CLOOS-ÓE Bánki Szimpózium 2015 Ívhegesztő berendezések kalibrálása, validálása Kristóf Csaba (MAHEG) 2014.04.17. MG/MAG eljárásváltozatok

Kérdések Mire szolgál a hegesztőberendezés kalibrálása, validálása? A hegesztőgép és a beállítási adatok specifikálása a WPS-ben. Miként validálhatók a különböző áramforrások?

Minőségirányítás A technológia alkalmasságának megítélése: érvényesítés (validation) pl. technológiavizsgálat A hegesztő (gépkezelő) alkalmasságának megítélése: minősítés (qualification) A berendezések alkalmasságának megítélése: jóváhagyás (approval) kalibrálás/validálás/verifikálás

Minőségirányítás MSZ EN ISO 17662:2005 Hegesztés. A hegesztéshez és kiegészítő tevékenységeihez használt berendezések kalibrálása, verifikálása és validálása (ISO 17662:2005) A szabvány azon eszközök kalibrálását, verifikálását és validálását határozza meg, amelyeket…a hegesztéshez … használt berendezések tulajdonságainak vezérlésére szolgálnak, és az eredmény nem dokumentálható egyszerűen vagy gazdaságosan ismétlődő monitorozással, ellenőrzéssel vagy vizsgálattal. Ez minden olyan eljárás paraméterre vonatkozik, amely a legyártott termék célnak való megfelelőségét, és különösen a biztonságát befolyásolja. Ez a szabvány azoknak a berendezéseknek a kalibrálását, verifikálását és validálását határozza meg, amelyeket - az eljárás paramétereinek gyártás közbeni ellenőrzésére, vagy - a hegesztéshez és rokon eljárásokhoz használt berendezések tulajdonságainak vezérlésére szolgálnak, ahol a kimenet nem dokumentálható egyszerűen vagy gazdaságosan ismétlődő monitorozással, felügyelettel vagy vizsgálattal. Ez minden olyan eljárás paraméterre vonatkozik, amely a legyártott termék célnak való megfelelőségét, és különösen a biztonságát befolyásolja. 1. MEGJEGYZÉS A szabvány azokra az eljárás paraméterekre épül, amelyeket a hegesztési utasítás, különösen, de nem kizárólag az EN 15609 szabványsorozat határoz meg. Ezeknek a szabványoknak a jövőbeni felülvizsgálata egyes paraméterek törlését, mások felvételét teheti szükségessé. A B melléklet további kiegészítéseket tartalmaz a kalibrálással, verifikálással és validálással szembeni követelmények tekintetében a hegesztéshez és rokon eljárásokhoz használt berendezések átvételi vizsgálatára vonatkozóan. A készhegesztett termék ellenőrzéséve, vizsgálatával, roncsolás mentes vizsgálatával vagy mérésével kapcsolatos kalibrálásra, verifikálásra és validálásra vonatkozó követelmények nem tartoznak e szabvány alkalmazási körébe. A szabvány alkalmazási köre az üzembe helyezett berendezések kalibrálására, verifikálására és validálására korlátozódik, a műhely szintű karbantartás és/vagy üzemeltetés részeként. 2. MEGJEGYZÉS Nyomatékosan rögzíteni kell, hogy ez a szabvány nem alkalmazható a hegesztőberendezések létesítéséhez. Az új berendezésekkel szembeni követelményeket irányelvek és termékszabványok szükség szerint tartalmazzák.

A beállítás validálása Korszerű, szabályozott kimenetű áramforrás validálásának értelmezését szolgálja az ábra. A hegesztési utasításban (WPS) rögzített beállítási adatok felhasználásával kell beállítani a hegesztőgép üzemállapotát. A beállítandó értékek lehetnek: - diszkrét paraméterek (huzal előtolási sebesség, ívfeszültség stb.) - üzemmód (szinergikus vagy nem szinergikus vezérlés, vezérelt vagy nem vezérelt cseppátmenet stb.) - vezérlő program (szinergikus függvény paraméterek: huzal anyaga és átmérője, védőgáz fajta vagy program azonosító stb.) azonosítása - egyéb, a hegesztőgép irányító szoftverje számára szükséges adat. A validálás során – elvileg – azt ellenőrizzük, hogy a gép kimeneti jellemzői megfelelnek-e a beállításnak. A szabvány [MSZ EN 50504:2009] az összetett szabályozású hegesztőgépekre nézve a gyártói utasításra bízza az eljárást. Nézzük meg miként! 5

A beállítás validálása MSZ EN 50504:2009 Ívhegesztő berendezések jóváhagyása (validálása) Validation of arc welding equipment Ez az európai szabvány az EN 60974-1 vagy más egyenértékű szabvány szerinti pontosságra tervezett és használt ívhegesztő berendezések validálására vonatkozik. Az ilyen készülékek pontossága szabványos fokozatú. - A szabvány alkalmazása kiterjed a) ívhegesztő áramforrásokra, b) huzal előtoló készülékekre, c) hegesztéshez használt műszerekre. - A validálás érvényességének igazolásához nem szükséges harmadik fél. - Célszerű a gyártó (vagy meghatalmazott szervize) szolgáltatását igénybe venni. Scope This European Standard specifies validation methods for arc welding equipment constructed and used to the accuracy specified in EN 60974-1 or other equivalent standards. The accuracy of this equipment is designated as standard grade. This European Standard is applicable to a) arc welding power sources, b) wire feeders, c) welding instrumentation. This European Standard is not applicable to arc striking and stabilizing device. Calibration, verification and validation of equipment for other welding processes and ancillary equipment which may affect the quality of the weld, e.g. flow gauges, thermocouples, robots and manipulators are given in EN ISO 17662. Alkalmazási terület Ez az európai szabvány az EN 60974-1 vagy más egyenértékű szabvány szerinti pontosságra tervezett és használt ívhegesztő berendezések validálására vonatkozik. Ezen készülékek pontossága szabványos fokozatúként van megadva. Ennek az európai szabványnak az alkalmazása kiterjed a) ívhegesztő áramforrásokra, b) huzal előtoló készülékekre, c) hegesztéshez használt műszerekre. Ez az európai szabvány nem alkalmazható ívgyújtó és -stabilizáló készülékekhez. Más hegesztő eljáráshoz használt berendezések és kiegészítő készülékek kalibrálására, verifikálására és validálására, amelyek befolyásolhatják a hegesztés minőségét, mint áramlásmérők, hőelemek, robotok és manipulátorok, az EN ISO 17662 vonatkozik.

MSZ EN 50504:2009 A szabványos eljárás arra szolgál, hogy a felhasználó ellenőrizhesse a hegesztőgép alkalmasságát adott alkalmazásra. A gyártó különleges validáló eljárása szükséges a modulált teljesítményű (irányított) áramforrásokhoz (ez különleges felkészültséget igényel). 9.1 General It is recognized that manufacturers have developed many specialized methods of validating their welding equipment that may require detailed knowledge of the construction or access to the interior of the equipment. The validation methods described in this European Standard are intended to enable the user to check that the equipment is fit for the intended purpose without the manufacturer's specialist knowledge. However, some of the methods of measurement described may require specialist knowledge or apparatus. 9.1 Általános előírások El kell ismerni, hogy a gyártók számos különleges eljárást fejlesztettetek ki a hegesztőberendezéseik validálására, amelyek a berendezés kialakításának és háttér funkciói elérésének részletes ismeretét igénylik. Az ebben az európai szabványban leírt validálási eljárás azt a célt szolgálja, hogy a gyártó különleges tudása nélkül hozza a felhasználót abba a helyzetbe, hogy ellenőrizni tudja a berendezés alkalmasságát adott célra. Ezzel együtt egyes leírt mérési eljárások különleges ismeretet vagy készüléket igényelnek.

MSZ EN 50504:2009 Kalibrálás: a kimeneti jellemzők beállításának pontosságát meghatározó művelet; Validálás: a kimeneti jellemzők beállítását érvényesítő művelet. Ha más előírás nincs, az áramforrás minden mérőeszközét, illetve a kimeneti jellemzők beállítására szolgáló, abszolút mértékegységgel skálázott szervét validálni kell. A kalibrálás kifejezést eddig annak az ellenőrzésnek leírására használták, amelynek általános tárgya annak ellenőrzése, hogy a hegesztőberendezés kimeneti jellemzői megfelelnek a gyártói specifikációnak, és hogy alkalmas hegesztésre. Ez az általánosan elfogadott kifejezés azonban szigorúan véve nem felel meg a validálás meghatározásának. [MSZ EN 50504:2009] Kalibrálás: Azoknak a műveleteknek összessége, amelyekkel meghatározott feltételek mellett megállapítható az összefüggés egy mérőeszköz vagy egy mérőrendszer értékmutatása illetve egy mértéknek vagy anyagmintának tulajdonított érték és a mérendő mennyiség etalonnal reprodukált megfelelő értéke között. [ISO 9001] Validálás (érvényesítés/jóváhagyás): Annak megerősítése objektív bizonyíték szolgáltatásával, hogy az adott szándék szerinti használathoz vagy alkalmazáshoz előírt követelmények teljesültek. [ISO 9001]

MSZ EN 50504:2009 C.4 Impulzus ívű MIG/MAG és szinergikus vezérlés A hegesztési paraméterek átlagértékét mérő amper- és voltmérők e szabvány szerint validálhatók. Más beállító szervek és az impulzus alak validálását a gyártói utasítás szerint kell végezni. [MSZ EN 50504:2009] C.4 Pulsed MIG and synergic controls Ammeter and voltmeters that measure mean values of the welding parameters may be validated in accordance with this European Standard. Validation of other controls and pulsed waveforms should be in accordance with the manufacturer’s procedure. [MSZ EN 50504:2009] 9

Kalibrálás Az áramszenzor jelének kalibrálása A szabályozott kimenetű áramforrások kalibrálásának miben létét kép példán világítjuk meg. A szabályozó áramkör számára lényeges az áramszenzor villamos jelszintjének megfelelő értéke. Ez akkor áll, ha az áramforrás kimenetére kapcsolt ohmos terhelés mellett kialakuló munkaponthoz tartó áram (a mérő söntre kapcsolt műszerrel meghatározott) értéke a szükséges eltérésen belül egyezik az áramforrás beállítására szolgáló eszköz kijelzőjén megjelenő értékkel. Az R21 trimmer potenciométer szolgál a mért és kijelzett áram értékének közelítésére.

Validálás I’2 = I2 ± 10% Légrés szabályozású transzformátor validálása A szóban forgó szabvány eredeti változata (BS 7570:2000) azt a problémát szándékozott kezelni, hogy a[z akkori] hegesztőgépeken beállított hegesztőáram értéke függ[ött] a gép mindenkori állapotától. Az ábrán látható, légrés szabályozású transzformátor kimenete függ a (kalibrált és abszolút értékkel skálázott) beállító készülék helyzetétével meghatározott a légréstől, a tényleges hálózati tápfeszültségtől, valamint a transzformátor adott állapotától (a vasmag mágnesezettségétől, a mindenkori szórási veszteségtől stb.). Az indokolta a berendezés létrehozásakor, illetve a karbantartáskor elvégzendő kalibrálási művelet kiegészítését a validálás műveletével, hogy ezek a feltételek a használat során változnak. Ebben a megközelítésben értékelhető a ma már túl lazának tűnő ±10%-os tűrés. I’2 I’2 = I2 ± 10% Légrés szabályozású transzformátor validálása Azonos beállítás mellett a használat során megváltozik a transzformátor kimenete (pl. a vasmag telítődésének változása miatt)

Validálás Áram beállítás validálása Az ábrán egy eső („CC”) jelleggörbéjű áramforrás validálásának eljárása követhető. A legkisebb, legnagyobb, és (néhány) közbenső munkapontnak megfelelő beállítást validálunk a szabvány szerint. Az egyezményes munkafeszültségnek megfelelő munkapontokat az ohmos műterhelés ellenállásával állítjuk be (Rmin, Rmax, Rközb). A validáló készülék műszerein leolvasott értéket hasonlítjuk össze a megfelelő beállított (a gép műszerén vagy beállító szervén leolvasott) értékkel. Az eltérés értékeljük. Az így validált hegesztőgép beállítása az egész munkatartományban érvényesnek tekinthető. Ohmos műterhelés kalibrált műszerekkel Mért értékek Beállított (leolvasott) értékek

Validálás Feszültség beállítás validálása Mért értékek Leolvasott értékek Beállítjuk a legnagyobb, majd a legkisebb feszültség fokozatot A validáló készüléken (mindkét beállításra, külön-külön) megkeressük Rmax és Rmin azon értékét, amelynél a gép műszerén az Imax-nak, illetve Imin -nak megfelelő Umax, illetve Umin mérhető. Feljegyezzük a validáló készüléken mért, megfelelő értékeket (Uval és Ival), amelyek közül az áramérték csupán informatív. Az eltérés mértéke: 100*(Uáf-Uval/Uval) A fenti méréseket meg kell ismételni a megállapodás szerinti közbenső munkapontokon. Ehhez azonban a méréshez használt munkapontot meg kell keresni. A feszültségfokozatokat és a validáló készülék ellenállásait felváltva változtatjuk, amíg a gép műszerein nem lehet a számított munkapont paramétereit (Uközb és Iközb) leolvasni. Most leolvassuk a validáló készüléken mért Uközb és Iközb értékeit. Megjegyzés: a feszültség beállítás validálása során azt a feszültség beállítást (fokozatot vagy potenciométer állást) kell megkeresni, amely az adott munkaponthoz tartozó terhelő ellenálláson a számítottnak megfelelő feszültségesést hozza létre. Ezt az értéket a validáló eszköz kalibrált műszerén kell leolvasni. Ezt az értéket kell a hegesztőgép saját műszerén megjelenő értékkel összehasonlítani. Ohmos műterhelés kalibrált műszerekkel

Validálás A hegesztési folyamat irányítása a) szabályozatlan áramforrás; b) paraméter stabilizáló szabályozás; c) összetett irányítás A hegesztési folyamat akkor eredményes, ha végrehajtása során az előírt jellemzőket megvalósító hegesztett kötés keletkezik. A célnak megfelelő hegesztési munkarendet tapasztalati úton határozzuk meg: ennek alapján rögzítjük a varratképzés munkarendjének paramétereit, illetve azok megengedett eltéréseit (WPS – hegesztéstechnológiai utasítás). A hegesztés végrehajtása során azonban zavaró körülmények léphetnek fel, amelyek vagy a hegesztési folyamat energia bevitelét (teljesítményét), vagy a hegesztés külső feltételeit (pl. illesztési hézag, hőmérséklet stb.) változtatják meg. Annak érdekében, hogy a cél, az előírt jellemzőknek megfelelő hegesztett kötés keletkezzen, a hegesztési folyamatot felügyelni szükséges (a varratképzés alkalmas paramétereinek mérésével és megfigyelésével), és a hibahatárt meghaladó eltérés esetén be kell avatkozni, hogy a megfelelő varratképzéshez szükséges feltételek helyre álljanak. A hegesztési folyamat irányítása tekintetében alapvetően három alapesetet különböztetünk meg. Szabályozatlan áramforrás alkalmazása esetén a hegesztő feladata kiterjed az irányítás minden műveletére (a ábra). Szabályozott áramforrások (hegesztőgépek) egyes paramétereinek stabilizáló szabályozása révén a hegesztő mentesül ezek felügyeletétől (b ábra). A folyamatirányítás legmagasabb szintjét a folyamatot stabilizáló (adaptív) szabályozás jelenti (c ábra): ez egy összetett irányítási eljárás, amely a rendszer beállítását a rendszer együttes (tehát nem egyetlen funkció) működését értékelő célfüggvény szélső értékére végzi.

Hegesztéstechnológiai utasítás (WPS) MSZ EN ISO 15607:2004 -. Általános szabályok Hegesztési utasítás (WPS) … minősített dokumentum, amely tartalmazza a hegesztéstechnológiának azokat a paramétereit, amelyek a gyártás során a hegesztés megismételhetőségéhez szükségesek. MSZ EN ISO 15607:2004 Fémek hegesztési utasítása és hegesztéstechnológiájának minősítése. Általános szabályok (ISO 15607:2003) 15

Hegesztéstechnológiai utasítás (WPS) MSZ EN ISO 15609-1:2005 -.-. Ívhegesztés Villamos paraméterek Áramnem (AC vagy DC és polaritás) Impulzushegesztés részletei (gépbeállítás, program azonosító) Áramtartomány Feszültségtartomány Védőgáz EN 439 (EN ISO 14175) szerinti besorolás, adott esetben összetétel, gyártó és márkanév. Megj.: TIG- és plazmaívhegesztéshez meg kell adni a „védőgáz áramló mennyiségét és a fúvókaátmérőt”. MSZ EN ISO 15609-1:2005 Fémek hegesztési utasítása és hegesztéstechnológiájának minősítése. Hegesztéstechnológiai utasítás. 1. rész: Ívhegesztés (ISO 15609-1:2004) 16

Kalibrálás (validálás) Kézi ívhegesztés Kalibrálás (validálás) Állítható paraméterek: hegesztőáram (Hot Start) (Arc Force) Bevont elektródás kézi ívhegesztés jellegzetes validálási feladata.

Kalibrálás/validálás Ívhossz-szabályozás Kalibrálás/validálás MIG/MAG hegesztőgép kimeneti jellemzőnek validálása. Állítható paraméterek: feszültség (áramforrás kimenő feszültsége) huzal előtolási sebesség (fojtás)

Irányított anyagátmenet Kalibrálás/validálás ? Állítható paraméterek: huzal előtolási seb. szinergikus program feszültség korrekció fojtás korrekció Vezérelt cseppátmenetes (impulzus ívű) MIG/MAG hegesztőgép validálása.

Kalibrálás/validálás Folyamatirányítás ColdWeld Kalibrálás/validálás ? Állítható paraméterek: szinergikus program huzal előtolási sebesség …. Különleges, a rövidzárlatos cseppátmenet energia bevitelét szabályozó rendszer validálása.

Cloos QDM Hegesztési paramétercsomagok azonosítása

Köszönöm a figyelmet 2014.04.17.