Valk Welding: 2002

Het constructiebedrijf Hollandia te Krimpen aan den IJssel heeft van Swiss Reinsurance Company UK opdracht gekregen samen met haar Belgische partner Victor Buyck, het frame te bouwen voor de Swiss Re-Tower. Hollandia en Victor Buyck nemen ieder de helft van het karwei op zich.

Voor dit project, moest Hollandia een aantal problemen overbruggen. Het te lassen materiaal S 355 J2G3, 40 tot 60 mm dik, met een Ceq (koolstofequivalent) van 0,43 tot 0,45 %, brengt het risico tot koudscheuren met zich mee. Voorverwarmen leek onontbeerlijk. Verder bracht de massa van de werkstukken, 3000 kg tot 5000 kg per knoop, manipulatieproblemen met zich mee. Ook een 'probleem' is de vereiste a-hoogte van 7 mm. Om deze a-hoogte te bereiken zou gekozen moeten worden voor het lassen in twee of drie snoeren. Hollandia koos er voor het eerste en tevens grootste level handmatig te lassen, waarbij de vereiste a-hoogte werd bereikt door in drie snoeren te lassen. De kans op koudscheuren werd geminimaliseerd door voor te verwarmen. Het handmatig lassen nam ongeveer 22 uur per knooppunt in beslag. Er werd gelast met gevulde draad met een diameter van 1,2 mm.

De kleinere knooppunten van de volgende levels konden qua afmetingen in principe met een robot worden gelast. Hollandia had reeds een robotinstallatie in bezit, maar deze werd om verschillende redenen niet meer ingezet. Voor het Swiss Re-Tower project zou de robot echter weer een alternatief kunnen zijn voor het handmatig lassen. Daarom werd in samenwerking met leverancier Valk Welding te Alblasserdam gekeken hoe de bestaande robotinstallatie aangepast zou kunnen worden aan de huidige productie-eisen binnen Hollandia. Er werd besloten twee vrij programmeerbare externe assen te gebruiken en de oude 350 A stroombron te vervangen door een nieuwe Panasonic 500 A Dip Pulse stroombron.

Ook met de gereviseerde robotinstallatie moesten een aantal problemen worden overbrugd. Zo bleek de opname van de zware knopen een probleem. Uiteindelijk werd er voor gekozen om de knopen in twee stappen samen te stellen. Hierdoor werd de bereikbaarheid van het werkstuk eveneens sterk verbeterd.

Doordat de robot enige tijd niet meer gebruikt was, was de programmeerkennis bij Hollandia enigszins verwaterd. Na overleg met Valk Welding is er voor gekozen het programmeerwerk van het eerste 'level' aan Valk Welding uit te besteden. Deze programmeerwerkzaamheden namen in totaal één week in beslag. De volgende 'levels' werden door Hollandia zelf geprogrammeerd door het bestaande programmeerwerk aan te passen. Dit gebeurde met een combinatie van off- en online programmeertechnieken. Het aanpassen van het basisprogramma nam slechts anderhalve dag in beslag.

Massieve draad met hoge heat-input voorkomt koudscheuren Ook de kans op koudscheuren speelde bij de robot weer op. Daarom werd er voor gekozen om met een massieve draad (G3Si1) van 1,6 mm en een hoge heat-input te lassen. Door de hoge heat-input (25,8 Kj/cm) hoefde er geen voorverwarmingsbehandeling meer plaats te vinden, waardoor productiviteitsstijging een feit was. Bij parameters van 410 A en 33 V kon nu een lassnelheid van 33 cm/min en een inschakelduur van 80% worden behaald.

Bijkomend voordeel was de diepe inbranding die gerealiseerd kon worden met de massieve draad, waardoor de a-hoogte uitwendig gereduceerd werd van 7 naar 6 mm (aeff = 12 mm) en het aantal snoeren per hoeklas terug gebracht kon worden naar één. Uit procedurelassen bleek dat de heat-input van 25,8 Kj/cm bij een enkellaagse hoeklas voldoende was. De grenswaarde voor de hardheid (HV10) voor een enkellaags hoeklas volgens EN 288-3 ligt op 380; uit proeven bleek dat een waarde van 333 HV10 als maximale hardheid werd gehaald. Bij een lagere heat-input zou de hardheid omhoog schieten en de kans op koudscheuren toenemen.

Het gerobotiseerd verlassen van massieve draad van Ø1,6 mm, met een stroomsterkte van 410 A en een heat-input van 25, 8 KJ/cm, leek in alle opzichten het beste compromis om een goed lasresultaat te verkrijgen met een hoge productiviteit en gunstige werkomstandigheden. Daar kwam nog bij dat door de diepe inbranding, de klant een lagere a-hoogte toestond: 6 in plaats van 7 mm. Aangezien de hoeveelheid neergesmolten lasmetaal evenredig is met het kwadraat van de a-hoogte, werd daardoor een besparing van (49-36)/49 = 0,265 ofwel bijna 27% bereikt.

Goedkoper én hogere inschakelduur. Al met al biedt het gekozen lasproces verschillende mogelijkheden tot kostenbesparing. Niet alleen is het lasvolume aanzienlijk lager, ook is massieve draad goedkoper dan gevulde draad. Het lagere lasvolume betekent daarnaast niet alleen materiaalbesparing, maar ook tijdwinst; de procesduur neemt af. Maar het belangrijkste economische voordeel is natuurlijk dat het, ook bij 'risicovolle' materialen, goed mogelijk is om een robot in te schakelen.

De inschakelduur van de robot is bij Hollandia minimaal 80%. Bij het lassen van één knooppunt, dus zonder de effecten van productwisseling, loopt dit percentage op tot net onder de 90%. Bij handlassen ligt de inschakelduur, onder andere vanwege het vele manipuleren, op slechts ca. 20%. Handlassen met stroomsterkten van omstreeks 400 A zijn bovendien arbo-technisch niet verantwoord. Bij Hollandia heeft de inzet van de robot geleid tot een productiviteitsstijging van 500%!

(Bron: Metaal & Kunststof nr. 10 - 24 juni 2002)