Om du någonsin har tillbringat tid på ett svetsverkstadsgolv (eller ens sett en serie om tillverkning), vet du hur kritisk hastighet är - för en linje, ett lopp och ja, till och med svetsning. Men här är grejen: Jag har sålt Mobile Collaborative Welding Robots i några år nu, och en fråga jag får hela tiden är: "Klarar verkligen hur snabbt roboten rör sig på svetskvaliteten?" Det är inte ett slumpmässigt, "det beror på" svar - det finns verklig vetenskap bakom det, och om du är en tillverkare som försöker sänka kostnaderna utan att bränna delar är det här viktigt.
Låt oss börja med grunderna. Svetskvalitet handlar inte bara om att se snygg ut (även om vackra svetsar hjälper till vid inspektion). Det handlar om penetration, fusion, ingen porositet och minimalt med stänk. Robotens rörelsehastighet styr direkt hur länge svetsbadet utsätts för värmekällan - vanligtvis MIG, TIG eller plasma för kollaborativa robotar. För snabbt, och du ger inte metallen tillräckligt med tid att smälta ordentligt eller för att tillsatsmetall (om sådan används) ska flyta in i fogen. För långsam, och du överhettar basmetallen, vilket orsakar skevhet, genombränning eller till och med sprickbildning. Det är en snäv balans, speciellt när du arbetar med en mobil installation kontra en fast arm - mer om det senare.
Låt oss bryta ner hastighetens inverkan. Först genomträngning: det är så djupt svetsen smälter in i basmetallen, vilket inte är förhandlingsbart för konstruktionsdelar (tänk jordbruksutrustning, metallramar eller kraftiga fästen). Om en robot rör sig för snabbt sjunker värmetillförseln per längdenhet. Till exempel, om din svetsström är 180 ampere och spänningen är 24V, innebär en rörelse med 10 tum per minut (ipm) kontra 20 ipm hälften så mycket värme appliceras på varje tum av fogen. Tunn metall kanske kommer undan med snabba drag, men tjockt stål? Du får en ytlig, svag svets som knäpper under tryck. Jag har sett tillverkare testa detta med gamla delar - för snabbt, och svetsen går av under ett dragtest varje gång.
Sedan finns det fusion: det är då svetsbadet smälter båda basmetalldelarna så att de binder samman, inte bara fyllmedlet som sitter ovanpå. Långsam hastighet kan tyckas vara till hjälp för mer värme, men för långsam och du kan få "översvetsning" - fyllmedlet pölar för mycket, blandas inte med basmetallen och skapar sköra fogar. Porositet är en annan stor en liten gasbubbla som bildas när svetsen svalnar för snabbt eller det finns för mycket luft runt omkring. Om roboten rör sig i rätt hastighet kan gasen strömma ut innan metallen stelnar. För snabbt, och metallen svalnar innan bubblor kommer ut; för långsam, och överskottsvärme kan dra in luft i fogen. Stänk också - ingen gillar att rensa bort det. Hög hastighet kan leda till instabil båge, vilket gör att stänk flyger överallt, medan låg hastighet kan låta bågen sitta på ett ställe och orsaka extra stänk eller genombränning.
Nu säljer jag mobila kollaborativa svetsrobotar, så låt oss prata om hur mobilitet förändrar detta. Fasta robotar är bultade på ett ställe, så deras hastighet är konstant över ett arbetsområde. Mobila rullar på hjul, så deras rörelse kan förskjutas lite om golvet inte är helt plant eller om delen är ojämn. Det är därför mobila inställningar måste ha kalibrerade hastighetskontroller - om din robot saktar ner när den går över ett litet dopp på verkstadsgolvet kan du få en genombränning där, medan en bula får den att snabba upp och hoppa över en plats. Jag arbetade en gång med en liten tillverkningsbutik som bytte från en fast robot till vår mobila kollaborativa svetsrobot och tänkte att "hastighet är hastighet" - de kalibrerade inte om för det ojämna golvet, och de var tvungna att omarbeta 20 % av sina delar under en månad. När de väl justerade hastigheten för varje sektion sjönk den till mindre än 2 %.
Vänta, alla svetsrobotar är inte lika, eller hur? Vi erbjuder olika modeller för olika jobb. Till exempel är 1600 Arm Reach Welding Robot perfekt för större delar som en fast arm inte kan nå, så hastigheten där spelar roll för att få konsekventa svetsar över en större yta. Vår programmerbara samarbetssvetsrobot låter dig mata in anpassad hastighet per svetsbana, vilket är en spelomvandlare för delar med varierande fogtjocklek, som ett fäste som är tjockt på ett ställe och tunt på ett annat. Om du bara använder en hastighet i en storlek, kommer du att förstöra båda ändarna. Dessutom är vår magnetiska svetsrobot utmärkt för att hålla delar på plats under svetsning, så att robotens rörelse inte ändras i mitten av jobbet. Stabiliteten är också bunden till hastigheten, för om delen rör sig måste roboten kompensera och hastigheten kan gå av.
Låt oss komma in på verkliga siffror. Ett vanligt test vi gör med kunder: tunt stål (1/8 tum) för släp. Optimal hastighet är 15-18 ipm. Gå till 25 ipm och penetrationen sjunker med 30 % - svetsen håller inte under ett belastningstest. Gå till 10 ipm, och du får genombränning på den tunna metallen. För tjockare metall (1/4 tum) är sweet spot 10-12 ipm-långsammare för att få tillräckligt med penetration utan överhettning. Det är inte slumpmässigt; det är från våra interna tester, men också från branschstandarder från American Welding Society (AWS), som jag alltid rekommenderar att du kontrollerar eftersom det inte bara är vårt försäljningssnack.
En annan faktor: färdvinkel. Robotens hastighet samverkar med vinkeln den rör sig vid-drag kontra tryckvinkel. Om du använder en tryckvinkel (vanlig för MIG), kan en något lägre hastighet hjälpa till med fusion, medan en dragvinkel behöver en touch snabbare hastighet. Men om din robots hastighet är avstängd, kommer inte ens rätt vinkel att fixa det. Jag har fått kunder att fråga om de bara kan ställa in roboten på en "medelhastighet" och ignorera det - inget sätt. Varje led, varje del, varje material behöver en hastighetsjustering. Det är därför samarbetsrobotar är bättre för små batchjobb, eftersom du kan justera hastigheten för varje del, till skillnad från fasta robotar som är inställda en gång för massproduktion.
Hur är det med vanliga misstag? Nya robotanvändare tänker ofta snabbare = fler delar per timme, så de höjer hastigheten. Men om svetsarna är dåliga slösar du mer tid på att omarbeta eller skrota delar än du sparade genom att gå snabbt. En kund förra året berättade för mig att de producerade 10 delar i timmen med sin gamla robot, men 3 var skrot. De bytte till vår Welding Collaborative Robot, ställde in rätt hastighet för varje del, fick 12 delar i timmen och skrothastigheten sjönk till 2 %. Det är en win-speed optimering handlar inte bara om att röra sig snabbare, det handlar om att röra sig i rätt hastighet.
Och med mobila robotar måste du också ta hänsyn till installationstiden. Om du flyttar roboten från en arbetsstation till en annan vill du inte att den ska röra sig i full fart runt butikssäkerheten först, men också, när den är nära en del, ska den sakta ner till svetshastighet. Våra robotar har inbyggda sensorer som justerar hastigheten baserat på avståndet från delen, vilket tar bort gissningarna. Ingen mer oro om roboten rör sig för snabbt när den kommer nära en led.
Vänta, finns det ett fall där snabbare är bättre? Kanske för mycket tunna material eller höghastighetssvetsapplikationer, men det är specialiserat. De flesta tillverkare arbetar med medeltjockt stål, aluminium eller rostfritt, och för det är hastighetskonsistens viktigare än råhastighet. En robot som rör sig med jämna 15 ipm är bättre än en som drar 20 ipm för halva svetsen och kryper med 8 ipm för den andra halvan. Det är där programmerbara robotar lyser - du kan kartlägga hela svetsbanan, ställa in hastigheten för varje tum, så det är konsekvent.
Så vad ska du göra om du har att göra med svetsrobothastighet? Testa först varje material och deltjocklek för att hitta sweet spot. Använd AWS-riktlinjer som utgångspunkt och justera sedan med dina egna delar. Om du använder en mobil robot, se till att du kalibrerar den för ditt verkstadsgolv eftersom ojämna ytor kan leda till rörelser. Om du arbetar med små partier eller anpassade delar, skaffa en programmerbar robot så att du kan justera hastigheten i farten. Och glöm inte delar som håller magnetiska fixturer kan hålla delar stabila, så att robotens rörelse inte störs, vilket hjälper till att hålla hastigheten konstant.
I slutet av dagen är robotens rörelsehastighet en kärnvariabel som gör eller bryter svetskvaliteten. Det är inget du kan ställa in och glömma, men med rätt robot-liknande våra mobila, programmerbara eller magnetiska modeller - och lite testning, kan du få konsekventa, högkvalitativa svetsar utan att slösa tid eller material.
Om du funderar på att uppgradera din svetskonfiguration och vill prata om hur robothastigheten kan fungera för dina specifika delar, kontakta dig. Vi kan hjälpa dig att hitta rätt robot för din butik, oavsett om det är vår mobila kollaborativa svetsrobot för flexibel golvyta, 1600 Arm Reach Welding Robot för större delar, eller en programmerbar modell för anpassade jobb.
Referenser:
- American Welding Society. (2022). Guide för användning av automation och robotik vid svetsning. AWS D16.1/D16.1M:2022.
- Lin, S. och Eager, TW (2020). Effekter av färdhastighet på svetssträngsgeometri vid gasmetallbågsvetsning. Journal of Manufacturing Processes, 56, 452-459.
- Internationella standardiseringsorganisationen. (2019). Robotar och robotenheter - Säkerhetskrav för industrirobotar - Del 1: Robotar. ISO 10218-1:2019.
