Les fabricants qui utilisent le soudage à l'arc pour leur production sont confrontés à des problèmes persistants, notamment une pénurie de main-d'œuvre qualifiée, une qualité de soudage irrégulière, de faibles rendements et un débit insuffisant. L'automatisation du processus de soudage constitue un moyen efficace de relever ces défis. L'automatisation robotisée peut stimuler la productivité, améliorer la répétabilité et réduire les coûts d'exploitation à long terme.
Mais seulement s'il est bien fait.
Pour profiter pleinement des avantages du soudage robotisé, il ne suffit pas d'installer un système. Le succès commence par la sélection du bon procédé de soudage, puis par l'optimisation des pièces et des montages pour l'automatisation. Un mauvais ajustement, des joints inaccessibles ou une programmation trop complexe peuvent compromettre les avantages de l'automatisation.
Cet article explique comment identifier les procédés de soudage à l'arc qui se prêtent le mieux à l'automatisation et passe ensuite en revue les meilleures pratiques en matière de conception et de mise en œuvre des systèmes.
Avantages du soudage à l'arc robotisé
Le soudage à l'arc robotisé offre une solution puissante à un grand nombre des limites du soudage manuel. L'un de ses principaux avantages est la constance. Les robots ne se fatiguent pas, ne sont pas distraits et ne varient pas de manière significative d'une soudure à l'autre. Une fois programmés, ils peuvent produire des soudures répétables et de haute qualité, heure après heure, poste après poste. Cela se traduit par une plus grande précision, moins de défauts, une réduction des reprises et une meilleure qualité globale du produit.
La vitesse de production et le débit sont également considérablement améliorés. Un système robotisé peut souvent réaliser une soudure en une fraction du temps nécessaire à un soudeur humain, même hautement qualifié. - même s'il est hautement qualifié. Cela est particulièrement vrai pour les applications à haut volume.
La sécurité est un autre facteur important. Lorsqu'il est correctement déployé dans l'environnement de production, un système robotique protège les travailleurs de la chaleur, des fumées et de l'éclair d'arc électrique. Il permet aux soudeurs qualifiés de passer à des rôles de supervision ou de programmation où leur expertise peut apporter une plus grande valeur ajoutée.
Si l'investissement initial dans l'automatisation peut être important, les économies réalisées à long terme - grâce à la réduction des rebuts, à la baisse des coûts de main-d'œuvre et à l'amélioration du temps de fonctionnement - constituent un solide retour sur investissement. C'est précisément la raison pour laquelle les entreprises de nombreux secteurs utilisent le soudage à l'arc robotisé pour rester compétitives, améliorer la qualité et augmenter la production.
Compatibilité avec les processus robotiques
Tous les procédés de soudage à l'arc ne se prêtent pas de la même manière à l'automatisation robotique. Mais plusieurs d'entre eux se distinguent par leur compatibilité et leur efficacité.
Le soudage à l'arc sous gaz (GMAW/MIG) est de loin la méthode la plus couramment utilisée dans les applications robotiques. En effet, elle est relativement simple à automatiser, offre des taux de dépôt élevés et s'applique à un large éventail de matériaux et d'épaisseurs. Le soudage MIG robotisé est particulièrement bien adapté aux soudures répétitives à grande vitesse et réduit souvent la nécessité d'un nettoyage approfondi après la soudure.
Le soudage à l'arc en tungstène (GTAW/TIG) offre une grande précision et des soudures propres. Mais il est moins courant dans les systèmes robotisés car il nécessite un contrôle plus complexe et est un processus plus lent. Le soudage TIG robotisé est surtout réservé aux applications où la qualité et l'esthétique de la soudure sont essentielles.
Le soudage à l'arc sous flux (FCAW ) et le soudage à l'arc submergé (SAW) sont des méthodes plus spécialisées. Elles sont principalement utilisées dans les industries de fabrication lourde, comme la construction navale ou l'acier de construction, où des matériaux épais et une pénétration profonde sont nécessaires. L'intégration robotique permet d'améliorer la cohérence et le rendement de ces procédés, qui sont généralement difficiles à mettre à l'échelle avec le soudage manuel.
Considérations de conception pour l'efficacité des robots
Pour tirer le meilleur parti du soudage à l'arc robotisé, il est essentiel de concevoir les pièces et les processus en tenant compte de l'automatisation. Cela implique de réfléchir à l'ensemble du flux de travail - de la façon dont les pièces sont chargées à la façon dont elles se déplacent dans le système. Lorsque ces éléments sont alignés, le soudage à l'arc robotisé devient plus rapide, plus fiable et plus facile à mettre à l'échelle.
En ce qui concerne les pièces elles-mêmes, l'un des facteurs les plus critiques est la cohérence. Les robots excellent dans la répétabilité, mais ils s'appuient sur des données d'entrée prévisibles. Des variations dans les dimensions des pièces, l'ajustement des joints ou l'emplacement des soudures peuvent entraîner des soudures de mauvaise qualité ou des défaillances du système. Une fixation cohérente, un tolérancement approprié et la précision de la fabrication des pièces contribuent tous à la fiabilité des performances des robots.
L'accessibilité des joints est un autre facteur clé. Les robots ont besoin de voies claires et dégagées pour atteindre les joints de soudure. Les géométries complexes ou les espaces restreints peuvent limiter la capacité du robot à orienter correctement la torche. En outre, les géométries délicates augmentent les difficultés de programmation et peuvent nécessiter des systèmes de repositionnement. Planifier l'accès aux soudures dès la phase de conception permet d'éviter les modifications et les retards de production ultérieurs.
L'intégration de systèmes de manutention - tels que des positionneurs, des tables tournantes ou des convoyeurs, peut améliorer l'efficacité en réduisant l'intervention manuelle dans le processus. Ils peuvent être utilisés pour déplacer ou orienter la pièce de manière à ce que le joint de soudure soit toujours présenté au robot dans une orientation cohérente, accessible et idéale. Cela garantit que le soudage est effectué avec les meilleurs angles de torche. De plus, si des pièces peuvent être chargées/déchargées pendant qu'une autre est activement soudée, les temps de cycle sont réduits.
Technologies clés qui maximisent les performances des robots
Les systèmes modernes de soudage à l'arc robotisé peuvent être bien plus que de simples bras mécaniques qui exécutent aveuglément une série de mouvements préprogrammés. Ils peuvent intégrer diverses technologies de pointe pour améliorer considérablement la qualité, l'efficacité et l'adaptabilité des soudures, avec une intervention minimale de l'opérateur.
L'une des technologies les plus importantes est le suivi des joints. Il s'agit d'utiliser des capteurs pour détecter et suivre en temps réel la trajectoire réelle (plutôt qu'idéalisée) d'un joint de soudure. Cela permet au robot de s'adapter aux variations des pièces et de maintenir un alignement correct de la torche tout au long de la soudure.
La détection tactile et le balayage laser peuvent également améliorer la détection et le positionnement des joints. Ces technologies sont particulièrement utiles pour assurer un positionnement précis des soudures lorsque les pièces ne sont pas parfaitement cohérentes ou que l'ajustement n'est pas idéal.
Les outils de programmation et de simulation hors ligne sont également importants. Ils permettent aux ingénieurs de développer et de tester virtuellement les programmes de soudage, réduisant ainsi le temps d'immobilisation des équipements de production pour le développement des processus. La simulation permet également d'identifier les problèmes potentiels avant que le robot ne touche la pièce, ce qui augmente les taux de réussite dès la première fois. Elle est aussi particulièrement utile pour optimiser la conception des outils.
Certains des systèmes les plus avancés commencent maintenant à intégrer l'IA et l'apprentissage automatique. Ils peuvent contribuer à la maintenance prédictive et à l'analyse de la qualité des soudures. En recueillant les données de chaque soudure, le système peut détecter les anomalies, signaler les problèmes potentiels et même recommander des ajustements pour améliorer les performances au fil du temps.
Atténuer les risques grâce à des solutions préfabriquées
Les avantages de l'automatisation du soudage à l'arc - notamment une productivité accrue, une meilleure qualité et des économies à long terme - sont déjà bien établis et largement reconnus. Alors, pourquoi les fabricants hésitent-ils parfois à mettre en œuvre une solution de soudage robotisé ?
Les plates-formes telles que les systèmes de soudage robotisé à l'arc ArcCell offrent une variété de conceptions configurables et préfabriquées, conçues pour répondre aux exigences de fabrication les plus courantes.
Les systèmes de soudage à l'arc robotisés préfabriqués constituent une solution de plus en plus courante pour relever ces défis. Ce type d'équipement est particulièrement bien adapté aux fabricants qui ont besoin de performances fiables mais qui ne disposent pas des ressources internes nécessaires pour s'attaquer à un projet d'automatisation complexe. Que l'objectif soit de libérer des soudeurs qualifiés, d'augmenter le rendement ou de réduire les défauts, ces solutions offrent une voie éprouvée vers des résultats qui raccourcissent le temps de déploiement, réduisent les risques d'ingénierie et fournissent une structure de coûts prévisible.
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