O sistema SWR+HyperFill da Novarc Technologies utiliza a tecnologia de soldagem a arco metálico de dois fios da Lincoln Electric para preencher e selar soldas em tubos.
Soldar tubos curtos é um processo complexo. O diâmetro e a espessura das paredes são ligeiramente diferentes, é da natureza do processo. Isso faz com que a montagem seja um ato de compromisso e a soldagem, um ato de adaptação. Esse processo não é fácil de automatizar e há menos bons soldadores de tubos do que nunca.
A empresa também quer manter seus excelentes soldadores de tubos. Bons soldadores provavelmente não vão querer soldar 8 horas seguidas em 1G com o tubo preso em um mandril giratório. Talvez eles tenham testado 5G (horizontal, os tubos não podem girar) ou até mesmo 6G (tubos não rotativos em posição inclinada) e esperam poder usar essas habilidades. Soldar em 1G exige habilidade, mas pessoas experientes podem achar monótono. Também pode levar muito tempo.
No entanto, nos últimos anos, surgiram mais opções de automação em fábricas de tubos, incluindo robôs colaborativos. A Novarc Technologies, de Vancouver, Colúmbia Britânica, que lançou o robô colaborativo de soldagem de bobinas (SWR) em 2016, adicionou a tecnologia de soldagem a arco metálico com dois fios (GMAW) HyperFill da Lincoln Electric ao sistema.
“Isso proporciona uma coluna de arco maior para soldagem de alto volume. O sistema possui roletes e pontas de contato especiais que permitem a utilização de dois fios no mesmo conduíte, criando um cone de arco maior e possibilitando a soldagem de quase o dobro de material depositado.”
Assim afirmou Soroush Karimzade, CEO da Novarc Technologies, que apresentou a tecnologia SWR+Hyperfill na FABTECH 2021. Taxas de deposição comparáveis ​​ainda podem ser obtidas para paredes de tubos de 0,5 a 2 polegadas.
Em uma configuração típica, o operador configura o robô colaborativo para realizar um passe de raiz com um único fio e uma tocha, depois remove e substitui a tocha, como de costume, por outra tocha com configuração GMAW de dois fios, aumentando a quantidade de material depositado e obstruindo passagens. "Isso ajuda a reduzir o número de passes e a entrada de calor", disse Karimzadeh, acrescentando que o controle de calor contribui para melhorar a qualidade da soldagem. "Durante nossos testes internos, conseguimos obter resultados excelentes em testes de impacto a temperaturas de até -50 graus Fahrenheit."
Como qualquer oficina, algumas oficinas de tubulação são empresas diversificadas. Elas podem trabalhar raramente com tubos de paredes grossas, mas possuem um sistema de reserva para o caso de surgir essa necessidade. Com o robô colaborativo (cobot), o operador pode usar uma configuração de arame único para tubos de parede fina e, em seguida, alternar para uma configuração de tocha dupla (um arame para o canal radicular e GMAW com dois arames para o preenchimento e fechamento dos canais) ao processar tubos de parede grossa, que antes eram necessários para o sistema de soldagem subaquática.
Karimzadeh acrescenta que uma configuração de tocha dupla também pode ser usada para aumentar a flexibilidade. Por exemplo, um robô colaborativo com tocha dupla pode soldar tubos de aço carbono e de aço inoxidável. Com essa configuração, o operador usará duas tochas em uma única configuração de arame. Uma tocha fornecerá o arame de enchimento para o trabalho com aço carbono e a outra tocha fornecerá o arame para o tubo de aço inoxidável. "Nessa configuração, o operador terá um sistema de alimentação de arame não contaminado para uma segunda tocha projetada para trabalhar com aço inoxidável", diz Karimzadeh.
Segundo relatos, o sistema consegue fazer ajustes em tempo real durante passes de raiz críticos. “Durante o passe de raiz, ao passar pela ponte de solda, a folga aumenta e diminui dependendo do encaixe do tubo”, explica Karimzade. “Para compensar isso, o sistema consegue detectar aderência e realizar soldagem adaptativa. Ou seja, ele altera automaticamente os parâmetros de soldagem e movimento para garantir a fusão adequada nesses pontos de solda. Ele também consegue ler como a folga muda e alterar os parâmetros de movimento para garantir que não haja vazamento, de modo que o passe de raiz correto seja feito.”
O sistema de robô colaborativo combina o rastreamento a laser da junta com uma câmera que proporciona ao soldador uma visão clara do arame (ou do arame em uma configuração de dois arames) enquanto o metal flui para o sulco. Há anos, a Novarc utiliza dados de soldagem para criar o NovEye, um sistema de visão computacional baseado em inteligência artificial que torna o processo de soldagem mais autônomo. O objetivo é que o operador não precise estar constantemente no controle da soldagem, mas possa se afastar para realizar outras tarefas.
Compare tudo isso a uma aplicação que envolve o preparo manual do canal radicular, seguido por uma passagem rápida e preparo manual a quente do canal com uma broca para limpar a superfície dos canais radiculares. Depois disso, o tubo curto finalmente entra no canal de obturação e capeamento. "Isso geralmente exige a movimentação do tubo para um local separado", acrescenta Karimzade, "portanto, é necessário manusear mais material."
Agora imagine o mesmo aplicativo com automação por robô colaborativo (cobot). Usando um sistema de fio único para canais radiculares e de revestimento, o cobot solda a raiz e inicia imediatamente o preenchimento do canal, sem precisar parar para revestir a raiz. Para tubos de grande espessura, a mesma estação pode começar com uma tocha de fio único e alternar para uma tocha de fio duplo nas passagens subsequentes.
Essa automação robótica colaborativa pode ser revolucionária em uma oficina de tubos. Soldadores profissionais passam a maior parte do tempo realizando as soldas de tubos mais complexas, que não podem ser feitas com um mandril rotativo. Os iniciantes irão pilotar robôs colaborativos ao lado de veteranos, observar e controlar as soldas e aprender a fazer soldas de tubos de alta qualidade. Com o tempo (e após prática na posição manual 1G), eles aprenderão a manobrar a tocha e, eventualmente, passarão nos testes 5G e 6G para se tornarem soldadores profissionais.
Hoje, um novato que trabalha com um robô colaborativo pode estar iniciando uma nova carreira como soldador de tubos, mas a inovação não diminui sua eficácia. Além disso, a indústria precisa de bons soldadores de tubos, especialmente de maneiras de melhorar a produtividade desses profissionais. A automação da soldagem de tubos, incluindo robôs colaborativos, provavelmente desempenhará um papel cada vez mais importante no futuro.
Tim Heston, editor sênior da The FABRICATOR, atua no setor de fabricação de metais desde 1998, tendo iniciado sua carreira na revista Welding Magazine, da American Welding Society. Desde então, sua atuação abrange todos os processos de fabricação de metais, desde estampagem, dobra e corte até retificação e polimento. Ele ingressou na equipe da The FABRICATOR em outubro de 2007.
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