SWR+HyperFill di Novarc Technologies utilizza la tecnologia di saldatura ad arco metallico a due fili di Lincoln Electric per riempire e sigillare le saldature dei tubi.
Saldare tubi corti è un processo complesso. Il diametro e lo spessore delle pareti sono leggermente diversi, è nella natura stessa del lavoro. Questo rende il montaggio un compromesso e la saldatura un adattamento. Questo processo non è facile da automatizzare e i bravi saldatori di tubi sono sempre meno numerosi.
L'azienda vuole anche mantenere i suoi eccellenti saldatori di tubi. Probabilmente i bravi saldatori non vorranno saldare per 8 ore consecutive a 1G mentre il tubo è in un mandrino rotante. Forse hanno testato 5G (orizzontale, i tubi non possono ruotare) o addirittura 6G (tubi non rotanti in posizione inclinata) e sperano di poter sfruttare queste competenze. Saldare a 1G richiede abilità, ma le persone esperte potrebbero trovarlo monotono. Può anche richiedere molto tempo.
Tuttavia, negli ultimi anni, sono emerse più opzioni di automazione negli impianti di produzione di tubi, compresi i robot collaborativi. Novarc Technologies di Vancouver, nella Columbia Britannica, che ha lanciato il robot collaborativo Spool Welding Robot (SWR) nel 2016, ha integrato nel sistema la tecnologia di saldatura ad arco con filo doppio HyperFill (GMAW) di Lincoln Electric.
"Questo sistema offre una colonna d'arco più ampia per saldature ad alto volume. È dotato di rulli e punte di contatto speciali che consentono di far passare due fili nello stesso condotto e di creare un cono d'arco più ampio, permettendo di saldare quasi il doppio del materiale depositato."
"Quindi", ha affermato Soroush Karimzade, CEO di Novarc Technologies, che ha presentato la tecnologia SWR+Hyperfill al FABTECH 2021, "è ancora possibile ottenere tassi di deposizione comparabili per tubi [pareti] da 0,5 a 2 pollici."
In una configurazione tipica, l'operatore imposta il cobot per eseguire una passata di radice a filo singolo con una torcia, quindi rimuove e sostituisce la torcia come di consueto con un'altra torcia con un'impostazione GMAW a 2 fili, aumentando il riempimento. Depositi e passaggi ostruiti. "Questo aiuta a ridurre il numero di passate e a ridurre l'apporto di calore", ha affermato Karimzadeh, aggiungendo che il controllo del calore contribuisce a migliorare la qualità della saldatura. "Durante i nostri test interni, siamo stati in grado di ottenere risultati di test ad alto impatto fino a -50 gradi Fahrenheit."
Come qualsiasi officina, alcune officine di tubi sono imprese diversificate. Raramente lavorano con tubi a parete spessa, ma dispongono di un sistema di riserva negli angoli nel caso in cui si presentino tali lavori. Con il cobot, l'operatore può utilizzare una configurazione a filo singolo per tubi a parete sottile e poi passare a una configurazione a doppia torcia (un filo per la devitalizzazione e un doppio filo GMAW per il riempimento e la chiusura dei canali) quando lavora tubi a parete spessa, precedentemente necessari per il sistema di tubazioni del sistema di sottobarco.
Karimzadeh aggiunge che una configurazione a doppia torcia può essere utilizzata anche per aumentare la flessibilità. Ad esempio, un cobot a doppia torcia può saldare sia tubi in acciaio al carbonio che in acciaio inossidabile. Con questa configurazione, l'operatore utilizzerà due torce con un unico filo. Una torcia fornirà il filo d'apporto per la saldatura dell'acciaio al carbonio e l'altra il filo per i tubi in acciaio inossidabile. "In questa configurazione, l'operatore disporrà di un sistema di alimentazione del filo non contaminato per una seconda torcia progettata per lavorare con l'acciaio inossidabile", afferma Karimzadeh.
Secondo quanto riportato, il sistema è in grado di effettuare regolazioni in tempo reale durante le fasi critiche della saldatura di base. "Durante la saldatura di base, quando si passa attraverso il punto di saldatura, lo spazio tra i tubi si allarga e si restringe a seconda dell'aderenza del tubo", spiega Karimzade. "Per compensare questo, il sistema è in grado di rilevare l'adesione e di eseguire una saldatura adattiva. Ovvero, modifica automaticamente i parametri di saldatura e di movimento per garantire una corretta fusione in corrispondenza di questi punti di saldatura. Può anche leggere come cambia lo spazio e modificare i parametri di movimento per assicurarsi che non si verifichino perdite, in modo da eseguire correttamente la saldatura di base."
Il sistema cobot combina il tracciamento laser della saldatura con una telecamera che offre al saldatore una visione chiara del filo (o del filo in una configurazione a due fili) mentre il metallo fluisce nella scanalatura. Da anni, Novarc utilizza i dati di saldatura per creare NovEye, un sistema di visione artificiale basato sull'intelligenza artificiale che rende il processo di saldatura più autonomo. L'obiettivo è che l'operatore non debba controllare costantemente la saldatura, ma possa allontanarsi per svolgere altre attività.
Confrontiamo tutto questo con un'applicazione che prevede la preparazione manuale del canale radicolare, seguita da una passata rapida e dalla preparazione manuale a caldo del canale con una smerigliatrice per pulire la superficie dei canali radicolari. Dopodiché, il tubicino corto si sposta finalmente nel canale di otturazione e sigillatura. "Questo spesso richiede lo spostamento della tubazione in un'altra sede", aggiunge Karimzade, "quindi è necessario movimentare più materiale".
Ora immaginate la stessa applicazione con l'automazione tramite cobot. Utilizzando una configurazione a filo singolo sia per la radice che per il canale di rivestimento, il cobot salda la radice e poi inizia immediatamente a riempire il canale senza fermarsi per rivestire la radice. Per tubi di grosso spessore, la stessa stazione può iniziare con una torcia a filo singolo e passare a una torcia a doppio filo per le passate successive.
Questa automazione robotica collaborativa potrebbe rivoluzionare un'officina di saldatura di tubi. I saldatori professionisti trascorrono la maggior parte del tempo eseguendo le saldature più complesse, impossibili da realizzare con un mandrino rotante. I principianti potranno pilotare i cobot al fianco dei veterani, visualizzare e controllare le saldature e imparare a realizzare saldature di qualità. Col tempo (e dopo essersi esercitati nella posizione manuale 1G) impareranno a manovrare la torcia e, infine, supereranno gli esami 5G e 6G per diventare a loro volta saldatori professionisti.
Oggi, un neofita che lavora con un cobot potrebbe intraprendere un nuovo percorso professionale come saldatore di tubi, ma l'innovazione non lo rende meno efficace. Inoltre, il settore ha bisogno di bravi saldatori di tubi, soprattutto di soluzioni per migliorarne la produttività. L'automazione della saldatura di tubi, compresi i robot collaborativi, è destinata a svolgere un ruolo sempre più importante in futuro.
Tim Heston, redattore capo di The FABRICATOR, lavora nel settore della lavorazione dei metalli dal 1998, avendo iniziato la sua carriera presso la rivista Welding Magazine dell'American Welding Society. Da allora, si è occupato di tutti i processi di lavorazione dei metalli, dallo stampaggio, piegatura e taglio alla molatura e lucidatura. È entrato a far parte di The FABRICATOR nell'ottobre del 2007.
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