Transcript Läs artikeln "Teknik och trender inom tysk smältsvetsning".

TEMA INTERNATIONELLT
Svetsning är alltjämt en intressant och växande marknad och svetsning är och förblir ett av
kärnelementen i modern och hållbar produktion. Kraven på produktions- och svetsningsteknik
idag och i framtiden drivs av sociala, ekonomiska, tekniska och vetenskapliga trender.
Teknik och trender
inom tysk smältsvetsning
Sammanfogningstekniken blir en allt mer integre­
rad del av modern och långsiktigt hållbar produk­
tion. Sammanfogningsteknik har en nyckelroll
inom flera och allt större marknadssektorer, till
exempel:
• transportsektorn – bilindustri, varvsindustri,
luftfart och järnväg
• energisektorn
• stålkonstruktionsindustrin
• processindustrin
• mikrosystem
Grävmaskin i en dagbrottsgruva för brunkol.
Varianter av MIG/MAG­­-båg­­typer och material­
övergångar med samma elektroddimension.
36
32
Bågspänning (V)
En annan viktig aspekt är att tillverkning och
drift av utrustning och system för sammanfogning
sammanlagt svarar för omkring 4 % av det totala
förädlingsvärdet tillverkningsindustrin skapar. I
Tyskland uppgick under 2013 det som skapades
med sammanfogningsteknik till 19,9 miljarder
euro. Om man räknar med förädlingsvärdet för
tillverkning av utrustning för sammanfogning,
blir det totala förädlingsvärdet som under 2013
skapades av 405 000 anställda 21,7 miljarder euro.
Det är värt att notera att den största andelen av
förädlingsvärdet kommer från den direkta använd­
ningen av svetssutrustningar. Den tyska svetsindu­
strins produktionsvärde under 2013 var nästan
3 miljarder euro. Av detta gick närmare 60 % på
export. Vissa tillämpningar och produkter kan
över huvud taget inte förverkligas utan utnytt­
jande av innovativ sammanfogningsteknik. Den
tillämpas snart sagt överallt och har därmed stor
betydelse för utvecklingen av produktionssystem
anpassade för ett hållbart samhälle.
Nuvarande tekniska och sociala trender
skapar ett tryck för omställning till ett samhälle
som i högre grad än idag vilar på kunskap och
kompetensutveckling och det är det samhället
som kommer att utgöra grunden för de framtida
produktionssystemen. Såväl Tysklands som hela
28
24
20
DC
16
≈
130 A
220 A
310 A
400 A
2
6
10
14
Trådmatningshastighet (m/min)
Företagsspecifika
beteckningar för
utrustningar för
kortbågssvetsning:
coldArc (EWM)
ColdMIG (Merkle)
Control Weld (Cloos)
IAC (Migatronic)
SpeedRoot (Lorch)
Speed Weld (Cloos)
SP-MAG II (Panasonic)
SSA (Oerlikon)
SteelRoot (Fronius)
STT (Lincoln)
WiseRoot (Kemppi)
WiseThin (Kemppi)
›
svetsen #4 2014 11
TEMA INTERNATIONELLT
›
Årlig leverans av industrirobotar
År
Världen
Kina
Tyskland
USA
Sverige
2008
113 000
7 800
15 000
13 400
1 100
2009
60 000
5 500
8 500
6 800
587
2010
120 000
15 000
14 000
14 400
682
2011
166 000
22 600
19 500
20 500
1 016
2012
159 000
23 000
17 500
22 400
1 016
Svetsrobotar
44 500
10 900
2 730
8 400
169
Andel svetsrobotar
28%
47%
16%
38%
17%
Europas viktigaste medel för att behålla global
konkurrenskraft är människors kunskaper och
yrkesskicklighet. I Tyskland erbjuder därför den
internationella svetstekniksammanslutningen GSI
(Gesellschaft für Schweißtechnik International) en
mängd olika utbildningar inom sammanfognings­
teknik, med målsättningen att skapa en medarbet­
arstab med hög utbildnings- och kompetensnivå.
Utbildningarna vänder sig till såväl ingenjörer
som till tekniker och svetsare. Vi kommer senare
att ge några exempel på de olika utbildningar GSI
erbjuder i Tyskland.
I det följande beskrivs och diskuteras några
olika sammanfogningstekniker, huvudsakligen de
olika smältsvetsningsmetoder som haft den mest
intressanta tekniska utvecklingen under de senaste
fem åren.
Smältsvetsning
Gasmetallbågsvetsning
Gasmetallbågsvetsning är idag den viktigaste
svetsningsmetoden. I moderna industriländer
är det närmast otänkbart att bedriva produk­
tionssvetsning utan att använda MIG och MAG.
Vid MIG-svetsning (Metal Inert Gas) och MAGsvetsning (Metal Active Gas) innesluts trådelek­
12 svetsen #4 2014
troden och smältbadet av en inert respektive aktiv
skyddsgas.
Numera finns en mängd olika skyddsgaser att
tillgå. De vanligaste gaserna för MIG-svetsning är
argon och helium samt blandningar med dessa,
men det finns också en del specialgaser som
innehåller mycket små mängder O2, NO, CO2, N2
eller andra komponenter. Dessa specialgaser har
utvecklats som ersättare för helium, som är dyrt,
och används vanligen vid svetsning av aluminium.
Gasmetallbågsvetsningens fördelar är dess rela­
tivt enkla handhavande, dess förmåga att klara alla
svetslägen samt dess höga, eller när så behövs låga,
smälttal med optimerad värmetillförsel.
Svetsning med pulverfylld rörelektrod är nu­
mera en väl etablerad högprestandametod, som
används inom exempelvis tillverkning av stora
stålkonstruktioner, varvsindustri och vid tillverk­
ning av rör med stor diameter.
För speciella ändamål och behov har andra
svetsningsmetoder utvecklats, till exempel puls­
svetsning för noggrann styrning av trådelektro­
dens avsmältning. Såväl låg- som högenergimeto­
der används för framställning av belagd metallplåt
med liten godstjocklek eller av kompoundplåt
av till exempel aluminium och stål. För att ge
TEMA INTERNATIONELLT
400
2011
2012
300
200
21 23
1
1
55 58
0
Korea
Japan Tyskland Italien
USA
verksamma svetsare en överblick över de olika
MIG/MAG-­metoder som utvecklats de senaste
åren och lanserats under egna handelsnamn, har
den tyska svetstekniksammanslutningen DVS (Die
Verbindungs Spezialisten) tagit fram det tekniska
översiktsdokumentet DVS 973, Übersicht der
Prozessvarianten des MSG-Schweißens.
Robotsystem
Inom svetsning går utvecklingen allt mer mot auto­
matisering och användning av industrirobotar.
Industrirobottätheten i Tyskland är mycket hög i
internationell jämförelse. Robottätheten definieras
som antalet industrirobotar per 10 000 anställda i
tillverkningsindustri.
Industrirobotar i svetsningstillämpningar ger
inte bara högre flexibilitet i mycket diversifierad
produktion, det möjliggör också hög och jämn kva­
litet. För att utnyttja robotteknikens fulla potential
krävs emellertid ett nära och effektivt samspel
mellan människa och robot. Det betyder att det
finns ett stort behov av utbildning av robotopera­
törer. Därför har det vägledande dokumentet DVS
1184 tagits fram, som komplettering till ISO 14732,
Vi hjälper
er genom
certifieringsprocessen!
KONTAKTA OSS REDAN IDAG
[email protected]
Frankrike
Kina
Indien
Sverige Världen
Antal installerade
industri­robotar på
10 000 arbetare.
Welding personnel – Qualification testing of weld­
ing operators and weld setters for the mechanized
and automatic welding of metallic materials (mot­
svarar SS-EN ISO 14732, Svetspersonal – Prövning
av operatörer för helmekaniserad svetsning och
maskinställare för helmekaniserad och automa­
tiserad svetsning av metalliska material).
Hälsa och säkerhet
Allt högre krav på miljövänlighet och allt strängare
arbetsmiljökrav är ytterligare en teknisk utmaning
för de olika bågsvetsningsmetoderna. Hälso- och
säkerhetsaspekter blir allt viktigare och det är ofta
nödvändigt att fasa ut bågsvetsningsmetoder med
hög svetsrökemission. Alternativt använda bättre
rökutsugssystem, till exempel brännare med inte­
grerat rökutsug, för att klara dagens arbetsmiljö­
gränser för svetsrök och skadliga gaser.
För motståndssvetsning måste arbetet med
elektro­magnetiska fält och de risker de medför
för människor ges hög prioritet.
Lasersvetsning medför också risker genom
optisk strålning, som svetsare och annan berörd
personal måste skyddas mot.
›
CERTIFIERINGSKRAV ENLIGT
EN 1090-2
NYA EU-REGLER FÖR SVETSNING AV STÅLKONSTRUKTIONER
Telefon. 031-726 46 00
[email protected]
Elga marknadsförs av ITW Welding
www.itwwelding.eu
svetsen #4 2014 13
TEMA INTERNATIONELLT
›
Forskning
För att åstadkomma en väl fungerande integration
mellan sammanfogningsprocesserna och pro­
duktionsprocesserna som helhet, krävs heltäck­
ande simuleringar av hela produktionssystemet.
För bågsvetsning har grundforskning om plasma
avgörande betydelse. Vi har sett många framsteg
inom modellering och processimulering, som givit
djupare insikter i de olika processerna.
Beräkning och modellering samt konstruk­
tions- och simuleringsarbete svarar nu för 16 % av
offentlig forskning i Tyskland.
Fördelningen av resurser för materialteknisk
forskning mellan olika material har förändrats un­
der de senaste tio åren, så att de under periodens
sista fem år omfördelats så att aluminium ligger på
33 %, följt av stål med 29 %.
Samma gäller fördelningen av resurser för
svetsteknisk forskning mellan olika metoder där
resurserna under periodens sista senaste fem år
omfördelats så gasmetallbågsvetsning fortfarande
är högst prioriterat med 32 %, men nu följs av laser­
svetsning med 22 %.
Plasmatemperatur
Innehåll av metallånga
Flödeshastighet
Tryckfördelning
Beräknad fördelning av temperaturen i plasmat,
mängden metallånga, flödeshastighet, tryckfördelning
i spraybågen. I bakgrunden visas färgskalor, som är en
funktion av strålningens styrka.
Svetsrök utsugning.
Webshop med fördelaktiga rabatter!
www.plymothwebshop.com
www.plymoth.com
14 svetsen #4 2014
TEMA
TEMA INTERNATIONELLT
Forskningsområden i Tyskland, 2013
Översikt för robottillämpningar installerade i Tyskland
1,6%
3,5% 0,4%
6,3%
0,3%
16%
38%
13%
60,5%
9%
Hårdlödning
Limning
Laserskärning
Bågsvetsning
Annat; som hantering,
målning, montering etc.
Lasersvetsning
Punktsvetsning
27,4%
24%
Processer
Material
Hälsa och säkerhet
›
Automation
Beräkning, konstruktion
och simulering
Tillförlitligt skydd
och komfort
designat för svetsare
Uppgradera till en lättare turbo!
Nya 3M Speedglas Adflo fläktassisterade andningsskydd har ett Litium-Jon
batteri som minskar utrustningens totalvikt med nästan 20% och därmed
ger en ännu bättre komfort. Kombinerat med de senaste svetshjälmarna
från 3M Speedglas kan vi erbjuda en komplett säkerhetslösning för i stort
sett alla svetsmiljöer.
Läs mer på vår hemsida: www.3M.se/personskydd
Under tryggare förhållanden
svetsen #4
#3 2014 15
TEMA INTERNATIONELLT
›
livslångt lärande
Sammanfogning och framför allt svetsning är ett
mycket komplext område som spänner över många
discipliner. Några av dessa är själva svetsnings­
metoderna och deras utrustning, konstruktions­
materialens egenskaper och hur de förändras vid
svetsning, konstruktiv utformning och anpassning
till svetsning och rationell tillverkning.
För att uppnå och vidmakthålla en välutbildad
och yrkesskicklig kår av svetsare och ingenjörer
krävs väl genomtänkta och omfattande system och
standarder för utbildning, övning och kompetens­
prövning.
En egenhet hos svetsning är behovet av väl
fungerande, globala system för utbildning och
certifiering av svetsare – system som leder till in­
ternationellt accepterade svetsarprov och globala
standarder för svetsningsprocesser och samman­
fogning.
Idag finns därför flera internationella standard­
er och DVS-riktlinjer för praktisk och teoretisk
utbildning av dem som arbetar professionellt med
svetsning. En mycket viktig standard är de inter­
nationella IIW-riktlinjerna för ingenjörer, tekniker,
specialister och svetsare, IAB-252r2-14 Guideline
for Personnel with Qualification for Welding Coor­
dination. Denna standard är betydelsefull eftersom
den är den högsta standarden för kompetenspröv­
ning inom området.
Under de senaste åren har vi i Tyskland varje
år utbildat nästan 800 internationella svetsnings­
ingenjörer och -tekniker (International Welding
Engineer, IWE och International Welding Tech­
nologist, IWT) och cirka 1 500 internationella
svetsningsspecialister och yrkessvetsare (Interna­
tional Welding Specialists, IWS och International
Welding Practitioners, IWP).
Nedan anger vi ytterligare några viktiga stan­
darder och riktlinjer för professionell högkvalitets­
svetsning och -sammanfogning. För motstånds­
svetsning finns DVS-EWF-riktlinjerna:
• DVS-EWF 2941 European Welding Specialist for
Resistance Welding – Minimum Requirements
for Education, Examination and Qualification
• DVS-EWF 2940 European Welding Practioner
for Resistance Welding – Minimum Require­
ments for Education, Examination and Qualifi­
cation.
Certifiera er mot
EN 15085
EN 1090-1
EN 3834
ECM
16 svetsen #4 2014
AAA Certification AB
Göteborgsv. 16H, 441 43 Alingsås
0322-64 26 00 • www.a3cert.com
TEMA INTERNATIONELLT
Fördelningen av svetsforskningen
2003–2007
2008–2012
7%
10%
8%
17%
22%
5%
18%
13%
12%
11%
45%
32%
Områden för materialforskning
2003–2007
2008–2012
6%
4%
Elektronstrålesvetsning
Hybridsvetsmetoder
Övrigt
MIG/MAG- och
TIG/plasmasvetsning
Motståndssvetsning
Lasersvetsning
9%
6%
5%
5%
16%
14%
33%
28%
Plaster
Keramiska material
Blandmaterial
Andra
Stål
Aluminium
Magnesium
7%
2%
36%
I Tyskland har totalt närmare 450 personer exami­
nerats och godkänts enligt dessa standarder. För
hårdlödning kvalitetssäkrar vi enligt standard:
• DIN EN ISO 13585, Brazing – Qualification Test
of Brazers and Brazing Operators (motsvarar
SS-EN ISO 13585, Hårdlödning – Prövning av
lödare och operatörer för hårdlödning).
Sammanfattning
Befintlig teknik för svetsning, eller snarare sam­
manfogning generellt, är redan nu mycket kraftful­
la och intelligenta verktyg för att tackla problemen
och utmaningarna i tillverkningsindustrin. Nya ut­
maningar kommer emellertid från olika håll. Krav
på lätta konstruktioner, internetbaserad mobilitet
och krav på långsiktigt hållbar energiförsörjning
är bara några exempel. Nya och starkare material
kommer att introduceras. Olika multimaterialkon­
29%
struktioner kommer att krävas. Kanske kommer vi
också att få se nya sammanfogningsmetoder eller
hybridprocesser utvecklas och kommersialiseras.
När dagens yrkesverksamma ska avlösas, måste
ung, välutbildad och skicklig arbetskraft stå beredd
att vidareutveckla deras erfarenhet. Det sker stora
förändringar i branschen. I framtiden kommer nät­
verksbaserade lösningar att utnyttjas i tillverkning
och sammanfogning i ännu högre utsträckning än
idag.
Teknologie doktor Klaus Middeldorf
GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik
International mbH
Professor Reinhard Winkler
GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik
International mbH Niederlassung
SLV Duisburg
Överst syns fördelningen
av resurser för material­
teknisk forskning under
en tioårsperiod. Under de
sista fem åren omfördel­
ades resurserna till 33 %
aluminium och stål 29%.
Nedan visas fördel­
ningen av resurser för
svetsteknisk forskning
under samma period, där
resurserna omfördelats
så gasbågs­svetsning är
högst prioriterat med
32%, men nu följt av
laser­svetsning med 22 %.
svetsen #4 2014 17