V ladjedelništvu so zahteve po kakovosti varilskih del zelo visoke. Strukturirana pred barvana jekla se uporabljajo za veliko aplikacij v ladjedelništvu. V IHC Offshore &Marine so želeli izboljšati produktivnost in kakovost varjenja ojačitvenih struktur. Pred vpeljavo TCS sistema so te strukture varili po MAG postopku s polnjenimi žicami. Toda cena polnjene žice je v primerjavi s klasično polno žico veliko višja. Kemppi je vodilnim predstavnikom IHC predstavil novi sistem za tandemsko varjenje TCS. Sistem jih je takoj navdušil in tako so obiskali demonstracijo na sejmu Euroblech 2010 v Hanovru v Nemčiji. Na podlagi demonstracije in varilnih preizkusov je IHC Offshore & Marine naročil Kemppijev TCS sistem za svojo proizvodno linijo za varjenje ojačitvenih struktur. Cilj je bil uporaba cenejše polne žice, namesto polnjene žice. Slika 1 prikazuje del sistema TCS. Pred začetkom uporabe sistema v proizvodnji, je Kemppi opravil študijo varjenja na jeklih, ki so že tovarniško zaščitena z osnovno barvo. Slika 2 prikazuje površino in makroskopske posnetke zvarov, ki prikazujejo, da sloj barve ne povzroča poroznosti v zvarih, narejenih s TCS sistemom. Razlog je daljša varilna kopel pri tandemskem varjenju, ki omogoča, da se nečistoče lahko odstranijo iz zvara.
Tabela 1 prikazuje dimenzije zvarov in varilne hitrosti na makroskopskih posnetkih. Prikazuje, da je pri zvarnem spoju dimenzij 6mm hitrost varjenja 0,65m/min, če pa dimenzijo zvara zmanjšamo na 3mm, se hitrost poveča na 1,9m/min. To je bistveno izboljšanje glede na sisteme z eno žico, kar pomeni tudi velike prihranke pri stroških varjenja.
| A dimenzija zvara | Hitrost podajanja žice | Varilna hitrost | Odtaljevanje žice |
| a 4 mm | 14 + 12 m/min | 1,6 m/min | 3,84 kg/h |
| b 6 mm | 14 + 12 m/min | 0,65 m/min | 13,84 kg/h |
| c 3 mm | 14 + 14 m/min | 1,9 m/min | 14,8 kg/h |
Tabela 1. Hitrosti podajanja žice, hitrost varjenja in odtaljevanje žice
| Delež skupnih stroškov | Sprememba stroškov glede na prejšnji sistem | ||
| Varilni proces | MAG, polnjena žica | Tandem MAG | |
| Stroški dodajnega materiala | 10 % | 8 % | -69% |
| Stroški opreme | 3 % | 11 % | 35 % |
| Stroški dela | 87 % | 82 % | -61 % |
| Skupni stroški | -59 % | ||
Tabela 2. Primerjava stroškov obeh sistemov. Pri stroških opreme je upoštevana celotna vrednost varilnega sistema, ne samo TCS sistem.
Produkcijski testi so bili opravljeni pri dobavitelju celotne naprave, kot tudi pri kupcu. Sistem tandemskega varjenja TCS je del celotne proizvodne linije in po zagonu proizvodnje je bilo možno takoj izračunati prihranke, napram stari napravi, ki je bila odstranjena iz proizvodnje. Tabela 2 prikazuje kalkulacijo stroškov TCS sistema, v primerjavi s prejšnjim sistemom za MAG varjenje s polnjeno žico. Pri tem se je predpostavilo, da je dimenzija zvarnih spojev pri obeh sistemih ista. Stroški nabave TCS tandemskega sistema predstavljajo 3,5X večji strošek, kot je bila cena obstoječega sistema. Vendar pa je prihranek po metru varjenja ca. 3,15€, kar pomeni preračunano v metre zvarnih spojev, da se sistem amortizira po 16.700m varjenja. Pri omenjenem delovnem režimu to pomeni, da se sistem amortizira po samo ca. 3,5 mesecih obratovanja. V kalkulaciji niso bili upoštevani stroški za električno energijo, zaščitni plin in vzdrževanje naprave, ker se ne razlikujejo bistveno od prejšnjega sistema.
| Začetni podatki | 1 | 2 |
| Varilni proces | MAG polnjena žica | MAG Tandem |
| Stroški investicije v opremo | x € | 3,5x € |
| Čas amortizacije | 5 let | 5 let |
| Stroški obresti | 5 % | 5 % |
| Cena dodajnega materiala | 3,2 €/kg | 1 €/kg |
| Skupni stroški varilca | 50 €/h | 50 €/h |
| Količina dodajnega materiala | 0,17 kg/m | 0,17 kg/m |
| Čas aktivnega obloka | 30 % | 30 % |
| Delovne ure – dnevno | 8 ur | 8 ur |
| Varilna hitrost | 0,6 m/min | 1,6 m/min |
| Dolžina zvarov na leto | 19.872 m | 51.336 m |
| Dolžina zvarov na uro | 10,8 m/h | 27,9 m/h |
| Stroški dodajnega materiala | 0,54 €/m | 0,17 €/m |
| Stroški opreme | 0,17 €/m | 0,23 €/m |
| Stroški dela | 4,63 €/m | 1,79 €/m |
| Skupni stroški | 5,34 €/m | 2,19 €/m |
| Zmanjšanje stroškov | 3,15 €/m | |
| Čas vračila investicije | 16.678 m | |
| 0,3 leta |
Tabela 3. Delež posameznih stroškov v skupnih stroških varjenja in prihranki pri stroških, ki jih dosežemo z zamenjavo tehnologije.
Stroški za dodajni material so se zmanjšali za 69 %, stroški dela pa za 61 % . Višji strošek nabave opreme je povišal stroške opreme za 35 %, kar pa predstavlja majhen znesek, glede na to da v skupni vrednosti predstavlja delo kar 80 % vseh stroškov. Manjši stroški dela so mogoči predvsem zaradi dejstva, da lahko isto dimenzijo zvara varimo z bistveno višjo hitrostjo. Stroški dodajnega materiala pa so se zmanjšali na račun zamenjave polnjene žice z masivno polno žico, saj omogoča tandemski TCS sistem varjenje istih dimenzij zvarov z polno žico, namesto s polnjeno.
Pomembno dejstvo je tudi, da zamenjava procesa s tandemskim TCS sistemom ni zahtevala veliko prilagoditev in časa, ter tako ni zahtevala večjih stroškov. Iskanje in prilagajanje parametrov je enostavno in hitro, tako da je bil čas uvajanja uporabnikov kratek in niso potrebovali dodatnega usposabljanja. Fleksibilnost nadzornega sistema TCS omogoča, da najdemo prave parametre tako enostavno, kot pri klasičnem sinergijskem varilnem izvoru. Z uporabo WiseFusion modificiranega obloka pa še dodatno zmanjšamo vnos energije v material, kar rezultira z minimalnimi deformacijami izdelka, ki jih povzroča varjenje.
Vir članka: KEMPPI PRONEWS 2012
Prevedel: Zlatko Sobočan, VIRS d.o.o.
