Jak odnieść sukces w branży spawalniczej?

Wprowadzenie:

Sukces zakładu jest zwykle mierzony jego dochodowość w oparciu o zdolność organizacji do wytworzenia produktu po konkurencyjnej cenie sprzedaży. Koszty spawania i cięcia termicznego można łatwo oszacować dla każdej pracy, jeśli znane są czynniki wpływające na te koszty i podejmuje się niezbędne kroki w celu ich określenia. Dokładność kosztorysów dla spawania jest niezbędna, jeśli mają być z powodzeniem stosowane do licytowania lub porównywania konstrukcji spawanych z konkurencyjnym procesem lub do ustalania stawek dla programów motywacyjnych.

Podstawowa operacja w spawanej produkcji produktów inżynierii ogólnej może obejmować następujące etapy:

1. Nabywanie i przechowywanie surowców, w tym materiałów spawalniczych,

2. Przygotowanie materiału w zależności od projektu złącza za pomocą cięcia, gięcia, obróbki itp.

3. Składanie elementów przez taty, przyrządy i osprzęt itp.

4. Spawanie - w tym wybór procesu, ustawienie procedury spawania i sekwencji, ocena roli automatyzacji w celu zwiększenia produktywności,

5. Operacja po spawaniu, np. Szlifowanie, obróbka skrawaniem, rozdrabnianie itp.

6. obróbka cieplna po spawaniu (PWHT), oraz

7. Kontrola.

Względne przybliżone koszty powyższych pozycji jako procent całkowitego kosztu produkcji można wyrazić w następujący sposób:

Po wybraniu projektu i zakupionych materiałach koszt konstrukcji spawanej wzrasta wraz z rozpoczęciem produkcji i późniejszymi operacjami.

Przygotowanie materiału:

Materiał do spawania oczyszcza się ze smaru, smaru, farby itp., Zanim zostanie przycięty do pożądanego kształtu poprzez cięcie, obróbkę skrawaniem lub cięcie termiczne. Cienkie arkusze można łatwo ścinać i nie jest konieczne dalsze przygotowanie krawędzi. Cięcie gazowe jest popularnie stosowane do cięcia stali węglowych i niskostopowych, podczas gdy metale nieżelazne i stale nierdzewne są często obrabiane za pomocą pił taśmowych lub innych operacji obróbki skrawaniem.

Do cięcia większości materiałów inżynierskich można zastosować cięcie plazmowe, jednak początkowy koszt sprzętu jest wysoki. Urządzenia do cięcia gazem są tanie, ale koszt paliwa gazowego i tlenu jest stałym kosztem. Mechaniczne metody przygotowania krawędzi są zwykle ograniczone do prostych, okrągłych i cylindrycznych krawędzi. Stos i wielokrotne cięcie można wykonać za pomocą metod cięcia gazowego i plazmowego. Sterowane komputerowo jednostki są używane do cięcia konturu do pracy na dużą skalę, jak w przemyśle stoczniowym.

Ponieważ koszt zgrzewania zmienia się w przybliżeniu jako objętość (lub waga) osadzonego metalu spoiny, konieczne jest poznanie względnej ilości metalu wymaganego do wypełnienia różnych standardowych połączeń. Rys. 23.1 podaje wartości porównawcze objętości metalu spoiny wymaganej dla czterech rodzajów najczęściej stosowanych preparatów krawędziowych i pokazuje, że do grubości blachy do 25 mm istnieje bardzo niewielka różnica między nimi.

Jednak przy grubości blachy wynoszącej 50 mm przygotowanie pojedynczego vee staje się bardziej kosztowne niż w przypadku innych trzech metod, a powyżej 90 mm nawet pojedynczy preparat krawędziowy staje się tańszy niż przygotowanie pojedynczego VE lub podwójne VE.

W przypadku spoin pachwinowych siła połączenia jest proporcjonalna do powierzchni przekroju gardzieli spoiny, podwojenie długości spoiny podwaja jej wytrzymałość, a także koszt, ale podwojenie rozmiaru gardzieli zwiększa objętość, a tym samym koszt czterokrotnie. W związku z tym rozmiar spoiny pachwinowej powinien być jak najmniejszy ze względu na oszczędność, a długie spoiny ciągłe powinny być stosowane zamiast spoin przerywanych lub dystansowych większych rozmiarów.

Główne czynniki, które należy uwzględnić przy projektowaniu złącza spawanego, są następujące:

1. Ekonomiczna obróbka krawędzi i wymagana objętość spoiny,

2. Rodzaj złącza w zależności od wymaganego stopnia penetracji,

3. Grubość łączonego materiału,

4. Unikanie zniekształceń przy użyciu minimalnej objętości spoiny metalowej i dwustronnego przygotowania krawędzi, oraz

5. Rodzaj preparatu, który można szybko oznaczyć, wyprodukować i ustawić do spawania.

Montaż i podgrzewanie:

Arkusze i cienkie blachy są zakładane, małe prace mogą być umieszczone w uchwytach, a duże zespoły konstrukcyjne są składane z tymczasowymi mocnymi grzbietami i klinami, jak pokazano odpowiednio na rys. 23.2 i 23.3.

Przy dużych pracach konstrukcyjnych, takich jak statki, montaż robót wykonywany jest przez oddzielne siły robocze zwane platerami i mogą one stanowić od 15 do 18% całkowitej siły roboczej w organizacji stoczniowej.

Jeśli ma zostać wykonana pewna liczba elementów, oszczędza się cenny czas dzięki odpowiednio zaprojektowanym przyrządom i osprzętom, które pomagają pracownikowi w szybkim i dokładnym montażu komponentów bez użycia przyrządów pomiarowych.

W przypadku braku przyrządów i osprzętu konieczne byłoby, w trakcie montażu, ręczne przytrzymywanie części podczas zlepiania ich w miejscu, co byłoby pracochłonne, czasochłonne i obarczone błędami. Uchwyty i mocowania mogą skrócić czas montażu od 50 do 90 procent.

Ponieważ przyrządy i osprzęt nie muszą spełniać żadnego szczególnego standardu wyglądu, a taniość konstrukcji jest głównym celem, materiał do konstruowania przyrządów i osprzętu jest często odzyskiwany ze złomu.

Uchwyty i oprawy muszą być używane w różnych sytuacjach, dlatego nie można nakreślić ogólnych zasad ich projektowania. Ich konstrukcja powinna jednak zawierać cechy, które umożliwiają szybkie, dokładne i dokładne zestawienie sztuki. Równie ważny jest wymóg, aby gotowy zestaw można było szybko usunąć przy jak najmniejszym wysiłku.

Cechy te są ogólnie uzyskiwane za pomocą kołków stożkowych, szybko działających krzywek, jak pokazano na rys. 23.4, zacisków, siodeł i klinów, urządzeń równoważących, zacisków i śrub mocujących. Stosując takie powszechne typy urządzeń jak przyrządy i oprawy, inwestycja w nie opiera się na kształcie zmontowanych części. Zmniejsza to powtarzające się inwestycje i inwentaryzacje przyrządów i osprzętu.

Uchwyty i oprawy mogą być również zaprojektowane do odprowadzania ciepła ze spawanego złącza. Pomaga to nie tylko w kontroli zniekształceń, ale także pomaga w zwiększeniu prędkości spawania. Ta funkcja jest wbudowana w przyrządy i urządzenia albo poprzez wykonanie ich z cięższych odcinków, albo przez chłodzenie wodą, jak pokazano na Fig. 25.5.

Podgrzewanie wstępne stosuje się w celu zmniejszenia szybkości chłodzenia i uniknięcia pękania na zimno z powodu kruchości wodorowej podczas spawania stali hartowanych. Może być również stosowany do wyrównywania efektów radiatora podczas spawania odmiennych metali lub tego samego metalu o różnych grubościach. Wykorzystuje się ogrzewanie elektryczne i gazowe, ale te drugie są bardziej popularne ze względu na niższe koszty. Jednak wstępne podgrzewanie jest kosztowne.

Wydajność:

Aby zwiększyć produktywność, należy zapewnić ciągły przepływ pracy i materiałów eksploatacyjnych dla spawacza oraz odpowiednie urządzenia do obsługi mechanicznej, takie jak pozycjonery, które mogą pomóc w doprowadzeniu elementu do pozycji zgrzewania do dołu. To nie tylko poprawia szybkość osadzania, ale również daje najwyższą jakość spoin.

Aby zwiększyć ilość metalu spoiny osadzonego w czasie wyładowania łukowego, ważne jest, aby zastosować elektrodę o największej średnicy przy odpowiednim ustawieniu prądu spawania i w pozycji zgrzewania w dół, co wynika z rys. 23.9 i 23.10. Nałożenie elektrody może również wpłynąć znacząco na szybkość osadzania w celu poprawy wydajności, jak pokazano na rys. 23.11.

Mechanizacja w postaci automatycznego spawania również prowadzi do wysokiej wydajności częściowo dlatego, że można zastosować wyższy prąd spawania; w związku z tym można zastosować zgrzeiny głębiej penetrujące o małych kątach rowków. Lepsza jakość uzyskiwana dzięki zastosowaniu automatycznego spawania również oznacza koszty prostowników Sower ze względu na mniejszą liczbę wadliwych spawów.

Jednak automatyzacja może być wybrana tylko wtedy, gdy zapewniona jest odpowiednia wielkość produkcji, ponieważ istnieje ogólna zależność między wielkością produkcji a jednostkowym kosztem wyposażenia, począwszy od ręcznych urządzeń do spawania łukiem elektrycznym do maszyn zautomatyzowanych, jak pokazano na rys. 23.12.

Produktywność w spawaniu można również poprawić, działając w optymalnej strefie działania dla różnych parametrów spawania. Na przykład, dla procesu SAW, obszar, w którym można wytwarzać akceptowalne spoiny, identyfikowany jest przez wykreślenie dwóch najważniejszych parametrów, mianowicie prądu i prędkości spawania w szerokim zakresie roboczym, jak pokazano na fig. 23.13.

Aby zwiększyć wydajność spawania, należy również zastosować odpowiednią procedurę spawania i przekazać spawaczowi bardzo jasne specyfikacje spawania i instrukcje.

Specyfikacje spawania powinny obejmować:

1. Szkic pracy, z podaniem szczegółów wszystkich spawanych połączeń i ich wymiarów,

2. Tryb spawania, który należy stosować, tzn. Ręczny, półautomatyczny i automatyczny,

3. Liczba przebiegów na spaw,

4. Typ elektrody i rozmiar dla każdego biegu,

5. Aktualne ustawienie dla każdej elektrody,

6. Położenie i kolejność spawania, tzn. Od dołu, od pionu, od poziomu, od góry itp.

7. Typ źródła prądu spawania, tj. Transformator, prostownik, agregat prądotwórczy itp.,

8. Zużycie elektrody na spaw,

9. Wymagane operacje wstępnego ogrzewania i po spawaniu, np. Obciąganie, obdzieranie, obróbka cieplna po spawaniu itp.,

10. Przydział czasu i stawki płatności,

11. Klauzula karalności, jeśli istnieje.

Operacje po spawaniu:

Spoiny są często dawcą, obróbką po spawaniu w formie opatrunku przez obróbkę skrawaniem lub szlifowaniem i obróbką zmniejszającą stres w postaci PWHT. Łącznie te operacje mogą powodować znaczne koszty poprzez inwestycje w maszyny, sprzęt i dodatkową pracę.

Krytyczne spawane wyroby wymagają również dokładnej kontroli, która wymaga znacznych inwestycji i nieuchronnie będą odrzucane. Koszt żłobienia lub wycięcia wady i jej naprawy może wynosić nawet dziesięciokrotność kosztów spawania. Może to również "spowodować poważne opóźnienie w zakończeniu prac przy spawanej produkcji zajmującej cenną powierzchnię podłogi, płatności nie mogą być zgłaszane, aw przypadku, gdy w umowie znajduje się klauzula dotycząca kar, doprowadziłoby to do zmniejszenia zysków, a nawet straty.

Zniżka:

Produkcja zgrzein złomu jest prawie nieunikniona w normalnych warunkach pracy, dlatego niezbędne jest uwzględnienie takiego zdarzenia. Zakres przydziału złomu będzie zależał od rodzaju komponentu oraz od zastosowanego procesu i trybu działania.

Na przykład, jeśli organizacja wytwarza ograniczoną liczbę dużych i / lub kosztownych komponentów, koszt skrobania tego elementu może być tak wysoki, że rekompensata za naprawienie kilku rzadkich wad, przez cięcie i przewijanie będzie odpowiednia.

Jeśli jednak firma produkuje dużą liczbę małych i tanich spawów według metod automatycznych, odrzucenie komponentu może być lepszą opcją rekultywacji. W obu przypadkach zasiłek na złom można rozsądnie przewidzieć i zaksięgować.

Standardowy czas cięcia i cięcia płomieniowego:

W celu rozwiązania rzeczywistych problemów związanych z spawaniem i cięciem płomieni wygodnie jest określić "standardowy czas", T, wymagany do wykonania pracy. Standardowy czas jest uważany za sumę pięciu elementów, a mianowicie., Czas ustawienia, t _su ; czas bazowy tb; czas pomocniczy, t _a, dodatkowy czas, t _ad ; i czas zamknięcia, t _c, czyli

T = t _su + t _b + t _a + t _ad + t _c ............ (23.1)

Czas ustawienia (t _su ):

Odnosi się do czasu spędzonego przez spawacza na otrzymaniu zlecenia, specyfikacji odczytów i karty instrukcji oraz konfiguracji sprzętu i urządzeń.

Czas bazowy (t _b ):

Jest to czas, w którym spala się łuk lub płomień.

Czas pomocniczy (t _a ):

Obejmuje to czas spędzony przez spawacza na zmianę elektrod, oczyszczenie i sprawdzenie krawędzi złącza i spoin, nałożenie pieczęci identyfikacyjnej spawacza, przejście do następnej sceny działania itp.

Dodatkowy czas (t _reklama ):

Jest to czas poświęcony na obsługę stanowiska pracy (zmiana paliwa, butli z gazem, chłodzenie palnika spawalniczego itp.), Na lunch lub przerwy na herbatę oraz na osobiste potrzeby.

Czas zamknięcia (t _c ):

Jest to czas poświęcony na przekazanie ukończonej pracy.

Spawanie łukowe:

W harmonogramie zarysowania dla wytwarzania przez spawanie łukowe, czas standardowy jest zwykle określany jako iloraz czasu bazowego, tb, przez współczynnik operatora lub cykl roboczy (k), który dba o to, jak zaplanowana i wykonana jest operacja spawania.

A zatem,

gdzie,

d = gęstość materiału, g / m ³

A _w = powierzchnia przekroju spoiny, cm ²

L = długość spoiny, cm

α _d = współczynnik osadzania, g / amper

I = prąd spawania, wzmacniacz.

Pole przekroju spoiny można określić na podstawie rysunku lub sprawdzić w tabelach odniesienia.

Czas wymagany do spawania wielopunktowego:

Czas wymagany dla spoin składających się z więcej niż jednego przejścia można znaleźć, obliczając najpierw całkowitą prędkość (S) z równania;

gdzie S _1, S ₂ ............. S _n oznaczają prędkości pierwszego, drugiego, wszystkich kolejnych przejść niezbędnych do ukończenia spoiny.

Spawanie gazowe:

W przypadku spawania za pomocą oksy-acetylenu standardowy czas jest taki, jak w przypadku spawania łukowego;

T = t _b / K

Ale czas bazowy jest zdefiniowany jako

t _b = GL / α ............ (23.4)

gdzie,

G = masa osadzonego metalu spawanego / m długości spoiny, gm / m

L = długość spoiny, m

α = szybkość osadzania, gm / min.

Do spawania stali niskowęglowej grubości od 1 do 6 mm szybkość osadzania wynosi 6-10 g / min i wzrasta wraz ze wzrostem wymiaru końcówki palnika.

Cięcie gazowo-tlenowe :

Standardowy czas, T _c dla cięcia gazowego tlenowo-paliwowego, podany jest przez,

T _c = L t _b / K ....... (23-5)

gdzie,

L = długość rzutu, m

t _b = czas bazowy cięcia, min.

Podstawowy czas cięcia jest funkcją wielu czynników, takich jak czystość tlenu, rodzaj paliwa gazowego, kształt cięcia, konstrukcja palnika i maszyny, stan i grubość ciętego metalu.

Podczas cięcia pasków ze stali niskowęglowej za pomocą płomienia gazowego tlenowego, czas bazowy może wynosić 2-5 min / m długości szczeliny dla płyty o grubości 10 mm i 5 min / m długości rzazu dla płyt 60 mm gruby. Współczynnik operatora, k, wybiera się tak samo, jak w przypadku spawania gazowo-tlenowego.

Standardowe obliczenia czasu i kosztów:

Ustalenie dokładnych kosztów spawania dla konkretnych zadań związanych z produkcją obejmie szczegółową analizę wszystkich powiązanych czynników. Jednak określenie czasu bazowego jest pierwszym niezbędnym krokiem w osiągnięciu ostatecznej wartości. W tej sekcji przeanalizowano kilka prostych przypadków w postaci rozwiązanych przykładów.

Przykład 1:

Znajdź standardowy czas dla SMAW stali przy użyciu elektrody o średnicy 4 mm z prądem spawania 180A i współczynniku osadzania 10g / Ah. Pole przekroju spoiny wynosi 0, 60 cm ² i ma 1 m długości. Wziąć gęstość stali jako 7, 85 g / cm ³ i współczynnik operatora 0, 25.

Rozwiązanie:

Z równania (23-2) mamy czas standardowy,

Przykład 2:

Określić standardowy czas zgrzewania doczołowo-acetylenowego płyty stalowej o grubości 6 mm, jeżeli masa osadzonego metalu wynosi 85 g / m, całkowita długość spoin wynosi 10 m, grubość płyty wynosi 6 mm, a operacja spawania jest przeprowadzana w pozycjach downhand, vertical i overhead. Weź czynnik operatora jako 0, 25.

Rozwiązanie:

Przykład 3 :

Znajdź standardowy czas cięcia pasków o długości 15 mz płyt o grubości 10 mm i 60 mm, używając ręcznego palnika do cięcia acetylenowo-tlenowego.

Rozwiązanie:

(a) Dla płyty o grubości 10 mm

(b) Dla płyty o grubości 60 mm

Przykład 4:

Określić koszt miernika 6 mm spoiny pachwinowej wykonanej ręcznie z podstawowymi elektrodami powlekanymi o średnicy 5 mm przy prędkości przesuwu 30 cm / min. Współczynnik operatora wynosi 30%, a wydajność wypełniacza wynosi 55%. Masa osadzonego metalu spoiny wynosi 0-175 kg / m. Przyjmij stawkę wynagrodzenia spawacza jako Rs.10 / h, koszt energii Rs.2IKWh, a koszt elektrod otulonych jako Rs.30 / kg. Zastosuj "koszt" jako 150%.

Rozwiązanie:

Przykład 5:

Określić koszt spoiny pachwinowej o grubości 6 mm wykonanej w procesie półautomatycznego spawania CO2 przy użyciu drutu elektrodowego o średnicy 1, 2 mm. Cykl roboczy operatora wynosi 50%, a wydajność wypełniacza wynosi 95%. Masa osadzonego metalu spoiny wynosi 0-175 kg / m. Podjąć cenę drutu elektrodowego za Rs.50 / kg; Koszt gazu CO Rs.20 / m ³ ; stawka za spawarkę jako Rs.12 / h; koszty ogólne jak Rs.15Ih; prędkość przesuwu 40 cm / min i natężenie przepływu gazu 20 litrów / min.

Rozwiązanie :