Danes se proizvajalci vedno bolj soočajo z naraščajočimi stroški dela, pomanjkanjem znanja in globalne konkurence. To so pomembni dejavniki, ki jih preprosto ne gre spregledati. Najbolj inovativni proizvajalci danes uporabljajo proces, ki se imenuje avtomatizacija varjenja.
Avtomatizacija varjenja ima danes velik potencial, da zagotovi ogromne produktivnost in posledično še večje dobičke. Uspešna uporaba avtomatiziranih varilnih sistemov lahko ponudi izjemne koristi, vključno s:
- povečano proizvodnjo
- izboljšano kakovost in natančnost
- nižjimi stroški
- večjo ponovljivostjo
- manj potrošnega materiala
- manj delovne sile
- boljšo varnostjo na delovnem mestu
- manj odpadkov in predelave
- preprost delovni proces
V prispevku predstavimo avtomatizacijo varjenja – kaj je, kje se uporablja, kdaj je smiselna, njene prednost in še veliko več.
Kakšne tehnologije se uporabljajo za avtomatizacijo varjenja?
Tehnologija avtomatizacija varjenja je splošen izraz, ki se uporablja za opis široke palete naprav – od preprostih do zelo zapletenih. Te so zasnovane za avtomatizacijo ponavljajočih se varilnih nalog, izboljšanje natančnosti varjenja, povečanje kakovosti varjenja, izboljšanje ponovljivosti in povečanje spretnosti varilcev.
Varilci so se sicer izkazali za izjemno spretni, vendar so visoki stroški kvalificiranih varilcev povzročili ogromne interese in napredek pri tehnologijah za avtomatizacijo varjenja – od robotike do prilagodljivega sledenja zvara.
Dramatično povečanje produktivnosti s pravimi aplikacijami
Medtem ko je spajanje kovin v osnovi preprosto, danes varjenje postaja eden najbolj zapletenih proizvodnih procesov.
Ni redkost, da danes podjetja, ki se ne zavedajo prednosti avtomatizacije varjenja, porabijo na stotine tisoče (v nekaterih primerih milijone) evrov za nepotrebno opremo in ne vidijo potenciala za doseganje ogromnih prihrankov stroškov, povečanje produktivnosti in izboljšave kakovosti. Vse to bi lahko dosegli s kombinacijo novih varilnih procesov, kot je npr. varjenje s trenjem in sodobno opremo za avtomatizacijo varjenja.
Popolna ali delna avtomatizacija varjenja?
Delna avtomatizacija
Delna avtomatizacija vključuje upravljavce, ki ročno nalagajo in nastavljajo obdelovanec. Industrijski nadzorni sistem nato nadzoruje gorilnik, del gibanja in varilne parametre (vnaprej nastavljene ali prilagojene dinamično z uporabo senzorjev), ki varijo zvar. Ko je zvar končan mora upravljavec odstraniti varjeno komponento in nastaviti za naslednji zvar. Delna avtomatizacija je daleč najpogostejša kategorija varilne avtomatizacije. Njen namen je predvsem olajšati proizvodnjo in ne povsem nadomestiti usposobljenih operaterjev.
Popolna avtomatizacija
Popolnoma avtomatizacija vključuje napravo ali serijo naprav (običajno roboti), ki nalagajo obdelovance, premikajo del ali gorilnik v položaj, ki vari zvar, spremljajo kakovost zvara in razkladajo končni izdelek- Vključen je lahko tudi naknadni inšpekcijski pregled kakovosti. Proizvajalci, ki sodelujejo pri izdelavi velikih količin preciznih komponent, lahko s takim načinom avtomatizacije dosežejo zelo vidnp povečanje produktivnosti.
Katere aplikacije varjenja so najbolj primerne za avtomatizacijo?
Varjenje aplikacij, ki imajo največ koristi od avtomatizacije, imajo eno ali več naslednjih značilnosti:
- Potrebna je visoka proizvodnja
- Kakovost in ponovljivost sta kritični
- Bistvena je natančnost zvara
- Deli so enaki
- Deli imajo visoko vrednost
- Varilska popravila so zahtevna ali draga
- Zmanjšati je treba stroške varjenja
- Zmanjšati je treba potrošni material
- Delo je drago in / ali ga je težko zagotoviti
- Varilci so lahko ogroženi
- Število odpadkov je preveliko
- Prostor v delavnici je omejen
Integriteta zvara in ponovljivost
Kakovost varjenja določata dva primarna dejavnika: integriteta zvara in ponovljivost zvara.
Integriteta zvara
Sistemi za avtomatizacijo varjenja pomagajo zagotoviti integriteto zvara z uporabo krmilnikov procesa industrijskega varjenja. Z združevanjem mehanskega gibanja gorilnika ali dela (za zagotovitev dosledne hitrosti – običajno kritični parameter zvara) z vnaprej nastavljenim ali dinamično nastavljenim tokom, napetostjo, dolžino loka, impulza in žice se lahko doseže višji standard, kot je to možno z ročnim varjenjem. Nadzor kakovosti je lahko vgrajen v avtomatiziran postopek varjenja in se uporabi že med varjenjem, ne šele na koncu.
Ponovljivost zvara
Sistemi za avtomatizacijo varjenja pomagajo zagotoviti ponovljivost zvara z visoko stopnjo natančnosti procesa in sposobnost prilagajanja varilnih parametrov v realnem času. Kadar se uporablja prilagojeno varjenje, so razlike v parametrih običajno dovoljene le v določenem območju, da se zagotovi popolna skladnost z varilnim postopkom.
Povečana proizvodnja
Delna ali popolna avtomatizacija varilnih sistemov lahko bistveno poveča donosnost, brez da bi bili odvisni od ljudi. Ko se uporabljajo varilni sistemi avtomatizacije, največja hitrost proizvodnje ni omejena na človeško vzdržljivost, koncentracijo ali število ur dela.
Superiorna kakovost zvarov
Avtomatizacija hitrosti, toka in drugih ključnih spremenljivk zmanjšuje verjetnost človeške napake v postopku varjenja. Običajno bo avtomatiziran zvar dokončan le, če so izpolnjene vse vnaprej določene zahteve. Bodisi prek predhodnega inšpekcijskega pregleda ali pregledovanja v realnem času.
Ročno varjenje zahteva visoko stopnjo koncentracije v daljših obdobjih, kar lahko vodi k utrujenosti varilca in povečanju tveganja za napake. V nekaterih primerih, zlasti pri delu z dragocenimi deli, lahko prihranki pri stroških materiala upravičijo nakup avtomatiziranega varilnega sistema.
Večja doslednost zvara
Visoko avtomatizirani varilni procesi lahko večkrat izvedejo enako varjenje. Ob predpostavki, da so pogoji varjenja konsistentni, bo dobro programiran avtomatiziran sistem varjenja lahko zagotovil tudi konsistentno kakovost.
Avtomatizacija varjenja omogoča veliko višjo stopnjo spoštovanja postopkov varjenja in standardov zagotavljanja kakovosti. Lahko tudi dramatično zmanjša pogostost procesov predelave, kot so brušenje, obdelava in ponovno varjenje.
Nižji stroški delovne sile
Popolna odvisnost od ročnih varilcev lahko skozi čas dramatično poveča stroške dela. Proizvajalci morajo v zakup vzeti tudi čas, ki ga varilci porabijo za odmore, letni dopust, bolniški dopust, poškodbe, čas usposabljanja in ostalo. To so dejavniki, ki vplivajo na osebno produktivnost in s tem posledično stroške dela.
Mnogi lastniki tako zahtevajo nadure ali pa zaposlijo dodatne pogodbene delavce za pomoč pri povečani proizvodnji. To lahko ima resen in negativen vpliv na proizvodne stroške. Če izdelkov ne morejo pravočasno dobaviti končnemu kupcu, jih lahko finančno kaznujejo in odnos s stranko je ogrožen. Na podjetja z relativno visoko odvisnostjo od avtomatiziranega varjenja in relativno nizke odvisnosti od ročnega varjenja ti dejavniki ne vplivajo.
Na splošno bo delna avtomatizacija varjenja zagotovila vsaj 2x delo usposobljenega varilca, medtem ko popolnoma avtomatizacija varjenja z več pozicionerji in možnostjo nalaganja in razkladanja delov lahko zagotovila do 8x dela usposobljenega ročnega varilca.
Upad izkušenih varilcev
Razpoložljivost usposobljenih delavcev za ročno varjenje je pomemben izziv na številnih področjih. V mnogih zahodnih državah se povprečna starost varilcev hitro povečuje, ker vse manj mladih izbere ročno varjenje kot kariero.
Stroškovna učinkovitost
Medtem ko so lahko investicijski stroški nekaterih boljših sistemov za avtomatizacijo varjenja precejšnje, pa se donosnost naložbe lahko povrne zelo hitro. Predvsem zaradi višje produktivnosti, zmanjšanih stroškov dela, izboljšane kakovosti in natančnosti, zmanjšanih odpadkov in predelave ter drugih dejavnikov.
Lastniki sistemov za varjenje avtomatizacije se tako lahko odločijo za zmanjšanje njihove delovne sile. Lahko pa dodelijo svoje visoko usposobljene varilce na kritične ročne operacije in svoje nižje plačane operaterje za nadzor avtomatiziranih varilnih operacij.
Izboljšana varnost
Z uvedbo avtomatizacijskih postopkov varjenja se lahko varnost delavcev bistveno izboljša. Veliko varilnih aplikacij je namreč nevarnih. Skoraj vsi varilne aplikacije lahko povzročijo škodo zaradi izpostavljenosti strupenim varilnim hlapom in obločni svetlobi. Takšne aplikacije so lahko avtomatizirane in potreba po vključevanju ljudi se je v veliki meri odpravljena. Avtomatizirani sistemi varjenja lahko dramatično zmanjšajo verjetnost nastanka poškodb in dolgoročno vplivajo na splošno zdravje varilca.
Neprekinjeno delo 24 ur
Avtomatizirane varilne postaje ne potrebujejo premora. Čas, ki je potreben za rutinsko vzdrževanje na večini sistemov za avtomatizacijo varjenja je kaplja v morje v primerjavi v časom, ki ga delavec potrebuje za premor.
Visoko avtomatizirani (običajno robotski) varilni postopki, ki vključujejo obdelavo materialov, lahko nenehno delujejo veliko dlje kot ročni varilci, 24 ur ali več. Čas in viri, povezani s kompleksnim razporejanjem zaposlenih, se lahko bistveno zmanjšajo.
Natančnost
Avtomatizacija postopkov varjenja lahko dramatično izboljša izgled in natančnost zvara. Identično pripravljena v kombinaciji z enakimi varilnimi parametri izdela enake, visoko kakovostne zvare.
Zlasti roboti imajo zelo visoko natančnost ponovljivosti (običajno ± 0,04 mm). Roboti imajo možnost, da sledijo tridimenzionalni poti z veliko natančnostjo, medtem ko postavijo varilni gorilnik na pravilni kot, hitrost in razdaljo od obdelovanca.