Soudage robotisé et types : 7 caractéristiques importantes

Qu'est-ce que le soudage par robot ? | Soudage robotisé

Robot Welding utilise des outils programmables mécanisés (Collaboratif) qui facilitent l'automatisation complète d'un processus de soudage à la fois par la conduction de la soudure et la manipulation du composant. Le soudage robotisé trouve son application étendue dans le soudage par points par résistance et le soudage à l'arc, dans les unités de haute production telles que l'industrie automobile. Tous les processus de soudage automatisés ne sont pas nécessairement conformes au soudage robotisé car ils impliquent souvent une intervention humaine. De nombreux procédés de soudage automatisés nécessitent un être humain pour préparer les matériaux à souder, par exemple le procédé de soudage à l'arc au gaz.

Machine de soudage robotisée | Robot de soudage dans l'industrie automobile

Le soudage par robot est l'une des applications les plus récentes de la robotique car il n'a commencé que dans les années 1980. Il a décollé avec son utilisation dans le soudage par points et a déjà établi sa maîtrise de près de vingt pour cent des applications robotiques industrielles. Les deux composants importants d'un système robotique qui sont utilisés dans le soudage robotisé sont le manipulateur, qui est l'unité mécanique, et le contrôleur, également appelé cerveau du robot. Nous en apprendrons davantage sur les différents types de soudage robotisé et la manière dont ils utilisent les outils mécanisés automatisés dans les sections suivantes.

Le processus de soudage robotisé utilise soit des coordonnées de position préprogrammées, soit une vision industrielle dans son système de guidage. L'utilisation de ces outils mécanisés par le biais du soudage robotisé introduit une meilleure précision, répétabilité et débit par rapport aux équipements traditionnels.

Comment fonctionne le soudage par robot?

Les robots sont utilisés dans n'importe quel processus dans le but d'apporter des modifications pour s'adapter à l'automatisation. De même, Robot Welding utilise de nombreux outils qui sont absents de son équivalent manuel. Il est important de savoir que la programmation utilisée par les personnes est différente de la façon dont les machines sont programmées pour le soudage par robot.

Configurations typiques

Il existe deux versions principales de Robot Welding basées sur la configuration et la conception. Pour les types rectilignes, le bras de robot peut se déplacer en trois dimensions, tandis que les versions articulées peuvent se déplacer dans plus d'avions. Le fil d'apport est livré au robot par un dévidoir en fonction des besoins pour un travail de soudage. Le métal est fondu par une torche à haute température et le métal fondu est placé à l'extrémité du bras, suivi du processus de soudage. Le soudage robotisé est avantageux par rapport au soudage manuel traditionnel car le processus de soudage se déroule dans un espace clos. Ainsi, il remplace les travailleurs humains à des températures de milliers de degrés et les maintient en sécurité.

Les experts certifiés par l'American Welding Society ou AWS sont toujours tenus de rester à proximité des machines afin d'éviter toute erreur survenant au cours de l'action, car les machines sont facilement sujettes à des dysfonctionnements. L'American Welding Society certifie à la fois les soudeurs manuels et les opérateurs de bras de soudage robotisés.

Processus de soudage robotisé | Systèmes de soudage robotisés

Un terminal d'apprentissage est utilisé par les opérateurs pour configurer le contrôleur. Ce logiciel crée de nouveaux programmes, pousse le bras et modifie les paramètres de fonctionnement. L'opérateur appuie sur les boutons de la boîte de service pour commencer le soudage. L'outil du bras robotique chauffe pour faire fondre le métal et attacher les pièces ensemble. Un chargeur de fil fournit plus de fil métallique au bras et à la torche selon les besoins. Lorsqu'il est temps de souder la pièce suivante, le bras pousse la torche vers le nettoyeur pour éliminer les éclaboussures de métal du bras qui, autrement, se solidifieraient en place.

Les robots spécifiques au soudage à l'arc sont plus petits et moins coûteux. Ils ont été récemment produits par un certain nombre de fabricants de robots. La vente de systèmes de soudage robotisés s'est améliorée grâce à la réduction des dépenses d'investissement nécessaires. Une autre avancée récente de la robotique de soudage est l'avènement des robots à sept axes, qui ont un axe supplémentaire dans le bras inférieur pour offrir plus de flexibilité avec la consommation de zones à faible espace.

Robot de soudage à portique

Les configurations typiques d'un robot de soudage à l'arc sont résumées ci-dessous:

Les capteurs pour les applications de soudage à l'arc robotisé sont disponibles dans une variété de formes et de tailles. Les capteurs sont classés en deux groupes en fonction de leurs fonctions: mécanisme et géométrique. Le mécanisme consiste à déterminer la stabilité du processus en mesurant les paramètres de processus du processus tels que la tension de l'arc, le courant, la vitesse d'alimentation du fil et la rotation de la torche, etc. Processus de soudage adaptatif au temps et mesure des paramètres géométriques des joints de soudure (p. ex., tailles de distance, changements de taille de soudure, divergence par rapport à la direction nominale et changements d'orientation).

Robots de soudage industriels | Robots de soudage dans l'industrie automobile | Robot de soudage de voiture

Capteurs typiques pour le soudage à l'arc robotisé

Cellule de soudage robotisée

Table tournante de soudage robotisée

Types de robot de soudage

Le soudage par robot est un moyen d'automatiser la procédure, ce qui se traduit par une précision accrue, une réduction des déchets et une production plus rapide. Il existe principalement sept types de procédés de soudage qui ont été brièvement décrits ci-dessous:

Robotique Soudage à l'arc

• Une chaleur intense est produite entre une électrode et une base métallique.
• Une température d'environ 6500 degrés Fahrenheit est produite pour rencontrer et mélanger les deux parties ci-dessus.
• Après refroidissement, le joint métallique se solidifie en une connexion stable.
• Idéal pour un volume élevé de métaux assemblés avec une précision accrue.

Soudage par points robotisé

• Idéal pour assembler des métaux qui résistent au courant.
• Habituellement nécessaire pour assembler des cadres en tôle dans une carrosserie automobile.
• C'est une variante du soudage par résistance.

Soudage par résistance robotique

• Le courant est passé entre les pièces métalliques à assembler pour créer un bassin de chaleur.
• Idéal pour les besoins de soudage robotisés économiques.
• Idéal pour les projets de traitement thermique.

Soudage TIG robotisé

• Idéal pour les scénarios nécessitant un haut niveau de précision.
• Ceci est également reconnu comme «GTAW - Soudage à l'arc au gaz tungstène».
• Un arc électrique est formé entre l'électrode de tungstène et le métal.

Soudage MIG robotisé

• Processus à taux de dépôt élevé, rapide et simple.
• Implique l'alimentation continue d'un fil vers la pointe de soudure chauffée qui fait fondre le fil, ce qui permet une plus grande surface pour l'égouttement du métal fondu.
• Idéal là où la simplicité et la rapidité sont souhaitables.

Soudage laser robotisé | Système de machine de soudage laser robot

• La lumière laser est fournie via un câble à fibre optique à travers une tête de coupe robotisée pour assembler les pièces.
• Idéal pour les emplacements de soudage difficiles à atteindre.
• Souvent utilisé dans une utilisation à volume élevé qui nécessite de la précision.
• Principalement trouvé dans les pièces automobiles, les industries de la bijouterie, les applications biomédicales et leurs applications précises.

Soudage plasma robotisé

• Des températures extrêmement élevées sont produites en faisant passer des gaz ionisés à travers une buse en cuivre.
• Fournit de la flexibilité grâce à un meilleur ajustement de la vitesse et de la température.

Robot de soudage pneumatique automatique

• C'est bon pour les applications de tôlerie.
• Moins de temps est nécessaire dans ce processus.

Bras de robot de soudage | Conception d'équipement

Que le système soit destiné au soudage ou à d'autres applications, le robot n'est qu'un composant d'un système d'automatisation basé sur un robot. Plusieurs composants et fonctions sont communs à tous les systèmes, quelle que soit l'application. Certains des composants communs trouvés dans tous les systèmes sont-

1. Commandes, communication et interface opérateur
2. Pneumatique, capteurs et composants électriques
3. Systèmes de sécurité
4. Équipement périphérique
5. Câble et sa gestion
6. Le robot

Comment programmer un robot soudeur?

Programmation de soudage par robot

La programmation du soudage par robot est très différente de la façon dont un scientifique normal programme un code sur un ordinateur. En raison du temps nécessaire pour configurer un changement dans les gammes de produits; le soudage robotisé était jusqu'à présent limité aux applications à grand volume. De plus, pour les programmeurs, la mise en place d'un robot soudeur nécessite une vaste expérience en programmation et les procédures ne sont pas intuitives. Les cinq principaux défis de programmation de soudage robotisé sont énumérés ci-dessous:

1. Les systèmes de contrôle par ordinateur de robot diffèrent d'un fabricant à l'autre et d'un modèle à l'autre, et par conséquent, ce n'est pas une manière intuitive d'enseigner le robot. Les systèmes de commande sont si polyvalents que si un pendentif d'apprentissage peut être utilisé avec un joystick, des flèches sont utilisées pour déplacer le robot soudeur.
2. La programmation d'un robot de soudage nécessite un alignement indigène sur chaque articulation et pièce du bras tout en tenant compte des changements d'arc et d'angle d'articulation.
3. La vitesse de chaque mouvement coordonné nécessite la spécification d'une vitesse appropriée. accélération et décélération de chaque articulation.
4. La conception du programme doit être apprise, par conséquent, les robots peuvent être capables d'utiliser le capteur comme I / P et O / P comme signal binaire pour choisir la programmation robotique et être capables d'exécuter des tâches spécifiques.
5. Par essais et erreurs, on peut acquérir de l'expérience et enfin maîtriser la programmation d'un robot soudeur en quelques années.

Pourquoi le soudage robotisé est-il important?

Avantages du soudage par robot

• Les robots n'ont pas besoin de temps libre ou de pauses de rajeunissement comme le font les êtres humains. Ils n'ont pas besoin de s'arrêter souvent pour générer de l'énergie pour le travail. Ainsi, le soudage par robot peut fonctionner pendant de plus longues heures à des vitesses plus élevées et, par conséquent, surpasse le type de rendement produit par le travail humain.
• Le soudage par robot se produit dans une zone fermée qui tient le travail humain à distance. Ainsi, les êtres humains n'ont pas besoin de rester en contact avec les températures élevées et l'éblouissement dramatique de l'arc du processus de soudage, ce qui augmente considérablement leur sécurité dans l'environnement de travail. Les blessures et les équipements endommagés, par contre, peuvent entraîner une perte énorme pour une entreprise.
• Le soudage robotisé fonctionne de manière programmée et présente ainsi une grande répétabilité et une précision accrue de la sortie. Cela diminue toutes les chances possibles d'erreur humaine tout au long de l'action.
• Une précision de haut niveau permet au robot de générer moins de saignée, et le nombre de pièces endommagées pendant le processus diminue également dans une large mesure. Cela permet également une intervention humaine minimale, et les entreprises peuvent économiser de l'argent en embauchant des employés moins nombreux.

Problèmes et défis du soudage robotisé

Inconvénients du soudage par robot

Bien que le soudage robotisé soit bénéfique, il présente certains inconvénients qui pourraient éclipser les avantages dans certaines circonstances.

• Si vous faites appel à une entreprise qui utilise des soudeurs robotisés, les frais d'expédition devraient être inférieurs. Cependant, si vous vouliez investir vous-même dans l'équipement et dans des opérateurs qualifiés, vous perdriez presque certainement de l'argent. Les entreprises individuelles qui n'ont peut-être pas d'installations de soudage spécialisées ne pourraient pas être en mesure de justifier le prix de vente élevé des soudeurs robotisés.
• L'avantage des robots qui se comportent de manière plus fiable que les humains présente un inconvénient. Les humains ont la capacité de réagir à des circonstances inhabituelles d'une manière que les robots ne font pas. Lorsqu'un robot soudeur nécessite une modification, l'opérateur doit interrompre l'opération et reprogrammer la machine. Cela allonge le temps nécessaire pour des projets plus ambitieux.
• Le temps nécessaire pour configurer le bras robotisé peut être plus long que le processus de soudage pour les petits projets. Un soudeur humain pourrait terminer le processus plus rapidement sur des tâches plus petites, mais cela dépend de la taille du projet et de la vitesse de programmation de l'opérateur.
• Indépendamment de la conception adaptative des actions humaines, la robotique ne peut pas prendre de décisions disciplinaires autonomes par elle-même et doit être complétée par l'utilisation de capteurs et d'un schéma de contrôle fonctionnel.
• En raison des limitations d'espace, le soudage robotisé est difficile à effectuer dans certains endroits tels que les récipients sous pression, les réservoirs internes et les corps de navire.

Foire aux questions (FAQ)

Quelle est la polarité en soudage?

Le courant de soudage est un sujet qui est le plus souvent entendu dans un cours de soudage. Les électrodes des machines à souder sont généralement étiquetées AC ou DC, ce qui détermine la polarité du courant de soudage. Tout comme l'induction de tension due au flux magnétique dans un transformateur a deux pôles, le circuit électrique qui est créé lors de la mise en marche de la machine à souder a également deux pôles: le pôle positif et le pôle négatif.

Le choix de la polarité détermine la qualité et la résistance de la soudure. Si la polarité choisie est réalisable, elle peut provoquer de nombreuses projections et endommager le métal par une mauvaise pénétration. La polarité électrode négative est appelée polarité droite, tandis que l'électrode positive est appelée polarité inverse.

Une pénétration plus profonde peut être obtenue par inversion de polarité. D'autre part, une vitesse de dépôt plus rapide et une fusion rapide peuvent être obtenues par polarité rectiligne.

Avez-vous besoin d'être soudeur pour diriger un soudeur automatisé?

Soudage manuel vs soudage robotisé

Le soudage, bien qu'étant un travail manuel, nécessite un niveau élevé d'éducation et de compétence. C'est là que Robot Welding vient à la rescousse et diminue dans une large mesure les erreurs humaines. Des erreurs moindres causent moins de dommages et donc une moindre perte financière pour l'entreprise.

Le soudage automatisé a parcouru un long chemin, et c'est beaucoup plus facile à pratiquer maintenant qu'auparavant. Étant donné que le robot gère une grande partie de la capacité nécessaire pour le soudage manuel, les travailleurs sans expérience en soudage apprendront facilement à utiliser des cellules de soudage robotisées.

Qu'est-ce que le système de suivi de couture de robot de soudage?

Voyons d'abord ce qu'est le suivi des coutures. Le suivi des joints, également appelé suivi des joints, implique un suivi en temps réel juste avant le dépôt de la soudure. Cela permet non seulement des changements de trajectoire du robot ou du système, mais également une régulation adaptative telle que la tension, l'alimentation en fil ou les modifications de la vitesse de déplacement pour modifier la forme du cordon de soudure.

Les méthodes de contrôle de la torche de soudage dans les procédés de soudage semi-automatisés traditionnels nécessitent un réglage manuel de la torche de soudage, fixée à distance sur la pièce. Ce processus fonctionne bien pour de courtes durées et offre une plus grande similitude géométrique. Cependant, il existe également des situations où le réglage manuel de la torche de soudage est soit impossible, soit devient une corvée ennuyeuse pour l'opérateur.

C'est pourquoi de nombreux fabricants se tournent vers les dispositifs de suivi des cordons de soudure pour surveiller spécifiquement la relation torche-pièce pendant le soudage, ce qui réduit le retour de l'opérateur et augmente l'efficacité du soudage et le volume de sortie.

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Esha Chakraborty

J'ai une formation en ingénierie aérospatiale et je travaille actuellement sur l'application de la robotique dans l'industrie de la défense et des sciences spatiales. J'apprends continuellement et ma passion pour les arts créatifs me pousse à concevoir de nouveaux concepts d'ingénierie.
Les robots remplaçant presque toutes les actions humaines à l'avenir, j'aime présenter à mes lecteurs les aspects fondamentaux du sujet d'une manière simple mais informative. J'aime également me tenir au courant simultanément des progrès de l'industrie aérospatiale.