Embed Size (px)
Citation preview
Numer 12/2011 (3)
12/2011
2
Od Autora Spis treści
W kolejnym numerze e-wydania
rozpoczynamy nowy cykl „Kącik Inżyniera
procesu” oraz „Lutowanie piecowe”.
Materiały redagowane są przez czytelnika
magazynu. Korzystając z okazji chciałbym
podziękować za bardzo duże
zainteresowanie e-wydaniem które wraz
z kolejnym numerem cieszy się coraz
większą popularnością, oraz
oglądalnością. Wszelkie propozycje
materiałów jakie powinny się znajdować w
e-wydaniu proszę zgłaszać na maila. Jest
to ostatni numer w roku 2011, dlatego
chciałbym złożyć wszystkim czytelnikom –
Spokojnych, radosnych, wesołych Świąt
Bożego Narodzenia oraz pomyślności
w Nowym Roku 2012.
R.G.
Kontrola jakości…………………………..3
Technologie………....……………….……5
Kącik Inżyniera Procesu…………….…..9
Urządzenia spawalnicze………….……12
Lutowanie piecowe……………………..16
Nowości…………………….……….……22
Ocena radiograficzna spoin…….…….23
Kontrola jakości
12/2011
3
Niezgodności spawalnicze i ich wpływ na wytrzymałość złącza.
Wszelkie odstępstwa od prawidłowej technologii i techniki spawania mogą być przyczyną
powstania w złączach spawanych błędów, które powodują obniżenie wytrzymałości i czasu
użytkowania konstrukcji spawanych.
Wg Normy PN-EN ISO 9000 „Systemy zarządzania jakością. Podstawy i terminologia”:
niezgodność – to niespełnienie wymagania, czyli niespełnienie potrzeby lub oczekiwania, które zostało ustalone, przyjęte zwyczajowo lub jest obowiązkowe.
wada - to niespełnienie wymagania, czyli niespełnienie potrzeby lub oczekiwania, które zostało ustalone, przyjęte zwyczajowo lub jest obowiązkowe, odnoszące się do zamierzonego lub wyspecyfikowanego użytkowania.
Ze względu na wielkość niezgodności spawalniczych można je podzielić na:
niezgodności makroskopowe, które można zobaczyć i zidentyfikować okiem nie uzbrojonym lub przy powiększeniach w zakresie do około 30 razy i które są ujawniane powszechnie stosowanymi w praktyce przemysłowej metodami badań nieniszczących, głównie wizualnych oraz za pomocą badań niszczących metalograficznych makroskopowych ( np. braki przetopu, żużle, pęcherze, podtopienia itp),
niezgodności mikroskopowe, które są wykrywane metodami nieniszczącymi przy użyciu specjalnych technik (np. mikrorentgenografia), oraz metodami niszczącymi – najczęściej metalograficzne badania mikroskopowe (np. mikropęknięcia, mikropęcherze, mikrożużle, mikroprzyklejenia, mikrowtrącenia siarki, fosforu, krzemu.
Ze względu na usytuowanie niezgodności spawalniczych w złączu spawanym rozróżnia się :
niezgodności zewnętrzne – występujące na powierzchniach zewnętrznych złącza
niezgodności wewnętrzne – zlokalizowane wewnątrz złącza spawanego Ze względu na kształt :
niezgodności płaskie(szczelinowe), które tworzą ostre karby geometryczne, które nierzadko inicjują proces pękania konstrukcji spawanych (mikropęknięcia, przyklejenia oraz wąskie podtopienia),
niezgodności przestrzenne (trójwymiarowe), które przede wszystkim obniżają przekrój czynny złącza np. pęcherze, żużle i wtrącenia pierwiastków niemetalicznych.
Podstawą systemu klasyfikacji niezgodności spawalniczych w normie PN-EN ISO 6520-1
jest ich podział na sześć grup:
Grupa 1- pęknięcia,
Grupa 2- pustki,
Grupa 3- wtrącenia stałe,
Grupa 4- przyklejenie i brak przetopu,
Grupa 5- niewłaściwy kształt i wymiary,
Grupa 6- niezgodności spawalnicze różne,
Kontrola jakości
12/2011
4
W normie PN-EN ISO 5817 „Spawanie. Złącza spawane stali, niklu, tytanu, i ich stopów.
Poziomy jakości według niezgodności spawalniczych” zostały określone trzy poziomy
jakości:
- poziom B - oznacza wymagania ostre,
- poziom C - oznacza wymagania średnie,
- poziom D - oznacza wymagania łagodne.
Ocena jakości złącza spawanego, prowadzona zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO
5817 polega na przyporządkowaniu temu złączu jednego z trzech poziomów jakości w
zależności od ujawnionych w tym złączu niezgodności spawalniczych. Porównanie tego
poziomu jakości z poziomem wymaganym dla danego wyrobu/ów umożliwia podjęcie decyzji
o odbiorze wykonanych (i ocenianych) złączy spawanych lub o ich naprawie.
Wytrzymałość i trwałość konstrukcji spawanych podczas eksploatacji zależy m.in. od :
rodzaju konstrukcji, rodzaju złącza i jego sztywności,
rodzaju, rozmiarów, kształtu i położenia niezgodności spawalniczych w spoinie,
własności materiałów podstawowych i dodatkowych,
zastosowanej obróbki cieplnej lub mechanicznej (odprężanie),
temperatury pracy konstrukcji,
rodzaju i poziomu obciążeń zewnętrznych
W konstrukcjach eksploatowanych przy obciążeniach stałych przyczyną awarii ustroju są
najczęściej duże ubytki przekroju spowodowane niedopuszczalnymi niezgodnościami
spawalniczymi w złączach spawanych.
Każde złącze spawane stanowi karb geometryczny, którego działanie spotęgowane jest
zewnętrznymi i wewnętrznymi niezgodnościami spawalniczymi. W wielu przypadkach
niezgodności są inicjatorem pęknięcia zmęczeniowego, a więc przyczyną utraty nośności
wskutek zmęczenia.
W przypadku złączy z niezgodnościami o ich wytrzymałości decyduje ubytek przekroju
spowodowany tymi niezgodnościami i własności mechaniczne materiałów dodatkowych
zastosowanych do spawania. Każda niezgodność spawalnicza w postaci pęcherzy, wtrąceń
żużla, braku przetopu i podstopień zmniejsza jego przekrój. Przy zmniejszeniu przekroju
powyżej 10-15% dostrzega się już wyraźny spadek wytrzymałości doraźnej złącza
doczołowego, a zerwanie występuje w spoinie.
Wpływ pęknięć na wytrzymałość zmęczeniową złączy jest bardzo duży. Pęknięcia stanowią
najgroźniejsze niezgodności spawalnicze złączy spawanych, szczególnie, gdy wychodzą na
powierzchnię złącza. Spiętrzenie naprężeń wywołane pęknięciem jest zawsze większe niż
w przypadku innych niezgodności spawalniczych. Pęknięcia uznaje się za niedopuszczalne
w złączu spawanym i konstrukcje, w których stwierdzono niezgodności w postaci pęknięć nie
mogą być dopuszczone do eksploatacji.
Kontrola jakości
12/2011
5
Laser do zadań specjalnych
Postęp technologiczny oraz rosnące wymagania ze strony przedsiębiorstw zajmujących się
obróbką metali sprawia, że wykorzystywana dotychczas technologia lasera CO2 powoli
zostaje zastępowana nowoczesną technologią światłowodową. Coraz więcej firm stoi przed
wyborem: nieco tańsze w zakupie rozwiązanie CO2 czy innowacyjny laser Fiber. Odpowiedź
jest bardzo prosta.
Rozwój technologii
Pomysłodawcami lasera światłowodowego byli rosyjscy naukowcy. Początkowo znalazł
zastosowanie w diagnostyce precyzyjnej. Dopiero w późniejszych latach wykorzystano go do
szerokiego spektrum aplikacji przemysłowych jak: makro i mikro obróbka materiałów, cięcie,
spawanie, zgrzewanie, lutowanie oraz grawerowanie. Laser światłowodowy to laser na ciele
stałym, pompowany półprzewodnikowymi diodami laserowymi. Ośrodkiem czynnym jest w
tym przypadku światłowód o geometrii włóknowej, domieszkowany pierwiastkami ziem
rzadkich takimi jak erb, iterb, neodym itp. Technologia ta charakteryzuje się wysoką
sprawnością oraz doskonałą jakością wiązki. Laser światłowodowy idealnie nadaje się do
cięcia materiałów refleksyjnych takich jak np. miedź i mosiądz, z którymi dotychczasowa
technologia CO2 sobie nie radziła.
Przewagi ekonomiczne
W procesie obróbki metali istotną rolę odgrywają koszty cięcia. Porównanie kosztów pracy
lasera światłowodowego firmy Eckert i lasera CO2 (obydwa o mocy 2kW) daje imponujące
wręcz rezultaty. Zużycie energii potrzebnej do wycięcia elementu ze stali nierdzewnej
o grubości 1 mm w przypadku lasera światłowodowego jest nawet o 84% mniejsze, co
istotnie wpływa na obniżenie kosztów pracy urządzenia. Co ciekawe laser CO 2 w stanie
Standby ( tzn. gotowy do pracy ) pobiera więcej energii elektrycznej niż laser fiber
w stanie pracy. Podkreślić też warto niezawodność elementów, z których zbudowany jest
laser światłowodowy. Żywotność źródła lasera szacowana jest na 100000 godzin
bezawaryjnej pracy. Ponadto źródło lasera światłowodowego zbudowane jest na bazie
bezawaryjnych diod , co uwalnia go od problemu częstego serwisowania, a co za tym idzie
również kosztów postoju urządzenia. W laserze CO2 szczególnie awaryjnym elementem jest
system luster, który w wielu przypadkach wymaga przeglądu po każdych 2000
roboczogodzin. Źródło Fiber wymaga jedynie minimalnej konserwacji i regulacji przez cały
okres użytkowania. Pozwala to na olbrzymie oszczędności w kosztach eksploatacji i obsługi
Technologie
12/2011
6
w porównaniu do tradycyjnych laserów CO2. Co więcej lasery CO2 do przesyłania wiązki
wykorzystują gazy rezonatorowe, a laser fiber nie używa ich w ogóle.
Warto też zwrócić uwagę na niewielkie rozmiary przecinarek typu Fiber, które wynikają
m.in. z braku pompy próżniowej, turbiny oraz sposób wytwarzania wiązki. Oszczędność
miejsca na hali to czysty zysk, a czasami nawet konieczność w przypadku niewielkich
zakładów produkcyjnych. Jeżeli natomiast jest potrzeba zbudowania długiej maszyny to laser
światłowodowy jest idealnym rozwiązaniem, gdyż wiązka światłowodowa jest transportowana
do głowicy bez żadnych strat, co umożliwia praktycznie nieograniczoną możliwość
rozbudowy wzdłużnej. W przypadku lasera CO2 jest to dość skomplikowany i kosztowny,
a w efekcie mało opłacalny zabieg.
Przewagi technologiczne
Długość fali wytworzonej wiązki lasera Fiber jest dziesięciokrotnie mniejsza niż lasera CO2,
co daje możliwość uzyskania wyższego skupienia energii oraz cięcia materiałów bardziej
refleksyjnych, z którymi dotychczasowe technologie sobie nie radziły. Proces cięcia jest
stabilniejszy, a gęstość energii lasera światłowodowego, dostarczonej do wycinanego detalu
jest nawet 100 razy większa niż w przypadku lasera CO2. Przekłada się to na wyższą jakość
i szybkość cięcia materiałów. Jakość wiązki gwarantowana jest przez najwyższej jakości
światłowody, co pozwala na zminimalizowanie dyfrakcji światła, a to oznacza osiągnięcie
jakości wiązki o wiele wyższej niż w tradycyjnych laserach.
Dostępne są dwa rodzaje głowic: manualna i zautomatyzowana. Różnią się one sposobem
ustawienia pozycji ogniskowej. W tej pierwszej jest konieczność manualnej zmiany
ogniskowej. Natomiast w głowicy zautomatyzowanej nie ma takiej potrzeby, gdyż sygnał
o żądanej pozycji wysyłany jest ze sterownika. Istotną zaletą tego rozwiązania jest eliminacja
błędów operatora. W obu głowicach soczewka osadzona jest w specjalnym kartridżu
minimalizującym prawdopodobieństwo jej zabrudzenia lub zniszczenia podczas częstych
zmian uwarunkowanych optymalizacją technologii.
Ciekawym rozwiązaniem, które stosuje firma Eckert w produkowanych laserach
światłowodowych jest także rozdzielacz wiązki (ang. beam-switch). Kupując jedno źródło
można zasilić zarówno stanowisko do cięcia jak i do spawania. Daje to oszczędności rzędu
150 000 euro przy standardowej mocy źródła. Podstawowymi urządzeniami stanowiska są
robot oraz głowica spawająca. Robot jest idealnym rozwiązaniem dla wymagających dużej
precyzji aplikacji spawania zarówno grubych jak i cienkich materiałów. Robot, połączony
Technologie
12/2011
7
z zaawansowanym kontrolerem oferuje wysoką prędkość osi, która redukuje czas ruchu
pomiędzy spawami. Poza tym robot może być zamontowany w różnych pozycjach
np. w pozycji poprzecznej lub podwieszonej. Robot posiada 6 niezależnych osi obrotowych,
promień zasięgu ramienia 1800mm, prędkość obrotu dla najwolniejszej osi 175 o/s.
Natomiast głowica ma modułową budowę umożliwiającą jej łatwe dostosowanie
do specyficznych wymagań technologicznych, a system monitoringu procesu pozwala w
pełni zautomatyzować proces spawania. Głowica umożliwia spawanie laserem o mocy do 20
kW oraz możliwość automatycznego skupiania wiązki do 1m, co ułatwia spawanie trudno
dostępnych elementów. Warto też podkreślić, że strefa wpływu ciepła jest minimalna,
co znacząco zmniejsza ryzyko zniekształcenia spawanego materiału.
System do cięcia i spawania laserem światłowodowym wyprodukowany przez firmę Eckert
został nagrodzony złotym medalem na Międzynarodowych Targach Poznańskich w 2011 r.
Przewagi ekologiczne
Technologia światłowodowa nazywana jest często „zieloną”. Wynika to przede wszystkim
z faktu dużej oszczędności energetycznej w porównaniu do wcześniejszych rozwiązań
technologicznych. Rozwiązania innowacyjne, a zarazem ekologiczne są wspierane przez
Unię Europejską. Dzięki wsparciu z Unii Europejskiej zakup maszyny pracującej
w najnowocześniejszych technologiach może być nawet w 70% sfinansowany ze środków
unijnych.
Biorąc pod uwagę powyższą analizę można przewidywać, że laser fiber z powodzeniem
zastąpi w przyszłości technologię CO2 zwłaszcza w zakresie cięcia blach do grubości 10
mm, a także wypełni lukę w zakresie obróbki materiałów, których laser CO2 ze względu na
ograniczenia technologiczne nie jest w stanie przeciąć.
ECKERT AS Spółka z o.o. ul. Pawicka 4c
59-220 Legnica www.eckert.pl
Materiały dodatkowe
Technologie
12/2011
8
12/2011
9
Autor: procesowiec
Witam serdecznie wszystkich czytających mój pierwszy artykuł, w zasadzie jest to
przywitanie, w którym chciałbym nakreślić treść tego "Kącika", który mam przyjemność
prowadzić.
Na pewno nie zawiodą się Ci, których pracą, zainteresowaniem, hobby czy
całym życiem jest spawanie półautomatyczne i automatyczne metodą MIG/MAG w
szerokim tego słowa znaczeniu.
Ja pokrótce…
Jak kończyłem studia nie mogłem się doczekać jak zacznę pracować w zawodzie,
sama myśl o stałych dochodach i usamodzielnieniu wprowadzała mnie w zadowolenie.
Jeszcze przed końcem studiów zacząłem pracę w dużej międzynarodowej firmie, gdzie
objąłem stanowisko inżyniera ds. procesu spawania.
Kącik Inżyniera Procesu
12/2011
10
Pewnie od razu zadacie pytanie jak to możliwe, że od razu po studiach, a moim
przypadku nawet 3 miesiące przed obroną zostałem zatrudniony…? To bardzo proste,
jestem przykładem dla wszystkich tych którzy mówią, że pracę nie można znaleźć bez
znajomości, ja im odpowiadam - ... trzeba umieć się zaprezentować (jak to inni mówią
"sprzedać"). Co prawda nic się nie dzieje bez przyczyny, przygotowywałem się do rozmów
kwalifikacyjnych, testów psychologicznych oraz interakcji z przyszłym pracodawcą.
Ta zdobyta wiedza i wyrobione nawyki wraz z połączeniem fachowej wiedzy pozwoliły mi na
zajęcie dość odpowiedzialnego stanowiska. Teraz realizuje swoje plany za pomocą tej strony
i wspólnie z właścicielem będziemy tworzyć tą stronę i na pewno damy wam sporą dawkę
wiedzy i doświadczeń z różnych dziedzin nie tylko spawalnictwa.
Plany…
Chciałbym aby ten kącik jak i cała nasza strona była w pewnym stopniu interaktywna,
mianowicie będziemy zamieszczać co jakiś czas sondy z propozycjami tematów, które
niekoniecznie związane będą stricte ze spawalnictwem, jak np. samodoskonalenie się,
rozmowy kwalifikacyjne czy zdrowe odżywianie. Wiadomo, nie każdy żyje tylko
spawalnictwem, my też mamy hobby, z którego doświadczeniami możemy się podzielić
„w ramach przerwy”.
Podsumowując…
Myślę, że zaciekawiłem Was przyszłą zawartością tego Kącika jak i nowego
podejścia strony do czytelnika, a nawet jeśli nie, to wiedźcie, że możecie się mile
zaskoczyć…
Na dobry początek chciałem nakreślić tematykę jaka będzie poruszana na moim
kąciku, znajdziecie wszystkie artykuły również w cyklicznie wydawanym przez nas
e-wydaniu.
Kącik Inżyniera Procesu
12/2011
11
Spis poruszanych tematów najprawdopodobniej w kolejności podanej poniżej:
1. Powitanie czytelników
2. Spawanie MIG/MAG – opis, podział, odmiany
3. Schemat stanowiska do spawania zautomatyzowanego – co tak w zasadzie jest do
czego podpięte ?
4. Robotyzacja procesów spawalniczych – czy kupno robota się opłaca …?
5. Przygotowanie elementów do spawania metodą MIG/MAG
6. Dobór parametrów i ich wpływ na jakość spoiny (…) jaki łuk będzie najlepszy ?
7. Dobór materiałów dodatkowych do spawania metodą MIG/MAG
8. Projektowanie połączeń spawanych, czytanie rysunku technicznego? nie takie
straszne
9. Niezgodności akceptowane i nieakceptowane wg. różnych źródeł i podejścia
10. Charakterystyka najczęściej spawanych materiałów metodą MIG/MAG i ich
spawalność
11. Naprężenia spawalnicze w konstrukcjach spawanych metodą MIG/MAG
12. Wpływ rozwiązań konstrukcyjnych na koszty spawania, a jak jest u was ?
13. Prezentacja robota firmy ABB jego obsługi oraz programowanie
14. TPM – Total Produktiv Maintance – pomaga czy szkodzi ?
15. Systemy jakościowe w branży automotiv – FMEA, FLOW CHART, CONTROL PLAN
– potrzebne czy zbędne ?
16. Jakie normy z zakresu spawania powinniśmy znać ?
17. i wiele więcej już wkrótce …
Kącik Inżyniera Procesu
12/2011
12
W poniższym materiale przedstawiono jak wyglądała sprzedaż urządzeń
spawalniczych w październiku 2011 w róznych kategoriach, materiał został udostępniony
dzięki portalowi skąpiec.pl
Rys. Kategoria – producent
Rys. Kategoria – rodzaj spawarki
Urządzenia spawalnicze
12/2011
13
Rys. Kategoria – cena
Spawarki transformatorowe - najtańsze
Nazwa Cena minimalna (zł)
Cena maksymalna (zł)
Cena średnia(zł)
1 Ferm WEM1042 266 266 266
2 Einhell BT-EW 150 V 210.42 338.25 269.81
3 Einhell CEN 150/1 280.61 292.87 286.74
4 Nutool 160A 293.96 293.96 293.96
5 Roschell SRT10 295.2 295.2 295.2
6 Telwin Pratica 152 276.41 349.01 314.95
7 Telwin FUTURA 1.140 320.95 331.2 326.08
8 Magnum CE 175 A TURBO 314.72 349 330.35
9 Deca MMA Tecno 130E 311.93 362.65 330.73
10 Helvi CE 175 TURBO 366 366 366
Urządzenia spawalnicze
12/2011
14
Spawarki transformatorowe – najdroższe
Lp Nazwa Cena minimalna (zł)
Cena maksymalna (zł)
Cena średnia(zł)
1 Lincoln MMA-R3R 600-I 21282.53 22755 22018.77
2 Lincoln LINC635-S 11975 15338.19 13495.86
3 Telwin SuperPlasma 120/3 HF 9523.34 9617.75 9554.81
4 Lincoln MMA-LINC 405-SA 7334 8632.22 7877.1
5 Telwin SuperPlasma 80/3 HF 7702.7 7729.9 7711.77
6 Telwin SuperPlasma 62/2 5083 5158.92 5133.52
7 Telwin Eurarc 522 Dual AC 3678.22 4003.82 3778.05
8 Telwin Eurarc 520 3323.89 4048 3596.81
9 Bester STB-250 2395.1 3154.95 2712.19
10 Telwin EURARC 422 2507.45 2507.45 2507.45
Spawarki inwertorowi – najtańsze
Lp Nazwa Cena minimalna (zł)
Cena maksymalna (zł)
Cena średnia(zł)
1 Telwin MMA FORCE 125 ACX 460.83 522.33 496.05
2 Telwin Tecnica 114 573.66 690 627.84
3 Sherman ARC 140 640.5 665.75 648.92
4 EPS VULCAN 100 675.26 691 683.28
5 Telwin MMA FORCE 145 ACX 608.87 888.98 707.42
6 Magnum SNAKE 200 II 729.02 755.81 742.42
7 Dedra DESi160 718.16 785.55 751.85
8 Magnum SNAKE 160 II 636.77 899.75 752.43
9 EPS Vulcan 130 798 810.51 805.97
10 Sherman ARC 160 724.37 859.99 817.88
Urządzenia spawalnicze
12/2011
15
Spawarki inwertorowi – najdroższe
Lp Nazwa Cena minimalna (zł)
Cena maksymalna (zł)
Cena średnia(zł)
1 Aristo Mig 5000iw 36526.18 36526.18 36526.18
2 Telwin Inverpulse 420 RA 27331.42 28800 28065.71
3 Telwin Inverpulse 420 23943.73 25200 24571.86
4 Telwin Motoinverter 264 D CE 18107.24 20929.04 19489.63
5 Kemppi Kempact 3000 Mig Pulse 14969.05 14969.05 14969.05
6 Telwin Superior Tig 362 13247.25 16885.25 14708.54
7 Telwin Motoinverter 254 CE 10163.07 19820.81 12873.63
8 Telwin Superior Tig 242 11015.15 15072.54 12597.54
9 ESAB MIG 3001i 12526 12526 12526
10 Origo Arc 4001i A24 CC/CV 11920 11920 11920
Najpopularniejsze produkty w okresie 01.10.2011 – 31.10.2011
Nazwa Średnia cen minimalnych
Średnia cen maksymalnych
Magnum SNAKE 200 Profi 796.97 zł 1311.5 zł
Dedra DESTI200 870 zł 1184.1 zł
Kemppi MINARC 150 2 091 zł 2221.26 zł
Telwin MMA FORCE 145 ACX 608.87 zł 888.98 zł
Telwin Technomig 200 Mig/Tig/Mma 1 400 zł 8909.01 zł
Telwin Nordica 4.161 315.84 zł 455.27 zł
Bester Bester 151 938.41 zł 1697.4 zł
Lincoln NTW200INV 615.77 zł 819.9 zł
Bester MIDIMAGSTER 1801 1934.59 zł 2 871 zł
Magnum SNAKE 160 II 636.77 zł 899.75 zł
Sherman TIG 200P AC/DC 1666.06 zł 2977.31 zł
Einhell BT-EW 150 V 210.42 zł 338.25 zł
Telwin Force 165 724 zł 1100.73 zł
Dedra DESi160 718.16 zł 785.55 zł
Magnum THF 200A 1059.21 zł 1 204 zł
Sherman DualMIG 200 930.25 zł 1060.88 zł
Bester MINIMAGSTER 1501 SUPER 1387.79 zł 2074.09 zł
Sherman MIG 230 1418.9 zł 1595.56 zł
Telwin Nordica 4.181 335.71 zł 497.65 zł
NuPower NTW 160 INV 552.61 zł 552.61 zł
Magnum THF 201 PULS 1182.47 zł 1531.16 zł
Urządzenia spawalnicze
12/2011
16
Autor: procesowiec
Począwszy od tego numeru e-wydania zaczynamy nowy cykl artykułów związanych
z lutowaniem piecowym, poniżej spis ważniejszych zagadnień związanych z tematyką
lutowania piecowego oraz pierwszy artykuł.
Spis treści:
1. PROCESY LUTOWANIA PIECOWEGO
1.2. ATMOSFERY KONTROLOWANE DO LUTOWANIA PIECOWEGO
1.3. MATERIAŁY DODATKOWE DO LUTOWANIA PIECOWEGO
2. NIEZGODNOŚCI ZŁĄCZY LUTOWANYCH
2.2. CHARAKTERYSTYKA NIEZGODNOŚCI WYSTĘPUJĄCYCH W POŁĄCZENIAC
2.3. OCENA NIEZGODNOŚCI wg NORMY PN-EN ISO 18279
3. BADANIA ZŁĄCZY LUTOWANYCH
3.2. BADANIA NISZCZĄCE
4. UZNAWANIE I DOKUMENTACJA TECHNOLOGII LUTOWANIA
1. PROCESY LUTOWANIA PIECOWEGO
1.1. PIECE DO LUTOWANIA W ATMOSFERACH KONTROLOWANYCH
Konstrukcja pieców do lutowania powinna umożliwiać przeprowadzenie
równomiernego nagrzewania w strefie grzewczej oraz dokładną kontrolę temperatury. Proces
lutowania przeprowadza się w piecach elektrycznych oporowych lub indukcyjnych oraz
gazowych. Ze względu na charakter pracy pieca, rozróżnia się dwa główne typy ich
konstrukcji:
piece do pracy okresowej, w których elementy są umieszczane przed lutowaniem
i wyjmowane po zakończeniu procesu, należą do nich m.in. piece kołpakowe,
komorowe jak i próżniowe,
piece o pracy ciągłej, w których elementy są transportowane przez kolejne strefy
grzewcze, należą do nich m.in. piece tunelowe (przelotowe) czy rolkowe.
Lutowanie piecowe
12/2011
17
1.1.1. Piece do lutowania w atmosferze odtleniającej
Do lutowania w atmosferach odtleniających stosuje się przede wszystkim elektryczne
piece oporowe, w których na elementy grzejne wykorzystuje się druty oporowe, rury
węglowe, pręty molibdenowe i sylitowe (wykonane są na bazie sylitu tj. mieszaniny
karborundu SiC, wolnego krzemu i gliceryny). Wybór rodzaju pieca zależy od ciężaru,
kształtu, wymiarów lutowanych części wymaganej intensywności nagrzewania oraz wielkości
produkcji. W celu pozycjonowania elementów i zapewnienia założonej szerokości szczeliny
stosuje się specjalne żaroodporne podstawki, uchwyty itp.
W produkcji jednostkowej i małoseryjnej są stosowane piece komorowe lub kołpakowe,
a w produkcji wieloseryjnej i masowej przede wszystkim piece tunelowe (taśmowe)
o działaniu ciągłym, w których do przesuwania wsadu służą taśmy, rolki, wózki lub inne
urządzenia przenośnikowe o regulowanej szybkości.
Piece komorowe (rys. 1.1) są stosowane do lutowania małych serii kształtek o
małych wymiarach w temperaturze do 1000oC . Zaletą tych pieców jest stosunkowo długa
komora nagrzewająca, dzięki czemu jest możliwe stopniowe nagrzewanie przedmiotu.
Rys. 1.1. Schemat pieca komorowego o pracy okresowej;
1 – zamknięcie komory załadowczo-wykładowczej, 2 – obudowa pieca, 3 – komora
grzewcza z elementami lutowanymi, 4 – elementy grzejne, 5 – termopara
Lutowanie piecowe
12/2011
18
Piece kołpakowe (rys. 1.2) nazywane również dzwonowe ze względu na małą
wydajność stosowane są przede wszystkim do lutowania pojedynczych przedmiotów,
jednakże stosując kombinację kilku stanowisk roboczych można znacznie zwiększyć
produkcję gdyż czas nagrzewania jest znacznie krótszy od czasu stygnięcia części, co
powoduję, że dzwon może obsłużyć następne stanowiska robocze.
Rys. 1.2. Schemat pieca dzwonowego;
1 – podstawa, 2 – klosz gazoszczelny, 3 – dzwon nagrzewający, 4 – elementy grzejne,
5 – termopara, 6 – uszczelka rtęciowa, 7 – woda chłodząca uszczelkę, 8 – lutowane części
„Lutowanie w takim piecu przebiega następująco. Przeznaczone do zlutowania części
ustawia się na podstawie 1 i nakrywa gazoszczelnym kloszem 2, po czym spod klosza
wypompowuje się powietrze, a na to miejsce wprowadza gaz odtleniający. Następnie
zakłada się dzwon nagrzewający 3, który zdejmuje się po osiągnięciu temperatury lutowania,
klosz natomiast, dla uniknięcia utleniania zlutowanego przedmiotu, przetrzymuje się nad nim
aż do całkowitego jego ostygnięcia”.
Piece tunelowe (rys. 1.3) są stosowane w produkcji wielkoseryjnej i masowej o pracy
ciągłej, charakteryzujące się w większości przypadków podziałem na trzy części:
załadowczej, grzewczej i wykładowczej. Elementy przygotowane do lutowania są
Lutowanie piecowe
12/2011
19
przesuwane kolejno przez wszystkie strefy pieca na taśmie, rolkach, ruchomym ruszcie lub
ręcznie przez wsuwanie wsadu do komory załadowczej.
Rys. 1.3. Schemat pieca tunelowego o pracy ciągłej w atmosferach odtleniających;
1 – zamkniecie komory załadowczej, 2 – komora załadowcza, 3 – termopara, 4 –
podajnik rolkowy, 5 – wsad, 6 – komora grzewcza, 7 – elementy grzejne, 8 – komora
wykładowcza, 9 – płaszcz wodny
W skład budowy pieca tunelowego wchodzą m. in.:
zamkniecie komory załadowczej,
komora załadowcza,
termopara,
komora grzewcza,
taśma transportująca,
elementy grzejne,
komora wykładowcza,
strefa chłodzenia z wodną cyrkulacją,
tablica rozdzielcza elektryczna,
silniki napędzające taśmy oraz pompy wodne,
program obsługujący proces lutowania w piecu.
Aby zapobiec dostania się powietrza do wnętrza pieca w komorach załadowczej
i wykładowczej stosuje się szczelne drzwi i osłonę gazową, zapalającą się automatycznie od
świecy gazowej po otwarciu drzwi. Dzięki temu jest możliwa ciągła praca pieca bez ryzyka
zmiany temperatury czy atmosfery ochronnej wewnątrz niego. Przy wejściu i wyjściu z pieca
znajdują się również uszczelki z włókna ceramicznego, które chronią razem z barierami
Lutowanie piecowe
12/2011
20
azotowymi od infiltracji powietrza w atmosferze endotermicznej, która w niskich
temperaturach może się zapalić.
Regulacja temperatury odbywa się poprzez termoelementy typu S (Platynorod -
Platyna). Strefa rozgrzewania podzielona jest na 6 stref kontrolowanych elektrycznie.
Komora grzewcza jest wypełniona gazem opałowym, może być nim metan lub
propan, z którego powstaje mieszanka gazu redukującego endotermicznego lub
egzotermicznego.
Wszystkie elementy grzejne zasilane są elektrycznie, które składają się z oporowych
przewodów Nichrome 70 oraz rur ceramicznych z sylimanitu.
Piece taśmowe przelotowe są przeciwieństwem systemu otwartych pieców
z atmosferą powietrzną, wymaganą atmosferę przy lutowaniu wysokotemperaturowym
można zapewnić dzięki utrzymaniu niewielkiego, ale stałego nadciśnienia gazu ochronnego.
Należy przestrzegać również innych zasad, umożliwiających odpowiednią pracę pieca
i procesu lutowania wysokotemperaturowego w atmosferach kontrolowanych, należy do nich
usunięcie powietrza z pieca przed lutowaniem przez przepłukanie jego komory gazem
obojętnym jak również czas wygrzewania w temperaturze lutowania musi być wystarczający
do redukcji tlenków i całkowitego przetopienia spoiwa, zatem jego długość jest dobierana
zależnie od wielkości, kształtu lutowanych elementów oraz rodzaju materiału i zwykle jest
weryfikowana doświadczalnie.
Głównymi zaletami lutowania w piecach przelotowych są: równomierne nagrzewanie
całego wsadu, brak konieczności stosowania topników jak i możliwość mechanizacji
i automatyzacji.
1.1.2. Piece do lutowania w atmosferze obojętnej i próżni
Lutowanie w atmosferze obojętnej przeprowadza się na ogół w takich samych
piecach jak lutowanie w próżni, uprzednio przedmuchuje się strumieniem obojętnego gazu
komorę pieca lub gazoszczelny zbiornik, wypierając powietrze i dzięki temu obniżając
zarazem cząstkowe ciśnienie tlenu w atmosferze pieca.
Do lutowania w próżni stosuję się piece elektryczne, nagrzewane oporowymi
elementami metalowymi (molibdenowymi, tantalowymi, wolframowymi), grafitowymi oraz
ceramicznymi, bądź też rzadziej stosowane bezpośrednie nagrzewanie indukcyjnie.
Lutowanie piecowe
12/2011
21
Każdy piec składa się z komory próżniowej z elementami grzejnymi, układu zaworu i pomp
próżniowych (dyfuzyjnej i rotacyjnej), układu chłodzenia oraz układu zasilania i kontroli
[1,3,8]. Wyróżnia się dwa rodzaje pieców ze względu na budowę:
piece z komorą o gorących ściankach
piece z komora o zimnych ściankach
piece wielokomorowe
Piece próżniowe z komorą o gorących ściankach stosowane były w początkowym okresie
rozwoju techniki lutowania próżniowego. Są to konwencjonalne piece do obróbki cieplnej
z wstawioną do środka metalową retortą. Są to piece z ograniczonym zastosowaniem,
charakteryzuje je: mała sprawność nagrzewania wsadu, utrudnienia w dokładnej kontroli
i regulacji parametrów procesu jak również odkształcenie się nagrzewanych ścianek retorty
pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.
Piece próżniowe z komorą o zimnych ściankach, pozbawione wyżej wymienionych wad,
są chłodzone wodą z umieszczonymi wewnątrz komory próżniowej elementami grzejnymi.
Piece te osiągają większą sprawność, szybsze chłodzenie elementów gazem obojętnym jak
i wyższą próżnię niż piece z komora o gorących ściankach.
Piece wielokomorowe należą do najnowszych urządzeń do lutowania w próżni,
charakteryzujące się pracą półciągłą. Składają się z kilku ogrzewanych komór próżniowych,
przy czym komora główna, niezapowietrzona i ochładzana każdorazowo do temperatury
otoczenia, pracuje w sposób ciągły. Dwie skrajne komory służą do załadowania
i rozładowania lutowanych elementów a ich transport przez poszczególne komory jest
zmechanizowany, a przebieg całego procesu jest sterowany automatycznie .
Literatura:
[1] Nowacki J., Chudziński M., Zmitrowicz P.: Lutowanie w budowie maszyn.
Wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Warszawa 2007,
[2] Radomski T., Ciszewski A.: Lutowanie. Wydawnictwo Naukowo – Techniczne,
Warszawa 1985,
[3] Winiowski A., Kuzio T.: Rozwój możliwości zastosowania lutowania twardego
w różnych gałęziach przemysłu. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, nr 5/2003,
[4] Praca zbiorowa, Poradnik inżyniera – Spawalnictwo. Tom 2, Wydawnictwo Naukowo-
Techniczne, Warszawa 2000
Lutowanie piecowe
12/2011
22
KOMUNIKAT PRASOWY THERMAL DYNAMICS
Nowe materiały eksploatacyjne o dużej precyzji do cięcia skośnego i
zrobotyzowanych systemów cięcia przy stosowaniu niskiego natężenia prądu
Thermal Dynamics z przyjemnością informuje, że wypuszczono na rynek nowy asortyment
materiałów eksploatacyjnych, które oferują zwiększoną jakość cięcia skośnego oraz
zrobotyzowanych systemów ciecia pracujących przy niskim natężeniu prądu.
Dostarczono na rynek dwa nowe zestawy 15 i 30 amperów do cięcia skośnego, które
umożliwiają osiągnięcie wyjątkowych wyników podczas cięcia bardzo cienkich materiałów
przy niższych prędkościach cięcia przy zastosowaniu źródła zasilania systemu Ultra Cut o
dużej precyzji oraz palnika XTR do zrobotyzowanego cięcia plazmowego.
Po podłączeniu palnika do oprawy z napiętą sprężyną jakość cięcia jest porównywalna z
jakością cięcia laserem.
Jakość cięcia materiałów cienkich można dodatkowo zwiększyć przez zastosowanie
zaawansowanej technologii zarządzania przepływem gazu w zautomatyzowanej konsoli
gazowej firmy Thermal Dynamics. Najnowsze profile zarządzania przepływem gazu
zmniejszają czas potrzebny do przedmuchania systemu podczas uruchamiania cięcia przy
użyciu wstępnego przepływu gazu, przez co zostaje wyeliminowana potrzeba stosowania
nadmiernej ilości wprowadzeń i zwiększona zostaje jakość krótkotrwałych operacji cięcia.
Thermal Dynamics pracuje w branży od ponad 50 lat i oferuje pełny asortyment systemów do
cięcia plazmowego, począwszy od bardzo mobilnych jednofazowych urządzeń przenośnych
do wykonywania samodzielnych prac majsterkowicza i skończywszy na finezyjnych
systemach do cięcia plazmowego o dużej prędkości stosowanych do produkcji precyzyjnych
prefabrykatów.
Nowości
12/2011
23
Razem z firmą KRYSDOR będziemy prezentować typowe niezgodności
spawalnicze w złączach spawanych. Kolejną niezgodnością spawalniczą jest
pęcherz kanalikowy 2016 wg. PN-EN 6520-1.
Jesteśmy firmą zajmującą się digitalizacją zdjęć radiograficznych (błon RTG), archiwizacją na nośnikach cyfrowych. Oferta kierowana jest dla laboratoriów badań nieniszczących, zakładów wykonujących konstrukcje, urządzenia ciśnieniowe, placówek i instytucji medycznych... Zeskanowane zdjęcia otrzymujesz na wybranym nośniku, może to być płyta CD, DVD, PenDrive po wcześniejszym uzgodnieniu. Maksymalny rozmiar skanowania filmów: Szerokość - od 18 cm - 35 cm (7"-14")
Długość - od 18 cm - 90 cm (7"-36")
www.krysdor.pl
Tel. 509145215
Ocena radiograficzna spoin
