Zváracie prípravky – skúsenosti z praxe

Ing. Milan Holeša, PhD., PROFI - WELD, s.r.o. Bratislava

Zváracie prípravky - pomôcky na zváranie, bez ktorých niektoré zvary ani nedokážeme zhotoviť. Tvoria neoddeliteľnú súčasť výroby zvarkov. Jednoduché aj zložité, veľké aj malé, na jedno použitie, alebo slúžia aj celé roky. Navrhnúť a vyrobiť dobrý zvárací prípravok je niekedy zložitý proces. Významnú úlohu v ňom hrajú odborné skúsenosti tvorcov. Často po výrobe a montáži zváracieho prípravku v ňom prvé zvarené výrobky nevyhovujú požadovanej kvalite. Je nutné zváracie prípravky nastaviť, upraviť, alebo niekedy aj viac krát prerobiť. A často je to časovo náročný proces.

Aj zvárací prípravok z dielne skúsených odborníkov (konštruktérov a technológov zvárania, ktorí spolupracujú od návrhu až po zavedenie do výroby) môže mať určité nedostatky. A ako je uvedené v prvom príklade, dokonca ani prípravok ktorý spoľahlivo pracoval v zahraničnej spoločnosti po presťahovaní výroby k nám, nevyhovel bezpečnosti práce podľa našich predpisov a musel byť upravený.

1. Príklad

V prvom príklade ide o mechanický uchopovač s čeľusťami, ktorý bol nakúpený podľa katalógu výrobcu a nainštalovaný do zváracieho prípravku robotizovaného pracoviska. Obsluha vkladala súčiastku do uchopovača smerom hore a musela súčiastku podržať do zatvorenia čeľustí, aby súčiastka nevypadla. Hrozilo nebezpečenstvo zachytenia prstov obsluhy v uchopovači. Bolo preto potrebné čeľuste upraviť tak, aby zachytili súčiastku po vložení obsluhou ešte pred uzatvorením uchopovača. Čeľusť pred úpravou a po úprave je vidieť na obr. 1. Táto úprava, musela splniť nie len novú požiadavku na bezpečnosť práce, ale aj všetky požiadavky kladené na pôvodné čeľuste:

• mechanickú pevnosť čeľustí,
• poka yoke – zabrániť nesprávnej polohe dielu,
• nebrániť prístupu zváraciemu horáku k miestu zvaru a pod.

Ako je vidieť na obr. 1, úprava čeľustí bola vykonaná vložením odpružených mechanických palcov do čeľustí. Jednoduché riešenie, ktorým sme splnili požiadavky výrobcu zvarencov a možno niekomu zachránili aj nejaký ten prst na ruke.

Obr. 1 Pôvodná a upravená čeľusť uchopovača

2. Príklad

Na zvarenie relatívne jednoduchého zvarenca z plechov - obr. 2, na robotizovanom zváracom pracovisku potrebujeme mať dômyselný zvárací prípravok - obr. 3. Kvalitatívne požiadavky na zvarenec:

• dodržanie predpísaných uhlov a rozmerov výrobku,
• eliminovať rovnanie výrobku po zvarení,
• minimalizovať veľkosť zvarov a tým aj čas brúsenia zvarov,
• zvariť veľké množstvo výrobkov za zmenu v rovnakej kvalite, musel tento prípravok splniť.

Bola to veľmi náročná úloha na konštruktéra a zváracieho technológa. V snahe splniť všetky požiadavky, konštruktér navrhol zvárací prípravok, ktorý sa na výkresoch zdal byť vyhovujúci. Pri skúškach sa však objavilo niekoľko vážnych nedostatkov prípravku:

• nedostatočná tuhosť niektorých dielov prípravku, ktoré sa museli vystužiť (obr. 3),
• veľké množstvo nastaviteľných a pohyblivých prvkov ktoré pôsobili proti sebe a sťažovali zoradenie prípravku až do takej miery, že niektoré nastaviteľné prvky museli byť prerobené na pevné body,
• a naopak, niektoré pevné dorazy museli byť odstránené, aby bolo možné zvárané plechy dostať do vyhovujúcej polohy pred zváraním, napr. z dôvodu eliminácie deformácií vznikajúcich pri zváraní,
• jednookruhový pneumatický systém prípravku bol nevyhovujúci, musel byť rozdelený na viac okruhov s rozdielnym tlakom z dôvodu požiadavky na rôzne sily pritláčacích valcov.

Skúšky, nastavenia a zmeny v konštrukcii zabrali niekoľko týždňov. Zvárací prípravok sme dotiahli do vyhovujúceho stavu pre robotizovanú výrobu až po rozsiahlom zásahu do pôvodne navrhnutého prípravku. V súčasnosti každý deň z prípravku vyberú veľké množstvo rovnakých zvarkov.

Obr. 2 Zvarenec plechov

Obr. 3 Zvárací prípravok na robotizované zváranie plechových výrobkov

3. Prípad

Podobne, ako v predchádzajúcom popísanom prípade, aj jednoduché zvarenie dlhého preplátovaného pozdĺžneho zvaru na skružených plechoch odporovým švovým zváraním (obr. 4) vyžaduje zvárací prípravok.

Obr. 4 Pozdĺžny zvar na preplátovanom skruženom plechu

Zvyškové teplo od zvárania, ktoré vo zváranom materiáli predbieha zvar a teplotný proces v mieste zvárania vyvolávajú deformácie zváraného materiálu. Deformácia je tak veľká, že ak jej zváracím prípravkom úplne nezabránime, znemožní zvariť diely. Preto musí zvárací prípravok tieto deformácie materiálu eliminovať. Prípravok tiež musí spĺňať aj iné požiadavky:

• správne vedenie dielov v osi zvaru,
• veľkú tuhosť prípravku,
• rovnomerný pohyb upnutého dielu cez zváracie kladky,
• pevné zovretie zváraných dielov v prípravku na elimináciu deformácie materiálu pri zváraní,
• ľahké vkladanie dielov a vyberanie zvarku,
• ergonomickú konštrukciu vhodnú pre obsluhu,
• správne izolované časti voči sekundárnemu okruhu švovej zváračky,
• dostatočné chladenie zváracích kladiek,
• bezpečné zváranie a pohyby zváracieho prípravku pre obsluhu a pod. Na obr. 5 je zvárací prípravok, ktorý vyššie popísané požiadavky spĺňa. Teda, spĺňa ich po našej rozsiahlej úprave. Pôvodný, dodaný od výrobcu, pri skúškach nevyhovel. Vyžiadal si veľké úpravy a veľa nášho času. Museli sme napríklad:
• vymeniť časť prípravku o ktorú sa pritláčajú zvárané plechy pre malú tuhosť,
• prerobiť chladenie spodnej elektródy pre nízku účinnosť a vylievanie vody na zvárací stroj počas pohybu prípravku,
• vymeniť materiál prítlačných čeľustí,
• vystužiť celú kostru prípravku,
• doplniť vodiace kladky, aby sme zabránili dotyku zváraného materiálu s neizolovanou časťou prípravku,
• prerobiť systém dorazov a koncových spínačov, aby sme dosiahli požadované rozmery zvaru,
• doplniť pneumatický systém o multiplikátor, aby sme dosiahli vyššiu prítlačnú silu na čeľustiach,
• nastaviť geometriu zváracieho prípravku voči kostre odporovej švovej zváračky, aby sme dosiahli presnosť posuvu materiálu pod zváracími kladkami,
• zmeniť geometriu prípravku voči obsluhe, aby sme dosiahli vyhovujúcu ergonómiu,
• zmeniť vodiace prvky zváraných plechov, ktoré určujú veľkosť preplátovania spoja a vedú materiál rovnobežne so zváracími kladkami.

Obr. 5 Zvárací prípravok k odporovej švovej zváračke na zváranie pozdĺžnych zvarov

Popísané úpravy boli náročné hlavne z dôvodu, že nie vždy bolo jednoduché pri skúškach zvárania určiť príčinu chybného zvaru. Viditeľná chyba zvaru musela byť analyzovaná z pohľadu parametrov zvárania, pôsobenia zváracieho prípravku, prípadne iných vplyvov. Ak sme aj našli súvislosť medzi chybou zvaru a zváracím prípravkom, museli sme zistiť, ktorá časť prípravku chybu spôsobuje a nájsť vhodné technické riešenie na úpravu prípravku. Napr. v niektorých meraniach sme museli použiť laserové lúče na dosiahnutie potrebných presností.

Zvárací prípravok je už plne funkčný.

V našej spoločnosti Profiweld, s.r.o riešime návrhy, výrobu a inštaláciu aj odporových zváracích prípravkov, kde zohľadňujeme teoretické požiadavky na odporové zváranie s požiadavkami výrobcov (Obr. 6).

Obr. 6 Ukážka zváracích prípravkov

Záver

Zváracie prípravky sa nachádzajú asi v každej zváracej výrobe. Až pri ich návrhu, výrobe a skúškach sa ukážu odborné znalosti konštruktérov a technológov a ich schopnosť spolupracovať. V našej spoločnosti Profiweld, s.r.o sa nám darí túto spoluprácu prehlbovať v prospech kvalitných zváracích prípravkov. Uvedené príklady túto skutočnosť potvrdzujú.