Wybór drutu MIG


Konkurencyjność w przemyśle offshore, rosnące ceny surowców, energii i transportu – to zaledwie kilka problemów, zmuszających producentów do skutecznego poszukiwania sposobów obniżenia kosztów i ostatecznie poprawy zyskowności.

Ponieważ spawanie może być znaczącą czynnością produkcyjną w wielu firmach, jest zwykle jednym z pierwszych procesów produkcyjnych poddawanych dokładnej analizie w celu obniżenia kosztów. Niestety wielu producentów uważa, że przejście na tańszy drut MIG będzie decydujące dla ich budżetu. W rzeczywistości słaby drut MIG może przełożyć się na dodatkowe wydatki na operacje wstępne, takie jak cięcie, formowanie, przygotowanie powierzchni i spoin, podsuszanie, czyszczenie, sczepianie, szlifowanie i malowanie.


GMAW: Wybór drutu MIG



W rzeczywistości podczas badania całkowitych kosztów spawania cena drutu wynosi często zaledwie około 4% faktycznych kosztów, podczas gdy większość stanowią koszty ogólne i robocizna. Tak więc oszczędność kilku groszy na cenie drutu może ostatecznie kosztować firmę o wiele więcej w czynnościach obniżających produktywność, których można byłoby uniknąć.

Wybór jakościowego drutu MIG jest istotny. Może on być bardziej tolerancyjny dla błędów i dawać mocne spoiny nawet w niedoskonałych warunkach. Weźmy przykładowo płytę zanieczyszczoną powierzchniowo. W przypadku odpowiedniego drutu MIG pewne operacje przygotowawcze są zbędne. A ponieważ coraz więcej firm stawia na robotykę, dobry jakościowo drut MIG zapewni odpowiednią jakość spoiny, a poprawki nie są konieczne.


GMAW: wybór drutu MIG


Powszechne błędy w doborze drutu MIG i sposoby na ich uniknięcie
Najpopularniejszymi rodzajami drutu MIG do spawania stali niestopowej są ER70S-3 i ER70S-6. Druty te są przeznaczone do spełniania wymagań minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 482 MPa. Lecz który z nich jest lepszy do danego zastosowania?

ER70S-3 jest zwykle stosowany do czystego materiału rodzimego, bez oleju i rdzy. Jest to także najlepszy wybór dla uniknięcia wysp krzemowych, które mogą czasem powstawać na spoinie, nadając jej szklisty wygląd. Farba nanoszona na takie miejsca może się z czasem złuszczać. Poza tym przy spawaniu wielowarstwowym wyspa będzie wykrywania w badaniu rentgenowskim jako wtrącenie żużlowe. Takie wady mogą wymagać kosztownych poprawek.

Wybierz drut ER70S-6 do spawania na płycie pokrytej zanieczyszczeniami powierzchniowymi, gdyż posiada on właściwy odtleniacz, zwalczający takie problemy. Odtleniacz absorbuje tlen, więc ulatnia się on w łuku lub tworzy tlenki. ER70S-6 jest też lepszy do tworzenia gładkiego przejścia ze spoiny do metalu rodzimego, nazywanego też związaniem. Lepsze związanie może być wymagane w zastosowaniach podatnych na zmęczenie. Drut ER70S-6 może zapewniać lepsze zwilżanie na brzegu spoiny w porównaniu z ER70S-3.
Dobry jakościowo drut MIG jest krytyczny w zastosowaniach spawania robotycznego.

Poza stalą niestopową
Stale niskostopowe wysokiej wytrzymałości (HSLA) stają się coraz bardziej popularne w produkcji w wielu dziedzinach przemysłu. Oprócz nich zaawansowane stale wysokiej wytrzymałości (AHSS) również zdobywają uznanie w przemyśle motoryzacyjnym, gdzie obniżanie wagi staje się priorytetem.

Jednak badania wykazały, że wzrost wytrzymałości metalu rodzimego w AHSS czyni wytrzymałość spoiny bardziej podatną na wady spawalnicze. Wady i nieciągłości w spoinie oraz strefy wpływu ciepła, tolerowane wcześniej w zastosowaniach stali niskowęglowej, mogą powodować odrzuty w konstrukcjach spawanych ze stali AHSS. Bardzo ważny jest dobór najlepszych materiałów spawalniczych oraz optymalizacja procedur, jak też program zapewniania jakości.

Podczas spawania stali HSLA i AHSS bardzo ważne jest zwracanie szczególnej uwagi na dopasowanie elektrody w zależności od szczególnych wymagań i warunków zastosowania. Zastosowania te są zwykle mniej tolerancyjne dla wad spawalniczych.


GMAW: wybór drutu MIG

 

„Dopasowany” metal spoiny ma minimalną granicę plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie równą lub wyższą minimalnym określonym parametrom wytrzymałościowym metalu rodzimego. Jednak w przypadku nadmiernego dopasowania metalu spoiny to metal rodzimy jest zmienną kontrolującą. W takiej sytuacji ważne jest sprawdzenie właściwości metalu rodzimego dla upewnienia się,
że połączenie ma wymaganą wytrzymałość. Przed dokonaniem ostatecznego wyboru zawsze należy skonsultować się z projektantem, inżynierem spawalnictwa i dostawcą elektrod.

Wpływ średnicy drutu
Zgodna średnica drutu jest krytyczna dla zapewnienia prawidłowego przepływu prądu z końcówki kontaktowej do drutu. Zbyt mały rozmiar drutu powoduje powstawanie łuku między drutem i średnicą wewnętrzną końcówki, wywołując erozję końcówki i ostatecznie połączenie tych elementów. Zbyt duży drut powoduje nadmierną siłę podawania, blokowanie końcówki, poślizgi i przestoje.

Podczas produkcji drutu należy zwrócić uwagę na unikanie gwałtownych zmian średnicy i odlewu, gdzie końce drutu są połączone ze sobą spoinami doczołowymi. Takie spoiny produkcyjne w szpuli drutu mogą często powodować znaczące zmiany w średnicy lub kształcie w drutach MIG niższej jakości. Zmiany średnicy w czasie, nawet w zakresie specyfikacji AWS, mogą również wpływać na wielkość osadzania nawet do 8%. Jednym ze sposobów zapewniania przez producentów zgodności średnicy i zwiększania jakości spoin jest badanie całego drutu przy użyciu laserowych metod kontroli mikrometrycznej.


Znaczenie składu chemicznego
Bądź pewien, że dobierasz drut o zgodnym składzie chemicznym. Dlaczego? Powoduje on uzyskanie lepszej wydajności. Wydajność z kolei daje lepszą, bardziej stabilną kontrolę jakości. Operatorzy i inżynierowie spawalnictwa będą mogli raz na zawsze ustanowić swe procedury, a nie dopasowywać je do zmiennego składu chemicznego drutu.

Ważna rzecz do wzięcia pod uwagę: istnieją dwie metody analizy i kontroli stopu, opisane przez AWS A5.01. Pierwsza i najbardziej rozpowszechniona wykorzystuje kontrolę poprzez numer wytopu. Typowy certyfikat wytopu opiera się na małej próbce, pobranej z wytopu roztopionej stali. Wskazuje on, że skład chemiczny wytopu mieści się w zakresie specyfikacji AWS dla danego zastosowania. Problem polega na tym, że taka mała próbka reprezentuje skład olbrzymiej ilości – czasem 125.000 kg – roztopionej stali.

Poza tym podczas odlewania ciągłego dochodzi do segregacji pierwiastków w kadzi. Zwykle koniec wytopu (górna część kadzi) zawiera stal o większym nagromadzeniu pozostałości i pierwiastków niż jest wykazywane dla reszty wytopu. Ponieważ certyfikacja wytopu jest uśrednieniem jego początku, środka i końca, istnieje pewne prawdopodobieństwo, że materiał wytopu może zawierać stal nie spełniającą wymagań AWS. Poza tym ponieważ w hucie topione są różne zamówienia, może dojść do zmieszania materiałów o innym składzie chemicznym. Taki materiał może zmieniać naturę stali, czasem w znacznym stopniu.

Drugą metodą analizy i kontroli stopu jest kontrolowany skład chemiczny. W tym scenariuszu każdy zwój pręta (zwykle 1250 do 2250 kg surowej stali) jest dwukrotnie badany przez producenta elektrod pod katem składu chemicznego przed przekazaniem do produkcji. W ten sposób właściwości określonego zwoju stali są dopasowane do jakości wymaganej dla określonych elektrod, a stal jest umieszczana w elektrodach w odpowiedni sposób. W porównaniu z metodą certyfikacji wytopu daje to możliwość uzyskania dodatkowej zgodności składu chemicznego.

Należy też zauważyć, że chociaż AWS zapewnia wymagania składu chemicznego dla gotowego produktu, nie istnieje system monitorowania lub polityki zgodności. W niektórych zastosowaniach spełnienie wymagań przemysłu może być ważniejsze niż zgodność z wymogami AWS. Takie normy przemysłowe obejmują American Bureau of Shipping (ABS), U.S. Military Requirements (MIL), Lloyds, Bureau Veritas i American Society of Mechanical Engineers (ASME).
Speed-Feed® Drums to jeden z wielu rodzajów opakowań drutu SuperArc® MIG.


Opakowanie: Ważniejsze niż możesz przypuszczać.

Przy obecnej różnorodności opakowań na rynku wybór właściwego dla drutu MIG jest ważnym czynnikiem kosztowym. Przykładowo opakowania w tzw beczkach oraz w bębnach, szpulach lub pudełkach mogą oferować wiele korzyści finansowych. Zwykle opakowania te są oferowane w niższej cenie jednostkowej ze względu na fakt, iż wymagają mniejszych nakładów transportowych przez producenta.


GMAW: wybór drutu MIG           GMAW: wybór drutu MIG


Opakowania tzw. beczki, szczególnie pożądane w zastosowaniach robotycznych lub ciężkiej półautomatycznej produkcji warsztatowej, umożliwiają zmniejszenie liczby zmian opakowań drutu w ciągu zmiany roboczej lub tygodnia. Z drugiej strony opakowania te mogą oznaczać wyższe koszty magazynowe oraz stratę przestrzeni w niektórych zakładach. Podstawowa zasada postępowania jest następująca: niektóre branże osiągają najlepszą relację ceny do kosztów magazynowych, gdy opakowanie ulega zużyciu i wymianie w ciągu około 30 - 45 dni.
Poza tym podczas rozważania opcji opakowania należy uwzględnić warunki w zakładzie. Podczas gdy jedna firma może osiągać korzyści poprzez zakup drutu w beczkach, inny producent z zapylonym i wilgotnym zakładem i/lub ograniczeniami przestrzeni może raczej wybrać pudełko lub bęben, oferujące pełną osłonę. Oprócz tego należy pamiętać, że odsłonięty drut jest pod napięciem podczas spawania. Ze względów bezpieczeństwa niektóre zakłady mogą preferować opakowania zamknięte. I chociaż otwarta szpula może być tańsza niż bęben lub pudełko, ruchome części urządzenia rozwijającego mogą stanowić zagrożenie. Urządzenie to dodatkowo będzie wymagać konserwacji i utrzymania – co jest kolejnym czynnikiem finansowym do rozważenia.

Koszt odpadów jest kolejnym problemem dla producentów. Dla jeszcze większych oszczędności można wybrać kartonowe pudełko podlegające pełnemu recyklingowi, które można zmiażdżyć i rozdrobnić, a nie drewniany lub metalowy bęben. Poza tym stosowanie takich pudełek będzie wspomagać zgodność firmy z normą ISO 14001, najnowszym kryterium oceny dostawców w branży motoryzacyjnej i innych. Opakowania
Lincolna Accu-Pak® do drutu MIG mają paski do podnoszenia i łatwiejszego przenoszenia.

Takie elementy jak paski do podnoszenia ułatwiają operatorom przenoszenie opakowań. Poza tym drewniana paleta pod opakowaniem umożliwia wygodny transport wózkiem widłowym W odróżnieniu od nich zintegrowane palety z kartonu można łatwo uszkodzić wózkiem. Na koniec należy wybierać opakowania, które pasują do układu zakładu. Przykładowo, jeśli niektóre stanowiska spawalnicze znajdują się na półpiętrze, podnoszenie i używanie niektórych rodzajów opakować może być utrudnione.


Przejście na MIG

Do tego momentu omówiliśmy, jak uzyskać jak najwięcej w przypadku drutu MIG. Co jednak, jeśli producent używa obecnie do spawania elektrodę otuloną, drut rdzeniowego czy spawanie łukiem krytym? Czy przejście na MIG może zapewnić korzyści w takich zastosowaniach?

W dziedzinie motoryzacji, budownictwa, budowy statków oraz zastosowania blach często uzyskuje się zyski ze zmiany na drut MIG. Korzyści te obejmują spawanie bez żużlu z mniejszym czyszczeniem, nawet w operacjach wielowarstwowych. Poza tym MIG wymaga niższego poziomu umiejętności operatora niż spawanie elektrodą otuloną lub TIG.

Użycie dwóch drutów MIG, nazywane procesem Tandem MIG®, zapewnia niższe ciepło doprowadzone niż łuk kryty, a także mniejsze odkształcenia. Jest to również bardzo wszechstronny proces, który można stosować z szerokim zakresem materiałów, od metali wysokiej wytrzymałości / niskostopowych do zaawansowanych stali wysokiej wytrzymałości.

Zależnie od wyposażenia i procedur, MIG ma potencjał dla spawania we wszystkich pozycjach, co oznacza niższe koszty mocowania lub ustawiania. Ma też niższe ciepło doprowadzone, z wyjątkiem trybu MIG z łukiem natryskowym, co oznacza mniejsze odkształcenia i przepalenia w wykończonej spoinie. Inne korzyści obejmują wyższą wydajność, 97 – 98%. Dla porównania spawanie elektrodą (SMAW) oferuje wydajność jedynie 60 – 70% ze względu na takie czynniki, jak rozprysk, pokrywanie żużlem i stratę końcówek.

Poza tym pełny drut MIG ma zwykle lepsze położenie niż drut rdzeniowy. Położenie drutu jest jego zdolnością do wychodzenia z końcówki kontaktowej za każdym razem w tym samym miejscu dla lepszego umieszczenia spoiny. Może to mieć znaczenie, szczególnie w zastosowaniach zautomatyzowanych. Podczas porównywania położenia drutu MIG w złączu należy zwrócić uwagę na zgodny odlew jako kolejny czynnik wspomagający dokładne położenie drutu.


Podsumowanie
Podczas poszukiwania możliwości obniżenia kosztów ogólnych spawania należy patrzeć dalej niż tylko cena drutu. Oszczędność kilku złotych na krótką metę może kosztować duże kwoty w stratach produkcyjnych w dłuższej skali czasowej. Pamiętaj, aby wybrać odpowiedni drut do danego zastosowania, sprawdzić jego skład chemiczny i zakupić najlepszą wersję opakowania do zakładu, gdzie będzie używany. Jakość drutu MIG ma znaczenie w całościowej strukturze kosztów. Wybieraj mądrze.