Soldadura láser:más que una posibilidad remota

Los avances recientes para tecnologías láser más asequibles y capaces se combinan con robots industriales de alto rendimiento, que brindan a los fabricantes una mayor precisión y flexibilidad (sobre los procesos de soldadura robótica tradicionales, pero confiables) para una productividad aún mayor en el taller. Además, los materiales que alguna vez se consideraron en el sector industrial como no soldables ahora se fabrican con facilidad, a menudo creando productos únicos y reduciendo el desperdicio. fabricantes de equipos pesados, la soldadura láser remota (RLW), una técnica de soldadura láser sin contacto, está comenzando a ver un aumento en la utilización de aplicaciones más complejas en varias industrias, especialmente para la fabricación de alto volumen. Si bien la soldadura robótica tradicional sigue siendo el método preferido para una amplia gama de tareas, las aplicaciones que requieren la máxima precisión y velocidad se adaptan mejor a los robots industriales equipados con cabezales de soldadura láser remotos. Ya sea que recién esté comenzando a aprender sobre RLW o que esté más cerca de realizar una compra robótica, la siguiente información puede ser útil para su proceso de toma de decisiones.

¿Por qué soldadura láser remota?

La soldadura láser remota es "remota" en el sentido de que el cabezal láser utiliza una separación más larga de 100-150 mm para que el haz viaje desde la cabeza hasta el punto en que se enfoca en la pieza. La fibra óptica se utiliza para canalizar el rayo láser a una herramienta de extremo de brazo de cabezal láser, lo que aumenta en gran medida la flexibilidad del movimiento del robot, minimiza la interferencia y evita daños costosos debido a un choque. Luego, un cabezal de soldadura láser remoto enfoca y guía un rayo láser rápidamente con espejos dirigidos por motores de galvanómetro (baja inercia, servomotores programables).

Esto hace que la precisión del robot sea un factor secundario, lo que permite a los fabricantes implementar robots de carga útil pesada, como el SP165 o un GP180 para el posicionamiento de los cabezales. El uso de un robot de estilo convencional como este, en lugar de un robot de alta precisión, como el MC2000 II, suele ser menos costoso y tiene un mejor período de recuperación de la inversión.

Del mismo modo, los cabezales de soldadura por láser remotos tienen software especial, que permite que los programas funcionen mientras el robot se está moviendo. Esto se conoce comúnmente como soldadura "sobre la marcha". Mientras que un número menor de aplicaciones utiliza configuraciones "sobre la marcha", Yaskawa ofrece una función que dispara una salida basada en la posición del robot, sincronizando el movimiento del robot y el movimiento del cabezal láser en el mismo punto cada vez.

¿RLW es rentable?

Si bien la soldadura por láser todavía implica grandes gastos de capital para el láser, el cabezal y el enfriador, su precio sigue bajando. Para justificar este tipo de inversión de capital inicial, es importante compensar el costo teniendo suficiente volumen. Si la producción de alto volumen es una preocupación, puede ser beneficioso hablar con un proveedor de robots de confianza sobre las ventajas y desventajas de la soldadura láser robótica frente a la instalación de un robot de soldadura con una pistola puntual y un temporizador para su aplicación en particular.

Del mismo modo, la soldadura láser robótica generalmente usa láseres YAG (una combinación de cristales de itrio, aluminio y granate) que tienen una luz dañina, lo que requiere un recinto hermético a la luz. Esto agrega gastos adicionales y puede no ser práctico para grandes estructuras como carrocerías de automóviles. Para abordar la soldadura láser de piezas más grandes, algunos cabezales de soldadura láser utilizan una “bota” que rodea el área de soldadura, formando un sello hermético a la luz. Como se ve con Laser Seam Stepper (LSS) de IPG, esto localiza el requisito de recinto hermético a la luz, pero limita la longitud y el rango de la soldadura, lo que lo convierte en un reemplazo ideal para soldaduras de puntos o puntadas.

¿RLW es la única forma de soldar con láser?

El cabezal de soldadura láser remoto brinda la ventaja de mover rápidamente el haz sobre un área amplia y es posible que no requiera ningún movimiento del robot mientras realiza varias soldaduras en un área determinada. Los robots también pueden presentar piezas a un cabezal RLW estacionario para ayudar a compartir la carga de mantener alto el tiempo de "encendido del láser". Los cabezales RLW también se pueden usar para manipular el haz para aplicaciones que no sean de soldadura, como la ablación para la limpieza de piezas.

Se puede montar un cabezal fijo en el extremo del robot para permitir que el movimiento del robot se mueva el haz. Incluso los cabezales fijos pueden incorporar alguna manipulación del haz que tambalee u oscile el haz para hacer una soldadura más ancha, distribuyendo el calor, manejando más variaciones en las uniones y desgasificando los vapores. Los robots de clase de soldadura por arco de carga útil más pequeña se pueden combinar con un cabezal oscilante en una celda de trabajo más pequeña y de menor costo para piezas más pequeñas.

¿Qué más se debe considerar?

Materiales
Como se mencionó, la soldadura láser está abriendo la puerta para la soldadura de materiales de última generación. Uno de esos materiales sobre el que a menudo se pregunta es el nuevo acero de ultra alta resistencia que se usa en la industria automotriz y si es adecuado para la soldadura por láser frente a la soldadura por puntos de resistencia. Debido a la metalurgia del acero de mayor resistencia, definitivamente es un buen candidato y puede responder a los ciclos rápidos de calentamiento/enfriamiento de la soldadura láser (mejor que el calentamiento por resistencia más lento).

El uso de aluminio para la fabricación camiones más livianos y para la fabricación de piezas de automóviles, como bandejas de baterías electrónicas para vehículos, también está creciendo rápidamente. Como resultado, el uso de la soldadura por láser para este último está ganando terreno, ya que la baja entrada de calor, la alta velocidad de soldadura y la gran flexibilidad de la soldadura por láser ayudan a los fabricantes a cumplir con los estrictos requisitos que rodean el proceso de soldadura para piezas de baterías de automóviles.

Métodos
Desde la soldadura por puntos de resistencia hasta la soldadura por fricción y agitación, la soldadura láser robótica está reemplazando ciertos procesos, aumentando la calidad y el rendimiento. Los tipos específicos de procesos de soldadura por láser que se están analizando mucho para una variedad de aplicaciones de soldadura robótica incluyen la soldadura con alambre caliente y la soldadura láser híbrida. Asimismo, la soldadura láser para revestimiento con alambre y polvo está ganando interés debido a la velocidad y el bajo aporte de calor.



Diseño de juntas
Las juntas traslapadas con ajuste apretado funcionan mejor para la soldadura láser. Los pequeños espacios entre las superficies pueden convertir la soldadura láser en corte láser rápidamente y es por eso que los accesorios para soldadura láser utilizan sujeción de alta fuerza. La soldadura láser solo requiere acceso por un solo lado, a diferencia de la soldadura por puntos, pero la parte inferior necesita soporte para resistir las fuerzas de sujeción.

Superficie
También se debe pensar en la superficie del producto que se va a soldar. Idealmente, cuando se utiliza un láser para un producto, se debe utilizar una superficie de clase A (una superficie de forma libre con una forma estética y una calidad de superficie óptima). Esto se debe a que la pequeña zona afectada por el calor se limpia bastante bien. Por esta razón, el uso de la soldadura láser, en lugar de la soldadura por puntos de resistencia tradicional (RSW), la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) o la soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG), se está expandiendo en industrias como la industria de electrodomésticos, donde el acero inoxidable Se fabrican campanas extractoras, hornos y frigoríficos.

Recursos Especializados
Al programar un robot, es fundamental que el operador comprenda el proceso que le está enseñando al robot. Es posible que un operador de robótica experto con experiencia en soldadura por arco o por resistencia no comprenda completamente los procesos láser. Por esta razón, y para aprovechar al máximo el proceso mientras se mantiene la integridad de la pieza, las empresas deben considerar contratar o capacitar personal para comprender las técnicas de soldadura por láser. Los voltios, los amperios y la velocidad de alimentación del alambre se reemplazan con la potencia y la velocidad del láser, sin mencionar las diferencias del gas de protección y el metal de aporte potencialmente utilizados. La seguridad del láser también es un factor crítico del que el personal de la planta también será responsable.

Desde la geometría de la junta hasta el ajuste de la pieza y más, hay muchas facetas en las que pensar con la soldadura láser robótica. Si se pregunta si la calidad robusta y el aumento en el rendimiento proporcionado por la soldadura láser robótica son una buena opción para su empresa, es aconsejable comunicarse con su proveedor de robots preferido para buscar respuestas a sus preguntas específicas sobre aplicaciones.