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Robôs de soldadura industrial: Tipos, utilizações, funções, exemplos, fabricantes e vantagens

Robôs de soldadura industrial: Tipos, utilizações, funções, exemplos, fabricantes e vantagens

    Os robôs de soldadura ajudam as empresas do sector da indústria transformadora, especificamente as que procuram um trabalho de soldadura mais consistente e de maior qualidade, a alcançar uma maior produtividade e rendimento. A automatização robótica do trabalho de soldadura significa que um local de trabalho de 8 ou 12 horas pode ser facilmente reequipado para uma produção contínua de 24 horas. Além disso, a utilização de robôs de soldadura optimiza os processos-chave que são repetitivos e evita tarefas perigosas para os trabalhadores. Isto significa que as empresas que utilizam robôs de soldadura podem obter uma taxa de erro muito mais baixa, uma redução do tempo de trabalho e a possibilidade de os técnicos se concentrarem em desafios de nível superior.

    Para as empresas de sectores como o automóvel, a metalurgia, o aeroespacial, o aço estrutural, os construtores de máquinas e o fabrico de produtos electrónicos, entre outros, que pretendem obter menos desperdício e menos retrabalho nas suas células de soldadura, a utilização de um robô de soldadura, em vez de continuar a trabalhar manualmente com pessoal qualificado, evita o excesso de soldadura. Uma das maiores fontes de desperdício para qualquer soldador e que pode custar muito dinheiro, mesmo em projectos modestos, é o custo do material de enchimento. Os robots de soldadura podem utilizar especificações ultra-precisas para garantir custos de enchimento de metal muito mais baixos. Um robô nunca sente a necessidade de "jogar pelo seguro" com um cordão de soldadura grande, independentemente da complexidade da tarefa.

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    O que é um robot de soldadura e como pode tirar partido da soldadura robotizada?

    Em primeiro lugar, a soldadura é a fase mais importante de qualquer processo de montagem. Este processo assegura a união de todas as partes metálicas do produto. A soldadura robotizada é o processo de soldadura automatizado que pode trazer muitos benefícios a uma empresa que integre um ou mais deles no seu processo de produção. O processo de soldadura de um soldador robotizado utiliza um robot para realizar o trabalho de soldadura de forma repetitiva e mais segura. Um sistema de soldadura robotizada pode ter a capacidade de realizar vários tipos diferentes de soldaduras, se o robot de soldadura estiver disponível e for compatível.

    A utilização do robô de soldadura é mais um passo no avanço da soldadura automatizada, em que os soldadores controlam e supervisionam o processo. Um soldador com formação pode pré-programar um percurso de soldadura e escrever instruções no seu robô de soldadura para realizar as soldaduras dos seus projectos.

    O componente importante de um robot de soldadura, para além de todos os componentes de hardware, é o seu software e a facilidade com que pode ser programado com esse software.

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    Robot de soldadura

    Vantagens da utilização de robôs de soldadura nas fábricas

    Muitos gestores de fábricas e gestores de produção e operações interrogam-se: que tarefas pode realizar um robô de soldadura, onde é utilizada a soldadura robotizada ou quais são as características de um robô de soldadura? Vamos aprofundar estes pontos e começar por compreender as vantagens de investir num robô de soldadura.

    A soldadura é um processo em que dois materiais são fundidos através do aquecimento, da mistura e do arrefecimento dos materiais e/ou de um material de enchimento para formar uma junta forte. Da soldadura por arco à soldadura por pontos, os robôs de soldadura, novos ou usados, são normalmente utilizados em processos de soldadura em que o trabalho é repetitivo e em que a qualidade e a velocidade da soldadura são cruciais. A soldadura robotizada é um processo automatizado que aumenta a eficiência, a consistência e o retorno do investimento.

    Há várias vantagens em automatizar uma fábrica com robôs de soldadura, incluindo tempos de ciclo mais rápidos e mais consistentes, sem interrupções na produção e melhor qualidade de soldadura. Basicamente, ao utilizar a automatização da soldadura robotizada, o processo demora menos tempo e, assim, os gestores das fábricas podem reduzir o custo da mão de obra direta, melhorar a segurança e diminuir os custos directos.

    As células de soldadura robotizadas proporcionam um ambiente de trabalho ainda mais seguro, reduzindo drasticamente o brilho do arco, os potenciais acidentes e o contacto direto entre o robot e a peça de trabalho. Um robô de soldadura é mais consistente e pode passar rapidamente de uma soldadura para a seguinte, acelerando todo o processo.

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      Maior desempenho de soldadura

      Os sistemas de soldadura robotizada realizam o trabalho rapidamente. Quer se trate de robôs de soldadura novos ou usados, estes têm menos erros do que a soldadura manual. Ao contrário dos trabalhadores especializados em trabalhos de soldadura, os robots não necessitam de pausas, férias, etc. O seu trabalho pode continuar sem interrupções, 24 horas por dia, 7 dias por semana. Isto, por sua vez, aumentará o seu desempenho e produtividade.

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      Reduzir o custo da mão de obra direta e melhorar a segurança

      O custo da soldadura manual pode ser muito elevado. Exige tempo, habilidade e concentração. É também perigosa. Raios, fumos, faíscas e calor tornam a soldadura manual um trabalho extenuante e perigoso. Com a soldadura robotizada, protege os trabalhadores e reduz os custos. Estes sistemas oferecem melhores condições de trabalho aos operadores, uma vez que resistem aos riscos e aumentam a produção. Os custos relacionados com seguros e acidentes também são consideravelmente reduzidos.

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      Evitar erros e minimizar os consumíveis

      Mesmo os soldadores mais competentes cometem erros. No entanto, com a utilização do robot de soldadura, tudo é regulado, incluindo a energia e a cablagem. Os sistemas automatizados de soldadura robotizada poupam energia ao funcionarem constantemente (menos arranques). Além disso, as soldaduras criadas são mais consistentes. A precisão destes robots significa menos desperdício de material e de tempo - pode minimizar os custos de material consumível e, ao mesmo tempo, aumentar a qualidade do seu produto!

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    10 %

    no fio (os robôs de soldadura utilizam os parâmetros exactos necessários, enquanto um ser humano utiliza normalmente um pouco mais do que o necessário).

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    10 %

    gás (os robots de soldadura são também mais precisos no consumo de gás)

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    30 %

    sobre a retificação das soldaduras após a conclusão da soldadura (após a soldadura robotizada, a retificação não é necessária ou é significativamente menor)

    Algumas empresas mudam gradualmente para aplicações de soldadura robotizada, começando com uma única célula de soldadura e convertendo-se lentamente num processo de soldadura totalmente automatizado. Os robôs de soldadura podem ser úteis quando o acesso a uma peça é limitado ou difícil de alcançar. Os fabricantes de robôs de soldadura criaram modelos que permitem que um braço robótico alcance áreas mais pequenas e posições de trabalho que seriam muito difíceis de executar manualmente.

    Como colher os benefícios da soldadura robotizada

    Os responsáveis pela gestão da qualidade de tudo o que está relacionado com o fabrico de soldadura na empresa têm a responsabilidade de melhorar a produtividade, a qualidade, a eficiência, a segurança e a versatilidade do trabalho de soldadura. Para o conseguir, recorreram à implementação de robots de soldadura que lhes permitiram tirar partido das seguintes vantagens:

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      Aumento da produtividade

      Tal como referido no início, um robot de soldadura pode funcionar continuamente, mantendo a mesma velocidade, frequência e percursos de soldadura vezes sem conta.

      Os rendimentos podem aumentar à medida que o processo de soldadura por lotes é realizado. Em vez de os soldadores trabalharem 8 horas ou 12 horas, recomenda-se que a configuração de soldadura automatizada com um robô de soldadura trabalhe durante as últimas horas para um lote de soldaduras. Isto pode ser conseguido quando se implementa um sistema para peças móveis com colocações de peças repetíveis e rotinas estabelecidas para a soldadura robotizada. A utilização de robôs de soldadura simplifica o processo de produção, permitindo um aumento da produtividade.

      A automatização de alguns processos reduzirá o tempo entre a encomenda do cliente e a entrega do produto, permitindo que a sua empresa seja mais competitiva.

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      Soldaduras consistentes de alta qualidade

      Muitas indústrias estão a avançar para a automatização, a fim de se concentrarem em tarefas mais técnicas ou complexas. Para as empresas que procuram melhorar a qualidade da soldadura, estão a considerar a incorporação de um robot de soldadura nos seus processos. A sistematização de um processo de soldadura com um sistema de soldadura robotizada requer planeamento, mas, como vimos, as vantagens são imensas.

      Os diferentes braços robóticos têm tolerâncias diferentes, pelo que se recomenda que tenha em conta as suas especificações para garantir que as suas soldaduras estão dentro da precisão pretendida. A utilização de um robô para automatizar o trabalho de soldadura permite que este seja consistente. Pode pegar num projeto que tenha um grande número de soldaduras repetitivas e agrupá-las num processo de soldadura totalmente automatizado através de uma célula de soldadura robotizada. Uma célula de soldadura robotizada, também conhecida como unidade de soldadura robotizada, é constituída por vários componentes que trabalham em conjunto para completar uma estrutura soldada. Este controlo e repetição podem ser realizados com base numa programação pré-planeada que opera o sistema de soldadura robotizada.

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      O robô de soldadura oferece eficiência e versatilidade

      É possível reprogramar o robô para efetuar diferentes soldaduras sempre que um projeto é concluído, para que não tenha de estar sempre a reprogramar. Uma vez concluído um processo em lote, é necessário replanejar, configurar o sistema e modificar o programa para soldar para um projeto diferente.

      A equipa de técnicos e pessoal de soldadura poderá concentrar-se em desafios de nível superior dentro da fábrica, enquanto os soldadores robotizados trabalham nas tarefas mais perigosas ou repetitivas.

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      Maior segurança com a utilização de robôs de soldadura

      Os custos de capital incluem equipamento, testes e formação da equipa de técnicos de soldadura para operar o sistema robótico. Terá de planear a forma de automatizar o processo de soldadura. Considere analisar os actuais custos operacionais da produção de soldadura e verifique se o seu equipamento atual é compatível com o sistema robotizado. Tudo isto está relacionado com a segurança, uma vez que a inexistência de medidas de segurança tem custos significativos para a empresa.

      Embora os robôs de soldadura possam criar um ambiente mais seguro, podem existir outros perigos fora da soldadura que envolvem robôs, sendo necessário conhecer e estar ciente das precauções, da formação e de alguns conhecimentos de aconselhamento.

      É verdade que já existem medidas de segurança no robô de soldadura. Mas, ainda assim, devem ser tomadas determinadas formações e precauções para garantir a máxima segurança quando se trabalha com um robô ou quando os robôs trabalham com outros robôs. Não é desejável que os equipamentos colidam uns com os outros, o que implicaria custos de reparação.

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      Uma redução dos custos de funcionamento

      Os custos da mão de obra estão a aumentar, mas os preços da robótica têm vindo a diminuir há décadas. Há um custo inicial significativo para obter um robot de soldadura, bem como os acessórios necessários, a formação do pessoal e os testes.

      Para os fabricantes de pequena e média dimensão que são susceptíveis de receber pedidos de projectos em determinadas capacidades, pode estar a perguntar-se se a sua equipa de técnicos os pode fazer ou se a sua equipa os quer fazer.

      Alguns projectos podem apresentar complicações devido ao tipo de soldadura a efetuar ou à quantidade de trabalho a realizar durante um período de tempo e, eventualmente, estes técnicos podem cansar-se de o fazer dia após dia.

      Uma combinação de soldadura robotizada e o desenvolvimento das competências da sua equipa de técnicos de soldadura pode ajudar a realizar esses projectos. Saberá que a sua equipa de trabalhadores é capaz de o fazer. Com membros da equipa satisfeitos, terá mais horas extraordinárias devido à capacidade de automatizar o processo, o que significa que o fluxo de trabalho automatizado pode terminar o trabalho.

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      Redução de resíduos e retrabalho

      O material de enchimento e o fio de soldadura são utilizados de forma mais económica e com menos desperdício com a utilização de robôs de soldadura, reduzindo o custo global de produção de um produto.

      A soldadura excessiva será uma coisa do passado. Os robôs de soldadura utilizarão exatamente o que estão programados para utilizar em termos de taxa de enchimento e velocidade de soldadura. Manter-se-ão dentro das especificações e evitarão a soldadura excessiva e, consequentemente, o desperdício de recursos.

    Comparação entre a soldadura manual e o robot de soldadura para tomar uma decisão de investimento

    A soldadura robotizada versus a soldadura manual oferece algumas vantagens e desvantagens a considerar ao planear as suas necessidades de fabrico de metalurgia. Para satisfazer as exigências do processo de soldadura, a soldadura robotizada surgiu como um grande avanço. Quando se trata de comparar a soldadura robotizada com a soldadura manual, cada técnica tem as suas vantagens e desvantagens específicas. Vamos ver como fazer esta comparação para que possa decidir incorporar um robot de soldadura com o máximo de informação possível para tomar uma decisão inteligente.

    Vantagens da soldadura robotizada

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      Custos laborais mais baixos

      Sim, continuará a ser necessário que alguém programe o robô, mas, de um modo geral, deverá haver menos trabalhadores, o que significa menos dinheiro para os salários.

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      Aumento do desempenho

      Um robot trabalha mais depressa do que os humanos. Também não precisa de pausas. Pode acabar por precisar do mesmo número de trabalhadores (para carregar o material nos dispositivos, etc.), mas o robô fará o trabalho de soldadura muito mais depressa. A maioria dos projectos de soldadura exige a soldadura em mais do que um ponto e leva tempo a deslocar-se e a adaptar-se a esse novo ponto. Um robot pode mover facilmente material pesado sem abrandar. Também manterá a mesma velocidade de produção porque, ao contrário dos humanos, não se cansará.

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      Melhor qualidade de soldadura

      É claro que um ser humano pode soldar tão bem como um soldador robótico, MAS um robô de soldadura tem muito mais probabilidades de produzir uma qualidade consistente do que um ser humano.

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      Redução de resíduos

      Como os soldadores robotizados têm um nível de precisão tão elevado, não causarão tanto retrabalho devido a falhas de qualidade.

    Desvantagens dos robots de soldadura

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      Custo do investimento

      A longo prazo, deverá poupar dinheiro ao reduzir os custos de mão de obra, mas o investimento inicial em equipamento de soldadura robotizada pode ser bastante elevado. A recuperação desse investimento inicial pode demorar bastante tempo, pelo que recomendamos que se certifique de que tem uma carga de trabalho constante para manter o equipamento ocupado. Não se esqueça de que continuará a precisar de alguém para programar o novo robot de soldadura. Esse funcionário provavelmente custará mais do que um funcionário de soldadura tradicional.

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      Risco

      O robô, a economia e a mão de obra nem sempre são fiáveis ou consistentes. A dada altura, o seu equipamento pode necessitar de manutenção ou pode falhar. A dada altura, poderá não ter trabalho suficiente para alimentar o robot de soldadura. E, finalmente, a dada altura, a sua mão de obra pode não saber operar o robot ou não estar presente para o fazer funcionar. Estes riscos podem parecer mais assustadores quando ainda não se obteve um retorno do investimento com o robô de soldadura, mas as recompensas podem ser excelentes se a estrutura da sua empresa estiver corretamente configurada.

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      Falta de flexibilidade

      Embora os robôs possam poupar muito tempo em projectos repetidos em que são produzidos grandes volumes da mesma peça, podem não ser tão eficientes quando se trata de projectos de menor volume. Demora tempo a preparar um robô e se estiver a fazer apenas uma peça ou um punhado de peças, é melhor gastar o seu tempo simplesmente a terminar o projeto sem o robô.

    Vantagens da soldadura manual

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      Potencialmente menos tempo de configuração

      Pode demorar muito tempo a preparar um robô de soldadura e, para trabalhos de menor volume, pode fazer mais sentido ter apenas um soldador humano especializado no trabalho. Para trabalhos de maior volume, pode valer a pena o tempo extra que demora a preparar o robot. Essa poupança de tempo será recuperada com a velocidade a que o robot consegue soldar o produto.

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      Facilmente substituível

      Para trabalhos de soldadura muito simples, em que é necessária pouca especialização, se um soldador humano deixar o local de trabalho, não é muito dispendioso encontrar um substituto. Se um robô de soldadura deixar de funcionar, a sua reparação ou, pior ainda, a sua substituição, pode custar muito caro.

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      Consciencialização

      O robô é programado por um humano. O robot não tem consciência do seu ambiente. Está simplesmente programado para ir para onde é suposto ir. Não sabe se está a soldar no sítio errado repetidamente, alguém tem de o dizer. Um soldador humano aperceber-se-á de um problema antes de um soldador robô, a não ser que o problema seja suficientemente grande para provocar o mau funcionamento ou o encerramento do equipamento.

    Desvantagens da soldadura manual

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      Velocidade

      Em termos simples, os robots podem trabalhar mais depressa do que os humanos. Um ser humano pode acompanhar o ritmo em algumas situações, mas, inevitavelmente, acabará por ficar fatigado.

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      Eficiência

      Os robôs de soldadura são capazes de uma precisão muito superior à dos humanos e são mais consistentes do que um humano poderia ser.

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      Custos

      É claro que com menor eficiência, menor velocidade e menor produção, um soldador humano leva a uma menor rentabilidade. Isto pode não ser sempre o caso, dependendo da carga de trabalho, mas se estiver a executar trabalhos de grande volume, pode definitivamente estar a reduzir os seus lucros.

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      Riscos de segurança nos trabalhos de soldadura

      As operações de soldadura apresentam uma série de perigos, tanto para as pessoas que participam na atividade como para as que se encontram nas proximidades. Por conseguinte, é importante que esteja ciente dos riscos e perigos apresentados pela soldadura. Alguns perigos incluem: Riscos eléctricos, Riscos relacionados com o calor e temperaturas elevadas, Riscos de queimaduras, Riscos de asfixia, Riscos de respirar fumos tóxicos.

    Se generalizarmos e dissermos que a maioria das decisões na vida se resume a custos, então podemos dizer que a maioria das decisões na vida se resume a custos. Em última análise, os seus custos decidirão se opta ou não por um soldador robotizado ou se mantém a soldadura manual. Como já foi referido, um robô de soldadura não garante que comece imediatamente a ganhar mais dinheiro. É necessário ter bons empregados disponíveis para o operar e uma carga de trabalho constante que alimente o equipamento. Dito isto, se tiver uma grande equipa e muito trabalho, um soldador robotizado pode poupar-lhe muito tempo e dinheiro. Não se esqueça de que, muitas vezes, as empresas de fabrico de metais podem combinar e ter projectos em curso com soldadura por robô e projectos em que estão a soldar manualmente.

    Para que tipo de processos de soldadura é melhor utilizar robôs de soldadura?

    Alguns gestores de instalações podem perguntar-se: Como posso saber se os robots são adequados para os meus processos de produção de soldadura TIG, MIG/MAG, soldadura por arco submerso (SAW) e soldadura a laser?

    Principais processos de soldadura robotizada, nomeadamente a soldadura por arco

    O método de soldadura robotizada e o robot de soldadura são seleccionados em função da tarefa de produção específica. Existem vários tipos de processos de soldadura, incluindo a soldadura por arco (MIG/MAG, TIG, soldadura por arco secundário) e a soldadura por laser.

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    Soldadura por arco

    A soldadura por arco elétrico é considerada a mais versátil e acessível. É o processo de gerar calor suficiente para fundir o metal como resultado do arco produzido entre o elétrodo e o metal a ser soldado. A soldadura TIG e a soldadura MIG/MAG são os processos de soldadura robotizada mais comuns e os subtipos da tecnologia de soldadura por arco.

    O que é um robot de soldadura por arco? É um sistema composto pelo equipamento de soldadura que fornece a energia gerada pela fonte de soldadura e pelo robot que sincroniza o posicionamento da fonte de calor e da peça de trabalho.

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    Soldadura TIG

    A soldadura TIG (gás inerte de tungsténio) é um processo de soldadura por arco que produz uma soldadura com um elétrodo de tungsténio não fundido. As vantagens da soldadura TIG são a precisão detalhada e a diversidade de aplicações. As desvantagens da soldadura TIG são o processo lento e complexo e as questões de segurança. A soldadura TIG é geralmente utilizada para aplicações de CrNI ou de alumínio e titânio que requerem uma qualidade especial (fusão total, face de soldadura côncava e extremidade de soldadura lisa, sem descontinuidades de soldadura, propriedades estruturais, mecânicas ou químicas especiais) das soldaduras, tais como recipientes sob pressão, tanques, condutas, peças de aeronaves/espaço/máquinas ou componentes de águas profundas.

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    Soldadura MIG/MAG

    A soldadura MIG (metal inert gas) utiliza um fio elétrico que se move constantemente através da pistola para criar a faísca e que depois se funde para formar a soldadura. Os processos de soldadura MIG/MAG podem ser utilizados em componentes de várias espessuras e geometrias, feitos de diferentes materiais, incluindo aço, alumínio e titânio. É com este tipo de soldadura que o fabricante inicia mais frequentemente a robotização. O MIG/MAG é um processo de soldadura de aplicação universal com uma taxa de deposição elevada comparável, mas devido ao arco aberto e às especialidades de transferência de material, não é tão preciso. É normalmente utilizado para aço-carbono; menos para aplicações em alumínio e CrNi. A maioria das construções estruturais de edifícios, peças de máquinas, peças automóveis e agrícolas com espessuras médias são soldadas com soldadura MIG/MAG.

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    Soldadura por arco submerso (SAW)

    Este método de soldadura utiliza fio de enchimento de grandes diâmetros. Mas em vez de encher toda a área de soldadura com gás, é utilizado apenas fluxo em pó, que é vertido sobre a solda. A altas temperaturas, o fluxo começa a libertar gás que protege as peças soldadas da oxidação. Para além disso, utiliza composições químicas de soldadura especiais. O fluxo é continuamente transferido durante o processo de soldadura. Não existem muitas soluções robotizadas para este tipo de soldadura devido às dificuldades de transferência do fio e do fluxo e às limitações das posições de soldadura. Geralmente, a soldadura por arco submerso é utilizada para espessuras e taxas de deposição elevadas, tipicamente para soldaduras topo a topo de raiz e soldaduras em ângulo numa posição plana.

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    Soldadura a laser

    A soldadura a laser é um método de soldadura de metais utilizado para unir peças particularmente precisas, em que o laser funciona como fonte de soldadura. Este tipo de soldadura é aplicado em várias indústrias para peças complexas. Os robots automatizados permitem costuras estéticas, uniformes e suaves, sem deformações ou curvaturas. Os robots de soldadura a laser garantem uma elevada precisão e um bom desempenho. São normalmente utilizados para construções finas e peças precisas.

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    Soldadura de tubos

    A maioria dos tubos e produtos de tubos são circulares e, por isso, requerem soldaduras curvas. Em rigor, não se trata de um tipo de soldadura, mas de uma exigência frequente no mercado. A variedade de diâmetros de tubos torna a programação do braço robótico de soldadura um pouco mais complexa do que quando se trata de peças não circulares.

    Tipos de robôs de soldadura: robôs industriais e cobots

    Existem dois tipos de robots: os robots industriais e os robots colaborativos (cobots). Os robôs industriais de seis eixos são utilizados na produção há muito tempo. Os robôs colaborativos surgiram há relativamente pouco tempo e a sua principal diferença é a capacidade de trabalhar em conjunto com uma pessoa. Estão equipados com sensores especiais, que não lhes permitem prejudicar os colegas humanos. Os robôs colaborativos são geralmente de pequena dimensão (em comparação com um ser humano). Em 2021, dos 517 000 robôs vendidos em todo o mundo, 39 000 eram colaborativos. Ou seja, até agora, uma pequena quota de mercado.

    As principais aplicações dos cobots são o manuseamento, a paletização, a carga/descarga e a inspeção. Os cobots são leves, compactos e seguros. Também estão disponíveis robôs de soldadura colaborativos. No entanto, se a velocidade e a precisão são as suas prioridades, opte por robots industriais. Estes também são mais adequados para a soldadura.

    SegurançaNecessita de um sistema de segurançaSeguro, pode funcionar com uma pessoa, equipado com sensores que não permitem colisões ou danos a uma pessoa.
    RepetibilidadeRepetibilidade típica ± 0,03 mmRepetibilidade típica ± 0,03 mm
    ExatidãoElevada precisão de trajectórias lineares e circularesBaixa precisão das trajectórias lineares e circulares.
    Velocidade2,5 vezes mais rápidoMais lento (para não magoar a pessoa)
    Acessibilidade10-15 pésaté 6,5 pés
    Capacidade de carga10-2000kgaté 20 kg
    Peso e tamanhoPesados. Com uma elevada capacidade de carga, podem adicionalmente instalar equipamento pesado (pacotes de soldadura, qualquer visão técnica).Leves, compactos e móveis. Mas não é possível pendurar equipamento pesado adicional neles.
    ConceçãoPodem ter um braço robótico oco, o que é importante para uma soldadura eficiente.Não têm um braço robótico oco. São frequentemente feitos de alumínio e têm muitas peças de plástico. Precisam de uma cobertura protetora.

    Seguem-se algumas das formas mais comuns de soldadura robotizada:

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      Robô de soldadura por arco

      Um arco elétrico entre um elétrodo e uma base metálica produz um calor intenso para fundir e misturar duas partes. Os robots de soldadura por arco são utilizados em aplicações que exigem elevada precisão e repetibilidade.

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      Robô de soldadura por resistência

      É passada uma corrente entre duas peças de metal, forma-se uma poça pelo calor resultante e as duas peças são unidas. A utilização de robôs de soldadura por resistência é a forma mais económica de soldadura robotizada e é a melhor para projectos de tratamento térmico.

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      Robô de soldadura por pontos

      Um tipo de soldadura por resistência, a soldadura por pontos une metais finos que resistem a correntes eléctricas. Normalmente, são robôs de soldadura utilizados na indústria automóvel para unir estruturas de chapa metálica.

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      Robô de soldadura TIG

      Um processo de alta qualidade em que se forma um arco entre um elétrodo de tungsténio não consumível e a peça metálica. Também conhecido como soldadura por arco de tungsténio gasoso (GTAW), o robot de soldadura TIG é utilizado quando a precisão é de extrema importância.

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      Robô de soldadura MAG

      Um processo de alta taxa de deposição que envolve a alimentação contínua de um fio na ponta de soldadura aquecida. Também conhecido como soldadura por arco de metal a gás (GMAW), este tipo de robô de soldadura é o melhor para aplicações onde a simplicidade e a velocidade do sistema são desejáveis.

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      Robô de soldadura a laser

      Um gerador de laser envia luz laser através de um cabo de fibra ótica por uma cabeça de corte robótica para soldar as peças. Os robôs de soldadura a laser, incluindo a soldadura a laser remota para locais de soldadura de difícil acesso, são frequentemente utilizados em aplicações de grande volume que exigem elevada precisão, como o sector automóvel ou as indústrias médica ou da joalharia.

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      Robô de soldadura por plasma

      O gás ionizado passa através de um bocal de cobre para produzir temperaturas extremamente elevadas. Os robots de soldadura por plasma são utilizados quando é necessária flexibilidade, uma vez que a velocidade e as temperaturas podem ser facilmente ajustadas.

    Como escolher o robô de soldadura certo para a sua aplicação industrial

    Se pretende automatizar os processos de soldadura nas suas instalações com a utilização de robôs de soldadura, existem várias opções disponíveis a considerar. Um integrador de robôs de soldadura determinará, muito provavelmente, o equipamento necessário para automatizar as suas operações de soldadura, mas saber quais as opções disponíveis pode ajudar a tornar o processo mais rápido e fácil, e garantir que obtém o melhor sistema para a sua aplicação.

    Com isto em mente, é de importância vital obter o sistema de soldadura robotizada correto para as suas instalações, caso contrário não verá o retorno do investimento que procura e as capacidades de produção poderão ser prejudicadas.

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    Robot de soldadura

    Considerações para escolher o robô de soldadura certo

    Ao automatizar os processos de soldadura, há alguns componentes diferentes a considerar em relação às suas necessidades específicas de soldadura.

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    Inteligência e comunicação

    Os controladores de robôs para ferramentas e movimentos e os controladores de sistemas para movimentos de peças, comunicação ambiental e interface homem-máquina (HMI) são aspectos cruciais de um sistema de soldadura por robôs. A aquisição de dados, por exemplo, pode variar muito entre sistemas, consoante o tipo de informação necessária.

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    Características da célula de trabalho

    As peças que está a soldar determinarão em grande medida o tipo de características da célula de trabalho de que necessita. Estas podem ser mesas fixas, mesas giratórias, acessórios, posicionadores ou protecções, dependendo do tamanho, peso, volume de produção e acessibilidade da sua peça. As peças extremamente grandes necessitarão de muito posicionamento e fixação, enquanto as peças mais pequenas, que o robot pode alcançar facilmente, necessitarão de menos recursos da célula de trabalho.

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    Características do robot de soldadura

    É claro que é importante escolher o robô, a célula de trabalho e o software adequados, mas também é importante compreender os detalhes dos requisitos do seu processo de soldadura. Pode ser necessária a soldadura MIG, GMAW ou a laser. A sua aplicação determinará também o tipo de consumíveis e de carga metálica, alimentação do fio e ponta de contacto de que necessita. Acertar nos pormenores é fundamental para que todo o sistema funcione com o máximo desempenho.

    Embora um integrador de sistemas robóticos possa determinar exatamente que tipo de equipamento robótico de soldadura é necessário para a automatização, pode ser benéfico compreender os princípios básicos para garantir que obtém o melhor sistema para a sua aplicação.

    Desafios na utilização de robôs de soldadura industrial

    Não há muitas coisas que se possam apontar na vida quotidiana que não contenham algo soldado. Atualmente, existe uma escassez de soldadores qualificados no mercado. Haverá escassez no futuro. O sentimento esmagador que está a ser proclamado hoje não é uma imagem otimista de uma força de trabalho forte e robusta que está à altura do desafio. Como a maioria das imagens, há um elemento de verdade nelas. Décadas de falta de atenção e investimento, combinadas com uma mão de obra em declínio, deixaram o sector da soldadura da economia com uma mão de obra difícil. É por isso que muitos directores de produção não têm tempo para dormir enquanto se esforçam por cumprir as quotas de produção, manter a qualidade, permanecer competitivos e fazer crescer o seu negócio.

    Desafios na utilização de robôs de soldadura industrial

    Dois dos principais desafios na utilização de robôs de soldadura são o número de trabalhadores para preencher os lugares vagos e a competência dos trabalhadores. Com um impacto tão grande nas nossas vidas, a situação atual do sector faz-nos pensar no que temos andado a fazer nas últimas décadas. Bem, o sector não tem estado de braços cruzados e amuado. A forma mais comum de combater este problema é através da automatização do processo com a utilização de robots de soldadura industrial.

    Existem barreiras significativas à entrada para a automatização do processo de soldadura, o que fez com que esses desenvolvimentos se limitassem a sectores muito pequenos e bem definidos do mercado da soldadura. Ao utilizar um robot de soldadura industrial não tradicional, uma solução de soldadura robotizada colaborativa elimina estas barreiras à entrada e traz os benefícios da automatização para o chão de fábrica. Não só as vantagens oferecidas pelos robots de soldadura tradicionais, mas também vantagens adicionais. A automação torna-se uma ferramenta nas mãos da sua força de trabalho existente, aumentando a sua produtividade individual, e não uma peça separada de maquinaria que necessita de um departamento próprio dentro da sua empresa para a manter em funcionamento e produtiva.

    Robot de soldadura
    Robot de soldadura

    Barreiras de entrada - Utilização de robôs de soldadura

    Para beneficiar de uma qualidade superior, é necessária uma fixação precisa das peças que compõem o conjunto final. Isto requer tempo e dinheiro. As oficinas metalúrgicas que recebem encomendas de 5 a 100 peças não podem justificar as despesas de construção de ferramentas de alta qualidade, quanto mais automatizar os processos de fabrico das peças para montagem. É por isso que os fornecedores de automação começam com duas perguntas: Quantas peças estão a ser fabricadas atualmente? Qual é o seu tempo de ciclo por peça? Isto ajuda-os a determinar a necessidade de um robot de soldadura.

    Ao longo dos anos, as empresas de automação determinaram uma combinação de quantidade de peças/tempo de ciclo que irá gerar conversões. O que quero dizer é o seguinte: se houver um volume elevado, podem demonstrar uma utilização elevada com despesas de capital mínimas. Depois, passam a soldar amostras para demonstrar os números que apresentaram. No mundo automóvel, os compradores de automação determinarão a utilização por si próprios, pois sabem que automatizam, mas estão a determinar a quantidade de automação a comprar. Nos grandes fabricantes de peças, a utilização é essencialmente a mesma, mas é apresentada como um tempo de arco ou uma taxa de deposição. O tempo de ciclo por peça pode ser de horas ou dias, mas o fator determinante é a quantidade de metal que o robot consegue depositar à frente de um humano num determinado período de tempo.

    Grande parte do fabrico de peças de grandes dimensões requer tecnologias adicionais para atingir os seus objectivos de utilização. Em comparação com a repetibilidade da soldadura manual no passado, a automatização de peças grandes com a utilização de robots de soldadura produz um produto muito mais repetível. No entanto, em comparação com os tamanhos dos cordões de soldadura, as juntas de soldadura ainda variam demasiado em termos de espaçamento para que o robot possa soldar sempre no mesmo local no espaço. A indústria tem vindo a aumentar o desafio com tecnologias como a deteção tátil, o seguimento de juntas através do arco, a pesquisa de juntas por laser de linha e o seguimento de juntas por laser de linha durante a soldadura robotizada. Cada uma destas tecnologias acrescenta complexidade, custo e tempo à aplicação de automatização. A complexidade acrescida implica programadores dedicados, que têm semanas de formação a um custo de $ 1000, e depois precisam de meses de experiência no local para implementar e manter a automatização de forma eficaz. A tecnologia funciona lindamente, se tiver a utilização e o orçamento, pode construir as ferramentas, comprar o robot, acrescentar tecnologias adicionais, formar as pessoas e ser bem sucedido.

    Se tiver um perfil de produção de alta mistura/baixo volume e rejeitar um fornecedor que alega que não tem a utilização necessária para justificar a compra, irá recorrer a alguns argumentos padrão. Em primeiro lugar, demorará mais tempo a programar a peça do que a soldar manualmente. Em segundo lugar, qualquer sistema de soldadura robotizada que compre terá uma capacidade limitada, tanto no espaço tridimensional como na capacidade de manipular a peça nesse espaço. Se pretender uma célula que permita fazer tudo, precisa de uma célula de $200.000+ que tenha um grande espaço de trabalho e capacidade de inclinação para rotação. E este custo do robot de soldadura não inclui as ferramentas. Para a maioria, o preço está fora do seu alcance. Se o preço for inferior, está a sacrificar o espaço de trabalho ou o manuseamento das peças.

    Justificação dos custos de um robô de soldadura

    Quando se faz um investimento em automação, é importante calcular o retorno do investimento (ROI). O ROI é uma forma elegante de dizer quanto tempo vai demorar até que este robot de soldadura faça mais dinheiro do que me custou. O ROI pode ser calculado de várias formas e deve cumprir requisitos diferentes para empresas diferentes, mas aqui está um bom começo para justificar o custo da sua compra.

    • A primeira e mais fácil de calcular são as economias de custos directos. Os custos directos são custos aos quais pode ser atribuído um valor em dólares. Os gestores de compras adoram as poupanças de custos directos porque ficam bem na justificação. O custo direto mais dispendioso na maioria dos trabalhos de soldadura é a mão de obra: o seu salário por hora e as despesas gerais associadas a cada trabalhador. As despesas gerais incluem custos como bónus, tempo de férias, subsídio de férias, dias de baixa, seguros, custos de recursos humanos, etc. O custo típico da mão de obra e das despesas gerais é três vezes superior ao salário horário do trabalhador. Quando se introduzem os robots de soldadura, os números muito conservadores indicam que um robot de soldadura duplicará a produção de um soldador manual, mas, na realidade, a taxa de produção de um robot é frequentemente três vezes superior à de um soldador manual. A produtividade real de um robot pode ser calculada utilizando uma fórmula de análise do tempo de ciclo.
    • Os consumíveis são outra poupança direta de custos. As pontas de contacto em robôs soldam mais peças do que as pontas de contacto em aplicações manuais. Isto deve-se ao facto de a distância entre a ponta de contacto e o trabalho ser mantida com maior precisão para criar um arco mais suave e menos salpicos. A limpeza da soldadura e o retrabalho das peças também são reduzidos porque os salpicos são muito mais controlados e o robot é muito mais preciso do que um ser humano. Como é sabido, o custo das mós e da mão de obra associada à limpeza e ao retrabalho é um número que se soma rapidamente e não acrescenta valor à peça. A soldadura excessiva de peças é também um erro humano muito comum. Os soldadores erram por precaução e criam soldaduras maiores do que o necessário quando soldam manualmente. Com a robótica, a dimensão exacta da soldadura é controlada, acelerando assim as velocidades de deslocação, reduzindo a quantidade de fio consumido e utilizando menos gás de proteção, ao mesmo tempo que aumenta a qualidade da soldadura.
    • As economias de custos indirectos são um pouco mais difíceis de calcular. A maior poupança indireta de um robot é a qualidade da soldadura. Os robôs fazem sempre movimentos perfeitamente consistentes, pelo que pode ter a certeza de que a soldadura tem o tamanho certo e está no local certo. Pode também ter a certeza de que as soldaduras não foram ignoradas por erro humano. Os salpicos de soldadura e as extremidades do fio que são cortadas no final da tocha são comuns na soldadura manual. No entanto, com a robótica, isto pode ser monitorizado de perto e uma maior percentagem do fio comprado torna-se metal de solda e não material desperdiçado que tem de ser varrido do chão.
    Robot de soldadura

    No mercado atual, ninguém está a tentar livrar-se dos empregados - está a acontecer exatamente o contrário. Em vez de contratar empregados, a adição de cobots e robots permite libertar e deslocar os empregados existentes para outras funções no chão de fábrica. Num tema semelhante, a formação necessária para um operador de robô é muito menor do que a necessária para um soldador. As tabelas salariais dos operadores de robôs e dos soldadores manuais reflectem as competências necessárias para o trabalho e os operadores ganham geralmente um salário por hora inferior ao dos soldadores.

    Tudo o que os robots precisam é de alguém com a formação adequada para os programar. Os compradores de robôs pela primeira vez recebem geralmente formação gratuita para uma pessoa. A duração normal da formação é de quatro (4) dias. É importante que o programador do robot tenha alguma experiência em soldadura e esteja à vontade com computadores. No entanto, os cobots são muito menos técnicos no que respeita à programação. Com os mais recentes métodos de programação orientados por ícones, um soldador de produção que se sinta confortável com um smartphone pode programar o cobot sozinho com apenas algumas horas de formação.

    Existem algumas opções para obter automação numa oficina metalúrgica. A forma tradicional é a compra completa do equipamento a vários integradores. Outra opção são os planos de aluguer ou de locação-compra. Estes planos permitem que os clientes se familiarizem com a automatização sem terem um risco inicial tão grande. Há empresas de fornecimento de robôs que têm planos de aluguer disponíveis tanto para cobots como para robôs tradicionais. O nosso plano de aluguer-compra tem uma percentagem do preço do aluguer aplicada ao preço de compra do equipamento, se o cliente optar por comprar. Também oferecem opções de financiamento para clientes que pretendam adquirir robôs de soldadura.

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    Fabricantes de robôs de soldadura

    Quais são os principais fabricantes mundiais de robôs de soldadura? Alguns dos principais fabricantes de robôs de soldadura industrial são a Fanuc, a Kuka, a Yaskawa, a Panasonic e a ABB.

    Logo Fanuc

    Fanuc

    A Fanuc foi fundada em 1958. É um grupo de empresas japonesas que inclui a Fanuc Corporation do Japão, a Fanuc America Corporation de Rochester Hills, Michigan, EUA, e a Fanuc Europe Corporation S.A. do Luxemburgo. Produz cerca de 8.000 robôs industriais por mês nas suas fábricas no Japão.

    Robôs de soldadura Fanuc: ARC Mate 100iD, ARC Mate 120iD

    Yaskawa logo

    Yaskawa

    A Yaskawa foi fundada em 1915 e produziu o seu primeiro robot industrial em 1977. Desde então, já enviou cerca de 500.000 unidades robóticas para todo o mundo. A sede da empresa está localizada em Kitakyushu, Japão.

    Robôs de soldadura Yaskawa: AR1440, AR2010

    Logo Panasonic

    Panasonic

    Há mais de 60 anos que a Panasonic produz robôs de soldadura para diferentes indústrias, automatizando e robotizando com sucesso o trabalho de soldadura. A empresa tem sedes regionais, fábricas e centros técnicos em todo o mundo, nos cinco continentes.

    Robôs de soldadura Panasonic: G3 Active Tawers, Tawers

    kuka logo

    Kuka

    A Kuka é um fornecedor líder de soluções de automação inteligente e robôs de soldadura para a Indústria 4.0 com sede em Augsburg, Alemanha. Foi fundada em 1898 e atualmente desenvolve soluções de automação baseadas em robôs com vendas de cerca de 3,3 mil milhões de euros e aproximadamente 14.000 funcionários. Desde 2016, a Kuka é propriedade da empresa chinesa Midea Group.

    Robôs de soldadura Kuka: KR 8 R1420 arc HW, KR 8 R2100 arc HW

    kawasaki logo

    Kawasaki

    A Kawasaki produz robots industriais desde 1969. Esta empresa japonesa dedica-se à tecnologia de ponta e à experiência em robótica, melhorando a produtividade e a qualidade. De acordo com dados da Bloomberg, em 7 de outubro de 2021, 13,2 % das receitas da Kawasaki provinham de maquinaria de precisão e robótica no exercício de 2020.

    Robôs de soldadura Kawasaki: BA006N, BA006L

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    Programação de robôs de soldadura

    Quando efectuada corretamente, a soldadura por robô pode proporcionar aos fabricantes ganhos de produtividade significativos, bem como um excelente retorno do investimento (ROI). No entanto, a soldadura por robô pode ser um processo complexo, especialmente se for um programador de robô novo.

    Embora a melhor forma de aprender a programação robótica seja adquirir formação junto do fabricante do robô de soldadura, nunca é demais implementar dicas e truques de soldadura robótica testados por especialistas desde o início. Como em qualquer processo especializado, há passos a seguir quando se programa uma sequência de soldadura e certas coisas a evitar.

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    Dicas para programar robôs de soldadura

    • Crie uma biblioteca de arquivos de arco com base no tamanho da solda e nomeie cada arquivo de forma clara e concisa. Por exemplo, ASF#1 é um filete horizontal de 3⁄16 in.; ASF#2 é um filete plano de 3⁄16 in.; ASF#3 é um filete horizontal de ¼ in.; e assim por diante. Utilize os números correspondentes para os ficheiros de início e fim do arco.
    • Remover as etiquetas de velocidade nos movimentos do processo se pretender utilizar a velocidade de soldadura especificada no arco.
    • Mantenha os programas de soldadura pequenos (menos de 100 a 200 pontos). Ter demasiados num programa pode tornar a edição confusa. Rotular sempre cada soldadura com um comentário de linha sobre o movimento antes do início do arco. Utilize sub-rotinas lógicas para manter o tamanho do programa gerenciável, como um programa para cada orientação do posicionador se houver muitos locais de solda em uma peça de vários lados.
    • Concentre-se na postura da tocha/braço para juntas soldadas e, em seguida, adicione movimentos de corte de ar de fluxo suave entre as soldaduras.
    • Manter uma peça principal para programação. Esta peça deve ser etiquetada com números de soldadura e números de ficheiro de tamanho de arco, permitindo uma referência rápida para a configuração da soldadura. Uma impressão da peça com as localizações das soldaduras e os pontos de programação anotados pode servir o mesmo objetivo.
    • Manter um registo ou um registo de alterações para a célula de trabalho do robô onde os técnicos possam registar a data, a hora e o motivo das alterações. Os robôs podem ter a capacidade de registar alterações aos programas, mas podem não incluir o motivo das alterações.
    • Utilize uma ferramenta de alinhamento da tocha. A maioria dos fabricantes vendem-nas e a maioria funciona com vários modelos de tochas. A razão é que uma tocha de 45 graus de um fabricante nem sempre é a mesma que uma tocha de 45 graus numa célula de trabalho robótica. Antes de efetuar qualquer programação, coloque a tocha na ferramenta e certifique-se de que a curvatura está correcta. Se não estiver, utilize a ferramenta para alinhar a curvatura, assegurando um ângulo correto na tocha. Além disso, se alguma vez precisar de substituir a tocha, pode colocar a nova tocha na ferramenta de alinhamento antes de a instalar.
    • Criar e manter um bom ponto central da ferramenta (TCP), bem como um trabalho de verificação, que confirme a localização e o alinhamento do TCP antes de retocar os pontos. Os fornecedores e integradores de robots de soldadura podem ter medidores ou ferramentas para ajudar a automatizar este processo.
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