Вирішення проблем зварювання тонких листів металу в промисловому машинобудуванні
It works ("це працює") – такий девіз у підприємства Knoll Maschinenbau GmbH із містечка Бад-Заульґау, що в регіоні Верхня Швабія у Німеччині. Засноване воно було в 1970 році Вальтером Кноллем, який був на той час і єдиним його працівником. А сьогодні понад 1100 співробітників виготовляють інноваційні промислові системи в Німеччині, Польщі, Китаї та США. Для зварювання тут використовують Fronius TPS 320i – надійний зварювальний апарат, неперевершений у тому, що стосується керування, функціонування та виконання процесів зварювання.
Компанія Knoll – серед лідерів у сфері технологій, якості та впізнаваності бренду. Економічно незалежний швабський родинний бізнес створює додаткові переваги для всіх компаній, що здійснюють механічну обробку металу в автомобільній промисловості, у галузі енергетики та медичних технологій, у машинобудуванні та виробництві обладнання, а також в аерокосмічному секторі.
Великий обсяг власного виробництва
Інноваційні рішення з Бад-Заульґау оптимізують ефективність багатьох механічних станків. Тут виробляють ресурсозбережні системи з очищування змащувально-охолоджувальної рідини, транспортери для видалення стружки та насоси. Асортимент продуктів також включає центральні системи, що є окремими блоками обладнання, об’єднаними в єдиний комплекс. Вони є частиною повністю автоматизованого процесу відведення стружки та транспортування змащувально-охолоджувальної рідини на центральних обробних підприємствах. Автоматизовані рішення для конвеєрних ліній і внутрішньої логістики – ще один значущий напрям діяльності компанії Knoll. Це, до прикладу, конвеєрні стрічки, автоматичні транспортні системи і коботи.
Йоахім Рібзамен (Joachim Riebsamen), керівник підрозділу оболонкових конструкцій, каже: "Як постачальник пакетних рішень ми пропонуємо всі необхідні послуги, від планування проектів до виробництва, введення в експлуатацію та обслуговування. На наше переконання, добрі стосунки із замовниками базуються на прозорості та довірі. Тому ми не покладаємося виключно на веб-сайт, брошури та маркетингові ходи. Механічна обробка на власних підприємствах дає нам змогу демонструвати переваги наших продуктів за допомогою реальних операцій".
Завдяки значному обсягу власного виробництва більша частина доданої вартості залишається в компанії Knoll. Це значно знижує витрати на логістику та всі пов’язані викиди СО2, тож таке виробництво є водночас економним та екологічним.
Вирішення проблем зварювання тонких листів металу
Не все виробництво в Бад-Заульґау є серійним. Багато деталей оболонкових конструкцій зварюються вручну. У цьому процесі використовуються листи різної товщини – до 25 мм. Для систем очищення та подавання охолоджувальної рідини спеціалісти Knoll переважно використовують листи зі сталі S355, що з’єднуються за допомогою захисного газу M21 (82% Ar/18% CO2) і дроту SG3 (G4Si1). Власна специфікація процедури зварювання створює основу для параметризації.
“Однією з найбільших проблем зварювання є робота з тонкими листами, – пояснює Гольґер Клек (Holger Kleck), старший спеціаліст підрозділу зварювальних технологій. – Деталі завтовшки 1–6 мм дуже легко викривити. Тому треба застосовувати зварювання без викривлення з невеликим тепловим впливом. Ми часто випускаємо видимі деталі, які повинні мати не лише ідеальні металургійні характеристики, а й привабливий вигляд. За цими напрямами потрібно за будь-яку ціну уникнути неекономних переробок. Тому нам потрібне зварювання без бризок із низьким наплавленням шва. Відповідно до цих вимог зварювальний апарат Fronius TPS 320i – найкраще рішення”.
Під час з’єднання тонких листів спеціалісти Knoll застосовують імпульсне зварювання MIG/MAG. Воно супроводжується утворенням невеликої кількості бризок і незначною деформацією матеріалу. Інтелектуальна функція Synergic для імпульсного зварювання MIG/MAG апаратом TPS 320i забезпечує спеціалістам Knoll імпульсний процес дугового зварювання із контрольованим переходом матеріалу. У фазі базового струму подавання електроенергії зменшується до такого рівня, що зварювальна дуга горить тихо, але стабільно і попередньо підігріває поверхню деталі. У фазі імпульсного струму точно дозований імпульс струму забезпечує необхідний відрив краплі. Результат обох фаз – точне зварювання практично без бризок на всьому діапазоні потужностей. Небажані короткі замикання з одночасним вибухом крапель і неконтрольованим викидом зварювальних бризок майже виключені. Функція SFI (підпалювання без бризок) також допомагає уникнути небажаних бризок.
“Під час імпульсного зварювання за допомогою TPS 320i дуга залишається вкрай стабільною навіть за низької сили струму, – додає Гольґер Клек. – Якщо потрібний хвилястий шов, можна скористатися функцією SynchroPuls, за якої потужність зварювання циклічно змінюється між двома робочими точками. Загалом довгострокове партнерство з Fronius дало нам змогу оптимізувати наші зварювальні процеси. Ми покладатимемося на австрійську компанію і надалі. Її зварювальні апарати дуже сучасні та легкі в обслуговуванні. Якщо нам потрібна підтримка, довго чекати не доводиться”.
TPS 320i: зварювальний апарат зі зручним інтерфейсом
Понад 70 ручних зварювальних робочих станцій на підприємстві Knoll оснащено сучасними зварювальними апаратами. Ними легко керувати завдяки настроюваному 7-дюймовому дисплею, стабілізаторам довжини дуги та проплавлення і можливості розширення за допомогою пакетів ПЗ під конкретні завдання, так званих зварювальних комплектів. Це, наприклад, комплекти LSC (Low Spatter Control), PMC (Pulse Multi Control) і CMT (Cold Metal Transfer). Зварювальники входять у систему за допомогою власної NFC-картки і отримують доступ до персональних авторизацій і налаштувань.
Навігація меню можлива понад 30 мовами. Оскільки через брак кваліфікованих кадрів у Німеччині на Knoll працює дедалі більше фахівців із інших країн, зварювальні апарати, що «говорять» рідною мовою такого фахівця, є дуже зручними. Дисплей зварювального апарата не лише «знає» багато мов, а й «спілкується» чітко та зрозуміло. Докладні описи та графічна анімація надають зварювальникам покрокові інструкції, наприклад, для калібрування опору.
Модель TPS 320i з вбудованим пристроєм подачі дроту ідеально підходить для зварювальних завдань, які виконуються вручну. Великим плюсом є надзвичайно простий процес заправлення дроту, що здійснюється в кілька етапів і значно спрощує життя зварювальникам.
Стислий огляд усіх параметрів
Для керування зварювальним апаратом використовується центральна обертальна кнопка із сенсорним екраном. Дуже практичною є опція швидкого перемикання, що дає змогу змінювати властивості, процеси та функції. Якщо торкнутися відповідного вікна на панелі стану дисплея, відразу відриються доступні параметри.
На центральному дисплеї TPS 320i спеціалісти можуть бачити всі відповідні змінні контролю та послідовно регулювати їх. Інноваційна анімація допомагає фахівцям вводити параметри. Наприклад, вона у графічній формі показує, як змінюється розмір, наприклад, під час корекції довжини дуги, залежно від того, які коригування вводяться – позитивні чи негативні. За це відповідає функція Synergic, що автоматично визначає, як настройки та коригування вплинуть на інші важливі параметри.
Завдання EasyJob та програма WeldConnect
Апарат точно відгукується на кожну команду, навіть якщо фахівець працює у зварювальних рукавичках. Повторювані комбінації параметрів для конкретних цілей можна зберегти одним натисканням кнопки як персоналізовані завдання EasyJob. Наприклад, для зварювання сталевого листа 3 мм завтовшки застосовується завдання 1. Для зварювання хромонікелевого листа завтовшки 5 мм слід запустити завдання 2. У разі використання зварювального пальника JobMaster доступ до таких завдань можна отримати просто на пальнику. Зручна програма Fronius WeldConnect для пристроїв Android і iPhone допомагає задати зварювальні специфікації. Щойно основний метал і захисний газ буде відскановано за допомогою QR-коду, а вид шва, товщину матеріалу, процес і положення зварювання введено на смартфоні, зварювальник зможе передати обчислені значення за допомогою функції NFC на пристрій TPS 320i або на смартфон колеги, який перенесе їх на свій зварювальний апарат.
Завдяки застосуванню роботів у Knoll професія зварювальника стає привабливіша
Фах зварювальника досі вважають непрестижним. Його зазвичай асоціюють із шумом, шкідливим зварювальним димом і монотонними операціями. Водночас це робота дуже непроста, принаймні коли йдеться про застосування робототехніки. Тоді на додачу до базових знань – від засад електротехніки до металургії – потрібні ще й навички програмування. Наразі є великий попит на зварювальників, які вміють програмувати роботів, і оплачується така праця дуже щедро.
Багато компаній, зокрема Knoll, створюють програми офлайн, тобто не на самій системі для роботизованого зварювання, а на комп’ютері чи ноутбуку. Це не тільки мінімізує простої, а й дає змогу здійснювати симуляцію зварювання на цифровому двійнику. У рамках цього процесу ПЗ визначає ліміти осей, обчислює початкові точки, кінцеві положення та траєкторії, а також самостійно задає навчальні точки. У такий спосіб можна візуалізувати перешкоди і відпрацювати правильні положення пальника ще до того, як буде зроблено перший шов.
Сьогодні на службі у Knoll перебувають і коботи. Їх легко застосовувати, це не потребує особливих навичок програмування. Щоб створити траєкторію зварного шва, ведіть пальником від точки до точки по всій лінії з’єднання і зберігайте точки одну за одною. Траєкторія та послідовність автоматично обчислюються програмою, записуються і відтоді завжди доступні для подальшого використання. Системи на підприємстві Knoll використовують технологію СМТ. Завдяки вкрай стабільній зварювальній дузі, зменшеному тепловому впливу та мінімальному утворенню бризок оновлений «холодний» процес зварювання MIG/MAG від Fronius нині використовується у всьому світі на заводах, електростанціях, в автомобільній, аерокосмічній і харчовій промисловостях, для виробництва промислового та медичного обладнання. Це надзвичайно надійний метод, а надто коли йдеться про зварювання тонких листів металу.
“Керування роботами – інтуїтивний і досить цікавий процес. Особливо це подобається молодим спеціалістам. Вони вважають коботів крутими, здебільшого через те, що користуватися ними так само просто, як і смартфоном. Якщо ви опанували смартфон, то й коботом навчитеся керувати за кілька годин. Це закрита конструкція із системою димовідведення, тож зварювальники не зазнають шкідливого впливу зварювального диму", – розповідає про переваги коботів Гольґер Клек.
Із думкою про якість та загальний добробут
Як це часто буває у Швабії, паралельно з інвестуванням чималих коштів у розвиток соціальної інфраструктури містечка Бад-Заульґау керівництво компанії Knoll прагне налагодити чіткий порядок на самому підприємстві. Найбільших зусиль для цього докладають генеральні директори Маттіас та Юрґен Кноллі, що цінують точність у всьому, зокрема й у зварюванні. Це означає, що їм потрібні працівники, які дотримуватимуться стандартів компанії. Керівництво Knoll розуміє, що успіх – це результат спільних зусиль великої кількості досвідчених фахівців, які працюють на благо компанії. Доходи інвестуються в розвиток підприємства та розширення промислових потужностей. Проте у Knoll думають не лише про квартальні звіти, а й про прийдешні покоління. Від цього у виграші і співробітники, і весь регіон.
Здоров’я та безпека – у найвищому пріоритеті
Здоров’ям працівників, а надто таких відданих, як у Knoll, не можна нехтувати. А оскільки одне пов’язано з іншим, компанія використовує ергономічні робочі станції та найкращі особисті засоби захисту. Усі зварювальні столи регулюються за висотою, а всі заварювальні шоломи мають функцію автоматичного затемнення та функцію подання свіжого повітря. На додачу всі приміщення повністю провітрюються чотири рази на годину.
“Ергономіка робочого місця дуже важлива, – пояснює Йоахім Рібзамен. – Не тільки для здоров’я працівників, а й для прибутковості компанії. Прості індивідуалізовані операції, невелика відстань між деталями та зварювальним апаратом – це все мотивує працівників, заощаджує час та покращує продуктивність зварювальників".
Звісно, дуже багато важать і безпека та якість деталей. Спеціалісти Knoll перевіряють кожну деталь різними методами, наприклад випробуванням на проникнення барвника. Це швидкий та ефективний спосіб виявлення тріщин на поверхні й інших дефектів, зокрема пор. Крім того, він є застосовним для геометрично складних поверхонь і деталей різних розмірів. Цей метод викриває невидимі для ока найдрібніші огріхи, що їх зварювальник згодом виправляє.
Під час такого випробування на проникнення на поверхню досліджуваної деталі наносять флуоресцентний барвник. Він проникає в тріщини, пори та дефекти, якщо такі є. Тоді деталь підсвічують спеціальною лампою або збризкують проявником. Флуоресцентний барвник одразу унаочнює всі дефекти, аби їх могли помітити контролери.
Відповідно до девізу it works («це працює») Knoll Maschinenbau GmbH надає замовникам надійні та прості в керуванні індивідуальні системи й обладнання.