Приложения на роботизирана MIG заваръчна горелка

Интегрирането на роботизирана автоматизация в заваръчните операции коренно промени модерните производствени подове. От автомобилни монтажни линии с голям обем до прецизно производство на аерокосмически компоненти, роботизираната ръка е толкова ефективна, колкото и инструменталната екипировка в края на ръката, която носи. В основата на тази система лежи роботизираната горелка за MIG заваряване, компонент, който често е подложен на екстремни термични натоварвания, механични натоварвания и електрически изисквания. Докато много компоненти в роботизирана клетка получават ежедневно внимание, заваръчната горелка остава основният интерфейс между машината и метала, диктувайки както качеството на заварката, така и общата ефективност на оборудването.

Това ръководство изследва практическите приложения, оперативните предизвикателства и стратегиите за оптимизиране на роботизирани MIG заваръчни горелки с въздушно охлаждане в промишлена среда. Използвайки горелката с въздушно охлаждане INWELT ROBOT 350D 350A като референтен модел за съвременните принципи на проектиране, ние ще се задълбочим в сценариите, при които роботизираното заваряване е превъзходно и как да разрешим често срещани проблеми, които възникват по време на операции с висок работен цикъл.

Анатомията на роботизирана заваръчна горелка: разбиране на работния кон

Преди да разгледате сценариите за приложение, важно е да разберете инженерството, което позволява на роботизирана горелка да изпълнява хиляди идентични заварки без отклонение. За разлика от ръчните заваръчни пистолети, роботизираните горелки са проектирани за специфични модели на монтаж, системи за откриване на сблъсък и последователно подравняване на подаването на тел.

Значението на системите с въздушно охлаждане в роботизираните приложения

Роботизираните фенери обикновено попадат в две категории: с водно охлаждане и с въздушно охлаждане. Изборът между двете значително влияе върху дизайна на клетката и оперативните разходи.

Горелките с въздушно охлаждане, като модела с номинал 350A, използват околния въздух и потока от защитен газ, за ​​да разсейват топлината, генерирана от заваръчната дъга и електрическото съпротивление. Този дизайн елиминира необходимостта от воден охладител, радиатор, помпи и допълнителна водопроводна инсталация. Основното предимство в роботизирания контекст е  опростяване на системата и намален отпечатък . Роботизирана клетка, работеща с горелка с въздушно охлаждане, има по-малко потенциални точки на повреда - няма течове на охлаждаща течност, които да замърсят зоната на заваряване, и няма планирани интервали за поддръжка на помпата.

Тази простота обаче идва с ограничения за термично управление. Горелката с въздушно охлаждане обикновено има по-нисък работен цикъл при максимален ампераж в сравнение с еквивалент с водно охлаждане. За горелката от клас 350A това често се определя като 60% работен цикъл при 350 ампера, използвайки смесени газове. На практика това означава, че горелката е идеално подходяща за огромното мнозинство от роботизирани приложения, включващи мека стомана и неръждаема стомана до умерени дебелини, при условие че времето за запалване на дъгата е балансирано с подходящи периоди на охлаждане.

Предимството на сменяемата шийка в автоматизираните клетки

Роботизираните заваръчни горелки неизбежно се сблъскват с приспособления, натрупват се пръски или се подлагат на износване в областта на шията поради напрежение от повтарящо се движение. Исторически погледнато, огънатото гърло означава подмяна на цялото тяло на горелката - скъп и отнемащ време процес, изискващ широко препрограмиране на централната точка на инструмента.

Дизайнът на съвременните фенери със сменяема шийка се справя с тази критична болезнена точка. В контекста на INWELT ROBOT 350D, сменяемата система за врата позволява на персонала по поддръжката да:

• Възстановяване на точността на централната точка на оригиналния инструмент:  Чрез използването на прецизно произведени резервни шийки, роботът може да възобнови заваряването с минимално или нулево повторно докосване на програмирани точки. Това намалява времето за престой от часове до минути.

• Адаптиране към различни ъгли на достъп:  Едно тяло на горелката може да бъде снабдено с гърловини с различни ъгли (22°, 45° или персонализирани завои), за да отговарят на различни геометрии на части, без да се променя целия кабелен комплект.

• Намаляване на щетите от сблъсък:  Вратът действа като механичен предпазител. При тежка катастрофа вратът се деформира, спасявайки по-скъпото тяло на фенера и китката на робота от структурни повреди.

---

Основни сценарии за приложение на роботизирани горелки с въздушно охлаждане

Роботизираното заваряване не е универсално решение. Ефективността на конкретен модел горелка се увеличава максимално, когато се съгласува правилно с производствената среда. Следните сценарии представляват най-продуктивните случаи на употреба за 350A с въздушно охлаждане роботизирана МИГ горелка.

Голямо производство на автомобили и доставчици от ниво 1

Автомобилният сектор остава най-големият потребител на роботизирана технология за заваряване. В тази среда частите често са щампована ламарина с дебелина от 0,8 mm до 3,0 mm.

Предизвикателството:  Роботизираната клетка трябва да изпълнява стотици къси, припокриващи се заварки или непрекъснати шевове на час. Околната среда се характеризира с високи температури на околната среда и потенциални смущения от съседни роботи.

Решението с интеграция на горелка с въздушно охлаждане:
В този сценарий горелката с въздушно охлаждане често е предпочитаният инструмент поради  кратките времена за запалване на дъгата,  присъщи на автомобилното точково и шевно заваряване. Работният цикъл на горелка 350A с въздушно охлаждане рядко се надвишава, тъй като роботът прекарва значителна част от цикъла си в движение между заваръчните шевове (време за въздушно рязане), позволявайки на гърлото и дръжката на горелката да се охлаждат пасивно. Компактната, лека природа на тялото на горелката намалява инерцията по 6-та ос на робота, позволявайки по-високи скорости на ускорение и забавяне, което директно допринася за намаленото време на такт.

Освен това сменяемото гърло е критичен актив тук. В случай на докосване на върха или малка катастрофа срещу неправилно заредено щамповане, операторът може да смени гърлото и да смени контактния накрайник по време на следващото планирано спиране на линията, избягвайки катастрофалния престой на линията, свързан с изпращането на робота за пълно повторно калибриране.

Производство на селскостопанска и строителна техника

Този сектор се определя от по-дебели материали - често вариращи от 4,0 mm до 12,0 mm мека стомана - и по-дълги, непрекъснати заварки. Частите включват рамки на шасито, рамена на товарача и тежки скоби.

Управление на натрупването на топлина по време на дълги шевове:
Докато горелките с водно охлаждане често се определят за 500A+ приложения в тежки заводи, класът с въздушно охлаждане 350A запълва специфична ниша тук:  роботизирано заваряване на вторични възли и неструктурни компоненти.

Когато използвате горелка с въздушно охлаждане за 10 мм ъглова заварка, работеща при 320 ампера, операторът трябва да има предвид термичното накисване. Тялото на горелката INWELT ROBOT 350D е проектирано с оптимизирани пътища на вътрешния газов поток, които подпомагат конвективното охлаждане на захранващия кабел и гърлото. За да осигурят постоянно качество на заваръчния шев в тези сценарии, програмистите трябва да прилагат следните техники:

1. Цикли на почистване на горелката:  Програмирайте робота да посещава станция за райбер на всеки 10-15 дъгови минути, за да премахне натрупаните пръски. Чистата дюза позволява на защитния газ да тече ламинарно и охлажда предния край по-ефективно.

   
   

2. Разместена последователност на заваряване:  Вместо да заварявате всички шевове в една локализирана зона, последователно преместете робота в противоположния край на голямата част. Това позволява на една част от горелката да се охлади, докато дъгата е активна другаде.

Обща промишленост и автоматизация на работни места

Работните работилници представят уникална среда, в която роботът може да работи с производството на една част в продължение на четири часа, след което да превключи на напълно различно приспособление и процедура за заваряване за следващата смяна.

Гъвкавост и бърза смяна:
Способността за бърза промяна на конфигурацията на горелката е от първостепенно значение. Системата за сменяема шийка позволява на магазина за работа да поддържа списък от шийки с различни ъгли на огъване. 45-градусова шийка може да е идеална за заваряване в стегнат ъгъл на шкаф, докато 22-градусова шийка е по-добра за плоски фуги. Смяната на шийката е проста механична операция, която не изисква специализиран труд на робот програмист. Това намалява  средното време за ремонт  и повишава  общата ефективност на оборудването  на роботизираната клетка.

---

Отстраняване на често срещани проблеми при работата на роботизирана горелка MIG

Дори при оптимално съвпадение на приложението, роботизираните горелки за заваряване са изправени пред уникални предизвикателства поради безмилостните си работни цикли. Разбирането на основната причина за често срещаните повреди позволява проактивна, а не реактивна поддръжка.

Проблем 1: Преждевременна повреда на контактния накрайник и изгаряния

Контактният накрайник е консумативът, който предава заваръчния ток към телта. В роботизирана настройка накрайниците се повреждат по-бързо, отколкото при ръчно заваряване, поради по-високите скорости на подаване на телта и продължителната употреба.

Симптоми:  Изгаряне на телта и залепване към върха, неравномерно започване на дъгата или звуци от подаване на 'картечница'.

Основни причини, свързани с настройката на фенерчето:

• Несъответствие в гърлото:  Ако сменяемото гърло е леко огънато (дори незабележимо) или изолаторът е износен, проводникът влиза в контактния връх под ъгъл. Това причинява неравномерен електрически контакт и локално прегряване на върха.

• Термично разширение:  При 300+ ампера накрайникът от медна сплав се разширява. Ако накрайникът не е бил добре затегнат, когато е студен, връзката се разхлабва при топлина, увеличавайки електрическото съпротивление и генерирането на топлина.

Протокол за решение:

1. Проверете изправеността на шията с помощта на обикновен приспособление за маса. Сменете гърлото, ако е извън толеранса.

2. Осигурете използването на правилния  дифузьор и корпус на цангата  за конкретния диаметър на телта. Износената цанга ще позволи на жицата да се клати, разрушавайки отвора на върха.

3. Проверете подравняването на подаването на тел през кабела на горелката. Острите завои в кабелния пакет близо до китката на робота създават съпротивление при подаване, което влошава износването на върха.

Проблем 2: Порьозност и неадекватно газово покритие

Роботизираните заварки често се проверяват визуално от лазерни сензори или камери. Порьозността е непосредствена причина за отхвърляне на част.

Факторът на въздушно охлажданата горелка:
За разлика от горелката с водно охлаждане, където охлаждащата течност поддържа газовата дюза относително студена, дюзата на горелката с въздушно охлаждане може да стане изключително гореща по време на цикли с висока натовареност. Горещият метал привлича пръски. Тъй като пръските се натрупват във вътрешния отвор на дюзата, те нарушават плавния ламинарен поток от защитен газ, извличайки атмосферен азот и кислород в заваръчната локва.

Стратегия за превантивна поддръжка:

• Програмиране на станцията за почистване на дюзи:  Не разчитайте на разпознаването на срив на робота, за да почистите дюзата. Програмирайте проактивно робота да потопи горелката в смес против пръски и да завърти разширителя,  преди  качеството на заварката да се влоши.

• Оптимизиране на газовия поток:  Често срещана грешка е използването на прекомерен газов поток за компенсиране на мръсна дюза. Това създава турбуленция (ефект на Вентури), която изтегля  повече  въздух в щита. За роботизирана горелка MIG, дебит от 30-40 кубически фута на час обикновено е достатъчен, когато дюзата е чиста.

Проблем 3: Прегряване на тялото и дръжката на горелката

Докато гърлото е проектирано да се справя с топлината на дъгата, тялото на горелката съдържа връзките на захранващия кабел.

Идентифициране на термично претоварване:
Ако гумената дръжка или съединителят за бързо свързване станат твърде горещи, за да се докоснат удобно, фенерът работи извън топлинния си капацитет. Продължаването на работа в това състояние влошава изолацията на вътрешния захранващ кабел, което води до евентуални фазови къси съединения в тялото на горелката.

Оптимизиране на работния цикъл с оборудване с въздушно охлаждане:
За горелка с въздушно охлаждане 350A кривата на работния цикъл не е просто спецификация; това е програмно ограничение. Ако роботът постоянно изисква повече от 6 минути непрекъснато заваряване за 10-минутен период при максимален ампераж, помислете за следните корекции:

• Увеличете стърчането на телта:  Лекото увеличаване на разстоянието между контактния връх и работното място увеличава електрическото съпротивление на телта, което намалява действителния заваръчен ток, като същевременно поддържа скоростта на подаване на телта. Тази фина промяна може да намали топлинното натоварване на горелката с 10-15%.

• Режими на импулсно заваряване на трансфер:  Използването на импулсен MIG намалява средния ток, необходим за постигане на дадена скорост на отлагане в сравнение със стандартния трансфер със спрей. По-нисък среден ток означава по-малко резистивно нагряване в захранващия кабел на горелката.

  
  

  

  
  

---

Най-добри практики за удължаване на живота на факела в взискателни среди

Дългосрочните разходи за притежание на роботизирана заваръчна горелка се определят по-малко от покупната цена и повече от честотата на подмяна и цената на труда за точките за повторно обучение. Прилагането на следните протоколи за поддръжка и манипулиране гарантира максимално време за работа.

Прилагане на график за превантивна поддръжка за гърлото на факела

Сменяемата шийка е консуматив, а не постоянно приспособление. Структуриран график за подмяна предотвратява неочаквани повреди по време на производството.

Контролен списък за визуална проверка (ежедневно):

• Състояние на изолатора на врата:  Потърсете следи или пукнатини от черния въглерод. Това показва образуване на дъга между гърлото и газовата дюза, което разяжда резбите на гърлото.

• Напрежение на пружината на дюзата:  Уверете се, че газовата дюза е здраво поставена. Разхлабена дюза вибрира при движение на робота, което кара дъгата да се лута.

  
  

Механичен преглед (седмично):

• Свързване на дръжка/тяло на горелката:  Проверете въртящия момент на свързващата гайка, закрепваща гърлото към дръжката. Вибрацията от робота може да разхлаби тази критична електрическа връзка.

• Тест за влачене на проводник:  Изключете гърлото и ръчно прекарайте проводника през кабела. Прекомерното съпротивление показва износена или прегъната подложка, която натоварва телоподаващото устройство и намалява живота на шийката.

Критичната роля на проверката на точката на центъра на инструмента

Един от най-значимите скрити разходи при роботизираното заваряване е времето за престой, свързано с  повторното обучение на Tool Center Point.

Решението за сменяема врата:
Стойностното предложение на сменяемото гърло на INWELT ROBOT 350D е неговата  повторяемост на размерите . Високопрецизното производство гарантира, че когато гърлото A се замени с идентично гърло B, отклонението на върха на заваръчния проводник е по-малко от 0,5 mm. Това ниво на прецизност позволява на програмиста на робота да изпълни проста рутинна процедура  за сензорен сензор  или дори да възобнови заваряването без корекция на некритични шевове.

Процедура за смяна на врата:

1. Изключете робота и заключете източника на захранване за заваряване.

2. Свалете газовата дюза и контактния накрайник.

3. Разхлабете задържащата гайка на гърлото и издърпайте гърлото от корпуса на горелката.

4. Не въртете кабелния пакет или стойката на фенерчето.

5. Поставете новото гърло, като се уверите, че ключът за подравняване е поставен правилно в тялото на горелката.

6. Сглобете отново консумативите и проверете газовия поток.

7. Изпълнете пробна заварка върху скрап материал, за да потвърдите характеристиките на дъгата, преди да възобновите производството.

---

Предназначени за бъдещето роботизирани клетки за заваряване

Докато основните принципи на електродъговото заваряване с газ остават постоянни, средата около роботизираната горелка се развива. Интегрирането на IIoT (Industrial Internet of Things) сензори и автоматизиран контрол на качеството стават стандарт.

Дизайнът на модерната горелка с въздушно охлаждане трябва да отговаря на тези тенденции. Монтажният интерфейс и облекчаването на напрежението на кабела трябва да са достатъчно здрави, за да се справят с допълнителното тегло на сензори за проследяване на шевове или лазерни камери. Освен това вътрешната геометрия на тялото на горелката трябва да остане свободна от препятствия, за да позволи постоянен газов поток, необходим за наблюдение с високоскоростна камера.

В заключение, изборът и управлението на роботизирана MIG заваръчна горелка като INWELT ROBOT 350D е мултидисциплинарна задача, свързваща заваръчното инженерство, програмирането на роботиката и надеждността на поддръжката. Чрез разбиране на конкретните сценарии на приложение – независимо дали става въпрос за скоростта на автомобилното заваряване или термичното управление на тежката изработка – и чрез използване на конструктивни характеристики като сменяемата шийка, производителите могат да постигнат превъзходно време за включване на дъгата, по-ниски разходи за поддръжка и постоянен, висококачествен резултат от заваряване. Роботизираната ръка осигурява движението и пътя; горелката осигурява производителността, която определя крайното качество на металната връзка. Третирането на горелката като прецизен инструмент, а не като стоков консуматив, е ключът към отключването на пълния потенциал на всяка инвестиция в автоматизирано заваряване.