Od czasu kiedy mniej więcej sto lat temu powstały pierwsze statki o konstrukcji spawanej, w przemyśle stoczniowym spawanie stało się podstawową technologią produkcyjną, odpowiadającą za łączenie elementów konstrukcyjnych jednostek pływających, a także zapewniającą ich spójność, szczelność i wytrzymałość. W obliczu zachodzących w skali globalnej przemian rynkowych w sektorze morskim, stocznie stają przed wyzwaniami w zakresie optymalizacji procesów produkcyjnych. Automatyzacja procesów spawalniczych staje się ważnym aspektem modernizacji technologicznej, przyczyniając się do wzrostu wydajności produkcji i konkurencyjności przedsiębiorstwa.
Jacek Zbierski
Z danych przedstawionych przez japońską stocznię Oppama, należącą do koncernu Sumitomo Heavy Industries, wynika, że 25-28% całkowitych kosztów produkcji okrętowej stanowią koszty spawania. Tym samym optymalizacja procesów spawalniczych jest jednym z głównych czynników rozwoju przemysłu stoczniowego. Wszelkie ulepszenia w zakresie technologii spawania mogą znacząco przyczynić się do zwiększenia wydajności, bezpieczeństwa i rentowności produkcji.
Jednym z mierników wykorzystywanych do oceny efektywności spawania jest tzw. współczynnik jarzenia się łuku, będący stosunkiem procentowym czasu jarzenia się łuku do całości czasu potrzebnego na wykonanie spoiny. W przypadku spawania manualnego mieści się on w zakresie od 10 do 30%. W miarę postępów mechanizacji i automatyzacji dąży się do osiągnięcia jak najwyższej wartości współczynnika jarzenia łuku.
Już od lat 60-tych ubiegłego stulecia zaczęły pojawiać się rozwiązania w zakresie mechanizacji spawania, zapewniające poprawę z jednej strony precyzji i powtarzalności procesów spawalniczych, a z drugiej strony bezpieczeństwa i warunków pracy spawaczy. Traktorki i manipulatory spawalnicze, a także systemy spawania orbitalnego umożliwiały wydajne i dokładne spawanie tam, gdzie było to utrudnione w ręcznych technikach spawania, osiągając wartości współczynnika jarzenia łuku rzędu 50-60%.
Mechanizacja spawania przyczyniła się do także popularyzacji metody SAW – spawania łukiem krytym (ang. submerged arc welding), umożliwiającej wydajne spawanie grubszych blach stalowych na długich i prostych odcinkach, w pozycji podolnej i nabocznej. Obok zmechanizowanego spawania SAW, a także przy spawaniu w pozycjach okapowych, pułapowych oraz pionowych i naściennych, również powierzchni zakrzywionych, stosowane są techniki półautomatyczne spawania w osłonie gazowej MIG/MAG, z wykorzystaniem mniej lub bardziej zaawansowanych traktorków spawalniczych z poduszką magnetyczną i rolkami prowadzącymi lub na szynie prowadzącej. Mimo oczywistych zalet w zakresie jakości i wydajności wykonywanych spoin, taka mechanizacja ma pewne ograniczenia, związane z prostą geometrią połączeń spawanych i koniecznością umiejętnej instalacji i nadzoru pracy zestawu przez wykwalifikowanego operatora.
Z kolei w przypadku spawania zrobotyzowanego możliwość poprowadzenia palnika po niemal dowolnej trajektorii umożliwia optymalizację spawania bardziej złożonych elementów konstrukcyjnych, z wartościami współczynnika jarzenia łuku dochodzącymi do 90%.
Pierwsze kroki w kierunku robotyzacji produkcji stoczniowej zostały podjęte w latach 80-tych ubiegłego wieku w Japonii. W kolejnej dekadzie podążyły tą drogą także Stany Zjednoczone i Korea Południowa. Od tamtego czasu koszty pracy dwukrotnie wzrosły, a ceny robotów przemysłowych – zmalały o połowę.
Cały artykuł dostępny jest w wydaniu płatnym 5/6 (200/201) maj/czerwiec 2024
