Un modo per risolvere le deformazioni di saldatura in isola robotizzata

deformazioni di saldatura in isola robotizzata

Ti racconto di come è stato risolto un problema dovuto alle deformazioni di saldatura nella produzione in isola di saldatura robotizzata, usando una delle nostre maschere.

Ci troviamo in una bella carpenteria conto terzi, dove abbiamo appena installato un set di maschere di saldatura per saldare una pezzo piuttosto ostico, contrariamente all’apparenza. E siamo proprio sotto l’impianto di saldatura robotizzata nuovo di fiamma.

Il cliente finale utilizza il prodotto saldato per assemblare delle macchine industriali. È attento anche all’estetica, oltre che alla funzionalità ed alla resistenza dei pezzi saldati.

Il personale della carpenteria è composto da qualche decina di dipendenti, con vari gradi di competenza e qualifica.
Non mancano i manici: quelli che sanno lavorare bene, molti giovani. E devi stare attento a cosa gli insegni. Nel migliore dei casi ti potresti sentir dire: “…è arrivato Marconi!”.
Comunque disposti a migliorare, perché per primi ti dicono che c’è sempre qualcosa da imparare! Come lo siamo anche noi.

Il pezzo appare simmetrico e semplice: una lamiera piana di tre millimetri con qualche nervatura di rinforzo da cinque.
Saldare a tratti. Il minimo indispensabile per tenere assieme la carcassa della macchina, senza rischiare cedimenti in esercizio.
Anche se nella realtà è un po’ più complesso, il lavoro che il robot deve fare è schematizzato nel disegno di seguito. Le tacche arancio sono i tratti di saldatura.

Ah, dimenticavo. Il pezzo in esame è un sottogruppo, che poi verrà inserito nella dima principale per realizzare l’assieme finale. Quindi, da questa prima fase, deve uscire perfetto!

Accendiamo l’arco

Ok, tutto pronto: impianto installato, isola robotizzata allestita, maschera caricata, robot programmato. Innesco! Che emozione!

Il robot parte a fare il suo lavoro. Pezzo saldato. Il responsabile della carpenteria freme: “Dai! Tirate fuori il pezzo dalla maschera…”.
Scotta un po’, ma Renato apre la maschera e lo estrae lo stesso (tipo quando, da piccoli, la mamma toglieva i biscotti dal forno ed io li portavo alla bocca roventi, bramoso di assaggiarli).

“Appoggialo lì, sul bancale, che diamo un’occhiata”.
“Il bancale deve essere storto: il pezzo non appoggia in piano! Appoggialo sul banco di ferro, che è piano!”
Oops: il pezzo è storto, svergolo, ritorto. E più si raffredda più si torce. In soldoni: si è deformato!

Come risolvere il problema delle deformazioni di saldatura?

Il problema è chiaro, le deformazioni di saldatura hanno fatto il loro lavoro.
Ciascuno emette la propria diagnosi: “Minchia, saldato a mano non si svergola così!”.
“Troppo calore!”,
“Si, troppa corrente…”.
“Troppa saldatura!”,
“Si troppo lunghi i tratti…”.
“Alla fine, lascia il pezzo un attimo in maschera se non serve subito!”,
“Certo! Così raffredda tenuto giù…””.

Aggiustato il programma: tratti più brevi e numerosi, meno corrente. Sotto un altro pezzo.
Terminato il ciclo di saldatura, si aspetta che il biscotto raffreddi un po’. Tirato fuori e appoggiato sul solito banco.
“Meno! Ancora un po’ storto ma meno!”.
“Come facciamo a farlo vanire dritto?”.

Passa di lì uno di quei manici di cui parlavo prima, vede il drappello di gente attorno ai due pezzi saldati. Incuriosito si ferma, osserva, guarda i pezzi e scuote la testa: “Per me il robot ha fatto il giro sbagliato. Fa come se devi serrare le viti della testata del motore. Saltando di qua e di là.”.

“Però il ciclo si allunga!”.
“Prova! Meglio qualche secondo in più, che qualche scarto!”.

Detto fatto. Si caricano in maschere i pezzi. Il programmatore riordina sequenza.
Terzo pezzo: molto meglio, ma non perfetto ma buono! Aggiungere due tratti li, spostare questi due un po’ più in mezzo.

“Ancora un po’ meno corrente, tanto penetra a sufficienza…”.
Quarto pezzo: perfetto!

Perchè è successo?

Questo è un caso particolarmente semplice, con un pezzo simmetrico. In realtà era prevedibile che le deformazioni di saldatura provocassero il problema, lo sospettavamo.

Oltre ai parametri di saldatura sbagliati, la saldatura del primo pezzo è stata fatta seguendo un percorso simile a questo. Quello indicato dalla linea blu, percorso istintivo e veloce.

percorso che provoca le deformazioni di saldatura

Questo causa una cattiva distribuzione del calore, che si propaga dall’angolo in basso fino all’angolo diagonalmente opposto. Dilatazioni e ritiri provocano la deformazione del pezzo, che tende ad avvitarsi per le tensioni residue, già dopo essersi un poco raffreddato.
Meglio quindi seguire il percorso seguente, rappresentato con linea verde. Ok, il tracciato ha delle curve ampie solo per rendere chiara la sequenza, nella realtà il robot di saldatura segue delle traiettorie più secche e brevi.

percorso che riduce le deformazioni di saldatura

In questo modo il calore e le deformazioni di saldatura vengono distribuite e il pezzo resta bello piatto.

Questa è grossomodo il percorso seguito per fare saltare fuori il pezzo bello piatto. Naturalmente la dima ci mette del suo…
Ovviamente le probabilità di farlo uscire perfetto al primo colpo non sono altissime, ma l’esperienza e la pazienza di fare gli esperimenti necessari porta ad un risultato completamente accettabile, senza dover ricorrere a soluzioni tampone.

Cosa abbiamo imparato da questa esperienza di saldatura robotizzata?

Spesso quando si passa dalla saldatura manuale alla saldatura robotizzata tutti si aspettano i miracoli dal primo innesco.
Non è così.
È necessario mettere a punto il nuovo processo con pazienza e permettere alle persone più esperte di osservare, condividere le soluzioni dare suggerimenti e critiche.
Ma questo è un argomento per il prossimo articolo.

Abbiamo imparato che…

  • Che non bisogna avere fretta durante la messa a punto del processo.
  • Un buon abbinamento fra impianto di saldatura robotizzata – dime di saldatura fa i numeri, ma non da solo.
  • Che ogni nuovo programma di saldatura deve essere fatto con l’assistenza iniziale di qualcuno che ne sappia, di saldatura.
  • Dedicare il tempo necessario alla messa a punto del processo, fa guadagnare in termini di produttività.
  • Che le deformazioni di saldatura sono una brutta bestia, ma ci sono i giusti accorgimenti per rimediare. E alcuni li conosci anche tu! Del resto, pensa al meccanico della tua auto. Se lo vedessi serrare completamente le viti della testa una successivamente all’altra in senso orario o antiorario, non gli solleveresti qualche dubbio?
  • Che la dima di saldatura fa la sua parte, permettendo al pezzo di raffreddarsi bloccato, in modo da contrastare le tensioni.

Ricorda. Una corretta sequenza di puntatura e saldatura è la base per l’ottenimento di pezzi saldati fatti bene, con deformazioni e tensioni interne limitate al punto di ottenere un pezzo a disegno senza ricorrere a soluzioni troppo strambe.

Puoi approfondire l’argomento deformazioni leggendo questo post sulle distorsioni di saldatura.

Naturalmente, è possibile progettare delle dime che possono essere regolate, permettendo un controllo ancora migliore delle deformazioni. Se vuoi maggiori informazioni o valutare con noi il tuo lavoro di saldatura, scarica la nostra guida alle maschere di saldatura.

Oppure contattaci e scambiamo qualche idea: soluzioni@jigafix.com.