Hitsausmenetelmävalintojen vaikutus tuottavuuteen HITSAUSSEMINAARI puolitetaan kustannukset Lahti 9.4.2008 Dipl.ins. Kalervo Leino VTT
HITSAUSMENETELMÄN TEHOKKUUS = 1 / HITSAUSAIKA HITSIMÄÄRÄ HITSIAINEEN TUOTTO KAARIAIKASUHDE HITSAUSMENETELMÄ LIITOS, RAILOMUOTO, MITOITUS HITSAUSPROSESSI HITSAUSPARAMETRIT SUORITUSTEKNIIKKA 2
1 HITSIAINEEN TUOTTO MIG/MAG HITSAUS: 2 10 (14) kg/h JAUHEKAARIHITSAUS: 4 16 kg/h napaisuus: + 20 40 % kylmä, kuumalanka: + 10 50 % metallijauheen syöttö: + 40 50 % twin arc, tandemhitsaus: 20 40 (100) kg/h SUURTEHO MIG/MAG PROSESSIT suojakasu LS: 25 50 m/min 600 800 A (φ 1,2 mm) 15 25 kg/h v: 1,5 m/min MONILANKA MIG/MAG PROSESSIT twin arc tandem LS: 15 20 m/min; 350 450 A (φ 1,2 mm) 2 * (4 10) kg/h v: 2+ m/min 3
SYNERGINEN PULSSI MIG HITSAUS LYHYTKAARIHITSAUKSEN LÄMMÖNTUONTI JA HALLITTAVUUS + KUUMAKAARIHITSAUKSEN AINEENSIIRTYMINEN AUSTEN. RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET puikko: 0,4 1 kg/h; (SP)MIG: 1 4 kg/h ALUMIINI JA ALUMIINISEOKSET TIG: < 0,5 kg/h; (SP)MIG: 1 2 kg/h 4
2 HITSIMÄÄRÄN VÄHENTÄMINEN RAILOTILAVUUDEN PIENENTÄMINEN TUNKEUMAN HYÖDYNTÄMINEN HITSIEN TARKKA MITOITUS JA HITSAUS HITSAUSTA KORVAAVIEN VALMISTUSMENETELMIEN KÄYTTÖ 5
RAILOTILAVUUDEN MINIMOINTI KAPEARAILOTEKNIIKAT TIG, JAUHEKAARI, MIG Kannattava (15 ) 20 mm PLASMAHITSAUS sulku I railo (V = 0) ruostumaton teräs: 3 10 mm seostamaton teräs: 4 8 mm alumiini: 3 12 mm titaani: 3 18 mm tehokkuus: ~ 2 5 * MIG; 3 20 * TIG 6
SÄDEHITSAUSPROSESSIT ELEKTRONISUIHKU HITSAUS (EB) 0,05 80 (200) mm tyhjökammio LASERHITSAUS (LB) 0,05 10 (20) mm Suojakaasu LASERHYBRIDIHITSAUS LB + GMAW (GTAW, FCAW) 3 10 mm Päittäis, T liitokset Yhdistää prosessien edut HITSAUSMENETELMÄ = TUOTTEEN KOKOONPANOMENETELMÄ 7
TUNKEUMAN HYÖDYNTÄMINEN Hitsimäärä ~ hitsaustyö ~ railon korkeus h 2, pienahitseillä a 2 JAUHEKAARIHITSAUS: jopa 10 mm; MAG HITSAUS: 5 8 mm Päittäishitseillä juuripinnan kasvattaminen pienempi railo Railon poikkipinta ala [mm 2 ] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 V railo X railo 2 4 6 8 2 4 6 8 10 10 10 20 20 Levynpaksuus & juuripinta [mm] 8
TUNKEUMAN HYÖDYNTÄMINEN Pienahitseillä pienempi a mitta Esim. a10 a5 + 5 mm tunkeumaa: hitsaustyösäästö 75 % Edellyttää mekanisoitua kuljetusta kohdistus ja nopeus vakio Argonvaltainen suojakaasu sormimainen tunkeumaprofiili Kuumakaarihitsaus Robottihitsauksen vaaputtava railonseuranta ei esteenä 9
Normaali pienahitsaus Pistoolin kohdistuskulma 45 a mitta ~5 mm Tunkeuma 6,5 mm Tunkeumasta hyödynnettävissä ~ 2 mm 10
Pienahitsien vertailua Perinteinen Alapiena Kohdistuskulma 45º 7 palkoa 325 A / 29 V + 265 A / 26 V A mitta ~ 10 mm Hitsin tehollinen paksuus ~ 14 mm Hitsausaika 16,7 min/m 11
Pienahitsien vertailua Syvätunkeuma Alapiena Kohdistuskulma 25º 1 palko 420 A / 36 V A mitta ~ 5 mm Hitsin tehollinen paksuus ~ 11 mm Hitsausaika 2 min/m 12
3 KAARIAIKASUHTEEN PARANTAMINEN = Hitsauksen mekanisointi ja automatisointi KÄSINHITSAUS: 15 30 % YKSINKERTAINEN MEKANISOINTI: 40 60 % HITSAUSROBOTIT, AUTOMAATIT: 50 90 % ROBOTTI ~ 3 KÄSINHITSAAJAA?? käsin 6 kg/h, robotti 10 20 kg/h robottiaseman käyntiaika 1700/3500 h/v > 6000 h/v robotti ~ 20 30 käsinhitsaajaa KETTERÄ HITSAUSAUTOMAATIO 13
hitsauskustannukset [ /m] 70 60 50 40 30 20 10 0 Kaariaikasuhde vs. hitsauskustannukset 15 % 25 % 50 % 75 % 90 % 3 5 7 10 12,5 15 17,5 a mitta [mm] 14
Kaariaikasuhde kustannukset: mekanisointi KÄSINHITSAUS 18 /h 1800 h/v MEKANISOITU 50 % : 900 h kaariaikaa 15 %: 270 h kaariaikaa 35 %: 630 h kaariaikaa kapasiteetti + 230 % hitsaustyön hinta 5 /h kust.säästö 70 000 /v kapasiteetti +40 % hitsaustyön hinta 11 /h kust.säästö 13 500 /v 15
Robottihitsauksen kustannukset / kannattavuus PERINTEINEN ROBOTTIHITSAUS Investointi 150 000 250 000 Pääomakustannukset 15 50 /h (2/1 vuorotyössä) Operaattori 25 /h Kokonaiskustannukset 40 75 /h Vastaava käsinhitsauskustannus 75 /h (sama hitsausteho) 150+ /h (tuottavat prosessit) Vastaava käsinhitsaustyö: 75 15 /h HITSAUKSEN FMS Investointi (0,3 ) 1 ( 3) M 6000 h/v : 55 /h Operaattorit 3600 h/v: 15 /h Kokonaiskustannukset 70 /h Vastaava käsinhitsauskustannus 10 hitsaajaa: 250 /h 20+ hitsaajaa: >500 /h Vastaava käsinhitsaustyö: 25 12 /h Yo. laskelmassa oletuksena 1 hitsaava robotti. Entä, jos 1,3 M :n investoinnilla hankitaan järjestelmä, jossa 2 hitsaavaa robottia? 16
Hitsausmenetelmä + kaariaikasuhde vs. kustannukset 70 hitsauskustannukset [ /m] 60 50 40 30 20 10 0 3 5 7 10 12,5 15 17,5 a mitta [mm] MAG käsinhitsaus mekanisoitu MAG hitsaus 2 lanka MAG robottihitsaus suurteho MAG robottihitsaus mekanisoitu jauhekaarihitsaus mekanisoitu 2 lankajauhekaarihits. 17
4 SUORITUSTEKNIIKKA Hitsausasennon merkitys suurempi kuin kaariaikasuhteen kohottamispotentiaali!!! alapiena vaakapiena pystypiena hitsauskustannukset [ /m] 200 150 100 50 0 3 5 7 10 12,5 15 17,5 a mitta [mm] 18
TEHOKKAAN HITSAUKSEN EDELLYTYKSIÄ o SOVELTUVA TUOTEKONSTRUKTIO o TARKASTI VALMISTETUT JA LAADUKKAAT HITSAUSRAILOT! POLTTOLEIKKAUS: 2 3 / m LASTUAVA TYÖSTÖ: 3 10 / m SOVITUS, HITSAUS, KORJAUS: 20 min/m 19