Projekt: CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL Vzdělávací program: VP9 Nové trendy v oblasti svařování ve výrobní praxi Moduly vzdělávacího programu: M91 Novinky v oblasti technických plynů pro svařování M92 Novinky v oblasti svařování f. Frónius s.r.o M93 Svařovací zdroje od od f. Fronius s.r.o., svařovací trenažer M94 Praktické ukázky progresivních metod svařování ocelí, hliníku, pozinku, nerezi, oceli a plastů na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uh. Brod 1
Obsah M91 Novinky v oblasti technických plynů pro svařování... 3 M92 Novinky v oblasti svařování f. Frónius s.r.o... 6 M93 Svařovací zdroje od od f. Fronius s.r.o., svařovací trenažer... 14 M94 Praktické ukázky progresivních metod svařování ocelí, hliníku, pozinku, nerezi, oceli a plastů na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uherský Brod... 20 Použitá literatura:... 23 2
M91 Novinky v oblasti technických plynů pro svařování Vlastnosti plynů: Argon Ar: inertní plyn, žádná reakce s materiálem těžší než vzduch - chrání taveninu před přístupem vzduchu lehce ionizuje - ulehčuje zapálení svařovacího oblouku Helium He: inertní plyn, žádná reakce s materiálem lehčí než vzduch - pro ochranu procesu je nutný větší průtok plynu jako u Ar vysoký ionizační potenciál - zapálení oblouku je se zvyšujícím se podílem He těžší vyšší napětí v oblouku velká tepelná vodivost, ionizační potenciál - více tepla vneseného do materiálu více vneseného tepla - lepší smáčení, širší závar, menší převýšení, vyšší rychlost svařování Kyslík O2 aktivní plyn, silné oxidační účinky (2 až 3 x větší než CO2) stabilizace svařovacího oblouku snižuje povrchové napětí ocelí - svary bez rozstřiku, jemná kresba - nucené pozice - předbíhající tavenina citlivý => vznik pórů malý ionizační potenciál - menší napětí v oblouku - menší přenos tepla Vodík H2 aktivní plyn, redukční účinky vysoký ionizační potenciál, tepelná vodivost - velmi velký vnos tepla do materiálu svařovací oblouk je vodíkem zúžen - vysoká energetická hustota oblouku vnos tepla, zúžení oblouku - vyšší rychlost svařování Dusík N2 málo aktivní plyn, reaguje s kovy jen za vysokých teplot, při nižších teplotách se chová inertně - nereaguje u konstrukčních materiálů způsobuje póry vede ke stárnutí (zvláště u jemnozrnných ocelí) vytváří austenit, potlačuje částečně feritickou fázi u austenitických ocelí 3
MAG procesy 4
Optimalizace ochranných plynů pro MAG Tandem MAGT sp na koutovém svaru pos. PB Odtavovací výkon ca. 15 kg/h Drát G3Si1 2 x 1,2 mm v D1 + v D2 = 28 m/min v S = 1,8 m/min a = 3,5 mm a b c d Ochranné plyny pro svařování Linde Výkonnostní řada ČSN EN ISO 14175 CORGON 10He30 M20 CORGON S3He25 M22 CORGON 25He25 M21 CRONIGON 2He20 M12 CRONIGON 2He50 M12 CRONIGON Ni10 Z-ArHeHC-30/2/0,05 CRONIGON Ni20 Z-ArHeC-50/0,05 CRONIGON Ni30 Z-ArHeNC-5/5/0,05 5
M92 Novinky v oblasti svařování f. Frónius s.r.o CMT-proces a jeho historie Progresivní řešení pohonné jednotky Inovovaná konstrukce motoru kryt motoru = kryt hořáku. Konstrukční koncept zajišťující snížení rozměrů i váhy (1,6 kg) Dokonalejší odvod tepla Umístění elektroniky do samostatného boxu krytí IP23 CMT-proces CMT je zkratkou názvu Cold Metal Transfer Svařovací proces využívá krátký oblouk doplněný zcela novou metodou uvolňování kapky V porovnání s běžným procesem MIG/MAG probíhá zde přechod materiálu při značně nižší teplotě 6
Konvenční svařování krátkým obloukem K uvolnění kapky dochází působením svařovacího proudu. Přechod materiálu je spojený s vysokou proudovou intenzitou. Princip procesu CMT Přídavný materiál - AlSi5 / 1,2 mm Ochranný plyn - argon Proud (stř.hodnota) - 73 A Napětí - 14,8 V Rychlost drátu - 4,9 m/min Frekvence (stř.hodnota) - 63 Hz 7
Markantní rozdíly definující tento nový spojovací proces Zpětné zatažení drátu má vliv na snadnější uvolnění kapky Revoluční vlastnosti CMT-procesu vzhled svaru Prakticky bezrozstřikové svarové i pájené spoje jako důsledek třech markantních rozdílů CMT-procesu Možnost vzniku jednotlivých odstřiků např. při extrémních polohách hořáku 8
Revoluční vlastnosti CMT-procesu délka oblouku Revoluční vlastnosti CMT-procesu zapalování Zapalovací proces probíhá přibližně dvojnásobnou rychlostí než doposud Základní materiál se nataví ve velice krátké době 9
Svařovací systém CMT Vybavení pro automatizované aplikace Systém je plně digitalizovaný a řízený prostřednictvím Bus-rozhraní Použití CMT-procesu Hlavní oblasti použití: bezrozstřikové MIG pájení spojování tenkých plechů (hliník, ocel, CrNi) spojování ocele s hliníkem pomocí elektrického oblouku. Základní a přídavné materiály: všechny základní i přídavné materiály známé ze svařování MIG/MAG. Použití CMT-procesu Typy svarů: přeplátovaný svar tupý svar lemový svar koutový svar. Polohy: PA, PB, PC, PG 10
Aplikace pájení CMT Koutový, příp. přeplátovaný spoj Žárově i elektrolyticky zinkované plechy Síla plechu 1 mm Pracovní (pájecí) rychlost 1,10 m/min (43,31 /min) Existuje i možnost CMT-pájení v polohách Srovnání: Nahoře: CMT-pájení Dole: Standardní MIG-pájení Přednosti: Spoje bez rozstřiku Úhlednější a zcela pravidelný spoj Použití pro svařování tenkých plechů Tupý svar na hliníku Síla plechu 0,8 mm Svařovací rychlost1,50 m/min (59 /min) Svařování bez podložky Spolehlivé provaření kořene bez propálení 11
Spojení silného plechu se slabým Přeplátovaný spoj na hliníku Síla plechu - 0,8 a 4,5 mm Svařovací rychlost - 50 cm/min (19,7 /min) Přídavný materiál - CuSi3 Spojení plechů s extrémním rozdílem v tloušťce Použití pro spoj silného plechu se slabým 12
Použití elektrického oblouku pro spojení ocele s hliníkem Přeplátovaný spoj Síla plechu - 1 mm Svařovací rychlost - 70 cm/min (27,6 /min) Princip: na straně hliníku svar na straně ocele pájení předpoklad: pozinkování ocelového (> 10 µm). Potenciální zákaznické segmenty pro proces CMT Subdodavatelé automobilového průmyslu Výrobci automobilů Bílé zboží Stavba karosérií a nástaveb Kovovýroba a plechové pláště budov Technika mikrosvarů Letectví a kosmonautika Výrobci robotů Systémoví integrátoři 13
M93 Svařovací zdroje od od f. Fronius s.r.o., svařovací trenažer Svařovací zdroje pro CMT-proces TPS 3200 / 4000 / 5000 CMTTPS 3200 / 4000 / 5000 CMT MV S integrovaným funkčním balíčkem pro CMT-proces, který obsahuje potřebný hardware i software Kompletně digitalizovaný a mikroprocesorem řízený systém 3 provozní režimy: Standard / Puls / CMT Stávající svařovací zdroje lze dodatečně vybavit od 2. kvartálu 2005 Svařovací systém CMT 14
Snadné ovládání prostřednictvím jednotky RCU 5000i Dálkové ovládání RCU5000i Universal Předpoklad pro práci se systémem CMT 3 provozní režimy: Standard / Puls / CMT Svařovací systém CMT Chladicí modul FK 4000-R Pro optimální chlazení robotového hořáku Dodává se pouze vodou chlazený svařovací systém 15
Svařovací systém CMT Rozhraní pro robot Robotové rozhraní ROB5000 Varianty rozhraní Feldbus pro digitální přístrojovou sérii Svařovací systém CMT 16
Podavač drátu pro CMT VR 7000-CMT 4R/G/W/F 4-kladkový náhon Přípojka F++ Elektronika s připojením LHSB na zdroj, příp. hořák VR7000 CMT - jako první prvek systému CMT, použitelný pouze s CMT-hořákem PodavačVR7000 CMT je standardně osazený kladkami 1,2H Svařovací systém CMT Hadicová vedení pro CMT Hadicové vedení podavač drátu pohonná jednotka Robacta Drive CMT 4,25m / 6,25m F++ Hadici hořáku lze od pohonné jednotky odpojit, což přináší: - zkrácení prostojů, protože odpadá nové nastavování TCP (Tool-Center-Point) - snížení skladové hodnoty náhradních dílů Externí vedení drátu umožňuje rychlou výměnu bowdenu Hadicové vedení je sestaveno z kvalitních komponent s vysokou odolností proti opotřebení Hadicové vedení svařovací zdroj podavač drátu Spojovací hadicové vedení1,7 m / 4m / 8 m 95 mm2 17
Svařovací systém CMT Absorpční vložka v posuvu drátu CMT Souprava obsahuje Vlastní absorbér 2 externí hadice pro vedení drátu Senzorové vedení k podavači drátu Dodává se v délkách: 4,25 m / 6,25 m Délka externí hadice absorbér pohonná jednotka = 1,2 m Účel absorbéru: oddělit oba posuvy drátu / umožnit využití dynamických vlastností posuvového mechanismu v hořáku Rychlá výměna bowdenu snižuje prostoje Absorbér je osazený univerzálním bowdenem pro všechny dráty Uchycení absorbéru na vyvažovači 18
Svařovací systém CMT Pohonná jednotka pro CMT Hořák RobactaDrive CMT Vysoký stupeň dynamiky posuvového mechanismu zajišťuje rychlý AC-servomotor Motor pracuje bez převodovky, což výrazně zvyšuje jeho životnost Reprodukovatelné nastavení přítlaku drátu s možností odečítat hodnotu přítlaku i v odklopené poloze přítlakové páky Precizně pracující posuv drátu zajištěný digitální regulací otáček Ovládací prvky na skříňce elektroniky Inovativní konstrukční řešení (např. motoru) zmenšilo celkové rozměry Konstrukce hořáku optimalizovaná z hlediska těžiště i váhy podporuje kinematiku robota Možnost odpojení hadice hořáku od pohonné jednotky usnadňuje výměnu hadicového vedení Lze použít standardní nástavce hořáku Robacta Upevňovací úhelník je součástí krytu motoru, což snižuje celkový počet konstrukčních dílů Souprava základního vybavení pro CMT Souprava základního vybavení pro CMT Spotřební díly pro: - soupravu absorbéru - hadici hořáku - pohonnou jednotku - nástavce hořáku Varianty: AlMg / CuSi 0,8 / 0,9 / 1,0 / 1,2 CrNi 0,8 / 0,9 / 1,0 / 1,2 Stahl 0,8 / 0,9 / 1,0 / 1,2 19
M94 Praktické ukázky progresivních metod svařování ocelí, hliníku, pozinku, nerezi, oceli a plastů na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uherský Brod Přivařování svorníků Svařování plastů Broušení sváru plastu Odporové svařování 20
Základní materiál: hliník + hliník Přídavný materiál: AlMg3 Ochranný plyn: Argon Ar 100% Metoda svařování: MIG Základní materiál: hliník + pozink Přídavný materiál: CuAl9 Ochranný plyn: Argon Ar 100% Metoda svařování: MIG CMT robot Základní materiál: hliník + hliník Přídavný materiál: AlMg3 Ochranný plyn: Argon Ar 100% Metoda svařování: MIG CMT advanced robot Základní materiál: nerez + nerez X5CrNi18-10 Přídavný materiál: OK AUTROD 309lSi Ochranný plyn: Cronigon2 Ar + CO2 (97,5+2,5) Metoda svařování: MAG Základní materiál: pozink + pozink Přídavný materiál: OK 12.50 Ochranný plyn: Corgon Ar + CO2 (82+18) Metoda svařování: MAG Svary vykazují vady z důvodu použití nevhodného přídavného materiálu a ochranného plynu 21
Základní materiál: pozink + pozink Přídavný materiál: CuSi3 Ochranný plyn: Argon Ar 100% Metoda svařování: MIG Základní materiál: ocel + ocel Přídavný materiál: OK 12.50 Ochranný plyn: Corgon Ar + CO2 (82+18) Metoda svařování: MAG 22
Použitá literatura: [1] ČSN EN ISO 14175 Svařovací materiály Plyny a jejich směsi pro tavné svařování a příbuzné procesy [2] ČSN EN ISO 14175 Svařovací materiály Ochranné plyny pro obloukové svařování a řezání [3] Dokumentace The Linde Group: Trube,S.: MAG-Hochleistungsschweissen Der Praktiker 49, 1997 Stenke,V.:Neue Entwicklungen bei Schutz-und Formier gesen.sonderdruck der Linde AG [4] Interní dokumentace firmy FRONIUS Česká republika s.r.o. Návod k obsluze svařovacího zdroje MIG/MAG Trans Puls Synergic 2700 Návod k obsluze svařovacího zdroje TECNA 3481 Návod k obsluze svářečky plastů LEISTER TRIAC S 23
Vydal: Střední průmyslová škola a Obchodní akademie Uherský Brod www.spsoa-ub.cz Uherský Brod, červen 2012 Vytvořeno v rámci projektu Centrum vzdělávání pedagogů odborných škol, reg. č. CZ.1.07/1.3.09/03.0017 Podpořeno Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky prostřednictvím Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost 24