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Hay muchos vídeos que muestran cómo los robots colaborativos o cobots, como se les conoce comúnmente, pueden soldar. Lo que no siempre se muestra y se comprende menos es cómo maximizar la eficiencia de la soldadura con cobots. Optimizar la configuración de soldadura cuando se utiliza un cobot puede aumentar la productividad y la calidad y reducir los costos.

¿Por qué soldar con un robot colaborativo?

A medida que las industrias enfrentan una escasez de mano de obra calificada, los cobots ofrecen una solución. Los cobots pueden mejorar significativamente la productividad de la fuerza laboral existente.

“El cobot le permite establecer un procedimiento que se sigue con precisión una y otra vez, similar a seguir una receta”, explicó Andy Harris, supervisor de tecnología de soldadura en Wenger Mfg., Sabetha, Kansas.

Harris también señaló el costo que se pasa por alto en el retrabajo cuando se suelda manualmente en comparación con la soldadura con cobot, afirmando: “Se gastan millones en la limpieza posterior a la soldadura (con soldadura manual). Los cobots pueden reducir esto significativamente al garantizar que las soldaduras se realicen correctamente la primera vez”.

No es de extrañar que los cobots se hayan convertido rápidamente en algo imprescindible para muchas plantas de fabricación y talleres de soldadura.

Diferencias entre soldadura manual y cobot

La soldadura manual es una habilidad que se ha perfeccionado a lo largo de siglos y requiere un alto nivel de destreza y experiencia. Un soldador debe tener mano firme y ojo experimentado para producir soldaduras consistentes. Sin embargo, la soldadura manual puede provocar fatiga y distracción, e incluso el más sutil temblor de las manos puede introducir variabilidad en la calidad de la soldadura. En el transcurso de un día, la precisión y consistencia del trabajo de un soldador pueden fluctuar debido a estas fluctuaciones naturales. La consistencia y repetibilidad del cobot ayudan a controlar las variables esenciales para obtener soldaduras ideales en todo momento.

Cómo afectan los cobots a las variables esenciales de configuración de soldadura

Los soldadores experimentados saben que muchas variables influyen en la calidad de una soldadura. La receta perfecta no sólo mantiene la calidad de las soldaduras, sino que también optimiza el uso de materiales como alambre y gas de protección para reducir el retrabajo y los costos.

“Cuando se mejora la calidad, hay que mejorar el proceso, y el robot proporciona control absoluto sobre las variables esenciales requeridas en un proceso de soldadura”, dijo Harris.

Las principales variables a las que afectará el uso de un cobot son las siguientes:

Ángulos transversales — la precisión del ángulo transversal es crucial para garantizar que el cordón de soldadura se deposite correctamente para lograr una penetración óptima en la junta y minimizar defectos como socavados o refuerzo excesivo.

En un escenario de producción, los soldadores pueden variar el ángulo sin darse cuenta debido a los movimientos de las manos o al reposicionamiento. Por otro lado, los cobots están programados para sostener la antorcha en un ángulo determinado, asegurando una soldadura uniforme en todo momento (Fig. 1).

Distancia entre la punta de contacto y la pieza de trabajo — la distancia entre la punta de contacto y la pieza de trabajo es crucial. Una variación de ¼ de pulgada puede reducir el amperaje y afectar significativamente la integridad de la articulación.

Debido a que los cobots están programados y pueden realizar un trabajo altamente repetible, garantizan que la distancia entre la punta de contacto y el trabajo permanezca constante durante todo el proceso de soldadura y a lo largo de la soldadura para componentes soldados con tolerancias estrictas.

Amperaje y voltaje — la relación de amperaje y voltaje es crucial para la calidad y uniformidad de una soldadura. Una variación en esta relación puede resultar en salpicaduras excesivas y soldaduras débiles. La distancia entre la punta de contacto y la pieza de trabajo es un factor clave que influye en esta relación. Entonces, nuevamente, el control brindado por el cobot garantizará una proporción consistente, evitando salpicaduras excesivas y mitigando otros problemas de calidad como porosidad, fusión incompleta y soldaduras débiles.

Mantener todos los parámetros mencionados anteriormente mejora constantemente la confiabilidad y eficiencia generales del proceso de soldadura y garantiza que cada soldadura cumpla con los mismos altos estándares.

Velocidad de desplazamiento — la velocidad de desplazamiento influye directamente en el rendimiento de la producción, la calidad de la soldadura y la gestión del calor. Cuando las variables mencionadas anteriormente son constantes, los cobots tienen ventajas significativas para mantener altas velocidades de desplazamiento.

“Mientras que un humano podría alcanzar entre 12 y 20 pulgadas por minuto en el mejor de los casos, un cobot puede operar constantemente a tres o cuatro veces esa velocidad”, afirmó Harris.

Las velocidades de desplazamiento más rápidas pueden prevenir defectos comunes de soldadura, como fusión y penetración excesiva en las juntas (Fig. 2).

Tasa de deposición — la tasa de deposición de metal dicta la velocidad de soldadura y crea el paso limitante para condiciones de arco encendido. Los cobots facilitan el logro de una tasa de deposición constante al proporcionar una velocidad de desplazamiento del robot y una velocidad de alimentación de alambre constantes. Una tasa de deposición más consistente permite una deposición de metal más rápida, lo que aumenta las velocidades de soldadura y al mismo tiempo protege la calidad de la unión.

Gas de protección — el uso adecuado del gas de protección es esencial en la soldadura tanto por su calidad como por su costo. La soldadura excesiva, que es común en la industria, conduce a un uso excesivo de gas, desperdiciando casi un 500% más de gas del necesario en un año determinado. La incorporación de un cobot al proceso de soldadura puede mitigar significativamente este problema. Su control constante optimiza el uso del gas de protección y garantiza que solo se utilice la cantidad necesaria para cada soldadura.

Rendimiento en configuraciones optimizadas: Manual contra cobot

Los cobots permiten a las empresas configurar y optimizar su proceso de soldadura trabajando con parámetros más constantes. La velocidad de soldadura se puede aumentar mientras se logran las especificaciones y la calidad de soldadura requeridas. Además, todo el proceso de soldadura es más rentable y productivo, con menos errores, menos desperdicio y menos retrabajo.

Productividad

En la soldadura manual, el factor operador o el tiempo real de encendido del arco, que impacta directamente en la rentabilidad, puede ser sorprendentemente bajo. El factor de funcionamiento promedio estándar de la industria es aproximadamente del 10 al 12%, siendo el más alto del 20%. Para un día de 10 horas, esto se traduce en 60 minutos de arco encendido.

Los cobots cambian drásticamente la dinámica de este factor de funcionamiento. “Con un robot, lo entrenas y nunca se detiene. No necesita detenerse para pasar de un punto a otro. Simplemente se mueve automáticamente porque así es como se le enseñó”, dijo Harris.

Los cobots pueden aumentar significativamente el factor de funcionamiento al mantener una operación continua, lo que potencialmente triplica el tiempo de encendido del arco en comparación con la soldadura manual.

Ahorro de costos

Ser capaz de configurar y optimizar su proceso de soldadura generará grandes ganancias financieras en múltiples frentes.

“Si mis amperios son demasiado altos o mis voltios son demasiado altos para mi amperaje, recibiré muchas salpicaduras. Muchas salpicaduras cuestan millones de dólares cada día en nuestras compañías”, explicó Harris.

La limpieza de salpicaduras y la reparación de soldaduras añaden un tiempo de mano de obra sustancial, lo que aumenta los costos. El control que ofrece el cobot evita salpicaduras excesivas y mitiga otros problemas de calidad como porosidad, fusión incompleta y soldaduras débiles.

Los cobots optimizan la receta del metal de aportación, la velocidad, los ángulos y el gas de protección para maximizar la eficiencia de la soldadura. Este beneficio también evita gastos innecesarios que se producen por el exceso de soldadura.

Conclusión

El uso de cobots en la soldadura marca una era apasionante en la que la tecnología se une a la habilidad. Estos robots, programados por operadores cualificados, están cambiando la industria, y aportan un nivel de consistencia y eficiencia que es difícil de lograr mediante la soldadura manual.

Los cobots liberan a los soldadores expertos de tareas repetitivas y físicamente exigentes y les permiten centrarse en aspectos más complejos de la soldadura que requieren conocimientos y habilidades para tomar decisiones.

Más importante aún, la rentabilidad que generan los cobots a través de la reducción del desperdicio de material y las menores tasas de retrabajo agrega un aspecto financiero significativo a su valor. Estos beneficios los convierten en un activo indispensable en las operaciones de soldadura modernas.

Al adoptar los cobots, no sólo nos mantenemos al día con las tendencias tecnológicas, estamos dando forma activamente a un futuro en el que la eficiencia y la experiencia van de la mano.

KYANNE PEEK (kpeek@hirebotics.com) es gerente de aplicaciones, Hirebotics, Nashville, Tennessee.