Title

ROBOTIZAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE SOLDAGEM ORBITAL DE TUBOS

ROBOTIZAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE SOLDAGEM ORBITAL DE TUBOS

Authorship

II, Eduardo José Lima; Torres, Guilherme Campelo Fortunato; Felizardo, Ivanilza; Filho, Frederico Allevato Ramalho; Bracarense, Alexandre Queiroz

II, Eduardo José Lima

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Torres, Guilherme Campelo Fortunato

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Felizardo, Ivanilza

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Filho, Frederico Allevato Ramalho

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Bracarense, Alexandre Queiroz

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DOI

10.5151/2594-5335-0034

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Abstract

O presente trabalho apresenta a robotização do processo de soldagem de tubos (com costura ou sem costura), conhecida como Soldagem Orbital, utilizando o processo de soldagem com arame sólido – GMAW (gas metal arc welding) e tubular - FCAW (flux cored arc welding). O trabalho descreve o levantamento de uma tabela de referência a ser utilizada na soldagem e que contém os melhores parâmetros encontrados para cada posição (plana, sobre-cabeça, vertical ascendente ou vertical descendente). Em seguida é mostrado o desenvolvimento de um robô com quatro graus de liberdade, permitindo todos os movimentos necessários à tocha para soldagem. O robô é ainda capaz de controlar os parâmetros de soldagem (tensão e corrente), através da atuação direta do sistema de controle na máquina de solda. É mostrado ainda o desenvolvimento de um sensor que viabiliza o senso de posicionamento do robô ao sistema de controle para a seleção dos parâmetros a partir da tabela. Mostra-se que a robotização do processo da soldagem orbital permite obter ganho na qualidade do produto final, aumento considerável da repetibilidade, diminuição do retrabalho e diminuição do tempo de execução da solda. No mínimo, o robô é capaz de reproduzir o trabalho (a solda) do melhor soldador humano, através da utilização dos mesmos parâmetros contidos na tabela de referência. Além disso, utilizando o robô, é possível otimizar tais parâmetros a fim de aumentar a qualidade e as taxas de deposição de material e, por fim, aumentar a velocidade da soldagem, diminuindo ainda mais o tempo gasto em cada cordão.

This work presents the robotization of pipes welding process, called Orbital welding, using the Gas Metal Arc Welding (GMAW) and Flux Cored Arc Welding (FCAW) processes. The work describes the generation of a look-up table containing the best parameters for each one of the welding positions (flat, vertical up, vertical down and over-head). It’s also shown the development of a 4 degree of freedom robot, which gives to the torch all the needed movements in order to get an optimal weld. The robot is also able to control the welding parameters (voltage and current) by directly actuating in the weld font controller. The work also shows the development of a sensor to inform to the controller the absolute robot position, in order to select the best welding parameters in the look-up table. It’s shown that the orbital welding robotization improves the final product quality and repeatability and decreases the rework and the weld execution time. In the worst case, the robot is able to reproduce the work (the weld) of the best human welder, by using the same parameters in the look-up table. Moreover, using the robot, it is possible to optimize these parameters in order to improve the quality, the metal deposition rates and the welding speed, decreasing the time spent on each weld.

Keywords

Soldagem orbital, robotização, Controle, otimização da soldagem

Orbital welding, robotization, Control, weld optimization