اتوماسیون جوش چیست؟
به مجموعهای از فرآیندها و فناوریها اشاره دارد که برای افزایش دقت، سرعت و کیفیت عملیات جوشکاری به کار میروند. این فناوریها به طور عمده در صنایع تولیدی، خودروسازی، هوافضا و ساخت و ساز استفاده میشوند. اتوماسیون جوشکاری این قابلیت را دارد که به طور کامل یا جزئی باشد و از دستگاههای مختلفی برای انجام جوشکاری با کنترل کامپیوتری استفاده میکند.
اتوماسیون جوش و بررسی انواع آن
اتوماسیون جوشکاری، فرآیندی است که در آن، جوشکاری به جای انجام دستی، توسط دستگاهها و رباتها انجام میشود. این فرآیند مزایای بسیاری از جمله افزایش سرعت، دقت، کیفیت و کاهش خطای انسانی را به همراه دارد. انواع اتوماسیون های جوش را میتوان به دستههای مختلفی تقسیم کرد که در اینجا، برخی از مهمترین آنها آورده شده است:
1. اتوماسیون جوشکاری مقاومتی (Resistance Welding)
در این روش، با اعمال جریان الکتریکی زیاد و فشار به قطعات، گرما تولید شده و باعث ذوب موضعی فلز و ایجاد جوش میشود. انواع مختلفی از جوشکاری مقاومتی وجود دارد که از جمله آنها میتوان به جوش نقطه ای، جوش درزی و جوش برجسته اشاره کرد.
2. اتوماسیون جوشکاری قوس الکتریکی (Arc Welding)
با ایجاد یک قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار، گرما تولید شده و در نتیجه شرایط ذوب فلز و ایجاد جوش فراهم خواهد شد. در بین انواع مختلف جوشکاری قوس الکتریکی؛ جوشکاری TIG، MIG/MAG و جوشکاری زیر پودری بیشترین کاربرد را دارند.
3. اتوماسیون جوشکاری با پرتو الکترون (Electron Beam Welding)
از یک پرتو الکترون پر انرژی برای ذوب فلز و ایجاد جوش بهره می برند. این روش برای جوشکاری مواد با ضخامت بالا و آلیاژهای خاص بسیار مناسب و کاربردی است.
4. اتوماسیون جوشکاری با لیزر (Laser Welding)
و اما در این روش، فناوری لیزر برای ایجاد حرارت موضعی و ذوب فلز مورد استتفاده قرار می گیرد. برای جوشکاری دقیق و ظریف قطعات کوچک و حساس؛ اتوماسیون جوشکاری با لیزر، بهترین نتایج را ارائه می کند.
عوامل موثر در انتخاب نوع اتوماسیون جوش
نوع فلز: نوع فلز، ضخامت و خواص مکانیکی آن در انتخاب نوع اتوماسیون جوش بسیار موثر است.
کیفیت جوش: سطح کیفیت مورد نیاز برای جوش نیز تا در زیادی در انتخاب نوع مناسب، تاثیر گذار خواهد بود.
سرعت تولید: سرعت تولید محصول از دیگر پارامترهای کلیدی در انتخاب است.
افزون بر موارد فوق در راستای انتخاب جوشکاری رباتیک، هزینه تجهیزات و فرآیند جوشکاری نیز باید مورد توجه قرار بگیرد.
تفاوت جوشکاری روباتیک (Robotic Welding) و نیمه اتوماتیک (Semi-Automatic Welding)
در روش جوشکاری روباتیک، از روباتها برای انجام عملیات جوش استفاده میشود. روباتها میتوانند به سرعت و با دقت بالا عملیات جوشکاری را انجام دهند و قابلیت برنامهریزی برای انجام عملیات پیچیده را دارند. اما در روش نیمه اتوماتیک، یک اپراتور انسانی دستگاه جوشکاری را راهاندازی میکند و بخشی از فرآیند جوشکاری توسط انسان کنترل میشود، اما بعضی از مراحل مانند تغذیه سیم به صورت اتوماتیک انجام خواهد شد.
به عبارت ساده تر اینکه در جوشکاری کاملاً اتوماتیک، تمام مراحل جوشکاری به صورت اتوماتیک انجام شده و نیازی به دخالت مستقیم انسان نیست. این روش معمولاً در تولید انبوه کاربرد دارد.
موارد کاربرد جوشکاری رباتیک
جوشکاری رباتیک به دلیل مزایای فراوانی که دارد، در صنایع مختلف ورود کرده و کاربرد گستردهای دارد. برخی از مهمترین موارد کاربرد جوشکاری رباتیک به شرح زیر است:
کاربرد جوشکاری رباتیک در صنایع خودروسازی
رباتها در جوشکاری بدنه خودرو، از جمله جوشکاری سقف، دربها، ستونها و شاسی، استفاده میشوند. علاوه بر این؛ برای جوشکاری قطعات کوچک و پیچیده خودرو، از جمله قطعات موتور و گیربکس نیز کاربرد دارند.
کاربرد جوشکاری رباتیک در صنایع هوافضا
جالب است بدانید که رباتها در جوشکاری قطعات هواپیما، از جمله بالها، بدنه و موتور، به دلیل نیاز به دقت و کیفیت بالا، بسیار مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین، در ساخت ماهوارهها، به دلیل حساسیت بالای قطعات، از جوشکاری رباتیک برای اطمینان از کیفیت و دقت جوش استفاده میشود.
کاربرد جوشکاری رباتیک در صنایع ساخت و ساز
در ساخت سازههای فلزی بزرگ، مانند پلها، ساختمانها و برجها از قابلیت های پیشرفته جوشکاری روباتیک بهره می برند. رباتها در جوشکاری لولههای با قطرهای مختلف و در طولهای زیاد، بهترین نتایج را ارائه می کنند.
سایر صنایع
صنعت کشتیسازی: برای جوشکاری بدنه کشتیها و سازههای دریایی
صنعت تولید لوازم خانگی: جوشکاری قطعات لوازم خانگی مانند یخچال، ماشین لباسشویی و…
صنعت تولید تجهیزات پزشکی: جوشکاری تجهیزات پزشکی مانند دستگاههای تصویربرداری و تجهیزات جراحی
مزایا ترکیب جوشکاری و هوش مصنوعی
در راستای پرداختن به بحث اتوماسیون جوش و هر آنچه که در مورد آن باید بدانید، خوب است نگاهی داشته باشیم به مزایای ترکیب جوشکاری و هوش مصنوعی (AI). این، یکی از نوآوریهای پیشرفته در صنعت است که منجر به بهبود کیفیت، دقت و کارایی فرآیندهای جوشکاری شده است. این ترکیب شامل استفاده از الگوریتمهای هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل دادهها، کنترل فرآیند و پیشبینی نتایج جوشکاری است.
1. کنترل کیفیت در زمان واقعی
هوش مصنوعی میتواند دادههای جمعآوری شده از سنسورها و دوربینها را در زمان واقعی تحلیل کند تا کیفیت جوش را ارزیابی نماید. این اطلاعات شامل دما، ولتاژ، جریان و حتی تصاویر دقیق از ناحیه جوش هستند. این در حالی است که با استفاده از الگوریتمهای یادگیری ماشین، سیستمهای جوشکاری میتوانند خطاهای موجود در جوش را شناسایی کرده و بلافاصله به اپراتور هشدار دهند یا حتی فرآیند را متوقف کنند تا از ایجاد خرابیهای بزرگتر جلوگیری شود.
2. بهینهسازی پارامترهای جوشکاری
هوش مصنوعی این مزیت را دارد که به طور خودکار پارامترهای جوشکاری مانند سرعت جوش، شدت جریان و ولتاژ را بر اساس شرایط فعلی تنظیم کند. این تنظیمات با تحلیل دادههای پیشین و شرایط محیطی بهینهسازی میشود. در عین حال، سیستمهای هوشمند میتوانند از دادههای قبلی یاد بگیرند و فرآیندهای جوشکاری را به مرور زمان بهینهتر کنند.
3. پیشبینی عمر و سلامت جوش
با استفاده از دادههای جمعآوری شده، الگوریتمهای هوش مصنوعی قادر هستند تا عمر و سلامت نهایی جوش را پیشبینی کنند. این امر نه تنها به برنامهریزی بهتر برای تعمیر و نگهداری کمک میکند، بلکه از وقوع شکستهای ناگهانی نیز جلوگیری خواهد کرد.
4. رباتهای جوشکاری هوشمند
هوش مصنوعی میتواند کنترل کامل روباتهای جوشکاری؛ از جمله مسیریابی دقیق، تنظیمات پارامترهای جوشکاری، و تشخیص و رفع مشکلات به صورت خودکار را بر عهده بگیرد. در واقع، روباتهای مجهز به هوش مصنوعی میتوانند با توجه به دادههای جدید و تغییرات در فرآیند، به طور خودکار خود را با شرایط جدید سازگار کنند.
5. شبیهسازی و آموزش
جالب تر اینکه از مدلهای هوش مصنوعی میتوان برای شبیهسازی فرآیندهای جوشکاری و بررسی نتایج مختلف پیش از اجرا در دنیای واقعی استفاده کرد. این کار کمک میکند تا ریسکها و مشکلات احتمالی شناسایی و رفع شوند.
6. ایمنی و کاهش خطرات با اتوماسیون جوش
هوش مصنوعی این توانایی را دارد که شرایط خطرناک را شناسایی کرده و هشدارهای لازم، از جمله دمای بیش از حد، نشت گاز یا هرگونه شرایط غیرعادی دیگر را ارائه بدهد.
این رویکردها بهبودهای قابل توجهی در کیفیت، کارایی، و ایمنی فرآیندهای جوشکاری فراهم میکنند و به صنعت این امکان را میدهند که با چالشهای پیچیدهتری روبرو شود و نیازهای مدرن تولید را برآورده کند.
تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری رباتیک
برای اجرای یک سیستم کامل جوشکاری رباتیک، به مجموعه ای از تجهیزات تخصصی نیاز است. این تجهیزات به طور کلی به سه دسته اصلی تقسیم میشوند:
1. ربات جوشکاری
بازوی ربات: قلب سیستم جوشکاری رباتیک است که وظیفه حرکت مشعل جوشکاری و انجام عملیات جوش را بر عهده دارد. رباتهای جوشکاری معمولاً دارای 6 محور حرکتی هستند تا بتوانند به تمام نقاط قطعه کار دسترسی پیدا کنند.
کنترلر ربات: این واحد وظیفه کنترل حرکات ربات، سرعت جوشکاری، پارامترهای جوشکاری و سایر عملکردهای ربات را بر عهده دارد.
تجهیزات جانبی ربات: شامل سنسورها، ابزارهای تعویض ابزار و سایر تجهیزات جانبی است که برای بهبود عملکرد ربات استفاده میشود.
2. منبع تغذیه جوشکاری
منبع تغذیه قوس الکتریکی: با هدف تامین جریان الکتریکی مورد نیاز برای ایجاد قوس جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد. نوع منبع تغذیه بسته به نوع فرآیند جوشکاری (MIG/MAG, TIG, …) متفاوت است.
کنترل کننده منبع تغذیه: این واحد وظیفه کنترل پارامترهای جوشکاری مانند ولتاژ، جریان و سرعت تغذیه سیم جوش را بر عهده دارد.
3. تجهیزات جانبی
مشعل جوشکاری: برای هدایت قوس الکتریکی به سمت محل جوشکاری کاربرد دارد.
واحد تغذیه سیم جوش: در روشهای جوشکاری MIG/MAG، این واحد موظف است که سیم جوش به داخل مشعل را به طور دائم تغذیه کند.
سیستم خنککننده: خنک کردن مشعل جوشکاری و سایر اجزای سیستم.
سیستم محافظ گاز: ایجاد محیط محافظ اطراف قوس جوشکاری.
سیستم تعویض ابزار: تعویض خودکار ابزارها و قطعات مصرفی.
سیستم بینایی ماشین: تشخیص موقعیت قطعه کار و کنترل دقیق ربات.
نرمافزار برنامهنویسی: برنامهریزی مسیر حرکت ربات و پارامترهای جوشکاری.
عوامل موثر در خرید تجهیزات اتوماسیون جوش
نوع فرآیند جوشکاری: نوع فرآیند جوشکاری (MIG/MAG, TIG, …) تعیین میکند که چه نوع منبع تغذیه و مشعلی مورد نیاز است.
نوع قطعه کار: ابعاد، شکل و جنس قطعه کار در انتخاب نوع ربات و تجهیزات جانبی تاثیرگذار است.
حجم تولید: حجم تولید تعیین میکند که چه نوع رباتی با چه ظرفیت تولیدی را خریداری کنید.
دقت و کیفیت مورد نیاز: برای جوشکاری با دقت بالا، به تجهیزات دقیقتر و پیشرفتهتر نیاز است.
بودجه: بودجه در دسترس نیز یکی از عوامل مهم در انتخاب تجهیزات است.
سخن پایانی
اتوماسیون جوشکاری، با جایگزینی نیروی انسانی با رباتها و دستگاههای خودکار، تحولات شگرفی در صنعت ایجاد کرده است. این فناوری به دلیل مزایای فراوانی که دارد، در صنایع مختلف و در طیف گسترده، مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به اینکه رباتها با دقت بسیار بالایی عملیات جوشکاری را انجام میدهند، در نتیجه کیفیت جوشها به طور قابل توجهی بهبود مییابد. این در حالی است که با حذف عامل انسانی، خطاهای ناشی از خستگی، عدم تمرکز و سایر عوامل انسانی به حداقل میرسد.
مقاله پیشنهادی:
