Automatyzacja procesów spawalniczych sprawia, że pojęcie jakości przestaje być wyłącznie wynikiem umiejętności pojedynczego spawacza, a staje się cechą zaprojektowanego i sterowanego systemu produkcyjnego. Roboty spawalnicze pozwalają stabilizować łuk, precyzyjnie dozować energię liniową i utrzymywać powtarzalny tor ruchu palnika. Mimo to jakość złączy MAG i TIG nie jest gwarantowana z definicji — wymaga świadomego zaprojektowania procesu, kwalifikacji technologii i ciągłego monitoringu.
MAG a TIG – krótkie przypomnienie różnic procesowych
- MAG (Metal Active Gas) – spawanie drutem elektrodowym topliwym w osłonie gazów aktywnych (np. CO₂ lub mieszanki Ar+CO₂/O₂). Najczęściej stosowane do stali niestopowych i niskostopowych. Cechuje je wysoka wydajność i różne reżimy pracy (krótkołuk, natryskowy, puls).
- TIG (Tungsten Inert Gas) – spawanie nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych (Ar/He), z dodatkiem drutu lub bez (spoiny autogeniczne). Zapewnia najwyższą kontrolę jeziorka spawalniczego, bardzo czyste spoiny, mniejszą wydajność niż MAG, ale doskonałą jakość i estetykę.
W zastosowaniach zrobotyzowanych MAG dominuje w produkcji seryjnej ze względu na tempo i ekonomię, natomiast TIG wybiera się tam, gdzie kluczowe są walory estetyczne, brak odprysków, minimalna strefa wpływu ciepła i doskonała kontrola wypełnienia.
Architektura stanowiska a jakość złączy
- Robot i pozycjonery – obrotniki i pozycjonery wieloosiowe pozwalają ustawić spoinę w położeniu sprzyjającym grawitacji, co ogranicza ryzyko podtopień i braku wtopienia.
- Osprzęt palnika/uchwytu – stabilny TCP, układy antykolizyjne, czyszczarki palników, czyste dysze i końcówki prądowe to mniej rozprysków i stabilniejszy łuk.
- Przyrządy i mocowania – powtarzalne bazowanie, kontrola szczelin, kompensacja odkształceń oraz systemy typu poka-yoke eliminują możliwość montażu wadliwego detalu.
- Odciąg i zasłony spawalnicze – czystsza atmosfera to stabilniejsza osłona gazowa i mniej porów w spoinie.
Kluczowe czynniki jakości w spawaniu robotem
Przygotowanie brzegów i tolerancje detalu
Wysoka jakość cięcia, usunięcie tlenków, farb i olejów, stała geometria ukosowania (V, X, K) oraz równe szczeliny mają zasadnicze znaczenie. W przypadku TIG aluminium i stali nierdzewnych niezbędne jest dokładne odtłuszczanie i usuwanie tlenków.
Dobór drutu i gazu osłonowego
- MAG: druty G3Si1/G4Si1; mieszanki 82/18 Ar/CO₂, 92/8, 95/5 lub czyste CO₂ (z większym rozpryskiem).
- TIG: argon 4.6–4.8; dla grubszych przekrojów lub materiałów o wysokiej przewodności cieplnej (np. aluminium) domieszki helu.
Parametry procesu i energia liniowa
Prąd, napięcie, prędkość podawania drutu (MAG), prędkość spawania oraz energia liniowa decydują o wtopieniu i szerokości spoiny. Właściwa kontrola tych parametrów pozwala ograniczyć defekty.
Trajektoria, TCP i kąty palnika
Precyzyjna kalibracja TCP i utrzymywanie stałego kąta natarcia i odchylenia są kluczowe. W MAG ważna jest stała długość wolnego wylotu drutu (stick-out), w TIG – stabilna długość łuku.
Strategie ściegu i śledzenie spoiny
Oscylacje o stałej amplitudzie i częstotliwości poprawiają zwilżenie krawędzi i kontrolę szerokości spoiny. W spoinach wielościegowych istotna jest kontrola temperatury międzyściegowej. Systemy TAST, touch sensing i skanery wizyjne 2D/3D pomagają korygować tor spawania w czasie rzeczywistym.
Specyfika jakościowa MAG i TIG w wersji zrobotyzowanej
MAG – wydajność i kontrola rozprysku
MAG umożliwia wysoką wydajność i stosowanie różnych trybów łuku (krótkołuk, natryskowy, puls). Druty proszkowe metaliczne poprawiają zwilżenie krawędzi i ograniczają rozprysk. Typowe defekty to brak wtopienia, podtopienia krawędzi, porowatość i nadmierny rozprysk.
TIG – czystość i precyzja
TIG zapewnia doskonałą estetykę spoin i minimalną ilość odprysków. Robotyczne podawanie drutu „hot wire” zwiększa wydajność. Typowe wady to wtrącenia wolframowe, porowatość i odbarwienia stali nierdzewnych.
Kwalifikacja technologii i wymagania normowe
- WPS/PWPS oraz PQR/WPQR zgodnie z normami EN ISO 15607–15614.
- Klasy jakości spoin według EN ISO 5817 (B – najwyższa, C – standardowa, D – użytkowa).
- Kompetencje operatorów wg EN ISO 14732, a system jakości wg EN ISO 3834.
Kontrola jakości – od monitoringu do badań nieniszczących
- Monitoring prądu, napięcia, prędkości drutu, prędkości palnika i przepływu gazu.
- Badania VT, PT, MT, UT, RT w zależności od wymagań.
- Próbki makro, pomiary twardości i badania udarności w ramach kwalifikacji.
Redukcja odkształceń i stabilizacja wymiarów
Odpowiednie sekwencje spawania, spoiny sczepne, symetryczne nagrzewanie i kontrola temperatury międzyściegowej pozwalają ograniczyć deformacje. W TIG mniejsza energia liniowa dodatkowo zmniejsza strefę wpływu ciepła.
Projektowanie pod zrobotyzowane spawanie
Optymalizacja geometrii złączy, ograniczanie nieciągłości, projektowanie elementów z promieniami przejść i zapewnienie dostępu palnika to kluczowe elementy Design for Welding.
Podsumowanie
Robotyzacja spawania MAG i TIG nie tylko podnosi wydajność, ale przede wszystkim stabilizuje jakość dzięki powtarzalności ruchu, kontroli energii liniowej i możliwości aktywnego śledzenia spoiny. Warunkiem sukcesu jest jednak kompletne podejście: od projektu złącza i przygotowania detali, przez właściwy dobór materiałów i gazów, po kwalifikację technologii, ciągły monitoring i rygorystyczną kontrolę jakości. Dobrze zaprojektowane stanowisko i świadomie zdefiniowany WPS pozwalają uzyskać spoiny spełniające najbardziej wymagające klasy jakości przy konkurencyjnych kosztach produkcji.