technologie svařování
Produktivita svařování
I. část – ruční svařování
Daniel Hadyna, Hadyna - International, Ostrava, www.hadyna.cz
O produktivitě svařování bylo v našem časopisu napsáno již mnoho. Toto téma je však věčné. Proto jsme
se rozhodli produktivitu svařování znovu uchopit a ve světle vývoje nových svařovacích procesů a příchodu
několika zajímavých novinek, znovu ji otevřít.
V následujících dvou vydáních časopisu nastíníme možnosti, jak je možné produktivitu svařování zvýšit a jak naopak
nákladovost svařování snížit. Některé informace jsou již
historicky dané a v našem časopise několikrát opakované.
Ovšem přinášíme i nové informace, které stojí za zmínku.
Porovnání svařování MMA a MAG
Svařování obalenou elektrodou (MMA) je již většinou
okrajovou technologií. Nahradila ji ve většině případů metoda MIG/MAG. Jen znovu opakujeme, že metoda MIG/MAG je
materiálově o 20–30 % levnější v porovnání se svařováním
obalenou elektrodou. Ovšem MIG/MAG je především o více
než 30 % rychlejší.
Proto se čím dál tím více nahrazuje svařování obalenou
elektrodou metodou MIG/MAG také na venkovních stavbách
a montážích, kde je potřeba zajistit ochranu místa svařování
proti průvanu, aby nebyl sfoukáván ochranný plyn na svařovacím hořáku. A to bývá občas obtížné.
Porovnání svařování v CO 2 a směsném plynu
Většina firem již dnes svařuje metodou MAG v ochranném
směsném plynu. CO2 jako ochranný plyn se používá jen ojediněle. Jen připomeneme, že postupová rychlost svařování ve
směsných plynech je oproti svařování v CO2 o cca 25 % vyšší.
A dále je u směsných plynů nižší spotřeba svařovacího drátu
– je to až o 20 %. Důvodem je výrazně nižší rozstřik a optimálnější tvar svarové housenky v řezu (platí pro většinu případů
svařování, ale mohou existovat i výjimky, kde je žádoucí zvýšená penetrace svarového kovu do základního materiálu).
Také připomeneme, že spotřeba směsného plynu oproti
CO2 je nižší o více než 30 %.
To vše dohromady činí svařování v ochranných směsích
výrazně úspornější a rychlejší, než svařování v ochranném
plynu CO2.
Porovnání dvousložkových a třísložkových
ochranných plynů
Ochranné směsné plyny se pro svařování běžných uhlíkových ocelí dají základně rozdělit na dvousložkové a třísložkové. Dvousložkové ochranné plyny mají zpravidla složení 82%
argonu a 18% CO2. U třísložkových ochranných plynů je navíc
přidán kyslík v poměru 2–3 %, který lépe usměrňuje energii
svařovacího oblouku do jednoho bodu. Má tedy menší rozstřik a zvyšuje průvar.
24 /
Svařování třísložkovými ochrannými plyny ve většině případů zvyšuje o cca 5% postupovou rychlost svařování a snižuje
spotřebu svařovacího drátu také o cca 5 %.
Většina dodavatelů těchto ochranných plynů má navíc
stejnou cenu jak pro dvousložkové, tak také pro třísložkové
ochranné atmosféry.
Svařování v argonu a směsech argonu –
metoda TIG
Pro svařování metodou TIG se ve většině případů používá čistý argon. Jeho obvyklá a doporučená čistota je 4,8 (99,998%).
Avšak zejména pro svařování nerezových materiálů a neželezných kovů je vhodné použít ochrannou atmosféru argonu
s malou příměsí hélia.
Hélium při svařování významně redukuje vznik ozónu, který
velmi negativně ovlivňuje zdraví svářeče. (Výhoda např. při svařování v uzavřených nádobách, špatně větraných místech apod.)
Avšak neméně podstatnou výhodou je fakt, že hélium má
podstatně vyšší tepelnou vodivost – lépe přenáší teplo do
svaru a zejména na silnějších materiálech můžete postup
svařování zrychlit až o 20 %. A to je nezanedbatelné zvýšení
produktivity svařování. Samozřejmě takový ochranný plyn je
při pořízení dražší než čistý argon. Je tedy potřeba spočítat,
zda tato vyšší postupová rychlost je na jeden metr provedeného svaru výhodnější. Při sériové výrobě určitě ano.
Porovnání svařování plným drátem a plněnou
elektrodou
Pokud je nutné výrazně proces svařování zrychlit a zkvalitnit, je velmi vhodné vyzkoušet svařování tzv. plněnou elektrodou – trubičkovým drátem (metoda FCAW).
Výhodou plněných elektrod je podstatné zvýšení postupové rychlosti – u ručního svařování až o 30 %, u automatizovaného svařování i více. Tam, kde se svařuje např. plným
drátem na více vrstev, budete schopni plněnou elektrodou
snížit počet vrstev např. až na polovinu.
Plněná elektroda má rovněž podstatně vyšší kvalitativní výsledky. Pokud se svařuje náročný výrobek s vysokým důrazem
na kvalitu výsledného svaru, kde se kvalita po svaření kontroluje
např. rentgenem, je téměř jisté, že plněnou elektrodou budete mít
podstatně snížené náklady na případné opravy takto provedených
svarů, a tím také nižší náklady na opětovné rentgenové zkoušky.
I když jsou kilogramové ceny plněných elektrod zpravidla
1x až 3x vyšší, výsledné náklady na jeden metr provedeného
SVĚT SVARU 2/2014
technologie svařování
svaru, v některých případech mohou být až poloviční, než je
např. pro svařování metodou MAG.
Používání velkoobjemových balení svařovacího
drátu a drátu na cívkách – metoda MAG
O velkoobjemovém balení svařovacích drátů, zejména pro
metodu MAG, se v různém odborném tisku a časopisech již
psalo mnohokrát. Proto jen připomeňme základní výhody
velkoobjemového balení vůči drátům na cívkách. Uvedeme
si to na konkrétním případě.
Výrobní společnost svařuje např. podvozky nákladních automobilů. Svařování je svářeči prováděno v úkolu, svařujeme
drátem o průměru 1,2 – běžnou nelegovanou ocel. Průměrně
jeden svářeč spotřebuje jednu 15kg cívku za jednu směnu.
Svařujeme ve třísměnném provozu.
Pro výměnu jedné cívky drátu je zapotřebí cca 15 až
20 minut. Je jasné, že cívku lze vyměnit i za kratší čas, avšak
denní rutina a praxe zahrnují – vyjmutí cívky, vysunutí drátu
z bowdenu, odnesení prázdné cívky do kontejneru, je nutné
zajít do skladu a přinést novou cívku, rozbalit, uklidit obaly
a zavést drát zpět do hořáku. To jsou všechno operace, které
zabírají čas a jen málo „uvědomělých“ pracovníků to průměrně zvládne ve skutečnosti rychleji.
Výměna velkoobjemového balení drátu zabere přibližně
stejný čas. Zde budeme počítat tedy s 20 minutami.
Pokud je na dílně např. 10 svářečů, můžeme dojít k zajímavým úsporám času, ve kterých může svářeč vytvářet svou
prací jakoby práci navíc.
Za jeden den, tedy za tři směny, je potřeba pro výměnu
všech cívek 450 minut, tj. 7,5 hodiny! Pokud bychom však využívali velkoobjemové balení drátu, bude potřeba průměrně
za jeden den ve třísměnném provozu na jejich výměnu pouze
44 minut. To je o cca 400 minut denně méně.
Nové produktivní procesy pro metodu MAG
V současné době stále vznikají nové procesy, které svařování usnadňují, zvyšují postupovou rychlost svařování
a v mnoha případech nahrazují pomalou technologii TIG tím,
že výrazně snižují vnesené teplo do sváru.
Snad každý výrobce průmyslových svařovacích strojů
neustále zdokonaluje své programy, kterými pak vybavují
svá svařovací zařízení. Takže např. použitím tzv. dvojitého
pulsu – zlepšeného procesu impulsního svařování lze docílit
až o 50 % vyšší postupové rychlosti svařování, než bylo při
běžném impulsním svařování.
Na trhu existují také procesy pro metodu MIG/MAG, které
vnáší do svaru výrazně méně tepla. V řadě případů je možné
přejít z metody TIG na metodu MIG/MAG, která je 5–7x rychlejší.
Pokud svařujete staršími svářečkami a přemýšlíte o nákupu nových, nechte si předvést nejmodernější svařovací
techniku. Ovšem pozor. Existuje propastný kvalitativní rozdíl
mezi výrobci svařovací techniky, kteří mají vlastní vývoj a zaměřují se na průmyslové použití svých strojů proti firmám,
které vyrábí různorodou svařovací techniku a nerozlišují mezi
hobby provedením a průmyslovým provedením.
Evidence využitelnosti pracovní směny
V naší praxi jsme viděli také zajímavé řešení evidence pracovní doby svářečů. Svářeči jsou různí, někteří svařují více,
SVĚT SVARU 2/2014
někteří méně. Jeden náš zákazník zavedl do všech svařovacích boxů signalizaci režimu práce každého svářeče.
Jedná se o takový semafor, který má např. tři světelné
režimy, které si svářeč ručně volí pomocí tlačítek. Zelený
režim – svářeč svařuje, modrý – svářeč vyměňuje většinou
rozměrný dílec nebo vyměňuje drát. A červený režim – svářeč dělá jinou práci. Bylo docela zajímavé sledovat následně
vznikající statistiku každého svářeče, jak velký výkon ten či
jiný svářeč denně poskytuje. Celý průběh pracovní směny se
zaznamenává do počítače, vedoucí výroby může jednoduše
zjistit, který pracovník podává vyšší výkony a tím jej pak pozitivně ohodnotit např. formou výkonnostních prémií.
Je to jen zajímavá inspirace, takový systém jsme zaznamenali ve více firmách.
Záznam o využití svařovacího stroje
Také firma, která pracuje na dvě nebo tři směny, většinou
řeší problém s nižším výkonem svářečů na odpoledních
i nočních směnách. Asi je pochopitelné, že v noci se lidem
pracuje hůře. Ovšem někdy jsou rozdíly mezi jednotlivými
svářeči propastné.
Řada takových firem to řeší sledováním doby hoření svařovacího oblouku na každém svařovacím stroji. Takový svařovací
stroj je vybaven sledovacím zařízením, které může být i bezdrátově sdíleno s PC. Toto zařízení v každé svářečce pracuje tak,
že po jejím zapnutí začne sledovací zařízení zaznamenávat
čas zapálení svařovacího oblouku a jeho délku hoření.
Data se ukládají lokálně např. na SD kartu. Vedoucí výroby
si může data buď s SD karty běžně do počítače stáhnout,
nebo se může bezdrátově k tomuto zařízení připojit a může si
tato data k sobě stáhnout. Formát takových dat je zpravidla
excelová tabulka. Pak je velmi snadné získat přehled o tom,
jak dlouho hořel svařovací oblouk na ranní směně v porovnání s odpolední nebo noční směnou.
I tímto způsobem lze minimálně porovnávat výkonost
svářečů a docílit tak srovnatelných výsledků napříč svářeči
a jednotlivými směnami.
Výdejní automaty na spotřební materiál
Zajímavou myšlenkou může být také zavedení výdejních
automatů na spotřební materiál pro svařování. Jedná se
o výdejní skříň, která funguje podobně, jako výdejní automat
na sušenky nebo balené nápoje. V automatu jsou pak umístěné spotřební díly do svařovacího hořáku a do podavače
svařovacího drátu. Tedy kontaktní průvlaky (trysky), plynové
hubice, bowdeny, podávací kolečka. Jsou zde také svařovací
dráty, fólie do svařovacích kukel, svářečské rukavice a další
spotřební materiál.
Každý svářeč dostane svůj přístupový kód, kterým takový
výdejní automat odemkne a vezme si potřebné spotřební díly.
Informační systém pak zaznamená, co každý svářeč pro svou
výrobu potřeboval bez toho, aniž by musel chodit někam do
skladu. Výdejka se pak může generovat za každého svářeče
např. 1x za měsíc, a to automaticky. Svářeč ji jen podepíše.
Tímto způsobem je pak přesný přehled o tom, který svářeč
má zvýšenou spotřebu spotřebních dílů, jakou měl spotřebu
drátu pro danou zakázku apod. Navíc jsou výdejní automaty
poblíž svářečských boxů. Svářeč nemusí nikam daleko chodit. Toto je jen zajímavý námět.
/ 25
Download

Produktivita svařování