obsah č. 1/2008 - Hadyna

technologie svařování
Optimalizace svařovacích parametrů metody MAG
při použití trubičkového drátu FILARC PZ 6102
Ing. David Hrstka, Technická univerzita v Liberci
ÚVOD
Už od počátku zařazení svařování MAG do
technické praxe v 70. letech, se především
v USA používaly kromě plných drátů i dráty
trubičkové. Vzhledem k 5x vyšší ceně se rozšířily
do ostatních průmyslových oblastí – Evropy
a Japonska, až v 90. letech a to zejména
v lodním průmyslu. V České republice je využití
trubičkových drátů v praxi stále minimální. Trubičkový
drát s náplní kovového prášku je určen
pro vysoce produktivní automatické a robotické
svařování. Cílem příspěvku je určení parametrické
oblasti, ve které má svařování trubičkovým
drátem s náplní kovového prášku maximální
efektivitu provedení koutového svaru. Výsledky
jsou porovnány s diplomovou prací provedenou
stejnou metodikou a za srovnatelných podmínek
s plným drátem [1].
EFEKTIVITA PROVEDENÍ KOUTOVÉHO SVARU
Efektivita provedení koutového svaru je defi -
nována, jako dosažení co největší nosné velikosti
koutového svaru při nejmenším objemu návaru
a co nejmenším převýšením. Tyto dva požadavky
jsou zohledněny ve vzorci (1.1.) pro výpočet
celkové efektivity koutového svaru [2].
(1.1.)
E = E Z
x E N
E . . . . celková efektivita provedení svaru
E Z
. . . efektivita závaru
E N
. . . efektivita návaru
Efektivita závaru E Z
(rovnice 1.2.) je poměr
maximální hloubky závaru z a teoretické nosné
velikosti v t
odpovídající skutečné ploše návaru,
pokud by byla celá efektivně využita (tj. svar
bez převýšení). Efektivita návaru E N
(rovnice
1.3.) vyjadřuje vliv převýšení svaru (r). Je dána
poměrem výšky svaru a k teoretické výšce svaru
a t
odpovídající skutečné ploše návaru.
E Z
= Z —
VT
Tabulka 1 – Plán experimentu
EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST
Cílem příspěvku je určení parametrické oblasti,
ve které má svařování trubičkovým drátem FILARC
PZ 6102, s náplní kovového prášku maximální
efektivitu provedení koutového svaru. Výsledky jsou
porovnány s diplomovou prací provedenou stejnou
metodikou a za srovnatelných podmínek s plným
drátem OK Aristorod 12.50 [1]. Použitý materiál svařovaných
vzorků je podle ČSN EN 10027 – S275JR
tloušťky 8 mm. Ochranný plyn pro oba typy drátu byl
použit CORGON (82 % Ar + 18 % CO 2
). Proces svařování
byl zaznamenán monitorovacím zařízením
WeldMonitor 3.5. Tento systém monitoruje vlastní
svařovací proces s výstupem dat. Na základě
zkušeností s předchozím výzkumem efektivity byla
vytipovaná blízko optimální oblast, podle které byl
pomocí metody plánování experimentů (DOE)
centrální kompozice, navržen soubor experimentů
podle tabulky 1. Pro jednotlivá měření byly na zdroji
BDH 550 nastaveny rychlosti posuvu drátu v d
a odpovídající
hodnoty napětí U. Na lineárním svařovacím
automatu byla nastavena rychlost svařování v s
.
Ostatní parametry zůstaly neměnné.
VÝSLEDKY EXPERIMENTŮ PRO TRUBIČKOVÝ DRÁT
FILARC PZ 6102
Výsledky byly zpracovány pomocí softwaru
STATISTICA, kdy bylo vytvořeno parametrické
pole s nejvyššími hodnotami efektivity. V tomto
grafu je na vodorovné ose rychlost svařování (m/
min) a na svislé ose rychlost podávání drátu (m/
min). Velikost celkové efektivity je znázorněna
pomocí uzavřených polí, kdy stupeň barevného
odstínu udává velikost efektivity podle stupnice
uvedené vedle grafu. Ve výsledném grafu je
zobrazena také výpočtová průřezová plocha
návaru P m
vypočtená podle vztahu (1.4.)
(1.4.)
P m
= 1,08 v d
–
v s
P m
– výpočtová průřezová plocha návaru (mm 2 )
v d
– rychlost podávání drátu (m/min)
– rychlost svařování (m/min)
v s
(1.2.)
E N
= a —
aT
(1.3.)
z (mm) . . . hloubka závaru
v t
(mm). . . teoretická nosná velikost svaru
a (mm) . . . výška svaru
a t
(mm). . . teoretická výška svaru
Charakteristické rozměry koutového svaru pro
výpočet efektivity jsou vyznačeny na schématickém
obr. 1.
Obr. 1 – Koutový svar s hodnotami pro výpočet efektivity
Obr. 2 – Výsledná efektivita provedení svaru
18 /
SVĚT SVARU