Tecnología de control de motores
El uso de controles de motor de cuatro cuadrantes o tecnología de servomotor en alimentadores de alambre ha producido un aumento de diez veces en el rendimiento y la precisión de arranque/parada en comparación con los alimentadores semiautomáticos más antiguos.
Los fabricantes también incorporan circuitos de estado sólido para mejorar la confiabilidad y reducir costos.
El uso de comunicaciones digitales para vincular los tableros de control del motor y los cabezales de alimentación permite que los alimentadores con tableros de control del motor integrados se coloquen a una distancia de entre 50 y 100 pies de la máquina de soldar sin pérdida en el rendimiento del motor.
La comunicación digital envía información más precisa, como la medición del par motor y las cantidades de alambre utilizadas, incluso cuando el alimentador de alambre está a esa distancia de la fuente de alimentación.
Algunos fabricantes monitorean el torque del motor en los alimentadores de alambre para detectar problemas tales como anidamiento de pájaros o revestimientos obstruidos. En estas situaciones, la máquina de soldar emite una alarma si se exceden los niveles de detección preprogramados.
Imagen de un motor de alimentador de alambre estándar. Fuente: indiamart.com
Además, monitorear las revoluciones por minuto del motor del alimentador de alambre ayuda a realizar un seguimiento de la velocidad de alimentación del alambre y permite que el controlador cuente las pulgadas de alambre utilizadas.
Una función que permite especificar la longitud del cable que se alimentará durante la operación de impulso de cable ahorra tiempo y dinero. Los operadores pueden usar esta función para alimentar el cable con una longitud exacta, como la longitud de una antorcha, con solo presionar un botón en lugar de alimentar el cable presionando un botón varias veces hasta que el cable sobresalga de la punta. La información sobre el uso del alambre permite que el sistema notifique al personal cuándo se espera el próximo cambio de alambre según el peso del alambre y el tambor o carrete, generalmente paquetes de 500 o 1000 libras.
Rendimiento del alimentador de alambre
Si bien las fuentes de poder de soldadura pueden responder en microsegundos, los arcos no pueden comenzar hasta que el alambre pase por el espacio y cierre el circuito. La rápida aceleración del cable reduce milisegundos desde cada inicio de arco. Sin embargo, si la velocidad de alimentación del alambre es demasiado rápida al principio, el arco puede extinguirse y se crean cortocircuitos violentos. Para evitar este problema, la mayoría de los fabricantes utilizan una velocidad de «rodaje inicial» más baja para iniciar el arco y aumentan rápidamente las tasas de alimentación una vez que se ha establecido el arco.
Cómo controla la fuente de alimentación el alimentador de alambre
La sincronización del motor de alimentación de alambre, la fuente de alimentación y el movimiento del robot deben coordinarse para lograr resultados óptimos. Los controladores de robots generalmente emiten la secuencia de tareas maestra, que incluye dónde comenzar y detenerse y qué configuraciones de soldadura usar.
La fuente de poder o los controles de soldadura controlan la corriente y el voltaje y manejan el alimentador de alambre. Para mejorar los tiempos de ciclo y el rendimiento de las aplicaciones, algunos fabricantes optimizan la secuenciación mediante la implementación de algoritmos que emiten comandos de inicio a la fuente de energía en una fracción de segundo antes de que el robot alcance su punto de inicio objetivo.
Esta maniobra reduce el tiempo del ciclo, pero también puede generar inicios de arco violentos si el alambre toca la pieza de trabajo mientras el robot todavía está realizando un movimiento de corte de aire de alta velocidad: el robot corta el espacio para llegar a la siguiente posición para soldar.
Sincronización de pistolas MIG Push-Pull para soldadura de aluminio
En estas configuraciones, un impulsor de alambre empuja el alambre desde el carrete hasta la antorcha y otro impulsor de alambre en la antorcha tira del alambre de aluminio blando.
Los controles del motor permiten una sincronización más estrecha de las unidades para mejorar la confiabilidad de la alimentación y agregar nuevas variaciones de proceso, como «pulsación».
Las velocidades de alimentación del alambre se pueden «impulsar» a velocidades altas y bajas para crear soldaduras de arco metálico con gas (GMAW) que se parecen a los patrones de «diez centavos apilados» hechos con soldadura con arco de tungsteno y gas (GTAW).
La pulsación se puede utilizar para equilibrar la entrada de calor y crear un ancho de cordón más uniforme en soldaduras largas de aluminio.
Además, retraer el cable después de tocar inicialmente la pieza de trabajo crea un inicio de arco que es más confiable y produce menos salpicaduras en el proceso GMAW.
Imagen del robot ESAB Aristo push-pull. Fuente: directindustry.com
Arranque de arco y antiadherente
La clave para un mejor arranque del arco siempre ha sido controlar el final del alambre al final de la soldadura anterior. Se crean inicios de arco más confiables al minimizar la formación de una bola en el extremo del cable cuando se completa un arco anterior.
Los fabricantes han implementado varios procedimientos al final de la soldadura para controlar el retroceso del fuego y reducir la formación de bolas fundidas. La rápida desaceleración de la alimentación de alambre acorta la cantidad de tiempo disponible para que se forme una bola y reduce el tiempo del ciclo.
Además, detener por completo el motor de alimentación de alambre elimina la adherencia. Si el motor se detiene al final de la soldadura, el alambre puede continuar ingresando al baño de soldadura fundida y adherirse. La mayoría de los robots y equipos de soldadura están equipados con funciones «antiadherentes».
Sin embargo, hacer que el controlador del robot monitoree la adherencia del cable a veces puede provocar salpicaduras y reducir el tiempo del ciclo. Un mejor método es hacer que el alimentador de alambre retraiga el alambre hacia la punta cuando termina la soldadura.
La retracción del alambre reduce las salpicaduras en la soldadura por cortocircuito
La sincronización de alimentadores de alambre con fuentes de energía inversoras ha avanzado en la soldadura.
El uso de sofisticados algoritmos de control de corriente activados por la retroalimentación del arco ayuda a producir una soldadura de cortocircuito de baja salpicadura.
En la soldadura por cortocircuito, la corriente se aplica para fundir el alambre y se reduce a un nivel bajo cuando se produce el cortocircuito y se produce la transferencia del alambre.
Un desarrollo reciente es retraer el cable durante el evento de cortocircuito para «dibujar» el arco.
Esto reduce en gran medida la entrada de calor.
Imagen de Soldaduras de alta calidad realizadas con tecnología Fronius CMT. Fuente: toolec.com.ph
Además, los voltajes son bajos porque el arco se mantiene mecánicamente, no eléctricamente, y las velocidades de desplazamiento son superiores a 200 pulgadas por minuto en materiales delgados, como aluminio y acero, de menos de 0,040 pulgadas (1,0 mm).
Este proceso se denomina soldadura por transferencia de metal en frío y se utiliza para soldar materiales disímiles debido a que el bajo aporte de calor evita los factores metalúrgicos que se presentan en la soldadura por arco clásica. Mejora drásticamente la calidad de la soldadura y los parámetros de soldadura importantes, mientras reduce la entrada de calor para obtener los mejores resultados.
Variaciones del alimentador de alambre
Los alimentadores de alambre son lo suficientemente livianos para montarlos en un brazo robótico. Esta ubicación reduce la distancia de alimentación y mejora la fiabilidad de la alimentación. Hoy en día, la mayoría de los alimentadores cuentan con un diseño «sin herramientas» para facilitar el cambio de consumibles.
Las variaciones en las configuraciones de los rodillos de alimentación incluyen ranuras en forma de V que se usan comúnmente para alambre de acero. Otras variaciones incluyen rodillos ranurados emparejados que se pueden ubicar en las transmisiones superior e inferior, y rodillos inferiores ranurados que tienen rodillos locos planos en la parte superior.
La última configuración es menos costosa porque el rollo plano normalmente se desgasta más. Los rodillos impulsores moleteados a menudo se usan para alambres con núcleo fundente de mayor diámetro, y se recomiendan ranuras en forma de U en la parte superior e inferior para alambres blandos como el aluminio.
Características Nacionales
Las diferencias en los alimentadores de alambre a veces corren a lo largo de líneas nacionales.
Por ejemplo, los mercados asiáticos reducen los costos mediante el uso de impulsores de alambre de dos rollos como equipo estándar. Por el contrario, los fabricantes de EE. UU. prefieren los cabezales de alimentación de cuatro rodillos que generalmente están disponibles como opción porque creen que esos cabezales de alimentación enderezan el alambre. Enderezar el alambre no es un problema crítico con los paquetes de alambre a granel que tienden a tener moldes de alambre más grandes.
Los fabricantes en Asia también usan motores de impresión o “panqueque” en los alimentadores de alambre porque el rotor de baja inercia proporciona una respuesta rápida.
Los alimentadores de alambre más nuevos para los mercados asiáticos han reemplazado los controles de motor rectificador controlado por silicio con controles de motor de modulación de ancho de pulso con retroalimentación de codificador de los motores.
Los fabricantes norteamericanos de alimentadores de alambre continúan produciendo impulsores de cuatro rodillos para trabajo pesado que son menos costosos que los impulsores de dos rodillos debido al volumen producido. Los modelos norteamericanos también cuentan tradicionalmente con retroalimentación de codificador para control de velocidad. La mayoría de los alimentadores de alambre diseñados para robótica cuentan con controles de motor de alta gama, control de software sofisticado, motores abiertos para enfriamiento y rodillos de alimentación cubiertos para reducir los riesgos de pellizco.
Los alimentadores de alambre europeos están completamente cerrados debido a los requisitos europeos de etiquetas de productos de salud y seguridad. Las cubiertas no interfieren con el mantenimiento normal del sistema de transmisión en los alimentadores de alambre europeos debido a su diseño. Los gabinetes también pueden albergar los tableros de control del motor para que los cabezales de alimentación proporcionen una respuesta rápida del motor.
Diseño de Robots de Soldadura MIG
Los fabricantes de robots también están involucrados en la mejora del proceso de soldadura. Por ejemplo, para reducir el tiempo de inactividad causado por la falla de los cables del alimentador de alambre a lo largo de los puntos de conexión externos, los fabricantes de robots movieron los arneses de cables al interior del brazo del robot.
Los fabricantes de robots también diseñaron robots con características únicas para la soldadura por arco. Estas características incluyen cableado integrado con alimentadores de alambre y piezas de fundición de robot con pasajes huecos a través de los cuales se alimenta el alambre a la antorcha. Estas sencillas adaptaciones reducen el desgaste diario que conduce a fallas del sistema y tiempo de inactividad.
Consejos de reparación de robots de soldadura MIG
A veces se envían técnicos de reparación de robots para «arreglar» problemas de soldadura relacionados con la alimentación de alambre. Antes de llamar a un técnico de servicio, realice esta sencilla comprobación:
Paso 1: Sujete el cable entre el pulgar y el índice, aplicando una presión moderada mientras avanza lentamente el cable. El sistema de alimentación debe continuar alimentando alambre entre sus dedos. Si la alimentación de alambre se detiene, aumentar la tensión en los rodillos impulsores puede resolver el problema. Sin embargo, demasiada tensión hará que la transmisión se desgaste prematuramente o alterará el molde del alambre cuando sale de la antorcha. Para evitar apretar demasiado, use sus manos, no herramientas, para hacer los ajustes.
Paso 2: Si los ajustes de tensión no resuelven el problema, verifique el sistema de alimentación. Libere la tensión de los rodillos impulsores y tire del alambre que sale de la punta del soplete. Una gran resistencia indica que el alimentador de alambre puede estar trabajando demasiado. Si este es el caso, desconecte el conducto en la parte trasera del alimentador y jale el cable para verificar la cantidad de arrastre del paquete de cables. Un alto arrastre en la parte trasera del alimentador puede indicar que se necesita un impulsor de alambre auxiliar o un desenrollador motorizado porque el alambre debe viajar demasiado lejos o los carretes de alambre son demasiado pesados. La alta resistencia en el cable de la antorcha a menudo indica la necesidad de cambiar el revestimiento de la pistola.
Consejos de mantenimiento
Los pasos anteriores se deben realizar mensualmente como parte de un programa de mantenimiento preventivo que incluye la verificación de signos de desgaste, como virutas de metal alrededor del cabezal de alimentación, ranuras profundas desgastadas en las guías del cable o acumulación de virutas/polvo en la parte posterior de las puntas de contacto. . Estos signos pueden indicar que hay una rebaba en el revestimiento de la antorcha o que es necesario cambiar los consumibles.
Otro procedimiento es usar un electrodo de tungsteno en el cabezal de alimentación para verificar la alineación de los rodillos de alimentación y las guías de alambre. Incluso una pequeña cantidad de desalineación provoca un desgaste severo de los rodillos.
Consejos de compra de robots MIG
Los equipos con la última tecnología contarán con estos:
- Un codificador que proporciona retroalimentación sobre el motor de alimentación de alambre. El codificador puede estar ubicado en el extremo del motor, donde sea visible, o encerrado en la caja del motor. Un codificador para el alimentador de alambre a menudo indica que el control del motor está estrictamente regulado.
- Una fuente de energía con configuraciones de programa para combinaciones de gas y tamaños de alambre específicos que optimizan la rutina de inicio y finalización del arco para velocidades de avance adecuadas y minimizan el tamaño de la bola en el extremo del alambre.
- Características que facilitan el mantenimiento, reducen el desgaste del cable y mejoran el proceso de soldadura. Estas características pueden proporcionar una ventaja financiera al aumentar la productividad con el equipo de capital existente.
Considerar:
- Nuevos alimentadores de alambre para equipos de soldadura antiguos. El uso de alimentadores de alambre con tecnología actualizada mejora el rendimiento de las fuentes de poder de soldadura más antiguas. Las fuentes de alimentación semiautomáticas estándar pueden proporcionar tiempos de ciclo de arranque y parada óptimos cuando se combinan con interfaces y alimentadores de alambre de alto rendimiento. Esta combinación permite a los fabricantes aumentar la productividad a un costo menor que comprar nuevos robots.