Classificação de Processos de Soldagem: 7 Tipos

Este artigo lança luz sobre os sete principais tipos de processos de soldagem. Os tipos são: 1. Soldagem manual 2. Soldagem semi-automática 3. Soldagem automática 4. Soldagem automatizada 5. Controles adaptativos 6. Soldagem remota 7. Soldagem robótica.

Tipo # 1. Soldagem Manual:

Isso implica que todas as oito operações de seqüência de soldagem são realizadas manualmente. Observe, no entanto, que o estágio 4, que é "o movimento relativo entre a cabeça de soldagem e o trabalho", pode incluir alguma assistência mecânica, como manipulador de soldagem, que move a peça em aproximadamente a velocidade correta para soldagem.

Um desses manipuladores chamado motor gravitacional é mostrado na Fig. 21.1, no qual o soldador enrola o peso e controla a velocidade da mesa, segurando a borda e deixando-a passar pelos dedos na velocidade desejada, permitindo que ele produza soldas mais contínuas golpes circulares na posição de solda descendente.

Soldagem manual é mais popular com SMAW, GTAW, soldagem a gás oxi-combustível e processos de soldagem por arco plasma.

Tipo # 2. Soldagem Semi-Automática:

Nesta etapa do sistema 5, que é 'o controle de variáveis ​​de soldagem, como a velocidade de alimentação do arame no GMAW ou a duração da corrente na solda por resistência com um soldador de pistola, é automático', mas os meios de soldagem são mantidos na mão. O estágio 4, que é o movimento relativo entre a cabeça de soldagem e o trabalho, é normalmente manual, mas meios mecânicos como correia transportadora ou manipulador de trabalho podem ser empregados. Assim, o processo GMAW pode ser usado em conjunto com o motor gravitacional para melhorar a qualidade e a produtividade na soldagem.

As várias operações nos estágios 3 e 6 que são 'início e parada de operação' podem ser executadas em sequência automaticamente com a ajuda de um único interruptor on-off.

O sistema de soldagem semi-automático é mais popular com GMAW e FCAW. Embora seja possível usar essa técnica com os processos GTAW, SAW e ESW, ela raramente é usada.

Tipo # 3. Soldagem Automática:

É um sistema no qual pelo menos o estágio 5 é o 'controle de variáveis ​​de soldagem' e o estágio 4, ou seja, 'o movimento relativo entre a cabeça de soldagem e o trabalho' são automáticos. Normalmente, um único comutador operando através de um dispositivo de sequenciamento opera os controles de energia e consumíveis, como fios e gases. Isso também pode fazer com que o dispositivo de enchimento de crateras, se incorporado, entre em ação automaticamente. A Fig. 21.2 mostra um diagrama de blocos para um típico sistema de soldagem automática.

Em um sistema de solda automática, os estágios 1, 2, 7 e 8 são realizados manualmente ou são iniciados manualmente. Pela lógica acima, a soldagem por gravidade é classificada como um método de soldagem automática portátil.

O sistema de soldagem automática é mais popular com os processos SAW e ESW. Ele também é usado, de forma limitada, nos processos de soldagem GTAW, GMAW, FCAW e arco plasma.

Tipo # 4. Soldagem Automatizada:

Um sistema de soldagem automatizado executa todas as oito etapas desde a montagem e transferência das peças até a cabeça de solda sem o ajuste dos controles por um operador de soldagem. A soldagem que pode ser concluída em um ou apenas estágios, e a ejeção final do produto finalizado são realizadas mecanicamente sem intervenção manual. Um aspecto importante da soldagem automatizada é que o operador não precisa monitorar continuamente a operação. Em comparação com a soldagem automática, isso tende a aumentar a produtividade, melhorar a qualidade e reduzir a fadiga do operador.

A Fig. 21.3 mostra um diagrama esquem�ico para um sistema de soldadura automatizado utilizando mini-computador, multiprogramador e uma unidade de rastreio de fraude. Os sistemas de soldagem automatizada são usados ​​popularmente com os processos SAW, GMAW e FCAW. Até certo ponto, GTAW, PAW e ESW também são usados ​​em modos automatizados.

Fig. 21.3 Diagrama esquemático de um sistema de soldagem automatizado

Digite # 5. Controles Adaptativos:

Com o aumento do uso de sistemas de soldagem automáticos e automatizados, é imperativo manter a cabeça de soldagem em movimento exatamente ao longo do trajeto da junta e obter soldas de especificações e qualidade desejadas. Isso geralmente é feito empregando dispositivos chamados controles adaptativos.

Controles adaptativos em sistemas de soldagem, portanto, realizam dois objetivos: rastreamento de fraude e controle de qualidade.

Existem vários tipos de dispositivos de rastreamento de costura. O mais simples mostrado na Fig. 21.4. é um seguidor mecânico que utiliza rodas com mola para acompanhar fisicamente a junção das juntas. Esse sistema funciona satisfatoriamente para longos trajetos horizontais ou verticais, mas pode não ser útil para rastreamento de costura ao longo de um caminho curvo, como é evidente a partir de duas posições desse tipo de rastreador de esquema mostrado na Fig. 21.5.

Outros sistemas de rastreamento de costura incluem dispositivos eletromecânicos que utilizam sondas eletrônicas leves. No entanto, eles são limitados em sua capacidade de rastrear soldas de passagem múltipla e soldas de ranhura quadrada. Estes também são afetados negativamente pelo calor da soldagem.

Alguns outros sistemas usados ​​com o processo GTAW são baseados no sensor de arco usando o controle de tensão do arco para manter o caminho. Versões mais sofisticadas de rastreamento de vigas de arco empregam um mecanismo para oscilar o arco e interpretar a variação nas características do arco para detectar a localização da junta. Tal sistema pode ou não ser desejável com um processo particular de soldagem e pode ser limitado na velocidade de deslocamento pelos requisitos de oscilação.

De longe, os sistemas de rastreamento de golpes mais sofisticados são os tipos ópticos que utilizam câmeras de vídeo, como mostrado na Fig. 21.6, ou outros dispositivos para obter uma imagem bidimensional ou tridimensional da junta de solda. Essas imagens são empregadas por um sistema de computador para fazer com que a cabeça de soldagem siga com muita precisão o caminho da junta.

O sistema de rastreamento de costura ótica usando feixe de laser é o mais recente método para alcançar uma alta precisão em seguir o caminho desejado para a soldagem. No entanto, cantos agudos e o efeito da soldagem de calor e fumaça ainda criam problemas que não são completamente superados.

Controles adaptáveis, quando usados ​​para controle de qualidade em processo na soldagem por resistência, permitem que o processo continue até que uma pepita de tamanho adequado tenha sido formada.

Quando alguma forma de controle adaptativo é empregada, as palavras "com controle de fraude" ou "com controle adaptativo" são adicionadas ao modo de processo principal, por exemplo, "soldagem automatizada com rastreamento de fraude ou solda por resistência com controle de qualidade em processo". .

Tipo # 6. Soldagem Remota:

Soldagem remota e soldagem automatizada têm muito em comum. Em ambos os casos, a soldagem é feita sem a presença imediata de um operador de soldagem humana. No caso da soldagem automática, o operador pode estar a poucos metros de distância da operação de soldagem, mas o soldador pode estar a muitos metros de distância.

Isso ocorre porque o monitoramento e os ajustes não são necessários durante as operações. Em muitos casos, a operação de soldagem é executada atrás das cortinas, de modo que o operador não pode nem mesmo ver as operações ou não é afetado pelo arco.

A soldagem remota é muito semelhante à soldagem automatizada, pois o operador de soldagem não está no local de soldagem e pode estar a uma grande distância dela. A diferença, no entanto, é que a soldagem automatizada é projetada normalmente para produzir o mesmo tempo de solda idêntico após o tempo. Soldagem remota geralmente envolve operações de manutenção em que cada solda pode ser diferente da anterior.

Onde a mesma solda é realizada várias vezes, a soldagem remota se torna semelhante à soldagem automatizada. Soldagem remota está se tornando mais amplamente utilizada com o aumento do estabelecimento de usinas nucleares. Em geral, é realizado onde os seres humanos não podem estar presentes por causa de uma atmosfera hostil, como onde há alto nível de radioatividade. As unidades de manutenção devem, portanto, envolver trabalho remoto, incluindo soldagem.

Algumas das aplicações típicas da soldagem remota incluem a vedação de materiais radioativos em recipientes metálicos. A selagem de elementos combustíveis e hastes alvo também é realizada na indústria nuclear por soldagem remota, como mostrado na Fig. 21.12.

Soldagem remota encontra aplicação em algumas plantas de processamento de radioquímica, onde soluções altamente corrosivas são tratadas. Também é feito em torno de reatores nucleares, onde as condições de serviço exigem a mais alta qualidade de solda obtenível. O entupimento de tubos com trocador de calor com vazamento em usinas nucleares é outra aplicação para soldagem remota usando uma unidade automatizada GTAW.

Juntas de solda de tubos em atmosfera radioativa também são feitas remotamente usando cabeças GTAW automáticas. Soldas remotas em tubos e tubos são feitas como seriam feitas com o equipamento em condições normais.

Tipo # 7. Soldagem Robótica:

A soldagem robótica é basicamente uma parte do sistema de soldagem automatizado, mas está sendo considerada separadamente, porque de todas as tecnologias atualmente disponíveis, os robôs são talvez os mais empolgantes e, portanto, precisam de referência especial em automação de soldagem. Os robôs articulados podem emular as ações produtivas de um homem no ambiente de soldagem, e dentro de limites fornecem uma alternativa aceitável para executar muitas das tarefas monótonas e fatigantes que podem ser encontradas na indústria em abundância. Neste contexto, um robô pode ser uma solução econômica para muitas tarefas de soldagem a arco.

Na sua forma mais simples, um robô é um manipulador que pode ser programado à vontade. O manipulador é acionado por atuadores como motores elétricos e é controlado por um computador. A maioria dos robôs de soldagem tem cinco ou seis eixos sobre os quais se movem. Alguns desses eixos são lineares e outros rotacionais.

A combinação de eixos lineares e rotacionais torna um robô mais ou menos adequado para uma tarefa específica ou uma série de tarefas. O controlador do robô tem uma memória na qual os programas podem ser armazenados e esses programas podem ser reproduzidos à vontade. Desta forma, programas que são ensinados podem ser capturados para uso futuro. Como os robôs têm essa flexibilidade, eles diferem da automação fixa, que é dedicada a apenas uma tarefa. A Fig. 21.13 mostra os elementos essenciais de um sistema robótico de soldagem usando um robô articulado.

É sem dúvida que os robôs não podem fazer todo o trabalho atualmente feito por humanos e é duvidoso que eles nunca o façam. Onde materiais exóticos devem ser soldados ou onde o acesso é severamente limitado, onde a tolerância dos processos de pré-soldagem não é suficientemente leve ou onde os componentes não podem ser adequadamente fixados durante a soldagem, o espaço para usar um robô é reduzido.

Apesar dessas limitações, há muitas aplicações em que um sistema robótico prova seu valor porque a soldagem dificilmente deixa de ser uma área de crescimento, pois a operação é inerentemente trabalhosa, muitas vezes altamente repetitiva e ambientalmente desagradável, exigindo habilidades. que pode facilmente ser transferida para o robô Também é uma coincidência que a soldagem freqüentemente envolva o uso de um manipulador de trabalho, um dispositivo que em virtude de seus próprios movimentos pode simplificar o programa que precisa ser ensinado ao robô e pode ser facilmente interface com o último.

Assim, a soldagem robótica efetiva não é apenas uma questão de interface correta entre a eletrônica de controle e o pacote de soldagem, mas também depende de equipamentos de manuseio de peças de trabalho programáveis ​​e de precisão, operando dentro de faixas muito estreitas.

Tipos de robôs de soldagem:

No campo da soldagem, os robôs foram introduzidos pela primeira vez para soldagem por pontos na indústria automobilística e estão bem estabelecidos nesse campo. No entanto, a ênfase atual é no desenvolvimento de robôs de soldagem MIG. Recentemente, até robôs de soldagem TIG foram desenvolvidos porque a soldagem TIG é um trabalho difícil, lento e, portanto, cansativo, no qual a tocha de soldagem deve ser mantida precisamente na posição e o soldador deve suportar o arco de eletrodo de tungstênio.

No caso de a junta precisar de um fio de enchimento, a situação é ainda pior, pois a outra mão deve alimentar o fio no ângulo correto e com a mesma precisão. Quando a peça de trabalho é de forma complexa, com várias juntas curtas em vários ângulos, ou no caso de juntas de tubos assimétricas, até agora não havia nenhum equipamento adequado disponível. Como a soldagem TIG é utilizada somente quando o material original é uma liga especial ou quando a penetração completa sem defeitos de soldagem precisa ser concedida na produção, ela é comum apenas para algumas aplicações especiais.

No entanto, por ser usado na fabricação de juntas críticas em indústrias que incluem engenharia aeronáutica, fabricação de máquinas para materiais alimentícios, engenharia de indústria de processos químicos e fabricação de ferramentas de precisão, os robôs de soldagem TIG foram desenvolvidos para uso industrial nos quais ela lida com pistola de solda e alimenta o fio de enchimento na junta. A Fig. 21.14 mostra os elementos essenciais de um sistema de soldagem TIG usando um scanner infravermelho para rastreamento da costura.

Fig. 21.14 Um sistema de robô de soldagem TIG usando um scanner de raio infravermelho para rastreamento de golpes

O desenvolvimento mais recente na indústria de robôs de soldagem é a introdução de um robô que utiliza um sistema de visão baseado em laser para soldagem a arco quando as peças a serem soldadas exibem grandes irregularidades. Tal robô pode sentir variações e corrigi-las como os humanos fariam em tempo real.

Para o uso efetivo de um robô de soldagem, é essencial seguir o procedimento definido, caso contrário poderá resultar em um arco de compensação com soldas consequentemente de baixa qualidade, conforme indicado para as soldas de topo e de ângulo nas Figuras 21.15 e 21.16, respectivamente. Além disso, um procedimento incorreto pode implicar um movimento adicional da peça de trabalho, como mostra a Fig. 21.17, resultando em atraso na fabricação e no aumento do custo do produto.

Precauções no uso de robôs :

O uso de um robô não elimina de forma alguma os requisitos de segurança existentes em qualquer configuração de soldagem. O robô certamente ajudará porque o seu uso permite que as pessoas sejam removidas de situações perigosas ou insalubres. Isso não apenas melhora as relações de trabalho, mas também pode aumentar a produtividade por meio da eliminação de interrupções de descanso, muitas vezes exigidas por lei em algumas circunstâncias.

O risco que o robô introduz no ambiente é melhor compreendido se o robô é considerado como uma automação cega, surda e muda que só responde aos sinais injetados diretamente em seu cérebro. No entanto, os robôs podem emular as habilidades de um ser humano, mas este é apenas o caso se o ambiente permanecer constante.

A maior força de um robô é que ele pode ignorar o calor, a luz, a radiação, etc. Sua maior fraqueza é que ele não tem nenhuma reação inerente que nós humanos temos ao nosso ambiente. À luz destes fatos, deve-se reconhecer que os robôs e as pessoas não se misturam bem e que os passes devem ser emitidos para o pessoal que está autorizado a ter contato com o sistema do robô.

Os sistemas de robôs são interações complexas de eletrônica de computadores, sistemas mecânicos e de controle. Eles podem falhar de formas inesperadas e precauções devem ser tomadas para proteger pessoas e processos próximos. Isso é denominado como seguro contra falhas. Deve sempre haver uma provisão para substituição manual em situações de emergência.

Aplicações:

Robôs entram em ação em trabalho que pode ser perigoso para os humanos, ou em trabalhos sujos ou cansativos onde é difícil manter a eficiência. Além da redução de custos pelo aumento da produtividade, outras vantagens dos robôs são: precisão consistente, desperdício mínimo de materiais, custos de mão-de-obra estabilizados porque nenhum trabalho significa pagamento e, por último, a falta de pessoal qualificado não será um problema.

Teoricamente, um robô pode ser usado mesmo para um trabalho único, mas seria claramente uma perda de tempo programar continuamente um robô quando a tarefa puder ser concluída ao mesmo tempo pelos métodos tradicionais. No entanto, se for uma produção em lote e o lote repetir com alguma regularidade, diga semanal ou mensalmente, e se os acessórios puderem ser localizados com precisão subsequentemente ao seu uso na primeira solda, o uso de um robô pode ser distribuído por muitos componentes .

Quando o tamanho do lote se torna muito grande, o robô também deve ser examinado novamente para descobrir se a automação fixa pode não ser uma proposta melhor. Nestas circunstâncias, os robôs podem ser justificados se o lote mudar a cada ano, de modo que os custos de re-ferramental possam ser limitados.

O tamanho da soldagem geralmente não oferece dificuldade no manuseio, o acesso fornecido pode ser mantido. Por outro lado, a espessura do material a ser soldado impõe muitas restrições, por exemplo, à medida que o metal se torna muito fino, digamos, menos de 1 mm, a soldagem torna-se cada vez mais crítica.

A solda deve ser colocada muito rapidamente para evitar queimaduras e a soldagem é propensa a distorção severa durante a soldagem. Estas condições indesejáveis ​​não se adequam ao robô que basicamente espera um conjunto relativamente estável de condições de soldagem. Onde forem encontradas dificuldades, às vezes é possível reprojetar o produto ou planejar novamente o trabalho de acordo com o robô. Portanto, o uso do robô de soldagem provavelmente também estimulará mudanças no projeto do produto, de modo que o acesso às juntas seja mais fácil e, devido à qualidade melhorada da superfície da solda, mais soldas externas podem ser especificadas.

Custos do Robô :

O custo de um sistema de robô de soldagem a arco pode variar entre Rs.25 lakh a Rs.30 lakh. Espera-se que um sistema de soldagem por arco elétrico forneça uma vida útil de 10 a 20 anos. Se o sistema ficar mais antigo, provavelmente estará desatualizado e relativamente ineficiente. Além disso, não é razoável esperar que os fornecedores de robôs mantenham peças para robôs de cada modelo indefinidamente.

Em termos de produtividade, espera-se que os robôs aumentem de 200 a 300% em relação à melhor produtividade manual.

Em condições normais, um robô se pagará por um período de 2 a 3 anos. Os custos de manutenção são comparativamente baixos e, em um robô médio, operam por cerca de 500 horas ou cerca de 3 meses de tempo de trabalho entre as paradas.