Proces spawania TopTig.pdf
(
1228 KB
)
Pobierz
str_16_19.indd
SPAWALNICTWO
Proces spawania
TOPTIG
Spawanie metodą TIG (Tungsten Inert Gas) jest powszech-
nie stosowane w przemyśle, głównie w spawaniu ręcznym oraz
zautomatyzowanym. Największą zaletą tego procesu jest duża
czystość metalurgiczna spoiny, co w znacznym stopniu prze-
kłada się na własności wytrzymałościowe oraz estetykę uzyska-
nego połączenia. Największą wadą natomiast jest stosunkowo
mała wydajność spawania.
Nowy palnik TOPTIG
Proces spawania TOPTIG został opra-
cowany z myślą o robotyzacji procesu
spawania. Łączy on cechy spawania me-
todą TIG oraz MIG. Spoina cechuje
się więc bardzo dobrymi własnościami
metalurgicznymi, dużą czystością, a sam
proces spawania osiąga zwiększoną wy-
dajność. Uzyskiwane prędkości spawa-
nia są porównywalne do prędkości spa-
wania metodą MIG.
Kluczową częścią technologii jest
oryginalna koncepcja palnika: miej-
sce podawania materiału dodatkowe-
go jest usytuowane pod kątem w sto-
sunku do elektrody wolframowej, dysza
gazowa odpowiednio pozycjonuje po-
dawany materiał dodatkowy względem
elektrody.
Zaletą tej konfiguracji jest zmniej-
szenie wymiarów palnika oraz zwięk-
szenie możliwości zastosowania
poprzez dostęp do miejsc trudno do-
stępnych w procesie spawania zrobo-
tyzowanego.
Nie ma potrzeby utrzymywania
stałej orientacji palnika wraz z po-
dajnikiem materiału dodatkowego
w stosunku do osi złącza, co pozwala
na uwolnienie szóstej osi robota spa-
walniczego.
Nowy palnik charakteryzuje się
wieloma innowacyjnymi rozwiąza-
niami, w tym współpracą ze stacją au-
tomatycznej wymiany elektrod oraz
podajnikiem drutu typu
push-pull
.
Technologię TOPTIG opracowano
– 16 –
styczeń-luty 2010 r.
SPAWALNICTWO
A
B
Ryc. 1. Robotyzacja procesu spawania
Ryc. 2A, 2B. Porównanie standardowego palnika MIG z opracowanym przez
Air Liquide Welding palnikiem do spawania zrobotyzowanego TOPTIG
głównie z myślą o bezodpryskowym
lutospawaniu cienkich ocynkowanych
blach z wykorzystaniem drutu CuSi
3
.
Aplikacja znalazła także zastosowa-
nie w spawaniu stali wysokostopowej:
w przemyśle spożywczym przy spa-
waniu zbiorników, produkcji podze-
społów części samochodowych, pro-
dukcji mebli czy też aluminiowych
ram rowerów.
S
TANDARDOWE
PALNIKI
TIG
W
SPAWANIU
ZROBOTYZOWANYM
Najistotniejszym elementem systemu jest
uchwyt spawalniczy – palnik. To od tego
komponentu, jego jakości wykonania oraz
samej technologii zależy wynik końco-
wy procesu spawania zrobotyzowanego
metodą TIG. W niektórych dostępnych
na rynku zrobotyzowanych systemach
spawania metodą TIG sposób podawania
materiału dodatkowego – drutu, stopiwa
– nie pozwala na osiągnięcie optymal-
nych rezultatów i wysokich wydajności
procesu spawania.
Dodatkowo charakterystyka procesu
wymusza konieczność stosowania robo-
ta o sześciu stopniach swobody. Szósty
ruch, obrót kiści, wynika z konieczno-
ści właściwego pozycjonowania stopi-
wa względem elektrody palnika.
Ponadto ręczna wymiana elek-
trody nie jest czynnością łatwą,
może wprowadzić niekorzyst-
ne przestoje, a niewłaściwe
i niedokładne zamocowa-
nie elektrody w palniku
może być brzemienne
w skutkach i znacząco
wpłynąć na jakość uzy-
skanych spoin.
głowica palnika zintegrowana z sys-
temem podawania drutu. W przeci-
wieństwie do standardowych rozwią-
zań w tej metodzie spawania energia
łuku elektrycznego absorbowana jest
poprzez spawany element, powodu-
jąc jego nagrzewanie, oraz jednocze-
śnie przez materiał dodatkowy, topiąc
go tym samym. W ten sposób zwięk-
sza się prędkość spawania.
Podawany drut przechodzi przez
dyszę gazową pod kątem około 20°
w stosunku do elektrody, aż do koń-
ca elektrody, gdzie jest automatycznie
skracany. W ten sposób drut topi się
w obszarze łuku, w którym panują naj-
większe temperatury, przez co można
uzyskać wysoki współczynnik topie-
nia materiału.
Zmniejszenie wymiarów pal-
nika poprzez unikalny spo-
sób podawania drutu oraz
specjalną konstrukcję umoż-
liwia spa-
W
PROWADZENIE
DO
PROCESU
TOPTIG
W ostatnich czasach można zauważyć,
iż konwencjonalne metody spawania
MIG/MAG są coraz częściej zastępo-
wane procesem lutospawania, szczegól-
nie w przemyśle samochodowym. Po-
wodem, dla którego tak się dzieje, jest
pościg za redukcją masy samochodu,
a co za tym idzie – redukcją kosztów
eksploatacji. Jednym ze sposób zmniej-
szenia masy samochodu jest stosowanie
cieńszych blach. Wykorzystanie coraz
cieńszych blach na elementy poszy-
cia karoserii samochodu w znacznym
stopniu ogranicza jednak możliwość
zastosowania procesu spawania MIG/
MAG. Związane jest to z oddziały-
waniem źródła ciepła na cienkie arku-
sze tłoczonych blach HTS, które pod
wpływem oddziaływania cyklu cieplne-
go procesu spawania ulegają odkształ-
ceniom i deformacji.
P
ALNIK
TOPTIG
Głównym elementem systemu jest ob-
jęta patentem Air Liquide Welding
Ryc. 3. Element kolumny kierowniczej
Metale & Nowe Technologie
– 17 –
SPAWALNICTWO
wanie w trudno dostępnych miejscach.
Swoboda orientacji palnika względem
złącza wpływa na komfort i poziom
pracy operatora zrobotyzowanego sta-
nowiska, a także znacznie przyspiesza
i ułatwia proces programowania robo-
ta spawalniczego.
Palnik został opracowany na podsta-
wie europejskich wymagań i restrykcji
dotyczących bezpieczeństwa i użytecz-
ności. Korpus palnika jest chłodzony
cieczą lub powietrzem. W pierwszym
przypadku jego obciążalność wynosi
350 A w cyklu 100%, a wersja chłodzo-
na powietrzem to obciążalność rzędu
180 A w cyklu 100%. Palnik pracuje
w systemie DC, a materiał dodatkowy
to drut o średnicy 0,8-1,2 mm.
Łatwość demontażu palnika to nie-
wątpliwie jego duży atut. Dysza gazo-
wa może bowiem być łatwo zdemon-
towana, bez konieczności otwierania
obwodu chłodzenia. Dodatkowa dysza
gazowa chłodzona cieczą może praco-
wać w podwyższonych temperaturach.
Elektroda jest zamocowana i ustawiona
w zacisku elektrodowym. Może być wy-
mieniona automatycznie pomiędzy za-
trzymaniem i rozpoczęciem spawania
w czasie krótszym niż 15 s. Urządzenie
służące do wymiany elektrod jest stero-
wane przez sterownik programowalny
PLC, który współpracuje ze wszystkimi
rodzajami robotów. Jest w nim miejsce
na 7 uchwytów elektrodowych, a sama
wymiana to proces w pełni zautoma-
tyzowany.
Konfiguracja stanowiska do zrobo-
tyzowanego spawania metodą TOP-
TIG jest uniwersalna i elastyczna.
Daje tym samym olbrzymie możli-
wości zastosowania i dopasowania
do większości procesów przy pro-
dukcji elementów, konstrukcji wy-
konanych ze zwykłych stali niesto-
powych, stali nierdzewnych, stali
ocynkowanych, a kończąc na tytanie
i jego stopach.
Ryc. 4. Przebieg procesu spawania metoda TOPTIG części kolumny kierowniczej
Uniwersalność procesu spawania
TOPTIG predysponuje go do zasto-
sowań w przemyśle spożywczym, far-
maceutycznym, samochodowym czy też
w lotnictwie i aeronautyce.
Kompletne stanowisko do spawa-
nia metodą TOPTIG jest wyposażone
w następujące komponenty:
– tranzystorowe źródło prądu TOP-
TIG 220 (220 A@100% AC/DC) lub
przemysłowe źródło NERTAMA-
TIC 450 (450 A@100% AC/DC),
dające m.in. możliwość spawania
pulsacyjnego; zdalne sterowanie
źródła prądu umożliwia zmianę pa-
rametrów podczas spawania;
– palnik TOPTIG połączony przewo-
dami i prowadnikami drutu za po-
mocą szybkozłącza do systemu po-
dawania drutu Push Pull;
– jednostka podawania drutu umoż-
liwiająca podawanie z prędkością
do 10 m/min w trybie stałym lub
pulsacyjnym.
S
PAWANIE
CIENKICH
GALWANIZOWANYCH
ELEMENTÓW
Proces TOPTIG został opracowany
głównie z myślą o spawaniu bardzo
cienkich elementów, których spawanie
konwencjonalnymi metodami MIG/
MAG sprawia wiele trudności. Pro-
ces ten ma zastosowanie w przemyśle
samochodowym do spawania lub lu-
tospawania ocynkowanych blach, czę-
ści karoserii samochodów. Po spawaniu
karoseria jest gotowa do końcowego
montażu elementów mechanicznych
lub wyposażenia.
Przy doborze parametrów należy
wziąć pod uwagę, iż prąd oraz pręd-
kość podawania drutu są silnie zależ-
ne od sposobu przygotowania złącza
i oprzyrządowania.
W
YDAJNOŚĆ
PROCESU
Technologia ta została opracowana
w celu zwiększenia efektywności pro-
cesu spawania przy jednoczesnym za-
chowaniu lub też zwiększeniu jakości
wykonywanych połączeń. Oszczędność
oraz korzyści w stosunku do standardo-
wego procesu spawania metodą MIG
przedstawia ryc. 6.
S
TAL
NIESTOPOWA
Kolejną interesującą aplikacją, w któ-
rej proces spawania TOPTIG znalazł
zastosowanie, jest spawanie elemen-
– 18 –
styczeń-luty 2010 r.
SPAWALNICTWO
Elektroda
Ryc. 5. Materiał dodatkowy topiony jest bezpośrednio w najgorętszym miejscu
łuku elektrycznego
Ryc. 6. Diagram przedstawia oszczędności i korzyści wynikające z metody spawa-
nia MIG
Ryc. 7. Złącze pachwinowe kształtowników 40x40
Ryc. 8. Spawanie zbiorników i bojlerów
tów kolumny kierowniczej wykonanej
ze stali niestopowej. W tym przypadku
głównym kryterium są jak najmniej-
sze odkształcenia plastyczne oraz jak
najmniejsze odpryski. W przypadku
niespełnienia tych wymogów kolej-
ne komponenty wewnętrzne, części
składowe kolumn nie będą do siebie
pasować, stając się niepełnowarto-
ściowym produktem – odpadem pro-
dukcyjnym.
Wstępne testy spawania elemen-
tów kolumny (ryc. 3) wykazały dużą
oszczędność kosztów produkcji. Jakość
spoiny, jej wymiary geometryczne, czy-
stość metalurgiczna, jak również prak-
tycznie całkowity brak odprysków
zadecydowały o wdrożeniu na linii
produkcyjnej sytemu spawania meto-
dą TOPTIG. W ten sposób osiągnię-
to oszczędność kosztów i czasu – brak
odprysków eliminuje konieczność sto-
sowania dodatkowych operacji czysz-
czenia i sprawdzania przed kolejnymi
etapami spajania z kolejnymi elemen-
tami kolumny.
wpływa również na funkcjonalność
i użyteczność produktu. Oczywiście
złącze powinno charakteryzować się
minimalnymi odkształceniami, taki-
mi, by cała konstrukcja spełniała wy-
magania dotyczące kształtu. Typowym
zastosowaniem procesu TOPTIG jest
spawanie zbiorników magazynujących
oraz bojlerów ciśnieniowych.
Z
ASTOSOWANIE
TOPTIG
W
SPAWANIU
STALI
NIERDZEWNEJ
Zbiorniki, bojlery i inne naczynia
stosowane w przemyśle spożywczym
oraz farmaceutycznym są wykonane
ze stali nierdzewnych, trudno rdze-
wiejących.
W większości przypadków grubość
stali w tych zastosowaniach nie prze-
kracza 3 mm.
Spawając poszycia zbiorników
ze stali nierdzewnych, wymaga się,
by spoina była równie odporna zarów-
no na korozję, jak i sam materiał ro-
dzimy, przy zachowaniu odpowiednich
własności mechanicznych. Duże zna-
czenie ma również estetyka połączenia.
Brak przebarwień wokół spoiny to po-
wierzchnia wolna od tlenków; gładkie
i regularne lico to główne wyznaczni-
ki procesu spawania. Brak odprysków
Piśmiennictwo
1. Materiały z konferencji technicznej
w Quebek (Kanada).
2. Dokumentacja techniczna metody spa-
wania TOPTIG.
3. Opracowanie J.M. Fortain, S. Guiheux,
T. Opderbeckec:
TOPTIG alternative
to weld very thin sheet.
AIR LIQUIDE
Welding and Cutting Research Center,
95315 Cergy-Pontoise, Francja.
Tłumaczenie i opracowanie
na podstawie materiałów f irmy:
Mateusz Kosek i Roland Kulanek,
Air Liquide Welding
Metale & Nowe Technologie
– 19 –
Plik z chomika:
aliens12
Inne pliki z tego folderu:
Kurs spawania stali elektrodami otulonymi.pdf
(11090 KB)
Eksploatacja urządzeń TIG (bez uchwytów).pdf
(2547 KB)
Kurs spawania stali niestopowych elektrodą topliwą w osłonie gazów aktywnych MAG.pdf
(7586 KB)
Badania wrażliwości stali na spajanie oraz system wskaźników spawalności stali.pdf
(412 KB)
Bezpieczeństwo pracy i ochrona zdrowia przy procesach spawania metali.pdf
(332 KB)
Inne foldery tego chomika:
Badania
Laboratorium
normy spawalnicze
normy spawalnicze(1)
Pęknięcia
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin