SWR+HyperFill de Novarc Technologies utiliza la tecnología de soldadura por arco metálico de dos hilos de Lincoln Electric para rellenar y sellar soldaduras de tuberías.
Soldar tuberías cortas es un proceso complejo. El diámetro y el grosor de las paredes son ligeramente diferentes; es la naturaleza misma del proceso. Esto hace que el ajuste sea un proceso de concesiones y la soldadura, un proceso de adaptación. Este proceso no es fácil de automatizar, y ahora hay menos soldadores de tuberías competentes que nunca.
La empresa también quiere conservar sus excelentes soldadores de tubos. Los buenos soldadores probablemente no querrán soldar 8 horas seguidas a 1G mientras el tubo está en un mandril giratorio. Quizás hayan probado 5G (horizontal, los tubos no pueden girar) o incluso 6G (tubos no giratorios en posición inclinada), y esperan poder aplicar estas habilidades. Soldar a 1G requiere habilidad, pero las personas con experiencia pueden encontrarlo monótono. Además, puede llevar mucho tiempo.
Sin embargo, en los últimos años, han surgido más opciones de automatización en la planta de fabricación de tuberías, incluyendo robots colaborativos. Novarc Technologies de Vancouver, Columbia Británica, que lanzó el robot colaborativo de soldadura de carrete (SWR) en 2016, ha incorporado al sistema la tecnología de soldadura por arco metálico de doble hilo (GMAW) HyperFill de Lincoln Electric.
Esto proporciona una columna de arco más grande para soldaduras de alto volumen. El sistema cuenta con rodillos y puntas de contacto especiales que permiten pasar dos alambres por el mismo conducto y crear un cono de arco más grande, lo que permite soldar casi el doble de material depositado.
Así lo afirmó Soroush Karimzade, director ejecutivo de Novarc Technologies, que presentó la tecnología SWR+Hyperfill en FABTECH 2021. "Aún se pueden obtener tasas de deposición comparables para tuberías [paredes] de 0,5 a 2 pulgadas".
En una configuración típica, el operador configura el cobot para realizar una pasada de raíz de un solo hilo con una antorcha, luego retira la antorcha y la reemplaza, como de costumbre, por otra con una configuración GMAW de dos hilos, lo que aumenta el relleno. Se eliminan depósitos y obstrucciones en los conductos. "Esto ayuda a reducir el número de pasadas y la entrada de calor", explicó Karimzadeh, añadiendo que el control de calor ayuda a mejorar la calidad de la soldadura. "Durante nuestras pruebas internas, logramos resultados de alto impacto hasta a -50 grados Fahrenheit".
Como cualquier taller, algunos talleres de tuberías son empresas diversificadas. Rara vez trabajan con tuberías de paredes gruesas, pero cuentan con un sistema de inactividad en las esquinas por si acaso se realiza dicho trabajo. Con el cobot, el operador puede usar una configuración de un solo alambre para tubos de pared delgada y luego cambiar a una configuración de doble antorcha (un alambre para el conducto radicular y doble alambre GMAW para el relleno y cierre de los conductos) al procesar tubos de pared gruesa que antes se requerían para el sistema de tuberías del sistema de soldadura subarco.
Karimzadeh añade que también se puede utilizar una configuración de doble antorcha para aumentar la flexibilidad. Por ejemplo, un cobot de doble antorcha puede soldar tanto tubos de acero al carbono como de acero inoxidable. Con esta configuración, el operador utilizará dos antorchas en una configuración de un solo alambre. Una antorcha suministrará alambre de relleno para trabajos de acero al carbono y la otra, para tubos de acero inoxidable. «En esta configuración, el operador dispondrá de un sistema de alimentación de alambre sin contaminación para una segunda antorcha diseñada para trabajar con acero inoxidable», explica Karimzadeh.
Según informes, el sistema puede realizar ajustes sobre la marcha durante pasadas de raíz críticas. "Durante la pasada de raíz, al atravesar el punto de unión, la separación se ensancha y se estrecha según el ajuste de la tubería", explica Karimzade. "Para adaptarse a esto, el sistema puede detectar adherencias y realizar soldadura adaptativa. Es decir, cambia automáticamente los parámetros de soldadura y movimiento para garantizar una correcta integración en estos puntos de unión. También puede detectar cómo cambia la separación y modificar los parámetros de movimiento para garantizar que no se produzcan soplos, de modo que se realice la pasada de raíz correcta".
El sistema cobot combina el seguimiento láser de la costura con una cámara que proporciona al soldador una visión clara del alambre (o del alambre en una configuración de dos alambres) a medida que el metal fluye hacia la ranura. Durante años, Novarc ha utilizado datos de soldadura para crear NovEye, un sistema de visión artificial basado en IA que aumenta la autonomía del proceso de soldadura. El objetivo es que el operador no tenga el control constante de la soldadura, sino que pueda alejarse para realizar otras tareas.
Compare todo esto con una aplicación que implica la preparación manual del conducto radicular, seguida de una pasada rápida y una preparación manual del conducto en caliente con una pulidora para limpiar la superficie de los conductos radiculares. Después, el tubo corto se introduce finalmente en el conducto de obturación y tapado. "Esto suele requerir trasladar la tubería a otro sitio", añade Karimzade, "por lo que se necesita manipular más material".
Ahora imagine la misma aplicación con automatización de cobot. Con una configuración de un solo cable para conductos radiculares y de recubrimiento, el cobot suelda la raíz e inmediatamente comienza a rellenar el conducto sin detenerse para revestirla. Para tuberías gruesas, la misma estación puede comenzar con un soplete de un solo cable y cambiar a uno de dos cables para las pasadas posteriores.
Esta automatización robótica colaborativa podría ser revolucionaria en un taller de tuberías. Los soldadores profesionales dedican la mayor parte de su tiempo a realizar las soldaduras de tuberías más difíciles, imposibles de realizar con un mandril rotatorio. Los principiantes pilotarán cobots junto a los veteranos, supervisarán y controlarán las soldaduras y aprenderán a realizar soldaduras de tuberías de calidad. Con el tiempo (y tras practicar en la posición manual de 1G), aprendieron a manejar el soplete y finalmente aprobaron las pruebas de 5G y 6G para convertirse en soldadores profesionales.
Hoy en día, un novato que trabaja con un cobot puede estar emprendiendo una nueva carrera como soldador de tuberías, pero la innovación no lo hace menos efectivo. Además, la industria necesita buenos soldadores de tuberías, especialmente maneras de mejorar su productividad. Es probable que la automatización de la soldadura de tuberías, incluyendo los robots colaborativos, desempeñe un papel cada vez más importante en el futuro.
Tim Heston, editor sénior de The FABRICATOR, trabaja en la industria de la fabricación de metales desde 1998. Comenzó su carrera en la revista Welding Magazine de la American Welding Society. Desde entonces, ha cubierto todos los procesos de fabricación de metales, desde el estampado, el doblado y el corte hasta el esmerilado y el pulido. Se incorporó a The FABRICATOR en octubre de 2007.
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