Différents matériaux, épaisseurs de tôle, tailles de lots et structures de pièces imposent des exigences complètement différentes à une solution de soudage robotisé. Cet article examine des scénarios typiques tels que le soudage de-feuilles fines à faible-apport de chaleur-, le soudage d'alliages d'aluminium, le soudage multi-multicouches-passes de tôles d'épaisseur moyenne-, le suivi des joints, la coordination multi-axes, le soudage collaboratif et le soudage sans apprentissage-basé sur la vision. Il examine les produits des robots de soudage et les capacités des processus pour aider les fabricants à passer du « défi du soudage » à une solution d'automatisation mieux adaptée. Lorsque vous achetez un robot de soudage, ne comparez pas uniquement les spécifications du robot. Évaluez l'ensemble des capacités de soudage composées du robot, de la source d'alimentation de soudage, du processus, de la détection des coutures, des axes externes et de la base de données d'experts.
« Quel type de robot de soudage convient à notre pièce ? » C’est l’une des questions que les fabricants se posent le plus souvent lorsqu’ils se préparent à l’automatisation du soudage.
Mais quiconque a réellement mené un projet de soudage robotisé sait que la réponse ne peut pas être trouvée en regardant uniquement « la charge utile du robot ou la longueur de son bras ».
Même parmi les robots de soudage, la tôle de 0,5 mm et la plaque de 50 mm nécessitent deux approches techniques totalement différentes. Les pièces standardisées et les structures non standard-en petits lots-imposent des exigences différentes à un système d'automatisation. L'acier au carbone, l'acier inoxydable, la tôle galvanisée et l'alliage d'aluminium diffèrent également sensiblement en termes d'apport de chaleur, de transfert de gouttelettes, de projections, de profondeur de pénétration et de contrôle de la distorsion.
Ainsi, lorsqu'une entreprise achète un robot de soudage, elle doit réellement choisir non pas un robot unique, mais une solution de soudage complète composée du robot lui-même, de la source d'alimentation de soudage, du processus de soudage, de la détection des coutures, des axes externes et du système logiciel.
Alors, comment choisir entre différents scénarios de fabrication ?
Une fine feuille brûle, se déforme et éclabousse abondamment. Quelle solution de soudage choisir ?
Il s’agit de l’un des problèmes les plus courants dans la fabrication de quincaillerie, de pièces automobiles, de tôlerie et d’acier inoxydable.
Le principal conflit dans le soudage de feuilles minces-est que vous devez vous assurer que la soudure fusionne, sans laisser un apport de chaleur excessif provoquer des brûlures,-un affaissement, une distorsion ou de fortes éclaboussures.
L'approche traditionnelle consiste à réduire le courant et la vitesse de déplacement, mais cela peut entraîner une efficacité de soudage moindre, des démarrages d'arc instables ou une mauvaise formation de cordons.
Pour ces scénarios, CRP propose actuellement deux principaux types de solutions.
Le premier type est celui des séries Pro et Nynhan, qui utilisent un contrôle intégré entre le robot et la source d'alimentation de soudage pour améliorer la capacité de soudage à faibles-éclaboussures et à-feuilles fines.
Par exemple, la série Pro de nouvelle-génération a été mise à niveau pour les processus de-feuilles fines et propose un processus de polarité droite-de feuille ultra-ultra-mince de 0,6 mm.
La série Nynhan se concentre sur des projections ultra-faibles, une programmation rapide, une conception intégrée et un mouvement à grande vitesse-. Sa source d'alimentation de soudage correspondante utilise un contrôle haute fréquence-de 100 kHz et maintient un bon contrôle des projections même à 200 A. Elle prend également en charge les processus de-feuilles fines, les impulsions d'arc courtes-et le soudage au fil fourré-.
Le deuxième type est celui des solutions de soudage à l'arc froid/CMT-à faible-apport de chaleur-, pour les applications ayant des exigences plus élevées en matière de tôles fines.
Le soudage à l'arc froid du CRP utilise une torche d'alimentation en fil asservi-pour contrôler la rétraction du fil à haute fréquence. Combinant un contrôle physique et électromagnétique, il permet un transfert de gouttelettes plus doux et réduit ainsi l'apport de chaleur global. La technologie présente des projections proches de -zéro, un faible apport de chaleur, une longueur d'arc stable, une forte capacité de pontage des écarts-et un soudage à haute-vitesse de soudage.
Les robots peuvent-ils souder de manière fiable l'acier au carbone, les tôles galvanisées et l'acier inoxydable à environ 0,5 mm ?
Oui, mais les limites du processus diffèrent d'un matériau à l'autre.
Les robots de soudage à l'arc froid du CRP couvrent désormaisacier au carbone, acier inoxydable, tôle galvanisée, aluminium et cuivre, entre autres matériaux. Les plages applicables typiques sont : acier au carbone d'environ 0,5 à 5 mm, acier inoxydable d'environ 1,0 à 5 mm, tôle galvanisée d'environ 0,5 à 5 mm, cuivre de 1 à 5 mm et aluminium d'environ 1 mm et plus.
Lors des tests de processus, le soudage à l'arc froid a permis de souder bout à bout des tôles d'acier au carbone ultra fines de 0,5 mm. Dans des cas particuliers, nous sommes allés plus loin en soudant une tôle d'acier au carbone ultra fine de 0,4 mm, et la soudure a été vérifiée sous deux gaz de protection : 80 % Ar + 20 % CO₂ et 100 % CO₂. Par rapport au soudage classique sous protection gazeuse, le soudage à l'arc froid réduit l'apport de chaleur d'environ 20 %, ce qui réduit efficacement la distorsion du soudage.
Pour les tôles galvanisées, un faible apport de chaleur est tout aussi important.Le revêtement de zinc brûle facilement sous une chaleur élevée, ce qui peut également augmenter la porosité et les éclaboussures. Dans les tests à l'arc froid du CRP, par rapport aux processus conventionnels à faibles projections, certains scénarios de tests de tôles galvanisées ont montré une porosité réduite de plus de 20 %, des projections réduites de plus de 10 % et une profondeur de pénétration augmentée de plus de 30 %.
Pourquoi le soudage des alliages d’aluminium est-il plus difficile ? Que doit rechercher une solution robotisée ?
Le soudage de l'aluminium a toujours été un scénario permettant de tester la capacité de processus d'un robot de soudage.
Les raisons vont au-delà de la conduction thermique rapide de l’alliage d’aluminium. Ils incluent également la stabilité de l'alimentation du fil, le démarrage de l'arc, le contrôle des gouttelettes, la formation de perles et le film d'oxyde. Le soudage de l’aluminium ne peut donc pas être compris comme un simple « échange d’une bobine de fil d’aluminium ».
La solution de soudage à l'arc froid de CRP utilise un dévidoir de fil servo-push-pull avec contrôle de la longueur de l'arc, de sorte que le mouvement du fil et l'état de l'arc soient coordonnés plus précisément. Elle a développé une variété de procédés de soudage de l'aluminium et peut produire des cordons de soudure en écailles de poisson.
Pour les clients, deux questions sont les plus importantes : le système d'alimentation en fil-peut-il gérer le fil de manière stable et s'il existe des paramètres de processus matures qui peuvent être appelés directement pour différentes épaisseurs de tôle, types de joints et exigences d'apparence de soudure.
Pourquoi la difficulté saute-t-elle pour le soudage de tôles-d'épaisseur moyenne, d'engins de construction et de structures en acier ?
Si l'apport de chaleur est le problème le plus difficile dans le soudage de tôles-minces, alors pour les tôles-d'épaisseur moyenne, les problèmes les plus difficiles sont la pénétration, la fusion, la stabilité et la cohérence sur plusieurs couches et passes.
Les machines de construction, les machines agricoles, les structures en acier et les gros équipements impliquent souventV-, K- et J-rainurearticulations. Plus la plaque est épaisse, plus les passes de soudage doivent être remplies et plus les exigences en matière de planification de la trajectoire du robot, de séquence de soudage et de gestion des paramètres sont élevées.
L'un des objectifs de positionnement de la série RH de CRP est l'extension des plaques d'épaisseur moyenne-et des applications étendues multi-axes, avec prise en charge de la recherche de joints, du suivi d'arc, du soudage multi-couches multi-passes et de la coordination d'axes-externes.
Plus important encore,Le CRP ne se contente pas de résoudre « un robot peut-il souder des tôles épaisses ? » Il construit une base de données d'experts pour les tôles d'épaisseur moyenne-.
En utilisation réelle, les opérateurs peuvent saisir des informations telles que l'épaisseur de la plaque, le fil, le gaz de protection, le type de rainure et la taille des pattes, et demander au système de générer l'ensemble de paramètres multi-multicouches-passes correspondant. Après la génération, il peut être révisé, modifié et sauvegardé, de sorte que le même type de soudure puisse être rappelé à plusieurs reprises.
Cela transforme progressivement le processus de soudage de « dépendant de l'expérience personnelle » en « un actif de données reproductible ».
Dans le domaine des plaques ultra-épaisses, CRP a également procédé à une exploration assez systématique des processus. Dans des conditions de soudage au CO₂ et aux gaz -mélangés, il a mené des recherches sur le soudage automatique multi-multicouches multi-passes de plaques ultra-épaisses de 10 à 100 mm avec une variété de formes de rainures, couvrant les rainures en V-, K- et J-.
Grosses erreurs d’assemblage de pièces : comment le robot sait-il que la soudure a dérivé ?
C’est un problème qui devra être résolu une fois que le soudage robotisé passera du laboratoire à une véritable usine.
Quelle que soit la précision de positionnement répétée d'un robot, elle garantit seulement que « le robot répète le chemin appris ». Mais la soudure elle-même n’est pas toujours dans la même position.
Les erreurs de découpe des plaques, les erreurs de montage, la déviation des rainures, les erreurs cumulées des processus en amont et la distorsion thermique peuvent tous faire dévier la soudure réelle de la trajectoire théorique.
Le robot doit donc également « sentir ». Les solutions de soudage actuelles de CRP forment déjà une combinaison de technologies :détection tactile, suivi d'arc, suivi laser, vision et coordination multi--axes.
Les combinaisons de détection tactile trouvent la position réelle de la soudure avant le soudage ; Le suivi de l'arc corrige dynamiquement la trajectoire pendant le soudage en fonction du signal de l'arc.
Le système de suivi d'arc de CRP peut suivre de manière stable un courant d'environ 120 A et une largeur de tissage d'environ 1 mm, et corrige automatiquement la trajectoire de soudage.
Le suivi laser scanne le profil de la rainure en temps réel avec un capteur laser et corrige dynamiquement la posture et la trajectoire de la torche, offrant une meilleure adaptabilité aux espaces et au désalignement.
CRP peut également construire un poste de travail numérique à partir d'un modèle 3D, utiliser la base de données experte pour faire correspondre le processus et corriger le chemin en temps réel grâce au suivi de l'arc du processus.
Grandes structures hors de portée, avec des postures de soudure complexes : que faire ?
Dans les machines de construction, les structures en acier, les machines agricoles et la fabrication de gros équipements, un robot à six -à lui seul ne suffit souvent pas.
Une pièce de grande taille peut s'étendre sur plusieurs mètres, le robot doit donc couvrir une zone de travail plus grande tout en gardant la soudure dans une position de soudage favorable. Cela nécessite que le robot travaille avec des axes externes tels qu'une piste au sol et un positionneur.
Un seul robot prend en charge jusqu'à6+6, un total de 12 axes, expansion, et prend en charge des combinaisons telles que des rails linéaires et des positionneurs à deux-axes.
Par exemple, un projet de machines agricoles a déjà utilisé la coordination sur 11-axes : un robot à 6-axes + 3 mécanismes à axes externes- + un positionneur à 2-axes, combinés à des fonctions de détection tactile, de suivi d'arc et de multi-passes multicouches pour réaliser un soudage complexe de plaques d'épaisseur moyenne.
La valeur d’un tel système ne réside pas seulement dans le fait que « le robot peut aller plus loin ». Le positionneur modifie activement la posture de la pièce, transformant certaines positions de soudage verticales et aériennes en postures de soudage plus favorables, ce qui contribue à améliorer la stabilité de la qualité.
Petits lots, nombreuses variantes, beaucoup de pièces non-non standards : un robot est-il encore adapté ?
Dans le passé, de nombreuses entreprises pensaient que le soudage robotisé convenait aux-pièces standard en grand volume comme celles des usines automobiles, tandis que le soudage manuel était plus flexible pour les pièces-non-standard en petits lots.
Ce jugement est en train de changer. Le CRP dispose actuellement de deux voies techniques pour résoudre ce problème.
Une voie est le robot de soudage collaboratif.Les modèles de soudage collaboratif du CRP incluent actuellement leRC09-05-W, RC13-10-W et RC18-05-W.
Le plus grand avantage du soudage collaboratif ne réside pas seulement dans le fait que le robot est plus léger et plus flexible. Il simplifie la programmation et le changement de soudage, réduisant ainsi la dépendance des entreprises à l'égard de programmeurs de robots spécialisés.
Les opérateurs peuvent directement faire glisser le robot près du point cible, puis-effectuer un réglage précis dans six directions (haut/bas, gauche/droite, avant/arrière) à l'aide d'un joystick sur l'effecteur final, et enregistrer des points, des lignes, des arcs, des commandes de soudage et de tissage directement sur l'effecteur final.
Le soudage collaboratif CRP prend également en charge les fonctions logicielles de soudage telles que le tissage, les passes multi-multicouches-, la recherche de coutures et le suivi d'arc, et offre la détection de collision, l'onduleur et la compensation de gravité.
Pour le déploiement, les robots de soudage collaboratifs CRP prennent en charge plusieurs formes, notamment un chariot mobile, une base magnétique et une extension d'axe-externe. Le chariot mobile a été itéré jusqu'à sa deuxième génération et est mieux adapté aux véritables ateliers de production ; la base magnétique standard s'adapte aux CRP-RC09-05-W et CRP-RC13-10-W. Pour les projets nécessitant une plage de travail plus large ou un positionneur supplémentaire, les robots collaboratifs peuvent également s'étendre jusqu'à 5 axes externes.
Fatigué d'enseigner tous les jours : le robot peut-il « trouver la pièce et générer le chemin » lui-même ?
Cela devient déjà une direction importante pour la prochaine étape de l’automatisation du soudage.
CRP a désormais développé plusieurs solutions de soudage intelligentes basées sur une vision et des modèles.
Par exemple, pour des pièces structurelles en petits-lots et multi-variétés, le système peut numériser la pièce et la modéliser-inversement, sans avoir besoin de dessins à l'avance. Il prend en charge plus de 10 formes structurelles telles que les poutres en H- et génère automatiquement les chemins de soudage correspondants.
Pour les joints des bagues intérieures et extérieures des raccords de tuyauterie,un système gratuit d'apprentissage par vision-peut scanner la soudure, la modéliser-inversement et générer automatiquement le programme de soudage, tout en se coordonnant avec les axes externes et en planifiant les angles du positionneur.
Dans les scénarios de pylônes en acier de transmission de puissance, la solution CRP peut également utiliser un nuage de points laser linéaire pour identifier la soudure, souder automatiquement les pylônes en acier de 600 à 2 000 mm de diamètre et faire correspondre automatiquement les processus de soudage à partir de la base de données de paramètres experts multi-couches multi-passes.
De plus, dans les scénarios standards de feuilles de tubes en acier inoxydable-tels que les chaudières et les échangeurs de chaleur, le soudage automatisé peut être réalisé grâce à une combinaison de dessins CAO, de vision 3D, d'une torche TIG dédiée et de suivi d'arc.
Un soudage robotisé plus rapide est-il toujours préférable ?
Pas nécessairement. La vitesse de soudage doit être construite sur une qualité de soudure stable.
Surtout dans le soudage de tôles fines, si vous recherchez la vitesse et que vous vous retrouvez avec des ruptures d'arc, des contre-dépouille, de la porosité ou une mauvaise formation de cordons, le coût de reprise peut finir par être plus élevé.
Une caractéristique de la technologie à arc froid de CRP est queil corrige la longueur de l'arc grâce à un contrôle continu en boucle fermée-, gardant l'arc stable même lorsque la vitesse de soudage et le fil qui dépasse-changent.
Dans certains tests de processus, par rapport au soudage à faible-éclaboussures, la vitesse de soudage à l'arc froidaugmenté de 10 à 20 % ou plus, etde plus de 50%dans des conditions de soudage à-courant élevé et-vitesse élevée.
Pourquoi les soudures des différents fabricants diffèrent-elles autant sur un même robot ?
Parce que le robot ne résout que « comment se déplacer ». Ce qui détermine réellement la qualité de la soudure inclut égalementla source d'énergie de soudage, le-système d'alimentation en fil, l'algorithme de contrôle et le processus de soudage.
Prenons Nynhan comme exemple : le robot et la soudeuse utilisent une commande intégrée, de sorte que les paramètres de la soudeuse peuvent être définis et enregistrés directement sur le boîtier d'apprentissage du robot, et les paramètres simplifiés réduisent la difficulté pour les opérateurs d'ajuster le processus.
La solution à l'arc froid va encore plus loin en concevant le robot, la torche d'alimentation en fil asservi-, la soudeuse et l'algorithme de contrôle comme un système complet.
Par exemple, dans le contrôle de la longueur de l'arc, le système surveille la longueur de rétraction du fil en temps réel et ajuste la vitesse d'alimentation du fil grâce à un contrôle en boucle fermée-. Cela maintient le courant et la longueur de l'arc stables lors des changements de dépassement, produisant une profondeur de pénétration et une formation de soudure constantes.
Cela souligne également un principe de sélection critique : un robot industriel peut être un appareil-à usage général, mais un robot de soudage ne peut pas avoir uniquement une capacité de mouvement-à usage général. Pour les clients soudeurs, ce qui compte le plus, c'est l'expérience réelle accumulée par le fabricant en matière de processus de soudage.
"Notre tôle est trop fine, le soudage manuel brûle facilement et nous avons ensuite besoin d'un meulage intensif et d'une correction de forme." Pour ce type de client, la première chose à considérer est la capacité à contrôler l’apport de chaleur et le transfert de gouttelettes, et pas seulement la précision du robot.
Une fois que vous aurez réfléchi à ces conditions, vous constaterez qu’aujourd’hui « faire avancer le robot le long d’un chemin enseigné » n’est plus le problème le plus difficile. Les véritables difficultés sont les suivantes : comment contrôler l'apport de chaleur sur une tôle mince ; comment obtenir une pénétration stable sur une plaque d'épaisseur moyenne - ; comment réaliser un soudage multi-multicouches-passes sur une plaque de 50 mm ou 100 mm d'épaisseur ; comment trouver la soudure lorsque la pièce dévie ; comment réaliser une coordination multi-axes sur de grandes structures ; comment réduire les coûts de programmation pour les petits lots et les nombreuses variantes ; comment garantir la qualité des soudures sur des matériaux spéciaux tels que l'alliage d'aluminium et la tôle galvanisée ; et comment transformer les années d'expérience accumulée par d'excellents soudeurs en paramètres de processus reproductibles et en bases de données expertes.
Du soudage à faibles-éclaboussures et hautes-performances de Pro et Nynhan, aux plaques d'épaisseur moyenne-et à la coordination multi-axes de la série RH ; du faible apport thermique du soudage à l’arc froid/CMT au déploiement flexible du soudage collaboratif ; et en passant par le fonctionnement sans apprentissage basé sur la vision-, la coordination des axes externes - et les bases de données d'experts, CRP intègre progressivement le contrôle du robot, les sources d'énergie de soudage, les processus de soudage et la détection intelligente dans un système complet de technologie de soudage.
Pour les fabricants, lors du choix d'un robot de soudage, au lieu de se demander uniquement « Combien coûte ce robot ? », il est préférable de se demander d'abord : « Où exactement ma pièce est-elle difficile à souder ? » Ce qui détermine en fin de compte la qualité, le coût et l’efficacité, ce n’est pas le robot seul, mais l’ensemble du système technologique qui le sous-tend : la source d’énergie de soudage, le processus, les capteurs et le logiciel intelligent. Et c’est la clé pour faire passer l’automatisation du soudage du « robot remplaçant la main-d’œuvre » à l’« intelligence des processus ».