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Aug 15, 2023

Efficienza nel consumo del gas di protezione

Editor's Note: This is the first of a two-part article that discusses shielding

Nota dell'editore: questo è il primo di un articolo in due parti che discute l'efficienza del gas di protezione. La seconda parte appare anche su thefabricator.com.

Sebbene l'argon sia il gas di protezione più comunemente utilizzato per le applicazioni con elettrodi a filo solido, molti manager e saldatori capiscono poco di questo gas inerte e dei suoi costi. Alla maggior parte dei saldatori viene detto che l'argon rende la saldatura liscia, non lascia flusso, è costoso e può causare soffocamento in ambienti chiusi. Alla maggior parte viene anche detto di conservare questo gas tagliandolo sulle torce per saldatura ad arco di tungsteno (GTAW) durante le pause, il pranzo e alla fine di un turno.

L'argon generalmente viene quantificato con il termine piedi centicubici (CCF). Un CCF di argon equivale a 100 piedi cubi di gas argon - la quantità necessaria per riempire una scatola da 4 piedi per 7-3/4 pollici.

Se il costo dell’argon è di 2,50 dollari per CCF, riempire la scatola di argon al livello del mare costa solo 2,50 dollari. Riempire la scatola con argon a 45 piedi cubi all'ora (CFH) richiederebbe 2 ore e 13 minuti. Poiché una portata compresa tra 30 e 45 CFH è adeguata per la maggior parte delle applicazioni di saldatura ad arco metallico con gas (GMAW), si potrebbe dire che $ 2,50 non sono molti soldi per 2 ore e 13 minuti di saldatura continua. In un mondo perfetto, ciò equivarrebbe a circa 9,00 dollari di costo del gas per stazione di saldatura per turno di otto ore al 100% del tempo dell'arco.

Supponendo che i tempi effettivi dell'arco della maggior parte delle stazioni di saldatura manuale siano compresi tra il 15 e il 30%, e non al 100%, il costo si riduce da $ 1,35 a $ 2,70 per turno di otto ore. Non sembra molto, ma queste cifre rappresentano un ambiente perfetto con una sola stazione di saldatura e un turno di lavoro durante una giornata lavorativa. Se si considerano altre circostanze, quei 135-270 centesimi possono aumentare rapidamente.

Ad esempio, 300 stazioni di saldatura che funzionano con un'efficienza del 100% con una durata dell'arco del 30%, tre turni al giorno, 312 giorni all'anno utilizzeranno argon per un valore di 758.160 dollari all'anno. Tuttavia, la maggior parte degli impianti funziona con un’efficienza inferiore al 50%, il che, nell’esempio precedente, significa spendere più di 1,5 milioni di dollari all’anno per il gas di saldatura.

Alcuni stabilimenti presumono erroneamente che, poiché il consumo non varia molto di anno in anno e i livelli di produzione rimangono costanti, l’efficienza sia stata mantenuta. Dopotutto, i costi del gas sono integrati nel costo del prodotto finito. Questa può essere un'ipotesi molto costosa.

La maggior parte degli ingegneri di saldatura sembra concordare sul fatto che il gas argon (o una miscela) sia l'unica scelta. Tuttavia, nonostante i suoi numerosi vantaggi, se utilizzato in modo imprudente, l’argon può rapidamente diventare un’arma a doppio taglio.

L'acquisto di argon e altri gas in grandi quantità e allo stato liquido riduce il costo unitario per CCF. Rispetto alle tipiche bombole in acciaio da 336 piedi cubi, il gas per un sistema sfuso può essere acquistato per circa la metà per CCF. Inoltre, la quantità di manodopera risparmiata evitando di dover manipolare le bombole e i tempi di fermo della produzione per sostituire le bombole contribuiranno a ripagare abbastanza rapidamente i costi di installazione di un sistema di massa.

Se un impianto utilizza un sistema di massa, probabilmente può ridurre il consumo di gas. Molti stabilimenti possono ridurre i consumi dal 50 all’80% o più in un solo anno adottando una serie di misure conservative; non esiste un'unica soluzione. Tuttavia, il lato positivo è che, anche quando vengono adottate più misure, nessuna è particolarmente costosa rispetto ai benefici. Il ritorno sull’investimento generalmente può essere misurato in giorni, non in mesi o anni.

Spesso il primo passo è sensibilizzare i dipendenti sui costi di consumo annuali dell'azienda. Questi dati possono quindi essere confrontati con altri materiali di consumo (principalmente filo) che sono direttamente proporzionali al consumo di gas. Ciò può essere ottenuto determinando una velocità media del filo (nelle applicazioni GMAW) per un impianto o un'area dell'impianto. Questa velocità del filo può essere utilizzata per calcolare la quantità di gas di protezione necessaria per bruciare 1 libbra di filo a una determinata portata di gas sulla punta della torcia. Ad esempio, supponiamo che un filo di acciaio dolce da 0,045 pollici di diametro venga utilizzato a una velocità media del filo di 300 pollici al minuto (IPM) e una portata del gas di protezione di 35 CFH. Se sono necessari circa 2.210 pollici di filo di acciaio dolce da 0,045 pollici di diametro per equivalere a 1 libbra, si applica quanto segue: