Valk Welding: 2002

Společně se svým belgickým partnerem  Victorem Buyckem obdržela stavební firma Hollandia ve městě  Krimpen aan den Ijssel od firmy Swiss Reinsurance Company UK zakázku na stavbu  rámové konstrukce určené pro věž Swiss Re-Tower. Firma Hollandia a Victor Buyck  se o tyto práce budou dělit rovným dílem.

V rámci tohoto projektu musela firma Hollandia vyřešit řadu problémů. U materiálu určeného ke svařování (jakost S 355 J2G3, tloušťka od 40 do 60 mm, ekvivalent uhlíku (Ceq) 0,43 - 0,45%) hrozilo riziko vzniku trhlin při svařování za studena. Proto bylo nezbytné provést předehřev. Hmotnost obrobku (3000 - 5000 kg na jeden svarový spoj) představovala další problém – obtížnou manipulaci. A problémem byla také požadovaná výška svaru 7 mm. K tomu, aby bylo dosaženo této výšky, je třeba použít techniku svařování dvěma nebo třemi dráty. Firma Hollandia zvolila první řešení – manuální svařování v nejvyšší rovině (konstrukce), v rámci kterého bylo požadované výšky dosaženo technikou svařování třemi dráty. Riziko vzniku trhlin se minimalizovalo v důsledku předehřevu. Manuální svařování trvalo přibližně 22 hodin v rámci jednoho svarového spoje. Svařování bylo prováděno plným drátem o průměru 1,2 mm.

Vzhledem k rozměrům mohly být menší spoje na dalších úrovních svařovány pomocí robotického systému. Firma Hollandia již disponuje jedním robotickým zařízením, které však z nejrůznějších důvodů nepoužívá. V rámci projektu „Swiss Re-Tower“ by se robotický systém mohl stát alternativou manuálního svařování. Společnými silami firmy Valk Welding z Alblasserdamu a Hollandia vyřešily problém, který se týkal přizpůsobení stávajícího robotického zařízení současným výrobním požadavkům společnosti Hollandia. Rozhodly se využít dvou volně programovatelných externích os a nahradit původní napájecí zdroj 350 A novým zdrojem Panasonic 500 A Dip Pulse.

Řadu dalších nedostatků bylo třeba vyřešit i v rámci zrevidovaného robotického zařízení. Zpracování „obtížných“ svarů se zdálo být problémem. Nakonec bylo rozhodnuto provádět svarové spoje ve dvou krocích, což  podstatně usnadnilo přístup k obrobku.

Vzhledem k tomu, že robotický systém nebyl po nějakou dobu v činnosti, vytratilo se z něj programovací „know-how“ firmy Hollandia. Na základě konzultací s firmou Valk Welding bylo rozhodnuto, že tato společnost provede programování v rámci první „úrovně“. Tato programovací činnost trvala jeden týden. Další „úrovně“ si firma Hollandia naprogramovala již sama, a to na základě přizpůsobení stávající „úrovně“. Programování prováděla kombinací programovacích technik v režimech „off-line“ a „on-line“. Přizpůsobování základního programu je stálo pouhý den a půl.

Plný svařovací drát s vysokým tepelným příkonem brání vzniku trhlin při svařování za studena. Toto riziko opět hrozilo při použití daného robotického systému. Proto firma zvolila možnost svařování pevným drátem (G3Sil) o tloušťce 1,6 mm a s vysokým tepelným příkonem. Vzhledem k vysokému tepelnému příkonu (25,8 Kj/cm) nebylo nutno provádět předehřev a zvýšení produkce se tak stalo realitou. V rámci parametrů 410 A a 33 V může být nyní dosaženo rychlosti svařování 33 cm/min a výkonu svařování 80%.

Další výhodu představovalo hluboké svařování, které lze pomocí plného drátu provádět. Díky němu mohla být výška svaru snížena ze 7 na 6 mm (plocha efektivního průřezu (aeff) – 12 mm) a počet drátů při svařování koutového svaru zredukován na jeden. Při svařování se prokázalo, že tepelný příkon o velikosti 25,8 Kj/cm je v případě jednovrstvého koutového svaru zcela dostačující. Podle normy EN288-3 by hodnota tvrdosti (HV10) u jednovrstvého koutového svaru neměla přesáhnout 380. Testy prokázaly, že maximální tvrdost, které bylo dosaženo, představovala hodnotu 333 HV10. S nižším tepelným příkonem se zvyšuje nejen tvrdost, ale i riziko vzniku trhlin při svařování za studena.

Zdá se, že robotizované svařování plným drátem o průměru 1,6 mm při intenzitě proudu 410 A a tepelném příkonu 25,8 Kj/cm je nejlepším kompromisem v tom, jak dosáhnout dobrých svařovacích výsledků a vysoké produktivity a zároveň příznivých pracovních podmínek.

Kromě toho vzhledem k hlubšímu průvaru zákazník povolil snížit výšku svaru ze 7 na 6 mm. Vzhledem k tomu, že je množství taveného kovu úměrné ploše této výšky, mohlo být dosaženo následující úspory: (49-36)/49 = 0,265.

Levnější svařování při vyšším výkonu. V obecném měřítku nabízí zvolený způsob svařování různé možnosti, jak snižovat výrobní náklady, a to nejen díky nižšímu rozsahu svařování, ale i proto, že svařování plným drátem je levnější než svařování drátem plněným. Kromě toho nižší rozsah svařování znamená úsporu materiálu i času. Zkracuje se totiž délka trvání celého procesu. Ale nejdůležitější výhodou z hlediska ekonomického zůstává samozřejmě to, že robotický systém může být využíván i při zpracování „vysoce rizikových” materiálů.

Minimální výkon robotického sysému firmy Hollandia je 80%. Při svařování jednoho spoje může toto procento dosáhnout hodnoty až 90%, aniž by to mělo vliv na změnu produktu. Při manuálním svařování má svařovací výkon hodnotu asi 20%, a to hlavně v důsledku mnoha požadovaných manipulací. Kromě toho není manuální svařování při  intenzitě proudu kolem 400 A již dále akceptovatelné z hlediska zdravotního a bezpečnostního. |Použití robotického zařízení ve firmě Hollandia vedlo ke zvýšení produktivity o 500%.

(Zdroj: Metaal & Kunststof č. 10, 24. červen 2002)