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Robot di saldatura sono tra i robot industriali più importanti nel settore manifatturiero. Gestiscono la saldatura, che è essenzialmente l'unica cosa che tiene insieme le macchine, comprese le auto. La robotica nella produzione automobilistica dipende fortemente dalla saldatura automatizzata, sostituendo il lavoro umano in quasi tutti gli stabilimenti di produzione di auto in tutto il mondo. Di tutte le applicazioni di robot industriali nella produzione, la saldatura robotizzata è la più recente, essendo stata introdotta meno di 20 anni fa.
Tipi di processi di saldatura robotizzata
Esistono circa sei processi di saldatura automatizzati ampiamente utilizzati in produzione industrialeOgni processo svolge una funzione unica e ha un robot speciale progettato per eseguire tale funzione.
Saldatura a punti a resistenza
Saldatura a punti a resistenza è un processo in cui il calore derivante dalla resistenza elettrica viene applicato con forza per saldare insieme materiali metallici. Questa concentrazione di pressione ed elettricità in un punto fa sì che il metallo si sciolga e si coalizzi mentre sono allo stato fuso. Il metallo viene quindi lasciato raffreddare e viene unito in modo permanente in quel punto, da qui il nome saldatura a punti.
I vantaggi dell'utilizzo di un robot per saldatura a punti sono molteplici; uno è che è senza soluzione di continuità; non lascia segni di saldatura avvenuta. Un altro è che è molto più resistente rispetto ad altri tipi di saldatura; una volta che due parti si fondono l'una nell'altra, rimangono punti deboli. L'industria automobilistica fa molto affidamento sui robot per saldatura a punti, con un'auto media che ha oltre 5000 saldature a punti.
Saldatura laser
Questa è un'altra forma avanzata di unione dei metalli che concentra il calore su un punto utilizzando raggi laser. La tecnologia esiste da oltre 30 anni. Saldatura laser funziona mettendo insieme due lamiere a contatto tra loro. Segue la concentrazione del raggio laser sui bordi delle lamiere. Il calore intenso li fa sciogliere contemporaneamente, mescolandoli e completando l'unione. Una volta raffreddati, diventano uno.
Alcuni dei vantaggi della saldatura laser includono l'elevata precisione poiché un raggio laser può essere controllato facilmente. Anche la velocità di saldatura è molto elevata; il calore intenso fa sì che qualsiasi tipo di metallo si fonda l'uno nell'altro, formando istantaneamente un giunto. Anche la consistenza è elevata, il che lo rende il metodo ideale se stai cercando di creare uniformità.
Saldatura ad arco in metallo e gas
Questo è un tipo di a saldatura robotizzata processo in cui la fonte di calore è un arco formato tra un elettrodo metallico consumabile e il pezzo da lavorare con uno schermo gassoso fornito esternamente che solitamente è un gas inerte. Ciò provoca la formazione di un bagno di saldatura tra i due materiali, che ora si uniscono dopo il raffreddamento.
Esistono due tipi di robot per saldatura ad arco con gas metallico. Il primo è chiamato Metal Inert Gas Welding (MIG welding robot) che utilizza un gas inerte come Argon o Elio; poi c'è il Metal Active Gas Welding (MAG) che utilizza un gas attivo che di solito è una miscela di ossigeno, anidride carbonica e argon.
Il vantaggio principale di saldatura ad arco di gas metallico è che non ci siano schizzi di materiale fuso, come di solito accade con altre tecniche di saldatura; il gas di protezione protegge il bagno di saldatura finché non si raffredda.
Saldatura ad arco con tungsteno a gas
Questo è anche un tipo di saldatura che fa passare l'elettricità tra l'elettrodo e il materiale da saldare. La saldatura è protetta dall'atmosfera da un gas di protezione che avvolge l'area di saldatura. L'elettrodo utilizzato in questo processo è realizzato in tungsteno. Il motivo per cui viene scelto questo metallo è il fatto che ha la temperatura di fusione più alta di qualsiasi altro metallo a 6,170 gradi Fahrenheit.
Le tre principali leghe di tungsteno utilizzate in questo processo di saldatura sono il tungsteno zirconizzato, che viene utilizzato per i metalli non ferrosi e utilizza correnti CA più elevate. C'è il tungsteno toriato, che viene utilizzato su acciaio al carbonio e inossidabile, e infine il tungsteno puro, che viene utilizzato su alluminio e magnesio.
Saldatura ad arco sottile
Si tratta di un processo di saldatura robotizzata utilizzato su materiali sottili che richiedono una saldatura delicata. Chiunque abbia esperienza in saldatura potrà confermare che saldare lamiere sottili è una sfida enorme. Se si applica troppa forza o si esegue una saldatura estrema, si può alterare l'intera natura dei materiali coinvolti. La saldatura ad arco a calibri sottili funziona riducendo al minimo la bruciatura che può causare il collasso della saldatura fusa, deturpando i materiali. In questo processo vengono utilizzati due gas inerti per ridurre al minimo gli schizzi: il gas inerte al tungsteno (TIG) e il gas inerte al metallo (MIG).
Saldatura al plasma
Saldatura al plasma è un processo di saldatura ad arco che funziona in modo simile alla saldatura ad arco di spessore sottile; l'unica differenza è che l'arco plasma può essere separato dall'involucro del gas di protezione. Il plasma viene quindi spremuto attraverso un ugello di rame a osso sottile, che poi restringe l'arco. Il processo può essere condotto attraverso tre modalità principali; Saldatura al microplasma utilizzata per lamiere sottili fino a 0.1 mm di spessore.
La seconda è chiamata Saldatura a Media Corrente che utilizza tra 15 e 200 A di corrente; ha una penetrazione più profonda. L'ultimo metodo è chiamato Keyhole Welding, che viene utilizzato su lamiere fino a 10 mm di spessore.
Pro e contro dell'utilizzo dei robot per la saldatura
Non si può negare il fatto che i robot siano sempre più coinvolti nel processo produttivo col passare del tempo. In alcuni paesi hanno sostituito completamente il lavoro umano. Ci sono vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo dei robot per la saldatura, tra cui i seguenti.
I pro
C'è una maggiore efficienza e produttività: i robot di saldatura sono precisi nel loro lavoro perché sono programmati in questo modo; c'è pochissimo spazio per gli errori. La loro capacità di svolgere compiti ripetitivi più e più volte senza stancarsi aumenta la produttività.
Tempi di ciclo più brevi: man mano che la produzione diventa efficiente, i tempi di ciclo si accorciano, il che a sua volta significa che in quel lasso di tempo è possibile produrre di più rispetto a quanto si realizzava facendo affidamento sul lavoro umano.
Migliore utilizzo del pavimento: l'automazione del posto di lavoro ha ridotto l'impatto umano e, a sua volta, ha creato più spazio sul pavimento per altre cose. Un robot di saldatura è in grado di svolgere lavori che prima erano gestiti da un gruppo di persone. Con più spazio, c'è più spazio per il movimento e anche per l'aggiunta di nuove macchine di saldatura robotizzate.
La sicurezza è aumentata: gli esseri umani non riescono a mantenere la concentrazione per troppo tempo; più lavorano, più aumenta la perdita di concentrazione; questo è ciò che porta agli incidenti nei luoghi in cui si utilizzano macchinari pesanti. I robot di saldatura, d'altro canto, possono funzionare per giorni senza mettere un piede in fallo. Gli incidenti non sono più comuni nelle fabbriche manifatturiere per questo motivo.
Riduzione degli sprechi: l'elevato livello di accuratezza esibito dai robot è così efficiente che c'è ben poco da scartare. L'eros umano è il maggiore responsabile degli sprechi nella maggior parte degli impianti di produzione. Con i robot, tuttavia, la maggior parte delle materie prime viene utilizzata al massimo.
Il Cons
Il costo iniziale dell'automazione è molto elevato: considerando la quantità di programmazione dei robot industriali necessaria per realizzare robot abbinati agli strumenti complessi necessari al loro corretto funzionamento, il costo dell'automazione di un impianto è molto elevato nella fase iniziale.
La formazione è necessaria: per quanto i robot abbiano preso il posto degli umani, la maggior parte di essi deve ancora essere azionata e supervisionata da persone. Addestrare gli umani a utilizzare questi robot può essere un affare molto costoso che richiede tempo, data la sofisticatezza dei robot industriali. Lo stesso vale anche per le riparazioni e la manutenzione, solo esperti specializzati possono gestire quel tipo di lavoro e sono limitati sul mercato.
Il processo decisionale è limitato: per quanto sofisticati possano essere, i robot non hanno la capacità di prendere decisioni, operano semplicemente in base al set di istruzioni che vengono fornite loro dai programmatori. Ci sono innumerevoli decisioni che necessitano del fattore umano sul posto di lavoro, qualcosa che manca ai robot attuali. Con lo sviluppo dell'intelligenza artificiale che accelera, c'è speranza che in futuro i robot avranno la capacità di pensare prima alle cose.
Flessibilità limitata: a differenza degli umani che possono essere addestrati a gestire due ruoli diversi in successione, la maggior parte dei robot di saldatura sono troppo specializzati per riuscirci. Sono programmati per soddisfare l'unica nicchia a cui sono dedicati senza alcuna deviazione. L'unico modo in cui un robot di saldatura può cambiare ruolo è quando viene deliberatamente riprogrammato per farlo.
Il periodo di implementazione è lungo: il passaggio ai robot non avviene con un gesto della mano. Per prima cosa devi ristrutturare il tuo stabilimento per ospitarli, poi c'è il problema della loro consegna in loco, considerando quanto sono pesanti. Avrai anche bisogno dell'aiuto di un esperto per impostarli, il tutto seguito da un periodo di prova per assicurarti che funzionino come previsto prima che la produzione riprenda. Ci vorranno almeno 20 settimane prima di diventare pienamente operativi.
Sistemi di saldatura robotizzata e programmazione
I robot di saldatura richiedono software specifico per svolgere i loro ruoli. Questo software è creato da aziende indipendenti che poi lo vendono ai produttori di robot. Di seguito sono riportati alcuni dei software più popolari per sistemi di saldatura robotica.
Verbotica
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Verbotica Weld è un software di saldatura semplice ma potente che può essere eseguito da qualsiasi desktop. Si tratta di una configurazione offline che rende la saldatura robotizzata un'operazione semplice. Ha un'interfaccia utente che fornisce un'anteprima di come il robot di saldatura può essere controllato dal programma. Verbotics non è gratuito ma ha una versione di prova che ti consente di testare il software prima di prendere la decisione finale.
Saldatura Almacam
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Saldatura Amalacam è un software per robot di saldatura offline che consente ai produttori di ottimizzare i propri robot di saldatura per aumentarne l'efficienza. Almacam Weld è in uso da oltre 20 anni ed è migliorato nel corso degli anni fino a diventare uno dei software di saldatura più ricercati. Uno dei vantaggi del software è che è facile da installare e non richiede troppa formazione affinché l'operatore possa padroneggiarlo.
FIGURA
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FIGURA è un altro software di saldatura offline facile da usare e implementare in qualsiasi luogo di lavoro. Aumenta la produttività oltre a ridurre i rischi massimizzando gli investimenti su tutti i sistemi robotici. ABB è compatibile con molti robot di saldatura e può essere utilizzato da chiunque possa essere addestrato a comprenderne il funzionamento.
Aree in cui viene applicata la saldatura robotizzata
La saldatura robotizzata è utilizzata principalmente in impianti di produzione che si occupano di macchinari pesanti. Alcuni di questi settori includono quanto segue.
Industria automobilistica
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L'auto media ha oltre 5000 parti saldate, questa è la prova sufficiente di quanto sia importante sistemi di saldatura automatizzati sono vitali. Un tempo il lavoro veniva svolto dagli esseri umani, ma ciò comportava saldature irregolari che rendevano le auto meno efficienti sulla strada. Le moderne case automobilistiche non possono fare a meno dei robot di saldatura. Si prevede che la tecnologia alla base della saldatura robotizzata migliorerà ulteriormente in futuro.
Industria elettronica
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Le schede madri dei computer sono costituite da componenti molto piccoli che non possono essere saldati a mano. La saldatura robotizzata coinvolta nella realizzazione di tali articoli è molto avanzata con la capacità di saldare anche la cosa più piccola che ad occhio nudo avrà difficoltà a distinguere. L’uso della saldatura robotizzata è l’unico modo in cui è possibile produrre componenti elettronici alla velocità richiesta.
Industria petrolifera
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Gli enormi tubi utilizzati per trasportare il petrolio greggio su enormi distanze si affidano alla saldatura robotizzata per collegarli poiché devono essere fabbricati in sezioni. Un altro motivo per cui i robot sono coinvolti nella saldatura dei tubi ha a che fare con la sicurezza. Le tubazioni devono essere a tenuta stagna per evitare esplosioni o perdite che potrebbero causare danni alle persone e all'ambiente.
Industria aerospaziale
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Più delle automobili, gli aeroplani richiedono la massima attenzione nella produzione delle loro parti, considerando il fatto che devono rimanere in volo. Per ridurre gli errori, tutti i saldatura di parti di aerei vengono eseguite da robot di saldatura altamente avanzati programmati per coprire tutte le parti. Sono dotati di tecnologia di visione che possono utilizzare per rilevare eventuali difetti.
Guida all'acquisto di un robot di saldatura
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La parte più difficile di automatizzando la tua attività manifatturiera sta decidendo il robot giusto da scegliere. Esistono innumerevoli produttori di robot nel mondo, ognuno con prodotti unici che promettono i migliori risultati. Decidere cosa fare richiede molta ricerca poiché i robot costano molto. È il tipo di investimento che si fa una volta nella vita, quindi deve essere fatto bene. Quella che segue è una guida sull'acquisto di robot di saldatura per il tuo impianto di produzione.
Complessità
A buon robot di saldatura dovrebbe essere facile da capire. Acquistare un robot di saldatura troppo complicato potrebbe interrompere la produzione in caso di problemi poiché richiederebbe l'intervento di un esperto dal produttore per riavviarla. Quando selezioni un robot di saldatura, assicurati innanzitutto che sia abbastanza semplice da poter essere gestito dal tuo tecnico interno per risparmiare sui costi di riparazione futuri.
Periferiche
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Alcuni robot di saldatura necessitano di componenti aggiuntivi per funzionare, questo è un costo aggiuntivo che dovresti evitare se puoi. Scegli un robot di saldatura fornito in un pacchetto completo, con la capacità di gestire una miriade di funzioni senza la necessità di spendere di più per l'acquisto di altre parti. Se devi acquistarne uno che necessita di accessori, assicurati che le parti in questione siano facili da trovare localmente.
Disponibilità di spazio
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Il numero e le dimensioni dei robot di saldatura che intendi acquistare dipendono dallo spazio disponibile nel tuo stabilimento. Quando sostituzione del lavoro umano con i robot sarai costretto a pulire il pavimento in anticipo. Maggiore è lo spazio, maggiore sarà il numero di robot di saldatura che si possono inserire e viceversa. Se gestisci una piccola fabbrica e intendi automatizzarla, avrai bisogno di uno spazio più grande.
Natura del lavoro
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Alcuni processi di produzione non richiedono processi di saldatura avanzati, ma se operi in un tipo di produzione che coinvolge parti metalliche pesanti, la saldatura robotizzata sarebbe la strada più sensata da intraprendere. La produzione automobilistica prevede l’uso di parti di automobili pesanti che non possono essere maneggiate bene dal lavoro umano, i robot di saldatura sono l’unica opzione rimasta in questo settore.
Il tuo budget
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Il più economico robot industriale pesante costa circa $ 50,000, potresti averne uno usato per un po' meno, ma la conclusione è che i robot sono costosi. Per quanto il fine giustifichi i mezzi a lungo termine, il costo iniziale del robot di saldatura per automatizzare un impianto di produzione ti farà indebitare se non sei prudente. Oltre al costo per acquistarli, avrai anche bisogno di soldi per formare il personale, installarlo in fabbrica e per le riparazioni future. Ci vorrà un po' di tempo prima che tu riesca a recuperare tutto l'investimento iniziale.
Flessibilità
La maggior parte dei robot coinvolti nella produzione sono orientati al compito, ovvero sono progettati per svolgere un ruolo specifico. Per quanto questo li renda efficienti, ne limita la portata e, se consideri il loro costo, ti sarebbe davvero di grande aiuto se potessi ottenere un braccio robotico di fabbrica che può gestire più di un ruolo. Un robot di saldatura in grado di gestire anche il prelievo e il posizionamento sarebbe un investimento migliore rispetto a uno in grado di gestire solo la saldatura.
Disponibilità
Ti costerà di più importare un tipo specifico di robot per saldatura se non è reperibile localmente. Se vivi vicino a un importante produttore di robot, potresti essere abbastanza fortunato da poter persino effettuare ordini speciali per robot personalizzati. L'uso di robot industriali non è così diffuso in tutte le aree, questo fa sì che i produttori di automazione industriale siano concentrati in aree specifiche che potrebbero essere situate troppo lontano da dove si trova il tuo stabilimento. Considera il costo dell'importazione di robot per saldatura prima di fare una scelta.
Assistenza
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Il supporto post-vendita è fondamentale quando si tratta di gestire i robot. Sono macchine come tutte le altre, solo altamente avanzate. Indipendentemente da ciò, prima o poi si romperanno o non funzioneranno correttamente dopo un uso prolungato. Quando ciò accade, avrai bisogno di aiuto con loro senza dover sborsare cifre folli. Andare per produttori di robot industriali che sono in grado di offrire garanzie e assistenza tecnica dedicata per un determinato periodo di tempo.
Disponibilità dei pezzi di ricambio
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Le parti di saldatura sovrautilizzate come gli effettori finali hanno maggiori probabilità di rompersi poiché svolgono la maggior parte del lavoro. Qualsiasi parte mobile è soggetta a qualche tipo di attrito e, anche se ci vuole tempo, avranno bisogno di essere sostituite lungo il percorso. Seleziona un robot di saldatura i cui pezzi di ricambio siano prontamente disponibili in un attimo. La mancanza di pezzi di ricambio può arrestare la produzione e questa è un'interruzione che non dovresti affrontare.
Aggiornamenti del software
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Anche la disponibilità di aggiornamenti software è un altro fattore importante che dovrebbe aiutarti a restringere il tipo di robot di saldatura che desideri per la tua fabbrica. Gli aggiornamenti rendono i robot più efficienti, rimanere bloccati con un robot che utilizza un software scaduto può iniziare a influire sulla qualità della produzione. Scegli robot che abbiano un supporto software costante con aggiornamenti almeno una volta all'anno.
Conclusione
I robot di saldatura sono tra i robot industriali più importanti nello spazio produttivo. A causa dell’elevato calore coinvolto nel processo, il ruolo viene svolto al meglio dai robot di saldatura poiché sono in grado di gestire e resistere al calore più delle persone. Se hai intenzione di acquistare un robot di saldatura per uno stabilimento di produzione, recatevi presso il produttore di robot di saldatura più vicino e scegliete la migliore macchina per saldatura automatizzata per la vostra azienda.
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