Guia de resolução de problemas de equipamento de soldadura automática
O equipamento de soldadura automática é um ativo crítico na produção moderna, desempenhando um papel vital na garantia da qualidade da soldadura e da eficiência operacional. As falhas do equipamento podem levar diretamente a paragens de produção, aumento de custos e até rejeição do produto. Este guia categoriza as falhas comuns e aborda-as em quatro dimensões principais: reconhecimento de sintomas, análise de causas potenciais, resolução de problemas passo a passo e acções preventivas. Foi concebido para ajudar os técnicos a identificar e resolver rapidamente os problemas e é aplicável aos principais processos de soldadura automática, incluindo a soldadura por arco de metal a gás (MIG/MAG), a soldadura por gás inerte de tungsténio (TIG) e a soldadura por resistência.
I. Defeitos de qualidade da soldadura (a categoria mais crítica)
Os defeitos de qualidade da soldadura afectam diretamente as propriedades mecânicas e a segurança do produto final, pelo que devem ser investigados com prioridade. Os problemas mais comuns incluem o mau aspeto do cordão, a porosidade, a fissuração e a falta de fusão ou penetração. A seguir, são fornecidas orientações pormenorizadas para a resolução de problemas:
1. Formação deficiente do cordão de soldadura (corte inferior, sobreposição, reforço anormal, largura irregular)
| Fenómeno de falha | Causas potenciais | Resolução de problemas e etapas de resolução | Medidas preventivas |
|---|---|---|---|
| Corte inferior (recessão dos bordos) | 1. Corrente de soldadura excessiva ou tensão insuficiente 2. Velocidade de oscilação excessivamente rápida ou amplitude incorrecta 3. Saída de fio insuficiente 4. Velocidade de deslocação demasiado elevada | 1. Verificar os parâmetros do processo em relação ao manual: reduzir a corrente ou aumentar a tensão (o MIG requer ajustes correspondentes, por exemplo, 180A com 22-24V) 2. Inspecionar o mecanismo de oscilação: ajustar a frequência (recomendado 5-10 Hz) e a amplitude (≤10 vezes o diâmetro do fio) 3. Medir o stick-out: MIG normalmente 10-15mm, TIG tungsténio 2-5mm 4. Reduzir a velocidade de deslocação: ajustar de acordo com a espessura do material, por exemplo, 300-500 mm/min para aço de 6 mm em MIG | 1. Efetuar a calibração semanal dos parâmetros 2. Efetuar controlos mensais do motor do oscilador e da lubrificação dos carris 3. Verificar o comprimento do stick-out antes de iniciar a soldadura |
| Sobreposição (reforço excessivo) | 1. Corrente de soldadura insuficiente ou tensão excessiva 2. Velocidade de deslocação demasiado lenta 3. Altura da tocha demasiado baixa (comprimento do arco demasiado curto) | 1. Aumentar a corrente ou diminuir a tensão para estabilizar o arco (sinal sonoro: "assobio" indica normalidade, "estalido" sugere tensão excessiva) 2. Aumentar a velocidade de deslocação para evitar o transbordo da poça de fusão 3. Ajustar a altura da tocha (altura MIG = stick-out + comprimento do arco, geralmente 15-20 mm) | 1. Realizar um ensaio de soldadura para verificar a compatibilidade dos parâmetros 2. Inspecionar regularmente a precisão do sensor de altura da tocha (por exemplo, sensor laser) |
| Largura de soldadura irregular | 1. Desvio da trajetória da tocha (carris soltos ou problema no servomotor) 2. Desalinhamento da peça de trabalho (folga da fixação) 3. Mau funcionamento do oscilador (falha do codificador) | 1. Deslocar manualmente o carro da tocha para verificar se há encravamento dos carris; medir a corrente do servomotor com um multímetro, substituir o motor ou o condutor se houver anomalias 2. Inspecionar os dispositivos: apertar os parafusos, verificar a precisão do posicionamento (tolerância ≤0,5 mm) 3. Examinar os dados do codificador: limpar o codificador ou substituir o cabo se os valores flutuarem | 1. Verificar diariamente a segurança da instalação durante os controlos de arranque 2. Efetuar a calibração trimestral de servomotores e codificadores utilizando um interferómetro laser |
2. Porosidade da soldadura (superficial ou interna)
Causas profundas: Gás de proteção inadequado ou contaminado; óleo, ferrugem ou contaminantes no fio ou na peça de trabalho; arco instável; velocidade de arrefecimento excessiva.
Procedimento de resolução de problemas:
- Verificação do gás de proteção:
- Verificar a pressão do cilindro: manter ≥0,5 MPa para MIG (árgon/gases mistos), substituir se for baixa
- Inspecionar a integridade do circuito de gás: fechar a válvula da garrafa, monitorizar o fluxómetro para verificar a queda de pressão (aceitável: ≤0,1 MPa em 5 minutos). Se a queda for excessiva, examinar as ligações, o regulador e a válvula solenoide quanto a fugas (teste com água e sabão)
- Confirmar o caudal: MIG 15-25L/min, TIG 8-15L/min. Ajustar o caudalímetro ou substituir a válvula solenoide se não for exato
- Preparação da peça de trabalho e do fio:
- Limpar a superfície da peça de trabalho: limpar a zona de soldadura (≥20mm de largura) com álcool/acetona para remover óleo, ferrugem, incrustações
- Inspecionar o fio: verificar se a bobina tem ferrugem ou contaminação. Se houver suspeita de humidade (por exemplo, fio de aço inoxidável), cozer a 200-300°C durante 1-2 horas
- Avaliação da estabilidade do arco:
- Examinar a ponta de contacto: substituir se estiver gasta (diâmetro interno > diâmetro do fio + 0,2 mm) ou obstruída (substituir após cada ~500 m de fio)
- Verificar o revestimento: substituir se estiver gasto ou excessivamente dobrado, causando problemas de alimentação (comprimento máximo: 5 m; raio de curvatura mínimo: 300 mm)
3. Fratura da soldadura (fissuras a quente e a frio)
- Fendas quentes (ocorrem durante a soldadura, normalmente ao longo da linha central ou na cratera):
- Causas: Composição incorrecta do fio (por exemplo, fio com elevado teor de carbono para aço macio), corrente excessiva (sobreaquecimento), enchimento inadequado da cratera
- Soluções: Utilizar arame adequado (por exemplo, ER50-6 para aço Q235), reduzir a corrente em 10-15%, ativar a função de enchimento da cratera (prolongar o tempo pós-fluxo em 1-3 segundos)
- Fissuras por frio (ocorrem durante o arrefecimento, normalmente perto da zona de fusão):
- Causas: Elevado teor de carbono no material de base (por exemplo, aço com elevado teor de carbono), pré-aquecimento insuficiente, tratamento térmico pós-soldadura inadequado
- Soluções: Verificar as especificações do material; pré-aquecer os aços de alto carbono/liga a 150-350°C (verificar com termómetro de infravermelhos); fornecer isolamento pós-soldadura durante 20-30 minutos para um arrefecimento controlado
4. Falta de fusão / penetração incompleta (ligação inadequada com o material de base / espessura de soldadura insuficiente)
- Falta de fusão: Normalmente causado por corrente baixa, amplitude de oscilação insuficiente ou velocidade de deslocação excessiva
- Solução: Aumentar a corrente em 5-10%, alargar a amplitude de oscilação (assegurar que o arco cobre os bordos do metal de base), reduzir a velocidade de deslocação
- Penetração incompleta: Normalmente devido a um ângulo de ranhura estreito (por exemplo, ranhura em V <60°), espaço de raiz insuficiente (<2 mm) ou desalinhamento da tocha
- Solução: Corrigir a geometria da ranhura (de acordo com a WPS), ajustar o encaixe da junta, recalibrar a trajetória da tocha (utilizando o pendente de aprendizagem)
II. Falhas operacionais (falhas no arranque ou em tempo de execução)
Estas falhas causam paragens operacionais. Dê prioridade às inspecções eléctricas e mecânicas antes de examinar os sistemas de soldadura.
1. Falha no arranque (Indicador de falta de energia / Botão de arranque inoperante)
Causas potenciais:
- Problema com a fonte de alimentação externa (disjuntor principal desativado, tensão anormal)
- Disjuntor interno disparado (sobrecarga, curto-circuito)
- Paragem de emergência activada (não reposta)
- Falha do circuito de controlo (contactor avariado, ausência de sinal PLC)
Procedimento de resolução de problemas:
- Verificar a alimentação externa: medir a tensão trifásica (gama normal: 380V±10%), assegurar que o disjuntor principal está acionado
- Verificar os disjuntores internos: inspecionar o disjuntor principal (frequentemente identificado como "PRINCIPAL") no painel de distribuição de energia. Se disparar, investigue as causas da sobrecarga (por exemplo, motor preso) e reponha-o quando estiver resolvido
- Confirme as paragens de emergência: certifique-se de que todos os botões de paragem de emergência (no painel, na lanterna, no aparelho) estão corretamente repostos
- Teste o circuito de controlo: utilize um multímetro para verificar o sinal de entrada do PLC (deve estar presente 24 V quando o botão de arranque é premido). Se não estiver presente, verificar a cablagem ou substituir o botão. Se o PLC sinalizar mas o contactor não engatar, substitua a bobina ou o contactor
2. Mau funcionamento do sistema de alimentação do fio (sem alimentação, alimentação irregular, velocidade instável)
- Defeito 1: Sem alimentação do cabo
- Causas: Motor de alimentação não alimentado (ligações soltas, falha do condutor), rolos de tração não engatados corretamente (mecanismo de tensão solto), encravamento do fio (bloqueio do revestimento, deformação do fio)
- Solução: ① Verificar a tensão do motor (24V/380V, conforme aplicável), inspecionar a cablagem/condutor se não houver energia ② Ajustar o mecanismo de tensão para a definição correta (é aceitável uma ligeira indentação do fio) ③ Limpar ou substituir o revestimento, remover o fio danificado
- Defeito 2: Alimentação irregular/instável
- Causas: Rolos de acionamento gastos (tamanho incorreto), rolamentos do motor defeituosos, revestimento deteriorado (contaminação interna)
- Solução: ① Substituir os rolos de acionamento pelo tamanho correto (por exemplo, ranhura de 1,2 mm para fio de 1,2 mm) ② Rodar manualmente os rolos; substituir os rolamentos se for detectado um funcionamento anormal ③ Substituir o revestimento (intervalo recomendado: a cada ~1000m de fio)
3. Mau funcionamento da tocha (ausência de arco, arco instável, fuga de refrigerante/gás)
- Defeito 1: Sem estabelecimento de arco
- Causas: Ponta de contacto obstruída/desgastada (sem transferência de corrente), cabo da tocha danificado (circuito interrompido), falha da fonte de alimentação (sem saída)
- Solução: ① Substitua a ponta de contacto, remova os salpicos do bocal ② Meça a resistência do cabo de ponta a ponta (deve ser <0,5Ω), substitua se for excessiva ③ Verifique a tensão de saída da fonte de alimentação (MIG OCV normalmente 30-40V), contacte o fabricante se não estiver presente
- Defeito 2: Fuga de refrigerante/gás (tochas arrefecidas a água)
- Causas: Ligação do líquido de refrigeração solta (vedantes deteriorados), mangueira do líquido de refrigeração danificada
- Solução: ① Desativar o sistema de arrefecimento, desligar os tubos, substituir os vedantes (recomendado a cada 3 meses) ② Inspecionar as mangueiras, substituir o conjunto do líquido de arrefecimento se estiver rachado
III. Defeitos do sistema de controlo (irregularidades de parâmetros, erros de programa)
As falhas nos sistemas de controlo (PLC, HMI, servos) podem causar erros de lógica operacional. Concentre-se na transmissão de sinais e na integridade do programa.
1. Problemas de controlo dos parâmetros (incapacidade de ajustar os parâmetros, alterações automáticas dos parâmetros)
Causas potenciais:
- Mau funcionamento da HMI (interface que não responde, erros de visualização)
- Falha de comunicação PLC-HMI (ligação solta, incompatibilidade de protocolo)
- Defeito no módulo de memória dos parâmetros (erro EEPROM)
Procedimento de resolução de problemas:
- Reiniciar o sistema: se os parâmetros normalizarem, pode indicar uma falha temporária do software
- Inspecionar a HMI: recalibrar a interface tátil; substituir o cabo de fita ou toda a HMI se o ecrã estiver defeituoso
- Verificar a comunicação: voltar a instalar os cabos de comunicação PLC-HMI (por exemplo, RS485), verificar se a configuração do protocolo (por exemplo, Modbus) corresponde às especificações do manual
- Restaurar os parâmetros: se não for possível guardar, ativar a função "restaurar parâmetros" e carregar a cópia de segurança (recomenda-se a realização de cópias de segurança semanais dos parâmetros)
2. Avarias do sistema servo (erros de posicionamento da tocha, alarmes do servo)
- Defeito 1: Desvio de posição (inexatidão do percurso da tocha)
- Causas: Contaminação do codificador (pó/óleo), desvio dos parâmetros do servo condutor, folga mecânica excessiva (componentes da transmissão soltos)
- Solução: ① Limpe a superfície do codificador com um pano que não solte fiapos, reinstale e recalibre ② Restaure os padrões do driver, reconfigure os ganhos (consulte o manual) ③ Inspecione o sistema de transmissão, aperte os componentes ou substitua os elementos desgastados
- Falha 2: Alarme do servo (códigos de erro apresentados, por exemplo, "ALM01")
- Resposta: ① Consulte a listagem de códigos de alarme do manual (por exemplo, "ALM01" indica sobrecorrente, "ALM02" indica sobrecarga) ② Para sobrecorrente: inspeccione os circuitos do motor quanto a curto-circuitos, substitua o condutor, se necessário ③ Para sobrecarga: reduza a carga de funcionamento (por exemplo, diminua a oscilação), verifique se há obstrução mecânica
IV. Metodologia geral de resolução de problemas e protocolos de segurança
1. Metodologia geral
- Simplicidade em primeiro lugar: Começar pelos factores externos (energia, gás, fio, peça de trabalho) antes de investigar os componentes internos
- O estático precede o dinâmico: Realizar inspecções mecânicas com o motor desligado antes de efetuar ensaios eléctricos em tensão
- Software antes do hardware: Verificar os parâmetros do programa antes de examinar os componentes físicos
2. Protocolos de segurança
- Isolamento de energia: Desligue sempre o equipamento e fixe-o com um bloqueio/etiquetagem durante a inspeção eléctrica
- Proteção térmica/radiação: Permitir um tempo de arrefecimento suficiente antes de manusear os componentes da tocha (as temperaturas do bico podem exceder 300°C); utilizar EPI adequado, incluindo capacete de soldadura e luvas resistentes ao calor
- Segurança no manuseamento de gás: Proteger as garrafas de gás durante a troca; abrir os reguladores gradualmente; manter um ambiente isento de chamas em redor das áreas de armazenamento de gás
- Segurança do sistema de refrigeração: Isolar e drenar os sistemas de arrefecimento antes da manutenção para evitar riscos eléctricos provocados por fugas
V. Recomendações de manutenção preventiva (reduzir a frequência das avarias)
Diariamente:
- Limpar os componentes do maçarico (bico, ponta de contacto) e remover os salpicos
- Verificar os parâmetros do gás de proteção (pressão/caudal) e verificar a existência de fugas
- Inspecionar a segurança da fixação e limpar as superfícies de localização da peça de trabalho
Semanalmente:
- Calibrar os parâmetros de soldadura e efetuar soldaduras de teste de validação
- Examinar o estado do rolo de acionamento e limpar o mecanismo de alimentação do fio
- Verificar o estado de lubrificação dos servo-motores e das calhas de guia
Mensal:
- Substituir os componentes consumíveis (revestimento, pontas de contacto) com base na utilização
- Limpar as ventoinhas de arrefecimento dos componentes de controlo (PLC, servo controladores)
- Cópia de segurança dos parâmetros e programas do sistema para armazenamento externo
Ao implementar estas abordagens sistemáticas de resolução de problemas e práticas de manutenção, a fiabilidade do equipamento pode ser significativamente melhorada, garantindo uma qualidade de soldadura consistente e eficiência operacional. No caso de falhas complexas do sistema (por exemplo, problemas de alimentação interna, falhas na placa do PLC), recorra sempre à assistência técnica qualificada do fabricante do equipamento para evitar danos secundários resultantes de tentativas de reparação incorrectas.
