Proceso Tandem MIG


El proceso Tandem MIG continúa ganando popularidad como un medio para aumentar la producción en aplicaciones automatizadas de soldadura al arco. El proceso sigue las tendencias establecidas a principios de la industria de la soldadura de la reducción de costes mediante el desarrollo de procesos de doble hilo para una mayor productividad. Los primeros desarrollos en la soldadura múltiple se centraron en el proceso por arco sumergido. La disponibilidad de las fuentes de corriente inverter y Tecnología Control Forma de Onda™ ha permitido la soldadura de doble hilo utilizando el proceso MIG (GMAW).


Tandem MIG: Process Overview


Desde la introducción del Tandem MIG a principios de 1990, la instalación estimada del hilo dual MIG (GMAW) ha crecido en más de 1.000 unidades a nivel mundial. La mayoría de los sistemas instalados han sustituido a los procesos de un sólo hilo utilizados en un intento de mejorar la productividad y menor coste mediante el depósito de más material en el menor tiempo posible. Tandem MIG extiende el rango de la productividad en soldadura más allá de lo posible con los procesos de soldadura convencionales. Una comparación de las tasas de depósito de metal de soldadura de los procesos populares de un sólo hilo a los de Tandem MIG demuestran los posibles beneficios en la producción asociados al proceso Tandem MIG.


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Fundamentos de los Procesos
El proceso Tandem MIG emplea dos alambres eléctricamente aislados colocados en linea, uno detrás de otro, en la dirección de la soldadura. El primer hilo se denomina el hilo principal y el segundo en linea se conoce como el hilo de sendero. La separación entre los dos hilos es por lo general menos de 1/2 pulgada de modo que ambos arcos son enviados a un baño de soldadura común. La función del hilo conductor es generar la mayoría de la penetración en la placa base, mientras que el segundo cable realiza la función de controlar el baño de soldadura para el contorno del cordón, humedeciendo los bordes y añadiendo el metal de soldadura depositado.

El proceso funciona mejor con un diámetro más grande del hilo conductor y uno más pequeño del hilo de sendero. El hilo de mayor diámetro puede representar hasta el 65% de la tasa de deposición total, mientras que proporciona una mayor penetración. El más pequeño, se centra en el borde del baño de soldadura. El segundo hilo es típicamente más pequeño en diámetro y por tanto consume menos corriente. Esto ayuda a controlar el baño de soldadura compartido y a mantenerlo frio.

Un compromiso común tiene por objeto precisar que ambos hilos tengan el mismo diámetro para satisfacer la limitaciones de inventario o porque la dirección de la soldadura se debe invertir en algún lugar. Con este compromiso se puede conseguir un funcionamiento satisfactorio, pero la velocidad máxima de desplazamiento es limitada y la robustez del proceso se reduce.

Tandem MIG depende del software especializado de control de la fuente de corriente que facilita la operación estable de dos arcos de soldadura independientes trabajando en estrecha proximidad. La fuente de corriente debe ser controlada para estabilizar las influencias electromagnéticas perjudiciales que causan inestabilidad grave cuando dos corrientes directas (DC) no reguladas trabajan juntas.

 

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En el modo de funcionamiento estándar, el hilo principal está programado para Tandem MIG DC tensión constante positiva, y el segundo para funcionamiento en Tandem MIG DC positivo modo pulse. Con el arco de voltaje dirigido constante es deseable maximizar la penetración y la velocidad de desplazamiento. El bajo aporte de calor pulsado es fundamental para minimizar la posible interferencia electromagnética del arco entre los dos arcos, así como refrigeración y control del baño de soldadura que se genera.

La combinación de la tensión constante (CV) y configuración Tandem MIG ofrece una amplia gama de funcionamiento. Los procedimientos de avance y fuga se pueden cambiar de forma independiente para conseguir un equilibrio entre penetración y relleno.


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Una segunda configuración potencial requiere el funcionamiento de ambos hilos en el modo Tandem MIG pulse. Esta configuración se suele utilizar para administrar la entrada total de aporte de calor en otras aplicaciones de materiales sensibles al calor y de espesor fino. Esta configuración requiere sincronización de la frecuencia de pulso de ambos hilos de manera que el pico de cada pulso en uno de los arcos se produce durante el background del otro arco.

La sincronización implica que ambos arcos deben funcionar en la misma frecuencia ( o frecuencias que son múltiplo de cada una). El requisito impone estrictas restricciones de funcionamiento y el proceso debe ser aplicado con cuidado.

    Una vez más, los procedimientos de avance y fuga deben ser programados para funcionar en la misma frecuencia o en múltiplos de uno a otro
    Para aumentar o disminuir la deposición, las velocidades de avance se deben variar a la vez. Esto reduce el grado de independencia entre la penetración y el relleno
    La regulación del voltaje del arco no se puede lograr variando dinámicamente la frecuencia

Configuración del equipo
El equipo Tandem MIG está configurado para proporcionar un control de parámetro individual para cada uno de los dos por separado, y eléctricamente aislados. Esto requiere un emparejamiento de todo el equipo; dos fuentes de corriente diseñadas especialmente de alta velocidad de alimentación, dos devanadores separados y una antorcha Tandem MIG. Las fuentes de corriente utilizadas para este proceso dependen del rápido control digital y sofwtare específico Tandem MIG. Los parámetros de soldadura se fijan a la fuente de corriente a través de la comunicación digital desde un Programmable Logic Controller (PLC) asociado con una celda de trabajo de hard automation o por un controlador de robot.

La antorcha Tandem MIG es un componente crítico del sistema, diseñada con alineación de boquilla específica y espaciado para lograr un control adecuado del arco. Debido a la necesidad de soportar las demandas de alto amperaje, las antorchas ejecutan un ciclo de producción elevado son generalmente clasificadas en términos de corriente total que fluye en ambos hilos. Esta clasificación está típicamente en el rango de 600-1200 amp. Además, se especifica la corriente máxima para cada hilo. Esta clasificación está típicamente en el rango de 400-800 amp. Un ejemplo de configuración de equipo de hard automation sería :

   

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Beneficios del Proceso

El aumento de los beneficios de la producción del proceso Tandem MIG se ha utilizado para:

    * Justificar el coste del equipo de automatización
    * Mejorar la rentabilidad de la automatización existente
    * Reducir costos de capital iniciales de las nuevas lineas de producción al reducir el número de estaciones de soldadura requerido
    * Acortar períodos de amortización asociados con la nueva automatización de soldadura.

El proceso Tandem MIG tiene una amplia gama de operaciones que se pueden actualmente segmentar en dos categorias dirigidas a la alta velocidad de soldadura en chapa y soldadura de chapa gruesa. En la hoja de metal, el proceso a menudo se desarrolla a velocidades en más de 100 IPM en material de calibre delgado (.040- .100 pulgadas). En el material de calibre pesado, son posibles tasas de deposición superiores a 35 lbs,/hr.


Aplicaciones desplazamiento alta velocidad
La capacidad de distribuir la corriente total de soldadura a través de dos alambres separados ofrece beneficios únicos para la soldadura de alta velocidad. Cuando se empuja para aumentar la velocidad de desplazamiento de los componentes de metal de calibre fino en industrias como la de automoción, tanques y fabricación de chapa en general, las operaciones de soldadura se enfrentan a una o dos cuestiones de calidad, ya sea a través de perforación o la falta de características complementarias del metal de soldadura.


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El proceso Tandem aborda ambas cuestiones de limitación de velocidad. La capacidad de distribuir la corriente de soldadura en más de dos hilos permite al hilo conductor generar la penetración necesaria. Además, la dirección del cable actúa como una fuerza adicional que empuja el baño de soldadura para obtener mejor capacidad de seguimiento y mojado. Este comportamiento del arco en el baño de soldadura ofrece excelentes características de relleno. Las capacidades mejoradas de relleno son de especial valor para las industrias de procesos de grandes volúmenes de piezas estampadas.

El sistema utiliza software de detección de toque de robot para localizar la unión de la soldadura a través del rastreo del arco (T.A.S.T.) opción de software para el seguimiento en tiempo real. El sistema Tandem se instaló con una velocidad de soldadura de 60 ipm para sustituir un sistema robotizado más antiguo que estaba con un promedio de 24 ipm. En general la velocidad de soldadura se incrementó un 150%.

Aplicaciones con alta tasa de deposición
Como se ilustró en el gráfico anterior, el proceso Tandem MIG representa un promedio de aumento del 30-80% en el potencial de deposición comparado con el proceso convencional de un solo hilo .

El proceso Tandem MIG típicamente emplea hilos de pequeño diámetro. Como en hilos de diámetro pequeño se emplean corrientes más altas (.035-.062 pulgadas) la velocidad de fusión aumenta exponencialmente. La velocidad de fusión del hilo resultante para un consumo de corriente determinado es mayor para Tandem MIG que la de un sólo hilo de mayor diámetro. Este mayor potencial de velocidad de fusión y menor amperaje proporciona beneficos únicos para la industria de fabricación de chapa gruesa. La alta tasa de deposición obviamente proporciona los medios para mejorar el rendimiento de la producción. El aporte de calor inferior puede ser usado para reducir la distorsión de la placa y el tiempo entre las pasadas cuando se controla la temperatura entre pasadas de la soldadura multipasada. El proceso es capaz de producir soldaduras de calidad radiográfica con excelentes propiedades mecánicas.


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El Tandem MIG tiene puede efectuar relleno. Soldaduras realizadas con velocidad de desplazamiento de 100 ipm en los paneles laterales de camiones de material de .100 pulgadas han sido soldadas con Tandem MIG


Retorno de la inversión

El proceso Tandem MIG está diseñado para su uso en células de soldadura automatizadas o lineas automatizadas. Automatización de servicios comunes es o bien una célula de trabajo automatizado que se ha dedicado a funciones de movimiento o una célula robotizada con flexibilidad de movimiento programable. La inversión en estas lineas de producción de gran volumen es generalmente un gasto significativo que requiere un análisis detallado y justificación de los costes. Tiempo parcial floor-to-floor incluye la velocidad de soldadura como un componente crítico, y juega un papel importante en la determinación de si un proyecto puede tener un coste justificado. En comparación con los procesos de un sólo hilo, el Tandem MIG tiene mayor capacidad de velocidad de desplazamiento y puede ayudar a justificar el coste de los gastos así como acelerar los períodos de amortización de los equipos.

El Tandem MIG ha ayudado a reducir el coste de las nuevas lineas de producción mediante el cumplimiento de las necesidades de producción con el menor número de puestos de soldadura. Esto es particularmente cierto para lineas de producción de gran volumen que producen componentes de automoción o partes similares donde herramientas y equipos manuales constituyen una parte importante de los costes de instalación. El coste de las herramientas hidraúlicas y equipos manuales se puede reducir mediante el uso de un menor número de estaciones de soldadura basado en el más alto rendimiento de la estación Tandem MIG. Además, se minimiza el gasto de puesta a punto y mantenimiento de utillaje duplicado para asegurar las dimensiones de las piezas.

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Reforzar chapas de camiones que se sueldan con Tandem MIG automatizado. Los cabezales largos de 8 pies requieren una soldadura de 5/16 pulgadas en ángulo en ambos lados de un elemento de soporte vertical. El Tandem MIG fue capaz de aumentar la producción de 5-6 unidades por dia a 25 unidades por dia. El proceso utiliza dos hilos de 0.45 de diámetro que depositan 28 lbs por hora. La producción se incrementó en más del 300%.


Las células de producción de grandes componentes deben tener el coste justificado de una manera diferente, basado más en el tiempo y no en el número de piezas de soldadura. La industria de maquinaria pesada, fue la primera en aceptar el proceso Tandem MIG, por lo general utiliza grandes células robotizadas que incluyen posicionadores caros para manejar las grandes y pesadas piezas soldadas que a menudo necesitan dos o más horas para soldar. La mayoría de las soldaduras deben ser colocadas en posición horizontal o plana. Esto requiere el uso de grandes posicionadores y dificulta el uso de múltiples robots por celda. El Tandem MIG en repetidas ocasiones se ha utilizado para reemplazar los sistemas robotizados de un solo hilo con un promedio de las tasas de deposición en el intervalo de 15-20 lbs/hora, con Tandem MIG opera en un rango de 28-34 lbs/hora.

El aumento de la tasa de deposición del metal de soldadura se ha utilizado para justificar el coste de la compra de nuevos puestos de trabajo técnicamente más sofisticados.

Tandem MIG sigue beneficiándose de una serie de industrias, desde las empresas de componentes de automoción de chapa fina a las empresas que realizan soldadura multipasada con grandes equipos de movimientos de tierras y offshore.
  

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