Como se tornar bem sucedido no negócio de soldagem?

Introdução:

O sucesso de um estabelecimento de negócios geralmente é medido por sua lucratividade com base na capacidade da organização de fabricar o produto a um preço de venda competitivo. Os custos de soldagem e corte térmico podem ser facilmente estimados para qualquer trabalho se os fatores que afetam esses custos forem conhecidos e se forem tomadas medidas necessárias para determiná-los. A precisão das estimativas de custo para soldagem é essencial para que sejam usadas com sucesso em licitações ou para comparar a construção soldada a um processo concorrente, ou para estabelecer taxas para programas de incentivo.

A operação básica na fabricação de produtos de engenharia geral soldados pode incluir as seguintes etapas:

1. aquisição e armazenamento de matérias-primas, incluindo consumíveis de soldagem,

2. Preparando o material dependendo do projeto da junta usando corte, dobra, usinagem, etc.,

3. Montando os componentes por tads, jigs e dispositivos elétricos, etc.,

4. Soldagem - incluindo a seleção do processo, definindo o procedimento de soldagem e a sequência, avaliando o papel da automação para aumentar a produtividade,

5. operação Postweld como moagem, usinagem, lascar, etc.,

6. Tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) e

7. Inspeção

Os custos aproximados relativos dos itens acima como porcentagem do custo total de produção podem ser expressos da seguinte forma:

Uma vez que o projeto tenha sido selecionado e o material adquirido, o custo da estrutura soldada aumenta à medida que a fabricação e as operações subseqüentes prosseguem.

Preparação de Material:

O material a ser soldado é limpo de graxa, tinta, etc. antes de ser cortado na forma desejada, seja por corte, usinagem ou corte térmico. Folhas finas podem ser facilmente cortadas e nenhuma preparação adicional da borda pode ser necessária. O corte a gás é popularmente empregado para cortar aços de carbono e baixa-liga, enquanto os metais não-ferrosos e aços inoxidáveis são freqüentemente usinados usando serra de fita ou outras operações de usinagem.

O corte por plasma pode ser empregado para cortar a maioria dos materiais de engenharia, no entanto, o custo inicial do equipamento é alto. O equipamento de corte a gás é barato, mas o custo do gás combustível e do oxigênio é uma despesa contínua. Métodos mecânicos de preparação de borda são geralmente limitados a bordas retas, circulares e cilíndricas. A pilha e o corte múltiplo podem ser feitos por métodos de corte a gás e plasma. Unidades controladas por computador são empregadas para corte de contorno para operação em grande escala como na construção naval.

Como o custo da soldagem varia aproximadamente conforme o volume (ou peso) do metal de solda depositado, é imperativo conhecer a quantidade relativa de metal necessária para preencher várias juntas padrão. A Fig. 23.1 apresenta os valores comparativos do volume de metal de solda necessário para quatro tipos de preparação de arestas mais usadas e mostra que até 25 mm de espessura há pouca diferença entre eles.

No entanto, com uma espessura de placa de 50 mm, a preparação individual torna-se mais dispendiosa do que outros três métodos e, acima de 90 mm, até mesmo a preparação única de borda U torna-se mais barata do que a preparação simples ou dupla.

Para soldas de filete a força da junta é proporcional à área de seção transversal da garganta da solda, dobrar o comprimento da solda dobra a força e também o custo, mas dobrar o tamanho da garganta aumenta o volume e, consequentemente, o custo quatro vezes. Assim, o tamanho da solda de filete deve ser mantido o menor possível para economia e soldas contínuas longas devem ser usadas em vez de soldas intermitentes ou espaçadas de tamanho maior.

Os principais fatores a serem considerados no projeto da junta de solda são os seguintes:

1. Economia de preparação de borda e o volume de metal de solda necessário,

2. Tipo de junta, dependendo do grau de penetração necessário,

3. Espessura do material sendo unido,

4. Evitar a distorção usando o volume mínimo de metal de solda e a preparação de borda dupla;

5. Tipo de preparação que é rápido para marcar, produzir e configurar para soldagem.

Montagem e Pré-aquecimento:

Folhas e chapas finas são coladas, pequenos trabalhos podem ser posicionados em gabaritos e os grandes conjuntos estruturais são montados com costas e cunhas fortes e temporárias, como mostrado nas Figuras 23.2 e 23.3, respectivamente.

Com grandes trabalhos estruturais como navios, a montagem do trabalho é realizada por uma força de trabalho separada chamada platers e eles podem formar de 15 a 18% da força de trabalho total em uma organização de construção naval.

Se um número de componentes deve ser feito, muito tempo valioso é economizado usando gabaritos e acessórios projetados apropriadamente que ajudam o trabalhador a montar os componentes com rapidez e precisão sem o uso de instrumentos de medição.

Na ausência de gabaritos e acessórios, seria necessário, na montagem, segurar as peças à mão, fixando-as no lugar, o que seria trabalhoso, demorado e sujeito a erros. Gabaritos e acessórios podem reduzir o tempo de ajuste de 50 a 90%.

Como os gabaritos e acessórios não são obrigados a atender a nenhum padrão específico de aparência e o baixo custo de construção é o objetivo principal, o material para a construção de gabaritos e acessórios é freqüentemente recuperado do estoque de sucata.

Jigs e acessórios são necessários para serem usados em situações variadas, portanto, nenhuma regra geral pode ser delineada para projetá-los. No entanto, seu design deve incorporar recursos que permitam que as artes sejam montadas de forma rápida, positiva e precisa. Igualmente importante é o requisito de que a montagem acabada possa ser rapidamente removida com o mínimo de esforço possível.

Esses recursos são geralmente obtidos usando pinos cônicos, cames de ação rápida, como mostrado na Fig. 23.4, braçadeiras, selas e cunhas, dispositivos de balanceamento, clipes e parafusos. Ao usar esses tipos comuns de dispositivos como gabaritos e acessórios, o investimento neles não se baseia na forma das peças montadas. Isso reduz o investimento repetido e o estoque de gabaritos e acessórios.

Gabaritos e acessórios também podem ser projetados para remover o calor da junta soldada. Isso ajuda não apenas no controle da distorção, mas também ajuda a aumentar a velocidade de soldagem. Esse recurso é incorporado em gabaritos e acessórios, seja por meio de seções mais pesadas ou por resfriamento a água, como mostra a Fig. 2.3.5.

O pré-aquecimento é usado para reduzir a taxa de resfriamento e evitar rachaduras a frio devido à fragilização por hidrogênio na soldagem de aços endurecíveis. Também pode ser usado para equalizar os efeitos do dissipador de calor na soldagem de metais diferentes ou mesmo metal de diferentes espessuras. Tanto o aquecimento elétrico quanto o de gás são usados, mas o último é mais popular por causa de seus custos mais baixos. No entanto, todo o pré-aquecimento é caro.

Produtividade:

Para aumentar a produtividade, deve haver um fluxo constante de trabalho e consumíveis para o soldador e equipamentos de manuseio mecânico adequados, como posicionadores, que podem ajudar a trazer o componente para a posição de solda descendente. Isso não apenas melhora as taxas de deposição, mas também resulta em soldas da mais alta qualidade.

Para aumentar a quantidade de metal de solda depositada dentro do tempo de arco é essencial que o eletrodo de maior diâmetro no ajuste de corrente de soldagem apropriado e na posição de soldagem descendente seja usado, como é evidente nas Figuras 23.9 e 23.10. O adesivo do eletrodo também pode afetar consideravelmente as taxas de deposição para melhorar a produtividade, como mostra a Fig. 23.11.

A mecanização na forma de soldagem automática também leva a uma alta produtividade, em parte porque uma corrente de soldagem mais alta pode ser usada; Conseqüentemente, podem ser empregadas soldas de penetração mais profunda com pequenos ângulos de ranhura. A melhoria da qualidade alcançada pelo uso da soldagem automática também significa custos de retificação do semeador devido ao menor número de soldas defeituosas.

No entanto, a automação pode ser escolhida apenas quando o volume adequado de produção é assegurado, pois há uma relação geral entre o volume de produção e o custo unitário do equipamento, variando de unidades manuais de soldagem de arco metálico a máquinas automatizadas, como mostrado na Fig. 23.12.

A produtividade na soldagem também pode ser melhorada operando dentro da zona ideal de operação para os diferentes parâmetros de soldagem. Por exemplo, para o processo SAW, a área dentro da qual as soldas aceitáveis podem ser produzidas é identificada plotando os dois parâmetros mais importantes, ou seja, a corrente e a velocidade de soldagem em uma ampla faixa de operação, como mostrado na Fig. 23.13.

Para maior produtividade na soldagem, também é essencial usar um procedimento de soldagem adequado e fornecer especificações e instruções de soldagem muito claras para o soldador.

Especificações de soldagem devem incluir:

1. Um esboço do trabalho, dando detalhes de todas as juntas a serem soldadas e suas dimensões,

2. O modo de soldagem a ser empregado, ou seja, manual, semi-automático e automático,

3. Número de trechos por solda

4. tipo de eletrodo e tamanho para cada corrida,

5. ajuste atual para cada eletrodo,

6. Posição de soldagem e seqüência ou seja, para baixo, vertical, horizontal, sobrecarga, etc.

7. Tipo de fonte de energia de soldagem ou seja, transformador, retificador, motor-gerador, etc.

8. Consumo de eletrodos por solda,

9. Pré-aqueça e pós operações de solda necessárias, por exemplo, vestir, peening, pós tratamento térmico de solda, etc.,

10. Alocação de tempo e taxas de pagamento,

11. Cláusula de penalidade, se houver.

Operações pós-soldagem:

As soldas são frequentemente doadoras, tratamento pós-soldagem na forma de curativo por usinagem ou trituração e tratamento de alívio de tensões na forma de PWHT. Juntas, essas operações podem resultar em custos substanciais por meio de investimento em máquinas, equipamentos e mão-de-obra adicional.

As fabricações críticas soldadas também precisam de inspeção minuciosa, o que requer investimentos consideráveis e inevitavelmente haverá rejeições. O custo de arrancar ou cortar um defeito e consertá-lo pode ser até dez vezes o custo da soldagem. Isso também pode resultar em atrasos sérios na conclusão do trabalho com fabricação de soldagem ocupando espaço valioso, pagamentos não podem ser reivindicados e, caso haja uma cláusula de penalidade no contrato, isso levaria a lucros reduzidos ou até mesmo a uma perda.

Subsídio de Sucata:

Produção de soldas de sucata É quase inevitável em condições normais de trabalho, portanto, uma permissão para tal ocorrência é essencial. A extensão da permissão de sucata dependerá do tipo de componente e do processo e modo de operação empregado.

Por exemplo, se uma organização fabrica um número limitado de componentes grandes e caros, o custo de raspagem do componente pode ser tão alto que uma permissão de recuperação para retificação de alguns defeitos infrequentes, por corte e reembalagem será adequada.

Se, no entanto, a empresa produzir um grande número de soldagens pequenas e baratas, por métodos automáticos, descartar o componente pode ser uma opção melhor para recuperação. Em ambos os casos, a permissão de refugo pode ser razoavelmente prevista e contabilizada.

Hora padrão para soldagem e corte por chama:

Para resolver os problemas reais de fabricação para soldagem e corte com chama, é conveniente determinar o 'tempo padrão', T, necessário para executar o trabalho. O horário padrão é considerado como uma soma de cinco itens, a saber, o tempo de configuração, t _su ; o tempo base t _b ; o tempo auxiliar, t _a, o tempo adicional, t _ad ; e o tempo de fechamento, t _c, isto é,

T = t _su + t _b + t _a + t _ad + t _c ………… (23.1)

Configurar Tempo (t _su ):

Refere-se ao tempo gasto pelo soldador na obtenção da ordem de trabalho, nas especificações de leitura e no cartão de instruções e na instalação de equipamentos e acessórios.

Tempo Base (t _b ):

É o tempo durante o qual o arco ou a chama está queimando.

Tempo Auxiliar (t _a ):

Inclui o tempo gasto pelo soldador para trocar os eletrodos, limpar e inspecionar as bordas e soldas da junta, aplicar o selo de identificação do soldador, passar para a próxima cena de operação, etc.

Tempo adicional (t _ad ):

É o tempo gasto para servir o local de trabalho (troca de combustível, cilindros de gás, arrefecer a tocha de soldadura, etc.), como pausas para almoço ou chá e para necessidades pessoais.

Tempo de Fecho (t _c ):

É o tempo gasto para entregar o trabalho finalizado.

Soldagem a arco:

Na programação de contorno para fabricação por soldagem a arco, o tempo padrão é normalmente encontrado como quociente do tempo base, t _b, pelo fator operador ou ciclo de trabalho (k) que cuida de como a operação de soldagem é planejada e executada.

Portanto,

Onde,

d = densidade do material, g / m ³

A _w = área da seção transversal da solda, cm ²

L = comprimento da solda, cm

α _d = taxa de deposição, g / amp-hr

I = corrente de soldagem, amp.

A área da seção transversal de uma solda pode ser determinada a partir de seu desenho ou consultada em tabelas de referência.

Tempo necessário para soldas multipassas:

O tempo necessário para soldas consistindo em mais de uma passagem pode ser encontrado calculando-se primeiro a velocidade geral (S) da equação;

onde S _1, S ₂ …………. S _n são as velocidades do primeiro, segundo, todos os passes sucessivos necessários para completar a solda.

Soldagem a Gás:

No caso da soldagem com oxi-acetileno, o tempo padrão é o de soldagem a arco;

T = t _b / K

Mas o tempo base é definido como

t _b = GL / α ………… (23, 4)

Onde,

G = massa de metal de solda depositada / m de comprimento de solda, gm / m

L = comprimento da solda, m

α = taxa de deposição, gm / min.

Para soldar aço de baixo carbono com 1 a 6 mm de espessura, a taxa de deposição é de 6-10 g / min e aumenta com o aumento do tamanho da ponta da tocha.

Corte de gás oxi-combustível :

O tempo padrão, T _c para corte de gás oxi-combustível é dado por,

T _c = L t _b / K ……. (23-5)

Onde,

L = comprimento do corte, m

t _b = tempo base de corte, min.

O tempo base de corte é uma função de muitos fatores como pureza de oxigênio, tipo de gás combustível, forma de corte, projeto da tocha e máquina, estado e espessura do metal a ser cortado.

Ao cortar tiras de aço de baixo carbono com chama de gás oxi-combustível, o tempo base pode ser igual a 2-5 min / m de comprimento de corte para chapa de 10 mm de espessura e 5 min / m de comprimento de corte para chapas de 60 mm Grosso. O fator de operação, k, é escolhido da mesma forma que para soldagem de gás oxi-combustível.

Tempo padrão e cálculos de custo:

A determinação de custos de soldagem precisos para trabalhos de fabricação específicos envolverá uma análise detalhada de todos os fatores relacionados. No entanto, a determinação do tempo base é o primeiro passo essencial para se chegar ao valor final. Nesta seção, alguns casos simples foram analisados na forma de exemplos resolvidos.

Exemplo 1:

Encontre o tempo padrão para SMAW de aço usando eletrodo de 4 mm de diâmetro com uma corrente de soldagem de 180A e uma taxa de deposição de 10g / Ah. A área da seção transversal da solda é de 0, 60 cm2 e tem 1 m de comprimento. Pegue a densidade do aço como 7, 85 g / cm ³ e um fator de operação de 0, 25.

Solução:

Da equação (23-2), temos tempo padrão,

Exemplo 2:

Determine o tempo padrão para soldagem de topo de oxiacetileno de chapa de aço de 6 mm de espessura, se a massa de metal depositado for de 85 g / m, o comprimento total de solda é de 10 m, a espessura da chapa é de 6 mm e a operação de soldagem é realizada nas posições descendente, vertical e suspensa. Pegue o fator do operador como 0, 25.

Solução:

Exemplo 3 :

Encontre o tempo padrão para cortar tiras de 15 m de comprimento das chapas de 10 mm e 60 mm de espessura, usando uma tocha manual de oxiacetileno.

Solução:

(a) Para chapa de 10 mm de espessura

(b) Para chapa de 60 mm de espessura

Exemplo 4:

Determine o custo de um metro de solda de filete de 6 mm feita manualmente com eletrodos básicos revestidos de 5 mm de diâmetro a uma velocidade de deslocamento de 30 cm / min. O fator do operador é 30% e o rendimento do material de enchimento é de 55%. O peso do metal de solda depositado é 0-175 kg / m. Ter taxa de remuneração de soldador como Rs.10 / h, custo de energia Rs.2IKWh e custo de eletrodos cobertos como Rs.30 / kg. Tome 'on-cost' como 150%.

Solução:

Exemplo 5:

Determine o custo de uma solda de filete de 6 mm feita pelo processo de soldagem de CO ₂ semi-automático usando um fio de eletrodo de 1, 2 mm de diâmetro. O ciclo de trabalho do operador é de 50% e o rendimento do material de enchimento é de 95%. O peso do metal de solda depositado é 0-175 kg / m. Pegue o preço do fio do eletrodo como Rs.50 / kg; Custo de gás CO Rs.20 / m3; taxa de remuneração de soldador como Rs.12 / h; despesas gerais como Rs.15Ih; velocidade de deslocamento de 40cm / min e vazão de gás de 20 lit / min.

Solução :