Minac zapewnia precyzyjne nagrzewanie indukcyjne w zrobotyzowanym spawaniu
Polski specjalista w dziedzinie automatyzacji, firma Robopartner Welding Systems, potrzebowała kontrolowanego sposobu podgrzewania wstępnego rur aluminiowych przed spawaniem. Dzięki integracji urządzenia ENRX Minac ze swoją zrobotyzowaną celą spawalniczą, firma wprowadziła precyzyjne i powtarzalne indukcyjne podgrzewanie wstępne do zautomatyzowanego procesu spawania.
Kiedy podgrzewanie wstępne staje się częścią zautomatyzowanego procesu spawania, metoda nagrzewania musi być równie precyzyjna i elastyczna, jak samo spawanie. Dla firmy Robopartner, polskiego dostawcy zrobotyzowanych stanowisk spawalniczych, zaowocowało to nowym rozwiązaniem opartym na mobilnym systemie nagrzewania indukcyjnego Minac.
Robopartner projektuje i buduje zrobotyzowane stanowiska spawalnicze serii RoboArc do procesów MIG/MAG, TIG oraz procesów specjalnych, współpracując z partnerami takimi jak KUKA oraz Fronius. Firma niedawno odebrała swój pierwszy system Minac 6/10 SM Twin, który jest integrowany ze zrobotyzowanym stanowiskiem spawalniczym w celu podgrzewania aluminiowych rur przed spawaniem.
Spawanie aluminium bywa wyzwaniem ze względu na jego wysoką przewodność cieplną, która powoduje szybkie rozprzestrzenianie się ciepła z dala od strefy spawania. W przypadku grubych sekcji aluminiowych procedura spawania może wymagać podgrzewania wstępnego, aby zapewnić, że materiał osiągnie i utrzyma temperaturę niezbędną do procesu spawania. W tym zastosowaniu system nagrzewa rury do temperatury około 120°C przed rozpoczęciem spawania. System Minac jest również wykorzystywany do utrzymania wymaganej temperatury międzyściegowej podczas spawania.
Precyzja i bezpieczeństwo
„Potrzebowaliśmy źródła ciepła, które mogłoby być sterowane przez nasze zrobotyzowane stanowisko, a system ENRX Minac pasuje idealnie” – mówi Kacper Gnot, kierownik techniczny w firmie Robopartner.
Firma testowała wcześniej nagrzewanie płomieniowe jako możliwe rozwiązanie, ale uznała, że nie nadaje się ono do integracji w zrobotyzowanym środowisku spawalniczym. Otwarty płomień jest trudniejszy do kontrolowania i powtarzalnego uzyskiwania tych samych efektów dla każdej części. Wprowadza również otwarty ogień i instalację gazową do zautomatyzowanego środowiska produkcyjnego, co stwarza dodatkowe wyzwania w zakresie bezpieczeństwa i integracji.
Dzięki systemowi Minac podgrzewanie wstępne staje się kontrolowanym etapem zautomatyzowanego procesu. Indukcja generuje ciepło bezpośrednio w rurze, bez otwartego płomienia i kontaktu z obrabianym przedmiotem. Znacznie ułatwia to integrację podgrzewania wstępnego ze zrobotyzowanym stanowiskiem i zapewnia spójną kontrolę procesu.
Zaprojektowany z myślą o automatyzacji
Firma ENRX zaprojektowała kompaktowe urządzenie Minac specjalnie z myślą o zastosowaniach zautomatyzowanych. Kluczową zaletą jest ręczny transformator (HHT), który można zamontować na ramieniu robota, co pozwala na integrację sprzętu z automatycznymi liniami produkcyjnymi. HHT jest połączony za pomocą elastycznych, chłodzonych wodą przewodów i może być wyposażony w różne konstrukcje cewek, dopasowane do konkretnego zastosowania.
„Daje nam to elastyczność, której potrzebujemy, aby zintegrować sprzęt grzewczy z naszymi zautomatyzowanymi stanowiskami” – wyjaśnia Gnot. „Rezultatem jest poprawa w czterech obszarach: krótszy czas cyklu, lepsza jakość spoiny, bezpieczniejsze stanowisko oraz w pełni zautomatyzowany proces”.
Możliwości komunikacyjne były kolejnym ważnym czynnikiem. System Minac obsługuje szereg opcji komunikacji i sterowania, a firma Robopartner wybrała protokół PROFINET do komunikacji z systemem sterowania zrobotyzowanego stanowiska. Pozwala to na włączenie podgrzewania wstępnego do zautomatyzowanego ciągu operacji obok innych procesów.
KOMPAKTOWY I ELASTYCZNY: Przestrzeń w celi zrobotyzowanej jest ograniczona, dlatego kompaktowy system Minac został zaprojektowany z myślą o łatwej integracji. Jego ręczny transformator jest połączony elastycznymi przewodami, co pozwala na ustawienie głowicy grzejnej dokładnie tam, gdzie jest potrzebna.
Kierownik sprzedaży ENRX Michał Wranik (po lewej) oraz kierownik techniczny Kacper Gnot z firmy Robopartner.
Lokalne wsparcie ma znaczenie
Lokalne wsparcie również odegrało rolę w decyzji firmy o wyborze urządzeń indukcyjnych od ENRX.
„ENRX Polska znajduje się dość blisko Robopartnera, więc jesteśmy w stanie zapewnić lokalny serwis” – mówi kierownik sprzedaży Michał Wranik. „Dodatkowo w ENRX w Norwegii mamy polskich programistów, którzy są w stanie wspierać aspekty integracji i komunikacji projektu. Z doświadczenia wiemy, że możliwość podniesienia słuchawki i rozmowy z ENRX po polsku, gdy pojawia się pytanie, jest dla klientów ważna. Bariera językowa nigdy nie powinna stać się barierą projektową”.
Pierwszy krok
Jest to pierwsza aplikacja Robopartnera wykorzystująca Minac, ale nie oczekuje się, że będzie ostatnią. Firma już rozważa tę technologię w innych projektach.
Rozwiązanie zostało zaprezentowane wspólnie przez ENRX i Robopartnera na niedawnych targach spawalniczych Fronius, gdzie odwiedzający wykazali duże zainteresowanie możliwością połączenia spawania zrobotyzowanego z automatycznym, precyzyjnym podgrzewaniem.
„Odwiedzający byli pozytywnie zaskoczeni, że możliwe jest zbudowanie takiej zrobotyzowanej celi z automatycznym i precyzyjnym podgrzewaniem” – mówi Wranik.
Projekt pokazuje, w jaki sposób indukcyjne podgrzewanie wstępne może być zintegrowane bezpośrednio ze zautomatyzowanym procesem spawania, zapewniając kontrolowane i powtarzalne podgrzewanie bez praktycznych ograniczeń ogrzewania płomieniowego. Dla Robopartnera jest to również krok w stronę w pełni zautomatyzowanych operacji spawalniczych, z ogrzewaniem i kontrolą temperatury włączonymi do tego samego ciągu produkcyjnego.
Dlaczego podgrzewanie wstępne jest wymagane podczas spawania grubych elementów aluminiowych?
Aluminium charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną, co oznacza, że szybko odprowadza ciepło ze strefy spawania. Jest to szczególnie trudne podczas spawania grubych elementów, które mają dużą masę termiczną i mogą pochłaniać znaczne ilości ciepła.
W zależności od stopu, grubości materiału i procedury spawania, podgrzewanie wstępne może być konieczne, aby doprowadzić materiał do określonej temperatury początkowej i pomóc w utrzymaniu odpowiednich warunków podczas całego procesu spawania.
Podgrzewanie wstępne może pomóc w:
- Kompensacji wysokiej przewodności cieplnej: Zmniejszeniu ilości ciepła odprowadzanego ze strefy spawania, co pomaga w uzyskaniu wymaganych warunków spawania.
- Redukcji różnic temperatur: Zbliżeniu komponentu do jednolitej temperatury, co pomaga w zarządzaniu gradientami termicznymi.
- Usunięciu wilgoci powierzchniowej: Pomaga wyeliminować wilgoć, która w przeciwnym razie mogłaby przyczynić się do powstawania porowatości związanej z wodorem. Prawidłowe oczyszczenie powierzchni pozostaje niezbędne.
- Równoważeniu ciepła w nierównych sekcjach: Pomaga zrekompensować różnice w masie termicznej podczas łączenia komponentów o różnych grubościach.
Kontrola temperatury ma znaczenie
Aluminium nie może być przegrzane. Odpowiednie temperatury podgrzewania wstępnego i międzyściegowego zależą od stopu, grubości materiału oraz zatwierdzonej procedury spawania. Nadmierne nagrzewanie może trwale uszkodzić właściwości mechaniczne stopów aluminium utwardzalnych cieplnie.
W przypadku zastosowania Robopartner docelowa temperatura podgrzewania wstępnego wynosi około 120°C i jest osiągana w czasie około 70 sekund. System Minac utrzymuje również wymaganą temperaturę międzyściegową podczas spawania.