Optimalizace oblouku a snížení množství svářecích výparů
Všichni víme, že při svařování vznikají škodlivé výpary. Pokud chcete snížit expozici svářečů a také zlepšit bezpečnost a ochranu zdraví při práci, musíte zvážit nejen varianty procesu, ale také technologii odsávání. Parametry procesu mají významný vliv na míru emisí: Rychlost drátu, délka oblouku a korekční parametry významně ovlivňují množství vznikajících škodlivých látek. Společnost pro výzkum a techniku spojování v Cáchách (FEF) se společně se společností Fronius International GmbH blíže zaměřila na různá nastavení parametrů.
Jak vyplývá ze závěrečné zprávy FEF o studiích svařovacího dýmu ze dne 13. 10. 2021, pulzní oblouk byl procesem, který způsobil nejvýhodnější přenos materiálu a nejnižší míru emisí dýmu (FER) ve srovnání s obloukem s nízkou regulací rozstřiku (LSC) a standardním obloukem – vše od společnosti Fronius. Další série testů zjišťovala, jak různé polohy svařovacího hořáku, rychlosti drátu a korekce délky oblouku ovlivňují míru emisí. Svařování probíhalo pomocí pulzního oblouku PMC a přístroje TPS 500i od společnosti Fronius.
Byly stanoveny následující podmínky:
| Parametry svařování GMAW | |
| Materiál výplně: poměděná drátová elektroda | EN ISO 14341-A: G 3Si1, Ø 1,2 mm |
| Základní materiál: nelegovaná konstrukční ocel | S235JR, t = 8 mm |
| Rychlost drátu | 5 m/min, 8 m/min a 11 m/min |
| Ochranný plyn CORGON® | DIN EN ISO 14175: M21-ArC-18, 12 l/min |
| Procesní varianty | Puls PMC |
| Korekce napětí a dynamika | Korekce napětí 0, dynamická 0 |
| Pozice svařování | Navařovací housenky PA, koutové svary PB |
| Poloha svařovacího hořáku | Neutrál, 10° tlak, 10° tah |
| Rozteč kontaktních hrotů | 15 mm |
| Rychlost svařování | 37 cm/min |
| Stupeň mechanizace | Plně mechanizované s lineárním vozíkem |
FER při svařování navařovacích housenek
V zásadě lze konstatovat, že emise zplodin ze svařování jsou nejnižší při rychlosti drátu 5 m/min a v poloze neutrálního svařovacího hořáku, kde je patrné, že emise jsou nižší při rychlosti drátu 11 m/min než při rychlosti 8 m/ min. Při technice vedení tažného hořáku jsou emise velmi mírně nižší při všech rychlostech drátu než při technice tlačení.
Pokud svářeči optimalizují oblouk pomocí korekce délky oblouku (s neutrální polohou hořáku v testu), emise svařovacích dýmů lze výrazně snížit při všech rychlostech drátu. Na rozdíl od neoptimalizovaných oblouků jsou emise svařovacího dýmu o něco nižší při 8 m/min s 0,9 mg/s než při 11 m/min s 1,1 mg/s, viz obrázek 1.
Porovnání napěťových křivek s rychlostí drátu 5 m/min
Je zřejmé, že míra emisí výparů ze svařování koreluje s počtem zkratů. Vysoké číslo vede k výrazně vyššímu FER. Studie se domnívá, že je to způsobeno přesunem materiálu. Zkratové jevy způsobují poruchy procesu, které vedou k výparům kovu a rozstřiku kovu. Pokud chcete snížit emise na minimum, je vhodné použít procesní nastavení, které snižuje délku oblouku a snížení zkratu na společného jmenovatele – to znamená, že oblouk nedrží příliš dlouhý nebo příliš krátký. Při mírně zvýšeném středním napětí se omezí jak zkratové jevy, tak emise (obrázek 2).
Svařovací procesy při 8 a 11 m/min se chovají stejně jako při 5 m/min, pokud jde o souhru mezi vysokým napětím, zkratovými jevy a emisemi svařovacích dýmů.
FER při svařování koutových svarů
Pulzní svařování rychlostí drátu 5 m/min a 8 m/min má za následek výrazně nižší emise, 0,55 mg/sa 0,7 mg/s, než při rychlosti drátu 11 m/s. Emise zde dosahují 1,7 mg/s, což je více než trojnásobek emisí generovaných při rychlosti drátu 5 m/min. Podobně jako u nanášecích kuliček je důvodem nižší počet zkratových jevů; Také zde vede technika navádění tažného hořáku k nižším emisím – s výrazně nižším množstvím emisí při rychlosti drátu 11 m/min (viz obrázek 3). V tomto případě jsou emise ještě nižší než při neutrální poloze svařovacího hořáku.
Celkově jsou emise svařovacího dýmu na nižší úrovni než u povrchových housenek. Nejnižší hodnota každé z rychlostí drátu je srovnatelná s emisemi optimalizovaných procesů (viz obrázek 1, zelené sloupce), kterými byly navařovací housenky svařeny.
Při rychlosti drátu 8 m/min jsou hodnoty emisí svařovacího dýmu pro polohu svařovacího hořáku push and pull velmi podobné v absolutních hodnotách – stejně jako tomu bylo u navařovacích housenek. Naproti tomu proces svařování tlakem při 11 m/min odhaluje výrazně vyšší FER při přibližně 2,8 mg/s.
Porovnání napěťových křivek při rychlosti drátu 11 m/min
V testu FEF byl blíže studován vztah mezi rychlostí vyzařování a středním napětím při rychlosti drátu 11 m/min: Se třemi naměřenými hodnotami bylo minimum při 1,36 mg/s (optimalizováno s korekcí délky oblouku -1,5 V). To je pracovní bod, ve kterém se sporadicky vyskytují zkratové jevy, ale oblouk není zbytečně dlouhý. Proces bez korekce délky oblouku generuje více emisí (1,72 mg/s) díky delšímu oblouku a vyššímu výkonu procesu. S rostoucím počtem zkratových jevů s klesajícím středním napětím (korekce délky oblouku -2,5 V) rostou i emise svařovacího dýmu (1,6 mg/s), viz obrázek 4. Obr.
Závěr: Procesy optimalizované pro dýmy při svařování hrají důležitou roli při snižování emisí.
Svářeči mohou vzít věci do svých rukou: Produkci výparů ze svařování lze výrazně snížit cíleným výběrem svařovacího procesu, rychlosti drátu a délky oblouku.
Abych to shrnul: Míra emise svařovacího dýmu závisí v podstatě na rychlosti odlučování nebo výkonnosti procesu, přičemž rozhodující je přenos materiálu. Pokud je oblouk příliš krátký nebo příliš dlouhý, vede to k vyšším zkratovým rychlostem a tím k větším emisím svařovacích dýmů.
Pokud je na druhé straně proces svařování optimalizován pomocí korekce délky oblouku a hořáku na odsávání zplodin, jako je Fronius MTW 500i Exento v kombinaci s odsáváním Fronius Exento HighVac, lze odsát až 99 % zplodin ze svařování .
Vysoce výkonné a přesné odsávání
Hořáky na odsávání dýmu zabraňují rozptylu svařovacích dýmů v místě jejich vzniku – v samotné svarové lázni. Chrání nejen svářečské specialisty při svařování, ale také kohokoli jiného, kdo se nachází v blízkosti obrobku.
Protože je důležité, aby složitá konstrukce neovlivňovala svářeče nepříznivě z hlediska jejich zdraví a produktivity, věnovala společnost Fronius při vývoji svých hořáků na odsávání zplodin zvláštní pozornost ergonomii. Při svařování perfektně sedí v ruce, zatímco LED lampa usnadňuje svařování v tmavém prostředí a podporuje kontrolu kvality.
Hořáky na odsávání zplodin Exento splňují požadavky normy DIN EN ISO 21904-1 Bezpečnost a ochrana zdraví při svařování a příbuzných procesech.
Zdroj zprávy: Fronius
