Получить точную цифру для конкретных параметров, которые будут использоваться, является относительно простым упражнением. Взвешивание пластины, нанесение металла сварного шва с использованием требуемых параметров на эту пластину в течение фиксированного времени, а затем повторное взвешивание пластины даст точную цифру, которую можно использовать для целей оценки.

Существует одно золотое правило минимизации затрат на выполнение сварного шва, и, хотя это может показаться самоочевидным, его стоит повторить: нанесите минимальное количество металла сварного шва самого высокого качества с помощью электрода или проволоки самого большого калибра на сварочном шве. максимальный ток в кратчайшие сроки. Очевидно, что это идеальный вариант, и его редко можно достичь на практике из-за ограничений по подведению тепла, доступу и т. Д. .

Последствия применения золотого правила:

1. Чтобы наплавить минимальное количество металла шва, проектировщик с помощью инженера-сварщика должен выбрать минимальную подготовку сварного шва, которая способна обеспечить требуемое качество сварки.Если прилегающий угол слишком узкий, возможно отсутствие проплавления боковых стенок с соответствующими затратами на ремонт; слишком большой угол неэффективен с точки зрения наплавленного металла шва. Однако помните, что затраты на подготовку к сварке (резка пламенем, планирование кромок, фрезерование и т. Д. ) также должны быть включены в любую калькуляцию, как и затраты на сборку. Обработка сварных швов более точна, чем кромки газовой резки, и это может привести к сокращению времени наладки и снижению скорости ремонта сварных швов.

   Можно использовать подготовку кромки под квадрат, используя характеристики глубокого проплавления некоторых сварочных процессов; электронно-лучевая и лазерная сварка — лучшие примеры этой техники. Плазменная TIG и TIG с активированным флюсом могут проникать на глубину до 10 мм за один проход; «Пальцевое» проникновение при сварке с переносом струи MAG может проникать на глубину до 6 мм, а сварка под флюсом может проникать на глубину до 15 мм. Преимущество использования квадратной кромки также состоит в том, что существенно снижается расход присадочного металла, при этом основная часть металла сварного шва обеспечивается основным материалом.

   Последний вариант снижения затрат при стыковой сварке — это определение проектировщиком соединения с частичным проплавлением. Самый дорогой сварной шов в любом стыковом шве с полным проплавлением — это корневой проход, и если его можно устранить с помощью соединений с частичным проплавлением, можно добиться значительной экономии. Однако решение об использовании сварных швов с частичным проплавлением не следует принимать легкомысленно, а только в том случае, если условия эксплуатации допускают наличие большой щели у корня шва. Поэтому проектировщику необходимо будет рассмотреть вероятность возникновения усталости, ползучести, коррозии и т. Д., И он должен четко указать, где разрешены соединения и минимально допустимое сечение сварного шва.

2. Нанесение наплавленного металла самого высокого качества означает, что скорость ремонта сварного шва будет снижена. Ремонт металла сварного шва стоит очень дорого, особенно если неприемлемые дефекты обнаруживаются в конце производственной программы; возможно, после окончательной сборки в труднодоступных местах или после термообработки после сварки. Точная подготовка к сварке и подгонка, легкий доступ для сварщика, сварка в горизонтальном положении и хорошо обученные сварщики — все это поможет свести к минимуму скорость ремонта сварных швов.

3. Наплавка металла шва с помощью самого большого электрода или проволоки при максимальном токе, очевидно, даст наивысшую скорость наплавки и самое короткое время завершения соединения. Значения скорости наплавки в Таблица 1 показывают минимальную и максимальную скорость наплавки при минимальном и максимальном сварочном токе. Например, MAG-провод диаметром 1,2 мм при 120 А будет нагнетать около 1,2 кг / ч, при 380 А — около 8 кг / ч. Чтобы обеспечить возможность использования высоких сварочных токов, изделие необходимо разместить в горизонтальном положении и обеспечить свободный доступ для сварщика.Одним из преимуществ использования высоких сварочных токов является то, что количество сварочных проходов для заполнения стыка будет уменьшено, и это, в большинстве случаев, приведет к меньшим искажениям, чем большое количество сварочных проходов с низким током. Таким образом, можно сократить объем работ по исправлению искажений. Еще одно преимущество при сварке ферритных сталей состоит в том, что большой ток и, следовательно, высокая погонная энергия может позволить уменьшить или полностью исключить любой предварительный нагрев.

Однако у этого подхода к повышению производительности есть ограничения.Если важным фактором является достижение высокой ударной вязкости, то, вероятно, потребуется контролировать подвод тепла при сварке ферритных сталей, ограничивая сварочный ток и скорость перемещения. Высокие сварочные токи также предполагают наличие большой сварочной ванны с жидкостью, и управление этой ванной может быть невозможно при сварке в любом другом положении, кроме плоского — например, сварка MAG не может выполняться с использованием струйного переноса (высокий сварочный ток) в вертикальном положении. положение из-за отсутствия флюса, чтобы удерживать бассейн на месте.Использование ручного процесса при таких высоких токах также приводит к повышенной утомляемости сварщика, что приводит к сокращению рабочего цикла. Решение этой проблемы — механизировать или автоматизировать процесс.

Следовательно, достижение наиболее экономически эффективного решения для производства сварной конструкции — это не просто увеличить рабочий цикл или скорость наплавки, а рассмотреть все аспекты изготовления от стадии проектирования до окончательной проверки с участием всех членов команды от дизайнера до сварщика.

Эту статью написал Джин Мазерс .

Артикулы:

Руководство по дуговой сварке, Publ Lincoln Co.

Standard Data for Arc Welding, Publ TWI (out of print)

Справочник по сварке Том 2 «Сварочные процессы», Публикация Американского сварочного общества

Стоимость школы сварки Талсы: обучение и сборы

Аккредитованная школа, ACCSC. TWS-Джексонвилл, расположенный по адресу 1750 Southside Blvd., Jacksonville, FL 32216, признан ACCSC в качестве спутникового местоположения TWS-Jacksonville, расположенного на 3500 Southside Blvd., Джексонвилл, Флорида 32216. Школа сварки и технологический центр Талсы (TWSTC) в Хьюстоне и TWS-Джексонвилл являются филиалами школы сварки Талсы, расположенной по адресу 2545 E. 11th St., Tulsa, OK 74104. Кампус Талсы, штат Оклахома, лицензирован OBPVS и ASBPCE. Кампус Джексонвилля, штат Флорида, лицензирован Комиссией по независимому образованию Флориды, лицензия № 2331. TWSTC и TWS в Талсе, штат Оклахома, утверждены TWC. TWS в Джексонвилле имеет лицензию Комиссии штата Миссисипи по регистрации частных школ и колледжей, лицензия No.С-668. Лицензия указывает только на то, что соблюдены минимальные стандарты; это не одобрение или гарантия качества. Лицензирование не эквивалентно и не синонимично аккредитации аккредитационным агентством, признанным Министерством образования США. TWS в Джексонвилле также регулируется: Офисом профессиональных и технических школ, 10 N. Senate Ave, Suite SE 308, Индианаполис, IN 46204; [электронная почта защищена]; http://www.in.gov/dwd/2731.htm. GI Bill® Соответствует критериям (уточняйте в местном кампусе, что такое право на участие).Программа AOSWT — это программа получения степени младшего специалиста по профессиональным исследованиям, а не академическая степень. Программа AOSWT не одобрена для следующих штатов: CO, GA, LA, MN и TX. Для получения дополнительной информации о наших программах посетите наш веб-сайт: http://www.tws.edu/student-resources/regulatory-information/.

GI Bill® является зарегистрированным товарным знаком Министерства по делам ветеранов США (VA). Более подробную информацию об образовательных преимуществах, предлагаемых VA, можно получить на официальном сайте U.Веб-сайт правительства С. www.benefits.va.gov/gibill.

Стипендии доступны тем, кто соответствует требованиям. Кандидатам необходимо обратиться к странице информации о стипендии, чтобы определить тему эссе (если применимо), и они должны соответствовать всем обычным требованиям к поступающим и должны быть запланированы для начала обучения до подачи заявки на стипендию. Если студент изменит дату повторного входа, стипендия может быть аннулирована. Стипендии не подлежат передаче другим лицам, и большинство стипендий нельзя использовать вместе с другими предложениями TWS.В большинстве случаев на каждого студента будет присуждаться только одна награда. Если студент имеет право на получение нескольких стипендий, ему будет присуждена стипендия, наиболее выгодная для него. Стипендии будут распределяться постепенно на протяжении всей программы. Право на получение стипендии требует постоянной регистрации. Неспособность поддерживать удовлетворительную успеваемость может привести к испытательному сроку и возможной потере стипендии. Прекращение обучения также может привести к потере стипендии, что может увеличить ваши обязательства по оплате обучения перед TWS.Стоимость обучения будет зависеть от суммы, указанной в вашем соглашении о зачислении. См. Обратную сторону вашего соглашения о зачислении или школьный каталог, чтобы узнать о политике школы в отношении возврата средств.

^* Согласно данным IPEDS за 2019 год, TWS имеет самый большой совокупный набор студентов для всех высших учебных заведений в США с назначенной крупнейшей программой CIP Code Welding Technology / Welder.

^** https://www.cisa.gov/publication/guidance-essential-critical-infrastructure-workforce

¹ Общее количество предполагаемых выпускников TWS, рассчитанное на основе исторических данных, доступных по состоянию на 31. 12.2020.

² Средняя годовая заработная плата в области Талса составляет 46 390 долларов США, средняя годовая заработная плата в районе Джексонвилля составляет 42 910 долларов США, а средняя годовая заработная плата в области Хьюстона составляет 51 260 долларов США для сварщиков, резчиков, паяльщиков и паяльных машин (514121), по данным BLS по состоянию на май 2019 г. http: // data .bls.gov / oes. Средняя начальная зарплата профессионального сварщика составляет 35 863 долларов в TWS Талса, 35 157 долларов в Джексонвилле, а TWSTC — 39 216 долларов для выпускников, трудоустроенных в течение 12-месячного периода с 19 июля по 30 октября.

³ По данным BLS, по состоянию на май 2020 года в Оклахоме работало 10420 человек, во Флориде — 13 510 человек, а в Техасе — 48 940 сварщиков, резаков и паяльщиков (514121).http://data.bls.gov/oes

Снижение затрат на сварку — 10 шагов

Глядя на типичную модель производственного участка, вы заметите, что только 20 процентов затрат на сварку связано с материалами, в то время как основная часть затрат — более 80 процентов — приходится на оплату труда и накладные расходы. Следовательно, если компания экономит 10 процентов на материальных затратах на сварку, она экономит только два процента от общих затрат на сварку. Но если компания сможет сэкономить 10 процентов на затратах, связанных с рабочей силой и накладными расходами, она достигнет восьми процентов экономии общих затрат на сварку в модели рабочего места. Информация о рабочей ячейке действительна для ручной или полуавтоматической сварки низкоуглеродистой стали.

Ниже описаны 10 шагов, которые компании могут предпринять для снижения затрат на сварку и повышения производительности за счет снижения затрат на ведение бизнеса. Это некоторые из наиболее распространенных вопросов, которые Lincoln Electric проверяет при аудите компании.

1. Проанализировать доставку расходных материалов и принадлежностей к точкам сварки

Во многих цехах оператор должен пойти в инструментальный цех или на место поставки нового контактного наконечника, катушки с проволокой или другого сварочного оборудования.Это отнимает у сварочной ячейки драгоценное время и снижает общую производительность. Чтобы повысить эффективность работы и свести к минимуму потери времени, компании должны иметь на складе, по крайней мере, ограниченный запас всего необходимого оборудования рядом со сварочной станцией, включая защитный газ, флюс и проволоку. Еще один полезный совет по повышению производительности — переключиться на катушки с проволокой большего размера, например, с катушек 25 фунтов на катушки 44 или 60 фунтов на даже более крупные упаковки с катушками на 1000 фунтов или барабаны на 1000 фунтов. Такой простой переключатель означает меньшее время переналадки, которое складывается за недели, месяцы и годы.

Магазины также должны внимательно следить за отходами защитного газа. Простое устройство, называемое импульсной турбиной, может быть размещено на конце пистолета для обеспечения цифрового считывания пульсаций газа и скорости потока. Если частота помпажа высока, приобретение устройства защиты от помпажа может снизить давление, исключив скачки газа и потери.

Утечки в системе подачи газа также могут привести к потере денег.Посмотрев на количество расходных материалов, закупаемых каждый год, а затем изучив общий объем закупленного газа, компания может определить, есть ли значительные потери. Производители и дистрибьюторы сварочного оборудования должны иметь возможность предоставить средние показатели использования, чтобы можно было обнаружить потери. Если есть подозрение на потерю, один из самых простых способов проверить утечку — отключить систему подачи газа на выходных. Проверьте уровень в пятницу вечером, а затем еще раз в понедельник утром, чтобы определить, использовался ли газ, когда система была в режиме отключения.

2. Проанализировать, эффективна ли обработка материалов

Организованная и логичная доставка деталей на сварочную станцию ​​также является способом снижения затрат на сварку. Например, одна компания производила барабаны для смешивания бетона. В процессе изготовления компания произвела 10 деталей для одной секции, затем перешла к изготовлению 10 деталей для другой секции барабана и т. Д. По мере того, как детали сходили с линии, они складывались на пол в цехе. Когда пришло время сваривать, оператору пришлось искать нужные детали и разбирать их.Когда сторонний эксперт по сварке указал на количество времени, потраченного впустую на этот процесс, компания начала складировать каждую штуку на тележке. Таким образом, детали, необходимые для сварки одного барабана, складывались вместе и их можно было легко перемещать в зону сварки.

Этот тип сценария также верен для компаний, которые могут передать детали поставщику на аутсорсинг.Хотя доставка деталей партиями может стоить дороже, это может сэкономить больше времени, чем необходимость систематизировать и искать детали, чтобы добраться до стадии сварки.

Количество раз, когда каждая вещь обрабатывается в магазине, может быть открытием для сокращения потерь времени. Чтобы измерить такой нематериальный объект, как этот, операторов просят наносить на изделие отметку из мыльного камня каждый раз, когда к нему прикасаются — некоторые компании с удивлением узнают, сколько раз деталь поднимается, транспортируется и укладывается в процессе производства.В случае одной компании перемещение сварочного цеха ближе к станции термообработки устранило четыре дополнительных раза, когда обрабатывалась деталь. По сути, обработка детали как можно реже и создание более эффективной производственной линии или производственной ячейки снизит общие затраты.

3. Ищите способы исправить переварку

Один из главных грехов, который совершает почти каждый магазин, — это заварка. Это означает, что если чертеж требует углового шва 1/4 дюйма, большинство мастерских выполнят сварной шов 5/16 дюйма.Причины? Либо у них нет калибра углового шва, и они не совсем уверены в размере сварного шва, который они производят, либо они добавляют что-то дополнительное, чтобы «прикрыть» себя и убедиться, что на месте достаточно металла сварного шва.

Но чрезмерная сварка приводит к огромным расходам на расходные материалы. Давайте еще раз посмотрим на наш пример. Для углового шва 1/4 дюйма типичный оператор будет использовать 0,129 фунта на фут металла сварного шва.Для сварного шва 5/16 дюйма требуется 0,21 фунта на фут металла шва — это на 56 процентов больше объема сварного шва по сравнению с тем, что действительно необходимо. Кроме того, вы должны учитывать дополнительные трудозатраты, необходимые для выполнения сварного шва большего размера. только компания платит за дополнительные расходуемые расходные материалы, сварной шов с большим количеством наплавленного металла с большей вероятностью будет иметь коробление и деформацию из-за дополнительного тепловложения. Рекомендуется, чтобы каждому оператору был предоставлен калибровочный калибр для точного выполнения указанного сварного шва. — и ничего более.Кроме того, изменение диаметра проволоки может быть использовано для устранения чрезмерной сварки.

4. Улучшение существующих сварочных процессов и процедур

Ищите способы повысить эффективность сварочного процесса. Это включает в себя изучение таких параметров, как диаметр проволоки, скорость подачи проволоки, напряжение, скорость движения, тип газа, режим передачи и т. Д. Например, если в цехе в настоящее время выполняется сварка с использованием процесса короткой дуги и смеси защитного газа 75/25, может быть более эффективным переключиться на другой газовый и распылительный режим передачи.Или изменение процесса может потребоваться в зависимости от состояния детали. Если на детали присутствует оксид, может быть проще перейти на процесс, который позволит преодолеть проблемы загрязнения, чем пытаться очистить каждую деталь перед сваркой. Ваш поставщик сварочных работ должен быть в курсе последних технологий и быть в состоянии посоветовать вам новые процессы, оборудование и расходные материалы, которые могут оптимизировать сварку в цехе.

5. Оптимизировать совместную подготовку

В некоторых случаях может быть лучше сделать двойной скос на стыке для подготовки его к сварке, чем одинарный скос.Рекомендуется делать двойной скос на любом материале толщиной более 3/4 дюйма. Просто это простое изменение в процедуре может значительно сэкономить на металле сварного шва. На куске толщиной 3/4 дюйма на двойной скос потребуется 1,45 фунта. . на фут металла сварного шва, в то время как на один скос потребуется 1,95 фунта. на фут.

6. Удалите лишние сварные швы из конструкции

Ищите способы изменить конструкцию изделия, чтобы исключить ненужные сварные швы. Например, одна компания, производившая ящики, изначально имела конструкцию, которая предусматривала наличие сварных подъемных ручек с каждой стороны ящика.Просто изменив конструкцию ящика, вырезав подъемные прорези, отпала необходимость приваривать ручки — экономя время и деньги. В другом случае вместо того, чтобы делать деталь с открытым углом, конструкция была изменена, чтобы приспособить закрытый угол, что означало на 1/3 меньше металла, необходимого для заполнения угла.

7. Ищите изделия, которые можно сваривать, а не отливать

Мы уже обсудили способы устранения сварных швов для повышения эффективности, но как насчет добавления сварных швов? В некоторых случаях может быть более рентабельным приваривать металлические детали к детали, чем отливать весь компонент из дорогостоящего сплава или экзотического металла.Например, компания, которая первоначально использовала деталь, отлитую из сплава с высоким содержанием никеля, обнаружила, что 50 процентов детали может быть составлено из стандартной конструкционной стали, что позволило сэкономить на материале и, таким образом, снизить общую стоимость. Кроме того, компания смогла усовершенствовать конструкцию детали, чтобы она стала более эффективной.

8. Ищите способы избавиться от дорогостоящего ведения документации

Многие компании полностью «увязли» в оформлении документов, необходимых для ведения бизнеса.Но с учетом последних технологических достижений есть предметы, которые могут оказаться большим подспорьем. Например, Lincoln Electric предлагает программное обеспечение под названием ArcWorks, которое может документировать процедуры, создавать чертежи, к которым может получить доступ каждый в цехе, отслеживать квалификацию сварщиков и многое другое. Подобное программное обеспечение можно адаптировать к потребностям отдельной компании и обеспечить высокую эффективность, а также исключить ошибки.

9. Добавление робототехники или аппаратной автоматизации к операции

Современные технологические достижения предлагают множество возможностей.Робототехника может быть оправдана, когда объем деталей, производимых компанией, настолько велик, что может компенсировать деньги, потраченные на робота. Робототехника также может быть рассмотрена, если существует ряд различных частей, которые достаточно похожи по своей природе, чтобы с ними мог работать один и тот же робот.

Если роботы не оправданы, компания может решить, что для повышения эффективности или качества можно использовать оборудование или аппаратную автоматизацию.Одна компания установила приспособления и зажимы, чтобы удерживать резервуар во время сварки шва. В другом случае производитель автомобилей решил, что автоматизация необходима из-за большого количества деталей, сложных углов и положений сварки.

10. Изучите проблемы безопасности

Хотя это может и не привести к немедленному снижению затрат на сварку, работа с соблюдением надлежащих методов безопасности в конечном итоге позволит сэкономить деньги за счет сокращения несчастных случаев с сотрудниками. Меры безопасности, которые следует учитывать, могут включать в себя соединение газовых баллонов, чтобы они не могли упасть, установку пламегасителей для предотвращения обратного удара при резке кислородным топливом или маркировку труб, чтобы избежать несчастных случаев.

Заключение

Это лишь некоторые из пунктов, которые учитываются при выполнении компанией Lincoln Electric своей программы гарантированного сокращения затрат. В рамках этой программы группа экспертов Lincoln по сварке посещает предприятие и проводит аудит. Затем компании предоставляется список идей по снижению затрат, из которых они выбирают и расставляют приоритеты. Lincoln рассчитает экономию и фактически гарантирует определенную сумму экономии, если представленные идеи будут реализованы.Если эти сбережения не будут реализованы, Линкольн выпишет чек на разницу.

Как гласит старая пословица, «не будьте мудрыми и не бейте глупо» — ищите способы снизить затраты на сварку, повысить эффективность и повысить производительность — это те элементы экономии, которые будут приносить выгоду снова и снова.