SYSTÉM PRO MONITOROVÁNÍ A DOKUMENTACI PROCESU SVAŘOVÁNÍ POMOCÍ VÝPOČETNÍ TECHNIKY WELDMONITOR 4.0 AUTOŘI: Drahoň NOVOSAD, David KLIKA, Vlastimil VÁCLAVÍK, Ondřej ČÍP, Vladimír KUDĚLKA, Petr KADRNKA INFORMACE O ZAŘÍZENÍ NALEZNETE NA: http://www.electric.cz/ INFORMACE O TECHNOLOGII POSKYTNE: novosad@tdsbrnosms.cz MYŠLENKA 1. Základní myšlenkou tohoto zařízeni je co nejdokonaleji monitorovat a zdokumentovat proces svařování a zajistit tak reprodukovatelnost svarových spojů v co nejvyšší kvalitě. 2. Zefektivnit a optimalizovat výrobu v oblasti svařování. 3. Usnadnit práci všem pracovníkům v oblasti svařování a kontroly všech profesí této činnosti. POPIS SYSTÉMU 1. HARDWARE 2. SOFTWARE 1. WeldMonitor Hardware připojuje se na libovolný svařovací zdroj bez ohledu na jeho typ, výrobce, počet; zároveň se systém připojuje k řídicímu počítači PC v základním provedení monitoruje průběh svařovacího proudu a napětí (modul WM-UI) v reálném čase měří s vysokou přesností efektivní hodnoty těchto veličin a zároveň kalkuluje důležitou veličinu, tzv. vnesené teplo umožňuje velmi rychlý záznam průběhu svařovacího napětí a proudu, kdy jsou zaznamenány změny v napětí a proudu až do frekvenčního rozsahu 12 500 Hz, což je nezbytná podmínka pro spolehlivou diagnostiku zkratových, impulsních a sprchových svařovacích procesů díky vysoké odolnosti proti průmyslovému rušení umožňuje nasazení i při automatizovaném procesu svařování pro sériové sledování kvality svařovaných výrobků má parametry ověřeny v akreditované metrologické zkušebně ČR Přehled jednotlivých snímačů. Přehled sledovaných veličin 1. Modul pro manuální ovládání programu 1. Čas svařování 2. Modul pro snímání proudu a napětí 2. Rychlost svařování (průměrná) 3. Snímač relativní vlhkosti vzduchu v okolí 3. Měrný tepelný příkon 4. Snímač teploty vzduchu v okolí 4. Spotřeba drátu 5. Snímač teploty materiálu (přenosný nebo stabilní) 5. Spotřeba ochranných plynů 6. Snímač posuvu drátu 6. Spotřeba energie 7. Snímač rychlosti pojezdu 8. Snímač průtoku plynu (hubice, ochrana kořene a vlečná ochrana)
Soubor snímačů 2. WeldMonitor Software Program má intuitivní ovládání a umožňuje profesionálně zobrazovat výsledky reálných nasnímaných dat. Dále program umožňuje tisk protokolů dle stávajících evropských a mezinárodních norem v oblast svařování. Je určen pro moderní platformu operačního systému Windows 9x/NT/2000/XP/VISTA s velmi dobrými grafickými výstupy jednotlivých tiskových protokolů. Je zde zakomponována otevřená databáze firem, svářečů a jejich zkoušek, zařízení (tzn.zdrojů které podléhají validaci a kalibraci atd.), základních materiálů, přídavných materiálů, plynů, dozorů svařování, postupů svařování (pwps, WPS, WPQR, zakázkový list,vt atd.) a záznamy průběhu svařování jednotlivých svarů s možností uložení digitální fotografie. Stručný popis práce s programem Pro vytvoření postupu svařování a následné monitorování svaru nebo přidání nemonitorovaného svaru potřebujeme chronologicky zadat jednotlivé údaje do databází programu. Jedná se především o: 1. Postup svařování, kdy je nutné vyplnit do databáze základních mat., přídavných mat. a plynů příslušné hodnoty, pokud ještě nejsou vyplněny. 2. Údaje o firmě 3. Údaje o svářeči 4. Údaje o zdroji
Po doplnění předchozích údajů velice jednoduše vytvoříme postup svařování pomocí nabídek jednotlivých veličin.
Tisk protokolu WPS Grafická ukázka zobrazení jednotlivých veličin
MONITOROVÁNÍ PROCESU SVAŘVÁNÍ Systém WeldMonitor 4.0 umožňuje monitorovat obloukové metody svařování. Po zapojení jednotlivých snímačů ke svařovacímu zdroji a k řídicímu PC, klikneme na ikonu server WDS (Welding Data Server). V okně serveru zadáme číslo svaru a jednotlivé požadované údaje. Po připravení svářeče pro samotné svařování stiskneme na komunikačním modulu tlačítko START. V tuto chvíli se veškerá data zaznamenávají do centrálních databází programu. Po skončení housenky stiskneme tlačítko STOP a po dokončení svaru stiskneme tlačítko END. Systém WM umožňuje pro metody MIG, MAG a jim příbuzné metody ojedinělou věc, a to sledování správnosti nastavených parametrů při svařování (tzv. pracovní bod v pracovním poli). Díky systému WeldMonitor a následným zkouškám svarů byla prokázána závislost proudu a napětí, která je popsána pracovním polem. To je oblast grafu (svislá osa napětí, vodorovná osa proud), kde by se měl pohybovat průsečík aktuálního svařovacího proudu a napětí (pracovní bod). Pracovní pole je ovlivněno těmito faktory: základní materiál, ochranný plyn a průměr svařovacího drátu. Z toho plyne velké množství pracovních polí, které jsou v programu jednoduše popsané a jejich zvolení pro danou metodu svařování je snadné a zcela automatické. Pracovní pole je rozděleno podle svařovacího oblouku na oblast zkratového, přechodového, sprchového a impulsního oblouku. Okno pracovního pole s pracovním bodem
Některé další možnosti programu Zadané a naměřené veličiny svařovacího procesu dávají přesný obraz průběhu svařování, program umožňuje dodatečné prohlížení zadaných údajů i všech měření, a to v různých podobách včetně tisku Vyvolání zadaného postupu svařování. Grafické znázornění průběhu kterýchkoliv měřených veličin. Je možné zvětšit část záznamu časovým výřezem, pohybem kurzoru nad grafy se všechny parametry interaktivně zobrazují. Tato volba je ideální např. pro sledování parametrů, zpětného zjištění příčin chyb a určení způsobu prevence proti nim atd. V nabídce Údaje o svaru kliknutím na UI laboratoř můžeme podrobně sledovat v grafické podobě např. jednotlivé zkraty jejich četnost a pravidelnost, hodnoty proudu, napětí a mnoha dalších volitelných veličin (odpor, histogramy veličin atd.) Ukázka nabídky UI laboratoř Je možné zobrazit průběh svařování tak, jak byl zaznamenán (pohybem pracovního bodu v pracovním poli s nastavenými parametry svařování). Pohyb pracovního bodu vyjadřuje (mimo jiné) vzdálenost kontaktní špičky od základního materiálu a tak je možno posoudit i vliv zručnosti svářeče. Graf odchylky pracovního bodu zobrazuje správnost parametrů svařování, na rozdíl od průběhu svařování, který je zobrazen v reálném čase, tento výstup je statický s možnosti tisku, možností interaktivního vypisování přesných hodnot odchylky pracovního bodu a limitů pracovního pole.
Je možné různobarevné grafické porovnání proudu a napětí dvou nasnímaných housenek z libovolných svarů v jednom společném grafu. Parametry svařování lze zobrazit nebo vytisknout do úhledných tabulek se základními informacemi (identifikace svaru, datum svařování aj.). Výpis obsahuje všechny měřené i vypočítané hodnoty daného svaru. V programu WeldMonitor 4.0 lze provést další zpracování monitorovaných dat v podobě dostupných protokolů. Všechny protokoly jsou vypracovány v souladu s platnými EN a ISO normami, které se postupně zapracovávají s nástupem času jejich platnosti. Zapracování těchto protokolů probíhá po podrobné konzultaci s předními odborníky v oboru a legislativy. Protokol Vizuální kontrola umožňuje velmi rychle a snadno vyplnit přehledný formulář v programu formou nabídky vypočtených mezních hodnot vad. Číselník s popisem vady umožňuje snadnou orientaci a následné vytištění protokolu. Formulář Přehled protokolů zkoušek udržuje informace o nedestruktivních a destruktivních zkouškách jakosti svaru, obsahuje seznam provedených zkoušek, čísla protokolů jednotlivých zkoušek a hodnocení. Protokoly pwps, WPS, Normalizovaný postup svařování, WPQR kromě zadaných údajů obsahují všechny naměřené hodnoty a vypočtené pomoci systému WM které jsou velmi přesné a věrohodné. Velmi významnou předností programu je volitelnost jazyků tisku jednotlivých protokolů (ČJ, AJ, NJ, SK, a další na přání zákazníka) Formulář Studie nákladů vytvoří velmi rychle ekonomické zhodnocení svaru s možnosti porovnání jednotlivých položek a nákladů na jeden metr svaru, což je velkým přínosem pro výrobce při výběru metody plynů a způsobu svařování, a následně při tvorbě ceny výrobku.
Možnosti použití pro metody svařování dle ČSN EN ISO 4063 111 Ruční obloukové svařování obalenou elektrodou 114 Obloukové svařování plněnou elektrodou bez ochranného plynu 121 Svařování pod tavidlem drátovou elektrodou 122 Svařování pod tavidlem páskovou elektrodou 123 Svařování pod tavidlem více drátovými elektrodami 124 Svařování pod tavidlem s přídavkem kovového prášku 125 Svařování pod tavidlem plněnou elektrodou 131 Obloukové svařování tavící se elektrodou v inertním plynu; MIG svařování 135 Obloukové svařování tavící se elektrodou v aktivním plynu; MAG svařování 136 Obloukové svařování plněnou elektrodou v aktivním plynu 137 Obloukové svařování plněnou elektrodou v inertním plynu 141 Obloukové svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu; WIG,TIG svařování 142 TIGsvařování 151 Plazmové MIG svařování 152 Plazmové svařování s přídavkem prášku 311 Kyslíko-acetylenové svařování 312 Kyslíko-propanové svařování 313 Kyslíko-vodíkové svařování 782 Odporové přivařování svorníků 783 Zdvihové přivařování svorníků s keramickým kroužkem nebo v ochranném plynu 784 Krátkodobé zdvihové přivařování svorníků 785 Kondenzátorové zdvihové přivařování svorníků 786 Kondenzátorové přivařování svorníků s hrotovým zapalováním 787 Zdvihové přivařování svorníků s natavením nákružku 912 Plamenové tvrdé pájení 913 Tvrdé pájení v peci 942 Plamenové měkké pájení 943 Měkké pájení v peci 971 Plamenové pájení do úkosu 972 Obloukové pájení do úkosu HODNOCENÍ Ing. Jiří Podhora, CSc. (znalec jmenovaný rozhodnutím ministra spravedlnosti ČR ze dne 3.2.1994, č.j. ZT 1454/94 pro základní obor: Technické obory různé, pro odvětví se specializaci svařování materiálů, posuzování příčin poruch a havárií z hlediska materiálů, výrobních a provozních příčin u tlakových nádob, potrubí a ocelových konstrukcí vyráběných svařováním) vypracoval nezávislý znalecký posudek pro tento systém. ZÁVĚR HODNOCENÍ: Tento systém umožňuje: Zajistit vysokou kvalitu svarů a jejich reprodukovatelnost. Zajistit dokladovatelnost svarových spojů na profesionální úrovni Zvýšit schopnost konkurence firem v oblasti svařování materiálů. Je vhodný pro následující použití: Pro kvalifikaci protokolu WPS protokolem WPQR Pro usnadnění práce technologů svařování a pracovníkům kontroly ve firmách Pro kontrolu parametrů svařování při sériové výrobě Pro praktické a teoretické školení a zkoušky svářečů Pro praktické a teoretické školení vyššího svářečského personálu Pro praktické a teoretické školení pracovníků kontroly Pro praktické a teoretické využití v laboratořích VŠ a výzkumu Pro soutěže svářečů apod.
UKÁZKY MAKROSKOPICKÝCH ZKOUŠEK SVAROVÝCH SPOJŮ Názorná ukázka chybného nastavení parametrů svařování metodou 135 (MAG) pro koutový spoj, tloušťka pásnice je 40mm, tloušťka stojny 10mm, poloha PB, materiál skupiny 1.1 dle CR ISO 15608. Na snímku č. 4.0028/1 je velice zřetelně vidět vada č. 401 - studený spoj dle ČSN EN ISO 5817. Na snímku č. 4.0051/2 vidíme koutový spoj s podložkou u stojny, která není dle výkresové dokumentace v tomto místě svařena ke stojně. Metoda, materiál, poloha svařování je shodná s předchozím snímkem. Hodnocení z hlediska průvaru je vyhovující. Na snímku č. 4.0307 vidíme vadu č. 2015 - protáhlá bublina. Jedná se svar metodou 135/123, typ spoje BW - V, materiál tl.12mm, skupina 1.2, poloha PA. První housenka byla zavařena metodou 135 (MAG), následovalo otočení desky a následné probroušení kořene. Broušení bylo provedeno úzkým řezným kotoučem. Při následném vyplňování úkosu metodou 123 (Tavidlodvojdrát) vznikl elektrický oblouk na stranách úkosu a v důsledku velkého množství roztaveného kovu z přídavného materiálu se neroztavil základní materiál ke kořeni, tudíž tavidlo zůstalo uvnitř této dutiny. Na snímku 4.0307/1 vidíme velmi zřetelně správnou geometrii úkosu a perfektní provedení svaru.