Come diventare un successo nel settore della saldatura?

Introduzione:

Il successo di un'azienda è solitamente misurato dalla sua redditività basata sulla capacità dell'organizzazione di fabbricare il prodotto a un prezzo di vendita competitivo. I costi di saldatura e taglio termico possono essere facilmente stimati per qualsiasi lavoro se i fattori che influenzano tali costi sono noti e vengono prese le misure necessarie per determinarli. L'accuratezza delle stime dei costi per la saldatura è essenziale se queste devono essere utilizzate con successo per le offerte o per confrontare la costruzione saldata con un processo concorrente o per stabilire i tassi per i programmi di incentivi.

L'operazione di base nella fabbricazione saldata di prodotti di ingegneria generale può comprendere le seguenti fasi:

1. Procurando e immagazzinando materie prime, compresi i materiali di consumo per saldatura,

2. Preparazione del materiale in base alla progettazione del giunto mediante taglio, piegatura, lavorazione, ecc.,

3. Assemblaggio dei componenti con piccoli tocchi, maschere e accessori, ecc.

4. Saldatura - compresa la selezione del processo, impostazione della procedura di saldatura e sequenza, valutazione del ruolo dell'automazione per migliorare la produttività,

5. Operazioni di post-saldatura come rettifica, lavorazione, scheggiatura, ecc.,

6. Trattamento termico post saldatura (PWHT), e

7. Ispezione.

I costi approssimativi relativi degli elementi di cui sopra come percentuale del costo totale di produzione possono essere espressi come segue:

Una volta che il progetto è stato selezionato e il materiale acquistato, il costo della struttura saldata si accumula mentre la fabbricazione e le successive operazioni procedono.

Preparazione del materiale:

Il materiale da saldare viene pulito da incrostazioni, grasso, vernice, ecc. Prima di essere tagliato alla forma desiderata mediante cesoiatura, lavorazione o taglio termico. I fogli sottili possono essere facilmente tranciati e non può essere necessaria un'ulteriore preparazione del bordo. Il taglio del gas è utilizzato comunemente per il taglio di acciai al carbonio e bassolegati, mentre i metalli non ferrosi e gli acciai inossidabili sono spesso lavorati con macchine a nastro o altre lavorazioni.

Il taglio al plasma può essere impiegato per tagliare la maggior parte dei materiali tecnici, tuttavia il costo iniziale dell'apparecchiatura è elevato. Le attrezzature per il taglio del gas sono economiche ma il costo del gas combustibile e dell'ossigeno è una spesa continua. I metodi meccanici di preparazione del bordo sono generalmente limitati ai bordi diritti, circolari e cilindrici. Lo stack e il taglio multiplo possono essere eseguiti con metodi di taglio a gas e plasma. Le unità controllate da computer sono impiegate per il taglio di contorni per operazioni su larga scala come nella costruzione navale.

Poiché il costo della saldatura varia approssimativamente a seconda del volume (o peso) del metallo saldato depositato, è indispensabile conoscere la quantità relativa di metallo richiesta per riempire i vari giunti standard. La figura 23.1 riporta i valori comparativi del volume di metallo di saldatura richiesto per quattro tipi di preparazione del bordo più frequentemente utilizzata e mostra che fino a uno spessore della piastra di 25 mm non vi è una differenza minima tra di essi.

Tuttavia, con uno spessore della lastra di 50 mm, la preparazione con una sola V diventa più costosa rispetto agli altri tre metodi, e oltre 90 mm anche la preparazione del singolo bordo U diventa più economica rispetto alla preparazione con singolo V o doppio V.

Per le saldature di raccordo la resistenza del giunto è proporzionale all'area della sezione trasversale della gola di saldatura, raddoppiando la lunghezza della saldatura raddoppia la resistenza e anche il costo, ma raddoppiando la dimensione della gola aumenta il volume e quindi il costo quattro volte. Pertanto, la dimensione della saldatura del raccordo deve essere mantenuta il più piccola possibile per l'economia e le lunghe saldature continue dovrebbero essere utilizzate preferibilmente a saldature intermittenti o distanziate di dimensioni maggiori.

I principali fattori da considerare nella progettazione del giunto di saldatura sono i seguenti:

1. Economicità della preparazione del bordo e il volume di metallo necessario per la saldatura,

2. Tipo di giunto a seconda del grado di penetrazione richiesto,

3. Spessore del materiale da unire,

4. Evitare la distorsione usando il volume minimo di metallo saldato e la preparazione del bordo bilaterale, e

5. Tipo di preparazione che è veloce da marcare, produrre e preparare per la saldatura.

Assemblaggio e preriscaldamento:

Fogli e lastre sottili vengono incollati, piccoli lavori possono essere posizionati in maschere e i grandi gruppi strutturali sono assemblati con schienali e cunei provvisori, come mostrato in Fig. 23.2 e 23.3 rispettivamente.

Con un lavoro strutturale di grandi dimensioni come le navi, l'assemblaggio del lavoro viene effettuato da una forza lavoro separata, denominata platzer, che può costituire dal 15 al 18% della forza lavoro totale in un'organizzazione di costruzioni navali.

Se si devono realizzare numerosi componenti, si risparmia molto tempo prezioso utilizzando maschere e attrezzature progettate correttamente che aiutano il lavoratore a assemblare i componenti rapidamente e con precisione senza l'uso di strumenti di misura.

In assenza di maschere e attrezzature, sarebbe necessario, durante il montaggio, tenere a mano le parti e fissarle in posizione che risulterebbe laboriosa, dispendiosa in termini di tempo e soggetta a errori. Maschere e attrezzature possono ridurre il tempo di montaggio dal 50 al 90 percento.

Poiché le maschere e gli accessori non sono richiesti per soddisfare un particolare standard di aspetto e la convenienza della costruzione è l'obiettivo principale, il materiale per la costruzione di maschere e attrezzature viene spesso recuperato da stock di rottame.

Le maschere e le attrezzature devono essere utilizzate in varie situazioni, quindi non è possibile definire regole generali per progettarle. Tuttavia, il loro design dovrebbe incarnare caratteristiche che consentano di assemblare le arti in modo rapido, positivo e accurato. Altrettanto importante è il requisito che l'assemblaggio finito possa essere rapidamente rimosso con il minimo sforzo possibile.

Queste caratteristiche sono generalmente ottenute utilizzando perni conici, camme ad azione rapida come mostrato in Fig. 23.4, morsetti, selle e cunei, dispositivi di bilanciamento, clip e viti a martello. Utilizzando tali tipi comuni di dispositivi come maschere e dispositivi di fissaggio, l'investimento su di essi non si basa sulla forma delle parti assemblate. Questo riduce l'investimento ripetuto e l'inventario di maschere e attrezzature.

Anche maschere e accessori possono essere progettati per eliminare il calore dal giunto saldato. Ciò aiuta non solo a controllare la distorsione, ma aiuta anche ad aumentare la velocità di saldatura. Questa funzione è incorporata in maschere e proiettori sia facendoli da sezioni più pesanti o dall'acqua che li raffredda come mostrato in Fig.23.5.

Il preriscaldamento viene utilizzato per ridurre la velocità di raffreddamento ed evitare la criccatura a freddo a causa dell'infragilimento da idrogeno nella saldatura di acciai temprabili. Può anche essere usato per equalizzare gli effetti del dissipatore di calore nella saldatura di metalli dissimili o dello stesso metallo di diversi spessori. Vengono utilizzati sia il riscaldamento elettrico sia quello a gas, ma quest'ultimo è più popolare a causa dei suoi costi inferiori. Tuttavia, tutto il preriscaldamento è costoso.

Produttività:

Per aumentare la produttività ci dovrebbe essere un flusso costante di lavoro e di materiali di consumo per il saldatore e adeguate attrezzature di movimentazione meccanica come i posizionatori che possono aiutare a portare il componente nella posizione di saldatura verso il basso. Ciò non solo migliora i tassi di deposizione, ma porta anche a saldature di altissima qualità.

Per aumentare la quantità di metallo di saldatura depositato entro il tempo di arco è essenziale utilizzare l'elettrodo di diametro maggiore con l'impostazione della corrente di saldatura appropriata e nella posizione di saldatura verso il basso, come risulta dalle figure 23.9 e 23.10. Lo stickout dell'elettrodo può anche influenzare considerevolmente i tassi di deposizione per migliorare la produttività come mostrato in Fig. 23.11.

La meccanizzazione sotto forma di saldatura automatica porta anche ad un'elevata produttività, in parte perché è possibile utilizzare una maggiore corrente di saldatura; di conseguenza possono essere impiegate saldature più profonde con piccoli angoli di scanalatura. La migliore qualità ottenuta con l'uso della saldatura automatica significa anche costi di rettifica Sower a causa del minor numero di saldature difettose.

Tuttavia, l'automazione può essere scelta solo quando viene garantito un volume di produzione adeguato in quanto esiste una relazione generale tra il volume di produzione e il costo unitario delle apparecchiature, che va dalle unità di alimentazione manuali ad arco metallico alle macchine automatizzate, come mostrato in Fig. 23.12.

La produttività nella saldatura può anche essere migliorata operando all'interno della zona di funzionamento ottimale per i diversi parametri di saldatura. Ad esempio, per il processo SAW, l'area entro la quale possono essere prodotte le saldature accettabili viene identificata tracciando i due parametri più importanti cioè, corrente e velocità di saldatura su un ampio intervallo operativo come mostrato in Fig. 23.13.

Per una maggiore produttività nella saldatura è anche essenziale utilizzare una procedura di saldatura adeguata e fornire al saldatore specifiche e istruzioni di saldatura molto chiare.

Le specifiche di saldatura dovrebbero includere:

1. Uno schizzo del lavoro, che fornisce i dettagli di tutti i giunti da saldare e le loro dimensioni,

2. La modalità di saldatura da utilizzare vale a dire, manuale, semi-automatico e automatico,

3. Numero di analisi per saldatura,

4. Tipo e dimensioni dell'elettrodo per ogni corsa,

5. Impostazione corrente per ciascun elettrodo,

6. Posizione e sequenza di saldatura, a rovescio, verticale, orizzontale, sopratesta, ecc.,

7. Tipo di fonte di energia per saldatura, cioè trasformatore, raddrizzatore, gruppo elettrogeno-generatore, ecc.,

8. Consumo di elettrodo per saldatura,

9. Preriscaldare e postare le operazioni di saldatura richieste, ad esempio ravvivatura, pallinatura, trattamento termico post saldatura, ecc.,

10. Assegnazione del tempo e tassi di pagamento,

11. Clausola di penalità, se presente.

Operazioni di post-saldatura:

Le saldature sono spesso un donatore, un trattamento post-saldatura sotto forma di medicazione mediante lavorazione o trattamento di smerigliatura e distensione sotto forma di PWHT. Insieme, queste operazioni possono comportare costi notevoli a titolo di investimenti in macchinari, attrezzature e manodopera aggiuntiva.

Anche le saldature critiche richiedono un'ispezione approfondita che richiede investimenti considerevoli e inevitabilmente si respingono. Il costo di scavare o tagliare un difetto e ripararlo può essere fino a dieci volte il costo della saldatura. Ciò può anche comportare un grave ritardo nel completamento dei lavori con la costruzione saldata che occupa spazio prezioso, non possono essere richiesti pagamenti e, nel caso in cui vi sia una clausola di penalità nel contratto, ciò comporterebbe una riduzione dei profitti o addirittura una perdita.

Rottamazione:

La produzione di saldature di rottami è quasi inevitabile in condizioni normali di funzionamento, pertanto è essenziale tenere conto di tale evento. L'entità della franchigia di scarto dipenderà dal tipo di componente, dal processo e dalle modalità operative utilizzati.

Ad esempio, se un'organizzazione produce un numero limitato di componenti grandi e costosi, il costo di raschiare il componente può essere talmente elevato che una tolleranza di bonifica per la rettifica di alcuni difetti rari, tagliando e risaldando sarà adeguata.

Se, tuttavia, l'azienda produce un gran numero di saldature piccole ed economiche, secondo metodi automatici, scartare il componente potrebbe essere un'opzione migliore per il recupero. In entrambi i casi, il margine di scarto può essere ragionevolmente previsto e contabilizzato.

Tempo standard per la saldatura e il taglio di fiamma:

Per risolvere i problemi reali di fabbricazione per la saldatura e il taglio della fiamma è conveniente determinare il "tempo standard", T, necessario per eseguire il lavoro. Il tempo standard è considerato come una somma di cinque elementi, vale a dire, il tempo di impostazione, t _su ; il tempo base t _b ; il tempo ausiliario, t _a, il tempo addizionale, t _ad ; e l'orario di chiusura, t _c, cioè,

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

Imposta il tempo (t _su ):

Si riferisce al tempo impiegato dal saldatore per ottenere l'ordine di lavoro, le specifiche di lettura e la scheda di istruzioni e l'installazione di attrezzature e dispositivi.

Tempo base (t _b ):

È il tempo durante il quale l'arco o la fiamma stanno bruciando.

Tempo ausiliario (t _a ):

Include il tempo impiegato dal saldatore per cambiare gli elettrodi, pulire e ispezionare i bordi e le saldature, applicare il timbro identificativo del saldatore, passare alla scena successiva dell'operazione, ecc.

Tempo aggiuntivo (t _annuncio ):

È il tempo dedicato al servizio del luogo di lavoro (cambio carburante, bombole del gas, raffreddamento della torcia di saldatura, ecc.), Come pausa pranzo o tè e per esigenze personali.

Tempo di chiusura (t _c ):

È il tempo impiegato per passare il lavoro finito.

Saldatura ad arco:

Nella pianificazione generale per la fabbricazione mediante saldatura ad arco, il tempo standard si trova solitamente come quoziente del tempo base, t _b, dal fattore operatore o dal ciclo di lavoro (k) che si occupa di come è pianificata ed eseguita l'operazione di saldatura.

Così,

dove,

d = densità del materiale, g / m ³

A _w = Area della sezione trasversale della saldatura, cm ²

L = lunghezza saldatura, cm

α _d = rapporto di deposizione, g / amp- hr

I = corrente di saldatura, amp.

L'area della sezione trasversale di una saldatura può essere determinata dal suo disegno o cercata nelle tabelle di riferimento.

Tempo richiesto per le saldature Multipass:

Il tempo richiesto per le saldature costituite da più di una passata può essere trovato calcolando prima la velocità generale (S) dall'equazione;

dove S _1, S ₂ ............. S _n sono le velocità del primo, secondo, tutte le passate successive necessarie per completare la saldatura.

Saldatura a gas:

Nel caso della saldatura ossiacetilenica il tempo standard è quello della saldatura ad arco;

T = t _b / K

Ma il tempo base è definito come,

t _b = GL / α ............ (23.4)

dove,

G = massa di metallo saldato depositato / m di lunghezza di saldatura, gm / m

L = lunghezza saldatura, m

α = velocità di deposizione, gm / min.

Per la saldatura di acciaio a basso tenore di carbonio da 1 a 6 mm di spessore, la velocità di deposito è 6-10 g / min e aumenta con l'aumento della dimensione della punta della torcia.

Taglio del gas ossido-combustibile :

Il tempo standard, T _c per il taglio del gas ossitaglio è dato da,

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

dove,

L = lunghezza del kerf, m

t _b = tempo base di taglio, min.

Il tempo base di taglio dipende da molti fattori come la purezza dell'ossigeno, il tipo di gas combustibile, la forma del taglio, il design della torcia e della macchina, lo stato e lo spessore del metallo da tagliare.

Quando si tagliano strisce di acciaio a basso tenore di carbonio con una fiamma di gas ossicombustibile, il tempo di base può essere considerato pari a 2-5 min / m di lunghezza del cordone per una lastra di 10 mm di spessore e 5 min / m di lunghezza del cordone per piastre da 60 mm di spessore. Il fattore di operatore, k, è scelto come per la saldatura a gas ossitaglio.

Calcoli di tempi e costi standard:

La determinazione dei costi di saldatura precisi per lavori di fabbricazione specifici comporterà un'analisi dettagliata di tutti i fattori correlati. Tuttavia, la determinazione del tempo base è il primo passo essenziale per arrivare al valore finale. In questa sezione sono stati analizzati alcuni casi semplici sotto forma di esempi risolti.

Esempio 1:

Trova il tempo standard per SMAW di acciaio con elettrodo di diametro 4 mm con una corrente di saldatura di 180 A e un rapporto di deposizione di 10 g / Ah. L'area della sezione trasversale della saldatura è di 0, 60 cm ² ed è lunga 1 m. Prendi la densità dell'acciaio come 7, 85 g / cm ³ e un fattore operatore di 0, 25.

Soluzione:

Dall'equazione (23-2), abbiamo il tempo standard,

Esempio 2:

Determinare il tempo standard per la saldatura di testa in ossi-acetilene di lamiera d'acciaio spessa 6 mm, se la massa di metallo depositato è di 85 g / m, la lunghezza complessiva delle saldature è di 10 m, lo spessore della piastra è 6 mm e l'operazione di saldatura viene effettuata fuori nelle posizioni downhand, verticale e overhead. Prendi il fattore operatore come 0, 25.

Soluzione:

Esempio 3 :

Trova il tempo standard per tagliare strisce lunghe 15 m da piastre di 10 mm e 60 mm di spessore, utilizzando una torcia da taglio ossiacetilenica manuale.

Soluzione:

(a) Per piastra da 10 mm di spessore

(b) Per piastra da 60 mm di spessore

Esempio 4:

Determinare il costo di un metro di saldatura del raccordo da 6 mm eseguita manualmente con elettrodi rivestiti di base di 5 mm di diametro con una velocità di avanzamento di 30 cm / min. Il fattore dell'operatore è del 30% e la resa del metallo di riempimento è del 55%. Il peso del metallo di saldatura depositato è 0-175 kg / m. Assumi il tasso di paga del saldatore come Rs.10 / h, il potere costa Rs.2IKWh e il costo degli elettrodi coperti come Rs.30 / kg. Prendi 'on-cost' al 150%.

Soluzione:

Esempio 5:

Determinare il costo di una saldatura per filetto di 6 mm realizzata con il processo di saldatura semi-automatica di CO ₂ utilizzando un filo dell'elettrodo di 1, 2 mm di diametro. Il ciclo di lavoro dell'operatore è del 50% e la resa del metallo di riempimento è del 95%. Il peso del metallo di saldatura depositato è 0-175 kg / m. Prendi il prezzo dell'elettrodo come Rs.50 / kg; Il gas CO ha un costo di Rs.20 / m ³ ; tasso di paga del saldatore come Rs.12 / h; spese generali come Rs.15Ih; velocità di marcia di 40 cm / min, e una portata di gas di 20 litri / min.

Soluzione :