Seu posicionador de soldagem está sobrecarregado? sinais, causa raiz e o que fazer a seguir

A sobrecarga do posicionador de soldagem é o que acontece quando o peso de uma peça de trabalho, ou seu torque fora do centro, excede o que o motor, as engrenagens e os rolamentos da máquina foram construídos para transportar Diagnosticar é melhor feito com a consciência de que os posicionadores normalmente não quebram alto e com aviso prévio Em vez disso, um posicionador de soldagem normalmente começará a agir “doentio (a sobrecarga) é um movimento lento, um motor superaquecido, um rolamento de poço de corrente perdida e no momento em que ocorre uma falha, os sintomas geralmente vêm se acumulando ao longo de semanas Esses sinais de problema são específicos do estilo ou tipo de soldagem de uma máquina, seja; seja um posicionador de soldagem de bancada, um posicionador de soldagem rotativo, um rotador de soldagem, ou um cabeçote-cauda, ou se ele é alimentado por MIG, TIG, soldagem por bastão ou arco submerso, a física é a mesma, e não importa se o equipamento é novinho em folha ou uma falha de soldagem usada, podemos observar a maioria dos operadores de soldagem e quebrar o modo de soldagem e quebrar os sintomas de soldagem para quebrar o modo de soldagem e quebrar o que antes de soldagem pode quebrar o modo de soldagem para quebrar.

O que realmente conta como uma sobrecarga

A sobrecarga não é uma função de quão pesado é o item em sua balança, mas quanto torque ele coloca no trem de força Em “Análise e Projeto de Mecanismos Posicionadores para Soldagem Automática”, uma tese de engenharia mecânica conduzida no MIT em 2022, pesquisadores detalham como as tensões físicas colocadas nos rolamentos de um fuso posicionador estão relacionadas ao peso de uma peça, bem como sua distância do eixo do fuso não seu peso sozinho De acordo com o estudo, “A capacidade nominal de torque do motor está diretamente relacionada à capacidade de carga do fuso” Toda classificação de capacidade encontrada em uma placa de identificação assume que o centro de gravidade da peça está em um ponto particular, e desviar-se deste ponto resulta em diferentes forças do mundo real na máquina, mesmo que a leitura na escala não tenha mudado Outro artigo revisado por pares do International Journal of Engineering Research and Development (IJERD) fornece um exemplo completo e ponta a ponta dessa relação matemática usando um pequeno acionamento: um motor de 60 W acionado a 6.000 RPM com uma redução de 1:5 engrenagem que é projetada para lidar com capacidades de carga estáticas e dinâmicas específicas para um determinado rolamento (a) precisamente o mesmo tamanho mecânico que aciona o torque, independentemente do tamanho do torque.

Revista comercial The Fabricator, uma publicação da FMA, expõe a matemática com um exemplo claro Imagine colocar um 50 lb. soldagem a 3 polegadas de distância da superfície da mesa de posicionamento na posição horizontal; isso exerce um torque de 12,5 libras-pé Mova esses mesmos 50 lb. parte a 6 polegadas de distância e você dobra o torque para 25 libras-pé, apesar de usar exatamente o mesmo peso Este princípio é o motivo pelo qual um posicionador de soldagem pode suportar com segurança um peso específico quando centrado na mesa, mas pode ser sobrecarregado com uma peça de trabalho muito mais leve, mas mais desajeitadamente colocada.

A capacidade vertical é realmente metade da capacidade horizontal?

A desclassificação vertical é o erro mais frequente no dimensionamento da máquina Se você considerar a rotação contínua que a mesa de um posicionador pode sofrer - variando tipicamente de 0° a 135° em modelos industriais - até mesmo uma peça estática está constantemente sendo aproveitada à medida que o ângulo de inclinação da mesa aumenta, colocando um torque de carga crescente na máquina à medida que ela se afasta de 0°.

Outro aspecto onde a capacidade não é absoluta é sua dependência da posição Mesmo as próprias diretrizes de dimensionamento de Koike dizem que um posicionador é classificado para 40.000 lb somente quando o Centro de Gravidade (CG) da carga está a 12 polegadas ou menos da superfície da mesa Mova que CG ainda uma polegada ou duas mais longe, e que a classificação de 40.000 lb não se aplica mais É uma característica comum entre os gráficos de capacidade do fabricante; O posicionador GP-200/GPP-200 da Gullco, avaliado em 150 lbs a 3 polegadas de CG, cai para um insignificante 37,5 lbs a 12 polegadas (que é quatro vezes a diferença de capacidade simplesmente do posicionamento Verifique as classificações horizontal e vertical antes de assumir uma parte “fits.”

6 sinais de alerta de que seu posicionador está sobrecarregado

Uma sobrecarga verdadeira normalmente não mata uma máquina na primeira peça pesada; é cumulativo, e o sistema de transmissão enviará sinais de alerta claros bem antes de qualquer componente crítico falhar As mudanças de velocidade à medida que a mesa passa 12 e 6 horas são sinalizadas por A orientação do posicionador de bancada do Fabricator como um sintoma precoce e fácil de capturar de uma carga desequilibrada ou suspensa O gráfico a seguir - A Triagem de Sobrecarga de 6 Sinais - fornece uma sequência de verificação amigável ao campo que aborda os sintomas de menor custo para inspecionar primeiro.

O último sinal da lista não é hipotético Como contou um membro do fórum Practical Machinist, depois de soldar acessórios inoxidáveis no rotador de sua loja por cerca de 20 minutos, ele notou um cheiro de plástico queimado e descobriu que o cabo de alimentação para o controle de velocidade CC estava literalmente derretendo por dentro, porque o cabo do solo de soldagem nunca havia sido anexado à peça de trabalhoReconectando o solo à peça de trabalho resolveu imediatamente o problema, sem danos ao próprio rotador Essa importante distinção - falha elétrica versus sobrecarga mecânica - é o foco da próxima seção.

O caminho de falha oculto: como a sobrecarga de corrente danifica os rolamentos

O equívoco mais comum de sobrecarga é que é simplesmente um problema de “weight”Há um caminho de sobrecarga menos aparente e insidioso que não tem absolutamente nada a ver com a massa da carga: corrente de soldagem encontrando seu caminho através dos rolamentos do posicionador em vez de um solo adequado Este fenômeno é advertido por três fabricantes de equipamentos independentes (Gullco, Westworld e Baileigh) em seus manuais do operador Gullco afirma explicitamente em seu manual técnico, “Um circuito de solo de soldagem ruim fará com que o solo de solda passe pelo posicionador, causando danos ao controle do motor, cabos, sistema de acionamento e aos rolamentos do fuso principal” Da mesma forma, o manual VP3 da Westworld aconselha, “Se esta conexão NÃO for feita a corrente de solda irá aterrar através do centro do conjunto da mesa e danificar os rolamentos e outras peças do manual do rotador da” Baileigh corrobora isso, adicionando um aviso específico de não aterramento à estrutura de suporte.

Este é um fenômeno familiar para quem já fez algum trabalho com máquinas rotativas (não apenas com aqueles que soldam apenas fóruns).Em Catálogo de falhas de rolamentos da Timken, é sua própria categoria listada de “Burns From Electric Current”-separado de desgaste, contaminação ou corrosão - com sua própria característica visual: pequenos pontos cônicos e derretidos dispostos em uma linha ao redor da corrida na direção da viagem, lembrando minúsculos cordões de contas, chamados caneluras elétricas ou corrosão elétrica. Veja como um reparador de posicionadores de 20 anos de experiência em lojas descreve isso no fórum Miller: “pequenos golpes de arco na superfície... tornam-se muito mais difíceis do que a corrida ou o rolamento, e à medida que rola ao redor causa danos que destroem as outras partes.” Acontece gradualmente, não pode ser visto de fora do posicionador e, quando começa a aparecer como ruído e vibração, a corrida geralmente já foi interrompida.

O que impede que a corrente de soldagem danifique os rolamentos?

Aterramento adequado: fornecendo um anel de deslizamento devidamente avaliado ou contato de escova com mola que dá retorno de corrente de soldagem um caminho de baixa resistência fácil de volta para a máquina de solda em vez de encontrá-lo através do rolamento ANSI Z49.1 (Segurança na soldagem, corte e processos aliados) terminologia distingue entre um chumbo de trabalho e uma terra de chumbo-trabalho corrente deve retornar através de um cabo de tamanho adequado para o trabalho, não através de alguma rota improvisada Construindo sobre esse padrão, O guia de aterramento do Fabricante Aconselha: “a conexão de aterramento deve ser feita independente da conexão de circuito de soldagem e ter um cabo de aterramento adequadamente avaliado,” observando que uma classificação de “200 amperes ou mais é uma boa regra prática.” Não fazê-lo (ou falha de escovas desgastadas e entupidas com pó de oficina para fazer contato adequado) força a corrente de soldagem a seguir seu próprio caminho - muitas vezes através de esferas e pistas de rolamento Um estudo de campo em motores acionados por VFD sugere que uma tensão normal do eixo à estrutura está na faixa de 3 a 5 volts, mas unidades prejudiciais podem exibir tensões nos dois dígitos e além Considere medições de tensão do eixo com um multímetro barato para ser um alerta rápido, barato e antecipado - não trate os números como benchmarks precisos de passagem/reprovação, no entanto.

O que fazer no momento em que você suspeita de sobrecarga

Quase todos os fabricantes de posicionadores têm uma lista de verificação quase idêntica para os primeiros passos, quando as viagens motorizadas e nossa própria documentação da Gullco correspondem praticamente literalmente ao procedimento típico, muitas vezes resumido como:

1. Pare o posicionador. Nenhuma quantidade de músculo o tirará de uma barraca, e repetidas tentativas de viagem tirarão as engrenagens e queimarão o motor. Simplesmente não consegue suportar os altos torques repetidos envolvidos em um movimento fracassado.
2. Pese a carga real É a soma total da peça de trabalho, além de qualquer fixação, grampos, mandris e a classificação de capacidade de carga útil da unidade e seus anexos, não apenas o que está impresso na etiqueta da peça de trabalho.
3. Verifique fusíveis e viagens térmicas. Um disparo de relé de sobrecarga, em comparação com um disparo instantâneo causado por um estol, é projetado para resfriar e reiniciar; disparos repetidos de um relé de sobrecarga Classe 10 na mesma carga sugerem uma sobrecarga genuína, não uma falha.
4. Recentrar a carga Uma peça deslocada ou montada fora do centro, com um acessório e grampos aplicados, é a causa mais comum do que parece sobrecarga Uma vez fora do centro, o CG não está mais alinhado com o eixo de rotação, e isso causa uma ação de ligação e um aumento no torque, que aciona o relé de sobrecarga.
5. Isole antes de inspecionar. Desenergize e bloqueie sua máquina, de acordo com Requisitos de proteção de máquinas da OSHA, se você estiver removendo painéis para entrar no gabinete de controle, testando o solo com um medidor ou aproximando-se do mandril e do acessório com uma ferramenta A energia rotacional e a atração gravitacional (se a carga não estiver perfeitamente horizontal) ainda são fatores, mesmo depois que a unidade tropeçou.

Um cuidado observado em vários manuais: não inverta a rotação antes que a máquina tenha parado de se mover, e não inicie sequências start-stop-start repetidamente sem esperar que o movimento cesse Essas ações aumentam as cargas de inércia rotacional acima do que pode estar presente sob condições de carga estática e são citadas em avisos como potenciais gatilhos de sobrecarga.

Sobrecarga vs. Desgaste Normal vs. Outras Falhas

Nem todos os posicionadores em execução grosseira estão sobrecarregados. A investigação de campo pelo Executivo de Saúde e Segurança do Reino Unido relatou que muitos posicionadores em uso haviam sido modificados e/ou reformados e tinham idade muito avançada Como resultado, muitas unidades não estão operando com especificações originais e sua classificação na placa de identificação pode não representar as verdadeiras capacidades da máquina Não diagnostique sobrecarga até que você tenha descartado outros fatores.

Um ponto de dados subjacente à última afirmação: o estudo citado acima colocou a tensão normal do eixo-à-estrutura em 3 V a 5 V, com os motores realmente sofrendo esse tipo de dano lendo bem em dois dígitos e ocasionalmente muito mais alto em testes de laboratório Quando essas leituras aparecem visivelmente altas, o problema é provavelmente elétrico em vez de mecânico Qualquer excesso de carga da peça de trabalho é irrelevante para tal dano, assim como modificações que o afetam; e qualquer tipo de problema resultará no tipo de dano que pode ser detectado na solda antes de ser visto em um componente com falha ou viagem de sobrecarga. (A velocidade de deslocamento errática, afinal, interrompe o movimento controlado que é todo o propósito de um posicionador, assim como a variação errática da velocidade em toda a faixa de rotação cria esferas de solda inconsistentes)

Prevenindo Sobrecargas de Repetição

Esse último vale a pena gastar um ou dois minutos em. “se um fabricante tem um 10.000-lb. parte, ele precisa de um 10.000-lb.-avaliado posicionador. Mas isso é uma decisão míope, porque um posicionador carregado para sua capacidade máxima 100 por cento do tempo terá uma vida útil reduzida” como Don Burgart, Gerente de Produto de Soldagem em Koike Aronson/Ransome, tão apropriadamente afirmou em o recente artigo Fabricator: O dimensionamento “proper com uma margem para o desenvolvimento futuro de aplicações é uma precaução simples e relativamente barata contra uma série de problemas futuros potencialmente muito mais dispendiosos Em muitos casos, representa o caminho menos dispendioso para a confiabilidade operacional geral e o sucesso.”

Nenhuma dessas lógicas mudará, não importa qual sistema de soldagem você conecte ao posicionador Independentemente de ser uma célula de soldagem de produção executando soldagem contínua com um posicionador rotativo, uma pequena loja que usa uma unidade de mesa para posicionar com precisão pequenos suportes para soldagem elétrica, ou um fabricante de vasos de pressão de alta produção que requer um posicionador de cabeçote traseiro para operações complexas de soldagem em cascas de embarcações, a matemática do centro de gravidade (CG) e torque será o mesmo (só mudará a magnitude dos números As especificações técnicas (carga nominal, faixa de RPM, faixa de inclinação) são encontradas na placa de identificação O que a máquina pode realmente fazer com suas peças de trabalho específicas durante a soldagem é encontrado no gráfico de carga excêntrica Consultar tanto a placa de identificação quanto o gráfico de carga excêntrica em cada novo trabalho não apenas o primeiro tempo em que você soldou essa parte é o passo crítico para garantir que a velocidade de rotação e o grau de inclinação sejam adequadamente sincronizados com a carga da peça para evitar que ela apareça em seu registro de serviço como uma sobrecarga tropeçada.

“a positioner carregado até sua capacidade máxima 100 por cento do tempo terá uma vida útil reduzida.”

Don Burgart, Gerente de Produto de Soldagem, Koike Aronson/Ransome, via The Fabricator

Reparar ou aumentar? O ponto de decisão

A maioria das lojas, mais cedo ou mais tarde, tem essa questão quando o mesmo posicionador tem que ser reparado depois de ser tropeçado uma segunda ou terceira vez no mesmo projeto: “Vale a pena consertar isso novamente ou devo comprar um posicionador com uma capacidade de carga mais alta?” Não há diretrizes oficiais da indústria que ajudarão você a tomar essa decisão só você sabe se o custo do reparo supera o custo de estar para baixo Para os fatores de tomada de decisão que o ajudarão a determinar se é hora de reparar ou substituir, consulte O Limiar de Reparação ou Aumento abaixo.

Uma análise de mercado mais ampla do setor de equipamentos de capital confirma a mesma lógica de retrofit ou substituição: as frotas de rotadores e posicionadores podem ganhar eficiência com retrofits sem comprar novos equipamentos, desde que a estrutura de base e os rolamentos ainda estejam sólidos Mas a economia do reparo muda consideravelmente uma vez que o quadro ou rolamento original já tenha danos elétricos.

Se a matemática de reparo e aumento de tamanho estiver favorecendo uma nova unidade, ela para a classe da peça em si, em vez da falha em si, leia nossas orientações sobre posicionadores soldagem rotativa, posicionadores soldagem tubos, solda toca-discos, e posicionadores de soldagem para serviços pesados na melhor maneira de dimensionar para sua classe específica de peça de trabalho Todos os modelos dentro do Aubrik gama posicionador soldagem especifique a capacidade tanto na orientação horizontal quanto na orientação excêntrica/deslocamento de CG e, em vez de fornecer apenas o valor principal, todos os seus dados de carga excêntrica são publicados como um gráfico completo. Use o calculadora de capacidade de carga para verificar uma peça específica em relação a um determinado modelo antes de fazer o pedido.

Nada disso está vinculado a um sistema de soldagem ou a um método de soldagem Uma oficina individual que faz soldagem manual e usa posicionadores de soldagem em trabalhos ocasionais de soldagem executa a mesma equação de sobrecarga que uma linha de produção que executa soldagem a arco, soldagem TIG, soldagem MIG ou soldagem por vara por hora; uma célula robótica automatizada que executa posicionadores em operações de soldagem robótica apenas atinge a curva de falha mais rapidamente, porque não há soldador ali para notar os sinais de alerta antes que eles se tornem críticos Não faz diferença que tipo de trabalho de soldagem você está fazendo ou quais aplicações de soldagem e equipamentos de soldagem você executa (posicionadores de soldagem de mesa) e os maiores tipos de posicionadores na oficina, incluindo um posicionador de cabeçote de cabeçote ou uma mesa rotativa, tudo responde à mesma física do processo de soldagem. O objetivo de cada operador é o mesmo: soldas de alta qualidade, consistência de solda e consistência de trabalho após trabalho, e um processo bem pensado para escolher um posicionador de soldagem e obter a velocidade e ângulo de rotação logo antes que o arco atinja.

Dimensione o posicionador de solda corretamente e faça seu trabalho de aterramento corretamente uma vez, e um posicionador bem projetado deve fornecer resultados de soldagem consistentes e anos de serviço sem sobrecarga prematura.

As necessidades de soldagem de cada loja são diferentes, mas a economia não é: fixar o risco na frente protege tanto o tempo de solda quanto a qualidade de suas operações de soldagem muito mais barata do que solucionar problemas de um motor estourado ou de um rolamento de fuso com poço de ácido após o fato, se o motor alimenta uma célula de automação total ou soldagem de precisão feita à mão Não há versão do “optimal welding” ou proteção contra sobrecarga que começa com equipamentos já fora de especificação, e nenhuma maneira de aumentar a produtividade que sobrevive a uma reconstrução não planejada Obtenha os fundamentos (inspection), aterramento, dimensionamento (sizing) direto em cada conjunto de juntas de solda e tarefas de solda no cronograma; isso é o que permite melhorar a qualidade da solda em vez de apenas perseguir bilhetes de solução de problemas.

Perguntas frequentes