Témata
Reklama

Vybrané aspekty svařování vysokopevnostních ocelí

Společnost Strojírny Prostějov, a. s. se specializuje na výrobu technologicky náročných svařovaných ocelových konstrukcí a svařovaných dílců pro obráběcí, stavební a dopravní stroje a zařízení pro těžbu surovin. Více jak 95% zdejší produkce představují zakázky pro německý, švýcarský a švédský trh.

Výrobní činnost společnosti má zakázkový charakter založený na výrobě podle technické dokumentace dodané zákazníkem, a to v malých sériích i v kusovém množství. Díky dlouholetým zkušenostem jsou Strojírny Prostějov schopny vytvořit na základě zákazníkem předloženého 3D modelu sestavného výkresu nebo výkresu odlitku 2D výkresovou dokumentaci, rozpracovanou do jednotlivých výrobních fází a s optimalizovanou technologií.

Reklama
Reklama
Obr. 1. Speciální těžkotonážní přepravník z vysokopevnostní oceli vyrobený ve Strojírnách Prostějov

Nosnou výrobní operací je ruční svařování metodou MAG (tavící se elektrodou v ochranné atmosféře aktivního plynu). Celkové technologické možnosti Strojíren Prostějov jsou však schopny zajistit zhotovení kompletního výrobku, a to od CNC pálení přes NDT kontroly až po finální obrábění, povrchovou úpravu nebo montáž. Významnou část zpracovávaných materiálů tvoří vysokopevnostní oceli včetně jakosti S960Q (roční spotřeba cca 10 tun svařovacího drátu G89).

Obr. 2. Technologické možnosti zdejší obrobny: vodorovná vyvrtávačka WD 130 firmy TOS Varnsdorf

Od stavebnictví do strojírenství

Původní výrobní kapacity včetně administrativních a ostatních provozních budov byly postupně budovány od roku 1952 jako organizační součást Prefy Brno. Do roku 1989 byla těžištěm výroba formovací techniky převážně pro velkoplošné panely. Jako samostatný subjekt byly Strojírny Prostějov vyčleněny z původního závodu 07 STAST Brno v roce 1990. V letech 1989–1992 se těžiště výroby, v souvislosti se změnami priorit v oblasti stavebnictví k individuální výstavbě, přesunulo od formovací techniky do oblasti strojírenské výroby.

Řešení neshod vniklých při svařování

Vizí současné firmy je vyrábět (tedy především svařovat) lépe než samotní zákazníci nebo její konkurenti. V praxi to znamená svařovat rychleji, levněji a především kvalitněji. Přitom však každé ruční MAG svařování je z povahy věci nezbytně provázeno vadami. Tyto mohou být přípustné nebo nepřípustné, vnitřní nebo povrchové. Vždy jsou ale některé méně a jiné více nákladné, ať pro vlastní náklady na opravu, možné selhání při provozu nebo pro ztrátu důvěry zákazníka. Z tohoto pohledu k nejvíce nákladným vadám patří vady ve spojení kořenových vrstev svaru a vodíkové trhliny.

Výroba podle technické dokumentace dodané zákazníkem klade celkově vyšší nároky na přípravu i vlastní výrobu s ohledem na nejednotnost dokumentace různých zákazníků. Příkladem této nejednotnosti jsou detaily tupých 1/2V svarů, u kterých se lze setkat s různou mírou přítomnosti doporučených kořenových mezer a otupení (a tím i různou mírou proveditelnosti svaru), někdy dokonce na obdobných svarech téhož výrobku. Přitom geometrie svarových ploch je daná normou (EN ISO 9692-1 – Doporučení pro přípravu svarových spojů) a technologickými možnostmi metody. Nezřídka je tak konstruktérem požadováno plné provaření jednostranného svaru skrze až několik milimetrů kořenového otupení bez možnosti sestavení s adekvátní mezerou. Potom se dosažení shody s kvalitativními požadavky na svar přesouvá na výrobce a profesionalitu každého pracovníka na všech úrovních procesu od technické přípravy výroby, přes svářečský dozor až po samotné svářeče a zámečníky. Tehdy je nutno nedostatky v technologičnosti konstrukce napravovat přepracováním výkresů detailů geometrie svarových ploch nebo nadměrným broušením či drážkováním před vlastním svařováním. Vždy s ohledem na to, že neprovařené kořeny svaru vytvářejí vruby, které jsou právě u vysokopevnostních ocelí zvláště kritické.

Přestože výrobci MIG/MAG svařovacích strojů prezentují rozličné procesy pro zajištění hlubokého průvaru, výsledný svar při ručním svařování (za jiných než laboratorních podmínek) stále převážně ovlivňuje sám svářeč svou ne vždy konstantní rychlostí svařování nebo úhlem vedení hořáku. Tyto podstatné proměnné spolu se změnou geometrie svarových ploch vinou lokálních deformací ovlivňují možnost předběhnutí svarové lázně a tím i možnost neprůvaru. Strojírny Prostějov jsou si vědomy těchto rizik. Proto pro komfortní, konstantní a především přesně definované vymezení kořenových mezer používají originální vymezující klipy, jak je uvedeno na obrázku.

Obr. 3. Aplikace klipů vymezujících svarovou mezeru

Vodíkové trhliny jsou nazývány také studené trhliny. Oba názvy popisují jejich vlastnosti: objevují se převážně poté, kdy svarek je ochlazen na okolní teplotu a při jejich vzniku zároveň významně spolupůsobí přítomnost difuzního vodíku. Další dva nezbytné předpoklady vzniku trhliny jsou: vyšší úroveň vnitřních tahových napětí ve spoji a relativně vyšší obsah legujících prvků v oceli nebo v přídavném materiálu. U tohoto typu vad je důvěra zákazníka ohrožena nejvíce ‒ jejich výskyt totiž poukazuje na možnou nepřipravenost firmy svařovat vysokopevnostní oceli, a to na všech úrovních, od svářečů po management. Svařením zkušebních desek a vystavením specifikace postupu svařování (WPS) zodpovědnost firmy nekončí. Svařování ocelí od jakosti S890Q vyžaduje navíc také určitá opatření organizační nebo technická. Kromě jiného je nutné mít k dispozici například prostor pro přerušení výroby před nezbytnou zkouškou na přítomnost trhlin, a to jak prostor termínový (nutná doba mezi dovařením svaru a jeho zkouškou je mnoho desítek hodin), tak prostor fyzický, kam je možné svarek umístit bez rizika rychlého ochlazení.

Obvyklý postup při svařování ocelí těchto jakostí je následující:
1. dokonalá příprava svarových ploch
2. stehování „měkkým“ drátem
3. vybroušení stehů
4. předehřev
5. svaření i několika kořenových vrstev „měkkým“ drátem
6. „šňůrkování“ výplňových vrstev s respektováním mezihousenkových teplot (teplot interpass)
7. svaření krycích vrstev s bezvrubými přechody a s žíhací housenkou
8. dohřev bez meziochlazení svaru
9. pomalé ochlazování
10. čekání na zkoušku
11. zkouška na přítomnost trhlin magnetickou práškovou metodou

Obecně je každý krok stejně důležitý a opodstatněný a nelze jej vynechat nebo urychlit. Strojírny Prostějov proto realizují i taková opatření, jak zabránit odchylkám od předepsaných tepelných režimů svařování, například vinou nepohodlí svářečů při ohřevech nebo pro jejich relativní zdlouhavost. Pro tento účel firma navrhla a sestrojila baterie stacionárních plynových ohřívacích hořáků. Tyto jsou používány v obtížně přístupných místech nebo v případech, kdy je nutné na jednom svarku současně předehřívat, svařovat i dohřívat.

Obr. 4. Aplikace ohřevu v nepřístupných místech pomocí stacionárních hořáků

Ve výrobních podmínkách Strojíren Prostějov nepředstavují vodíkové trhliny prakticky žádný problém u ocelí jakostí S355 až S700M a menších tlouštěk ocelí S690Q. Vážně ale musí být brány na zřetel u ocelí S890, S960 a větších tlouštěk ocelí S690Q. Výrazný, ale stále zvládnutelný problém potom vodíkové trhliny představují u ocelí S1100. Čím vyšší je jakost (mez kluzu) materiálu, tím pečlivěji musí být sladěna příprava pro svar, ohřevy (předehřev, teplota interpass a dohřev) a vnesené teplo při svařování (počet housenek), protože svar bude vždy kritický tím, že může dojít k trhlinám nebo k odpevnění materiálu.

Autor příspěvku Ing. Jan Heto, IWE, získal vysokoškolské vzdělání v oboru strojírenská technologie na Fakultě strojní VŠB-TU Ostrava. Než nastoupil v roce 2012 do Strojíren Prostějov na pozici svařovací inženýr, působil jako projektant ocelových konstrukcí.

V této oblasti vidíme možnou spolupráci s vysokými školami, protože manévrovací prostor při svařování (parametr t8/5) je ze všech stran, oproti nižším jakostem ocelí, velmi omezen: teplotou předehřevu, teplotou interpass a minimálním a maximálním vneseným teplem při svařování. Jakékoliv experimentem ověřené posunutí těchto proměnných svařování, například použitím základních nebo přídavných materiálů konkrétních výrobců může být s ohledem na konečné náklady na svar přínosné.

Návratnost investic

Zvládání práce s novými materiály a technologiemi je podle našeho názoru jedinou cestou, jak udržet a zvyšovat konkurenceschopnost Strojíren Prostějov, a proto touto cestou jdeme. Náklady (finanční, kapacitní i obchodní) jsou někdy značné. Jejich reálné porovnání však podle našeho názoru není možné, tak jako není možné dělit nulou. Setrvání u původních klasických technologií by totiž již dávno vedlo ke ztrátě zákazníků, trhu a tím i samotné firmy, a bylo by tak nutno pomyslně kalkulovat s výše zmíněnou nulou.

Ing. Jan Heto, IWE

hetoJ@sppv.cz

Strojírny Prostejov

www.sppv.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 150120
Datum: 11. 02. 2015
Rubrika: Komerční příloha
Autor:
Související články
Čtrnáctý ročník soutěže Ocenění českých podnikatelek úspěšně odstartován

Ve čtvrtek 3. června 2021 byl zahájen další ročník prestižní soutěže Ocenění českých podnikatelek, který odstartovala online konference Women in Business s podtitulem Nová realita roku 2021 a společný (re)start, most k jednotě a spolupráci. Tuto soutěž již tradičně vyhlašuje podnikatelská platforma Helas – Budujeme hrdé Česko. Patronkou letošního ročníku je Kateřina Kadlecová, generální ředitelka společnosti USSPA. 

Třpytivý svět krystalů

Turnovská společnost Crytur patří svým pojetím ke světovému unikátu. V přesně definovaných podmínkách pěstuje umělé krystaly z vlastního výzkumu a vývoje, které následně po opracování dodává buď jako specifické optické díly pro další celky, nebo přímo kompletní výrobky.

Implantáty z Čech až na konec světa

V 70. letech minulého století stál u zrodu prvních ortopedických implantátů v Čechách. V roce 1992 pak v rámci privatizace založil vlastní firmu téhož zaměření, jejíž výrobky dodnes pomáhají lidem znovu se hýbat. Ano, hovoříme o Stanislavu Beznoskovi a české firmě téhož jména, kterou dnes úspěšně řídí členové rodiny zakladatele.

Související články
MM Podcast: Glosa - Když se země otřásají v základech

Krize vyvolaná pandemií koronaviru v řadě oborů působí jako urychlovač trendů patrných před jejím vypuknutím. Mnoho odvětví si prochází zásadní strukturální transformací, ale část z nich – které se stát snaží podpůrnými prostředky za každou cenu stále držet nad vodou, zanikne. 

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vývoj UHT nástrojů
v plném proudu krizi navzdory

Hlavním motivem založení VaV centra Rotana byla připravenost na nové trendy v automobilovém a leteckém průmyslu a výroba vlastních produktů s vysokou přidanou hodnotou – konkrétně ultratvrdých (UHT) nástrojů pro speciální aplikace. Centrum je vybaveno nejmodernějšími technologiemi a stále se rozrůstá. Na kontě má několik úspěšně zakončených projektů v podobě prototypových nástrojů a užitných vzorů. O tom, na jakých projektech v centru pracují nyní a jaké mají plány do budoucna, jsme si povídali se třemi hlavními osobnostmi celého projektu vývoje a výroby UHT nástrojů.

Odměřovací pravítka, lanovka a Ferrari

Odměřovací pravítko je jednou z klíčových komponent obráběcího stroje. Zpravidla je ukryto hluboko uvnitř stroje a většina uživatelů obráběcích strojů jej nikdy na vlastní oči neviděla. Přesto jsou na ně kladeny velmi vysoké nároky. Musejí pracovat spolehlivě po dobu mnoha let, zaručovat očekávanou přesnost a rozlišení, a musejí být odolná proti znečištění, pronikání kapalin, prachu i třískám a proti spoustě dalších faktorů. A kdyby se náhodou něco pokazilo, musejí být snadno vyměnitelná.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

Stroje v pohybu – Sledování zásilek na dálku

Takzvaný internet věcí (IoT) nabízí mnoho možností. Základem této technologie je bezdrátová komunikace velkého počtu autonomních zařízení prostřednictvím datových sítí, jež jsou navrženy tak, aby datový přenos spotřeboval co nejméně energie. Toho využívají i moderní sledovací jednotky (lokátory), které mohou díky energetické úspornosti pracovat i několik let bez dobíjení baterií.

Fórum výrobních průmyslníků

Jakým způsobem se po 15 měsících od vypuknutí pandemie koronaviru tento stav projevuje ve vaší společnosti – jak z pohledu objemu zakázek, jejich realizace a ekonomiky jako takové (např. vlivem navýšení cen vstupních materiálů, nedostatku některých komponent)? Dokážete predikovat, jak se bude situace ve vaší komoditě vyvíjet ve druhé polovině roku, na čem bude záviset?

Fórum děkanů strojních fakult

Jak současná doba ovlivňuje realizaci smluvního výzkumu na již hotových projektech, resp. při akvizici nových? Zaznamenáváte aktuálně pokles zájmu firem o spolupráci?

Semináře nově s high-tech technologiemi

Školicí a tréninkové centrum společnosti Ceratizit ve Velkém Meziříčí prošlo v loňském roce rozsáhlou modernizací. Nové Technické centrum i technologie v něm bohužel kvůli pandemii covid-19 nemělo možnost navštívit mnoho zákazníků. Všichni pevně věříme, že se to brzy změní. Než se tomu tak stane, požádali jsme Jana Gryče, technického ředitele společnosti Ceratizit, aby nám představil, co je v centru nového a na co se mohou zákazníci těšit. Při té příležitosti jsme oslovili také Pavla Němečka, obchodně-technického zástupce společnosti Hermle, aby pohovořil o pětiosém stroji C 32 U, které je v centru nové.

Švédové jsou féroví a přímí obchodníci

Celosvětová pandemie covid-19 mění světa vytváří nové příležitosti a výzvy pro exportně orientované firmy. Zahraniční kanceláře CzechTrade registrují příležitosti v daných destinacích a vytvářejí partnerství českým výrobním společnostem a jsou jim nápomocni při vstupu na trh a upevnění jejich pozice.

Digitalizace: klíč k úspěchu

Již od roku 1919 zkoumá, vyvíjí a vyrábí zabezpečovací techniku společnost EVVA - rodinná firma se sídlem ve Vídni. To, že se nyní, přibližně o 100 let později, stala průkopníkem propojené výroby, je zásluhou její jasné strategie s důrazem na digitalizaci. Důležitým milníkem nové výrobní filozofie společnosti EVVA je soustružnické a frézovací centrum Hyperturn 65 Powermill v kombinaci se síťovým řídicím rozhraním Emconnect. S flexibilním výrobním systémem od společnosti Emco lze nyní kompletně automatizovat obrábění mosazných dílů v kusové výrobě i výrobě středních sérií.

MSV ve znamení obrábění

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro meku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, kromě lidí z dalších oborů, setkají i výrobci vynikajících obráběcích strojů. Proto jsme se na postřehy a názory tentokrát zeptali Petra Odehnala z obchodního oddělení společnosti Pilart stroje.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit