Orientador: Prof. Jair Carlos Dutra, Dr. Eng.
Coorientador: Prof. Régis Henrique Gonçalves e Silva, Dr. Eng.
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RESUMO
O passe de raiz é o procedimento mais difícil de automatizar na soldagem de dutos. Esta dificuldade se relaciona ao complexo controle da penetração na raiz da solda, quando não se utiliza dispositivos de sustentação da poça de fusão (cobre-junta ou backings). O estado de penetração se altera principalmente devido à variação da abertura da raiz (gap) e com relação às diferentes posições de soldagem. Para maior controle da penetração utiliza-se a soldagem manual, que, no entanto, é caracterizada por ser de baixa produção e repetitividade. Como forma de automatizar o passe de raiz na soldagem orbital, o presente trabalho propõe um sistema robótico com um controle adaptativo utilizando um sensor LASER. O sensor imita a observação da junta realizada pelo soldador, fornecendo a medida da abertura da raiz e o alinhamento central da junta para um computador. Para cada condição característica de abertura da raiz e de posição de soldagem, parâmetros de soldagem foram determinados como forma de emular o movimento do soldador na junta e as suas correções na fonte de soldagem. Os parâmetros alimentam um banco de dados no computador. Os algoritmos realizam uma análise de regressão para calcular a correção dos parâmetros de soldagem em tempo real. O controle adaptativo foi experimentalmente validado em tubos que apresentavam uma faixa de variação da abertura de raiz de aproximadamente 1 a 5 mm. Os resultados da solda do passe de raiz foram avaliados segundo normas técnicas, mostrando a efetividade do sistema em compensar a variação da abertura da raiz nas posições de soldagem avaliadas.
Palavras-chave: soldagem robotizada, curto-circuito controlado, sensor LASER, soldagem adaptativa, união de tubos.
ABSTRACT
Root pass is the most difficult procedure to full automate orbital welding of pipelines. This difficulty is due to complex penetration control required in weld root, when one does not employ mechanisms to support weld puddle (backings). Penetration state primarily changes owing root gap variation and different welding positions. For better penetration control, manual welding is more suitable, which has, however, low production and repeatability rates. To automate root pass, this paper proposes a robotic welding system with an adaptive control using a laser sensor. The sensor mimics observation of weld seam geometry done by welders, providing a measure of root gap and weld seam alignment for a computer. For each individual root gap and welding position, welding parameters were determined as a means to emulate welder’s torch movement and parameter correction of a micro processed power source. The parameters feed a database on a computer. Algorithms perform a regression analysis to recalculate welding parameters in real time. Adaptive control has been experimentally validated in pipe specimens with root gap variation from 1 up to 5 mm. Welding results were in accordance with technical standards, showing system effectiveness to compensate changes in root gap in all approached welding positions.
Keywords: robotic welding, controlled short circuit, laser sensor, adaptive welding, pipeline welding.
REFERÊNCIA:
KINDERMANN, Renan Medeiros. Soldagem Orbital do Passe de Raiz – Algoritmos para Controle Adaptativo por meio de Sensoriamento LASER. 2016. 174 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2016.