و نقطهای سوئیچ میکند، چرخه تعویض ابزار به همراه صفر کردن مجدد معمولاً 30 تا 90 ثانیه طول میکشد. برای سوئیچ بین MIG و TIG در همان سلول قوس، بار برنامه پارامتر و تغییر گاز 1 تا 3 دقیقه طول میکشد. اینها هزینه‌های زمان کف هستند که باید در مدل‌های زمان چرخه لحاظ شوند.
درباره نویسنده: تیم تحریریه EVST در مورد رباتیک صنعتی و تولید هوشمند برای مهندسان و رهبران عملیات که پروژه‌های اتوماسیون را ارزیابی می‌کنند، مطلب می‌نویسد. EVST (EVS TECH CO., LTD) که در سال ۲۰۱۸ در چنگدو تأسیس شد، بیش از ۶۰۰ پروژه اتوماسیون را انجام داده و به بیش از ۱۰۰ کشور ارسال کرده است و دارای گواهینامه IATF 16949 در سطح خودرو و گواهینامه‌های شخص ثالث CE / SGS / TUV در خانواده‌های محصولات QJAR، XR، EVS و EVSD است.