#2 2012 SPEKTRUM O b c h o d n ě t e c h n i c k ý z p r a v o d a j E S A B V A M B E R K, s. r. o.
2 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Slovo redakce Vážení a milí čtenáři, jsme velmi potěšeni, že Vám můžeme předložit letos již druhé vydání našeho obchodně-technického zpravodaje. Snažili jsme se pro Vás vybrat aktuální a zajímavá sdělení. Vracíme se krátkou informací k soutěži svářečů, která proběhla ve slovenském městě Detva. Upozorňujeme Vás na rozšíření sortimentu o svařovací drát a plněnou elektrodu určenou pro svařování ocelí s vyšší pevností. Zařadili jsme dále informaci o respirační jednotce, která je velmi důležitým pomocníkem pro ochranu toho nejcennějšího co máme a to je našeho ZDRAVÍ. Příznivce svařování pod tavidlem jistě zaujme zajímavé a nové řešení svařovacího procesu ICE. Pokračujeme v seriálu článků zaměřených na problematiku oprav a údržby. #2 2012 Vydavatel: ESAB VAMBERK, s.r.o., Marketing Smetanovo nábřeží 334, 517 54 VAMBERK Redakční rada: Ing. Aleš Plíhal, Ing. Pavel Stehlík, Lenka Frejvaldová, Ing. Jiří Martinec, Distribuce: Světlana Morávková tel.: 494 501 431, fax: 494 501 435 E-mail: svetlana.moravkova@esab.cz info@esab.cz 2012 ESAB VAMBERK, s.r.o. Všechna práva vyhrazena SPEKTRUM Sazba, litografie, tisk: UNIPRINT Rychnov nad Kněžnou Převážně obrazem se vracíme k významným akcím tohoto roku, k celostátní konferenci zaměřené na svařování nerezů (červen) a dále pak k podzimnímu veletrhu MSV/Welding 2012. Přes všechny negativní zprávy, které nás obklopují, můžeme již nyní konstatovat, že svařování v českém průmyslu běží velmi slušně. Spotřeba přídavných materiálů je toho důkazem. Zajímavé obchodní případy z oblasti automatizace a řezání a pálení dokazují ochotu našich partnerů investovat do efektivní realizace budoucích zakázek. Jsme velmi vděční za důvěru, kterou nám Vy, jako naši partneři, prokazujete. Rádi se podílíme společně s Vámi na realizaci zajímavých projektů. Jsme potěšeni Vaším zájmem o naši technickou podporu a společná řešení efektivnosti svařovacího procesu jako celku. Snažíme se v rámci našeho PR podporovat obor svařování jak u mládeže na středních a vysokých školách, tak i konstruktivní spoluprací se všemi významnými autoritami v oboru. V roce 2013 proběhnou v tradičním květnovém termínu již XXXI. Dny svařovací techniky, na které bude navazovat Demo Tour našeho Demo Busu po České republice. Na podzim pak bude po čtyřech letech opět veletrh svařování v německém Essenu. Mimo to proběhne celá řada dalších seminářů a vzdělávacích akcí. Je evidentní, že se máme na co těšit. Vzhledem k tomu, že další vydání tohoto zpravodaje bude až v příštím roce, dovolte nám, abychom Vám všem alespoň touto cestou poděkovali za přízeň a spolupráci v tomto roce. Věříme, že budete mít možnost v čase vánočním strávit klidné chvíle v okruhu svých blízkých. K tomu Vám chceme popřát hlavně klid a pohodu. Také hodně zdraví, pevné nervy a štěstí Vám i Vašim blízkým. Vedení obchodní jednotky ESAB VAMBERK Víte, že v roce 2013 připravujeme: 21. - 23. května XXXI. Dny svařovací techniky 21. - 31. května Demo Tour Bus Podzim Schweissen und Schneiden, Essen
ESAB SPEKTRUM 2 2012 3 Obsah Soutěž svářečů Detvianský svar str. 4-5 Respirační jednotky a osobní ochrana zaměstnanců při práci str. 6-7 Soutěž svářečů Detvianský svar strana 4-5 Svařování, důležitá metoda pro opravy str. 8-13 Nové materiály pro svařování vysokopevnostní oceli str. 15-16 WELDING str. 17-18 Zvýšení produktivity svařování pod tavidlem s použitím ICE procesu str. 19-21 Svařování, důležitá opravná metoda strana 8-13 Seminář 80. let svařování nerezů ve společnosti ESAB str. 22-23 Nové materiály pro svařování vysokopevnostní oceli strana 15-16
4 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Soutěž svářečů Detvianský svar Autor: Juraj Matejec, ESAB Slovakia, s.r.o. Náš dlouholetý autorizovaný distributor Zvarmat Brezno stál u zrodu prvního ročníku soutěže Detvianský svar, jehož garantem byla společnost PPS Group Detva. Cílem akce bylo zorganizovat soutěž profesionálních svářečů metodou svařování v ochranné atmosféře aktivního plynu (MAG) nebo inertního plynu (MIG). Do soutěže se zapojily podniky, které vyslaly své nejlepší svářeče. Motivace soutěžících byla vysoká, kromě prestižního titulu Mistr Detvianského svaru výherce čekal nový automobil CITROEN C1. Vedle domácích soutěžících, kteří se probojovali z podnikového kola PPS Group Detva, soutěžili svářeči ze slovenských podniků. Tatra vagónku Poprad zastupovali i tři svářeči z jejich sesterských závodů v Polsku a Srbsku, čímž soutěž získala mezinárodní charakter. Soutěž se konala v areálu zimního stadionu v Detve. Náš distributor Zvarmat Brezno ve spolupráci s pracovníky PPS Group Detva připravili čtyři svářečské boxy, v každém byly svařovací zdroje ESAB Mig 4001iw s podavačem drátu Feed 3004w s panely MA24 a svářečské samozatmívací kukly Origo Tech 9-13. Každého svářeče z 20 fi nalistů chránila svářečská kombinéza ESAB a ergonomické rukavice ESAB MIG. Úkolem svářeče bylo svařit logo společnosti PPS Group Detva. Kromě koutových svarů museli svářeči při svařování loga zvládnout i obtížnější polohy jako poloha nad hlavou (PH), vodorovně zdola a obvodový svar. Hodnotící komise kladla důraz na počet chyb. Svary se zkoumaly vizuální kontrolou i pomocí ultrazvuku, k vyvolání vnitřních vad. Pochopitelným kritériem bylo množství chyb, proto se všichni snažili, aby jich udělali co nejméně. Kromě dovednosti profesionálních svářečů k dosažení kvalitních svarů pomáhali svařovací zdroje ESAB a svařovací drát se špičkovými operativními vlastnostmi OK AristoRod 12.50. Výsledky udělaly největší radost domácím soutěžícím. Po vyhodnocení fi nálního kola se ze zisku titulu těšil domácí soutěžící Ján Vajs. Na dalších místech v pořadí skončili Peter Rumanko, Tomáš Golian a Peter Melich, také zástupci PPS Group Detva. Druhou cenu, svařovací stroj Buddy TM Arc 180, věnovala do soutěže společnost Zvarmat Brezno. Na slavnostním
ESAB SPEKTRUM 2 2012 5 vyhlášení výsledků soutěže si všichni soutěžící i zúčastnění zasloužili velký potlesk. Potěšitelnou skutečností je, že o svářečskou profesi má zájem mladá generace, která se v soutěži nejenže neztratila, ale její zástupci sáhli na nejvyšší mety. Doprovodnou akcí byl i seminář, jehož se zúčastnili pozvaní hosté. Celkově zazněly čtyři příspěvky, dva z nich byly ze společnosti ESAB Slovakia, s.r.o.. O nových trendech ve výrobě a použití přídavných materiálů pro svařování ve svém příspěvku informoval Juraj Matejec, novinky z oblasti svařovacích zdrojů prezentoval Daniel Cmarko. V rámci celé akce si mohli všichni návštěvníci prohlédnout Demobus, který důstojně reprezentoval značku ESAB. Odbornou veřejnost a hlavně svářeče zaujali vystavené svařovací zdroje a příslušenství, které jsou předpokladem jejich úspěchu v práci. Svářeči zkoušeli svařovat přímo na svářečském pracovišti v interiéru Demobusu. První ročník soutěže a její výsledky potěšily i generálního ředitele PPS Group Detva Pavla Šimkoviče, který plánuje podporovat tuto akci i v budoucnu. Poděkování patří našemu distributorovi Zvarmat Brezno, který organizačně i materiálně přispěl k úspěšné přípravě a průběhu soutěže a zajistil, aby svářeči mohli soutěžit ve stejných podmínkách s použitím moderního vyspělého svářečského vybavení. Překlad: Lenka Frejvaldová
6 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Respirační jednotky a osobní ochrana zaměstnanců při práci Autor: Leszek Gajowka, Regionální produktový manažer pro svařovací zdroje a příslušenství a ochranné pomůcky Pracovní prostředí Modernost, funkčnost a kvalita technických prostředků, kterými pracoviště pro danou činnost disponuje, mají značný vliv na dosažení požadované kvality a výkonu svařovacího procesu. Je však třeba mít na paměti, že nejdůležitějším faktorem k získání vysoké kvality a výkonu svařovacího procesu je kvalifikovaná pracovní síla a organizace práce. Lze tedy říci, že na tom, jak vnímáme a organizujeme pracovní prostředí našeho kolektivu, závisí i konečný výsledek naší činnosti. Kvalita provedení svařovacích prací Za většinou nedokonalostí svarových spojů vzniklých při zhotovování ocelových konstrukcí stojí lidský faktor. Bohužel, týká se to především svářečů Pracovní pohoda má rozhodující vliv na psychofyzickou kondici svářeče stejně jako na jeho koncentraci při jednotlivých činnostech vykonávaných v průběhu svařovacího procesu. Nedostatečná eliminace faktorů negativně ovlivňujících pracovní prostředí typu: kouř a prach, špatná viditelnost svařovaného detailu, příliš vysoká teplota, nevhodný pracovní oděv to vše nejen, že ohrožuje zdraví svářeče, ale může být rovněž příčinou typických vad svarů, např. vměstků, pórovitosti či studených spojů. Lidské zdraví Podle výzkumů Mezinárodní agentury pro výzkum rakoviny (IARC - INTERNATIONAL AGENCY FOR RESEARCH ON CANCER) jsou svařovací dýmy třikrát nebezpečnější než cigaretový dým vznikající především při svařování legovaných ocelí a hliníku. Lidská dýchací soustava je schopna oddělit: částečky od 10 do 2μm v horních cestách dýchacích, tzn. v nosní dutině a hltanu částečky od 2 do 0,5 μm v průduškách částečky menší než 0,5 μm mohou proniknout přímo až do plic Ochranný systém lidského organizmu, řasinkový epitel ústní dutiny, nosu a průdušek v 99 % zabrání tomu, aby do plic pronikly částečky velikosti do 0,5 μm. Svařovací kouř však obsahuje částečky o rozměrech < 0,5μm, které mohu proniknout přímo do plic. V této souvislosti právní předpisy v západoevropských zemích (Francie, Nizozemsko) vyžadují, aby byly ve svařovacích helmách používány tzv. respirační jednotky PAPR (poháněné filtrační jednotky). Zdá se, že v blízké budoucnosti začnou příslušné předpisy platit i v zemích střední Evropy. To nemění nic na skutečnosti, že i aktuálně platné předpisy tuto oblast nějakým způsobem upravují. Právní předpisy Je třeba si uvědomit, že v souladu s platnými předpisy: Zákoník práce - část pátá - Bezpečnost a ochrana zdraví při práci
ESAB SPEKTRUM 2 2012 7 HLAVA I 101 (1) Zaměstnavatel je povinen zajistit bezpečnost a ochranu zdraví zaměstnanců při práci s ohledem na rizika možného ohrožení jejich života a zdraví, která se týkají výkonu práce (dále jen rizika ). 102 (1) Zaměstnavatel je povinen vytvářet bezpečné a zdraví neohrožující pracovní prostředí a pracovní podmínky vhodnou organizací bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a přijímáním opatření k předcházení rizikům. 104 (1) Není-li možné rizika odstranit nebo dostatečně omezit prostředky kolektivní ochrany nebo opatřeními v oblasti organizace práce, je zaměstnavatel povinen poskytnout zaměstnancům osobní ochranné pracovní prostředky. Z toho plyne, že na pracovištích, na kterých dochází ke svařování legované oceli a hliníku, budou zaměstnanci vybaveni osobními ochrannými prostředky včetně respiračních jednotek. V současné době má ESAB ve své nabídce systémy nové generace Aristo Air PAPR, které spolupracují s kuklami Aristo Tech, New Tech, a Origo Air, které spolupracují s kuklami Origo Tech. Robustní konstrukce Aristo Air s váhou pouhého 1 kg umožňuje pohodlný provoz i v náročných pracovních podmínkách. Díky použité lithium-iontové baterii (Li-Ion) lze zařízení provozovat nepřetržitě po dobu 7 8 h při jmenovitém průtoku 210 l/cm, nebo po dobu 11 12 h při průtoku 175 l/min. Všechny ovládací prvky použité v dotykovém ovládacím panelu jsou chráněny proti znečištění speciální membránou a jsou umístěny na plocho v jedné rovině tak, aby svářeče ochránily před náhodným vypnutím nebo poškozením zařízení. Aristo Air PAPR je dodáván jako systém připravený k použití. Dodávka zahrnuje filtrační jednotku se vzduchovou hadicí s krytem pro napojení na kuklu, inteligentní nabíječku, filtr P3 spolu s předfiltrem určeným k filtraci hrubých prachových částic a opasek. Upozorňujeme, že kukla musí být objednána jako připravená k montáži do respirační jednotky. Objednací informace: Aristo Air komplet Aristo Tech černá k respirační jednotce 0700 000 356 Aristo Tech bílá k respirační jednotce 0700 000 357 Aristo Tech žlutá k respirační jednotce 0700 000 358 Aristo Air PAPR se v kombinaci s Aristo Tech vyznačuje velmi vysokým stupněm ochrany před zplodinami a nečistotami vznikajícími při svařování, drážkování nebo broušení. Sestava je navržena a zkonstruována s využitím nejnovější technologie PCB Board, která umožňuje svářeči nastavit proudění vzduchu od 170 l/min do 210 l/min v závislosti na prostředí a druhu aplikace. Kapacitu průtoku vzduchu zobrazují LED diody, které jsou podobně jako indikátor kapacity baterie umístěny na vrchní straně zařízení. Přístroj je vybaven audiovizuální kontrolou zaneseného fi ltru a alarmem vybité baterie, které výrazně zvyšují jeho provozní bezpečnost. váha pouze 1kg Aristo Tech černá s vnitřním ochranným štítem 0700 000 359 Aristo Tech bílá s vnitřním ochranným štítem 0700 000 360 Aristo Tech žlutá s vnitřním ochranným štítem 0700 000 361 Aristo Tech černá s helmou k respirační jednotce 0700 000 362 Aristo Tech bílá s helmou k respirační jednotce 0700 000 367 Aristo Tech žlutá s helmou k respirační jednotce 0700 000 368 Upravil: Ing. Martin Kuběnka, prokuktový manažer pro svařovací zdroje a zařízení
8 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Svařování, důležitá metoda pro opravy - II. část Autor: ESAB AB Hliník Díky své menší měrné hmotnosti, dobré vodivosti, vysoké odolnosti proti korozi a svařitelnosti je hliník široce využíván v mnoha průmyslových aplikacích, od loďařského průmyslu po dopravní prostředky, obalové materiály a v elektrotechnickém a leteckém průmyslu. Hliník je lehký kov, jehož váha je oproti oceli zhruba třetinová. Svařování hliníku je velice běžné. Svařovací metoda je obvykle MIG nebo TIG. Svařování elektrodami je používáno velmi zřídka, obvykle u menších oprav a zejména když nelze použít technologii MIG nebo není k dispozici vhodný svařovací zdroj. Odolnost proti korozi na povrchu hliníku velmi tenká oxidická vrstva s bodem tání přes 2000 C. Tato vrstva musí být před svařováním z oblasti svaru odstraněna například za použití nerezového kartáče a během svařování nesmí dojít k jejímu obnovení. Při svařování metodou TIG oblouk pronikne vrstvou oxidu a inertní ochranný plyn (argon) zabrání jejímu zpětnému vytvoření. Je důležité provést řádné očištění svarových ploch, protože hliník je vysoce náchylný na póry ve svaru. Pórovitost je způsobena vysokou rozpustností vodíku v roztaveném kovu. Protože svar rychle tuhne, některé rozpuštěné zbytky zůstávají ve svaru a tvoří póry. svařovací materiály pro hliníkové slitiny jsou specifikovány v tabulce na straně 12. Svařovací materiál je vybírán podle základního materiálu. Díky své vysoké odolnosti proti korozi ve slané vodě, jsou AIMg slitiny často nazývány jako mořské hliníky a používají se na offshorových konstrukcích a lodích. Přídavné svař. mat. pro hliník a jeho slitiny Typ: AlSi12 Pro odlitky: OK 96.50, OK Autrod/OK Tigrod 4047 Bod tání hliníku je okolo 600 C. Tepelná vodivost hliníku je čtyřnásobek této hodnoty u oceli, což znamená, že při svařování hliníku je potřeba relativně velké množství tepla. U silných materiálů je nutno použít předehřev. Koeficient tepelné roztažnosti hliníku je přibližně dvakrát vyšší než u oceli, což znamená, že deformace při svařování jsou odpovídajícím způsobem vyšší. Mnoho hliníkových slitin je náchylných na trhliny za tepla, což znamená, že svar při tuhnutí svarové lázně snadno praskne. Z toho důvodu je důležitá správná volba svařovacího materiálu, aby se zabránilo vzniku takového složení lázně, která je náchylná na vznik trhlin. Kromě čistého hliníku existují různé hliníkové slitiny, jako jsou AlMn, AlMg, AlSi a AlMgSi. Doporučené Typ: AlSi5 Pro slitiny: AlMgSi OK Autrod/OK Tigrod 4043 Typ: AlMg5 Pro slitiny: AlMg3, AlMg5 a AlMgSi OK Autrod/OK Tigrod 5356
ESAB SPEKTRUM 2 2012 9 Opravy a navařování Opotřebení způsobuje značné náklady pro různá průmyslová odvětví, protože opotřebené materiály a zařízení vyžadují provedení oprav. Opravy povrchu je nejčastěji používaná metoda pro opravy opotřebených součástek a pro prodloužení jejich životnosti. Navařování povrchu je také užitečná metoda pro prodloužení životnosti nových součástek před jejich uvedením do provozu. Navařování konkrétně znamená nanášení povrchu za použití tvrdého a odolného svařovacího materiálu. V závislosti na konkrétní aplikaci mohou být při nanášení povrchu použity i měkčí a korozi odolné svařovací materiály Existují různé formy opotřebení, a jejich znalost by měla být hlavním faktorem při výběru přídavného materiálu. Formy opotřebení lze rozdělit do následujících kategorií: abrazivní opotřebení, kov na kov, opotřebení vnějšími vlivy, koroze a vysoké teploty. Proto by měly být nejprve před výběrem svařovacího materiálu zjištěny tyto podmínky. K abrazivnímu opotřebení dochází, když se tvrdé části přesunou přes kovovou stranu a dojde k odstranění materiálu z povrchu. Zvýšení tvrdosti povrchu obvykle sníží opotřebení. Vhodné svařovací materiály zahrnují slitiny oceli s vysokým obsahem uhlíku, které zaručují tvrdý svar, tj. tvrdnou během procesu ochlazování po svařování. Nejčastější slitinové prvky jsou chrom, molybden, wolfram a vanad. U mnohých slitinových prvků tvoří uhlík karbidy, jejichž tvrdost může být až 3000 HV. K opotřebení kovu na kov dochází, když po sobě kloužou dva kovové povrchy například při otáčení nebo táhlém pohybu kovových povrchů. Vysoký povrchový tlak mezi dvěma kovovými povrchy vytváří drobné mikro trhliny (zadrhnutí). Pokud pohyb přetrvává, svar padá na stranu slabšího základního materiálu, což způsobuje opotřebení povrchu. Nízkolegované oceli jsou vhodné pro aplikace odolné proti opotřebení. K opotřebení vnějšími vlivy dochází, když je kovový povrch vystaven vlivům, které způsobují lokální poškození nebo deformace, jako např. při drcení kamenů. Stupeň opotřebení záleží na síle a tvrdosti daného kovu. Manganová ocel je běžným a ideálním materiálem, protože opracovávaný povrch tvrdne, což znamená, že povrchová tvrdost se zvyšuje. Koroze ( rezavění ) má mnoho forem. Může být stejná po celém povrchu nebo pouze lokální. Koroze odstraňuje materiál z kovového povrchu. Korozi lze zabránit použitím určitých nerezových ocelí, které obsahují dostatečné množství chromu, a v mnoha případech nikl a molybden. Vysoké teploty činí materiály měkčí a oxidují na jejich povrchu. Vysoký obsah chromu, spolu s dalšími prvky, zamezují snižování tvrdosti. Vysoký obsah chromu zabraňuje oxidaci.
10 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Trhliny (v navařené vrstvě) OK 84.78 Trhliny (pod návarem) OK 84.78 Odstranění trhlin OK 67.45 (mezivrstva) návar 84.78 Existuje široká řada navařovaných svařovacích materiálů s různým složením, vlastnostmi a mikro strukturami a není tudíž vždy možné vybrat nejlepší nebo nejvíce odolný svařovací materiál. Neexistuje jediný univerzální materiál. Svařovací materiály jsou vybírány případ od případu v závislosti na daných podmínkách. Jestliže má být svar po svařování opracován za použití řezných nástrojů, je to při výběru svařovacích materiálů třeba vzít v úvahu. Limit tvrdosti pro obrobitelnost je přibližně 40 HRC, ačkoliv pro opracování tvrdších svarů mohou být použity speciální nástroje. Při navařování je často třeba provést předehřev, aby se zabránilo vzniku trhlin návaru tj. aby se neoddělila svarová housenka nebo aby se zabránilo vzniku trhlin na navařovaném materiálu. Požadavky na předehřev při navařování a svařovací materiály jsou specifikovány v katalogu svařovacích materiálů. Riziko trhlin může být sníženo tím, že se nejprve nanese mezivrstva na svařenec za použití vysoce pevných austenitických materiálů; vhodné materiály byly specifikovány v předchozí kapitole Obtížně svařitelné kovy. Upravil: Ing. Jiří Martinec Produktový manažer pro přídavné svařovací materiály Přídavné svařovací materiály Tvrdost: 30 35 HRC Měkké návary Snadné opracování Opotřebení kov x kov: Povrchy hřídelí, válců, kolejí, atd. OK 83.28 OK Tubrodur 15.43, Ø 1.2 mm a s vlastní ochranou OK Autrod 13.89, Ø 1.0 a 1.2 mm Tvrdost: 50 60 HRC Univerzální návary Odolné rázům i abrazi Těžební stroje, zemědělství, lesnictví OK 83.50, možnost použití střídavého proudu OK 83.65, výborné svařovací vlastnosti OK 84.58, dobrá odolnost proti korozi OK Tubrodur 15.50, Ø 1.2 mm OK Tubrodur 15.52 OK Autrod 13.91, Ø 1.0 a 1.2 mm Tvrdost: 60 65 HRC Legováno chromem bez vlastní ochrany Vysoká odolnost proti abrazi sypkých materiálů atd. Malá odolnost proti rázům Lžíce bagrů, lopatky důlních strojů OK 84.78, vysokovýtěžková elektroda OK Tubrodur 14.70 Navařování nástrojů Pracují za tepla OK 85.65 Vysokořezné oceli Ostří stříhacích a řezacích nástrojů Nástroje na dřevo OK 85.65 Návary odolné korozi obsahuje 13%Cr OK 84.42 PZ6166 Navařování Mn ocelí Zlepšené povrchové odolnosti OK 84.58 a 84.78 OK Tubrodur 15.52 a 14.70 Oprava povrchu Mn ocelí Přídavné materiály na bázi Mn 13%Mn: OK 86.08 13%Mn-3%Ni: OK 86.28, OK Tubrodur 15.60 - S přídavkem Ni (vyšší pevnost) 14%Mn-18%Cr: OK 86.30, OK Tubrodur 15.65 - Cr zvyšuje odolnost proti korozi a teplotám
ESAB SPEKTRUM 2 2012 11 Přídavné materiály doporučené pro základní materiály Základní materiál Obalené elektrody Metoda MIG/MAG Metoda MAG plněná elektroda Metoda MAG plněná elektroda Metoda TIG OK OK AristoRod, OK Autrod OK Tubrod (S kov. práškem) OK Tubrod (Rutilová) OK Tigrod Nelegované konstrukční oceli (EN 10025-2) S235xxx, S275xxx, S355xxx 48.00 12.50, 12.51 14.12 15.14 12.64 Normalizované jemnozrnné konstrukční oceli (EN 10025-3) S275N, S355N, S420N 48.00 12.50, 12.51 14.12 15.14 12.64 S460N 55.00 12.63, 12.64 14.02 15.14 12.64 S275NL, S355NL, S420NL 48.08, 55.00 13.28, (12.50, 12.63)* 14.04 15.11, (15.17)* 13.28 S460NL 48.08, 55.00 13.28, (12.63)* 15.11, (15.17)* 13.28 *) -40 oc *) -40 o C Termomechanicky zpracované jemnozrnné oceli (EN 10025-4) S275M, S355M, S420M 48.00 12.50, 12.51 14.12 15.14 12.64 S460M 55.00 12.63, 12.64 14.02 15.14 13.28 S275ML, S355ML, S420ML 48.08, 55.00 13.28, (12.50, 12.63)* 14.04 15.11, (15.17)* 13.28 S460ML 48.08, 55.00 13.28, (12.63)* 15.11, (15.17)* 13.28 *) -40 o C *) -40 o C Oceli odolné proti povětrnosti (EN 10025-5) S235J0W, S235J2W 73.08 13.26 14.01 PZ6112, 15.17 13.26 S355J0WP (esim. COR-TEN A) 73.08 13.26 14.01 PZ6112, 15.17 13.26 S355J0W, S355J2W (esim. COR-TEN B) 73.08 13.26 14.01 PZ6112, 15.17 13.26 Zušlechtěné konstrukční oceli (EN 10025-6) S460Q, S460QL 48.08, 55.00 12.63, 12.64 14.02 15.17 13.28 S500Q, S500QL 74.78 55 14.02 15.11 13.13 S550Q, S550QL 74.78 55 14.03 Dual Shield 55 13.29 S620Q, S620QL 75.75 69 14.03 Dual Shield 62 13.29 S690Q, S690QL 75.75 69 14.03 15.09 13.29 S890Q, S890QL 75.78 89 Coreweld 89 Ultrapevné konstrukční oceli (Rautaruukki) Optim 900 QC 75.78 89 Coreweld 89 Optim 960 QC 75.78 *) 89 *) Coreweld 89 *) Optim 1100 QC 75.78 *) 89 *) Coreweld 89 *) *) Materiály s menší pevností Žárupevné nelegované a legované oceli: plechy (EN 10028-2) a rúrky (EN 10216-2) P235GH...P355GH 48.00 12.50, 12.51 14.12 15.14 12.64 16Mo3 74.46 13.09 14.02 Dual Shield MoL 13.09 13CrMo4-5 76.18 13.12 Dual Shield CrMo1 13.12 10CrMo9-10 76.28 13.22 Dual Shield CrMo2 13.22 X10CrMoVNb9-1 76.98 13.38 13.38 Oceli odolné proti opotřebení např. Hardox 400...600 a Raex AR 400...500 Není-li požadovaná pevnost/tvrdost: nelegované přídavné materiály s vysokou pevností 48.00 12.50, 12.51 14.12 15.14 12.64 Stejná tvrdost: vhodné návarové materiály na krycí vrstvy 83.50 13.91 15.52 Stejná pevnost: nízkolegované přídavné materiály 75.75 69 14.03 15.09 13.29 Austenitické nerezavějící oceli Oceli 18Cr-8Ni Shield-Bright 1.4404 (304L), 1.4307 (304L), 1.4301 (304) atď. 61.30 308LSi 15.30 308L, 308L X-tra 308LSi 1.4541 (321), 1.4550 (347) 61.30, 61.81 308LSi, 347 15.30 308L, 308L X-tra 308LSi, 347 Oceli 18Cr-12Ni-3Mo ( odolávající kyselinám ) Shield-Bright 1.4404 a 1.4432 (316L), 1.4401 a 1.4436 (316) atď. 63.30 316LSi 15.31 316L, 316L X-tra 316LSi Speciální vysokolegované oceli 1.4438 (317L) 64.30 317L 317L 1.4539 (napr. Outokumpu 904L) 69.33 385 385 1.4547 (napr. Outokumpu 254SMO) 92.45 19.82 19.82 1.4652 (napr. Outokumpu 654SMO) 92.59 19.81 19.81 Austeniticko-feritické nerezavějící oceli (duplexní) 1.4162 (napr. Outokumpu LDX2101) 67.56 2307 2307 1.4462 (napr. Outokumpu 2205) 67.50 2209 15.37 14.27 2209 1.4410 (napr. Outokumpu 2507) 68.53 2509 14.28 2509
12 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Základní materiál Obalené elektrody OK Metoda MIG/MAG OK AristoRod, OK Autrod Metoda MAG plněná elektroda OK Tubrod (S kov. práškem) Metoda MAG plněná elektroda OK Tubrod (Rutilová) Metoda TIG OK Tigrod Hliník a slitiny hliníku 1050A (Al99,5), 1070A (Al99,7), 1200 (Al99,0) 1070 1070 4045 (AlSi10) 4043, 4047 4043, 4047 5019 (AlMg5), 5086 (AlMg4), 5754 (AlMg3) 5356 5356 5083 (AlMg4,5Mn0,7) 5183 5183 6060 (AlMgSi), 6061 (AlMg1SiCu) 4043, 5356 4043, 5356 6063 (AlMg0,7Si), 6082 (AlSi1MgMn) 4043, 5356 4043, 5356 7021 (AlZn5,5Mg1,5Si), 7029 (AlZn4,4Mg1Si) 5356 5356 Litina Různe druhy litiny 92.18, 92.58 Nicore 55 Heterogenní spoje (spoje uhlíkových a nerezavějících ocelí) Nelegovaná nebo nízkolegovaná/austenitická nerezavějící ocel Shield-Bright Pracovní teplota méně než 300 C, bez žíhání 67.60, 67.70 309LSi, 309MoL 309L, 309L X-tra 309LSi,309MoL Pracovní teplota více než 300 C a/nebo žíhání 92.26 19.85 19.85 Opravy svařováním Obtížně svařitelné a neznámé oceli 68.82, 67.45 312, 16.95 15.34 OK Tubrodur 14.71 312, 16.95 vysoce kalitelné oceli atd. 92.26 19.85 19.85 V případě mnohých základních materiálů jsou možné další alternativy, konzultujte s pracovníky ESAB. Volba přídavných materiálů na navařování, porovnání vlastností Tvrdost Nízká Vysoká Manganové oceli Kalitelné nízkolegované oceli 20 HRC (-> 45) * 30-50 HR 50-60 HRC 55-60 HRC OK 86.08* OK 83.27 OK 83.50 OK 83.53 OK 83.28 OK 83.65 OK 84.84 OK 86.28* OK 83.29 OK 84.58 OK Tubrodur 15.80 OK 86.30* OK 83.30 OK Tubrodur 15.52 OK Tubrodur 15.81 OK Tubrodur 15.60* OK Autrod 13.89 OK Autrod 13.90 OK Tubrodur 15.82 OK Tubrodur 15.65* OK Tubrodur 15.43 OK Autrod 13.91 OK Tubrodur 15.40 OK Tubrodur 15.42 Nerezavějící Cr oceli Chromové litiny OK 84.42 OK Tubrodur 15.73 OK 84.78 OK 84.52 OK 84.80 OK Tubrodur 14.70 Austenitické CrNi oceli Austenitické CrNiMn oceli Feriticko-austenitické CrNi oceli Nástrojové oceli OK 67.70 OK 67.42* OK 68.81* OK 85.58 OK Autrod 309LSi OK 67.45* OK 68.82* OK 85.65 OK 67.52* OK Autrod 312 OK Tubrodur 15.84 OK Autrod 16.95* OK Tubrodur 14.71* Nízká Žáruvzdornost a korozní odolnost Ni slitiny Co slitiny (stelity) OK 92.26* OK 92.35* Stellite 6 Stellite 12 Stellite 1 OK Autrod 19.85* ( Hastelloy C ) ( Inconel 600 ) * Materiál zpevňující se při deformaci Vysoká Odolnost proti rázům Nízká Vysoká
ESAB SPEKTRUM 2 2012 13 Technické údaje svařovacích materiálů Elektroda na obloukové drážkování a řezání Speciální obalená elektroda OK 21.03 na drážkování Obtížně svařitelné oceli a heterogenní spoje Přídavný materiál C (%) Si (%) Mn (%) Cr (%) Ni (%) Ostatní (%) OK elektrody 67.45 0.1 0.5 6.0 18.5 8.5 67.60 0.03 0.7 0.9 24.0 13.0 67.70 0.03 0.7 0.9 23.0 13.0 Mo: 2.8 68.82 0.12 1.0 0.9 29.0 9.0 92.26 0.02 1.0 6.6 15.8 > 67 Nb: 1.7 OK Autrod/Tigrod 309LSi 0.02 0.8 1.8 24.0 13.0 309MoL 0.02 0.5 1.6 22.0 15.0 Mo: 2.8 312 0.10 0.5 1.7 29.0 9.5 16.95 0.1 1.0 6.5 18.5 8.5 19.85 0.05 0.5 3.0 20.0 > 67 Nb: 2.5 OK Tubrodur 14.71 0.1 0.1 5.5 19.0 9.0 Materiály na navařování Prídavný materiál C (%) Si (%) Mn (%) Cr (%) Ni (%) Tvrdost 1) (HRC) OK elektrody 83.28 0.1 0.5 0.7 3.2 28-32 83.50 0.4 0.5 1.0 6.0 Ni: 0.6 50-60 83.65 0.8 4.0 0.5 2.0 58-63 84.42 0.12 0.5 0.5 13.0 49-55 84.58 0.7 0.6 0.7 10.0 53-59 84.78 4.5 0.8 1.5 33 59-63 85.58 0.35 1.1 1.0 1.8 W: 8, Co: 2 42-50 85.65 0.9 1.5 1.3 4.5 Mo: 7.5, W: 1.8 59-61 OK Autrod 13.89 0.7 0.4 2.0 1.0 Ti: 0.2 50-60 13.91 0.45 3.0 0.8 9.0 50-60 OK Tubrodur 14.70 3.5 0.4 0.9 22.0 Mo: 3.5, V: 0.4 48-59 15.43 0.14 0.5 1.1 1.0 Mo: 0.5, Ni: 2.2 30-40 15.50 0.7 0.8 0.8 5.5 Mo: 1.0 55-62 15.52 0.4 0.3 1.2 5.0 Mo: 1.2, Al: 0.6 50-57 Plněné elektrody PZ 6166 0.03 0.7 1.2 13 Ni: 4.5, Mo: 0.5 30-40 1) Tvrdost navařeného kovu Materiály na svařování litiny Přídavný materiál C (%) Si (%) Mn (%) Ni (%) Fe (%) OK elektrody 92.18 0.9 0.9 0.6 > 92 3.5 92.58 1.5 0.7 0.8 51 46 Plněné elektrody Nicore 55 2.0 3.0 1.0 51 46 Svařovací materiály na hliníkové slitiny Přídavný materiál Si, Mg (%) Al (%) OK elektrody 96.50 Si: 12 zvyšok OK Autrod/Tigrod 4047 Si: 12 zvyšok 4043 Si: 5 zvyšok 5356 Mg: 5 zvyšok
14 ESAB SPEKTRUM 2 2012
ESAB SPEKTRUM 2 2012 15 Nové materiály pro svařování vysokopevnostních ocelí Autor: Dr. Ing. Dariusz Wojtaszewski produktový manažer pro přídavné svařovací materiály v ESAB Polska Sp. z o.o. Moderní typy oceli překonávají stále nové rekordy v pevnosti. Ještě před 20 lety se ocel S355 považovala za vysokopevnostní, v současné době je standardem pro plechy válcované za tepla. Dnes lze používat ocel, jejíž pevnost již překročila 1000 MPa, za velmi rozšířené lze přitom považovat druhy oceli v rozmezí 690 890 MPa. Konstruktérům, kteří vysokopevnostní ocel používají stále častěji, otevírá tato ocel zcela nové možnosti. Přestože mohou být takové konstrukce mnohem lehčí, zachovávají si jak vysoké užitkové vlastnosti tak i vysokou efektivitu nákladů. Náklady na ocel narůstají v menším měřítku než její pevnost, díky tomu ji lze používat ve více namáhaných konstrukcích. Výhody lze spatřovat i ve vlivu na životní prostředí. Snížené zatížení strojů umožňuje omezit spotřebu paliva i emise škodlivých plynů. Výrobci mohou dále ušetřit na nákladech za přepravu a velikosti prostorů na skladování plechů a hotových součástí. Tabulka 1 zobrazuje oblasti úspor při zhotovení konstrukce o stejné nosnosti s použitím vysokopevnostní oceli, alternativně v porovnání s ocelí S 355. Typickou oblastí použití vysokopevnostní oceli jsou samohybné jeřáby a různé druhy pracovních strojů či jejich součásti, důlní zařízení, kontejnery, pojezdová kola atp., přičemž tento seznam se neustále rozšiřuje (obr.1). U většiny aplikací musí být tato ocel spojována do větších celků pomocí svařovacích procesů. Proto bylo nutné vypracovat a zhotovit nové vhodné postupy a svařovací materiály, a to především pro nejrozšířenější svařovací metodu MAG. Tepelné procesy související se svařováním však mají vliv na strukturu termomechanicky zpracovávané oceli a mohou vést ke značnému zhoršení jejich vlastností v tepelně zpracované oblasti. Proto je velmi důležité dodržovat osvědčené postupy a zajistit, aby byl svařovací proces veden správně a také, aby byl plně monitorován. Společnost ESAB vypracovala svařovací postupy pro vysokopevnostní ocel a zahájila výrobu nezbytných přídavných materiálů v podobě plných drátů a plněných elektrod. OK AristoRod 89 Dráty OK AristoRod 89 vyráběné pomocí technologie ASC (Advanced Surface Characteristics) představují nejnovější počin v oblasti nepoměděných drátů MAG. Stejně jako ostatní dráty řady OK AristoRod, které byly na trh uvedeny již dříve, si i tento výrobek zachovává nejvyšší kvalitu svarů a vysoký svařovací výkon, až už jde o ruční, strojní nebo robotizované svařování. O výhodách drátů řady OK AristoRod jsme na stránkách našeho magazínu psali již mnohokrát. Připomeňme zde jenom krátce jejich unikátní vlastnosti: žádný odlupující se měděný povlak, menší úroveň rozstřiku, nižší emise prachu a kouře, a především větší stabilita oblouku, zvláště pak při větší rychlosti podávání. Jestliže lze pomocí těchto drátů zvýšit produktivitu a snížit celkové náklady na svařování, je jasné, že se produkty řady OK AristoRod právem nacházejí v centru zájmu inženýrů i výrobců. Nové dráty OK AristoRod 89 jsou vyráběny výhradně pomocí této osvědčené technologie, která našim zákazníkům umožňuje plně využívat jejich dokonalé vlastnosti. Dráty OK Aristorod 89 jsou opatřeny označením CE a certifikovány DB, GL a TUV. Klasifikace drátu, jeho chemické složení stejně jako typické mechanické vlastnosti svarového kovu jsou uvedeny v tabulce 2. Na makrofotografii (obr. 2) je zobrazen ilustrační průřez spoje plechů z oceli Weldox 900 o síle 15 mm, který byl proveden pomocí drátu OK AristoRod 89. Na dalším snímku (obr. 3) je vidět koutový svar provedený na plechu o síle 12 mm s ochrannou atmosférou z plynů Ar/8%CO 2, a to při dodržování následujících parametrů: I = 260 A, U = 26,5 V, WFs = 8 m/min. Všechny provedené zkoušky a vypracované svařovací postupy svědčí o vysoké kvalitě drátu OK AristoRod 89, která byla potvrzena i v průmyslové praxi. OK AristoRod 89 je odvážným počinem, který rozšiřuje řadu plných drátů pro vysokopevnostní ocel vyráběných firmou ESAB (obr.1). Klasifikace drátu a svarového kovu EN ISO 16834-A: G 89 4 M Mn4Ni2CrMo SFA/AWS A5.28: ER120S-G Typické chemické složení drátu (%) C Si Mn Cr Ni Mo Cu 0,08 0,8 1,8 0,4 2,2 0,5 0,12 Parametr Ocel Re 355 MPa Re 700 MPa Re 960 MPa Síla plechu 15 mm 6 mm 4 mm Doba řezání laserem 100% 40% 27% Objem spoje na V 100% 16% 7% Hmotnost konstrukce 100% 44% 30% Tabulka 1. Srovnání konstrukcí zhotovených z různých druhů oceli Typické mechanické vlastnosti svarového kovu (ochranný plyn M21) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A4-A5 (%) KV (J) 920 1000 18 60 (-40 C) Tabulka 2. Klasifikace a vlastnosti drátu OK AristoRod 89
16 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Obr.1. Plné dráty ESAB pro svařování vysokopevnostní ocelí Coreweld 89 Coreweld 89 je novým typem plněné elektrody s kovovou náplní, která je určena ke svařování vysokopevnostní oceli, a to především při poloze PA a PB. Vyznačuje se všemi vlastnostmi typickými pro dráty této kategorie vyráběné firmou ESAB. Jde především o stabilní sprchový přenos s nízkou úrovní rozstřiku. Vytváří dostatečně široký oblouk snižující riziko vzniku neprůvaru, který se někdy vyskytuje u méně zručných svářečů při svařování plnými dráty a umožňuje spojovat plechy i při větší vzdálenosti hran. Použitím plněné elektrody lze dosáhnout jak optimalizace výkonu, tak i snížení nákladů na svařování. Velmi důležitým aspektem při svařování vysokopevnostních ocelí je obsah difúzního vodíku ve svarovém kovu. Tyto oceli jsou náchylné ke vzniku tzv. trhlin za studena, neboli vodíkové křehkosti. Riziku vzniku takovýchto trhlin lze předejít použitím přídavných materiálů s velmi nízkým obsahem vodíku, pečlivým odstraněním vlhkosti z oblasti svaru a odstraněním nečistot z okrajů spojovaných prvků. Také proto Coreweld 89 splňuje vysoké požadavky pro třídy H4 (AWS) a H5 (EN ISO), které stanovují nejvyšší přípustný obsah difuzního vodíku ve svarovém kovu. Aby bylo možné dráty skladovat po značně dlouhou dobu, a to i v nepříznivých podmínkách, aniž by to nějakým způsobem ovlivnilo výše uvedené vlastnosti, jsou cívky opatřeny dodatečným obalem z hliníkové fólie VacPac. Coreweld 89 je jednou z prvních plněných elektrod na světě určených ke svařování vysokopevnostní oceli, kterou firma ESAB rozšiřuje svou nabídku produktů v této kategorii (obr. 2). Coreweld 89 je určen pro použití v ochranné atmosféře ze směsi plynů Ar/5-25% CO 2 (M20 a M21 dle EN ISO 14175), přičemž svarový kov dosahuje svých nejlepších vlastností ve směsi obsahující od 5 % do 15 % CO 2. Klasifikace drátu je spolu s chemickým složením a typickými mechanickými vlastnostmi svarového kovu uvedena v tabulce 3. Výsledek svařování plněnou trubičkou Coreweld 89 zobrazuje fot. 3. Koutový svar na plechu o síle 12 mm byl proveden v ochranné atmosféře ze směsi plynů Ar + 8% CO 2 při dodržení následujících parametrů: I = 260 A, U = 26 V, WFs = 9 m/min. Veškeré doplňující informace týkající se nových typů drátů Vám spolu s technologickým poradenstvím poskytnou zástupci firmy ESAB VAMBERK, s.r.o. Klasifikace drátu a svarového kovu EN ISO 18276-A: T 89 4 Z MM 3 H5 SFA/AWS A5.28: E120C-G H4 Typické chem. slož. drátu (%), M20, DC+ C Si Mn Cr Ni Mo 0,08 0,8 1,8 0,4 2,2 0,5 Typické mechanické vlastnosti svarového kovu (ochranný plyn M21) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A4-A5 (%) KV (J) 931 993 19 64 (-60 C) Tabulka 3. Klasifikace a vlastnosti plněné elektrody Coreweld 89 Obr.2. Plněné elektrody ESAB pro vysokopevnostní ocel Obr.3. Rameno jeřábu zhotovené z vysokopevnostní oceli. Obr.4. Tupé spoje, ocel Weldox 900, OK AristoRod 89 1,2 mm Obr.5. Koutové svary, ocel Weldox 900, ochranný plyn Ar/8%CO 2 : Coreweld 89 (vzorek č. 3), OK AristoRod 89 (vzorek č. 4) Upravil: Ing. Jiří Martinec, Produktový manažer pro přídavné svařovací materiály, ESAB VAMBERK, s.r.o.
ESAB SPEKTRUM 2 2012 17 WELDING Představovat Mezinárodní strojírenský veletrh nebo veletrh svařovací techniky WELDING v magazínu čteného odborníky ve svařování, je zcela zbytečné. Asi málo kdo z oboru nevěděl o tom, že v tomto roce se opět otevřou brány BVV pro návštěvníky tohoto klíčového veletrhu.
18 ESAB SPEKTRUM 2 2012 Společnost ESAB se důkladně připravila. Na stánku byli všichni naši odborníci, kteří vítali návštěvníky, podávali informace a odpovídali na dotazy. Na stánku jsme představili naše novinky v oblasti svařovacích zdrojů: Svařovací zdroj Origo TM Mig 5004i s podavačem Aristo Feed 3004 a s panelem MA 24. Nechyběl ani zdroj Caddy TM Tig 2200i a nový zdroj pro poloprofesionály Budy Arc 180. Automatizace byla na stánku zastoupena malým traktorem Miggytrac 1001 a mnohoúčelovými systémy Railtrac 1000 a podtavidlovým systémem Multitrack. Ne všichni naši návštěvníci věděli, že jsme i výrobci ochranných pomůcek a byli překvapeni sortimentem našich výrobků, z nichž ty nejvíce používané předváděly tři fi guríny. Osobní ochrana při práci je dnes brána velmi vážně, proto fi rma zabývající se svařováním musí nabízet i tento sortiment. Nejvýznamnějším vystaveným výrobkem byl bezesporu vysoce výkonný portálový stroj SUPRAREX pro racionální pálicí a označovací práce s plazmou a autogenem. Naši zaměstnanci hovořili po dobu veletrhu se zástupci 673 fi rem nejenom z České republiky, ale i z ostatních evropských zemí. Anketní lístek vyplnilo a vhodilo do našeho osudí 256 návštěvníků. Každý den ve 14 hodin proběhlo slosování a výherci si odnesli svařovací kuklu Aristo Tech a Origo- Tech nebo svařovací rukavice. Po návratu z veletrhu nebyl čas na vydechnutí. Všichni začali písemně nebo ústně kontaktovat všechny fi rmy, kterým přislíbili pomoc, radu, či propagační materiál. K cíli se stále ještě neblížíme. Veletrh byl úspěšný. Navázali jsme nové kontakty a otevřeli nové obchody. Máme stále co dělat, abychom uspokojili potřeby našich zákazníků. Děkujeme Vám všem, kteří jste náš stánek navštívili za Vaši účast a těšíme se na další setkání s Vámi na nějaké další akci ESAB. Lenka Frejvaldová
ESAB SPEKTRUM 2 2012 19 Zvýšení produktivity svařování pod tavidlem s použitím ICE procesu Hannes Raudsepp M.Sc., IWE Vedoucí inženýr ICE ESAB globální automatizace Svařování dvojdrátem až do současnosti bylo, co se týká srovnání výkonu odtavení, nejproduktivnější jednozdrojovou SAW metodou. Svařování dvojdrátem se provádí pomocí dvou drátů připojených ke stejnému napájecímu zdroji se stejnou polaritou. Prostřednictvím ICE procesu umožňuje ESAB zvýšení výkonu odtavení až o 50 % ve srovnání s dvoudrátovým, a o 100 % ve srovnání s jednodrátovým svařováním. Technologie ICE, jejíž patenty jsou v řízení, je dalším krokem ve vývoji SAW se třetím, elektricky odizolovaným studeným drátem, který se přidá mezi dva horké dráty, paralelně k nim ve stejném kontaktním zařízení. Rychlost podávání studeného drátu je řízena nezávisle na horkých drátech pomocí integrovaného softwarového řešení v ovládací jednotce ESAB PEK. Studený drát se taví nadbytečnou energií vyprodukovanou dvěma oblouky. Úvod Svařování pod tavidlem s přidáním studeného drátu není nová metoda ke zvýšení produktivity. V současnosti existují mnohá různá technická řešení pro podávání studeného drátu s různým výkonem a oblastmi použití. Většina z těchto řešení přidává studený drát do procesu ze strany šikmo k jednomu horkému drátu. S tímto druhem řešení jsou spojeny mnohé problémy, z nichž největší je nestabilita procesu. Jestliže se například změní výlet drátu nebo pokud je nestabilní oblouk, změní se bod tavení studeného drátu. To činí svařovací proces velice citlivý na jakékoliv změny, které ovlivní oblouk. V provozním prostředí tato řešení, s přidáním studeného drátu ze strany, potřebují vysoce kontrolované podmínky k tomu, aby fungovala. Zkušenost ukázala, že tato řešení nejsou dostatečně rezistentní pro to, aby je bylo možno považovat jako řešení pro drtivou většinu aplikací. ICE - Stabilita procesu Integrace studeného drátu do stejné kontaktní čelisti a jeho umístění paralelně s horkými dráty přidá procesu na stabilitě a odolnosti. Oblouky a lázeň taveniny se v důsledku přidání studeného drátu pomocí ICE technologie ustálí. ICE činí Obrázek 1: ICE - použití svařovacího hořáku ICE - výhody procesu: Zvýšený výkon odtavení Vyšší svařovací rychlost Vysoký výkon odtavení v oblasti kořene svaru Nižší spotřeba tavidla Kontrola plochého zakončení svaru Méně deformací při sníženém tepelném příkonu Energetické úspory proces odolnější a méně citlivý na změny oblouku a výletu drátu, protože bod tavení studeného drátu se vždy přizpůsobí dvěma obloukům. Zvýšení stability procesu způsobuje snadnější přizpůsobení a adaptaci procesu na různé typy spojů. Stabilní svařovací metoda ICE umožňuje, aby byl proces nastaven na vyšší parametry a vyšší svařovací rychlosti než běžný SAW, což přináší nové výhody postupu. ICE - Profil svarové housenky a mechanické vlastnosti Při srovnání s dvoudrátovým svařováním za použití stejných aktivních parametrů, a je-li procento podávání studeného drátu 10-100% rychlosti podávání horkého drátu [cwfr], profil provaření svarové housenky se při použití různého množství studeného drátu nezmění. Protože aktivní parametry jsou při přidávání studeného drátu nezměněny, zůstává charakteristika svaru také stejná. To znamená nezměněný průvar a šířka svaru ve srovnání s běžným dvoudrátovým SAW. Výška svarové housenky nebo převýšení se zvyšuje při zachování rovnoměrného rozložení kovu ve svaru. Zvýšení úhlu oblouku snižuje dvojitý ohřev v místě svařování a zlepšené mechanické vlastnosti díky nižší velikosti zrn. Obrázek 2: ICE 3x2,5 mm, 800A, 35V, 50% cwfr Při svařování se stejným tepelným příkonem jsou mechanické vlastnosti ve spojích svařovaných pomocí ICE na stejné úrov-
20 ESAB SPEKTRUM 2 2012 ni jako u běžných SAW. Použitím metody ICE při úpravě profilu provaření mohou být mechanické vlastnosti zlepšeny. ICE - Vyšší výkon odtavení se zachovaným tepelným příkonem U SAW i jiných svařovacích metod je produktivita limitována tepelným příkonem. Tepelný příkon, který základní materiál snese, vždy nastolí horní hranici produktivity. S metodou ICE není potřeba měnit celkový tepelný příkon v procesu, aby došlo ke zvýšení míry odtavení nebo pro využití jiných výhod ICE. ICE využívá nadbytečnou energii z procesu k odtavení většího množství drátu a ke zvýšení míry odtavení. ICE a tepelný příkon? Tepelný příkon zůstává nezměněný i když je přidáno různé množství studeného drátu. Způsob, jakým je kalkulován tepelný příkon, nebere v úvahu množství přidaného studeného drátu. Vzorec pro tepelný příkon: JEDEN NAPÁJECÍ ZDROJ Jednodrátový 4mm Dvoudrátový 2*2,5 mm ICE(cwfr 70%)3*2,5 mm DVA NAPÁJECÍ ZDROJE Tandemové uspořádání 4mm + jeden drát 4mm Tandemové uspořádání 4mm dva dráty 2*2,5mm Tandemové uspořádání 2*2,5mm + dva dráty 2*2,5mm Tandemové uspořádání 4 mm + ICE TM 3*2,5 mm Tabulka 1 Tabulka srovnání výkonů odtavení ICE - Vyšší svařovací rychlost Stabilizační účinek ICE umožňuje zvýšení svařovací rychlosti při zachování tepelného příkonu. Nebo zvýšení svařovací rychlosti a snížení tepelného příkonu. V běžných typech aplikací a spojů může být svařovací rychlost zvýšena až nad 1000 mm/min při zachování tepelného příkonu a stability procesu. ICE je v současnosti k dispozici pro svařovací rychlosti až do 2000 mm/min. ICE - High Deposition Root (vysoký výkon odtavení v oblasti kořene svaru) Stabilizační účinek procesu ICE umožňuje vysoce produktivní svařování v ko- Výkon odtavení kg/h řenové vrstvě s výkonem odtavení větším než 25 kg/hod, aniž by bylo potřeba odstranit stehovací svar nebo podložné vrstvy. S využitím ICE při tandemovém uspořádání s jedním drátem může ESAB modifi - kovat profi l provaření do geometrie spoje v kořenu. Proces ICE změní profi l svarové housenky a změní směr krystalizační fronty tuhnutí, což umožňuje řízení profi lu provaření novým způsobem. Výzkum a testování ukázalo, že se náš pohled na tepelný příkon při přidání studeného drátu do procesu nezmění. Od předchozího názoru, že studený drát ochlazuje svar nebo vytváří tepelnou jímku bylo upuštěno. Při porovnávání ICE s jednodrátovým svařováním může být výkon odtavení zvýšen až o 100 % a až o 50 % ve srovnání s dvoudrátovým svařováním se stejným tepelným příkonem. Nejvyšší výkon odtavení, který může ICE vyprodukovat při připojení k jednomu napájecímu zdroji, je 34 kg/hod. Tabulka 1 ukazuje hranice výkonu odtavení (žlutě) pro různá nastavení a běžně používané výkony odtavení (zeleně). Tyto zelené oblasti mohou být považovány jako komfortní zóny pro daný proces. Tato tabulka je založena na použití podobného tepelného příkonu v daném procesu. Je možné uvést, že procesem ICE připojenému k jednomu napájecímu zdroji lze odtavit více než tandemovým procesem s jedním drátem. Pokud dnes máte tandemový systém a změníte druhou hlavu na ICE, můžete váš výkon odtavení zdvojnásobit. Obrázek 3: Koutový svar, velikost svaru 5 mm, svařovací rychlost 2000 mm/min. Výkon odtavení 24 kg/hod, tepelný příkon 1,19 kj/mm. Obrázek 4: Jednostranné svařování 10 mm materiálu, svařovací rychlost 1400 mm/min. Výkon odtavení 23,9 kg/hod, tepelný příkon 2,03 kj/mm. Obrázek 5: Vysoký výkon odtavení v oblasti kořene svaru. Odtavovací výkon 30,2 kg/hod. Tloušťka materiálu 25 mm, tepelný příkon 3 kj/mm. Při tandemovém uspořádání může být vysoký výkon odtavení v oblasti kořene svaru použit jak u jednovrstvých aplikací, tak u první vrstvy tlustého materiálu. Horní povrch svaru tvoří dutý hladký povrch s výborným uvolňováním strusky u tavidel jak s vysokou, tak s nízkou bazicitou. Obrázek 6: Vysoký výkon odtavení v oblasti kořene svaru (25 kg/hod). Použité tavidlo OK 10.72.
ESAB SPEKTRUM 2 2012 21 ICE - Nižší spotřeba tavidla Produktivnější svařování s metodou ICE a dokončení práce s méně vrstvami znamená, že spotřeba tavidla může být značně snížena. Stabilita procesu také napomáhá nižší spotřebě tavidla, protože se odtavuje méně tavidla na kg odtavovaného drátu. Při tandemovém uspořádání s ICE jako tandemovou hlavou ve srovnání s tandemovým uspořádáním s dvojdrátem je spotřeba tavidla snížena přibližně o 20 %, při zachování tepelného příkonu na stejné úrovni. Při srovnání tandemového sestavení ICE k jednomu drátu může být toto snížení až o 45%. Při zvýšení svařovací rychlosti je také snížena spotřeba tavidla, ale toto se liší případ od případu. Odstranění strusky s ICE je prvotřídní, nezávisle na bazicitě tavidla a ve srovnání s běžným SAW vytváří hladší povrch. Obrázek 7: Struska tavidla OK 10.72. Obrázek 8: Vzhled povrchu svaru ICE - Flat Cap Control (kontrola plochého zakončení svaru) Plochá krycí housenka není ničím novým. Avšak dosáhnout plochého zakončení s ICE je mnohem snazší než s běžnými svařovacími metodami. Protože studený drát není aktivní parametr, může být podávání při svařování přizpůsobeno, při nezměnění energie v procesu. Jinými slovy, za stálého splňování rozsahu platnosti ve WPS. Jak to funguje? Pokud jste provedli vyplnění svaru těsně pod úrovní základního materiálu, musíte tam položit dodatečnou vrstvu. Tuto dodatečnou vrstvu však je nutno obrousit z důvodu rizika přeplnění a nevyhovění požadavkům na zakončení. Obrázek 9: Příznivá geometrie svarového spoje (převýšení 0,5 mm). Dosažení plochého zakončení s ICE je snadné pomocí jemného doladění množství studeného drátu při svařování. ICE - Méně deformací při sníženém tepelném příkonu Zvýšený výkon odtavení spolu se stabilizačními účinky umožňuje rychlejší svařování s nižším tepelným příkonem ve srovnání se systémy dvoudrátového a jednodrátového svařování. Při nastavení ICE na stejnou úroveň produktivity a vyšší rychlost svařování bude tepelný příkon nižší. Snížený tepelný příkon způsobí menší deformace, což je velkou výhodou při svařování tenkých materiálů a základního materiálu citlivého na vysoký tepelný příkon. ICE - Energetická úspora ICE využívá nadbytečné teplo, které je v procesu k dispozici, k odtavení většího množství drátu. To znamená, že se sníží spotřeba energie a energetických nákladů. Svařovací proces ICE může snížit spotřebu energie a náklady až o 33 % ve srovnání s dvoudrátovým svařováním. Ve srovnání s jednodrátovým svařováním a ICE v tandemovém uspořádání (jednodrátový stejnosměrný proud + ICE střídavý proud) může být snížení energie o 50 %. ICE - Dráty a tavidla Metoda ICE byla navržena za použití ESAB drátů a tavidel. Kombinace drátů a tavidel používaných s ICE jsou běžně nabízené ESAB produkty pro každé odvětví a aplikaci a proto, aby byl ICE ku prospěchu není zapotřebí žádných neobvyklých kombinací drátů a tavidel. ICE - Významné celkové přínosy Přínosy jsou evidentní například při srovnání konkrétního svarového spoje (oboustranný X-svar, základní materiál S355NL, tloušťka 40 mm). Pro porovnání byl použito tandemové uspořádání svařovacích drátů (1x4 mm + 1x4 mm studený) oproti standardnímu tandemovému uspořádání (2x4 mm). Přehled výhod: Zvýšený výkon odtavení o 150% Průměrný výkon odtavení 30 kg/h. Svařovací rychlost 1000 mm/min Snížená spotř. tavidla o více než 20% 50% méně použité energie 7% úspora drátu získaná z 1 mm převýšení díky Flat Cap Controll. Obrázek 10: Materiál S355NL (40 mm) svařovaný tandemovým uspořádáním 4 mm, DCEP 3*2,5 mm ICE, střídavý proud. Tepelný příkon 3,3kJ/mm. ICE umožňuje vysokou produktivitu svařování do úzké mezery svarového spoje, kde jsou kladeny náročné požadavky na mechanické vlastnosti. Proces ICE lze použít pro svařování úzkých spojů, kde svarové plochy svírají úhel pouze 8. Výkon odtavení může být až 30 kg/h s tepelným příkonem do 3 kj/mm. Tím jsou splněny podmínky pro garanci vlastností svarového spoje až do teploty -60 C. ICE - Přehled výhod V technické praxi nebývá snadné implementovat novou technologii a zároveň objektivně vyhodnotit dosažené přínosy. Společnost ESAB vychází vstříc uživatelům nabídkou návštěvy kvalifikovaných odborníků, kteří jsou na tuto novou technologii řádně zaškoleni. Pracovníci jsou na místě schopni posoudit vhodnost aplikace včetně dopadu na rychlost a produktivitu celého procesu. Technologie ICE s použitím přídavných materiálů ESAB poskytuje nejproduktivnější řešení svařování pod tavidlem od jednoho dodavatele. Upravil: Ing. Ondřej Sovák, produktový manažer pro automatizaci