Sono molteplici i casi in cui la saldatura sui tubi che si intende lavorare rappresenta un problema da affrontare per ottenere pezzi finiti soddisfacenti: requisiti tecnici, estetici, strutturali ma anche tolleranze di spessore e quindi rischi sulla continuità del processo non permettono di lasciare al caso la posizione del cordone di saldatura ossia l’angolo con cui si presenta ogni tubo caricato, che si tratti di taglio laser o di curvatura. Approfondiamo la questione per poter apprezzare le soluzioni messe a disposizione sugli impianti BLM GROUP.
Nel caso del taglio laser, ogni tubo caricato da un fascio può potenzialmente entrare in macchina con un angolo diverso. L’orientazione manuale dei tubi, oltre a costare tempo, espone a potenziali errori da parte dell’operatore che, se non intercettati, causano una serie di pezzi da scartare.
Nel taglio laser di tubi di sezione quadrata e di pacco ordinato si ha certamente la possibilità di preorientare i tubi nel caricatore dell’impianto Lasertube, sicuri che l’angolo rimarrà invariato durante il trasferimento sulla linea di lavoro. Invece, nel taglio laser di tubi di sezione tonda e in generale di pacchi non ordinati non c’è modo di vincolare in maniera affidabile l’angolo di caricamento di ciascun tubo e avere la saldatura dove si desidera, ma soprattutto non si può far sì che l’angolo sia lo stesso per tutti i tubi.
Per avere un processo affidabile e non generare scarti, la soluzione è rilevare la saldatura sul tubo da tagliare laser dopo il suo caricamento. Le Lasertube BLM GROUP svolgono questo compito in automatico attraverso un dispositivo ottico installato nella cabina di taglio chiamato Active Weld.
Nel taglio laser di tubi di sezione quadrata e di pacco ordinato si ha certamente la possibilità di pre-orientare i tubi nel caricatore dell’impianto Lasertube.
Come funziona il sistema di rilevamento della saldatura del tubo: Active Weld
Il tubo, al termine del caricamento, viene illuminato in modo da mettere in evidenza il cordone di saldatura – sia che si trovi all’interno o all’esterno del tubo – e contemporaneamente una telecamera ne individua in modo automatico la posizione. Questa viene trasmessa al controllo numerico che confronta il dato misurato con l’informazione contenuta nel programma pezzo (o impostata dall’operatore sulla consolle).
La macchina provvede quindi a ruotare il tubo affinché la lavorazione cominci con l’angolo impostato in fase di programmazione: lo stesso angolo sarà replicato per tutti i tubi del fascio. In questo modo e solo in questo modo i pezzi risulteranno tutti uguali, con la saldatura rivolta nella stessa direzione rispetto alle lavorazioni.
Il tubo, al termine del caricamento, viene illuminato in modo da mettere in evidenza il cordone di saldatura.
Nei casi in cui il segno della saldatura sia particolarmente lieve o il tubo abbia numerosi segni che possono ingannare il sistema di rilevamento automatico è possibile per l’operatore attivare una procedura di addestramento iniziale.
L’immagine inquadrata dalla telecamera del dispositivo Active Weld è accessibile dal monitor della consolle ed è possibile definire sul primo tubo del fascio la zona interessata dalla saldatura: la sua larghezza, il livello di contrasto e anche un livello di confidenza al fine di eliminare ogni incertezza.
Il sistema cercherà su tutti i tubi successivi lo stesso pattern, senza richiedere ulteriori interventi all’operatore finché il livello di confidenza rilevato sia sopra soglia: qualora il sistema di riconoscimento dovesse riscontrare un livello di confidenza sotto la soglia minima impostata, la macchina chiederà all’operatore di confermare visivamente la saldatura.
Grazie a questa modalità interattiva si eviterà che la macchina produca pezzi con un orientamento errato.
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Quando è necessario rilevare la saldatura nella lavorazione del tubo?
Ora che sappiamo che la soluzione esiste ed è affidabile, vediamo in sequenza i casi più frequenti in cui è necessario individuare il cordone di saldatura.
Pezzi tutti uguali
Per avere la certezza della ripetibilità dei pezzi prodotti è necessario che tutti i tubi siano lavorati con:
- la saldatura nella stessa posizione;
- la stessa faccia nella stessa posizione iniziale nel caso di tubi quadrati o rettangolari;
- lo stesso angolo iniziale se si tratta di tubi tondi (ad esempio la saldatura sempre a 90° rispetto al primo taglio).
Cordone di saldatura di spessore pronunciato
I parametri tecnologici del laser, scelti in modo automatico dalla macchina per essere ottimali sullo spessore nominale del tubo, possono essere non efficaci quando il taglio attraversa il cordone di saldatura.
Può perciò succedere che gli sfridi non si stacchino o in alcuni casi che il pezzo al termine della lavorazione non si separi, con conseguente interruzione del ciclo automatico e necessità di intervenire per separare manualmente il pezzo dal resto del tubo.
Tubo con cordone di saldatura di spessore pronunciato, tagliato laser su impianto Lasertube.
Per risolvere questi inconvenienti – soprattutto il secondo – l’operatore può impostare manualmente una maggior potenza del laser ma, non sapendo dove si trova la saldatura, questa maggior potenza sarà usata per tutta la lavorazione. Di conseguenza, il calore trasferito al pezzo sarà maggiore e il rischio di bruciature più concreto.
Conoscendo invece la posizione della saldatura si permette alla macchina di modificare i parametri del laser solo in corrispondenza del passaggio sul tratto di maggior spessore, tenendo per tutto il resto del percorso i parametri standard e ottenendo quindi la qualità di taglio laser migliore possibile. Il distacco del pezzo avverrà in modo sistematico e il processo si svolgerà in modo affidabile e senza interruzioni.
Esigenze estetiche
Quando si vuole nascondere la saldatura perché i tubi restano a vista senza essere verniciati si sceglie di orientare la barra così da fare in modo che il cordone di saldatura resti sul lato nascosto del tubo.
Robustezza meccanica
La zona della saldatura è – seppur relativamente – termicamente alterata, ossia offre una resistenza meccanica diversa rispetto al resto del tubo a causa degli effetti del calore trasmesso nella fase di sigillatura (tempratura): questa differenza determina una asimmetria nel comportamento meccanico del tubo che può alterare il risultato di lavorazioni successive
Come rilevare il cordone di saldatura in una curvatubi
Anche nella curvatura del tubo, è preferibile quando non indispensabile gestire la posizione della saldatura. Anche in questo caso possono esserci requisiti estetici che richiedono di orientare opportunamente il tubo prima di cominciare con l’esecuzione delle curve, esigenza che si verifica spesso nel settore dell’arredo.
Esistono tuttavia aspetti tecnologici ancora più critici.
È innanzitutto opportuno evitare che la saldatura sia posizionata sull’estradosso (ossia il lato esterno della curva) perché è la parte del tubo che viene stirata a seguito della deformazione. La saldatura cambia le caratteristiche meccaniche del metallo – lo indurisce – a causa del calore trasferito e questo può portare a delle rotture. Oltre a questo, risulta anche che la resistenza meccanica del tubo saldato non sia più uniforme e simmetrica.
Nella curvatura del tubo è opportuno evitare che la saldatura sia posizionata sull’estradosso.
Qualora si lasci che la saldatura si posizioni casualmente si otterrebbero effetti di ritorno elastico diversi a seconda di come il tubo viene caricato (se non riposizionato) e quindi una minore ripetibilità del processo di curvatura del tubo. In definitiva, la saldatura va rilevata e posizionata in modo sistematico e costante.
La procedura è simile a quella già descritta per le Lasertube, per cercare di fare in modo che la saldatura abbia (in particolare per i tubi tondi) l’orientamento desiderato. L’errore è sempre in agguato, motivo per cui si preferisce utilizzare un sensore posizionato in prossimità della testa di curvatura.
Il sensore ottico di rilevamento del cordone di saldatura si attiva prima di iniziare il ciclo di curvatura del tubo e rileva la posizione della discontinuità cromatica sul tubo in rotazione sotto di lui: saldatura scura su tubo chiaro, tipico dell’inox o saldatura chiara su profilo scuro più frequente nei tubi in acciaio dolce.
Una volta rilevata la saldatura, la curvatubi ruota il tubo nella configurazione iniziale corretta.
Con questo approccio naturalmente è possibile vedere la saldatura solo all’esterno del tubo. Nei casi in cui la saldatura risultasse evidente solo all’interno, l’operatore può comunque segnare il tubo all’esterno con un tratto colorato in corrispondenza del cordone: si tratta di un compromesso, ma che risolve le necessità sia tecniche che estetiche senza gravare in modo eccessivo sulla produttività della macchina.
Il sensore ottico di rilevamento del cordone di saldatura si attiva prima di iniziare il ciclo di curvatura del tubo.
Come definire la posizione del cordone di saldatura in fase di creazione del programma pezzo
L’assegnazione della posizione avviene in modo semplice grazie ai CAD/CAM grafici tridimensionali disponibili sia per le Lasertube che per le curvatubi BLM GROUP, rispettivamente ArTube e VGP3D.
Proprio come si fa per aggiungere le lavorazioni desiderate sul tubo grezzo – geometrie da tagliare o curve da realizzare –, anche per la saldatura si ha un aiuto grafico chiaro e univoco: il pezzo completo con l’orientamento richiesto sarà visibile in anteprima con la saldatura nella posizione richiesta.
L’assegnazione della posizione avviene in modo semplice grazie ai CAD/CAM grafici tridimensionali disponibili sia per le Lasertube che per le curvatubi BLM GROUP.
La macchina riceverà l’informazione, attiverà il dispositivo di rilevamento all’inizio di ogni nuova barra e in pochi secondi imposterà l’orientamento richiesto in fase di design del pezzo.
Tutto questo significa nessun possibile errore da parte dell’operatore, niente scarti o pezzi diversi fra loro, lavorazioni affidabili su tutti i pezzi del lotto.
L’impostazione della posizione della saldatura si può fare anche in macchina tramite l’interfaccia grafica con pochi e semplici passaggi guidati.
Conclusioni
La ricerca della saldatura è una delle numerose funzionalità disponibili sugli impianti BLM GROUP, frutto di migliaia di installazioni e decenni di ottimizzazione in tutti i settori e con tubi di ogni tipo: un’esperienza nella lavorazione del tubo che si traduce in affidabilità e produttività, le due principali voci di interesse per un cliente che vuole mantenere solida la sua competitività.