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 semplicemente la natura del problema. Questo rende l'assemblaggio un atto di compromesso e la saldatura un atto di adattamento. Questo processo non è facile da automatizzare e i saldatori di tubi bravi sono sempre meno numerosi.
L'azienda desidera inoltre mantenere i suoi eccellenti saldatori di tubi. I bravi saldatori probabilmente non vorranno saldare per 8 ore consecutive a 1G mentre il tubo è in un mandrino rotante. Forse hanno sperimentato la saldatura 5G (orizzontale, i tubi non possono ruotare) o persino 6G (tubi non rotanti in posizione inclinata) e sperano di poter utilizzare queste competenze. La saldatura 1G richiede abilità, ma le persone esperte potrebbero trovarla monotona. Può anche richiedere molto tempo.
Tuttavia, negli ultimi anni, sono emerse ulteriori opzioni di automazione negli impianti di produzione di tubi, inclusi i robot collaborativi. Novarc Technologies di Vancouver, nella Columbia Britannica, che ha lanciato il robot collaborativo per la saldatura a bobina (SWR) nel 2016, ha integrato il sistema con la tecnologia di saldatura ad arco metallico a doppio filo (GMAW) HyperFill di Lincoln Electric.
"Questo offre una colonna d'arco più ampia per la saldatura di grandi volumi. Il sistema è dotato di rulli e punte di contatto speciali, così è possibile far passare due fili nello stesso condotto e creare un cono d'arco più ampio, consentendo di saldare quasi il doppio del materiale depositato."
Così, ha affermato Soroush Karimzade, CEO di Novarc Technologies, che ha presentato la tecnologia SWR+Hyperfill a FABTECH 2021. "Velocità di deposizione comparabili possono ancora essere ottenute 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 impostazione GMAW a 2 fili, aumentando il riempimento. Depositi e passaggi ostruiti. "Questo aiuta a ridurre il numero di passate e 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 prova ad alto impatto fino a -50 gradi Fahrenheit."
Come qualsiasi officina, alcune officine di tubi sono attività diversificate. Raramente lavorano con tubi a pareti spesse, ma dispongono di un sistema di inattività negli angoli nel caso in cui si verifichino tali operazioni. Con il cobot, l'operatore può utilizzare una configurazione a filo singolo per tubi a pareti sottili e poi passare a una configurazione a doppia torcia (un filo per il canale radicolare e doppio filo GMAW per la saldatura a filo continuo per il riempimento e la chiusura dei canali) quando lavora tubi a pareti spesse, precedentemente necessari per il sistema di tubazioni del sistema di saldatura sub-arc.
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 in una configurazione a filo singolo. Una torcia fornirà il filo di apporto per la lavorazione dell'acciaio al carbonio e l'altra torcia fornirà il filo per la lavorazione dei tubi in acciaio inossidabile. "In questa configurazione, l'operatore avrà a disposizione un sistema di alimentazione del filo incontaminato per una seconda torcia progettata per lavorare con l'acciaio inossidabile", afferma Karimzadeh.
Secondo quanto riportato, il sistema è in grado di apportare modifiche al volo durante le passate di radice critiche. "Durante la passata di radice, quando si passa attraverso il punto di saldatura, lo spazio si allarga e si restringe a seconda dell'adattamento del tubo", spiega Karimzade. "Per compensare questo problema, il sistema è in grado di rilevare l'incollatura ed eseguire una saldatura adattiva. In altre parole, modifica automaticamente i parametri di saldatura e di movimento per garantire una corretta miscelazione su questi punti. Può anche rilevare come cambia lo spazio e modificare i parametri di movimento per evitare che si verifichino problemi, in modo da eseguire la passata di radice corretta."
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 scorre nella scanalatura. Per anni, Novarc ha utilizzato 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 abbia il controllo costante della saldatura, ma possa allontanarsi per svolgere altre attività.
Paragoniamo tutto questo a un'applicazione che prevede la preparazione manuale del canale radicolare, seguita da una rapida passata e dalla preparazione manuale a caldo del canale con una fresa per pulire la superficie dei canali radicolari. Dopodiché, il tubicino corto si sposta finalmente nel canale di otturazione e tappatura. "Questo spesso richiede lo spostamento della tubazione in un sito separato", aggiunge Karimzade, "quindi è necessario gestire più materiale".
Ora immagina la stessa app con l'automazione cobot. Utilizzando un'installazione a filo singolo sia per i canali radicolari che per quelli sovrapposti, il cobot salda la radice e poi inizia immediatamente a riempire il canale senza fermarsi per la levigatura. Per tubi spessi, la stessa stazione può iniziare con una torcia a filo singolo e passare a una torcia a doppio filo per i passaggi successivi.
Questa automazione robotica collaborativa potrebbe cambiare la vita in un'officina di tubi. I saldatori professionisti dedicano la maggior parte del loro tempo a realizzare le saldature di tubi più difficili, impossibili da realizzare con un mandrino rotante. I principianti piloteranno i cobot insieme ai veterani, visualizzeranno e controlleranno le saldature e impareranno a realizzare saldature di tubi di qualità. Col tempo (e dopo la pratica nella posizione manuale 1G) hanno imparato a manovrare la torcia e alla fine hanno superato i test 5G e 6G diventando a loro volta saldatori professionisti.
Oggi, un neofita che lavora con un cobot potrebbe intraprendere una nuova carriera 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, inclusi i robot collaborativi, probabilmente avrà un ruolo sempre più importante in futuro.
Tim Heston, Senior Editor di The FABRICATOR, lavora nel settore della lavorazione dei metalli dal 1998, iniziando la sua carriera con la rivista Welding Magazine dell'American Welding Society. Da allora, la rivista ha trattato tutti i processi di lavorazione dei metalli, dallo stampaggio, alla piegatura e al taglio, fino alla molatura e lucidatura. È entrato a far parte di The FABRICATOR nell'ottobre 2007.
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