Teknik och trender inom tysk smältsvetsning

Transkript

1 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 integrerad del av modern och långsiktigt hållbar produktion. Sammanfogningsteknik har en nyckelroll inom flera och allt större marknadssektorer, till exempel: transportsektorn bilindustri, varvsindustri, luftfart och järnväg energisektorn stålkonstruktionsindustrin processindustrin mikrosystem 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 anställda 21,7 miljarder euro. Det är värt att notera att den största andelen av förädlingsvärdet kommer från den direkta användningen av svetssutrustningar. Den tyska svetsindustrins 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 utnyttjande 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 Grävmaskin i en dagbrottsgruva för brunkol. Varianter av MIG/MAG -båg typer och materialövergångar med samma elektroddimension. Bågspänning (V) A 220 A 310 A 400 A Trådmatningshastighet (m/min) DC 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) 11

2 Årlig leverans av industrirobotar År Världen Kina Tyskland USA Sverige Svetsrobotar 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 sammanfogningsteknik, med målsättningen att skapa en medarbetarstab 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 produktionssvetsning utan att använda MIG och MAG. Vid MIG-svetsning (Metal Inert Gas) och MAGsvetsning (Metal Active Gas) innesluts trådelektroden 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 O 2, NO, CO 2, N 2 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 relativt 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 numera en väl etablerad högprestandametod, som används inom exempelvis tillverkning av stora stålkonstruktioner, varvsindustri och vid tillverkning av rör med stor diameter. För speciella ändamål och behov har andra svetsningsmetoder utvecklats, till exempel pulssvetsning för noggrann styrning av trådelektrodens avsmältning. Såväl låg- som högenergimetoder används för framställning av belagd metallplåt med liten godstjocklek eller av kompoundplåt av till exempel aluminium och stål. För att ge 12

3 Korea Japan Tyskland Italien USA Frankrike Kina Indien Sverige Världen Antal installerade industrirobotar på arbetare. 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 automatisering och användning av industrirobotar. Industrirobottätheten i Tyskland är mycket hög i internationell jämförelse. Robottätheten definieras som antalet industrirobotar per anställda i tillverkningsindustri. Industrirobotar i svetsningstillämpningar ger inte bara högre flexibilitet i mycket diversifierad produktion, det möjliggör också hög och jämn kvalitet. 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 robotoperatörer. Därför har det vägledande dokumentet DVS 1184 tagits fram, som komplettering till ISO 14732, Welding personnel Qualification testing of welding operators and weld setters for the mechanized and automatic welding of metallic materials (motsvarar SS-EN ISO 14732, Svetspersonal Prövning av operatörer för helmekaniserad svetsning och maskinställare för helmekaniserad och automatiserad 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 integrerat rökutsug, för att klara dagens arbetsmiljögränser för svetsrök och skadliga gaser. För motståndssvetsning måste arbetet med elektro magnetiska 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. Vi hjälper er genom certifieringsprocessen! KONTAKTA OSS REDAN IDAG info@elga.se CERTIFIERINGSKRAV ENLIGT EN NYA EU-REGLER FÖR SVETSNING AV STÅLKONSTRUKTIONER Telefon info@elga.se Elga marknadsförs av ITW Welding 13

4 Forskning För att åstadkomma en väl fungerande integration mellan sammanfogningsprocesserna och produktionsprocesserna som helhet, krävs heltäckande 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 konstruktions- och simuleringsarbete svarar nu för 16 % av offentlig forskning i Tyskland. Fördelningen av resurser för materialteknisk forskning mellan olika material har förändrats under 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 lasersvetsning med 22 %. Plasmatemperatur Flödeshastighet Innehåll av metallånga 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!

5 Forskningsområden i Tyskland, 2013 Översikt för robottillämpningar installerade i Tyskland 13% 9% 16% 24% 38% 60,5% 1,6% 3,5% 0,4% 6,3% 27,4% 0,3% Hårdlödning Limning Laserskärning Bågsvetsning Annat; som hantering, målning, montering etc. Lasersvetsning Punktsvetsning Processer Material Hälsa och säkerhet Automation Beräkning, konstruktion och simulering Tillförlitligt och komfort skydd designat för svetsare Uppgradera till en lättare turbo! Nya 3M Speedglas Adfl o fl äktassisterade 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: Under tryggare förhållanden svetsen #4 #

6 livslångt lärande Sammanfogning och framför allt svetsning är ett mycket komplext område som spänner över många discipliner. Några av dessa är själva svetsningsmetoderna och deras utrustning, konstruktionsmaterialens 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 kompetensprövning. En egenhet hos svetsning är behovet av väl fungerande, globala system för utbildning och certifiering av svetsare system som leder till internationellt accepterade svetsarprov och globala standarder för svetsningsprocesser och sammanfogning. Idag finns därför flera internationella standarder och DVS-riktlinjer för praktisk och teoretisk utbildning av dem som arbetar professionellt med svetsning. En mycket viktig standard är de internationella IIW-riktlinjerna för ingenjörer, tekniker, specialister och svetsare, IAB-252r2-14 Guideline for Personnel with Qualification for Welding Coordination. Denna standard är betydelsefull eftersom den är den högsta standarden för kompetensprövning inom området. Under de senaste åren har vi i Tyskland varje år utbildat nästan 800 internationella svetsningsingenjörer och -tekniker (International Welding Engineer, IWE och International Welding Technologist, IWT) och cirka internationella svetsningsspecialister och yrkessvetsare (International Welding Specialists, IWS och International Welding Practitioners, IWP). Nedan anger vi ytterligare några viktiga standarder och riktlinjer för professionell högkvalitetssvetsning och -sammanfogning. För motståndssvetsning 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 Requirements for Education, Examination and Qualification. Certifiera er mot EN EN EN 3834 ECM AAA Certification AB Göteborgsv. 16H, Alingsås

7 Fördelningen av svetsforskningen % 7% 8% 5% 22% 10% 13% Elektronstrålesvetsning Hybridsvetsmetoder Övrigt MIG/MAG- och TIG/plasmasvetsning Motståndssvetsning Lasersvetsning 18% 12% 11% 45% 32% Områden för materialforskning % 4% 6% 5% 14% 33% 6% 9% 5% 16% Plaster Keramiska material Blandmaterial Andra Stål Aluminium Magnesium 7% 2% 36% 29% I Tyskland har totalt närmare 450 personer examinerats 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 sammanfogning generellt, är redan nu mycket kraftfulla och intelligenta verktyg för att tackla problemen och utmaningarna i tillverkningsindustrin. Nya utmaningar 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 multimaterialkonstruktioner 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 nätverksbaserade 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 materialteknisk forskning under en tioårsperiod. Under de sista fem åren omfördelades resurserna till 33 % aluminium och stål 29 %. Nedan visas fördelningen av resurser för svetsteknisk forskning under samma period, där resurserna omfördelats så gasbågs svetsning är högst prioriterat med 32 %, men nu följt av laser svetsning med 22 %. 17