Praktične nove industrijske aplikacije informativne analizne metode za pretoke inertnih plinov

Naknadni pregledi in predelave predstavljajo približno 50 odstotkov stroškov varjenja TIG. S strožjimi standardi kakovosti se delež teh delovnih korakov hitro poveča na dve tretjini stroškov proizvodnega procesa, ker so cikli pregledov krajši in več lahko zahteva zahtevnejše reparaturno varjenje.

Prizadevanja so lahko občutno zmanjšana z izbiro parametrov inertnega plina. Vendar je te dejavnike običajno mogoče oceniti le na podlagi njihovih učinkov. Popravek je mogoč kvečjemu za naslednji izdelek in lahko zahteva spremembe drugih dejavnikov procesa. Metode s progami lahko pomagajo pravočasno določiti parametre inertnega plina. Vendar so se natančne metode preverjanja uporabljale izključno v raziskavah. Njihov prenos v industrijsko prakso je bil redek. Wolfram Industrie je zgradil most čez ta navidezen nepremostljivi prepad med industrijo in raziskavami. S pomočjo kombinacije različnih metod in senzorskih meritev ponuja Wolfram Industrie v svojem švicarskem varilnem laboratoriju razvojne storitve in svetovanje za optimizacijo postopka varjenja TIG, zlasti za industrijske aplikacije. Če elektroda oksidira, na primer zaradi premajhnega pretoka inertnega plina, oksidira tudi sestavni izdelek. Varjenje TIG poteka v zaprtem sistemu z interakcijami med posameznimi sestavnimi izdelki: volframovo elektrodo, zvarom in inertnim plinom. Odvisno od področja uporabe se lahko pri varjenju pojavijo porozni ali drugače neustrezni zvarni spoji na sestavnem delu, ki lahko vodijo do usodnih posledic.

Poleg tega postopek varjenja – spajanje sestavnih delov – pogosto poteka razmeroma pozno v vrednostni verigi. Pomanjkljivosti v kakovosti, ki se pojavijo pri procesu, zato lahko boleče upočasnijo celotno proizvodnjo. Vendar je zaščita z inertnim plinom vplivna spremenljivka, ki je ni mogoče določiti intuitivno. Priporočila so običajno splošne narave in lahko precej odstopajo od konfiguracij, ki se dejansko zahtevajo v posamezni specifični uporabi. Težave, kot so obraba elektrod, težave z vžigom obloka ali oksidacija materiala, so zato pogosto posledica prevelikega pretoka turbulentnega plina ali posledica nezadostnega pretoka, zaradi česar je inertni plin bolj občutljiv na zračne turbulence in prepih na delovnem mestu. Tako neustrezna konfiguracija dovoda inertnega plina hitro spremeni postopek varjenja TIG v drago tehnologijo.

Orbitalno varjenje TIG

Draga popravila in izguba proizvodnje

Popravila zaradi odprave napak v kakovosti, ki so se pojavile med varjenjem, so eden od največjih stroškovnih dejavnikov. To vključuje reparaturno varjenje za odstranitev periferne oksidacije in s tem izboljšanje stanja površine in neporušno preskušanje materiala, na primer preskušanje poroznosti zvarnega spoja v mikroskopskem območju. Medtem ko oksidacijo povzroča prisotnost kisika, je poroznost v kovini pogosto posledica prisotnosti in topnosti dušika ali vodika v talini zvara. Oboje je običajno mogoče pripisati neustrezni zaščiti inertnih plinov in se odpravi z izboljšanjem procesa. Razpoložljivost strojev postaja vse pomembnejša tudi zaradi naraščajoče stopnje avtomatizacije v proizvodnji. Prefinjene in drage varilne celice, orbitalni sistemi in avtomatizacija na splošno zahtevajo visoko stopnjo zmogljivosti, da bi bila ekonomsko upravičena. Glede na navedeno lahko volframova elektroda povzroči težave. Turbulentni tokovi inertnih plinov povzročajo oksidacijo tudi visokokakovostnih volframovih elektrod. To ne vpliva le na kakovost zvarnega spoja, ampak tudi v veliki meri poveča proizvodne stroške.

Nepravilno nastavljene ali neoptimirane količine in časi zapihavanja zato vodijo do pogoste zamenjave obrabnih delov in s tem povezanih zaustavitev procesa, kar v veliki meri omejuje produktivnost. Kljub temu je mogoče doseči precejšnje izboljšave že z majhnimi prilagoditvami.

Poškodba konice volframove elektrode

Več ni vedno bolje

Poraba inertnega plina je tretji stroškovni dejavnik. Predpostavka, da »je več je bolje«, pri varjenju v zaščitnem plinu ne prinaša nobene dodane vrednosti. Povsem nasprotno: v praksi je bilo ugotovljeno, da je prevelik pretok plina glavni vzrok za številne težave. Poleg izboljšanja kakovosti zvara zmanjšanje nepotrebne porabe plina neposredno vpliva na proizvodnjo na stroške. Pomembni dodatni stroški se hitro naberejo, zlasti pri uporabi plinskih mešanic z visokim deležem helija. S posebno optimizacijo oskrbe s plinom na ustrezno uporabo lahko prihranite do več sto evrov na proizvodni dan. Obstajajo merilne metode za prilagajanje količine zaščitnega plina določenim pogojem. Vendar se te metode uporabljajo skoraj izključno v akademskih raziskavah. Za industrijo to pomeni, da se učinki posameznih parametrov lahko v praksi določijo le z opazovanjem posameznih parametrov. Dodaten zaplet je tudi dejstvo, da samega plina ni mogoče videti s prostim očesom. Razbarvanje in obraba volframove elektrode sta prva znaka za varilca, da je pretok zaščitnega plina nastavljen neustrezno. Bolj problematične so napake kakovosti na samem varjencu ali izdelku, kot je poroznost, ki jo običajno odkrijemo šele med procesom ali volumetričnem preskušanju materiala. To pomeni, da optimizacija parametrov lahko v najboljšem primeru vpliva na naslednji izdelek – pod pogojem, da ne zahteva popolnoma drugačnih procesnih pogojev.

Nova vez med raziskavami in industrijo

Podjetje Wolfram Industrie upravlja laboratorij za varjenje na svoji lokaciji v Švici, da bi odpravil drago metodo poskusov in napak. V tem lahko strokovnjaki za varjenje natančno ponovijo izmerijo in optimizirajo postopke varjenja in okoljske pogoje za katero koli aplikacijo varjenja TIG. Za dosego tega sta bila prilagojena dva pristopa iz znanstvenih raziskav za industrijsko uporabo. Metode slikanja plinskih tokov in toplote med aktivnim oblokom z visoko ločljivostjo. Meritve s senzorji so drugi pristop, ki se uporablja v podjetju Wolfram Industrie za beleženje, na primer dinamičnega tlaka, hitrosti in kemične sestave inertnega plina. Na spletni strani skupaj z natančnimi podatki o položaju je tako mogoče zaščitni plin meriti tridimenzionalno in optimizirati za določeno industrijsko uporabo ob upoštevanju vseh okoljskih pogojev in vplivnih spremenljivk.