STUD WELDING IN THE AUTOMOTIVE INDUSTRY - sszp.eu ?· Priváranie svorníkov číselne označované…

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

48

PRIVRANIE SVORNKOV V AUTOMOBILOVOM PRIEMYSLE

JN VI - KATARNA SENDERSK

STUD WELDING IN THE AUTOMOTIVE INDUSTRY

ABSTRAKT

Prspevok sa zaober technolgiou privrania svornkov, ktor je v sasnosti pouvan pri vrobe osobnch automobilov v oraz vom objeme. Prezentovan s princpy a parametre zvrania, prehad jednotlivch metd privrania svornkov, zariadenia pre privranie ako aj vhody a nevhody technolgie. Nakoko sa jedn o tavn, resp. tavno-tlakov spsob zvrania, kde teplo pre vznik metalurgickho spoja vznik v procese horenia elektrickho oblka, resp. prechode elektrickho prdu spjanmi materilmi s v prspevku pre tto metdu zvrania definovan rizik a opatrenia pre ich eliminciu. Kov slov: automobilov priemysel, spjanie, privranie svornkov, bezpenos

ABSTRACT

The paper deals with stud welding technology, which is currently used in the production of cars in an increasing volume. Presented are the principles and the welding parameters, the list of the stud welding methods, equipments as well as

the advantages and disadvantages of this technology. As this is a fusion, respectively pressure fusion welding method, wherein the heat for creation of metallurgical joint is produced in the burning process of electric arc, respectively by passing of the electric current through the joined materials, in the paper are for this welding method defined risks and measures for their elimination. Key words: automotive industry, joining, stud welding, safety VOD

V sasnosti existujce trendy v oblasti spojov s smerovan k aplikcii vysoko-produktvnych metd spjania akmi

s zvranie resp. spjkovanie laserom, tlakov spjanie, metdy CMT (Cold Metal Transfer), TOPTIG a podobne. Dvodom s ekonomick aspekty ale tie minimalizcia tepelnho ovplyvnenia v miestach spojov, aby nedochdzalo k pokodeniu povlakov u povrchovo upravench plechov, ktor patria k stle astejie pouvanm materilom pri vrobe automobilov v sasnosti. Okrem tchto metd spjania karosrskych dielcov do jednho celku sa pri vrobe automobilov oraz astejie pouvaj svornky. Pouvaj sa z dvodu jednoduchej vmeny zariaden a komponentov prevane v asti karosrie

s pohonnou jednotkou, ale tie v inch vntornch astiach, kde nahrdzaj na vrobu zdhavejie a nkladnejie skrutkov spoje, prpadne nerozoberaten nity.

PRIVRANIE SVORNKOV

Privranie svornkov selne oznaovan ako metda 78 poda STN EN ISO 4063 (v anglitine oznaovan ako stud

welding v nemine Bolzenschweien) je metda spjania svornkov prpadne podobnch dielcov so zkladnm materilom zvranm. Metda m zaujmav monosti aplikcie napr. v oblasti oceovch kontrukci v stavebnctve alebo aj v automobilovom priemysle pri vrobe ast karosrie. Poda [1] sa napr. v karosrii automobilu Golf V nachdza 193 spojov vytvorench touto metdou.

Pre tto oblas plat STN EN ISO 4063 kde okrem zkladnho oznaenia ako metdy 78 Privranie svornkov s

definovan a v praxi uplatovan aj nasledujce metdy [2]: 781 oblkov privranie svornkov - (arc stud welding),

782 odporov privranie svornkov - (resistance stud welding), 783 privranie svornkov odtiahnutm oblkom s keramickm krkom, alebo ochrannm plynom - (drawn arc

stud welding with ceramic ferrule or shielding gas), 784 krtkocyklov privranie svornkov odtiahnutm oblkom, - (short-cycle drawn arc stud welding), 785 privranie svornkov vbojom kondenztora odtiahnutm oblkom - (capacitor discharge drawn arc stud

welding), 786 kondenztorov privranie svornkov zapaovanm pikou - (capacitor discharge stud welding with tip

ignittion),

787 oblkov privranie svornkov s tavnm golierom - (drawn arc stud welding with fusible collar), 788 trecie privranie svornkov - (friction stud welding).

49

Obr. 1. - truktra spojov karosrie automobilu Golf V poda [1] a pohad na as karosrie automobilu

Samotn privranie sa poda [3, 4, 5] realizuje dvomi zkladnmi spsobmi:

- privranie elektrickm oblkom tzv. zdvihovm zapaovanm - privranie kondenztorovm vbojom tzv. hrotovm zapaovanm

Privranie svornkov zdvihovm zapaovanm sa alej rozdeuje na privranie s krtkym asom, s pouitm ochrannej atmosfry a s pouitm keramickch krkov. Princp privrania svornkov tzv. zdvihovm zapaovanm ilustruje obr. 2.

Vzhadom k vej hbke natavenia (cca 1 a 3 mm) sa tto technolgia poda [4] pouva predovetkm k privraniu na dielce s hrbkou od 2 mm. Zvracm zdrojom je usmerova a zvrac as je 0,1 a 0,2 s. Zvracia technolgia so zdvihovm zapaovanm vytvra vemi kvalitn zvarov spojenia a je vhodn na zvary, u ktorch s vysok poiadavky na pevnos a technick bezpenos spoja. Zavedenie tejto technolgie sa naprklad osvedilo v strojrenstve, lodnom priemysle, stavebnctve, pri vstavbe elektrrni vrtane atmovch, pri stavbe kotlov, vo vrobe prstrojov, v stavebnom izolatrstve, vo vrobe stavebnch panelov. Pomer najniej hrbky plechu k privranej spojovacej sasti je 1:4. To plat aj pre privranie v ochrannej atmosfre plynov.

pika apu sa dotkne obrobku.

ap sa nadvihne nad obrobok a djde

k zapleniu zvracieho oblka.

ap sa ponor do taveniny. Tavenina

stuhne a ap je privaren

Obr. 2 - Princp privrania svornkov zdvihovm zapaovanm [4]

Privranie hrotovm zapaovanm je mon rozdeli na privranie kontaktnm hrotovm zapaovanm alebo privranie hrotovm zapaovanm s medzerou. Princp privranie hrotovm zapaovanm je uveden na obr. 3.

Technolgia hrotovho privrania poda [4] je vhodn vade tam, kde je potrebn privari na kovov materil - skrutku alebo in spojovaciu siastku tak, aby nedolo k tepelnmu zaaeniu rubovej strany dielca. Vzhadom k malej hbke zvaru - asi 0,1 mm sa tto technolgia pouva predovetkm na privranie apov (skrutiek, a pod.) na plech u od hrbky 0,5 mm. Ani na tenkom plechu nevznikaj na protiahlej strane zvaru po navaren iadne stopy po zvare, ako napr. zafarbenie i

deformcia, a to aj v prpade, e protiahl strany plechov s povrchovo upraven pokovovanm, lakovanm resp. poplastovanm. Tto technolgia je vhodn vade tam, kde sa poaduje minimlne tepeln ovplyvnenie miesta zvaru. Najmen pomer hrbky plechu k privranmu apu je 1:10.

50

Zapaovacia pika apu sa dotkne

obrobku a djde k zapleniu zvracieho

oblka.

Zaplen zvrac oblk vytvor tenk tavn

znu na ape a obrobku.

ap sa ponor do taveniny. Tavenina

stuhne a ap je privaren

Obr. 3 - Princp privrania svornkov hrotovm zapaovanm [4]

Typick prierez privarenho svornka poda [6] je dokumentovan na makrotruktre obr. 4. Zna A je tepelne

neovplyvnen oblas drieku kolka, B je tepelne ovplyvnen zna, C je oblas zvarovho kovu (premiean materil kolka a podstavy), D je tepelne ovplyvnen zkladn materil podstavy a E je tepelne neovplyvnen zna zkladnho materilu podstavy. Kvalitne zhotoven zvarov spoj m vykazova vyiu nosnos ako zkladn materily zvranch komponentov.

Obr. 4 - Prierez privarenho svornka poda [6]

Zvracie parametre jednotlivch technolgi privrania svornkov poda [7] s prezentovan v tabuke 1. U kodenztorovch stacionrnych jednotiek sa vyuva kapacita kondenztorov cca 200000 F.

Tab.1 - Vybran zkladn parametre privrania svornkov [1]

Metda Zdvihov zapaovanie Hrotov zapaovanie

Variant Zvranie svornkov s

krtkym asom

Zvranie svornkov

v ochrannej atmosfre

Zvranie svornkov

keramick krok

Ochrana zvranho psu

Bez ochrany Ar + 18% CO Keramick krok poda priemeru apu

Bez ochrany

apy mm 3 a 11 mm 6 a 12 mm 6 a 25 mm 2 a 10 mm

Max. zvrac prd 1200 A 1200A 3000A 8000 A

as zvrania 10 a 100 ms 10 a 100 ms 100 a 1000 ms 1 a 3 ms

Zdroj prdu dynamo, transformtor a usmerova kondenztor

Povrch plechu Pozinkovan plech

Minimlna hrbka plechu voi apu

1/8 d 1/8 d 1/4 d 1/10 d

51

K plechu je privran vdy iba jedna strana svornka. Rozmery zvarovej plochy svornka limituje vekos

skuovadla zvracej pitole. Svornky s vyrban z nelegovanch, nzkolegovanch resp. nehrdzavejcich ocel s limitovanm obsahom C do 0,3%. Ako prklad je mon uvies aj svornky poda EN ISO 13918. Okrem toho s pouvan svornky z neeleznch kovov (Al zliatiny, Ti a pod.). Pre zvenie korznej odolnosti a tie elektrickej vodivosti s pouvan kolky s vrstvou Cu. Okrem najviac pouvanch valcovch svornkov s pouvan tie svornky s prierezom mnohostena resp. obdnika. Pre lepie zapaovanie elektrickho oblka sa pouva vstupok v osi pty kolka. nosnos spoja sa d zvi rozrenm kontaktnej plochy (pty) svornka.

RIZIKOV FAKTORY PROCESU ZVRANIA

Zvranie je technologick proces spjania materilov do nerozoberatench celkov. V zvislosti od pouitej

technolgie zvrania je mon hovori o tavnom, tavno-tlakovom a tlakovom spsobe zvrania. Z hadiska kodlivosti maj najv dopad na udsk organizmus tavn spsoby zvrania. Pri tchto spsoboch vznik cel rad neiaducich kodlivch

rizikovch faktorov, ktor je mon na zklade vyhlky MZ SR .13/1986 [8] rozdeli na : pecifick rizikov faktory nepecifick rizikov faktory

K pecifickm rizikovm faktorom je mon zaradi prach (aerosoly), hluk, vibrcie, chemick ltky a chemick karcinogny, infekcie, alergny, ionizujce iarenie, elektromagnetick iarenie, zven tlak vzduchu na nervy konatn at. [9,10]

K nepecifickm rizikovm faktorom patr fyzick za, polohy prce, mikroklma, osvetlenie, psychick za zvraa a pod.

Tieto rizikov faktory umouj kategorizova prce poda miery psobenia zvracej technolgie na pracovn prostredie a vlastnej prce na zdravotn stav zvraov.

Rizikov faktory a limitn hodnoty kodlivn pre zvrask pracovisk definuj STN 05 0600, STN 05 0601, STN 05 0610, STN 05 0630 a in.

Zvracie pracovisko norma STN 05 0600 definuje ako priestor vymedzen na zvranie a na umiestnenie zvracieho, prpadne alieho technologickho zariadenia, technologick