COMMERSALD GROUP PTAW (PLASMA TRANSFERRED ARC WELDING) Riporti saldati a penetrazione controllata con metallo di apporto in polvere Commersald S.P.A. via Bottego, 245 41126 Modena - Italy Tel. +39.059.348411 Fax: +39.059.343297 Commersald Impianti S.R.L. via Labriola 39 41123 Modena - Italy Tel. +39.059.822374 Fax +39.059.333099 TANDEM PLASMIG - PLASMATWIN (CLADDING TECHNOLOGIES) www.commersald.com
1) il riporto saldato 02 Premessa Durezza e analisi chimica Test di resistenza all usura Sottostrati Preriscaldo e interpass 2) La tecnologia PTAW 05 Tipicità del processo Penetrazione e controllo della penetrazione Regolazione del gas pilota Regolazione dell intensità di corrente Effetto forzatura dei parametri di corrente Orientamento della torcia Gas di protezione Temperatura di preriscaldo Inclinazione della torcia Confronto PTAW con i processi di saldatura in uso Affidabilità ed economicità del processo Semplicità operativa Oscillazione Altre indicazioni relative alla gestione del processo Affiancamento dei cordoni Lunghezza d arco Accavallamento dei cordoni Gestione di partenze e chiusure 3) Saldatrici PTAW 14 PTAW 200 Man PTA 200 i PTA 400 i PTAW 520 Twin Alimentatori polvere Torce Impatto ambientale 4) Impostazione dei parametri di saldatura 20 Superleghe base Nichel (Inconel 625) Superleghe base Cobalto (Stelliti) 5) La tecnica TANDEM 22 Plasmig Plasmatwin 6) Movimentazioni 26 Manuali e semiautomatiche Automatico Four Axis con PLC Automatico PTA 200 Rot Impianti Robo con CN Robosfera per sfere e valvole petrolchimiche Presa e posa 7) Impianti speciali 40 Robo P Impianto automatico per maschi vetreria HEAT - preriscaldo ad induzione 8) ESPERIENZE PRATICHE 43 Materiali di apporto Accorgimenti 9) Riporti anticorrosione con Inconel 44 Schede prodotto Qualifiche del procedimento Applicazioni 10) Riporti antiusura con Stelliti 46 Schede prodotto Riepilogo leghe a base cobalto Qualifiche di procedimento Applicazioni 11) Riporti vari 60 Premessa Applicazioni 12) Analisi dei costi 64 Tabella di confronto costi tra vari processi
2 3 IL RIPORTO SALDATO PREMESSA Una delle tecnologie piu utilizzate al mondo per nobilitare in modo efficente ed economico delle superfici povere è il riporto saldato. A differenza dei processi di proiezione a freddo come HVOF o Plasma Spray, il riporto saldato con i procedimenti elencati qui di seguito sono i soli a conferire continuità strutturale e metallurgica al deposito. PTAW con metallo di apporto in polvere SMAW con Elettrodi rivestiti GTAW Tig alimentato con filo freddo o caldo GMAW con Filo pieno FCAW con filo animato SMAW con Filo e nastro ad arco sommerso Laser con metallo di apporto in polvere Il riporto saldato viene pertanto preferito quando è richiesta assoluta certezza sulle caratteristiche meccaniche dell interfaccia. Sono disponibili materiali di apporto idonei a resistere a tutti i tipi di usura. Abrasione Urti Corrosione Pressione Cavitazione Erosione Calore Le leghe di apporto per resistere alle varie sollecitazioni devono mantenere sostanzialmente integra l analisi chimica e non tollerano inquinamenti per conservare le proprie caratteristiche. Con i processi di saldatura tradizionali ci sono penetrazioni elevate ed incostanti,pertanto è necessario eseguire piu strati sovrapposti per ottenere uno strato supeficiale poco inquinato. Questa regola vale per tutti i processi di saldatura menzionati ad esclusione del riporto PTAW e del riporto Laser,in quanto questi processi consentono un controllo specifico e preciso della diluizione col metallo base. DUREZZA ED ANALISI CHIMICA DEI RIPORTI SALDATI Per ogni tipo di usura sono disponibili gruppi di prodotti di apporto ampiamente sperimentati e idonei a risolvere nel migliore dei modi i vari casi. Per i riporti antiusura,oggi particolarmente richiesti nel settore dell energia per riportare principalmente valvole di tutti i tipi per l industria petrolchimica,la situazione è più complessa. In generale viene data per scontata l equazione piu duro = piu resistente all usura,mentre in realtà non c è niente di più errato;basta verificare le centinaia di test di resistenza all usura abrasiva effettuati presso il nostro laboratorio per smentire questa tesi. Al riporto su di un manufatto sottoposto a condizioni critiche si richiede di resistere all usura abrasiva,non di essere duro. Di qui è partita una ricerca di Commersald Impianti per sottoporre a test comparativi di resistenza all usura tutte le leghe a catalogo. TEST DI RESISTENZA ALL USURA ABRASIVA SUI RIPORTI SALDATI Il test di resistenza all abrasione viene effettuato misurando la perdita di peso di due provette riportate,premute con la stessa pressione in quanto spinte dalla stessa molla su di una mola che ruota a basso numero di giri. Le provette sono in acciaio al carbonio riportate PTAW polvere con tre strati affiancati di fondo e due sovrapposti per uno spessore totale di 5 mm poi rettificati a 3 mm. La granulometria dell abrasivo viene scelta cercando di riprodurre le condizioni di esercizio del manufatto. La pulizia della mola è ottenuta immergendo la stessa in alcool nella parte inferiore durante tutto il ciclo. Durata della prova 6 Ore con inversione della rotazione a metà ciclo. I test vengono sempre eseguiti in confronto diretto con una provetta riportata con KOY 51 P (Stellite 6). KOY 51 P La perdita di peso viene pertanto riferita a questo prodotto al quale viene assegnato il valore 100. La perdita di peso viene trasformata in coefficiente di resistenza all usura abrasiva (CRU). Un CRU 50 significa che la lega testata resiste all abrasione la metà della KOY 51 P, un CRU 200 che resiste il doppio. I risultati a volte sorprendenti delle prove sono inseriti nelle schede prodotto e nelle tabelle di riepilogo. KOY 56 VP SOTTOSTRATI Nel riporto antiusura in alcune condizioni (Spessori di riporto elevati, materiale base di difficile saldabilità, pezzi con sezioni variabili etc), per quanto si operi nel migliore dei modi è molto rischioso applicare direttamente sul metallo base leghe dure senza incorrere nel rischio di cricche da ritiro. Anche se le cricche non si presentano dopo la saldatura non è escluso possano comparire dopo la lavorazione meccanica o anche con il pezzo in esercizio. In questi casi si deve interporre un sottostrato elastico, consapevoli che l analisi chimica dello strato antiusura ne può risentire negativamente; tuttavia molto spesso il sottostrato rimane l unico compromesso possibile. Per minimizzare il danno di una caduta di resistenza all usura abrasiva sono state fatti molti test e molti se ne faranno per stabilire il sottostrato più idoneo nelle varie condizioni. Nella ricerca del sottostrato ideale prima del riporto con Leghe dure a base Cobalto si è proceduto in tre direzioni: - Leghe in acciaio inox AISI serie 300 - Leghe a base Nichel - Leghe tenere a base Cobalto Il sottostrato può avere uno spessore minimo di 2,0 mm, mentre lo spessore del riporto può variare tra 2 mm e 4 mm. Ipotizzando una deformazione del manufatto, il test è stato effettuato depositando uno spessore di 3 mm al primo strato e di 4 mm al secondo strato. Le durezze ottenute sono riportate nella tabella a lato. Inutile aggiungere che la tecnica TANDEM PLA- SMATWIN che vedremo più avanti,,quando applicabile, è decisamente la piu idonea allo scopo non solo perchè in una unica passata si depone sia lo strato di fondo che il riporto antiusura ma sopratutto in quanto la lega a base cobalto si deposita su di una superfice appena saldata, la cui temperatura è ancora di circa 600 C con vantaggi metallurgici facilmente comprensibili. KOY 51 P (Stellite 6) CON SOTTOSTRATO DUREZZE AI VARI LIVELLI Under layer hardness values taken on various levels Quota mm. KOY 55 P KOY 625 P KOY 19 P Stellite 21 Inconel 625 Aisi 309 0,5 31-30 -22 HB 220 HB 200 1 31-33-33,5 HB 220 HB 200 1,5 30-32 - 35 HB 220 HB 200 2 41-36 - 35 HB 220 HB 200 2,5 40-30 - 34 32-31,5-32 HB 200 3 41-45-39 26-33,5-33 22-33 -22 3,5 41-44,5-42 31-33,5-30 33-36 - 39 4 41-43,5-43 30-34-32,5 30-40-41,5 4,5 42-45 - 44 31-33,5-30 35-39-39,5 5 41-35 - 43 31-35-31,5 36,5-39-41 5,5 42-45-44,5 33-33,5-33 36-39 - 42 6 45-45 - 45 31,5-31,5 40-42 6,5 45-45,5 33-33 - 33 40-42 La prova è stata effettuata eseguendo tre cordoni accostati di altezza mm 3,0 per il primo strato seguiti da due cordoni affiancati sovrapposti sul cavallo di spessore mm 4,0 Le durezze sono state misurate in HRc ed in HB (in rosso)
4 5 PRERISCALDO, INTERPASS E POSTRISCALDO LA TECNOLOGIA PTAW PER RIPORTI SALDATI La necessità dell esecuzione del preriscaldo dipende da diversi fattori come l analisi chimica del materiale di base, lo spessore o le proprietà meccaniche richieste dopo la saldatura. Il codice ASME fornisce una serie di indicazioni in funzione della tipologia di materiale di base da saldare: ad esempio per un acciaio al carbonio viene consigliato un preriscaldo di circa 80 C per materiali con un carbonio equivalente superiore a 0,3% e per spessori superiori a 25 mm. In linea generale, qualunque sia la tipologia di materiale di base, si consiglia sempre un leggero preriscaldo del materiale a temperature intorno a 60-80, quanto meno per facilitare l eliminazione dell umidità sempre presente sulle superfici dei materiali da saldare. Anche la temperatura di interpass non deve mai superare quella raggiunta durante l esecuzione del saggio di qualifica del procedimento. Tale prescrizione diventa di fondamentale importanza in presenza di requisiti sui valori di resilienza dopo saldatura e per materiali di base come gli acciai inossidabili austenitici e gli acciai duplex. Ad esclusione degli acciai inossidabili austenitici, quando lo spessore del materiale di base è particolarmente elevato (comunque superiore ai 25 mm) può risultare vantaggioso eseguire un post-riscaldo uniforme del materiale dopo saldatura ed un successivo raffreddamento controllato (sotto copertura termica o in vermiculite) per limitare la formazione di strutture dure e fragili nelle zone termicamente alterate. TIPICITA DEL PROCESSO Il processo di saldatura PTAW è caratterizzato da un arco plasma ad elevata temperatura che si genera ionizzando un flusso di gas argon attraverso un arco elettrico, sempre presente all interno della torcia di saldatura. L arco plasma esce dell ugello assumendo la forma di una colonna con temperatura variabile tra 10 000 C. e 17 000 C. Tanto maggiore sarà la quantità di gas ionizzato, tantomaggiore sarà l energia in gioco e pertanto più elevata sarà la temperatura dell arco plasma con conseguente aumento della penetrazione nel metallo base. Con la tecnologia Commersald Impianti, solo variando il flusso del gas plasmogeno (o gas pilota) si può variare la penetrazione da zero al 50% come si può notare nelle due sezioni qui sotto. GAS PILOTA 1,5 Pilot gas Il processo di produzione della polvere per impianti PTAW avviene per atomizzazione. Il processo consiste nel ridurre in polvere fine,sotto protezione di gas inerte, lingotti della stessa analisi del prodotto finito. Ogni grano contiene tutti gli elementi chimici che compongono la lega Durante la saldatura avviene il processo inverso,la polvere è fusa dall arco plasma e trasferita in forma liquida sul metallo base il quale fonde come in qualsiasi altro processo di saldatura. Materiale di apporto e materiale base formano in questo caso un cordone di saldatura con caratteristiche metallurgiche ineccepibili GAS PILOTA 2,6 Pilot gas Nella saldatura in ciclo automatico, per mantenere la temperatura di interpass prevista si deve intervenire di volta in volta scaldando o raffreddando il manufatto possibilmente ad arco acceso per non interrompere il ciclo. Nella sezione impianti speciali sono descritte le configurazioni standard dei sistemi HEAT ad induzione di nostra produzione per il riscaldo di manufatti fino a 20 Kg di peso. Questi sistemi possono essere gestiti autonomamente oppure interfacciati con gli impianti Robo a CN ed entrare a far parte del gruppo di periferiche gestite in automatico dal controllo numerico. Nella tabella che segueviene indicata la variazione della percentuale degli elementi rilevata sui cordoni depositati con procedimento PTAW in varie condizioni con Inconel 625 su acciaio LF 2: ELEMENTO % FERRO CROMO NIOBIO MOLIBDENO MANGANESE NICHEL analisi tipica inconel 625 Min.=0 Min.=20,00 Min.=3,15 Min.=8,00 Min.=0 base Max.=5,00 Max.=23,00 Max.=4,15 Max.=10,00 Max.=0,50 analisi polvere usata 1,00 21,30 3,54 8,70 0,40 base uno strato a1,6 mm 4,37 20,54 3,45 8,36 0,44 base uno strato a 3 mm due strati a 3 mm due strati a 5 mm 3,66 20,58 3,49 8,42 0,45 base 3,02 20,79 3,58 8,49 0,44 base 2,09 21,02 3,57 8,63 0,49 base Da notare la pecentuale di ferro nel deposito del primo strato PTAW che con penetrazione15%,quindi entro ampi margini di sicurezza, non supera 4,5 punti percentuale
6 7 PENETRAZIONE E CONTROLLO DELLA PENETRAZIONE La penetrazione è intesa come quantità di metallo base fuso che entra a far parte del deposito di saldatura. Poichè è del tutto evidente che, al contrario di quanto succede nella saldatura di giunzione dove questo aspetto è secondario, nel riporto saldato il materiale di base fuso dal processo di saldatura forma con il materiale di apporto una nuova lega che in genere non ha le caratteristiche richieste; di quì la necessita di effettuare piu strati sovrapposti,che saranno sempre meno diluiti, per ottenere in superfice l analisi chimica richiesta. REGOLAZIONE DELLA INTENSITA DI CORRENTE ARCO TRASFERITO E SUA INFLUENZA SUL RIPORTO Come in ogni procedimento di saldatura ci deve essere un equilibrio tra intensità di corrente, quantità di metallo di apporto e velocità di saldatura; se la quantità di polvere apportata è superiore a quella che la temperatura dell arco può fondere si formano delle porosità rotondeggianti sopratutto negli accavallamenti e nei sormonti, che sono il segnale di materiale di apporto parzialmente non fuso e di gas che non fuoriesce dal bagno di saldatura. La temperatura del metallo base oltre che dall apporto termico indotto dalla potenza dell arco trasferito è influenzata da svariati fattori. EFFETTO DELLA FORZATURA DEI PARAMETRI DI CORRENTE PER AU- MENTARE IL TASSO DI DEPOSITO Per definire il limite del processo PTAW con torcia standard YZR 250 sono stati gradualmente aumentati i parametri di corrente. Evidentemente il tasso di deposito è proporzionale alla intensità di corrente dell arco trasferito. Nel test H sono stati apportati 3,5 Kg/ora di Inconel 625, gas pilota 1,2,oscillazione 14. Con 255 A la penetrazione sul 15% và bene ma con corrente più bassa la penetrazione è insufficente. La superfice di tutti i cordoni è ossidata. La tecnologia PTAW sviluppata da Commersald Impianti consente il controllo della penetrazione attraverso la sola regolazione del flusso di gas pilota. Trattandosi della tipicità più significativa del processo PTAW affrontiamo qui di seguito un analisi relativa ad altri fattori che influiscono sulla penetrazione REGOLAZIONE DEL GAS PILOTA E SUO EFFET- TO SULLO SPESSORE DEL CORDONE E SULLA PENETRAZIONE La quantità di gas pilota che passa attraverso la torcia è in assoluto come si è detto il parametro più importante del processo PTAW Sono stati effettuati svariati test variando solo la quantità di gas pilota per verificarne esattamente l influenza. I dati relativi al riporto con parametri standard in passata singola con inconel 625 sono elencati nella tabella che segue. QUANTITA Spessore Penetrazione GAS PILOTA del cordone l/min mm. % 1,0 2,2 8,0 1,1 2,2 10 1,2 2,3 14 1,3 2,3 18 1,4 2,1 20 1,5 2,1 22 1,6 2,2 24 1,7 2,2 26 Come si può notare il flusso di gas pilota non ha effetto sullo spessore del cordone ma incide in maniera sostanziale sulla penetrazione. L aumento della penetrazione a sua volta in assenza di un aumento dello spessore del cordone produce una forte diluizione nel metallo base ed un proporzionale aumento dell ossidazione superficiale. La quantità di gas pilota ideale in queste condizioni operative è di 1,2-1,3 lt/min Gas pilota l/min Pilot gas 1,3 1,2 1,1 1,0 A quota 1,5 mm compaiono le prime ossidazioni superficiali particolarmente dannose in un procedimento tandem in quanto non è possibile asportarle At a1,5 mm range the first signs of surface oxidation appear something particular dangerous in a tandem process as it may not be removed Gas pilota l/min Pilot gas 1,7 1,6 1,5 1,4 C D Nella tabella che segue ci limitiamo ad analizzare l influenza della intensità di corrente con Inconel 625. Variazioni sui parametri standard nella esecuzione dei test Tasso di deposito Kg/ora 2,2 Temp. di preriscaldo C 175 Corrente Penetrazione Dimensioni trasferito % del cordone mm. l. h. 180 18 13,8 2,25 190 21 13,5 2,30 205 24 13,2 2,35 220 26 13,0 2,40 inconel 625 A 220 205 190 180 CONCLUSIONI La variazione della corrente di saldatura dell arco trasferito entro questi range di corrente è abbastanza influente sulla diluizione anche se la linea di penetrazione rimane costante e non c è praticamente differenza nella dimensione dei cordoni depositati. La corrente di saldatura ideale sul trasferito è di 185 A. Per aumentare lo spessore del deposito deve essere abbassata la corrente arco trasferito,abbassata la velocità di saldatura ed aumentato il gas all arco pilota E Nel test I sono stati apportati 4,0 Kg/ora di Inconel 625, gas pilota 1,2, oscillazione 14 mm.e utilizzata la stessa corrente sul trasferito. In tutti i casi manca penetrazione in quanto la corrente è insufficente e i cordoni sono troppo ossidati. A 255 240 225 inconel 625 A 255 240 225 H I
8 9 ORIENTAMENTO DELLA TORCIA E INFLUENZA DELLA POSIZIONE DI ENTRATA della polvere nella colonna plasma SULLA PENETRAZIONE E SULLA FORMA DEL CORDONE L entrata della polvere di apporto nella colonna plasma delle torcie PTAW Commersald Impianti avviene attraverso due fori calibrati convergenti distanziati di 180. Ruotando la torcia sul suo asse è quindi possibile avere un apporto in linea con l avanzamento oppure laterale con una conseguente diversa linea di penetrazione nel metallo base. I test sono stati eseguiti variando leggermente i seguenti parametri rispetto allo standard: Materiale di apporto KOY 51 P (Stellite6) Preriscaldo e interpass C 175 Corrente trasferito A 190 Portata gas pilota l/min 1,2 Velocità di traslazione cm/min 20 Cordone 1 - Gas protettivo Argon 99,8-18 l/min Entrata laterale Cordone 2 - Gas protettivo Argon 99,8-18 l/min Entrata in linea con l avanzamento Cordone 3 - Gas protettivo Ar-H (3%) - 18 l/min Entrata laterale Cordone 4 - Gas protettivo Ar-H (3%) - 18 l/min Entrata in linea con l avanzamento Gas di protezione - INFLUENZA SUL DEPOSITO Il gas e le miscele di gas utilizzabili per proteggere il bagno di saldatura PTAW dalla ossidazione atmosferica sono diversi. Argon puro Ar) Arcal 1 Universale Miscela Argon 98% Idrogeno 2% (Ar/H) Arcal 10 Universale caldo Miscela Argon 95% Elio 5% (Ar/He) Arcal 31 Inox Miscela Argon 75% Elio 20% Idrogeno 5% (Ar/He/H2) Arcal 11 per acciai austenitici Ognuno di questi gas possiede delle caratteristiche sopratutto di apporto termico in grado di influire notevolmente sulla forma del cordone e sulla penetrazione. Abbiamo testato tutti i gas menzionati e approfondito le ricerche sui soli Argon e Argon/Idrogeno perche si sono dimostrati i più idonei allo scopo per la loro maggiore diffusione ed il loro minor costo. La prova è stata fatta con entrata polvere in linea con l avanzamento, utilizzando i parametri standard con le seguenti piccole variazioni: Materiale di apporto KOY 51 P (Stellite 6) Gas pilota Lt/min. 1,2 Portata polvere Kg/h 1,8 temperatura di preriscaldo e di interpass e sua influenza sulla penetrazione e sulla forma del cordone con Inconel 625. I test sono stati effettuati con i parametri standard variando esclusivamente la temperatura di preriscaldo e interpass Temperatura Penetrazione Dimensioni del cordone mm. C % altezza larghezza 20 15 2,3 12,4 100 16 2,4 12,6 150 17 2,5 12,8 200 18 2,6 13,0 250 20 2,4 13,2 300 22 2,4 13,3 350 24 2,3 13,4 400 25 2,3 13,5 CONCLUSIONI La variazione della temperatura di preriscaldo e di interpass entro questo range ha effetti molto limitati. Tuttavia le condizioni migliori si ottengono con temperature intorno a 200 C dove la penetrazione può cosiderarsi ideale e l ossidazione del cordone è minima. INCLINAZIONE DELLA TORCIA PTAW E INFLUENZA SUL DEPOSITO L inclinazione della torcia in condizioni normali di saldatura ha effetti limitati ed è sconsigliabile se non strettamente necessaria come nel caso di riporto su cilindri di piccolo diametro. In ogni caso l effetto che produce l inclinazione della torcia è il seguente: TORCIA DIRITTA Si evidenzia la necessità di abbassare il Pilota nel primo cordone in tutti i casi di riporti a cordoni affiancati Gli accavallamenti necessitano di soste ai lati TORCIA INCLINATA DI 10 A TIRARE Il cordone assume un aspetto bombato; la penetrazione tende a diminuire e ad essere meno costante; Aumenta l incisione ai lati; Maggiore influenza della posizione della massa; Protezione del cordone leggermente meno efficace. TORCIA INCLINATA DI 5 A TIRARE Penetrazione regolare e costante; Questa è la condizione migliore Nella saldatura cilindrica esterna si possono a volte migliorare le prestazioni ruotando leggermente le torce PTAW ascendente e Mig discendente. Si può notare che l entrata laterale della polvere favorisce la costanza di penetrazione e lascia un cordone piatto con bordi puliti. L entrata in linea è piu adatta per cordoni poco oscillati e di spessore più elevato,lascia la superfice del cordone più pulita, la penetrazione più accentuata ai bordi. La dispersione è inferiore. La condizione preferibile di entrata della polvere nell arco plasma è quella in linea con la direzione di avanzamento, anche se le due condizioni producono effetti molto simili. Una ulteriore possibilità operativa consiste nel far fluire la polvere da un solo foro che può essere quello anteriore o quello posteriore. Si producono variazioni minime sulla forma del cordone, sulla penetrazione e sulla dispersione. Questa regolazione va scelta sopratutto con tassi di deposito inferiori a 1 Kg/ora dopo averne attentamente testati gli effetti. La possibilità infine di alimentare con polveri diverse le due uscite non sembra avere effetti sul deposito rispetto all utilizzo di una miscela delle due polveri. ARGON CONCLUSIONI Argon / H L apporto termico con Ar H è molto più elevato; la penetrazione è di circa il 50% (da correggere con la riduzione del gas pilota) mentre con Argon puro a pari condizioni è del 20%. L estetica del cordone è decisamente a vantaggio dell Argon Idrogeno e così pure la possibilità di aumentare il tasso di deposito Per contro i rischi di una eccessiva ossidazione sconsiglia il generalizzato utilizzo del gas Argon Idrogeno con inconel 625 mentre può essere impiegato vantaggiosamente, anche se con qualche cautela, per il riporto con leghe a base Cobalto. Temperatura C 200 150 100 20 A Temperatura C 1 2 3 4 400 350 300 250 B
10 11 CONFRONTO PTAW CON I PROCEDIMENTI DI SALDATURA IN USO Il procedimento attualmente più utilizzato nel settore energetico è la saldatura MIG (GMAW) con Inconel 625, con trasferimento Spray Arc e filo animato (FCAW) con Stellite. Causa l inevitabile elevata ed incostante diluizione dovuta alle tipicità del processo, il deposito deve essere effettuato in due o più passate sovrapposte, ognuna delle quali di spessore non superiore a 2,5-3,0 mm, affichè il Ferro nel deposito rientri nei limiti attesi. Superando il tasso di deposito di 2,8 Kg/ora si ha un aumento esponenziale della difettosità. La messa a punto e la manutenzione del processo, soprattutto se automatico, richiedono attenzione e capacità, in mancanza delle quali le difettosità non rientrano nei severi limiti di accettabilità richiesti. La saldatura Mig a basso apporto termico è poco utilizzata, causa la difficoltà di messa a punto del processo in produzione. Spesso la difettosità soprattutto dovuta ad incollature è molto alta, a causa di una messa a punto approssimativa del processo La saldatura TIG con alimentazione esterna di filo caldo (più produttiva e complicata) o freddo è perfetta dal punto di vista metallurgico, ma lentissima dal lato esecutivo. Se si forzano i parametri per aumentare la velocità, la saldatura diventa difficilmente controllabile. La saldatura in arco sommerso è di applicazione problematica per l eccessiva penetrazione, mentre la saldatura in elettroscoria, utilizzabile esclusivamente su manufatti di grandi dimensioni, è valida e produttiva solo se eseguita da personale molto qualificato. Il processo PTAW consente tassi di deposito orari anche molto elevati, ma per mantenere il pieno controllo del processo in condizione di severe esigenze qualitative come in questa applicazione non si possono superare 3 kg/ora. Per incrementare il tasso di deposito in condizioni di massima sicurezza, abbiamo adottato la tecnica TANDEM PLASMIG con INCONEL 625 e TANDEM PLA- SMATWIN per LEGHE A BASE COBALTO AFFIDABILITA, ECONOMICITA ED ALTISSIMA QUALITA METALLURGICA DEL DEPOSITO La saldatura Plasma ad arco trasferito è ormai più che affermata quale alternativa ai processi tradizionali di saldatura, grazie alla possibilità di controllare la penetrazione, alla ineccepibile struttura metallurgica del deposito e ad un elevato tasso di deposito in condizioni di sicurezza. Per l esecuzione di riporti saldati con superleghe a base Cobalto il processo PAW è ormai adottato in tutto il mondo. Esso consente di garantire una totale affidabilità del processo e depositi metallurgicamente perfetti a condizione che vengano usati materiali di apporto in polvere a basso tenore di Ossigeno ed Azoto e sottoposti a severi controlli qualitativi come i prodotti KOY distribuiti da Commersald. A riprova dei valori di qualità e di ripetitività del processo si consideri che milioni di valvole auto vengono annualmente riportate con PTAW con difetti zero e costi assolutamente competitivi rispetto a qualsiasi altro processo applicabile. SEMPLICITA OPERATIVA La gestione di un mpianto di saldatura PTAW si distingue per semplicità ed intuitività. i parametri di saldatura da tenere sotto controllo sono sostanzialmente TRE e compaiono sul display tattile per tutta la fase esecutiva, per eventuali correzioni in corso d opera. CORRENTE ARCO TRASFERITO Questo parametro indica la potenza d arco QUANTITA POLVERE La quantità di metallo di apporto deve essere proporzionale alla quantità di corrente. GAS PILOTA Come già detto attraverso la quantità di gas pilota si regola la penetrazione indipendentemente dagli altri parametri. questa funzione non è presente in altri processi di saldatura. Regolando questi tre parametri è possibile operare su qualsiasi pezzo in qualsiasi condizione. Ai parametri di saldatura secondari si accede attraverso il menù; la loro messa a punto è necessaria quando è opportuna una programmazione fine della saldatura. arco trasferito 0 polvere 0 Nel quadro comandi della saldatrice PTAW 520 Twin la parte destra dello schermo tattile è occupato dai pulsanti di regolazione dell oscillatore. La variazione di ogni parametro avviene premendo la funzione sullo schermo e variando i valori attraverso una manopola posta sulla destra del monitor. Questa configurazione risulta particolarmente economica in quanto viene utilizzato il Plc della saldatrice. Negli oscillatori tradizionali abbiamo seguito la regola che ci siamo imposti di non appesantire il quadro comandi con parametri non utilizzati di frequente ma richiamarli quando è necessario secondo lo schema illustrato qui di seguito. Il procedimento Plasma ad arco trasferito (PTAW) con metallo di apporto in polvere è una nuova tecnica affidabile e produttiva che ha avuto un sostanziale impulso negli ultimi anni con l avvento di impianti molto più affidabili ed efficienti di quelli di prima generazione. Il sistema PTAW sviluppato da Commersald, caratterizzato da un totale controllo della penetrazione, è particolarmente interessante in quanto consente di evitare incollature ed l eccessiva diluizione tipiche del procedimento MIG assicurando la penetrazione richiesta in qualsiasi condizione. gas pilota 0.0 Oscillazione della torcia di saldatura Nel riporto saldato PTAW l oscillazione è uno dei parametri di movimento fondamentali, tanto che in alcune saldatrici i parametri di oscillazione compaiono sul display tattile nel quadro di gestione di fianco ai parametri di saldatura. L esperienza derivante da centinaia di impianti plasma polvere a controllo numerico venduti in tutto il mondo ci consente di certificare l assoluta affidabilità del processo e la totale assenza di cricche e porosità nel deposito, a condizione che venga utilizzato un metallo di apporto in polvere a basso tenore di Ferro, Ossigeno ed Azoto. DISPONIBILE VIDEOCLIP
12 13 altre indicazioni relative alla gestione del processo CORDONI AFFIANCATI La maggior parte dei riporti saldati sia in piano che su pezzi cilindrici si esegue affiancando cordoni in genere oscillati 10 mm: l obiettivo e ottenere depositi con penetrazione tra il 10% e il 20% costante, con spessori di riporto di 2 mm-3mm. Lo shift deve essere pari alla ampiezza dell oscillazione ed è preferibile una sosta di 0,1 o 0,2 sec sul lato dell accavallamento. Questi risultati sono facilmente ottenibili agendo sopratutto sul gas pilota per regolare la penetrazione che come noto è una variabile indipendente dagli altri parametri di saldatura. Accavallamento e forma dei cordoni affiancati La maggior parte dei riporti saldati sia in piano che su pezzi cilindrici si esegue affiancando cordoni in genere oscillati: l obiettivo e quello di ottenere depositi con penetrazione limitata e costante. Per un corretto accavallamento bisogna partire dai parametri di base per poi variarli leggermente in caso di necessità. - velocità di avanzamento correttamente relazionata a velocita e ampiezza di oscillazione; - shift laterale pari all ampiezza di oscillazione; - sosta ai lati intorno a 0,2 sec in corrispondenza dell accavallamento. Nella foto che segue si può vedere la sezione di tre cordoni di saldatura affiancati poco penetrati nella zona di accavallamento. Questa situazione è tipica dei cordoni oscillati, accostati senza soste ai lati. Il difetto si toglie con una sosta di 0,2 sec.sul cavallo. Questa serie di cordoni accostati è stata fatta con oscillazione 10 mm, shift 10 mm sosta ai lati 0,1 sec ma senza abbassare il flusso di gas pilota nel primo cordone che risulta pertanto maggiormente penetrato. LUNGHEZZA D ARCO (STICK OUT) La forma cilindrica della colonna plasma e la sua temperatura uniforme consentono di operare senza difficoltà con una distanza torcia/pezzo (stick-out) variabile tra 10 mm e 20 mm con evidenti vantaggi di flessibilità operativa. GESTIONE DI PartenzE e chiusure Queste impostazioni richiedono attenzione ed esperienza per evitare porosità nel cratere iniziale e finale, molto frequenti in qualsiasi processo di saldatura. Con un processo PTAW evoluto si è molto agevolati per la possibilità di impostare intensità di corrente e tempi di salita e discesa della corrente, nonchè tempi e quantità di polvere in apertura e chiusura ed infine cicli di oscillazione a freccia per modulare con la massima precisione apertura e chiusura dei cordoni. Chiusura a freccia dei cordoni per evitare difetti nel cratere finale Le movimentazioni Commersald Impianti consentono inoltre di attendere il segnale di arco acceso prima di far partire il ciclo di movimento, di regolare i tempi di permanenza iniziale per dare il tempo al bagno di formarsi e di impostare lo spegnimento graduale dell arco plasma sul cratere finale della saldatura ad evitare il risucchio dovuto a uno spegnimento troppo brusco. Va notato che sulle chiusure con ritorno sul cordone depositato la durezza aumenta di qualche punto e potrebbe creare inconvenienti; ciò dipende dalla velocità di raffreddamento. Per ovviare all inconveniente chiudere in avanti con freccia in 8/9 cicli.
14 saldatrici PTAW SALDATRICI PTAW A INVERTER PTA200i e PTA400i Le due saldatrici maggiormente utilizzate negli impianti di saldatura PTAW Commersald Impianti si compongono di un armadio compatto dove è inserita tutta la componentistica elettrica, elettronica, pneumatica e il refrigeratore. Il generatore di potenza, con tecnologia a inverter, è in grado di erogare in continuo 200A per il modello PTA200i e 400A per il modello PTA400i. La corrente è perfettamente rettificata, garantendo l integrità dell elettrodo per otto ore di lavoro continuo. Il quadro comandi è costituito da un PLC grafico con schermo tattile con funzioni di configurazione, monitoraggio, programmazione e visualizzazione dei parametri di saldatura. Ogni macchina è fornita completa di torcia di saldatura di produzione Commersald, caratterizzata da un efficiente sistema di raffreddamento e da speciali ugelli di saldatura, per garantire la massima costanza di rendimento. L alimentatore polvere, anch esso di produzione Commersald Impianti, è disponibile in versione standard per la macchina PTA200i e maggiorato per la PTA400i. La dotazione standard di saldatrice, torcia e alimentatore polvere consente di eseguire in singola passata saldature di spessore da 1 a 3,5 mm con larghezza fino a 30mm. Il tasso di deposito è di circa 2 kg/ora per la PTA200i in condizioni di difettosità minima, mentre può raggiungere i 4 kg/ora con la PTA400i. La saldatrice è estremamente versatile potendo operare manualmente, in ciclo semiautomatico o in ciclo automatico interfacciata con un controllo numerico esterno. CARATTERISTICHE TECNICHE PTA200I PTA400I GENERATORE ARCO PILOTA CORRENTE IN USCITA A 70 AL 100% 100 AL 100% GENERATORE ARCO TRASFERITO CORRENTE IN USCITA A 200 AL 100% 400 AL 100% ALIMENTATORE POLVERE PORTATA KG/H 0,5-3,5 1,0-8,0 CAPIENZA KG 7,0 30,0 TORCIA SALDATURA MODELLO YZR250 YZR500 ELETTRODO mm 4,0 6,0 REFRIGERATORE POTENZA RESA ACQUA A 20 C W 8700 8700 INGOMBRO DIMENSIONI mm 850X850X1500 850X850X1700 POTENZA INSTALLATA COMPLESSIVA VA 16700 27700 PESO KG 350 400 OSCILLATORE OPZIONALE CORSA UTILE mm VEL. MAX OSCILLAZIONE mm/sec 30 30 AMPIEZZA OSCILLAZIONE mm 30 30 PtAW 200 Man Per riparazioni manuali è stata realizzata una saldatrice economica carrellata di potenza 200 A al 100%, utilizzando il supecollaudato generatore di potenza delle saldatrici PTAW di produzione Commersald Impianti. La saldatrice è corredata di una robusta torcia manuale con comandi integrati, da un alimentatore polvere standard e da un refrigeratore esterno equipaggiato di filtro e termostato montato sul carrello portabombole per raffreddare torcia e piastre di supporto schede e componenti. L alimentatore della polvere si solleva pneumaticamente mediante Joystick e ruota su se stesso per facilitare il carico e lo scarico manuale della polvere dal serbatoio. L impostazione e la regolazione dei parametri si effettua su PLC mediante un display tattile attraverso il quale si sceglie innanzitutto una delle due modalità operative che sono: 1 - SALDATURA MANUALE Questa modalità prevede l utilizzo dei soli pulsanti presenti sulla torcia per l accensione e lo spegnimento dell arco trasferito e per la regolazione della corrente; in opzione è possibile avere un remote con pedale per la regolazione della corrente arco trasferito. È disponibile infine una versione della saldatrice che raggruppa le due modalità. Grazie alle caratteristiche tipiche del processo PTAW Commersald Impianti è possibile riparare difetti anche senza preriscaldo su pezzi finiti. CARATTERISTICHE TECNICHE Chiusura 8 in acciaio LF2 Stellite 6. Spessore riporto 10 mm. RIPARAZIONE Generatore arco pilota A. 100 al 100% Generatore arco trasferito A 200 al 100%. Portata alimentatore polvere KgIh 0,5-3,5 Potenza refrigeratore W 1800 Dimensione LHP mm 700x700x700 Potenza installata VA 16700 Tensione 400V 32A 50/60 HZ (3F+N+T) Refrigeratore previsto Frigò 2600/6 2 - SALDATURA SEMI AUTOMATICA Questa modalità prevede l Impiego del remote ST 3 con start / stop e potenziometri per regolare corrente di saldatura e quantità di polvere. La versione semiautomatica non è carrellata, non c è il pedale, manca il cilindro pneumatico di sollevamento dell alimentatore polvere e viene fornita in dotazione la torcia YZR 250 al posto della torcia manuale. Il materiale di apporto per la saldatrice PTAW 200 Man fa parte del programma standard che include una vasta scelta di prodotti tra cui; Inconel,stelliti,acciai inox,hastelloy,etc. inoltre alcuni prodotti di questa gamma sono specifici per riparazioni 15
16 17 SALDATRICE PTAW 520 TWIN La saldatrice PTAW 520 Twin nasce dalla richiesta di aumentare il tasso di deposito minimizzando l apporto termico al pezzo, dannoso per le caratteristiche metallurgiche del riporto stesso. Abbinando in tandem due torcie PTAW abbiamo realizzato un sistema con tasso di deposito che si avvicina al processo ad arco sommerso, ma con le ottime caratteristiche metallugiche del Processo PTAW La saldatrice PTAW 520 Twin dispone di un doppio quadro comandi, due torce, due alimentatori polvere e due generatori di corrente con schede su piastra refrigerata, in grado di erogare complessivamente 520 A al 100%. La macchina può essere configurata con due torce in tandem, con una sola torcia oppure con una torcia di lavoro ed una manuale per riparazioni e finiture. La saldatrice può essere utilizzata per riparazioni e ritocchi dei pezzi saldati inserendo una torcia manuale e predisponendo opportunamente uno dei due quadri di gestione e controllo. PTAW 520 Twin può essere abbinata ai controlli numerici Commersald Impianti nei quali viene integrata. Se integrata in un sistema semiautomatico di gestione del processo come il nostro controllore FOUR AXIS, tutte le funzioni di saldatura e di oscillazione vengono impostate e regolate dalla saldatrice, viene attivato uno scambio continuo di dati con il controllore per integrare saldatura e movimento. La distanza d arco è resa automatica attraverso la tensione d arco; l accensione e lo spegnimento delle torce di saldatura, sono programmate sul PLC di FOUR AXIS. Sul frontale della macchina sono presenti i due monitor tattili a colori di grandi dimensioni per la gestione del processo. I principali parametri di saldatura e quelli di oscillazione sono presenti sullo schermo durante il lavoro. Attraverso una procedura guidata di estrema semplicità si accede a tutte le altre funzioni Il frigorifero esterno di varie potenze secondo necessità dispone di termostato, filtro e dispositivi di sicurezza. Altri dispositivi segnalano la mancanza di gas, acqua o altro, i relativi allarmi sono evidenziati dul display tattile. L oscillazione della torcia di saldatura fa parte integrante del processo Plasma ad arco trasferito per riporti saldati e di conseguenza è stata posta un attenzione particolare alla sua gestione ed i parametri di oscillazione compaiono sul display durante la saldatura insieme ai parametri della saldatrice. Entrambi si possono regolare in corso d opera. Con le due torce collegate ad un unico oscillatore si può saldare in rotazione esterna ed interna con cordoni elicoidali e cordoni chiusi, spegnendo i due archi plasma in sequenza e shiftando per accostare i cordoni ad arco spento. Il primo metodo non è conveniente se le fascie sono strette mentre il secondo è rischioso se si riportano delle leghe dure. Un terzo metodo, messo a punto da Commersald Impianti, consiste nel gestire separatamente le due oscillazioni per ottenere un cordone senza interruzioni dall inizio alla fine, schiftando lentamente in due momenti diversi le due torce che compongono il tandem. Se integrata in un sistema semiautomatico di gestione del processo come il nostro controllore FOUR AXIS, tutte le funzioni di saldatura e di oscillazione vengono impostate e regolate dalla saldatrice, viene attivato uno scambio continuo di dati con il controllore per integrare saldatura e movimento, La distanza d arco è resa automatica attraverso la tensione d arco, l accensione e lo spegnimento delle torce di saldatura, è programmato sul PLC di FOUR AXIS. Sul frontale della macchina sono presenti i due monitor tattili a colori di grandi dimensioni per la gestione del processo. ALIMENTATORE DELLA POLVERE L alimentatore Commersald si compone essenzialmente da un serbatoio che lascia fluire per caduta la polvere su di un rullo che ruotando alimenta una camera stagna inferiore. L intero sistema è saturo di Gas e pertanto il bagno di saldatura è completamente esente da ossigeno.. Nella camera inferiore è presente un tubo Venturi che aspira e spinge mediante gas neutro la polvere alla torcia attraverso condotti calibrati. Il sistema consente l arresto immediato del flusso di polvere alla torcia allo stop del rullo. L eventuale occlusione dei passaggi alla torcia produce una sovrapressione progressiva che pulisce i tubi. PORTATA COSTANTE Per rendere regolare il flusso di materiale di apporto dall alimentatore alla torcia sono stati attivati diversi accorgimenti tra cui - riscaldatore sul corpo in alluminio per mantenere costante la temperatura e deumidificata la polvere. - tappo di compensazione posto all interno del serbatoio per rendere ininfluente la quantita di polvere presente nel serbatoio agli effetti della pressione in uscita. INFLUENZA DELL GAS SULLA PORTATA La pressione di gas neutro nel sistema a pari giri di rotazione del rullo influisce sulla portata. Il flusso va regolata entro un range compreso tra 0,8 e 2,0 lt/min in funzione della verticalità dell alimentatore rispetto alla torcia di saldatura. Stabilita la posizione, il flusso va regolato al valore minimo che corrisponde a 0,8 lt/min con alimentatore sopra la torcia di saldatura. Un aumento della pressione corrisponde ad un aumento della portata e ad una maggiore dispersione.con 0,8 lt/min la dispersione è inferiore al 10%,con 2 lt/min è del 20%. Oltre 3,0 lt/min,con alimentatore sopra la torcia, la portata aumenta del 50% e la turbolenza eccessiva disturba il bagno. La conoscenza e l applicazione di queste semplici regole consente di contenere l errore di portata entro il 5%, quindi praticamente ininfluente sul deposito.
18 19 TORCE DI SALDATURA PTAW Sono disponibili vari tipi di torcia per interni e per esterni grandi e piccole tutte basate sullo schema originale YZR 250. Il progetto di base è incentrato su di un corpo torcia in lega di rame completamente isolato, ugelli plasma con uscite polvere a 180 convergenti sull arco plasma, bocchello adeguato ed elettrodo di tungsteno diametro 4 mm con affilatura a 45 entro un centratore ceramico. è disponibile un programma completo illustrato qui a lato di torce plasma polvere per operare in tutte le situazioni. UGELLO POLVERE Premesso che l ugello polvere è il particolare più delicato della torcia, sono stati effettuati molti test per definirne la struttura tra cui quelli per stabilire le posizioni migliori di entrata della polvere nell arco plasma al fine di contenimento della dispersione ed a produrre buone caratteristiche anche estetiche del deposito. Una attenta progettazione della torcia YZR 250 ha reso possibile operare con distanze d arco (Stick-out) comprese tra 10 mm e 20 mm. L adozione di un arco lungo consente di accedere a posizioni difficili e limita gli effetti causati dalla polvere di riverbero sulla pulizia dell ugello plasma. Allungando l arco, la torcia non si sporca ma la dispersione aumenta.una delle possibili soluzioni a questo problema da adottare per lavori di serie in automatico consiste nell alimentare il solo foro posteriore dei due in linea con l avanzamento, di inclinare la torcia di 5 a spingere e abbassare la distanza d arco a 15 mm con gas polvere al minimo. In questo caso la polvere di riverbero verrà proiettata in avanti e non rimbalzerà sull ugello. Prove di laboratorio e pratiche hanno altresì evidenziato che variando. L angolo di incidenza di entrata della polvere nella colonna plasma sia hanno risultati variabili. Lavorando con tassi di deposito ideali che per la torcia YZR 250 sono compresi tra 1,5 e 3 Kg ora, sono stati testati diversi angoli di incidenza di entrata e adottati i compromessi migliori per contenere la dispersione ed uniformare la penetrazione. La colonna plasma è di forma cilindrica ed ha un diametro determinato dal foro di uscita dell ugello. La dimensione di questo foro influisce sulla concentrazione dell arco plasma. Anche in questo caso sono state svolte esperienze che ci hanno consentito di creare dei precisi parametri di lavoro nelle varie condizioni. Gli accorgimenti descritti ci permettono di portare la durata del nostro ugello plasma, che è l unica parte di usura dell intero impianto, a diverse centinaia di ore. ANGOLO DI AFFILATURA ELETTRODO Sono stati effettuati dei test tenendo alta la corrente del trasferito per verificare l influenza dell angolo di affilatura dell elettrodo sulla penetrazione e sulla forma del cordone. Parametri: Materiale di apporto Inconel 625 Corrente arco trasferito A: 250 Gas pilota l/min 1,2 Velocità di traslazione cm/min 20 Analizzando i risultati dei depositi PTAW effettuati con vari angoli di affilatura dell elettrodo di diametro mm 4,0 si può notare che: -Con angolo di affilatura 35 la penetrazione è perfetta - -Con angolo di affilatura 40 va bene -Con angolo di affilatura 45 manca penetrazione ai lati Viene privilegiata l affilatura 40 rispetto a 35 perchè la punta dell eletrodo mantiene piu a lungo il profilo. La precisione dell angolo di affilatura dell elettrodo è importante per la ripetitività dei risultati in saldatura. L affilatrice oscillante ZIP progettata e realizzata da Commersald Impianti per elettrodi di tungsteno di diverso tipo e diametro per saldatura TIG e plasma è l ideale per ottenere questo risultato. La versione standard è impiegata per elettrodi da diametro 1,6 mm fino a 6,0 mm, L elettrodo viene inserito in un unico foro, a prescindere dal diametro, in quanto la macchina ha un meccanismo di autoregolazione. In fase di affilatura oscilla, ruota e scende mediante micromotoriduttori e due slitte a ricircolo. L usura della mola si riduce di circa l 85% grazie allo sfruttamento dell intera fascia diamantata. Inoltre il movimento radiale consente di mantenere l elettrodo più freddo, di ridurre le vibrazioni, di aumentare la velocità di lavoro e incrementare ulteriormente la durata della mola. IMPATTO AMBIENTALE L impiego di lega metallica in polvere quale materiale di apporto potrebbe creare qualche dubbio relativamente ad un possibile inquinamento dell ambiente di lavoro. Abbiamo commissionato ad un Istituto di ricerca specializzato il rilievo dell inquinamento con la relativa certificazione dell inquinamento ambientale. Il materiale di apporto testato è la notissima Lega grado 6 a base cobalto che è una delle maggiormente utilizzate al mondo per riporti saldati. E stato testato il processo PTAW in confronto con i due processi tradizionali impiegati per il deposito di leghe a base Cobalto, filo animato e cannello. Da questa analisi è risultato che il processo PTA è il meno inquinante. Gli impianti automatici PTA possono essere quindi collocati a fianco delle macchina utensili, vista la ridotta emissione di fumi e di polveri sottili. Il minore inquinamento ambientale è determinato dalle caratteristiche dell arco PTAW e dalla scelta di polveri atomizzate con una ridotta percentuale di grani extrafini (< 3 % ). Il contenimento della dispersione di polvere nell ambiente, oltre a rappresentare un vantaggio economico, consente di rientrare nei limiti di inquinamento ambientale imposti dalle normative ed è determinante per la salute degli operatori. Nella seguente tabella sono riportati i dati relativi ai RILIEVI DELLE EMISSIONI INQUINANTI effettuati presso il nostro laboratorio. PROCESSO Polveri Totali (PV) < 10 Cannello (OAW) 1,50 Filo animato (FCAW) 90,1 Plasma (PTAW)(PV) 10,0 Ossidi di azoto (NOX espressi come N02) < 5,0 Cannello (OAW) 12,7 Filo animato (FCAW) 0,50 Plasma (PTAW)(PV) 2,14 Monossidi di carbonio (CO) <10,0 Cannello (OAW) 8,20 Filo animato (FCAW) 12,3 Plasma (PTAW) 1,17 RILEVAZIONE LIMITE MASSIMO nb: il limite massimo è quello ammesso nella Regione Emilia Romagna
20 IMPOSTAZIONE DEI PARAMETRI DI SALDATURA I test delle pagine precedenti sono stati eseguiti partendo dai parametri di saldatura di base segnati qui di fianco. Si tratta in genere di parametri non forzati per ottenere uno spessore di riporto di circa 2,5 mm ed una penetrazione del 15% con tasso di deposito di 2,5 Kg/ora senza apportare troppo calore al pezzo. INCONEL MONOSTRATO E PRIMO STRATO PTAW PER TANDEM PLASMIG Saldatrice PTAW 520 TWIN corr.pilota A.50 Alimentatore Standard Sfioro 0,25 Torcia YZR 250 Ugello Plasma Foro 3,8 uscite in linea PROVETTE E MATERIALE DIAPPORTO Materiale Fe 430 oppure acciaio LF 2 Forma Cilindro 150x200h300 Polvere KOY 625 P Granulometria. 53-150 microns Lotto n C 77244 Preriscaldo e interpass 80 C POSIZIONE DI SALDATURA Piana Da sinistra a destra Torcia verticale PARAMETRI PTAW Corrente A 160-200 Gas Pilota Lt/min 1,2-1,4 Polvere Kg/ora 2,0-2,5 Gas polvere Ar l/min 0,8 Gas protezione Argon l/min 15 Stick out mm 15 PARTENZE E CHIUSURE Sosta sul punto iniziale sec 5 Tempo di salita corrente sec 4 Discesa da 180 a 75 A sec 6 Tempo di salita polvere sec 6 Discesa da 2,4 a 0,3 Kg/h sec 6 PARAMETRI DI AVANZAMENTO Velocità saldatura Cm/min 18-20 Tempo sosta sul cratere finale Sec 3 Ritardo partenza saldatura Sec 2,5 PARAMETRI OSCILLAZIONE Ampiezza mm 10 Velocità mm/s 35 RISULTATI OTTENUTI Penetrazione % 5-20 Difettosità nn STELLITE MONOSTRATO E PRIMO STRATO PTAW PER TANDEM PLASMATWIN IMPIANTO E SALDATRICI Saldatrice PAW 520 TWIN corr.pilota A.50 Alimentatore Standard Sfioro 0,25 Torcia YZR 250 Ugello Plasma Standard foro 3,8 uscite in linea PROVETTE E MATERIALE DI APPORTO Materiale Fe 430 oppure acciaio LF 2 Forma Piatto 50 x 100 x 200 Polvere KOY 51P Granulometria. 53-150 microns Lotto n C 68982 Preriscaldo 180 C POSIZIONE DI SALDATURA Piana Da sinistra a destra Torcia verticale Cordoni affiancati PARAMETRI PTAW Corrente A 150-200 Gas Pilota l/min 1,2-2,0 Polvere Kg/ora 2,0-2,5 Gas polvere Ar l/min 0,8 Gas protezione.argon l/min 14,4 Stick out mm 15 PARTENZE E CHIUSURE Sosta sul punto iniziale sec 3 Tempo di salita corrente sec 4 Discesa da 180 a 75 A. sec 6 Tempo di salita polvere sec 6 Discesa da 2,4 a 0,3 Kg/h sec 6 PARAMETRI DI AVANZAMENTO Velocità saldatura Cm/min 20 Tempo sosta sul cratere finale Sec 3 Ritardo partenza saldatura Sec 2,5 PARAMETRI OSCILLAZIONE Ampiezza mm 10 Velocità mm/s 25-35 Soste sn 0,2 Freccia cicli 1 RISULTATI OTTENUTI Spessore deposito mm 2,0-2,5 Tasso di deposito Kg/ora 2,5 Penetrazione % 5-20 Difettosità nn STELLITE SECONDO STRATO PTAW PER TANDEM PLASMATWIN IMPIANTO E SALDATRICI Saldatrice PAW 520 TWIN corr.pilota A.50 Alimentatore Standard Sfioro 0,25 Torcia YZR 250 Ugello Plasma Standard foro 3,8 uscite in linea PROVETTE E MATERIALE DIAPPORTO Materiale Fe 430 oppure acciaio LF 2 Forma Piatto 50 x 100 x 200 Polvere KOY 51P Granulometria. 53-150 Lotto n C 68982 Interpass 200 C POSIZIONE DI SALDATURA Piana Da sinistra a destra Torcia verticale Cordoni affiancati PARAMETRI PTAW Corrente A 120-160 Gas Pilota l/min 1,5-2,0 Polvere Kg/ora 3,0 Gas polvere Ar l/min 0,8 Gas protezione.argon l/min 14,4 Stick out mm. 17 PARTENZE E CHIUSURE Sosta sul punto iniziale sec 3 Tempo di salita corrente sec 4 Discesa da 180 a 75 A. sec 6 Tempo di salita polvere sec 6 Discesa da 2,4 a 0,3 Kg/h sec 6 PARAMETRI DI AVANZAMENTO Velocità saldatura Cm/min 20 Tempo sosta sul cratere finale Sec 3 Ritardo partenza saldatura Sec 2,5 PARAMETRI OSCILLAZIONE Ampiezza mm 10 Velocità mm/s 25-35 Soste sn 0,2 Freccia cicli 1 RISULTATI OTTENUTI Spessore deposito totale mm 5,5 Tasso di deposito Kg/ora 5,2 Penetrazione % 5-20 Difettosità nessuna 21 Riporto basso spessore su cilindro in acciaio
22 23 LA TECNICA TANDEM Per aumentare la produttività del processo PTAW Commersald Impianti ha sviluppato la tecnica di saldatura tandem. In questo caso da un tasso di deposito orario di 2 / 3 Kg/ora si passa a 4 / 6 Kg/ora Fino ad ora sono stati messi a punto e qualificati due processi Tandem denominati Plasmig e Plasmatwin La tecnica tandem prevede una prima torcia Plasma Polvere che chiameremo torcia tecnica, davanti per depositare il primo strato sul metallo base. La seconda torcia, che può essere Mig, Tig a filo caldo o ancora PTAW, ha la funzione di incrementare il tasso di deposito. è arretrata di circa 50 mm e spostata sulla linea di avanzamento di una quota pari a circa metà dell oscillazione. Le due torce sono movimentate da un oscillatore elettronico quando si eseguono cordoni chiusi o elicoidali oppure da due oscillatori paralleli indipendenti per riporti a cordoni affiancati senza spegnimento d arco. Il secondo cordone si deposita in corrispondenza degli accavallamenti del primo strato senza penetrare fino al metallo base ad una temperatura del pezzo di circa 600 C; ciò facilita il remelting che porta più facilmente in superfice eventuali ossidazioni. Nella messa a punto degli abbinamenti sono stati utilizzati parametri di media intensità per non avere un eccessivo apporto termico; questa scelta va a scapito del tasso di deposito e a vantaggio della qualità metallurgica del deposito saldato. Con il processo TANDEM si può effettuare il deposito dei due cordoni sovrapposti con due metalli di apporto diversi, in rapporto percentuale diverso e con spessori di deposito diversi. Con questa tecnica lo spessore complessivo dello strato riportato ad ogni passaggio varia tra 4 mm e 6 mm in relazione alla velocità di avanzamento ed il tasso di deposito da 4 a 6 Kg/ora. Con Plasmig la torcia tecnica PTAW è abbinata ad una torcia Mig per riporti anticorrosione con Inconel 625 o con acciaio Inox. Plasmatwin è invece un tandem realizzato con due torce PTAW che viene impiegato con grande vantaggio per il riporto antiusura con Leghe a base Cobalto. PRODOTTI DI APPORTO UTILIZZABILI Con la tecnica Tandem si possono riportare: Leghe a base Nichel (Inconel,Hastelloy) A base Cobalto (un vasto programma di polveri KOY) Acciai inossidabili austenitici, ferritici e refrattari, Duplex,etc. Acciai rapidi e ghise al Cromo. PLASMIG (Tandem PTAW + MIG) Nella tecnica Tandem PLASMIG Il processo Plasma polvere (PTAW) viene depositato come primo strato per sfruttarne le caratteristiche di controllo e di costanza della penetrazione con conseguente limitazione della percentuale di Ferro migrante dal metallo base. Questa condizione non è altrimenti raggiungibile con altri processi di saldatura. Il secondo strato depositato con il procedimento MIG, oltre a conferire produttività al processo, migliora sostanzialmente le caratteristiche metallurgiche dell intero deposito in quanto rifondendo il cordone PTAW della stessa analisi ancora caldo, porta a galla eventuali inclusioni sottostanti e le sue stesse ossidazioni senza penetrare fino al metallo base. Le porosità in partenza ed in chiusura scompaiono e le caratteristiche metallurgiche normalmente problematiche del processo MIG si avantaggiano di un sostanziale miglioramento. Plasma polvere e Mig possono quindi considerarsi due procedimenti di saldatura che in tandem offrono uno straordinario equilibrio tra produttività e qualità metallurgica del deposito Per il tandem PLASMIG alla saldatrice PTAW viene affiancato il generatore di potenza MIG inverter sinergico GMAW 500 a controllo digitale con possibilità di impiegare fili pieni e fili animati e di archiviare mediante la funzione MEMO fino a 99 programmi che si possono richiamare premendo un pulsante. Il generatore dispone di un sistema di compensazione della variazione della tensione di linea di +/- 10%, di induttanza elettronica regolabile e di tutte le più evolute funzioni di una moderna saldatrice MIG sinergica. Viene utilizzato il programma Mig Puls Adaptive oppure il programma Soft Arc quando si desidera abbassare il tasso di apporto termico su pezzi piccoli
24 25 PLASMATWIN (Tandem PTAW + PTAW) Il tandem PLASMATWIN apre nuove prospettive al riporto antiusura: si è infatti nella condizione operativa migliore per depositare strati metallurgicamente perfetti, risultati ripetitivi e depositi assolutamente economici. La migliore gestione di questo tandem si ottiene con l impiego della saldatrice PTAW 520 Twin,doppio alimentatore e doppia torcia con oscillatori integrati (vedere nella sezione saldatrici). FASCIE D USURA SALDATE CREAZIONE DI FASCIE D USURA BIMETALLICHE CON TANDEM PLASMATWIN La tecnica tandem Plasmatwin rende agevole la creazione di fascie antiusura con leghe dure a base cobalto sovrapposte al riporto anticorrosivo in Inconel 625 eseguite in passata unica. La fascia antiusura si realizza alimentando la seconda torcia con una lega a base Cobalto o altro in corrispondenza della zona da rinforzare. SI realizzerà in questo modo in ciclo completamente automatico e con un tasso di deposito superiore a 4 Kg/ora, un sandwich composto da lega anticorrosione Inconel 625 doppio strato uniforme su tutta la superfice del manufatto ad esclusione della fascia di usura dove ci sara un sottostrato ci lega Inconel 625 ed un riporto antiusura sovrapposto di spessore grezzo circa 3 mm di KOY 56 VP. RIPORTO LEGHE A BASE COBALTO CON TANDEM PLASMATWIN PARAMETRI DI SALDATURA E PENETRAZIONE Il riporto con leghe a base Cobalto più classico prevede uno strato di Stellite 6 spessore 3 mm finito, con durezza superficiale intorno ai 40 HRc. Per essere certi di trovare lo spessore finito previsto, abbiamo depositato con il TANDEM PLASMATWIN uno spessore grezzo di 4,0 / 4,5 mm.con tasso di deposito di 4 Kg/ora. Per ridurre ulteriormente il rischio di cricche abbiamo alimentato la prima torcia con KOY 49 P e la seconda torcia con la lega a base Cobalto del grado richiesto. Sono stati eseguiti due depositi con gli stessi parametri di base variando solamente il flusso del gas pilota per rimanere entro valori di penetrazione che riteniamo al limite minimo e massimo dell accettabilità. PARAMETRI DI BASE MULTISTRATO IN PASSATA UNICA 1^TORCIA - KOY 55 P (STELLITE 21 ) Tre cordoni affiancati Corrente trasferito A 166 2^TORCIA - KOY 51 P (STELLITE 6 ) Due strati affiancati sovrapposti Corrente trasferito A 150 Tasso di deposito complessivo Kg/ora 4,0 Torce diritte interasse mm 65 GAS PILOTA Seconda torcia l/min 1 4 Avanzamento torcie - Cm/Min 16 Velocità oscillazione mm/s 30 Ampiezza oscillazione mm 10 Sosta sul cavallo s 0,2 Shift mm 10 Freccia cicli 7 Spessore di deposito trovato mm. 4.2 Durezza a quota mm.4,0 HRc 42 4,6 5,9 DEPOSITO DI SINISTRA DEPOSITO DI DESTRA GAS PILOTA Prima torcia 1,2 Lt/min PENETRAZIONE(4,6-4):4,6 = 13% GAS PILOTA Prima torcia 2,5 Lt/min PENETRAZIONE(5,9-4):5,9 = 32% CONCLUSIONI: Il test evidenzia molto chiaramente l effetto della quantità di gas plasmogeno sulla penetrazione 1,2 lt/min nel cordone di sinistra e 2,5 lt/min nel cordone di destra che hanno comportato una penetrazione nel metallo base rispettivamente del 13% e del 32%. I riporti sono visibilmente simili ma strutturalmente diversi anche se hanno la stessa durezza in quanto il 32% di penetrazione presuppone una eccessiva presenza di ferro nel deposito con decadimento certo delle caratteristiche di resistenza alla corrosione mentre il 13% espone a qualche rischio se gli accavallamenti e i sormonti non sono programmati a regola d arte. In questo caso la regolazione del flusso del gas pilota intorno a 1,7 / 1,8 lt/min consente una penetrazione più che sicura con una presenza di ferro minima nel deposito.
26 Movimentazioni Commersald Impianti progetta, produce vende ed assiste tutti gli impianti PTAW di propria produzione in tutto il mondo. Viene attivata ogni strategia produttiva per limitare al massimo gli interventi di assistenza. Recentemente al più noto e diffuso programma Robo è stato affiancato un nuovo programma di macchine ed impianti modulari PTAW che ne adotta la filosofia costruttiva, utilizzando gli stessi componenti di base. Stessa marca e modello per i PLC e per i CN, schermi tattili programmati con la stessa grafica per tutte le realizzazioni sia per le saldatrici che per le movimentazioni per offrire la possibilità di operare sempre con strumenti conosciuti. Le motorizzazioni sono realizzate con motori brushless Mitsubishi e cosi pure gli azionamenti motore. Giunti e riduttori standardizzati così come ogni altro componente elettrico, elettronico e meccanico. Abbiamo così creato un sistema completamente modulare ed integrato che ci consente di passare da una saldatura semiautomatica,automatica con PLC o con CN sostituendo il minimo dei componenti. MOVIMENTAZIONI SEMIAUTOMATICHE ED AUTOMATICHE CON PLC La versione base prevede l impiego della saldatrice PTAW 200 Man con alimentatore standard, torcia YZR 250 e del remote ST 3 che dispone di start / stop e potenziometri per regolare corrente di saldatura e quantità di polvere. La movimentazione viene realizzata assiemando componenti commerciali su di una struttura costruita sulle esigenze del cliente.tutti i posizionamenti si effettuano manualmente così come lo start saldatura. IMPIANTI AUTOMATICI con PLC La versione più semplice dei nostri sistemi automatici è incentrata sul programmatore di ciclo FOUR AXIS. Questo semplice apparecchio dotato di PLC con monitor tattile serve sopratutto per il cladding automatico con i processi PTAW,PLASMIG E PLASMATWIN su cilindri esterni ed interni con cordoni chiusi ed elicoidali e per riporti in piano.per illustrare nel migliore dei modi la semplicità e la funzionalità del sistema inseriamo qui di seguito le schermate di gestione 27 L unica variabile è la carpenteria metallica di sostegno che viene progettata e realizzata secondo le esigenze presenti o previste del cliente. Schermo iniziale MOVIMENTAZIONI MANUALI Scelta lingua Azzeramento Comando azzeramento assi Z ed X in sequenza Azzeramento asse BDG Nelle posizione in cui si trova Assumono il colore verde Quando l asse è azzerato Azzeramento asse RTN nella posizione in cui si trova
28 29 Menu Test assi X e Z Finecorsa INDIETRO Posizione asse X Finecorsa AVANTI Finecorsa ALTO Saldatura ad anelli paralleli su pezzo cilindrico Attivo dopo azzeramento Saldatura lineare su pezzi piani Attivo dopo azzeramento Richiama lo schermo dei comandi manuali degli assi Saldatura continua su pezzo cilindrico Attivo dopo azzeramento Invia l asse Z alla posizione impostata sul finecorsa alto Posizione asse Z Richiama lo schermo che Consente l impostazione dei parametri base delle motorizzazioni di tutti gli assi. << Accesso con password >> Richiama lo schermo dei comandi per l azzeramento degli assi Accede allo schermo di STICK-OUT Accesso ai comandi per testare il movimento degli assi X e Z alla stessa velocità del ciclo automatico Attivo dopo azzeramento Invia l asse Z alla posizione impostata sul finecorsa basso Invia l asse X alla posizione Impostata sul fine corsa indietro Invia l asse X alla posizione impostata sul finecorsa avanti Finecorsa BASSO L introduzione dei parametri si attiva toccando l indicatore stesso e utilizzando il tastierino numerico che apparirà sulloschermo. Comandi manuali Saldatura lineare Posizione asse Z in millimetri Posizione asse RTN in gradi Posizione asse BDG in gradi Posizione delle torce per fine saldatura. Il valore impostato per la torcia 2 determina anche l arresto della corsa dell asse X Se attivato connette la relativa saldatrice al controllo Se disattivato consente la simulazione di un ciclo di saldatura Posizione asse X in millimetri Posizione asse X in millimetri Comando movimento manuale lento Comando movimento manuale rapido Movimento manuale rapido Movimento manuale lento Copia la posizione di X nelle rispettive caselle Accesso alla tabella dei parametri secondari \Posizione delle torce per inizio saldatura Finecorsa X indietro Finecorsa X avanti Finecorsa Z alto Finecorsa Z basso Azzeramento asse RTN Azzeramento asse BDG Indica se la torcia si trova nell area di saldatura Velocità di saldatura Accede allo schermo di STICK-OUT Questi pulsanti trasferiscono il valore della posizione asse nel relativo Finecorsa
30 31 Saldatura cilindrica MOVIMENTAZIONI AUTOMATICHE Comando manuale rapido Comando manuale lento Posizione di fine saldatura della torcia Consenso attivazione torcia Accede alla tabella dei parametri secondari IMPIANTO AUTOMATICO CON PLC PER SALDATURA PTAW PTA 200 Rot Accede allo schermo di STICK-OUT Copia posizione torcia PTA 200 Rot un impianto automatico per riporti saldati con tecnologia plasma arco trasferito con polvere su anelli e pezzi cilindrici di piccole dimensioni; in particolare accetta un diametro massimo da riportare di mm 400, altezza massima mm 400 e peso massimo del pezzo da riportare kg 10. Posizione di inizio saldatura della torcia Avvio ciclo di saldatura Imposta l entità dello shift in millimetri L impianto è alloggiato su una piattaforma portante che comprende la saldatrice PTA, la movimentazione cartesiana e la console operatore. La saldatrice integrata è il modello PTA200i completa di torcia di saldatura raffreddata e alimentatore polvere. La saldatrice garantisce una corrente in uscita di 200A al 100% e consente di eseguire in singola passata saldature di spessore da 1 a 3,5 mm con larghezza fino a 30 mm e tasso di deposito fino a 2 kg/ora rispettando severi parametri metallurgici. Comando manuale rapido Interasse fra le due torce in millimetri Passo della spirale di saldatura in millimetri Comando manuale lento Arresto ciclo di saldatura Consenso attivazione torcia Velocità di saldatura Comandi per lo spostamento a passi (shift) dell asse X Saldatura elicoidale Accede alla tabella dei parametri secondari Ritorno alla posizione di inizio saldatura Introduce il valore della posizione di fine saldatura Il sistema di movimentazione comprende due assi cartesiani per la movimentazione della torcia e due assi rotanti per la movimentazione del pezzo. La scelta di una movimentazione di questo tipo offre posizionamenti rapidi e di elevata precisione nel tempo oltre a consentire il corretto posizionamento di torcia e alimentatore polvere, garantendo la regolarità dell uscita della polvere stessa. La gestione degli assi viene programmata e controllata dal software implementato nel PLC della console; il sistema di programmazione è semplice e intuitivo e consente di memorizzare fino a 100 cicli di saldatura completi sia di parametri di movimento che di saldatura. È disponibile una versione a doppia stazione di lavoro su tavola girevole per il riporto di valvole e otturatori di piccole dimensioni di forma circolare o pezzi simili. Il sistema si basa sul PTA 200 Rot al quale è stato sostituito il gruppo Rotante Basculante con un sistema a due stazioni che permette di effettuare il riporto sulla stazione interna mentre nella stazione esterna un operatore provvede ad effettuare il cambio pezzo. La caratteristica richiesta sono i tempi estremamente ridotti di saldatura e di cambio pezzo. Il sistema prevede un operatore fisso sulla macchina escludendo così l utilizzo di un robot per il carico e lo scarico. In questo caso la natura del materiale base, del materiale da riportare e la dimensione dei manufatti non richiedono il pre-riscaldo dei pezzi. Di fatto PTA 200 Rot non ha subito cambiamenti sostanziali quindi l aspetto è rimasto pressoché identico con l eccezione delle protezioni che sono più abbondanti in quanto devono proteggere una zona di saldatura più ampia. Avvio ciclo di saldatura Arresto ciclo di saldatura Velocità di saladatura Accede allo schermo di STICK-OUT DISPONIBILE VIDEOCLIP L introduzione dei parametri si attiva toccando l indicatore stesso e utilizzando il tastierino numerico che apparirà sulloschermo. Quando appare una cornice gialla il dato può essere variato agendo sulla manopola laterale.
32 33 IMPIANTI A CONTROLLO NUMERICO PER SALDATURA PTAW SERIE ROBO Gli impianti della serie Robo sono di produzione standard e nascono per l'esecuzione di saldature e riporti in ciclo completamente automatico, gestito da un controllo numerico personalizzato espressamente per Commersald Impianti. La serie di quattro macchine (Robo60 - Robo65 - Robo70 - Robo90) copre una gamma di applicazioni per pezzi da riportare di peso da 10 kg a 150 kg e si basano tutte sui medesimi principi costruttivi: - movimentazione cartesiana con assi di movimento, tavola rotante/basculante, oscillatore e rotazione polso della torcia. La scelta di una movimentazione di questo tipo offre posizionamenti rapidi e di elevata precisione nel tempo, oltre a consentire il corretto posizionamento di torcia e alimentatore polvere, garantendo la regolarità dell'uscita della polvere. - controllo numerico, con programmazione in linguaggio ISO e sistema Windows, che consente la programmazione e la gestione in tempo reale di tutti i parametri di saldatura e movimento. Al sistema di movimentazione è integrata la saldatrice PTA200i per saldature in passata singola da 1 a 3,5 mm con larghezza fino a 30mm e tasso di deposito fino a 2 kg/ ora con difettosità minima. La corrente in uscita sull'arco trasferito è di 200A al 100% dati tecnici robo 60 robo 65 robo 70 robo 90 pezzo da riportare Ǿ max riporto mm 360 350 500 500 h max riporto mm 300 400 750 750 peso max pezzo Kg 10 35 150 150 struttura corsa asse z mm 350 490 800 800 corsa asse x mm 200 480 1200 2100 corsa asse y mm 100 210 500 500 rpo 2 posizioni fisse 0-90 -200 +200-200 +200-200 +200 oscillatore ampiezza max mm 40 40 40 40 tavola rotante brandeggio gradi -20+135-90+135-135+135-135+135 ROBO 70 per coclee L impianto per il riporto automatico con carburi di tungsteno su coclee utilizza sostanzialmente ROBO 70 con corsa dell asse X e dell asse Z incrementate per poter eseguire riporti sulla costa e sulla faccia di spinta di coclee. La particolarità dell impianto è quella di utilizzare un meccanismo che segue la spira della coclea andando a rilevare tutti gli eventuali errori di passo (sempre presenti comunque perchè il processo di assemblaggio della coclea è privo di lavorazioni meccaniche). Le dimensioni delle coclee che possono essere accolte nella culla sono di lunghezza massima 1500mm e diametro 500mm. Una volta montata la coclea all interno della culla ed impostati i dati nominali di diametro e passo reale (il passo apparente è esattamente la metà in quanto le coclee hanno una doppia spira) si porta il cursore dell asse principale all inizio della spira e si preme START. Da questo momento in poi il processo è automatico per tutta la lunghezza della spira. L esecuzione della seconda spira è analogo. La macchina è corredata di barriere di sicurezza. Sistema di oscillazione e rotazione del polso ROBO 60 ROBO 70 DETTAGLIO OSCILLATORE/ROTAZIONE POLSO
34 35 SISTEMI INTEGRATI DI GESTIONE E DI CONTROLLO CONTROLLO DELLA DEFORMAZIONE ROBOSFERA è un impianto a controllo numerico per il riporto di valvole del settore energetico in ciclo completamente automatico con posizionamento unico. Le sue caratteristiche sono paragonabili a quelle di una macchina utensile (precisione di posizionamento = 0,1 mm - ripetitività di posizionamento = 0,05 mm). Questa insieme ad altre tipicità tecniche rendono Robosfera una reale evoluzione nel settore del riporto saldato per qualità del deposito, contenimento dei costi, affidabilità e flessibilità del processo. L impianto si basa su di un sistema cartesiano di movimentazione tridimensionale del pezzo più due assi (ed un terzo opzionale) per la movimentezione della torcia di saldatura. Nel Cn sono inoltre integrate tutte le funzioni di oscillazione di una o due torce congiuntamente o separatamente. Stick-out automatico lungo tutto il percorso di saldatura. Manutenzione programmata e fermate predeterminate per la pulizia delle torce di saldatura. Fermate di emergenza a programma su due livelli (fine blocco e interruzione immediata). Rilevamento programmato della temperatura del pezzo. Telecamera per la visione ed il controllo remotato del processo con possibilita di registrare l intero ciclo di saldatura da allegare al report di rintracciabilità. Con Robosfera è stato realizzato un insieme completamente integrato di movimento, saldatura, allarmi, nonchè di controllo della temperatura e delle quote, organizzati attraverso un CN ISO su piattaforma Windows con touchscreen. Il CN è in grado di effettuare un monitoraggio continuo di tutte le fasi per tenere completamente sotto controllo il processo e tramite monitor tattile o il remote, di effettuare interventi correttivi in tempo reale sui parametri di saldatura e di movimento senza interrompere il ciclo. Un sottoprogramma parametrizzato consente di effettuare il controllo dimensionale completo in automatico su 52 punti prima, durante e dopo la saldatura digitando semplicemente la dimensione in pollici della sfera. Al secondo rilievo il CN compila un report con la quota iniziale, la quota finale e la differenza. Considerando che su tutta la superfice è stato depositato uno strato di spessore noto con tolleranza 0,5 mm, si è in questo modo in grado di determinare l eventuale deformazione del manufatto e di effettuare interventi correttivi manuali o in automatico sul pezzo ancora caldo prima di smontarlo per avere l assoluta certezza dimensionale del pezzo finito. Per semplificare la programmazione nel sistema è presente un archivio dove sono sono memorizzati una decina di blocchi di lavoro; ogni blocco contiene tutti i parametri di saldatura e movimento relativi alle diverse posizioni della sfera. I nuovi programmi si compilano trascinando i vari blocchi in una griglia preimpostata. L impianto automatico ROBOSFERA consente di effettuare frequenti spostamenti di interi blocchi di saldatura verso posizioni più fredde per mantenere uniforme la temperatura. Ciò contribuisce a contenere le deformazioni e consente di diminuire gli spessori di riporto a tutto vantaggio del tempo di saldatura, minor spesa per il materiale di apporto e riduzione del costo per le lavorazioni meccaniche. L impianto dispone di un sistema di molatura del becco atta a realizzare un piano di riferimento per le lavorazioni meccaniche successive. MANUFATTI SALDABILI CON ROBOSFERA Robosfera puo essere utilizzato come posizionatore rotante a tre assi oppure come posizionatore tradizionale a due assi (rotazione e brandeggio della tavola) appoggiando i pezzi alla base della forcella con punta e contropunta. Nella configurazione tra punta e contropunta si possono alloggiare e riportare sfere fino a 26 Classe 600 del peso massimo di 1300 Kg interno, esterno e mozzi senza smontarle o pezzi simili. Su di un mandrino alla base della forcella si possono riportare completamente, senza smontarli dalla macchina, corpi cilindrici delle seguenti dimensioni massime: - Diametro mm. 700 - Altezza mm. 1000 - Peso kg 1600 Tastatore quote Nella configurazione a due assi con piattaforma o mandrino montata sulla forchetta intermedia si possono fare tutti i tipi di riporto che vengono attualmente eseguiti con posizionatori rotobasculanti tradizionali. - Corpi valvola fino a 16 - Flange fino a 16 - Tenute inclinate fino a 60 - Diametro esterno massimo mm 800 - Lunghezza mm 1 100 - Peso massimo Kg 1 800 Riporto completo da entrambe le parti senza smontarli dalla macchina ed in ciclo completamente automatico cunei di diametro massimo mm 800 fino a 1600 Kg di peso. DISPONIBILE VIDEOCLIP Rilievo temperatura del pezzo
36 37 PICK & PLACE 80 Il nuovo presa e posa bilanciato di Commersald Impianti è idoneo alla movimentazione tridimensionale di manufatti di peso fino a 40 Kg in maniera semplice, veloce e sicura. Il manipolatore Pick & Place 80 normalmente non necessita di alimentazione elettrica ma solo di aria compressa per un più rapido posizionamento nell area di lavoro. Lo spostamento di Pick & Place 80 è inoltre agevolato dalla sua base autostabile e movimentabile mediante transpallet o carrello elevatore. I dispositivi pneumatici di gestione e controllo posizionati sul manubrio consentono di governare facilmente l attrezzatura. Nel caso la chiusura della maschera portapezzo sia gestita dal controllo numerico, come nei nostri Robo70 e Robo90, Pick & Place 80 è predisposto per il collegamento elettrico alla pulsantiera La pinza portapezzo assume PESO ZERO grazie ad un cilindro di bilanciamento pneumatico la cui potenza è regolabile mediante un joystick posto sulla pulsantiera. Ad evitare spostamenti indesiderati del carico è presente un freno prospicente il manubrio. Il freno viene utilizzato principalmente a macchina ferma, ma diventa automaticamente attivo sull asse principale e su quello intermedio in mancanza d aria. Per garantire una ulteriore sicurezza, l impianto dispone di un serbatoio d aria compressa supplementare e di un dispositivo che impedisce l apertura della pinza in presenza del pezzo. PRESA E POSA STAMPI CON ROBOT ANTROPOMORFO L isola di lavoro Robo 90 Aut è progettata per il riporto di stampi per bottiglie di grandi dimensioni in ciclo automatico. Il nostro impianto base si compone di saldatrice PTA 200 con torce ed alimentatori standard e preriscaldatore HEAT da 24 Kw configurato per consentire il riscaldo con stampi adagiati. Il sistema PTAW è stato implementato con un robot antropomorfo con portata al polso di 80 Kg, per lo spostamento dei pezzi sulle varie stazioni PRESA E POSA STAMPI CON CN CARTESIANO Questa isola di lavoro è stata concepita per produrre principalmente grandi serie di stampi per bottiglie birra con i relativi accessori. Composizione dell impianto L isola di lavoro è stata costruita intorno al ROBO 65 come unità saldante e l HEAT 24 come unità di pre-riscaldo. La scelta che caratterizza l isola di lavoro è che tutto il processo produttivo è controllato da un unica unità CN che governa sia il ciclo di saldatura che la movimentazione di asservimento. La disposizione del ROBO 65, dell HEAT 24, della stazione di carico stampi, della stazione di scarico stampi, della stazione di prelievo stampi è in linea, conseguentemente il sistema cartesiano di asservimento, anch esso lineare, si trova di fronte. La distanza che intercorre tra la linea delle macchine e la linea dell asservimento è di 1 metro, per dar modo all operatore di poter operare anche manualmente per la messa a punto del processo. Le capacità dei vassoi di carico e scarico è di 36 metà suddivise in due livelli interscambiabili come posizione, questo per dar modo all operatore di caricare o scaricare gli stampi senza fermare il processo. L autonomia è di circa 4.5 ore per ogni vassoio. CARATTERISTICHE TECNICHE Manipolatore a bracci snodati con movimento verticale a parallelogramma e braccio terminale Raggio di azione: Min mm. 400 Max mm. 800 Portata: Kg 40/80 Raggio di azione mm.2800 Escursione verticale massima mm 1700 Pressione di esercizio - con aria compressa pulita, secca senza olio bar 5/7 Rotazione assi Principale 360 Intermedio da 160 a 300 Portapinza (con fermo) 370 Pinza di presa SCHUNK portata a 6 Bar / 42 Kg DISPONIBILE VIDEOCLIP DISPONIBILE VIDEOCLIP