Um fabricante de máquinas pesadas da Colômbia contatou a UMW para explorar uma solução de soldagem automatizada para componentes estruturais de escavadeiras. O cliente precisava soldar grandes peças de aço com múltiplas juntas de solda e posições de soldagem complexas. Com o aumento das demandas de produção, a soldagem manual tornou mais difícil manter a qualidade consistente da solda e a eficiência da produção.
Após analisar a estrutura da peça e os requisitos de soldagem, a UMW desenvolveu uma solução de soldagem robótica personalizada para ajudar o cliente a obter um processo de soldagem mais estável e padronizado.
Contexto do cliente e do setor
O cliente é um fabricante colombiano que atende ao setor de máquinas de construção, sendo os componentes estruturais de escavadeiras uma parte importante de sua produção.
Os componentes de escavadeiras normalmente envolvem grandes estruturas de aço, múltiplas juntas soldadas e exigentes requisitos de suporte de carga. A qualidade da solda afeta diretamente a resistência e a confiabilidade da estrutura final.
Para o cliente, o principal objetivo não era simplesmente substituir a soldagem manual, mas estabelecer um processo de soldagem que pudesse proporcionar maior consistência durante a produção repetida.
Requisitos da peça de trabalho e da soldagem
O projeto focou em componentes estruturais de escavadeiras feitos de aço estrutural.
Essas peças apresentam dimensões relativamente grandes e contêm múltiplas linhas de solda distribuídas por diferentes superfícies e ângulos. Alguns percursos de soldagem são longos, enquanto outros exigem que a tocha de soldagem opere em torno de características estruturais complexas.
O cliente, portanto, necessitava de uma solução capaz de fornecer:
- Soldagem estável ao longo de longas costuras
- Formação de solda consistente
- Flexibilidade na execução de diferentes posições de soldagem
- Trajetórias de soldagem repetíveis
- Soldagem confiável para peças estruturais de alta resistência.
- Redução da dependência da operação manual
Para componentes de escavadeiras, manter parâmetros de soldagem e movimento da tocha estáveis é especialmente importante, pois as peças acabadas devem suportar cargas mecânicas contínuas durante a operação.
Desafios da soldagem manual
Antes de considerar a automação, o cliente dependia principalmente da soldagem manual para esses componentes estruturais.
No entanto, vários desafios tornaram-se cada vez mais evidentes à medida que as exigências de produção aumentaram.
Qualidade de solda inconsistente
Os resultados da soldagem manual podem variar dependendo da experiência do operador, da posição de trabalho e das condições de soldagem. Manter a mesma velocidade de deslocamento e o mesmo ângulo da tocha ao longo de cordões de solda longos pode ser difícil.
Alta intensidade de trabalho
Os componentes de uma escavadeira são relativamente grandes e frequentemente exigem longos períodos de soldagem contínua. Isso aumenta a carga de trabalho do operador, principalmente ao soldar em posições difíceis.
Posições de soldagem complexas
Diferentes cordões de solda estão localizados em ângulos e alturas diferentes. Os operadores precisam se reposicionar repetidamente ou ajustar a peça de trabalho, o que pode afetar tanto a eficiência quanto a consistência da soldagem.
Padronização de Produção Limitada
Para produção repetida, depender muito da operação manual torna mais difícil manter o mesmo processo de soldagem de uma peça para outra.
O cliente, portanto, começou a procurar um sistema automatizado que pudesse proporcionar um desempenho de soldagem mais consistente.
Sistema de soldagem robótica coordenada multieixos do tipo cantilever
Solução de soldagem coordenada multieixos tipo cantilever da UMW
Com base no tamanho, estrutura e distribuição de soldas dos componentes da escavadeira, a UMW recomendou um sistema de soldagem robótica coordenada multieixos do tipo cantilever para o cliente colombiano.
Diferentemente de uma configuração convencional de soldagem robótica fixa, este sistema combina uma estrutura de movimento em balanço com um mecanismo de soldagem multieixos e um posicionador de peça. Vários eixos operam em coordenação, permitindo que a tocha de soldagem e a peça mudem de posição continuamente de acordo com o percurso de soldagem programado.
Essa configuração proporciona uma área de trabalho maior e mais flexibilidade para soldar componentes estruturais grandes e complexos de escavadeiras.
Grande área de trabalho
A estrutura de coluna vertical e em balanço amplia a área efetiva de soldagem, tornando o sistema adequado para componentes estruturais relativamente grandes.
A cabeça de soldagem pode se mover para diferentes posições ao redor da peça de trabalho sem a necessidade de reposicionamento manual frequente.
Movimento coordenado multieixos
O mecanismo de soldagem funciona em conjunto com o posicionador através de um controle coordenado multieixos.
Durante a soldagem, o sistema pode ajustar simultaneamente a posição da tocha, o ângulo de soldagem e a orientação da peça de trabalho, ajudando a manter uma postura de soldagem adequada ao longo de juntas complexas.
Posicionamento automático da peça
O posicionador integrado gira e inclina a peça de trabalho de acordo com a sequência de soldagem programada.
Isso permite que as juntas de solda localizadas em lados diferentes do componente da escavadeira sejam posicionadas em locais de soldagem mais adequados, reduzindo o manuseio manual durante o processo.
Trajetórias de soldagem programáveis
Os engenheiros da UMW programam a trajetória de soldagem de acordo com a geometria real e os locais de solda da peça do cliente.
Uma vez estabelecido o programa de soldagem, ele pode ser reutilizado para a produção repetida do mesmo componente, melhorando a consistência do processo.
Parâmetros de soldagem estáveis
O sistema automatizado mantém a velocidade de soldagem, o movimento da tocha e os parâmetros de soldagem controlados ao longo do percurso programado, ajudando a reduzir as variações causadas pela operação manual.
Teste e processo de soldagem
1. Análise da peça de trabalho
Os engenheiros da UMW analisaram as dimensões dos componentes da escavadeira, a localização das juntas de solda, os ângulos de soldagem e a amplitude de movimento necessária.
2. Fixação da peça de trabalho
O componente foi montado com segurança no posicionador para garantir um posicionamento estável durante todo o processo de soldagem.
3. Programação de trajetórias multieixos
O percurso de soldagem foi programado com base na geometria real da solda. O movimento do braço em balanço, do mecanismo de soldagem e do posicionador foi coordenado dentro da mesma sequência de soldagem.
4. Configuração dos parâmetros de soldagem
Os parâmetros de soldagem adequados foram configurados de acordo com o material da peça, o tipo de junta e os requisitos de soldagem.
5. Soldagem automática coordenada
Durante a operação, a tocha de soldagem e o posicionador se moviam juntos de acordo com o percurso programado, permitindo que o sistema ajustasse continuamente a posição e o ângulo de soldagem.
6. Inspeção de Solda
Após a soldagem, as juntas finalizadas foram verificadas quanto à continuidade, formação da solda e consistência geral.
Resultados de soldagem
O processo de soldagem robótica produziu cordões de solda consistentes ao longo dos percursos de soldagem programados.
Em comparação com a operação manual, o controle robótico proporciona um movimento mais estável da tocha e uma maior velocidade de soldagem, ajudando a reduzir as variações entre diferentes soldas.
Para a produção repetida de componentes de escavadeiras, o cliente também pode reutilizar programas de soldagem já estabelecidos, em vez de configurar o processo de soldagem do zero para cada peça.
A solução oferece diversas vantagens práticas:
- Formação de solda mais consistente
- Soldagem estável ao longo de longas costuras
- Redução da variação causada pela operação manual.
- Redução da carga de trabalho do operador durante soldagens repetitivas.
- Programas de soldagem repetíveis para produção em lote
- Processos de produção mais padronizados
Mais importante ainda, o sistema oferece ao cliente uma base para expandir gradualmente a automação em seu processo de produção de máquinas de construção.
Construindo um processo de soldagem mais padronizado
Para os fabricantes de máquinas pesadas, a soldagem robótica não se resume apenas a aumentar a velocidade de soldagem.
Componentes estruturais de grande porte, como os utilizados em escavadeiras, exigem qualidade de solda estável, processos repetíveis e automação flexível capaz de se adaptar a diferentes geometrias de peças.
Ao introduzir uma solução de soldagem robótica personalizada, o cliente colombiano pode reduzir a dependência da soldagem manual repetitiva, ao mesmo tempo que estabelece um processo de produção mais consistente e escalável.
A UMW fornece soluções personalizadas de soldagem robótica com base nas dimensões reais da peça, materiais, tipos de solda, volumes de produção e layouts de fábrica.
Se você está considerando a automação para componentes de escavadeiras, máquinas de construção, aço estrutural ou outras peças soldadas de grande porte, a UMW pode desenvolver uma solução de soldagem robótica sob medida para suas necessidades específicas de produção.