obsah Ä. 1/2008 - Hadyna

More documents

Recommendations

Info

technologie svařování Niektoré aspekty ekonomickej efektívnosti pri konkrétnych aplikáciách zvárania rúrkovými drôtmi Ing. Martin Janota, konzultant, Bratislava, Ing. Július Hudák, PhD, ŽOS Trnava, a.s. ABSTRAKT Efektívnosť aplikácie rúrkového drôtu sa v našej praxi zvykne hodnotiť len zrovnaním nákupných cien. V príspevku sa poukazuje na konkrétne efekty použitia rúrkových drôtov, zistené a namerané pri praktických aplikáciách: vyššia rýchlosť zvárania, kratší zvárací čas, nižší rozstrek, nižšia spotreba prídavného materiálu, úspora elektrickej energie, nižšia prácnosť pri čistení spojov. 1. ÚVOD Rúrkové drôty sú zváracie prídavné materiály s veľkou perspektívou. Rozsah ich používania v svetovej ekonomike sa v posledných 10–20 rokoch neustále šíri. Ich súčasný podiel na spotrebe zváracích prídavných materiálov je v Európe okolo 10 %, v USA už 17 %, v Japonsku 26 % a napr. v Južnej Kórei až 35 % [1]. Najväčší objem rúrkových drôtov sa spotrebuje pri stavbe lodí, vo výrobe oceľových konštrukcií a vagónov. V posledných rokoch však stúpa aj využitie rúrkových drôtov s náplňou kovového prášku, najmä na mechanizované zváranie napr. v automobilovom priemysle, pri výrobe bielej techniky a v podobných odvetviach. Spotreba rúrkových drôtov v Japonsku v absolútnom objeme je cca 38,8 tis. t ročne (pre porovnanie – celková ročná spotreba všetkých druhov prídavných materiálov na Slovensku sa pohybuje niekde okolo 10 tis. t). V kontraste so stavom vo svete a konečne už aj v Európe, podiel spotreby rúrkových drôtov na Slovensku sa dlhodobo pohybuje okolo 1 % [2]. Zavádzaniu rúrkových drôtov u slovenských užívateľov bráni najmä všeobecné vnímanie ich pomerne vyšších cien. Spoľahlivé údaje o výhodách, napr. vyššej produktivite, nie sú všeobecne dostupné, akceptované a ani doceňované. Chýba prameň, akým je napr. pre zváranie plným drôtom normatív [3], ktorý je síce starý, ale jeho technické údaje sú stále použiteľné. V súčasnej praxi jediná preukazná možnosť je vykonanie porovnávacích skúšok rôznych typov zváracích prídavných materiálov na konkrétnych prípadoch zamýšľaného využitia. Predložený príspevok sa snaží upozorniť na niektoré aspekty ekonomickej efektívnosti použitia rúrkových drôtov, ktoré sme zistili pri konkrétnych aplikáciách, a ktoré aj v našich podmienkach potvrdzujú efektívnosť zvárania týmto typom prídavného materiálu. 2. VÝROBA ČASTÍ NÁKLADNÝCH VAGÓNOV V ŽOS Trnava, a.s., sa vyrábajú komponenty na rekonštrukciu nákladných vagónov pre zahraničného odberateľa. Jedným z nich je i čelná stena vozňa EAOS, zváraná konštrukcia, ktorej Obr. 1 – Pohľad na vrchnú časť čelnej steny s horným tunelom nosnú časť tvoria dva HEA profi ly 140 x 2 155 mm. K nim je v hornej časti steny privarená podzostava horného tunelu. Celý rám konštrukcie po bokoch dotvárajú valcované L profi ly 100 x 2 146. Spevnenie rámu je dosiahnuté valcovanými U–profi lmi, ktoré sú privarené v strede k HEA profi lom a po stranách k obvodovým profi lom tvaru L. K tomuto rámu sú privarené kútovými zvarmi výplňové plechy. Horný tunel tvoria dva plechy 10 x 277 x 2 800 mm a 10 x 313 x 2 770 mm, ktoré sú ohnuté a následne zvarené zvarmi 10 ½ V. Pohľad na vrchnú časť čelnej steny s horným tunelom je na obr. 1. Priečny rez hornou časťou čelnej steny je na obr. 2. Detailný rez tunelu je na obr. 3. Obr. 2 – Priečny rez hornou časťou čelnej steny Zváranie podzostavy horného tunelu sa vykonáva na samostatnom pracovisku, ktoré tvorí stehovací a zvárací prípravok. Stehovaním je nutné zabezpečiť požadovanú šírku zvarovej medzery po celej dĺžke tunelu. Po zostehovaní oboch zvarových spojov sa tunel preloží do jednoduchého zváracieho prípravku, kde sa pôvodne vyhotovovali zvary plným drôtom priemeru 1,0 mm, za podmienok uvedených v tab. I. Koreňová vrstva sa zvárala v polohe PC, dve ďalšie vrstvy sa bez zmeny nastavenia zvárali v polohe PA. Z dôvodov neustáleho tlaku zo strany prevádzok na znižovanie výrobných a režijných nákladov a v snahe vytvoriť si zvládnutím nových technologických prístupov podmienky na získanie ďalších, podobných zákaziek sme sa rozhodli vykonať skúšky s použitím rúrkového drôtu s náplňou kovového prášku, priemeru 1,2 mm. Údaje o tomto procese sú tiež v uvedenej tab. I. Použitie rúrkového drôtu umožnilo výrazne zvýšiť zváraciu rýchlosť. Navyše vyšší výkon odtavenia nám umožnil zvárať len na dve vrstvy namiesto pôvodných troch. Obr. 3 – Detailný rez tunelu Po vykonaných skúškach a následných ekonomických prepočtoch sa rozhodlo prejsť na zváranie horných tunelov metódou zvárania rúrkovým drôtom. Najväčší ekonomický efekt sa dosiahol vďaka zníženiu počtu zvarových vrstiev z 3 na 2, možnosťou zvýšenia rýchlosti zvárania (o 48 % u koreňovej, o 30 % u výplňovej/krycej vrstvy), skrátením času na čistenie spoja (výrazne znížený rozstrek), tj. znížením celkovej normy prácnosti. Efekt možného zvýšenia výkonnosti zvárania sa naplno prejavil pri nasadení zváracieho automatu. Zvarové spoje vyhotovené novou technológiou sa podrobili skúškam na schválenie zváracích postupov WPQR. Z pohľadu ďalšej perspektívy v tejto oblasti sme schvaľovali postup i na materiály väčších hrúbok. Na obr. 4 je znázornená makroštruktúra zhotoveného tupého spoja hrúbky 30 mm. Obr.4 – Makrovýbrus V-zvaru na plechoch hrúbky 30 mm V súčasnosti sa zváranie rúrkovým drôtom v ochrannom plyne používa na automatizované zváranie uvedených horných nosníkov pre zahraničného odberateľa. 3. ZVÁRANIE SEKCIÍ LODNÉHO TRUPU Cieľom skúšok [4] bolo získať konkrétne údaje na ekonomické zrovnanie aplikácie rúrkového a plného drôtu v konkrétnych podmienkach prevádzky pri stavbe lodí. Ako plný drôt sa pri skúškach použil bežne používaný materiál klasifi kácie Prídavný materiál OK Autrod 12.50 Filarc PZ 6102 Klasifi kácia G38 2 C G3Si1 G42 3 M G3Si1 T46 4 M M 2 H5 Zváracia poloha PC koreň PA výplň PA koreň PA výplň Počet vrstiev 1 2 1 1 Zvárací prúd (A) 240 – 270 240 – 270 250 – 260 300 – 310 Zváracie napätie (V) 31 – 34 31 – 34 30 32,4 Rýchlosť podávania (m/min) 10 – 12 10 – 12 9,5 14 Zváracia rýchlosť (m/min) 17 – 20 20 – 23 25 – 30 25 – 30 Tab. I. Porovnanie parametrov zvárania pôvodnou (metóda 135) a novou technológiou (metóda 136) 6 / SVĚT SVARU
technologie svařování Obr. 5 – Záber z porovnávacích skúšok zvárania na ľavej bočnej podsekcii. G 38 2 C G3Si1 (nepomedený drôt typu ESAB OK 12.50), ako rúrkový drôt sa použil rutilový drôt klasifi kácie T 42 2 P C 1 H5 (FILARC PZ 6113). Zváralo sa pod ochranou CO 2 , základným materiálom boli plechy akosti GL-A hrúbky 9 mm. Predbežné skúšky na malých vzorkách s krátkymi zvarovými spojmi (30 cm) poskytli prvé informácie o časových a iných normatívnych nárokoch na zhotovenie 1 m zvaru. Po analýze výsledkov bolo zrejmé, že zváranie rúrkovým drôtom je rýchlejšie o 22 až 37 %. Vážením cievok s drôtom a vzoriek na ktoré sa zváralo pred a po zvarení sa stanovila výťažnosť použitých prídavných materiálov a percento rozstreku. V dôsledku krátkych zvarov a celkove malého rozsahu skúšok boli jednotlivé výsledky zrejme zaťažené značnými chybami, takže údaje dosť kolísali a zrovnanie sa nezdalo byť príliš spoľahlivé. V ďalšej etape sa preto na porovnanie usporiadal rozsiahlejší experiment. Vybrali sa rovnaké sekcie, ktoré boli práve vo výrobe, s rovnakým počtom a druhmi zvarových spojov – bočná podsekcia ľavá a pravá jednej zo stredových sekcií nákladnej lode, ktoré dobre reprezentujú typické podmienky prevádzky. V rámci experimentu sa zvárali len kútové zvary, vodorovné (poloha PB) a zvislé (poloha PG). Pravá bočná podsekcia sa zvárala plným drôtom, ľavá rúrkovým drôtom. Celková dĺžka zvarov na ľavej podsekcii je o niečo väčšia (240,0 proti 233,7), nakoľko na tejto strane sú umiestnené palubné žeriavy, čo si vyžaduje viac výstuží. Na každom dielci zvárali dvaja zvárači dva dni v bežných prevádzkových podmienkach. Celkový rozsah experimentu bol nezrovnateľne väčší ako celý program skúšok zvárania na vzorkách a podmienky porovnania boli teda ďaleko realistickejšie. Dĺžka zvarových spojov zhotovených počas skúšok bola spolu 473,7 m, čo už poskytuje určité štatistické pozadie. Na obr. 5 je záber zo zvárania na ľavej bočnej podsekcii počas skúšok. Niektoré z najdôležitejších výsledkov porovnania: 2.1 SPOTREBA ČASU A RÝCHLOSŤ ZVÁRANIA V tab. II. sú priemerné hodnoty času, potrebného na vyhotovenie kútových zvarov, vypočítané z údajov nameraných pri zváraní celých podsekcií. V časoch pre jednotlivé úseky sú zahrnuté aj časy potrebné na čistenie úsekov pred, počas a po zváraní, nie ale vedľajšie časy ako sú napr. doba potrebná na nastavenie parametrov, výmenu cievok drôtu, odstrihnutie konca drôtu pred opakovaným zapálením oblúku, časy na premiestnenie zvárača a zváracieho zariadenia na zváranom dielci, a pod. Priemerná skutočná rýchlosť zvárania, prepočítaná z nameraných časových hodnôt, je uvedená v nasledujúcej tab. III. 2.2 SPOTREBA PRÍDAVNÉHO MATERIÁLU Celková spotreba zváracích prídavných materiálov – rúrkového a plného drôtu – pri skúškach zvárania na reálnych dielcoch je uvedená v tab. IV. Z nameraných výsledkov vyplýva, že priemerná spotreba rúrkových drôtov (v nakupovanom množstve) na meter zvaru je o 13 % nižšia ako spotreba plných drôtov. Ak pritom zvážime, že základná výťažnosť rutilového rúrkového drôtu je cca 0,95 (rutilová náplň a z toho plynúca tvorba trosky), straty zvarového kovu, u plných drôtov boli 15,65 %. Toto množstvo môžeme prakticky celé pripísať rozstreku, ktorý obťažuje okolie a zvyšuje potrebu čistenia okolia zvarov. 2.3 SPOTREBA ELEKTRICKEJ ENERGIE Spotrebu elektrickej energie sme nemerali, ale orientačne vypočítali z hodnôt priemerných zváracích parametrov pre príslušný prídavný materiál a zváraciu polohu, s uvážením hodnoty účinníku cos φ = 0,65 a účinnosti ε = 0,82. Vypočítané výsledky sú v tab. V. 2.4 NÁKLADY NA ČISTENIE ZVAROV A NA OPRAVY Rozstrek zvarového kovu, ktorý vzniká najmä pri zváraní plným drôtom (skúšaný rutilový rúrkový drôt nemá prakticky žiadny rozstrek) je po zváraní potrebné z povrchu odstrániť. Prácnosť čistenia po zváraní, rovnako ako prácnosť nutných opráv zvarov zistená na obidvoch sekciách v rámci experimentu, bola zhruba v pomere 2:1 v prospech rúrkového drôtu. Vychádzajúc z reálne nameraných hodnôt prácnosti a celkovej hmotnosti bočnopalubnej sekcie (26 020 kg) sa vypočítali orientačné údaje prácnosti čistenia, brúsenia a opráv vyjadrené v normominútach (NM) na kilogram zváranej konštrukcie. Výsledky sú v tab. VI. 4. VÝROBA OHRIEVAČOV VODY Tieto skúšky charakterizujú inú oblasť možnej aplikácie rúrkových drôtov: Plne na mechanizované zváranie tenších plechov na jednoúčelovom zváracom zariadení v sériovej výrobe, kde rozhodujúcim parametrom je postupná rýchlosť zvárania (pravda, pri dosiahnutí všetkých potrebných kvalitatívnych parametrov). Dosiahnutá zváracia rýchlosť primárne ovplyvňuje využitie a efektívnosť nasadenia účelového zváracieho stroja, ktorý predstavuje veľmi vysokú investíciu. Základnú časť ohrievača vody tvorí nádoba tvaru valca, pozostávajúca z plášťa, na ktorý sú privarené dve dná. Zváranie obvodových spojov plášťa s dnami (obidve strany súčasne) sa robí Priemerný čas zvárania Zvárací materiál (min/m) Poloha PB Poloha PG Rúrkový drôt 3,82 9,37 Plný drôt 4,60 10,20 Rozdiel – rúrkový drôt rýchlejší o (%) 16,96 8,12 Tab. II. Priemerné hodnoty času potrebné na zhotovenie 1 m kútového zvaru. Zvárací materiál Rýchlosť zvárania (m/min) Poloha PB Poloha PG Rúrkový drôt 15,70 6,40 Plný drôt 13,04 5,88 Rozdiel – rúrkový drôt rýchlejší o (%) 20,40 8,84 Tab. III. Priemerná rýchlosť zvárania prepočítaná z časových hodnôt uvedených v Tab. II. Zvárací materiál Dĺžka zvarov (m) Celková spotreba zváracieho drôtu (kg) Priemerná spotreba (kg/m) Rúrkový drôt 233,7 107,0 0,46 Plný drôt 240,0 95,0 0,40 Tab. IV. Spotreba zváracích prídavných materiálov. Zvárací materiál Priemerná spotreba (kWh/bm) Poloha PB Poloha PG Rúrkový drôt 0,451 0,982 Plný drôt 0,584 1,169 Rozdiel v prospech rúrkového drôtu (%) 22,8 16,0 Tab. V. Priemerná spotreba elektrickej energie potrebnej na zhotovenie 1 m kútového zvaru Zvárací materiál Prácnosť opravy zvarov zváraním (NM/kg) Prácnosť brúsenia a čistenia (NM/kg) Celková prácnosť opravy, brúsenia a čistenia (NM/kg) Rúrkový drôt 0,092 0,069 0,161 Plný drôt 0,184 0,092 0,276 Tab. VI. Prácnosť opráv a čistenia zvarov prepočítaná na 1 kg hmotnosti konštrukcie Prídavný materiál Plný drôt (OK Autrod 12.51) Rúrkový drôt (PZ 6102) Klasifi kácia PM G 42 3 M G3Si1 G 38 2 C G3Si1 T 46 4 M M 2 H5 Plný drôt 0,184 0,276 Podávacia rýchlosť (m/min) 9,4 15,5 Zvárací prúd (A) 248 350 Zváracie napätie (V) 28 33 Rýchlosť zvárania (m/min) 0,82 1,4 Doba zvárania (min) 1,4 1,0 Tab. VII. Porovnanie výkonov pri zváraní nádob ohrievačov vody na jednoúčelovom stroji. Je samozrejme logické požadovať, aby toto nákladné zariadenie pracovalo čo najproduktívnejšie. Konkrétne skúšky sa robili pri zváraní obvodového spoja nádob priemeru 439 mm, hrúbka zváraných dielov bola 3 mm. Užívateľ požadoval dosiahnuť šírku zvaru 9,5 mm, aby sa spoľahlivo prekryli možné tolerancie zostavenia spoja. Pri zváraní plným drôtom priemeru 1,2 mm sa musí používať pulzný režim, nakoľko je treba dosiahnuť pomerne jemný kompromis medzi dostatočne širokým zvarovým spojom a súčasne zabrániť prepáleniu relatívne tenkého základného materiálu. Parametre zvárania pre obidva typy zváracích materiálov (priemer použitého rúrkového drôtu bol taktiež 1,2 mm), rýchlosti zvárania a časy potrebné na vyhotovenie spoja sú v Tab. VII. [5]. Pri použití rúrkového drôtu nebol potrebný pulzný režim, lebo principiálne širší a mäkšie pôsobiaci oblúk umožnil aj tak dosiahnuť požadovaný tvar zvarového spoja. Táto skutočnosť by výhľadovo mohla viesť k použitiu jednoduchších a lacnejších zdrojov zváracieho prúdu. Dodatočne sa na tej istej operácii vyskúšalo aj zváranie rúrkovým drôtom FLUXOFIL M 8 priemeru 1,2 mm (T 42 2 M M1 H5). Pokiaľ sa SVĚT SVARU / 7
Page 1 and 2: 1/2008, ročník XII. MIGATRONIC Fe
Page 3 and 4: editorial OBSAH EDITORIAL Tiskové
Page 5: dusíku, který se okamžitě vypa
Page 9 and 10: partnerské stránky Aktivity Česk
Page 11 and 12: technologie svařování Velkoobjem
Page 13 and 14: Lhutník kontrol, revizí a zkouše
Page 15 and 16: MIGATRONIC MWF 50/55 YARD Malý pod
Page 18 and 19: technologie svařování Optimaliza
Page 20 and 21: zařízení pro použití technick
Page 22 and 23: technologie svařování MOŽNOSŤI
Page 24 and 25: 24 / technologie svařování zohra
Page 26 and 27: partnerské stránky Novinka od spo
Page 28 and 29: partnerské stránky Jak se chráni
Page 30 and 31: partnerské stránky SVÁŘEČSKÝ
Page 32: Rozumíme Vašim potřebám. Porozu

obsah Ä. 1/2008 - Hadyna

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?

obsah Ä. 1/2008 - Hadyna