Optimalizácia elektrického oblúka a zníženie množstva dymu zo zvárania

FER pri zváraní návarových húseníc

V zásade možno konštatovať, že emisie dymu zo zvárania sú najnižšie pri rýchlosti podávania drôtu 5 m/min a pri neutrálnej polohe zváracieho horáka, pričom stojí za povšimnutie, že pri rýchlosti podávania drôtu 11 m/min dochádza k nižším emisiám ako pri rýchlosti 8 m/min. Pri ťahavom vedení zváracieho horáka sú emisie pri všetkých rýchlostiach podávania drôtu o niečo nižšie ako pri tlačnom.

Ak zvárači optimalizujú elektrický oblúk pomocou korekcie dĺžky elektrického oblúka (v teste pri neutrálnej polohe zváracieho horáka), emisie dymu zo zvárania sa môžu výrazne znížiť pri všetkých rýchlostiach podávania drôtu. Na rozdiel od neoptimalizovaného elektrického oblúka sú emisie dymu zo zvárania pri rýchlosti 8 m/min s hodnotou 0,9 mg/s o niečo nižšie ako pri rýchlosti 11 m/min s hodnotou 1,1 mg/s, pozri Obrázok 1.  

Porovnanie priebehu napätia pri rýchlosti podávania drôtu 5 m/min

Je zjavné, že miera emisií dymu zo zvárania koreluje s počtom skratov. Vysoký počet skratov vedie k výrazne vyššej FER. Štúdia to odôvodňuje prechodom materiálu. Skratové javy spôsobujú narušenia procesu, ktoré majú za následok vznik kovových výparov a rozstrekov. Ak chceme emisie znížiť na minimum, odporúča sa použiť také nastavenie procesu, aby sa dĺžka elektrického oblúka a redukcia skratu dostali na spoločného menovateľa – to znamená, aby elektrický oblúk nebol príliš dlhý ani príliš krátky. Pri mierne zvýšenom strednom napätí sa skratové javy aj emisie znižujú (Obrázok 2).

Z hľadiska vzťahu medzi stredným napätím, skratovými javmi a emisiami dymu zo zvárania sa zváracie procesy pri rýchlosti 8 a 11 m/min správajú rovnako ako zvárací proces pri rýchlosti 5 m/min.

FER pri zváraní kútových zvarov

Pulzné zváranie s rýchlosťou podávania drôtu 5 m/min a 8 m/min vedie s hodnotami 0,55 mg/s a 0,7 mg/s k výrazne nižším úrovniam emisií ako pri rýchlosti podávania drôtu 11 m/s. Emisie tu dosahujú hodnotu 1,7 mg/s, čo je viac ako trojnásobok emisií vznikajúcich pri rýchlosti podávania drôtu 5 m/min. Podobne ako pri návarových húseniciach je dôvodom nižší počet skratových javov, pričom aj v tomto prípade vedie technika ťahavého vedenia zváracieho horáka k nižším emisiám – pri rýchlosti podávania drôtu 11 m/min dokonca k výrazne nižšej úrovni emisií (pozri Obrázok 3). V tomto prípade sú emisie dokonca nižšie ako pri neutrálnej polohe zváracieho horáka.

Celkovo sú emisie dymu zo zvárania na nižšej úrovni ako pri návarových húseniciach. Najnižšia hodnota každej z rýchlostí podávania drôtu je porovnateľná s emisiami optimalizovaných procesov (pozri Obrázok 1, zelené stĺpce), ktorými boli zvárané návarové húsenice.          

Pri rýchlosti podávania drôtu 8 m/min sú emisie dymu zo zvárania pri tlačnom a ťahavom vedení zváracieho horáka v absolútnych hodnotách veľmi podobné – tak ako pri návarových húseniciach. Naopak, pri zváraní tlačením pri rýchlosti 11 m/min sa zistila výrazne vyššia hodnota FER s hodnotou približne 2,8 mg/s.

Porovnanie priebehu napätia pri rýchlosti podávania drôtu 11 m/min

Pri teste FEF sa podrobnejšie skúmal vzťah medzi úrovňou emisií a stredným napätím pri rýchlosti podávania drôtu 11 m/min: Pri troch nameraných hodnotách bolo minimum na hodnote 1,36 mg/s (optimalizované s korekciou dĺžky elektrického oblúka -1,5 V). Tam je pracovný bod, pri ktorom sa skratové javy vyskytujú sporadicky, avšak elektrický oblúk nie je zbytočne dlhý. Proces bez korekcie dĺžky elektrického oblúka generuje viac emisií (1,72 mg/s) v dôsledku dlhšieho elektrického oblúka a vyššieho výkonu procesu. Keďže počet skratových javov sa s klesajúcim stredným napätím zvyšuje (korekcia dĺžky elektrického oblúka -2,5 V), zvyšuje sa aj úroveň emisií dymu zo zvárania (1,6 mg/s), pozri Obrázok 4.

Záver: Zváracie procesy optimalizované z hľadiska dymu pri zváraní výrazne prispievajú k znižovaniu emisií.                          

Zvárači to majú vo vlastných rukách: Produkciu dymu zo zvárania možno výrazne znížiť cieleným výberom zváracieho procesu, rýchlosti podávania drôtu a dĺžky elektrického oblúka.

V skratke to možno zhrnúť nasledovne: Úroveň emisií dymu zo zvárania v podstate závisí od výkonu odtavovania alebo výkonu procesu, pričom rozhodujúci je prechod materiálu. Ak je elektrický oblúk príliš krátky alebo dlhý, vedie to k vyššej miere skratov, a tým aj k vyšším emisiám dymu zo zvárania.

Na druhej strane, ak sa zvárací proces optimalizuje pomocou korekcie dĺžky elektrického oblúka a použije sa odsávací horák, ako napríklad Fronius MTW 500i Exento v kombinácii s odsávacím systémom Fronius Exento HighVac, je možné odsávať až 99 % dymu zo zvárania.

Vysoko výkonné a presné odsávanie

Odsávacie horáky zabraňujú rozptyľovaniu dymu zo zvárania priamo na mieste jeho vzniku: v samotnom tavnom kúpeli. Chránia tak nielen zváračov pri zváracích prácach, ale aj všetkých ostatných, ktorí sa nachádzajú v blízkosti zvarenca.

Keďže je dôležité, aby zložitá konštrukcia nebola na úkor zdravia a produktivity zváračov, spoločnosť Fronius pri vývoji svojich odsávacích horákov venovala osobitnú pozornosť ich ergonómii: Pri zváraní dokonale sedia v ruke, zatiaľ čo LED lampa uľahčuje zváranie v tmavom prostredí a napomáha kontrole kvality. Na nastavenie odsávacieho výkonu nie je potrebné prechádzať k odsávaciemu systému HighVac. Stačí stlačiť tlačidlo na rukoväti.

Odsávacie horáky Exento spĺňajú požiadavky normy DIN EN ISO 21904-1 ochrana zdravia a bezpečnosť pri zváraní a príbuzných procesoch.