Úvod do svařování I

Svařování je technologický výrobní proces, který má své výrazné zastoupení v průmyslu a mnohdy klíčové postavení ve firmě či podniku v různých etapách životního cyklu produktů od výroby polotovarů, odlitků, výkovků přes výrobu svařenců částí strojů až po opravné svařování provozovaných systémů. Použití procesu svařování a jeho různých metod má rozhodující dopad na náklady firmy.

Svařování je tzv. zvláštní proces dle terminologie normy ČSN EN ISO 9000. To znamená, že výsledky tohoto procesu nejsou snadno nebo vůbec měřitelné (verifikovatelné) na výstupu z procesu. Prakticky to znamená, že kvalita (jakost) nemůže být jednoznačně stanovena kontrolou hotového výrobku. Jakékoliv nedestruktivní kontroly hotového výrobku a tedy i svarového spoje mohou prokázat jen vyhovující kvalitu některých hledisek či kritérií. Bez hlubších kontrol spojených např. s destruktivní analýzou vzorku a provedení destruktivních normalizovaných nebo i experimentálních ověřovacích zkoušek tak nelze doložit definitivně požadované vlastnosti výrobku.

Aby tedy bylo možné zajistit technicky dostupným způsobem jakost svařovaného výrobku, je nutné mít definován celý proces s jednotlivými faktory majícími vliv na jakost v celé etapě tzv. životního cyklu výrobku. K tomu byla vydána řada norem ČSN EN ISO 3834, která tyto faktory definuje a "pomáhá" s tím, aby firmy proces svařování dostaly „pod kontrolu“. Pouhé citování normy bez hlubších znalostí procesního inženýrství však ještě nezajistí potřebný rozsah řízení procesu svařování. O něco lepším pomocníkem je pak norma ČSN EN ISO 9001, která obsahuje komplexnější, ale obecný popis postupů řízení procesů. Norma ČSN EN ISO 3834 klade důraz na druhou polovinu životního cyklu, tj. na etapu výroby. Etapu předcházející, kterou nazýváme etapou projektovou a etapou technické přípravy výroby s konstrukční fází, nechává norma téměř nedotčenou. Jen uvádí, že existuje etapa návrhu a konstrukce, která má být vzata v úvahu a je nezbytné zajistit potřebné kontroly v těchto etapách. Pří zorientování se v etapě konstruování a projektování nám může pomoci starší československá literatura z oblasti svařování, která si byla vědoma této rozhodující role etapy navrhování a konstruování v procesu svařování. Z moderní literatury je možné čerpat informace z literatury oblasti procesního a systémového inženýrství. Specifické aspekty projektován a konstruování svařovaných technických systémů, konstrukcí a komponent je však nutné hledat v odborné literatuře pro projektování a navrhování svařovaných ocelových konstrukcí, potrubí a tlakových nádob, která je opět dostupná spíše jen v cizojazyčném vydání.

Kdysi v legislativně ČSSR zavedený systém projektování tyto etapy dobře technicky popisoval: tzv. etapu úvodního projektu,  etapou prováděcího projektu a etapou technické přípravy dodavatelů. První dvě etapy definovaly činnost profese projektantů, jejichž výstupem byly technické dokumenty specifické pro tyto etapy - dokumentace úvodního projektu, dokumentace prováděcího projektu. Třetí zmiňovaná etapa technické přípravy dodavatelů byla vyňata z projektové přípravy. Co to znamená? Znamená to, že etapa konstruování a vypracování dalších nezbytných dokumentů pro výrobu (plány kontrol, technologické postupy, návodky, aj.), kdy vzniká technická dokumentace nutná pro výrobu (anebo montáž), není součástí ani úvodního ani prováděcího projektu. Tato hranice dnes není legislativně nastavena a vznikají tak mnohdy dohady a tom, v jaké etapě mají ty či ony typy dokumentu vznikat a nebo dokonce k jaké profesi přísluší. Vznikají tak běžně projektové dokumenty bez potřebných náležitostí výkresů výrobních a jsou používány přímo pro výrobu anebo montáž. Nebo v opačném případě vypracuje konstruktér výrobní výkresovou dokumentaci, která ale není ve shodě s projektovou dokumentací - vedoucí při přejímce nebo konečné zkoušce zpravidla k velkým potížím až k nemožnosti hotové dílo převzít. Hranice mezi projektováním a konstruováním není jednoznačně definována ani v současné cizojazyčné literatuře, nicméně z kontextu textů je ctěn systém dříve zakotvený v naší legislativě a popsán výše. Nasazená moderních softwarových aplikací pro tvorbu výkresové dokumentace rovněž smazává hranice. Pro konstruktéra odpovědného za výrobní dokumentaci není lehčí cesty, než jako vstup použít elektronické soubory projektových výkresů, ze kterých přímo vezme již projektantem vypracované modely a ty dále začne rozrkeslovat s ohledem na technologičnost a vyrobitelnost s přijatelnými náklady. To však vyžaduje přesné modelování již v etapě projektování.

Před tím, než začne konstruktér vypracovávat konstrukční řešení, probíhá etapa úvodního návrhu a specifikování požadavků projektu. Těmito požadavky a návrhem (projektem) se pak musí konstruktér řídit a jakékoliv odchylky vzniklé při konstrukci musí být zpětně zavedeny do úvodního či tzv. prováděcího projektu - aby nevznikaly tzv. neshody, systémomé neshody, procesní neshody. Jinými slovy, konstruktér dostane velice přesně stanoveny okrajové podmínky, jak vypracovat svařovanou konstrukci, jaké volit materiály, jaké volit kontroly v jednotlivých etapách, jaké požadavky klást na vlastní proces svařování atd. včetně seznamu technických norem, které požaduje projekt (projektant) dodržet.

Následné konstruování svařenců podléhá tzv. technicko ekonomickému zhodnocení. Konstruktér zpravidla definuje, zda se použije svařenec nebo jiná technologie – odlitek, výlisek, apod. Svařování má největší zastoupení v kusové výrobě a v souvislosti s rozvojem robotizace a nových vysoce produktivních procesů svařování stále více převládá i v sériové výrobě. Výroba svařence začíná tedy nejen u konstruktéra v konstrukční kanceláři ale již v předchozí etapě u projektanta a je nemyslitelné, aby se této etapy neúčastnil technolog, který zajistí vhodnost a technologičnost návrhu svařované konstrukce.

Životní cyklus svařovaného výrobku (systému, konstrukce, komponenty) se skládá z více etap na sebe navazující, respektive se prolínající. V současnosti je velmi často technologičnost svařovaných konstrukcí opomíjena a v konečném důsledku to vede k velkým potížím jak při výrobě tak zejména při následné přejímce hotové konstrukce zákazníkem.

Znalost jednotlivých etap procesu svařování a jejich návaznost a souvislosti je tak bezpodmínečnou nutností zvládnutí výroby svařenců a provádění svařovacích prací.

V současné době opět prochází svařovací technika a technologie výrazným a rychlým rozvojem díky pokroku v počítačově řízených technologiích. Tak, jak zrychleně probíhá rozvoj v oblasti elektroniky a počítačů, odráží se tento proces i v rozvoji nových technologií svařování. Tyto počítačem řízené technologie začínají nacházet své výrazné uplatnění jak ve svařovacích zdrojích, tak v moderních technologiích průmyslové robotizace svařování. Nedostatek pracovníků v oblasti svařování vede společně s dostupností robotizace pro malé podniky, k jejich velkému rozšiřování i do malosériové či dokonce kusové výroby se speciálními aplikacemi v menších podnicích a firmách.

Tento současný rozvoj mění dosavadní pohled na technologie, respektive procesy nebo metody svařování. Co bylo napsáno v odborné literatuře před dvaceti a více lety, přestává v některých oblastech platit. Metody svařování rozšířené před dvěma desetiletími se stávají zastaralé, neproduktivní, popřípadě se hodí na užší rozsah aplikací ve velmi specifických případech. Nové metody a postupy svařování přímo vyžadují specifická konstrukční řešení (ať již jsou to typy svarových úkosů, svarových hran) nebo specifické požadavky na kvalitu povrchu apod.

Současný stav v oblasti technologie svařování má svá pozitiva ale i negativa. Stav vede vedle dalších faktorů a okolností, jako je přechod z původních technických norem ČSN nejdříve na technické normy ČSN EN a později na ČSN EN ISO, k tomu, že v současnosti není pro zájemce o danou problematiku technologie svařování dostupná moderní česky psaná literatura. V omezeném rozsahu vznikají speciální texty – skripta – pro studenty speciálních kurzů pro technology svařování (v současnosti zastaralé anebo nedostupné) nebo přednášky a podklady k jednotlivým předmětům úzce související se svařováním a materiály na českých vysokých školách.

V minulosti běžné příručky pro svářeče dnes v podstatě neexistují. Jednoduché texty vydané pro tzv. základní kurz svařování, jsou opravdu jen základní jednoduché texty, které ze svářeče profesionála nevytvoří. Kdysi běžné učební obory „svářeč“ a technické obory, kde si učni „odnášeli“ do života absolvování několikaměsíčního kursu svařování a příslušná oprávnění ke svařování, jsou také minulostí. Dle současně platných norem pro kvalifikování svářečů nemá autorizované osoba nebo zkušební orgán ani právo žádat prokázání odborných znalostí svářečem. Situaci příliš neusnadňují velcí výrobci svařovacích zařízení vybavených moderními technologiemi a spousty funkcí, ke kterým v manuálech lze najít jen strohé základní informace k ovládání nikoliv však k aplikaci nových funkcí a možností zejména spojených s „on-line“ řízením svařovacího oblouku ať již je funkce nazývána jakkoliv různými výrobci svařovacích zařízení.

Situace v oblasti vzdělávání a přístupu k informacím v této oblasti svařování tedy není optimální. Při zpracování odborných textů z oblasti svařování je tak nutné vycházet vedle již historické československé, české a slovenské literatury zejména z cizojazyčné literatury. Příspěvky v této rubrice se pokusí poodhalit či zpřístupnit některé informace, které mohou pomoci jak projektantům a konstruktérům tak technologům a svářečům.