Niin sanotut kaasunsäästimet rajoittavat MIG/MAG-hitsauksen aloituksessa ilmaan vapautuvaa kaasupurkausta tai poistavat sen kokonaan. Kaasupurkauksessa kaasua pääsee vapautumaan ilmaan tarpeettomasti, koska purkaus tapahtuu huomattavasti normaalia suuremmalla virtausnopeudella. Ovatko tämän päivän kaasunsäästimet oikeasti tehokkaita, ja kuinka suuria säästöjä niitä käyttämällä voidaan saavuttaa?
Kokeilu: hitsaus kaasunsäästimillä ja ilman niitä
Halusimme selvittää kaasunsäästimien todelliset vaikutukset, joten testasimme erilaisia laitteita. Testiin otettiin mukaan yleisimmät Pohjoismaissa käytetyt kaasunsäästinmallit: Regula (Regula SYSTEMS), Optimator (GasIQ, entinen Elga) ja Weldflow (AGA). Testihitsit hitsattiin MIG/ MAG-laitteella PA-asennossa (jalkoasennossa).
Hitsaus suoritettiin robotilla, jotta hitsaussykli saatiin vakioitua. Yhdessä hitsaussyklissä hitsattiin 14 hitsiä. Pisin hitsausaika oli noin minuutti ja lyhin noin 10 sekuntia.
Oheisessa kaaviossa on esitetty kolmen testatun kaasunsäästimen virtausominaisuudet hitsauksen aikana verrattuna hitsaukseen ilman kaasunsäästintä (turkoosi kuvaaja).
- Kaikki testatut kaasunsäästimet poistavat hitsauksen alussa tapahtuvan kaasupurkauksen tehokkaasti.
Hitsaussyklin lopussa saatiin vielä ensipurkausta pienempi kaasunsäästö.
- Kaikki testatut kaasunsäästimet hidastavat virtausnopeuden kasvua prosessin alussa verrattuna hitsaamiseen ilman kaasunsäästintä.
Kuinka paljon kaasua pystytään säästämään?
Säästön suuruus riippuu hitsausolosuhteista. Lyhytkestoisessa hitsauksessa voidaan saada enemmän säästöä kuin pitkäkestoisessa, koska säästettävä kaasupurkaus tapahtuu aina hitsaussyklin alussa.
Edellä oleva kaavio osoittaa, että kaasunsäästimien kanssa suojakaasua pystytään säästämään 25–35 %, kun hitsausaika on 12 sekuntia. Jos hitsin alku on huokoinen, ennen valokaaren syttymistä syötettävää suojakaasun määrää on lisättävä.
Jos tarkastelemme edellä olevaa esimerkkiä ja oletamme, että suojakaasun virtauksen on oltava 15 l/min ennen valokaaren syttymistä (huokoisuuden välttämiseksi), "esisyötön" kesto ilman kaasunsäästimiä on 0,7 sekuntia. Jos käytössä on kaasunsäästin, vastaava aika on laitteesta riippuen 2,7–4,5 sekuntia. Tässä tapauksessa suojakaasunsäästö on enää 12–16 %. Säästöpotentiaali on suurin, kun hitsataan useita lyhyitä hitsejä. Esisyötön lisääminen taas pidentää hitsausaikaa.
Kaasunsäästimien suorituskykyerot eivät ole kovin suuria, kun hitsausaika on yli 30 sekuntia. Kaasunsäästö on tällöin noin 20 %. Kun kestoaika on pidempi, pidemmällä esisyöttöajalla on vähemmän vaikutusta kokonaissäästöön. Tällöin kuitenkin myös hitsikohtainen säästö on pienempi.
Suojakaasunsäästön suuruus riippuu hitsausolosuhteista. Erittäin lyhyillä hitsausajoilla (esimerkiksi 5 sekuntia) kaasunsäästimien käyttäminen voi johtaa laatuongelmiin ja hitsin alkuosan huokoisuuteen. Jos hitsausaika on yli 60 sekuntia, mahdollinen suojakaasunsäästö on alle 10 %, mikä voi selittyä jo mittauksen virhemarginaalilla. Kaasunsäästimet ovat tehokkaimpia silloin, kun hitsausaika on 10–60 sekuntia.
Jos hitsausaika on 20 sekuntia, kaasunsäästö on noin 25 %. Normaaliolosuhteissa hitsauskaasun osuus prosessin kokonaiskustannuksista on alle 5 %. Näin ollen tämän esimerkkitapauksen kokonaiskustannussäästö olisi 1,25 %.
Muita kustannussäästömahdollisuuksia
Useat talousennusteet, tapaustutkimukset ja herkkyyslaskelmat osoittavat, että merkittävämpiä säästöjä voidaan saada muilla menetelmillä. Prosessioptimointi voi tuottaa jopa 25–75 prosentin säästöt hitsauksen kokonaiskustannuksissa.
Prosessioptimointi voidaan jakaa neljään pääkohtaan:
- Hitsiaineen määrän vähentäminen
- Kaariajan vähentäminen
- Kaari- ja sivuajan vähentäminen
- Energian ja hitsauslisäaineen (langan ja kaasun) hävikin vähentäminen.