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アーク溶接コスト
Ⅰ.アーク溶接のコストについて

1.アーク溶接のコスト計算
 アーク溶接のコスト計算をする場合、或いはCO2と混合ガスとのコスト比較をするときに使う。この資料はCO2と混合ガスのコスト比較をしてみました。金額等は参考価格ですので皆様の実際の価格を使用してください。
2.CO2溶接に対し、混合ガス溶接の特徴
CO2に対し混合ガスの特徴 内  容
Ⅰ) スピードアップが出来る。 ①アークタイムの短縮。→生産性の向上(20%以上)。
②ガス使用量が削減。
③歪の軽減。
Ⅱ) 稼働率の向上効果。 ①最適溶接条件が設定しやすい。
②スパッタ除去に費やす時間の削減。
a) スパッタ付着防止剤を塗る時間の削減。
b) ノズルに付着したスパッタの除去時間の削減。
c) 製品・冶具に付着したスパッタの除去時間の削減。
③スラグ処理時間の短縮(スラグ付着量が大幅に減少)。

④補修(手直し)時間の短縮。
a) 溶け落ちが少なく、補修作業の削減。
b) アンダーカットの整形作業が削減。
c) 余盛の整形作業が削減。
⑤歪取り時間の削減。
Ⅲワイヤ節減効果 ①突合せ溶接
余盛が低く、スパッタが少ない。
CO2に比べ10%以上、ワイヤの削減が出来る。

②隅肉溶接
・等脚長で余盛が低く、よりスパッタが少ない。
・CO2に比べて20~30%程度のワイヤ削減が出来る。
CO2 :L1<L2 (不等脚長)

混合ガス:L1=L2(等脚長)
③ CO2は、アークが不安定なため溶接速度を上げると、ビードが途切れて(ハンピング)しまう。そのため、速度を抑えなければならず、単位溶接長当りの溶着金属量が多くなってしまう。
混合ガスを使用することで、スピードアップが計れ、10~20%のワイヤ量の削減が出来る。
④ スパッターロスが多くなる。
CO2と混合ガスの溶着効率を比較すると下表のようになる。
  CO2 (%) 混合ガス (%)
大電流領域 90~92 97~99
短絡アーク領域 92~93 95~96
パルス領域 使用不可 99
Ⅳ) ガス価格 表面ガス価格 :
CO2  <  混合ガス
(171.3円/㎏=300円/?)  <  (700円/?)

TOTALコストによる価格 :
              CO2   >   混合ガス
Ⅴ) CO2での問題点 1) スパッター
2) ビード外観(余盛が高い。止端部が不揃い。止端部の濡れ性が悪い。)
3) 溶接スピードに限度。
4) 欠陥が出やすい。
・ブローホール・ピンホール
・アンダーカット・オーバーラップ
・ハンピング・溶け落ち
・ビード底辺の溶け込み不揃い

Ⅵ) CO2はヒュームの発生
  量が多い為、作業環境
  が悪い。

ヒュームの主成分
・酸化鉄: 溶接中に酸化された鉄分が気化し発生する。 
空気中に含まれるO2の混入量とシールドガス中のCO2又はO2量が増加すると増加する。
・銅成分: 通電性、耐腐食性の向上のためワイヤの表面に銅メッキが施されている。これがアーク熱により気化しヒュームの成分となる。
・ガス成分(O3・NOx・CO):
溶接時のアーク光によりO2・N2が化学反応を起こしO3,NOxを、又、シールドガス中のCO2が解離してCOを発生する。

CO2と混合ガスとのヒューム発生量の比較


2. コストの構成
MAG溶接における溶接コストの構成は次の3項目に大別することが出来る。
項 目 内 容
労務費
(人件費)
前工程 ・ワークのセット作業。
・溶接条件・トーチ狙いの設定作業。
・スパッター除去剤の塗布作業。
・仮付け作業
・スパッターの除去、余盛整形作業(仮付け)。
本溶接  
後工程 ・スパッター除去作業。
・ビード補修作業
(ブローホール、ピンホール、アンダーカット、オーバーラップ、溶け落ち)。
・歪取り作業。
溶接材料費
(消耗品費)
前工程 ・スパッター除去剤。
・仮付け時のワイヤ・ガス。
・砥石(仮付け後のスパッター除去、余盛整形)
本溶接 ・ワイヤ・ガス。
後工程 ・砥石(スパッター除去、ビードの補修)。
・ワイヤ・ガス(ビード補修)。
設備等の使用費 ・設備の減価償却費
・保守費(修理費)
・消耗部品費(チップ・ノズル等)
・電気代


3. 溶接条件
コスト比較をする為、下表条件表の溶接形状等及び数値等を参考として使用し計算しました。
溶 接 条 件
母材材質 軟鋼
溶接継ぎ手 水平隅肉
溶接長 m 1 (100㎝)
脚長 CO2 混合ガス
a < b a = b
6 8 6 6
    CO2 混合ガス 備考
溶接電流 A 280 300  
溶接電圧 V 31 29  
溶接速度 ㎝/分 50 65  
アークタイム 2.0 1.54 溶接長/溶接速度
ワイヤ送給量 g/分 100.5 105  
ワイヤ径 (φ) 1.2 1.2  
ガス流量 ?/分 20 20  
ビード余盛率 % 15 8  
溶着効率 % 92 99  
アーク発生率 % 40 40  
スパッター除去時間 アークタイムの30%
0.6
アークタイムの5%
0.077
 
その他の条件
人件費 円/H 3,000.(50円/分)
ワイヤ単価 円/㎏ 300. (0.3円/g)
ガス単価 円/? CO2 300(0.3円/?)=171.30/㎏
混合ガス 700(0.7円/ ?)
チップ単価 円/個 150.
電力料金単価 円/kwh 18.
年間作業時間 時間 1,800.(8H/日×225日/年)
設備(溶接機等)費 610,000.
減価償却期間 7

*ビード余盛率(%)=(S2/S1+S2)×100


4.経済的比較表
溶接長1mを脚長6㎜で隅肉継ぎ手で溶接するとした場合の例です。
溶接方式 CO2 混合ガス 備 考



・ワイヤ消費量 g/m 236 154.6 ・ワイヤは実体ワイヤ(ソリッド)を使用。
・ワイヤ単価 ¥/㎏ 300 300
a) ワイヤ費用 ¥/m 70.8 46.4


・アークタイム 分/m 2.00 1.54 溶接長さ/溶接速度
・ガス単価 ¥/? 300(171.3/Kg)
(0.3/?)
700
(0.7/?)
・CO2の場合、円/㎏の取引。
・円/㎏を円/?に換算するには、
円/㎏価格を0.571で割れば、
円/?価格になる。
(1㎏=0.571?)
b) ガス費用 ¥/m 12.0 21.56


・作業時間 5.0 3.85  
・工賃単価 ¥/H 3,000 3,000  
c) 人件費用 ¥/m 280.0 192.5  


使

・投資金額 610,000 610,000  
d) [減価償却費] ¥/m 4.0 3.1 7年償却
e) [電力費] ¥/m 6.52 5.04 電力料金18円/?h
f) [保守費] ¥/m 2.83 2.17 投資金額の10%。
g)消耗部品費 ¥/m 2.83 2.17 投資金額の10%。
合  計 (¥/m)
(a+b+c+d+e+f)
  
378.98≒379 272.94≒273 *CO2に対し混合ガスは28%コストダウンが出来る。

* この費用には前処理・後処理工程費用は含まれていません。(但し、スパッター除去費用は含まれています。)

前処理・後処理工程費用を含めれば混合ガスの場合、28%+α%のコストダウンが出来ます。
- 前処理工程:仮付け作業時のやり直し或いは仮付けビードの補修など。
- 後処理工程:本溶接で発生した不良品の手直し或いは破棄品の費用。

5.アーク溶接コスト比較表
「4.経済比較表」に基づき、各項目事にコスト計算をすると、下表のような傾向になると思われます。







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