Novarc Technologies의 SWR+HyperFill은 Lincoln Electric의 2선 금속 아크 용접 기술을 사용하여 파이프 용접부를 채우고 밀봉합니다.
짧은 파이프 용접은 복잡한 공정입니다. 파이프의 지름과 두께가 약간씩 다르기 때문에, 이는 자연스러운 현상입니다. 따라서 피팅은 타협의 행위이고 용접은 조정의 행위입니다. 이 공정은 자동화하기 쉽지 않으며, 숙련된 파이프 용접공도 그 어느 때보다 부족합니다.
회사는 또한 우수한 파이프 용접공들을 계속 고용하고 싶어 합니다. 숙련된 용접공이라면 파이프가 회전하는 척에 있는 동안 1G로 8시간 연속 용접하는 것을 원하지 않을 것입니다. 아마도 그들은 5G(수평, 튜브가 회전할 수 없음) 또는 6G(경사진 위치에 회전하지 않는 튜브)를 테스트해 보았을 것이고, 이러한 기술을 활용할 수 있기를 바라고 있을 것입니다. 1G 납땜에는 숙련된 기술이 필요하지만, 숙련된 사람들은 단조롭다고 느낄 수 있습니다. 또한 시간이 매우 오래 걸릴 수 있습니다.
하지만 최근 몇 년 동안 파이프 제조 공장에는 협동 로봇을 포함한 더 많은 자동화 옵션이 등장했습니다. 2016년 협동 스풀 용접 로봇(SWR)을 출시한 브리티시컬럼비아주 밴쿠버에 위치한 Novarc Technologies는 Lincoln Electric의 HyperFill 트윈 와이어 금속 아크 용접(GMAW) 기술을 시스템에 추가했습니다.
"이렇게 하면 대용량 용접을 위한 더 큰 아크 기둥을 확보할 수 있습니다. 이 시스템에는 롤러와 특수 접촉 팁이 있어 두 개의 와이어를 동일한 도관에 연결하고 더 큰 아크 콘을 형성하여 거의 두 배 더 많은 용착 소재를 용접할 수 있습니다."
FABTECH 2021에서 SWR+Hyperfill 기술을 공개한 Novarc Technologies의 CEO인 Soroush Karimzade는 "0.5인치에서 2인치 사이의 파이프[벽]에 대해서도 비슷한 증착률을 얻을 수 있다"고 말했습니다.
일반적인 설정에서 작업자는 코봇이 하나의 토치로 단일 와이어 루트 패스를 수행하도록 설정한 다음, 평소처럼 토치를 제거하고 2와이어 GMAW 설정이 있는 다른 토치로 교체하여 충진량을 높입니다. 용착물과 막힌 통로. "이렇게 하면 패스 횟수와 열 입력을 줄이는 데 도움이 됩니다."라고 카림자데는 말하며, 열 제어가 용접 품질 향상에 도움이 된다고 덧붙였습니다. "사내 테스트에서 화씨 영하 50도(섭씨 영하 10도)에서도 높은 충격 시험 결과를 얻을 수 있었습니다."
다른 작업장과 마찬가지로, 일부 파이프 작업장은 다각화된 기업입니다. 두꺼운 벽의 파이프를 다루는 경우는 드물지만, 그러한 작업이 발생할 경우를 대비하여 모서리에 유휴 시스템을 갖추고 있습니다. 협동로봇을 사용하면 작업자는 얇은 벽의 튜브에는 단일 와이어 셋업을 사용하고, 이전에는 서브아크 시스템의 배관 시스템에 필요했던 두꺼운 벽의 튜브를 가공할 때는 이중 토치 셋업(근관용 와이어 1개, 근관 충전 및 폐쇄용 이중 와이어 GMAW)으로 전환할 수 있습니다.
카림자데는 듀얼 토치 구성을 사용하여 유연성을 높일 수도 있다고 덧붙였습니다. 예를 들어, 듀얼 토치 코봇은 탄소강과 스테인리스강 파이프를 모두 용접할 수 있습니다. 이 구성을 통해 작업자는 단일 와이어 구성으로 두 개의 토치를 사용할 수 있습니다. 한 토치는 탄소강 작업에 필러 와이어를 공급하고, 다른 토치는 스테인리스강 파이프에 와이어를 공급합니다. 카림자데는 "이 구성에서 작업자는 스테인리스강 작업에 맞게 설계된 두 번째 토치에 오염되지 않은 와이어 공급 시스템을 사용할 수 있습니다."라고 말했습니다.
보고에 따르면, 이 시스템은 중요한 루트 패스(root pass) 중에도 즉시 조정할 수 있습니다. 카림자데는 "루트 패스 중, 택(tack)을 통과할 때 파이프의 맞춤 정도에 따라 틈새가 넓어지거나 좁아집니다."라고 설명합니다. "이를 해결하기 위해 시스템은 고착 현상을 감지하고 적응형 용접을 수행합니다. 즉, 택(tack)에서 적절한 블렌딩을 보장하기 위해 용접 및 모션 매개변수를 자동으로 변경합니다. 또한 틈새 변화를 감지하고 모션 매개변수를 변경하여 파이프가 불에 타지 않도록 하여 정확한 루트 패스를 수행합니다."
협동로봇 시스템은 레이저 심 추적 기능과 카메라를 결합하여 금속이 홈으로 흘러 들어가는 와이어(2선식 와이어)를 용접공이 명확하게 볼 수 있도록 합니다. Novarc는 수년간 용접 데이터를 활용하여 용접 공정의 자율성을 높여주는 AI 기반 머신 비전 시스템인 NovEye를 개발해 왔습니다. 이 시스템의 목표는 작업자가 용접 작업을 계속 제어할 필요 없이, 다른 작업을 위해 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 것입니다.
이 모든 과정을 수작업으로 근관 형성한 후, 빠른 패스와 그라인더를 이용한 수동 고온 근관 형성으로 근관 표면을 세척하는 과정과 비교해 보세요. 그 후, 짧은 튜브가 마침내 충전 및 캡핑 채널로 이동합니다. 카림자데는 "이 과정에서 파이프라인을 별도의 장소로 옮겨야 하는 경우가 많습니다."라고 덧붙이며, "따라서 더 많은 재료를 처리해야 합니다."라고 덧붙였습니다.
이제 코봇 자동화를 활용한 동일한 앱을 상상해 보세요. 근관과 오버레이 근관 모두에 단일 와이어를 사용하여 코봇이 근관을 용접한 후, 근관 재시공을 위해 멈추지 않고 즉시 근관을 충전하기 시작합니다. 두꺼운 파이프의 경우, 동일한 스테이션에서 단일 와이어 토치로 시작하여 이후 작업 시에는 이중 와이어 토치로 전환할 수 있습니다.
이 협업 로봇 자동화는 파이프 작업장의 판도를 바꿀 수 있습니다. 전문 용접공들은 회전 척으로는 불가능한 가장 어려운 파이프 용접 작업에 대부분의 시간을 할애합니다. 초보자들은 베테랑 용접공들과 함께 협동로봇을 조종하고, 용접 작업을 관찰 및 제어하며, 고품질 파이프 용접 기술을 배우게 됩니다. 시간이 지남에 따라 (그리고 1G 수동 자세 연습을 통해) 토치 조작법을 익혔고, 마침내 5G와 6G 시험에 합격하여 전문 용접공으로 거듭났습니다.
오늘날 코봇을 사용하는 초보자는 파이프 용접공이라는 새로운 경력을 시작할 수 있지만, 혁신이 그 효율성을 떨어뜨리는 것은 아닙니다. 또한, 업계에는 우수한 파이프 용접공, 특히 용접공의 생산성을 향상시킬 수 있는 방법이 필요합니다. 협동 로봇을 포함한 파이프 용접 자동화는 앞으로 점점 더 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
The FABRICATOR의 수석 편집자인 팀 헤스턴은 1998년부터 금속 제작 업계에 종사해 왔으며, 미국 용접 협회(American Welding Society)의 Welding Magazine에서 경력을 시작했습니다. 그 이후로 이 잡지는 스탬핑, 굽힘, 절단부터 연삭 및 연마까지 모든 금속 제작 공정을 다루어 왔습니다. 그는 2007년 10월 The FABRICATOR에 합류했습니다.
FABRICATOR는 북미 최고의 철강 제작 및 성형 전문 잡지입니다. 이 잡지는 제조업체의 업무 효율 향상을 위한 뉴스, 기술 기사, 성공 사례를 게재합니다. FABRICATOR는 1970년부터 업계에 종사해 왔습니다.
이제 The FABRICATOR 디지털 에디션에 대한 전체 액세스 권한을 통해 귀중한 업계 리소스에 쉽게 접근할 수 있습니다.
The Tube & Pipe Journal의 디지털 에디션이 이제 완벽하게 접근 가능해져 귀중한 업계 리소스에 쉽게 접근할 수 있게 되었습니다.
금속 스탬핑 시장의 최신 기술, 모범 사례 및 업계 뉴스를 소개하는 STAMPING Journal에 대한 전체 디지털 액세스를 받으세요.
이제 The Fabricator en Español에 대한 완전한 디지털 액세스를 통해 귀중한 업계 리소스에 쉽게 접근할 수 있습니다.