stažení - Střední průmyslová škola a obchodní akademie

Projekt:
CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL
Vzdělávací program VP17:
Progresivní výrobní procesy ve firemní praxi - svařování
Moduly vzdělávacího programu:
M171 Novinky v oblasti technických plynů pro svařování
M172 Novinky v oblasti svařování f. Frónius s.r.o
M173 Svařovací zdroje od f. Fronius s.r.o., svařovací trenažer
M174 Praktické ukázky progresivních metod svařování ocelí, hliníku, pozinku, nerezi,
oceli a plastů na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uh. Brod
Obsah
M171 Novinky v oblasti technických plynů pro svařování ............................................................ 3 M172 Novinky v oblasti svařování f. Frónius s.r.o ........................................................................ 6 M173
Svařovací zdroje od f. Fronius s.r.o., svařovací trenažer ............................................... 14 M174 Praktické ukázky progresivních metod svařování ocelí, hliníku, pozinku, nerezi, oceli
a plastů na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uh. Brod ......................................... 20 Použitá literatura: ..................................................................................................................................... 23 2
M171
Novinky v oblasti technických plynů pro svařování
Vlastnosti plynů:
Argon – Ar:
• inertní plyn, žádná reakce s materiálem
• těžší než vzduch - chrání taveninu před přístupem vzduchu
• lehce ionizuje - ulehčuje zapálení svařovacího oblouku
Helium – He:
• inertní plyn, žádná reakce s materiálem
• lehčí než vzduch - pro ochranu procesu je nutný větší průtok plynu jako u Ar
• vysoký ionizační potenciál - zapálení oblouku je se zvyšujícím se podílem He těžší
• vyšší napětí v oblouku
• velká tepelná vodivost, ionizační potenciál - více tepla vneseného do materiálu
• více vneseného tepla - lepší smáčení, širší závar, menší převýšení, vyšší rychlost
svařování
Kyslík – O2
• aktivní plyn, silné oxidační účinky (2 až 3 x větší než CO2)
• stabilizace svařovacího oblouku
• snižuje povrchové napětí ocelí - svary bez rozstřiku, jemná kresba
- nucené pozice - předbíhající tavenina
• citlivý => vznik pórů
• malý ionizační potenciál - menší napětí v oblouku - menší přenos tepla
Vodík – H2
• aktivní plyn, redukční účinky
• vysoký ionizační potenciál, tepelná vodivost - velmi velký vnos tepla do materiálu
• svařovací oblouk je vodíkem zúžen - vysoká energetická hustota oblouku
• vnos tepla, zúžení oblouku - vyšší rychlost svařování
Dusík – N2
• málo aktivní plyn, reaguje s kovy jen za vysokých teplot, při nižších teplotách se chová
inertně - nereaguje
• u konstrukčních materiálů způsobuje póry
• vede ke stárnutí (zvláště u jemnozrnných ocelí)
• vytváří austenit, potlačuje částečně feritickou fázi u austenitických ocelí
3
MAG procesy
4
Optimalizace ochranných plynů pro MAG Tandem
MAGT sp na koutovém svaru pos. PB
Odtavovací výkon ca. 15 kg/h
Drát G3Si1 2 x 1,2 mm vD1 + vD2 = 28 m/min vS = 1,8 m/min a = 3,5 mm
a
b
c
Ochranné plyny pro svařování Linde
Výkonnostní řada
CORGON 10He30
CORGON S3He25
CORGON 25He25
CRONIGON 2He20
CRONIGON 2He50
CRONIGON Ni10
CRONIGON Ni20
CRONIGON Ni30
ČSN EN ISO 14175
M20
M22
M21
M12
M12
Z-ArHeHC-30/2/0,05
Z-ArHeC-50/0,05
Z-ArHeNC-5/5/0,05
5
d
M172
Novinky v oblasti svařování f. Frónius s.r.o
CMT-proces a jeho historie
Progresivní řešení pohonné jednotky
• Inovovaná konstrukce motoru – kryt motoru = kryt hořáku. Konstrukční koncept zajišťující
snížení rozměrů i váhy (1,6 kg)
• Dokonalejší odvod tepla
• Umístění elektroniky do samostatného boxu–krytí IP23
CMT-proces
• CMT je zkratkou názvu Cold Metal Transfer
• Svařovací proces využívá krátký oblouk doplněný zcela novou metodou uvolňování kapky
• V porovnání s běžným procesem MIG/MAG probíhá zde přechod materiálu při značně nižší
teplotě
6
Konvenční svařování krátkým obloukem
K uvolnění kapky dochází působením svařovacího proudu.
Přechod materiálu je spojený s vysokou proudovou intenzitou.
Princip procesu CMT
Přídavný materiál - AlSi5 / 1,2 mm
Ochranný plyn - argon
Proud (stř.hodnota) - 73 A
Napětí - 14,8 V
Rychlost drátu - 4,9 m/min
Frekvence (stř.hodnota) - 63 Hz
7
Markantní rozdíly definující tento nový spojovací proces
Zpětné zatažení drátu má vliv na snadnější uvolnění kapky
Revoluční vlastnosti CMT-procesu–vzhled svaru
• Prakticky bezrozstřikové svarové i pájené spoje jako důsledek třech markantních rozdílů
CMT-procesu
• Možnost vzniku jednotlivých odstřiků např. při extrémních polohách hořáku
8
Revoluční vlastnosti CMT-procesu – délka oblouku
Revoluční vlastnosti CMT-procesu – zapalování
•
•
Zapalovací proces probíhá přibližně dvojnásobnou rychlostí než doposud
Základní materiál se nataví ve velice krátké době
9
Svařovací systém CMT
•
•
Vybavení pro automatizované aplikace
Systém je plně digitalizovaný a řízený prostřednictvím Bus-rozhraní
Použití CMT-procesu
Hlavní oblasti použití:
•
•
•
bezrozstřikové MIG–pájení
spojování tenkých plechů (hliník, ocel, CrNi)
spojování ocele s hliníkem pomocí elektrického oblouku.
Základní a přídavné materiály:
•
všechny základní i přídavné materiály známé ze svařování MIG/MAG.
Použití CMT-procesu
Typy svarů:
•
•
•
•
přeplátovaný svar
tupý svar
lemový svar
koutový svar
Polohy: PA, PB, PC, PG
10
Aplikace pájení CMT
•
Koutový, příp. přeplátovaný spoj
•
Žárově i elektrolyticky zinkované plechy
•
Síla plechu 1 mm
•
Pracovní (pájecí) rychlost 1,10 m/min
(43,31“/min)
•
Existuje i možnost CMT-pájení v polohách
Srovnání:
Nahoře: CMT-pájení
Dole: Standardní MIG-pájení
Přednosti:
Spoje bez rozstřiku
Úhlednější a zcela pravidelný spoj
Použití pro svařování tenkých plechů
•
Tupý svar na hliníku
•
Síla plechu 0,8 mm
•
Svařovací rychlost1,50 m/min (59“/min)
•
Svařování bez podložky
•
Spolehlivé provaření kořene bez propálení
11
Spojení silného plechu se slabým
•
•
•
•
•
Přeplátovaný spoj na hliníku
Síla plechu - 0,8 a 4,5 mm
Svařovací rychlost - 50 cm/min (19,7“/min)
Přídavný materiál - CuSi3
Spojení plechů s extrémním rozdílem v tloušťce
Použití pro spoj silného plechu se slabým
12
Použití elektrického oblouku pro spojení ocele s hliníkem
•
Přeplátovaný spoj
•
Síla plechu - 1 mm
•
Svařovací rychlost - 70 cm/min
(27,6“/min)
Princip:
•
Na straně hliníku svar
•
Na straně ocele pájení
•
Předpoklad: pozinkování ocelového (> 10
µm)
Potenciální zákaznické segmenty pro proces CMT
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Subdodavatelé automobilového průmyslu
Výrobci automobilů
Bílé zboží
Stavba karosérií a nástaveb
Kovovýroba a plechové pláště budov
Technika mikrosvarů
Letectví a kosmonautika
Výrobci robotů
Systémoví integrátoři
13
M173 Svařovací zdroje od f. Fronius s.r.o., svařovací
trenažer
Svařovací zdroje pro CMT-proces
•
TPS 3200 / 4000 / 5000 CMTTPS 3200 /
4000 / 5000 CMT MV
•
S integrovaným funkčním balíčkem pro
CMT-proces, který obsahuje potřebný
hardware i software
•
Kompletně digitalizovaný a
mikroprocesorem řízený systém
•
•
3 provozní režimy: Standard / Puls / CMT
Stávající svařovací zdroje lze dodatečně
vybavit od 2. kvartálu 2005
Svařovací systém CMT
14
Snadné ovládání prostřednictvím jednotky RCU 5000i
•
•
•
Dálkové ovládání RCU5000i Universal
Předpoklad pro práci se systémem CMT
3 provozní režimy: Standard / Puls / CMT
Svařovací systém CMT
Chladicí modul
•
•
•
FK 4000-R
Pro optimální chlazení robotového hořáku
Dodává se pouze vodou chlazený svařovací systém
15
Svařovací systém CMT
Rozhraní pro robot
•
•
Robotové rozhraní ROB5000
Varianty rozhraní Feldbus pro digitální přístrojovou sérii
Svařovací systém CMT
16
Podavač drátu pro CMT
•
VR 7000-CMT 4R/G/W/F
•
4-kladkový náhon
•
Přípojka F++
•
Elektronika s připojením LHSB na zdroj,
příp. hořák
•
VR7000 CMT - jako první prvek systému
CMT, použitelný pouze s CMT-hořákem
•
PodavačVR7000 CMT je standardně osazený
kladkami 1,2H
Svařovací systém CMT
Hadicová vedení pro CMT
Hadicové vedení podavač drátu → pohonná jednotka
• Robacta Drive CMT 4,25m / 6,25m F++
• Hadici hořáku lze od pohonné jednotky odpojit, což přináší:
- zkrácení prostojů, protože odpadá nové nastavování TCP (Tool-Center-Point)
- snížení skladové hodnoty náhradních dílů
• Externí vedení drátu umožňuje rychlou výměnu bowdenu
• Hadicové vedení je sestaveno z kvalitních komponent s vysokou odolností proti
opotřebení
Hadicové vedení svařovací zdroj → podavač drátu
•
Spojovací hadicové vedení1,7 m / 4m / 8 m –95 mm2
17
Svařovací systém CMT
Absorpční vložka v posuvu drátu CMT
Souprava obsahuje
•
Vlastní absorbér
•
2 externí hadice pro vedení drátu
•
Senzorové vedení k podavači drátu
•
Dodává se v délkách: 4,25 m / 6,25 m
•
Délka externí hadice absorbér – pohonná jednotka = 1,2 m
•
Účel absorbéru: oddělit oba posuvy drátu / umožnit využití
dynamických vlastností posuvového mechanismu v hořáku
•
Rychlá výměna bowdenu snižuje prostoje
•
Absorbér je osazený univerzálním bowdenem pro
všechny dráty
•
Uchycení absorbéru na vyvažovači
18
Svařovací systém CMT
Pohonná jednotka pro CMT
Hořák RobactaDrive CMT
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Vysoký stupeň dynamiky posuvového
mechanismu zajišťuje rychlý AC-servomotor
Motor pracuje bez převodovky, což výrazně
zvyšuje jeho životnost
Reprodukovatelné nastavení přítlaku drátu s
možností odečítat hodnotu přítlaku i v
odklopené poloze přítlakové páky
Precizně pracující posuv drátu zajištěný
digitální regulací otáček
Ovládací prvky na skříňce elektroniky
Inovativní konstrukční řešení (např. motoru) zmenšilo celkové rozměry
Konstrukce hořáku optimalizovaná z hlediska těžiště i váhy podporuje kinematiku robota
Možnost odpojení hadice hořáku od pohonné jednotky usnadňuje výměnu hadicového
vedení
Lze použít standardní nástavce hořáku Robacta
Upevňovací úhelník je součástí krytu motoru, což snižuje celkový počet konstrukčních
dílů
Souprava základního vybavení pro CMT
Souprava základního vybavení pro CMT
Spotřební díly pro:
- soupravu absorbéru
- hadici hořáku
- pohonnou jednotku
- nástavce hořáku
Varianty: AlMg / CuSi
CrNi
Stahl
19
0,8 / 0,9 / 1,0 / 1,2
0,8 / 0,9 / 1,0 / 1,2
0,8 / 0,9 / 1,0 / 1,2
M174 Praktické ukázky progresivních metod svařování ocelí,
hliníku, pozinku, nerezi, oceli a plastů na Střední
průmyslové škole a Obchodní akademii Uh. Brod
Přivařování svorníků
Svařování plastů
Broušení sváru plastu
Odporové svařování
20
Základní materiál: hliník + hliník
Přídavný materiál: AlMg3
Ochranný plyn: Argon Ar 100%
Metoda svařování: MIG
Základní materiál: hliník + pozink
Přídavný materiál: CuAl9
Ochranný plyn: Argon Ar 100%
Metoda svařování: MIG CMT robot
Základní materiál: hliník + hliník
Přídavný materiál: AlMg3
Ochranný plyn: Argon Ar 100%
Metoda svařování: MIG CMT advanced robot
Základní materiál: nerez + nerez X5CrNi18-10
Přídavný materiál: OK AUTROD 309lSi
Ochranný plyn: Cronigon2 Ar + CO2 (97,5+2,5)
Metoda svařování: MAG
Základní materiál: pozink + pozink
Přídavný materiál: OK 12.50
Ochranný plyn: Corgon Ar + CO2 (82+18)
Metoda svařování: MAG
Svary vykazují vady z důvodu použití nevhodného
přídavného materiálu a ochranného plynu
21
Základní materiál: ocel + ocel
Přídavný materiál: OK 12.50
Ochranný plyn: Corgon Ar + CO2 (82+18)
Metoda svařování: MAG
Základní materiál: pozink + pozink
Přídavný materiál: CuSi3
Ochranný plyn: Argon Ar 100%
Metoda svařování: MIG
22
Použitá literatura:
[1] ČSN EN ISO 14175 Svařovací materiály – Plyny a jejich směsi pro tavné svařování a
příbuzné procesy
[2] ČSN EN ISO 14175 Svařovací materiály – Ochranné plyny pro obloukové svařování a
řezání
[3] Dokumentace The Linde Group:
• Trube ,S.: MAG-Hochleistungsschweissen
• Der Praktiker 49, 1997
• Stenke,V.:Neue Entwicklungen bei Schutz-und Formier gesen.Sonderdruck der Linde
AG
[4] Interní dokumentace firmy FRONIUS Česká republika s.r.o.
• Návod k obsluze svařovacího zdroje MIG/MAG Trans Puls Synergic 2700
• Návod k obsluze svařovacího zdroje TECNA 3481
• Návod k obsluze svářečky plastů LEISTER TRIAC S
23
Vydal:
Střední průmyslová škola a Obchodní akademie Uherský Brod
www.spsoa-ub.cz
Uherský Brod, červen 2012
Vytvořeno v rámci projektu Centrum vzdělávání pedagogů odborných škol,
reg. č. CZ.1.07/1.3.09/03.0017
Podpořeno Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České
republiky prostřednictvím Operačního programu Vzdělávání pro
konkurenceschopnost
24