A hegesztési füst megelőzése: mit tehetnek a hegesztők.

A hegesztés egy izgalmas és kihívásokkal teli szakma. A legjobb szakembereket egyfajta hősöknek tekintik, világszerte keresik őket és mindenhol remek fizetéssel jutalmazzák munkájukat. Hegesztési varratok biztosítják autók, biciklik, repülők, hajók és sok minden más biztonságát. Mindezekek ellenére a szakma rossz hírnévvel küzd, és egyre kevesebb fiatal akar elhelyezkedni benne. Miért? A hegesztés során felszabaduló füst káros az egészségre. A múlthoz képest manapság hatásosan lehet védekezni ellene!

Izgalmas és kihívásokkal teli

A fémek hegesztése sokszor nem csak hogy rengeteg tudást igényel hegesztés technológiák és kohászat szintjén, de komoly kihívásokat is jelent a gyakorlatban. Gondoljunk például az alumínium mountain bike-ok vázának hegesztésére. Amikor a biciklisták lesüvítenek a legmeredekebb hegyoldalakon több mint 70km/h-val a Downhill Világbajnokságon, akár 9000 newtonnyi erő terhelheti a vázat. Ha egyetlen hegesztés is megadja magát, gyakran veszélyes esések következnek. Ezért ennyire keresettek az AVI hegesztő szakemberek. Rengeteg tudásuk és tapasztalatuk van arról, hogyan bánjanak a hegesztőpisztollyal. Vagy nézzük meg például az acél szerkezeti elemeket a tehervagonok esetében. Kialakításuktól függően akár 22 tonnányi húzóerővel kell megbirkózniuk. Ilyen esetekben főképp fogyóelektródás hegesztést és annak különböző változatait használják. A munkát gyakran szűk helyeken kell végezni – sokszor függőlegesen felfelé – így a tapasztalat és hegesztőpisztoly pontos vezetése elengedhetetlenek. A hegesztő szakemberek maguk irányíthatják, mennyi füstöt bocsátanak ki.

Az ív optimalizálása

Nem csak az eljárások közötti különbségek és az elszívástechnika számítanak a kibocsátás mennyisége szempontjából. Az eljárás paraméterei rendkívül fontos szerepet játszanak a MIG/MAG védőgázas hegesztés során. A huzal sebessége, az ív hossza és a korrekciós paraméterek mind befolyásolják a hegesztés káros melléktermékeit. Az RWTH Aachen Egyetem Hegesztési és Forrasztási Intézetével (ISF) karöltve közelebbről is megvizsgáltuk a lehetséges paramétereket.

Alacsonyabb kibocsátás impulzus ívvel

Mint azt jól mutatja az utolsó hegesztési füst vizsgálatunk, az impulzus ív cseppátmenete a legelőnyösebb, így ez generálja a legalacsonyabb hegesztési füst mennyiséget az LSC (low spatter control) ívvel és a szabályozatlan (rövidzáras/permetes) ívvel szemben. Egy újabb sor teszt során az Aachen kutatókkal megvizsgáltuk, hogyan hatnak a kibocsátási rátára különböző hegesztőpisztoly pozíciók, huzalsebességek és ívhossz korrekciók. A hegesztést a PMC ívvel és a TPS 500i rendszerrel végeztük.

A választott tényezők

Füst kibocsátás mennyiség  tompavarratok hegesztésénél

A teszt eredményei szerint a hegesztési füst kibocsátása aránylag alacsony az 5m/perc-es huzalsebesség esetén, semleges hegesztőpisztoly tartással. Érdekes azonban, hogy a gyorsabb, 11 m/perc-es huzalsebesség esetében a kibocsátás alacsonyabb, mint a lassabb, 8m/perc-es sebességnél, melynek esetében a tesztek gyakoribb rövidzárlathoz vezettek. (1-es ábra)

Ha a hegesztő szakember optimalizálja az ívet ívhossz korrekció segítségével (a teszt során semleges hegesztőpisztoly pozíciót alkalmazva), nagy mértékben csökkentheti a hegesztési füst kibocsátásának mértékét minden huzalsebesség esetén. A nem-optimalizált ívvel szemben a hegesztési füst kibocsátásának mértéke kicsivel alacsonyabb. 8 m/perc-nél 0.9 mg/s-es kibocsátás figyelhető meg, míg 11 m/perc-nél 1.1mg/s. (1-es ábra)

1-es ábra, tompavarratok, PMC hegesztési módszer

Látható tehát, hogy a hegesztőknek igen sok lehetőségük van arra, hogy az ív pontos beállításával (rövidzárlatok elkerülésével) a lehető legkisebb mennyiségre csökkentsék a hegesztési füst kibocsátását.

Feszültségek összehasonlítása 5 m/perc-es huzalsebesség esetén

Amint azt a tesztjeink is kimutatták, a hegesztési füst kibocsátásának mennyisége egyenesen arányos a rövidzárlatok mennyiségével. A gyakori rövidzárlatok sokkal magasabb kibocsátáshoz vezetnek. A csapatunk szerint ennek oka a cseppátmenet. A rövidzárlat-szerű jelenségek eljárás beli problémákat okoznak, melyek a fém elgőzöléséhez és fröcsköléshez vezetnek.

Ha a hegesztő szakemberek a minimumra akarják csökkenteni a kibocsátást, olyan eljárási beállítások szükségesek, melyek kiegyensúlyozzák az ív hosszát és a rövidzárlatok számát – azaz az ív se nem túl hosszú se nem túl rövid. Közepes feszültség esetén a rövidzárlatok és a kibocsátás is csökkennek (2-es ábra)

2-es ábra/1: 5m/perces huzalsebesség, a hegesztőpisztoly semleges helyzetben

2-es ábra/2: 5m/perces huzalsebesség, a hegesztőpisztoly semleges helyzetben, optimalizált eljárás +0.4 V ívhossz korrekcióval

A 8 és 11 m/perces eljárások ugyanúgy viselkednek, mint az 5 m/percesek a közepes feszültség, a rövidzárlatok és a füst kibocsátás szempontjából.

Hegesztési füst kibocsátás mennyisége sarokvarratok esetében

Az 5 és 8 m/perces huzalsebességnél végzett impulzushegesztés jóval alacsonyabb kibocsátást biztosít – 0.55mg/s és 0.7mg/s – mint 11 m/perc esetén. Ebben az esetben a kibocsátás elérheti az 1.7 mg/s-t, amely több mint háromszorosa az 5 m/perces sebességeknél megfigyelhetőeknek.

Csakúgy mint a tompavarratok esetében, az 5 és 8 m/perces huzalsebesség esetében tapasztalt alacsonyabb kibocsátást a kevesebb rövidzárlat eredményezi. A húzó hegesztőpisztolyt tartás ebben az esetben is kevesebb kibocsátással jár, mint a toló technika. 11 m/perces huzalsebesség esetében a kibocsátás mennyisége jelentősen csökken (3-as ábra). Még alacsonyabb mint semleges hegesztőpisztoly pozíciókban!

3-as ábra: Sarokvarratok, PMC impulzus eljárás

Összességében a hegesztési füst kibocsátásának mértéke alacsonyabb, mint a tompavarratok esetében. Mindegyik huzalsebesség legalacsonyabb értéke hasonló az optimalizált eljárásokéhoz, (1-es ábra, zöld oszlop) melyekkel a tompavarratokat hegesztettük.

8 m/perces huzalsebesség esetén a hegesztési füst kibocsátásának mértéke a hegesztőpisztoly húzása és tolása esetén nagyon hasonló abszolútérték szempontjából – csakúgy mint a tompavarratok esetében (1-es ábra) Ezzel szemben a toló pisztolytartás esetében a kibocsátás mértéke jelentősen magasabb, nagyjából 2.8 mg/s.

Feszültségek összehasonlítása 11 m/perces huzalsebesség esetében

Az Aachen egyetem csapatával együtt megvizsgáltuk közelebbről a kibocsátás mennyisége és az átlag feszültség közötti kapcsolatot 11m/perces huzalsebesség esetén. Háromszor mért érték esetén 1.36 mg/s a füst kibocsátás minimuma, (ívhossz korrekcióval optimalizálva -1.5V). Ez az a pont, ahol a rövidzárlat jelei elszórva fordulnak csak elő, de az ív nem feleslegesen hosszú. Az eljárás ívhossz korrigálás nélkül több kibocsátást eredményez (1.72 mg/s) a hosszabb ív miatt. A rövidzárlatok gyakorisága megnövekszik az átlag feszültség csökkentésével (-2.5V) és ezzel arányosan növekszik a hegesztési füst kibocsátásának mértéke (1.6 mg/s), lásd a 4-es ábrát.

4-es ábra: Hegesztési füst kibocsátás az átlag feszültség arányában

A hegesztők saját kezükbe vehetik az irányítást

A hegesztési füst termelése jelentősen csökkenthető a hegesztési eljárás, huzalsebesség és ívhossz pontos megválasztásával.

Összefoglalva, a füst kibocsátás mennyisége más aspektusokon kívül, mint az anyag milyensége vagy a szennyeződések mennyisége, nagyrészt a lerakódás mértékétől és az eljárás teljesítményétől függ. Egy túl rövid ív gyakoribb rövidzárlatokhoz és így magasabb kibocsátáshoz vezet.

Azonban ha a hegesztési eljárást tökéletesítjük ívhossz korrekció segítségével és hegesztési füst elszívó rendszert használunk, mint pl. az MTW 500i Exento elszívós hegesztőpisztolyt Exento HighVac elszívó berendezéssel, akkor akár a hegesztési füst 99%ától megszabadulhatunk.

MAG hegesztés az MTW 500i füst elszívós hegesztőpisztollyal és HighVac elszívó rendszerrel, valamint a Fronius Vizor Air/3X Connect frisslevegős hegesztőpajzzsal.

Mi több, a friss levegő betáplálással ellátott hegesztőpajzsok elengedhetetlenek ha a füst elkerüléséről van szó. A levegőben maradó hegesztési füst részecskék 99.8%-át kiszűrik. Amennyiben a hegesztő szakemberek minden lehetséges óvintézkedést megtesznek, a hegesztés immár nem csak egy izgalmas de napjainkban igen biztonságos szakma is!