MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR Fémtani, Képlékenyalakítási és Nanotechnológiai Intézet
A FIREPLACE KFT. ALICANTE KANDALLÓKÁLYHA TŰZTÉR GYÁRTÁSTECHNOLÓGIÁJÁNAK MÓDOSÍTÁSA, A HEGESZTÉSI FOLYAMAT KIVÁLTÁSA KÉPLÉKENYALAKÍTÁSSAL Szakdolgozat Készítette:
Koroknai Vivien BSc anyagmérnök hallgató Tanszéki konzulens:
Üzemi konzulens:
Szabó Gábor
Kazár László
Tudományos Segédmunkatárs
MEO osztályvezető
ME-FKN Intézet
Fireplace Kft.
2015
Nyilatkozat Alulírott Koroknai Vivien, a Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Karának hallgatója, büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a szakdolgozatot csak megengedett segítséggel, magam készítettem, és az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, amelyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva, más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával jelöltem. Miskolc, 2015 ___________________________ Koroknai Vivien (hallgató) Alulírott Szabó Gábor konzulens kijelentem, hogy a szakdolgozatot Koroknai Vivien a Miskolci Egyetem, Fémtani, Képlékenyalakítási és Nanotechnológiai Intézetében készítette. Kijelentem, hogy a szakdolgozat védésre bocsátását engedélyezem. Miskolc, 2015 ___________________________ Szabó Gábor (konzulens)
2
Köszönetnyilvánítás Köszönetet szeretnék mondani Szabó Gábor konzulensemnek, amiért segített a szakdolgozatom sikeres elkészítésében és a Fémtani, Képlékenyalakítási és Nanotechnológiai Intézet munkatársainak, akik a vizsgálataimban segítettek. Továbbá köszönettel tartozok Kazár Lászlónak, a Fireplace Kft. MEO osztályvezetőjének, amiért szakértelmével segítette munkámat, illetve köszönet jár a Fireplace Kft. minden munkatársának, akik segítettek a méréseim elvégzése során.
3
Tartalomjegyzék 1
Bevezetés .........................................................................................................................6
2
A Fireplace Kft. bemutatása .............................................................................................7 2.1
A Kistokaji telephely bemutatása ............................................................................ 8
2.1.1 A Kistokaji gyártó csarnok fő részlegei ................................................................ 9 2.1.2 A vállalat által gyártott termékek bemutatása: ................................................... 9 3
Kandalló, kályha, kandallókályha .................................................................................. 10 3.1
Kandalló, kályha és a kandallókályha közötti különbségek ................................... 10
3.1.1 Kandalló ............................................................................................................. 10 3.1.2 Kályha................................................................................................................. 10 3.1.3 Kandallókályha ................................................................................................... 10 3.2
A kandallókályha működési elve ........................................................................... 10
3.2.1 Primer levegő: .................................................................................................... 10 3.2.2 Szekunder levegő: .............................................................................................. 11 3.2.3 Tercier levegő: ................................................................................................... 11 3.2.4 Konvekciós levegő.............................................................................................. 11 4
5
Tűzálló anyagok ............................................................................................................. 12 4.1
Samott tégla .......................................................................................................... 12
4.2
Vermikulit .............................................................................................................. 13
A Fireplace Kft jelenlegi gyártástechnológiájának bemutatása .................................... 14 5.1
Tervezés................................................................................................................. 14
5.2
Kísérleti gyártás ..................................................................................................... 14
5.3
Jelenleg alkalmazott gyártási folyamata ............................................................... 15
5.3.1 Alapanyag (táblalemez) beérkezése .................................................................. 16 5.3.2 Alapanyag kiválasztása ...................................................................................... 17 5.3.3 Alkatrész méretre szabása (lézervágó, táblaolló) .............................................. 17 5.3.4 Alkatrész utóalakítása (élhajlítás, hengerítés,lyukasztás) ................................. 18 5.3.5 Hengerítés.......................................................................................................... 19 5.3.6 Méretre vágott és alakított alkatrészek hegesztése .......................................... 19 5.3.7 Hegesztett összeállítás csiszolása, szemcseszórása ........................................... 20 5.3.8 Alkatrészek, hegesztési összeállítások festése .................................................. 21 5.3.9 Alkatrészek összeszerelése ................................................................................ 22
4
5.3.10 MEO (Minőség Ellenőrzési Osztály) ................................................................. 22 5.3.11 Csomagolás ...................................................................................................... 22 6 Jelenlegi gyártástechnológiával készült kandallókályhák gyártott mennyiségének megoszlása ............................................................................................................................. 24 6.1 7
Jelenlegi gyártástechnológia hátrányai ................................................................. 25
Új gyártástechnológia kidolgozása, szemcseszórás kiváltása ....................................... 26 7.1
Szemcseszórás kiváltása: ....................................................................................... 26
7.1.1 Felületkezelés zsírtalanító folyadékkal .............................................................. 30 7.1.2 Miniatűr kandallókályhákon végzett kísérletek – sorszám szerint: ................... 31 7.2
A megváltoztatott gyártástechnológia bemutatása:............................................. 32
7.2.1 Tervezés ............................................................................................................. 32 7.3
Az új tűztér gyártástechnológiája .......................................................................... 33
7.3.1 Az alapanyag kiválasztása .................................................................................. 34 7.3.2 Az alapanyag méretre szabása (táblaollóval, lézervágóval) .............................. 35 7.3.3 Lyukasztás .......................................................................................................... 36 7.3.4 Élhajlítás ............................................................................................................. 37 7.3.5 Az alkatrészek felületkezelése (zsírtalanítóval) ................................................. 40 7.3.6 Alkatrészek festése ............................................................................................ 41 7.3.7 Alkatrészek összeszerelése szegecselése........................................................... 41 7.3.8 A kötéshez szükséges szegecshossz meghatározása: ........................................ 42 7.3.9 Kész gyártmány ellenőrzése (MEO) ................................................................... 42 8
Összegzés ...................................................................................................................... 43
9
Summary ....................................................................................................................... 44
5
1 Bevezetés Szakdolgozatomban a kistokaji Fireplace Kft. által gyártott által gyártott egyik kandallókályha típus gyártástechnológiájának kísérleti módosításával foglalkozom. A megváltozott vevői igények miatt és gyártási költségek optimalizálása érdekében, az Alicante kandallókályha előállításánál jelenleg használt hegesztésekkel szemben, előnyben részesítettem a hidegalakítási technológiákat, a festés előtti szemcseszórást pedig vegyszeres felület előkészítéssel helyettesítettem. A feladatom kidolgozása során először bemutatom a Fireplace Kft-t. Ismertetem az általuk gyártott termékeket, tisztázom a kályha, a kandalló és a kandallókályha közötti különbségeket majd részletesen bemutatom a jelenlegi gyártástechnológiát. Ezután részletezem az új gyártástechnológiát, ahol a tűztér gyártásánál teljesen kiváltom a hegesztést hajlítási lemez alakítással és szegecskötésekkel történő rögzítéssel. Bemutatom az elvégzett kísérleteimet, ahol a festés előtti szemcseszórást helyettesítem egy vegyszeres felület előkészítő módszerrel, ezáltal egy jobb minőségű festett felületet sikerült biztosítanom.
6
2 A Fireplace Kft. bemutatása A Fireplace Gyártó és Kereskedelmi Korlátolt Felelősségű Társaságot az 1994. április 21-én megkötött társasági szerződéssel alapították, ekkor még magyar tulajdonosok kezében volt a cég irányítása. Később, a fejlődés során német partner bevonására is szükség volt, jelenleg a vállalat 51%-a német tulajdonban van. A cég 33 fővel kezdte meg működését, 2015-re, pedig már 171 főre emelkedett az alkalmazottak száma. A cégnek Magyarországon két telephelye van, az egyik Tatabányán, a másik pedig Kistokajon található. (1. ábra)
1. ábra - Tatabányai (balra) és kistokaji gyár
A vállalat külkereskedelmi irodája Tatabányán működik, címe: Tatabánya, Vértanúk tere 4. A Korlátolt Felelősségű Társaság tevékenységei közül a külkereskedelem valamint a vevőszolgálat folyik itt. A vevőszolgálatukat külsős munkatársak támogatják, akik mind a barkácsáruházakkal, mind a vevőkkel egyaránt tartják a kapcsolatot. A gyártóüzem Kistokaj határában található, a Miskolcot és Budapestet összekötő 3. számú főúttól 500 méterre, címe: Kistokaj, Állomás út 7. A telephely összes alapterülete 6000 m2, beépítettsége pedig csak 75℅-os így lehetőség van a terjeszkedésre. A telephely több irányban is bővíthető, valamint iparvágánnyal is rendelkezik, ami jelenleg nem üzemel. A Kistokaji telephely fő feladata a műszaki tervezés, a termelés előkészítés, a gyártás es minőség-ellenőrzés, a vevői információk kiértékelése, a laborvizsgálatok, a beruházások tervezése és pályázatok elkészítése. A Fireplace Kft. fő tevékenységi köre kandallókályhák tervezése, gyártása és értékesítése az európai piacon. A cég termékei a középkategória felső részén helyezkednek el. A termékek az európai piac azon vásárlói réteget szolgálják ki, akik egy alacsonyabb árfekvésű, de jó minőségű kandallókályhát kívánnak vásárolni. 7
A cég 1997 óta tagja a EFA (Europäische Feuerstätten Arbeitsgemeinschaft) e.V.nek (Európai Tüzelőhelyek Munkaszövetsége), 2000 óta tagja a HKI (Industrieverband Haus-, Heiz- und Küchentechnik) e.V.-nek (Iparszövetség Ház- Fűtés,Konyha Bejegyzett Egyesület), így a német piac teljes értékű szereplőjévé vált. A cég szezonálisan termel, ősszel és télen eladásokra és szezon előtti kiállításokra, az év másik részében pedig a raktári készletre gyárt. Ajánlata egyidejűleg több mint 100 kandallókályha modellt tartalmaz, melyeket évről évre fejlesztenek, így a kandallókályhák több változatban is megtalálhatóak. A széleskörű termékpaletta megőrzéséről tehetséges formatervező- és tervezőgárda gondoskodik. E szakembereknek köszönhetően a Fireplace számos szabadalommal és védett nemzetközi ipari mintával rendelkezik. A formatervezők innovatív munkáját a 2002-es évben a szakma egyik testülete is elismerte, a kandallókályha modellek egyike elnyerte a „Hungarian Industrial Design Award - NIF 2002“ elnevezésű díjat. 2014-ben pedig a ROMA nevű kandallókályha a Hipavilon Magyar Szellemi Tulajdon Ügynökség Nonprofit Kft. különdíját szerezte meg. A termékek minőségét, az RWE POWER AG a DIN PLUS, illetve az ENszabványok szerint ellenőrzik, mivel az értékesítéshez termék engedélyre és forgalmazási engedélyre is szükség van.
2.1 A Kistokaji telephely bemutatása Az irodaházban található a műszaki igazgató, a termelési igazgató, és a gazdasági igazgató alá tartozó területek.
A termelési osztály: Feladata a rendelési igények feldolgozása, a gyártástervezés, a gyártás előkészítés, az
alapanyagok és segédanyagok megrendelésére, a gyártó partner cégekkel való kapcsolattartás.
Tervezési osztály: Itt történik magának a terméknek a „megálmodása” és a formai tulajdonságok
kialakítása, vagyis a formatervezés. A tervezők a vállalatnál Solidworks 2013-as és autoCAD 2008-as programmal készítik a rajzokat. A tervezés során szem előtt kell tartani a termékek funkcionális követelményeit és össze kell hangolni a dizájnerek ötleteivel.
8
2.1.1 A Kistokaji gyártó csarnok fő részlegei - Lézervágó (ahol modern technikával történik a táblalemezek méretre szabása) -
Lemezmegmunkáló (a méretre vágott lemezek megmunkálása pl.: élhajlítás, hengerlés)
-
Hegesztő állító (a pontos méretre vágott és megmunkált lemez darabok összeállítása)
-
Szemcseszóró (festést megelőző felület előkészítő megmunkálás)
-
Festő - és szárító ( az alkatrészek és késztermékek festék réteggel bevonása)
-
Szerelő (a kész kandallókályha összeállítása)
-
MEO ( a kandallókályha ellenőrzése)
-
Asztalos (a szállításhoz szükséges kalodák gyártása)
-
TMK (esetleges hibák kijavítása és karbantartás történik)
-
Raktárak (alapanyag, félkész, és kész termékek tárolása)
2.1.2 A vállalat által gyártott termékek bemutatása: A Fireplace Kft. által gyártott termékeket nem kell fixre rögzíteni, nagy mobilitással rendelkeznek és környezetvédelmi, hőhasznosítási tényezőik szigorú nyugat-európai előírásoknak felelnek meg. A kandallókályha a kályha és a kandalló előnyös tulajdonságait ötvözi a benne található tűztér a kandallókályha „lelke”. A tűztér határozza meg a kandallókályha műszaki és energetikai tulajdonságait, a burkolat pedig a külcsínt. A cég kínálatában megtalálható a forgatható, sarokba állítható, külső levegő bevezetésű, normál égésű, tartós égésű, helyiséglevegő független, hőtárolós, pellet tüzelésű és a vízteres kandallókályha, valamint teljesítményt tekintve az 5 - 6 kW-os ami 90 m3 - 100 m3, 7 - 8 kW-os ami 110 m3 - 130 m3 és a 9 kW-os ami 150 m3 teljesítményű termék fűtésére alkalmas. Az egyes kandallókályhák megtalálhatók különböző burkolatokkal (kerámia különböző színekben, zsírkő-, homokkő-, lemezburkolat) ezáltal megkönnyítik az ideális „bútordarab” kiválasztását, mellyel harmonikussá és otthonossá varázsolhatja lakását a vásárló. [1]
9
3 Kandalló, kályha, kandallókályha 3.1 Kandalló, kályha és a kandallókályha közötti különbségek 3.1.1 Kandalló Fix helyzetű, láng-, szikrafogóval, ellátott nyílt tűzterű tüzelőberendezés. Hátránya: a tűztérben elégetett fa hőjét csak előre sugározza, nem jön létre hőátadás. Drága beépített berendezés, hőhasznosítási tényezője elég rossz. 3.1.2 Kályha Általában öntöttvasból készült, kicsi, zárt tűzterű, tűzálló bélésanyag nélküli tüzelő berendezés. Hátránya: a hőátadás csak hősugárzással történik, kicsi tűzterű. Egyik tovább fejlesztett változata a cserépkályha. 3.1.3 Kandallókályha Lényege, hogy a hagyományos kályha és a kandalló előnyös tulajdonságait ötvözi. Általában lemezből vagy öntvényből készült tüzelő berendezés, tűzálló béléssel. A tűzálló bélés leggyakrabban samott tégla vagy vermikulit. A tűztér hőálló üveggel zárt. A kandallókályha kétféleképpen adja le a hőt. Sugárzó hő formájában, amely a hőálló üvegen keresztül történik hőátadással, amikor a tűztér és a palást közötti légrésen a levegő felmelegszik, majd a meleg levegő kiáramlik a fenti nyílásokon. Modern háztartási fűtőberendezés. Magas hatásfokkal (>80%) bírnak, így gazdaságosan üzemeltethetők. A zárt tűztér üveg burkolatából adódóan a vásárlónak nem kell lemondani az égő tűz látványáról sem, ugyanakkor ez biztonságos körülmények között történhet.
3.2 A kandallókályha működési elve A kandallókályha az égéshez szükséges levegőt 3 különböző helyről kapja. Ezek a levegő források a primer a szekunder és a tercier levegő csatornákon keresztül jutnak a tűztérbe. A kandallókályha az égéshez szükséges levegőn kívül a hőátadáshoz is használ levegőt, ezt konvekciós levegőnek hívjuk. 3.2.1 Primer levegő: Az elsődleges levegő feladata a rostély nyílásain keresztül a tűz táplálása. A tűztérben felmelegedve, az oxigén tartalom nagy részének elhasználása után a füstdobon keresztül távozik. Szabályozható.
10
3.2.2 Szekunder levegő: Másodlagos levegő, a szekunder huzatszabályzón keresztül kerül a tűztérbe. Az üveg belső felületét hűti a túlmelegedés ellen, mivel az üveg csak 700 °C -ig hőálló. Meggátolja a koromképződést és táplálja a lángot. Szabályozható. 3.2.3 Tercier levegő: Harmadlagos levegő. A tűztér palástján található réseken beáramolva, az apró éghető szemcséket elégetve biztosítja a kvázi tökéletes égést. Nem szabályozható. 3.2.4 Konvekciós levegő A fatárolón keresztül áramlik a tűztér és a palást között. Itt hőt vesz fel és a kandallókályha tetején távozik a helyiségbe. A hő a tűztér és a palást oldalsó, ill. hátsó része közötti elszállításával védi a kandallókályha hátsó és oldalsó részét a túlzott felmelegedéstől és a helyiség levegőjét keringésre készteti. Nem szabályozható.
2. ábra - Különböző levegőfajták és áramlási útvonalaik
11
4 Tűzálló anyagok Azokat az anyagokat, melyek olvadáspontja 1580 °C, tűzállóanyagnak nevezzük. Ezeket általában különböző fémoxidok alkotják, a kémiai összetétel mellet nagyon fontos szerepet játszik, hogy az, hogy az alkotók milyen kristályformában találhatók meg. Ezeknek az anyagoknak általában Al2O3, TiO2, Cr2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O+K2O tartalmát vizsgáljuk. A tűzállóanyagok nem tömörek kisebb-nagyobb pórusokat tartalmaznak. A pórusok lehetnek nyitottak vagy épp zártak is. [2] A tűzálló anyagokat mint bélésanyagot alkalmazzák a termikus berendezésekben mint például kazánok, hőkezelő kemencék,olvasztókemencék és kandallókályhák. A samott-tégla nagy SiO2 5-80 % és Al2O3 20-45 % Al2O3 taralmú, hőszigetelő, szilika, bázikus termék. Az agyagot szárító-őrlő berendezésen előkészítik. Az agyag finomra őrlésétől függ a samott-termék minősége. Az agyag finom őrlése alakítja ki a kötőképességet is. Épp ezért a minél jobb termék gyártása érdekében az agyag egy részét, vagy teljes mennyiségét célszerű agyagiszap vagy más néven sliker formájában bevinni. Célszerű a szerves ragasztóanyagok alkalmazása is (szulfitlúg, dextrin). A termék gyártása során használnak még soványítóanyagot (samott pala, flint-clay típusú ásványok). A soványítóanyag és kötőanyag arányától függ a termék száradási és égetési zsugorodási aránya. Minél több a soványítóanyag, annál kisebb a zsugorodás és annál pontosabb terméket kapunk.
4.1 Samott tégla A samott képződése az agyag 1000 °C fölötti égetésekor történik, amikor is az agyag mullitra és SiO2-re bomlik., amely legtöbbször krisztoballit formájában fordul elő, de a szennyezettségtől függően üveges fázisként is jelen van. Jó minőségű samott téglánál (3. ábra) 1450°C felett van az égetési hőmérséklet. [3]
3. ábra – Samott tégla [4]
12
4.2 Vermikulit Vermikulitot természetes csillámpalából (Al-Fe-Mg-szilikát) kapunk. Ezt követően kitágulás útján, egy féregalakú görbe granulátumban, millió parányi légréteggel átalakul. A granulátumot ezt követően lemezzé vagy más bonyolult geometriává félszáraz sajtolással préselik. Legtöbbször szervetlen-vegyi kötések alkotják, de előfordulnak hidraulikus és szerves kötések is a termékekben. A vermikulit termékek hőszigetelő képességét a testsűrűségük befolyásolja. Egy zárt légpárnán keresztül a vermikulit lemez nagyon rossz hővezető. Jó hősokkállósággal és jó hőstabilitással rendelkezik. [1] A samottal ellentétben döntő előnye, hogy az égéshőt a kandallóban jelentősen fokozni tudja. Ezáltal lehetséges, hogy a legjobb hatásfok és a legcsekélyebb káros anyag kibocsátás elérhető legyen. A vermikulit táblák különböző prés sűrűséggel (az alacsony sűrűségű magas levegőtérfogattal rendelkezik és ezzel jobb a hőszigetelés) és különböző vastagságban léteznek. A tűztérburkolatot folyamatos fűtés esetén kb. minden 3. évben cserélni kell. A repedt vermikulit táblát nem szükséges mielőbb kipótolni – majd csak akkor kell kicserélni, ha az alatta lévő fémtest szabadon van. A vermikulit tábla azbeszt mentes és nem mérgező. [5]
4. ábra - Vermikulit táblák csomagolva
13
5 A Fireplace Kft jelenlegi gyártástechnológiájának bemutatása 5.1 Tervezés A gyártást megelőző folyamat a tervezés. Ezt követi a pontos méretek meghatározása, gyárthatósági-, illetve használhatósági szempontok alapján a tervek esetleges átalakítása. A méretek meghatározása és a számítások elvégzése után elkészülnek az egyes alkatrészrajzok. Az AutoCAD 2002 és a Mechanical Desktop Power Pack programok segítségével 2D- s és 3D-s gépészeti- és tüzeléstechnikai tervezést végeznek. A mentett rajzok és képek, a belső hálózaton keresztül az Autodesk Volo View program segítségével minden terminálon hozzáférhetők.
5.2 Kísérleti gyártás A vezető piaci pozíció megtartásához és az új vevői igények kielégítéséhez az újabb típusú kandallókályhák fejlesztésére is folyamatosan szükség van. A kísérleti gyártás során történik a megtervezett kandallókályha prototípusának a legyártása. A kísérleti darab gyártása során derülnek ki a tervezés során elkövetett hibák, amelyeket korrigálni kell. Mikor a kandallókályha prototípusa elkészült, következik a tesztelése. A tesztelés alatt megfigyelik a laboratóriumban a felfűthetőségét, a hő leadását és hogy milyen túlfűtést visel el. Ha a hibák kijavítása megtörtént mehet a kísérleti kandallókályha típusának folyamatos gyártása.
14
5.3
Jelenleg alkalmazott gyártási folyamata
15
5.3.1 Alapanyag (táblalemez) beérkezése A beszállítótól a megrendelt táblalemezek és egyéb alkatrészek beérkezése az üzembe, teherautóval vagy nyerges vontatóval történik, mely után a beérkezett áru a raktárba kerül. 16
5.3.2 Alapanyag kiválasztása A kandallókályha jelenlegi gyártása során a legfontosabb művelet a hegesztés, ezért a felhasználásra kerülő acéllemezek kiválasztásánál fontos szerepet játszik a lemez hegeszthetősége, ezért alap szinten ismerni kell a hegesztés metallurgiáját. Az
acél
hegeszthetőségének
foka
valamely
hegeszthetőségi
követelmény
kielégítésének mértéke. Az acélok rangsorolhatók hegesztési repedésérzékenységük vagy ridegtörési érzékenységük alapján. Az acélok ötvöző tartalmuk szerint ötvözetlen, korrózióálló és egyéb ötvözött acélok, gyártási módjuk szerint minőségi vagy nemesacélok lehetnek. (MSZ EN 10020) Az acél minőségének felosztása: 1. táblázat - Acélok megoszlása ötvözőtartalom szerint
Ötvözetlen acélok Alapacélok 00
90
Minőségi acélok 01-07
91-97
Ötvözött acélok Nemesacélok 10-18
Alkalmazási acél vagy vegyi összetétel
Minőségi acélok 08-09
98-99
Nemesacélok 20-89
Vegyi összetétel
5.3.3 Alkatrész méretre szabása (lézervágó, táblaolló) A lézervágó gép egy multifunkcionális vágószerszám keskeny vágóréssel, amely egyszerű és komplex, belső- és külső kontúr lézeres vágására alkalmas finom és vastaglemez tartományban. Szerelésre kész alkatrészek gyártására tökéletesen megfelel. Előnye, hogy a megmunkálás közel zajmentes és az érintésmentes megmunkálás miatt a gyártás karcolásmentes. A lézerműhelyben 3 db TRUMPF TRUMATIC L 3030 lézervágó gép dolgozik. Ezek 1500 W, 1800 W illetve 2700 W teljesítményűek. Az első kettő maximum 12 mm míg a harmadik 16 mm vastagságú lemezt tud kivágni. A lemeztáblák maximális mérete 1500x3000 mm. 80 ill. 95 %-os kihasználtsággal dolgoznak, a nap 24 órájában, ami 3x8 órás műszakot jelent.
17
5. ábra - TRUMPF TRUMATIC L 3030 lézervágó gép
A táblaollók egyenes vonal menti, véges hosszúságú vágásra alkalmasak. Lehetnek, egyenes élű, ferde vagy esetenként íves késekkel felszereltek. A kések ékszöge, ferde késeknél 80-85% egyenes késeknél pedig 85-88%. A kések ferdesége 2-4°, előfordul nagyobb érték is de az vastagabb anyagokra jellemző, a kések hátlapjait pedig 1,5-3°-os hátszöggel készítik. A táblaollót a táblalemezek leszabására használják, 3000 mm hosszú, 10 mm vastag lemezek megmunkálására alkalmas. [6] 5.3.4 Alkatrész utóalakítása (élhajlítás, hengerítés,lyukasztás) A hagyományos lemezhajlító sajtókon kb. 600 mm-nél kisebb munkadarabok hajlítása végezhető el. Az élhajlító sajtón végezhető alapvető műveletek a hajlítás és a lehajlítás. A szokásos U, V, Z alakítószerszámok mellett, a lehajlító és a peremező szerszámokat is széles körben használják. [6] Élhajlításkor a lemezek hajlítása során a lemez előgyártmány görbületét változtatják meg, egy adott tengely - a hajlítási tengely - mentén, alapvetően hajlító igénybevétellel. A hajlítást különféle gépekkel, szerszámokkal, alternáló, lengő, vagy forgó mozgásokkal lehet megvalósítani. Az élhajlítógépen végzett hajlítások során a hajlítási műveletet hajlítóbélyeg és a hajlító matrica között végzik. A szerszámok és a munkadarab alakja és mozgása alapján megkülönböztetünk szabad hajlítást, félsüllyesztékes és süllyesztékes hajlítást. A szabad hajlításnál egyik szerszámfél sem határozza meg a darab pontos alakját. A félsüllyesztékes hajlításnál a matrica kiképzése megegyezik a munkadarabéval.
18
6. ábra – TrumeBend V130 típusú élhajlító gép
5.3.5 Hengerítés Henger alakú kandallókályhák során használják, ekkor a sík lemezt ívesre vagy henger alakúra alakítják.
7. ábra - Hengerítő gép
A Fireplace Kft.-nél mechanikus lyukasztást is alkalmaznak a kevésbé fontos alkatrészeknél. Ennek előnye a lézervágáshoz képest a kisebb költség, hátránya a gyengébb lyukasztási minőség. 5.3.6 Méretre vágott és alakított alkatrészek hegesztése A hegesztés különálló fém alkatrészek oldhatatlan kötéssel való összeerősítésére szolgáló művelet. Gyakorlatilag a tökéletesen elkészített varrat, erősebb mint a két összehegesztett anyag. Hegesztéskor a kohéziós kapcsolatot úgy hozzák létre, hogy a hegesztés helyén az alkatrészek anyagát vékony rétegben megolvasztják az áram segítségével, így kötik össze őket, vagy az alapanyaghoz hasonló kémiai összetételű töltőanyag: hozaganyag beolvasztásával kapcsolják össze az elemeket.
19
Védőgázas ívhegesztéskor egy vagy több, az elektróda hatására égő hegesztőív alakul ki az összehegesztendő munkadarabok között ezt hegfürdőnek nevezzük. A hegesztőívet, a hegfürdőt és az elektródát a levegő káros hatásától védőgáz óvja. A hegesztők a megfelelő pontosság érdekében hegesztő sablonokat használnak, ezek meg is könnyítik a munkát. 5.3.7 Hegesztett összeállítás csiszolása, szemcseszórása A Firepace Kft. rendelkezik kézi és gépi szemcseszóróval is. A kézi szóróban a nagyméretű,sok árnyékolt területtel rendelkező termékeket készítik elő a festésre ilyenek például a kandallókályha fém teste és az összetettebb hegesztési összeállítások. A gépi szemcseszóróban a kisebb méretű, egyszerűbb alkatrészek tisztítása történik. A gépi szemcseszóró előnye a felület egyenletes szórása.
8. ábra - Szemcseszóró kabin
A felszórandó acélszemcse, összetételének tűréshatárai a gyártó által meghatározva: C
0,8 – 1,2 %
Mn
0,35 – 1,2 %
Si
min.: 0,4 %
P
max.: 0,05 %
S
max.: 0,05 %
Al
max.:0,05 %
Alkalmas a revésedett, korrodált felületek tisztítására, festés illetve további felületkezelések előkészítésére, az alapanyag felület keményítésére és megnagyobbítására. A kezelendő anyag minősége határozza meg a fúvatás maximális sebességét valamint a szemcseanyag minőségét és nagyságát. 20
Ahol a szemcseszórás nem tünteti el a hegesztési átégéseket ott kézi csiszolóval teszik esztétikusabbá az alkatrészt vagy hegesztési összeállítást. 5.3.8 Alkatrészek, hegesztési összeállítások festése A szemcseszóróból kikerült alkatrészeket vagy már kész kandallókályha vázakat itt vonják be egy felületvédő festékréteggel. Ahhoz, hogy a festékréteg jól ellássa funkcióját, jó tapadást kell biztosítani a festék és az alap között. Ehhez először általában meg kell tisztítani a felületet, amit gyakran oxidációs termékek, acél esetében reve, rozsda és ezen felül számos esetben még egyéb mechanikai szennyeződés, mint például zsír, olaj, stb. borítanak. Amennyiben a felvitt festék (bevonat) nem érintkezik közvetlenül a fémmel, amelyet védenie kell, úgy alatta korróziós folyamatok indulhatnak meg, vagy még a természetes tönkremenése előtt leválhat, s így egyik esetben sem képes funkcióját betölteni. A bevonat tapadását az alaphoz az érintkező felületek között fellépő erők szabják meg. A különböző anyagok közt fellépő vonzerőket adhéziós erőknek nevezzük. Az adhézió kétféle lehet: mechanikai és specifikus. A mechanikai adhézió egy részben a felület egyenetlenségei, görbületei révén, más részben. a bevonatnak az alap legkülső rétegeibe történő hatolása révén alakul ki. Ezt a fajta adhéziót befolyásolhatjuk úgy, hogy tudatosan növeljük a felületet, érdesítjük vagyis növeljük a felület görbületeit annak érdekében, hogy a teljes felületen a felületi viszonyok minél nagyobb adhéziót eredményezzenek. A specifikus adhézió egy létrejött fizikai-kémiai kapcsolat az alapfelület és a bevonóanyag között. Természetesen azokból az anyagokból lehet jó, bevonatat készíteni, amelyek specifikus adhéziója egy adott alapra nézve nagyobb, a többi anyaghoz képest. [7]
9. ábra - alkatrészek festése
A festés után egy görgősoron a szárítóba kerülnek a kandallókályhák. 21
5.3.9 Alkatrészek összeszerelése A festést követően, már csak az alkatrészek, hegesztési összeállítások összeszerelése van hátra, hogy kész kandallókályha állhasson össze belőlük. Ez egy nagyon fontos gyártási szakasz a kandallókályha tartósságát, minőségét, és kinézetét nagyban befolyásolja a helyes, pontos és szakszerű összeszerelés. Éppen ezért nagyon komoly előírásoknak kell megfelelnie a szerelési munkának.
10. ábra - Szerelőcsrnok
A kész kandallókályhát raklapra helyezik, majd a minőség ellenőrzés következik. Az ellenőrzés után a szerelőcsarnokban történik még a kandallókályhák felcímkézése is. 5.3.10 MEO (Minőség Ellenőrzési Osztály) A beérkezett alapanyagoktól kezdve a gyártás főbb műveleti szakaszai után a MEO ellenőrzi az elkészült darabok minőségét, szigorú előírások, szabványok szerint. Összeszerelés után, a görgősorról lekerülő kandallókályhákat újra leellenőrzik és hiba esetén visszaküldik arra a helyre, ahol a hibát kijavíthatják. Minden termék, amely a cég fejlesztésében készül, jogi védelmet élvez. 5.3.11 Csomagolás A kandallókályhák jó minősége mellett fontos szerepe van a csomagolásnak. Mivel leginkább külföldi piacra történik a termelés, biztosítani kell, hogy a szállítás során a minőségi követelményeknek megfelelő kandallókályhák ne sérüljenek meg. Általában a kandallókályhákat egyesével csomagolják. A csomagolóanyagok tervezésekor figyelembe veszik a befoglaló méreteket és a súlyt, ennek megfelelően méretezik a fából készült védőkeretes csomagolást. A csomagolás során használnak még védőfóliát is, a korrodálás 22
megelőzése végett. A védőkeretet az üzem asztalos műhelyében állítják össze. A csomagolás során a kandallókályhákhoz járó leírást, használati utasítást, illetve az egyéb eszközöket (kutacs, védőkesztyű) is berakják a fa kalodába.
11. ábra - Csomagolás
A csomagolást követően a kész kandallókályhák a raktárba kerülnek. A nyári időszakban, amikor a kandallókályák iránt nem nagy a kereslet, a cég raktárra gyárt, feltölti a kistokaji és a németországi raktárait is.
12. ábra - Raktár
23
6 Jelenlegi gyártástechnológiával készült kandallókályhák gyártott mennyiségének megoszlása 2. táblázat - A jelenlegi gyátrástechnolóiával készült kandallókályhák mennyisége havi bontásban
Hónap
É F
Év
2012
2013
2014
2015
Jan.
Febr. Márc.
2
1
M Ápr.
1
1
1147 1471
1452
2
Á
M
J
J
Máj.
Jún.
Júl.
1
2
2
A
S
O
N
Aug. Szept. Okt.
Nov.
Dec.
3
3
3
3
2
1031 2106 2434 3019 3656
2903
3043 3124 1602
1
1
1
2
1619 1652
1310
1656 1784 1408 1771 1867
2572
2433 2271 1552
2
1
1
1
2
1149 1490
1994
1467 1677 1887 1895 1901
2182
1866 1899 1068
2
1
1
1
1
1
1232 1397
24
1615
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
1
D
1
1
1
3. táblázat - A jelenlegi gyátrástechnolóiával készült kandallókályhák mennyisége (göngyölt)
Hónap
É J
Év
F
M Ápr.
Á
M
J
J
Máj.
Jún.
Júl. 9
A
S
O
N
Aug. Szept. Okt.
Nov.
Dec.
1
2
2
Jan.
Febr. Márc.
2
1
2
4
5
7
2618
4070
6101
7207
9641 12660 16316 19219 22262 25386 26988
1
3
4
6
8
3271
4581
6237
8021
9429 11200 13067 15639 18072 20343 21895
1
2
4
6
7
2639
4633
6100
7777
9664 11559 13460 15642 17508 19407 20475
1
2
4
2629
4244
2012 1147 2 2013 1619 2 2014 1149 2 2015 1232
9
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
6.1 Jelenlegi gyártástechnológia hátrányai o a kandallókályhák gyártása során a cég nagyon sok hegesztést végez, amely drága és időigényes utómunkálatokat von maga után. Ilyen például a szemcseszórás, csiszolás. A csavar- és szegecskötés használata elenyésző. o szemcseszórás: lassú, költségigényes és műszaki hátrányokat jelent a kész kandallókályhán (rozsdásodási veszély) 25
D
2
2
2
7 Új gyártástechnológia kidolgozása, szemcseszórás kiváltása Feladatként kaptam, hogy optimalizáljam a hegesztés, a csavarozás, a szegecselés arányát, illetve a szemcseszórás kiváltására találjak megoldás. Készítsek egy új gyártástechnológiát, amely során bemutatok egy már hegesztés nélkül gyártott kandallókályha tűzteret.
7.1 Szemcseszórás kiváltása: Megvizsgáltam egy szemcseszórt lemez felületét, a használt acélszemcséket és az új acélszemcséket is. Az acélszemcsék a lemez felületét nagyon szétroncsolják és anyagrálapolódásokat képeznek ebből adódóan a lemez felülete nagyon érdes lesz a festék nehezebben fedi a szétroncsolt felületet és a rozsdásodás így hamarabb megindul. A szórás során GH50 típusú acélszemcsét használnak. „G” az éles sarkú szemcsét jelzi, „H” a szemcse keménységét és az „50” pedig, hogy a szemcse átmérője 0,3 mm. A szemcsék különlegesen hőkezelt nagyobb átmérőjű granulátum szemcsék zúzásával készül. A szemcséket SEM-on (Scanning Electron Microscope) megvizsgálva láthatóvá vált a még nem használt éles szemcse és a már elhasználódott, legömbölyödött szemcse közötti különbség. A használt szemcsében már találhatók különböző szennyező anyagok. A vizsgálat során az is kiderült, hogy fém-oxid gömbökből épül fel az anyag e mellett tartalmaz egy kevés Si-t és Mn-t is.
13. ábra - új acélszemcse
26
Az új acélszemcsét ábrázoló képen látható is, hogy a szemcsék túl éles sarkokkal rendelkeznek, ezért keletkezik szemcseszórás után nagyon durva felület és jönnek létre anyagrálapolódások.
14. ábra - vas-oxid gömbökből felépülő, új szemcseszóró anyag
15. ábra - új acélszemcse összetétele
27
16. ábra - elhasználódott acélszemcsék
17. ábra - használt szemcseszóró anyag összetétele
28
Az acélszemcsék után megvizsgáltam a már szemcseszórt lemez felületét is. A szemcseszórt lemezből kivágtam egy darabot majd műgyanta formába helyeztem. Az előkészített próbatestből leesztergáltak egy részt, majd kezdtem a csiszolást. Az próbatest vizsgálandó felületét sorban 800-500-320-240-es csiszolópapíron megcsiszoltam, majd 3 mikronos gyémánt pasztával 3 mikronos gyémánt posztón políroztam hebricante blue kenés elősegítő folyadék segítségével. A polírozás után a darab felületét mosószeres vattával lemostam, utána desztillált vízzel majd alkohollal leöblítettem és leszárítottam. Az előkészített darabom felületi elváltozásait AXIO Imager anyagvizsgáló mikroszkópon vizsgáltam. Kiderült, hogy a szemcseszórás nagyon nagy mértékben roncsolja a lemez felületét így a festés után maradhatnak olyan részek a lemezen, amelyet nem fed le a festés és rozsdásodásnak indulhat az acéllemez.
18. ábra - beágyazott minta
19. ábra - mikroszkóppal készített felvétel
A mikroszkóppal készített képen látható hogy a legalacsonyabb és a legmagasabb pont közötti távolság akár 153,18 µm is lehet. A felületre felhordott festékréteg pedig 29
nedvesen 90-120 mikron, szárazon pedig csak 15-35 mikron. Így kimutatható, hogy a felületi érdesség nagyobb, mint amit a nedves festékréteg el tudna fedni. Ezáltal maradnak olyan csúcsok, amelyeket a festékréteg kevésbé vagy egyáltalán nem fed le és így hamarabb megkezdődik a felület rozsdásodása. Egyrészt a lemez elroncsolódása és az ebből következő rozsdásodás elkerülése végett másrészt a magas költség miatt előnyös lenne a szemcseszórást kiváltani és egy felületvédő, felület előkészítő vegyszeres felületbevonást alkalmazni. 7.1.1 Felületkezelés zsírtalanító folyadékkal Végeztem egy egyszerűen semlegesíthető vegyszerrel felületkezelési kísérletet. A kísérlet során használt folyadékok pH-ját pH mérő lakmusz papírral mértem. MODCLEAN zsírtalanító folyadék pH-ja: 1-es vagyis erősen savas. A csapvíz pH-ja: 8-as volt, ami közel semlegesnek számít. (A víz pH-ja függ a víz keménységétől is általában 6-8,5 közötti érték.) A zsírtalanító folyadékot az előírásoknak megfelelően csapvízzel 1:10 arányban hígítva használtam így a kapott folyadék pH-ja 2,3 körülire tehető ami szintén erősen savas. A felület előkészítés lényege, hogy a felületen vasfoszfát réteget alakul ki, ami megvédi az anyagot a rozsdásodástól és elősegíti a festék tapadását az alaphoz. Vas-foszfát rétegeket elsősorban vason, acélon állítanak elő. Az eljárás a nem rétegképző foszfátozáshoz tartozik. Fő felhasználási területe a lakkok és festékek, elsősorban az elektroforetikus valamint elektrosztatikus festési eljárásoknál a felhordása előtt, mivel a rétegek elektromos ellenállása kicsi. A vas-foszfát-réteg nagyon finom kristályokból áll, a rétegvastagsága 1 mikron alatti, kékeszöld színű, részben pedig szivárványszínben játszik. Növekvő rétegtömeggel a felület mattabbá és szürkébbé válik.
20. ábra - Zsírtalanító folyadék és pH mérő lakmusz papír
30
A kísérlet célja az volt, hogy a különböző előkészített lemezek milyen gyorsan rozsdásodnak. A kísérlet során 11db sorszámozott miniatűr kísérleti kandallókályha modellt teszteltem, mindet más-más módszerrel kezelve. A kísérlet során kipróbáltam minden felmerült lehetőséget. zsírtalanítás céljából a hígítót is kipróbáltam és volt olyan prototípus amelyen nem végeztem zsírtalanítást. 7.1.2 Miniatűr kandallókályhákon végzett kísérletek – sorszám szerint: 1) Marad natúr hegesztési összeállításnak 2) Hegesztési összeállítás festék hígítóval zsírtalanítva 3) Hegesztési összeállítás kézi szemcseszórás (durva felület) 4) Hegesztési összeállítás kézi szemcseszórás festés szürkére 5) Hegesztési összeállítás MODCLEAN zsírtalanítóval zsírtalanítva öblítés nincs 6) Hegesztési összeállítás MODCLEAN zsírtalanítóval zsírtalanítva öblítés tiszta vízzel sűrített levegővel szárítás 7) Hegesztési összeállítás MODCLEAN zsírtalanítóval zsírtalanítva öblítés tiszta vízzel sűrített levegővel szárítás festés szürkére 8) Hegesztési összeállítás festék hígítóval zsírtalanítás szürkére festés 9) Hegesztési összeállítás MODCLEAN zsírtalanítóval zsírtalanítva (10 percig a folyadékban hagyva) levegőn szárítás szürkére festés 10) Hegesztési összeállítás festés szürkére 11) Hegesztési összeállítás MODCLEAN zsírtalanítóval zsírtalanítva (10 percig a folyadékban hagyva) öblítés csapvízzel szárítás sűrített levegővel festés szürkére
21. ábra - A kísérleti kandallókályhák
31
A kísérlet végén az tapasztalható, hogy a felületkezelés után a festésnek rövid időn belül meg kell történnie, különban a zsírtalanított felületek korróziónak indulnak. Amennyiben a lemezeket tárolni szükséges még a gyárból kapott szennyeződéssel együtt, vagy már alkatrészekre vágva felület kezelve és festve célszerű. Ezekben az esetekben található a kísérleti modellek felületén a legkevesebb rozsda. A gyártás szempontjából a 7 számú próbadarabot találtam legelőnyösebbnek, mivel azon található a legkevesebb rozsda. Az alkatrészek tárolása is egyszerűbb lenne, mert már az összeszereléshez kész alkatrészeket kellene csak raktározni. Mivel a festékréteg a végleges szilárdságát az első felfűtés során nyeri el ezért, egy drasztikusan felfűtött kandallókályha füstcsőcsonkja mellé helyeztem és rajta hagytam egy órán keresztül. A kísérlet végeztével, örömmel tapasztaltam, hogy a MODCLEAN zsírtalanítóra fújt festék réteg szépen ráégett a kísérleti kandallókályhára és sehol se pattogott le róla. Ez a felületkezelési módszer megfelelőnek bizonyult.
7.2 A megváltoztatott gyártástechnológia bemutatása: 7.2.1 Tervezés A kandallókályha megtervezését Solid Edge program segítségével végeztem. A választás az Alicante kandallókályha tűzterére esett, amelyet meg kellet tervezni úgy, hogy hegesztési varrat ne legyen található rajta. Először az eredeti alkatrészeket rajzoltam meg a programba majd összeállítottam a tűzteret. Ezután alkatrészenként megterveztem az új tűzteret amin már nem található hegesztési varrat csak hajlítás és szegecs kötés.
22. ábra Régi (balra) és az új tűztér
32
7.3 Az új tűztér gyártástechnológiája
33
7.3.1 Az alapanyag kiválasztása Az alapanyag az alakításhoz akkor megfelelő ha a belőle gyártott kész termék megfelelő minőségű. A hidegalakításra alkalmas acéllemezek tulajdonságait szabvány tartalmazza, ezeket a tulajdonságokat gyártás előtt ellenőrizni kell. A gyártás zavartalansága és a geometriai eltérések végett meg kell vizsgáljuk a lemezvastagság egyenlőtlenségét és a lemez hullámosságát. A lemez alakíthatósága javul a szemcsenagyság növekedésével, N= 7-8 szemcsenagyság az elfogadott, N= 5 szemcsenagyság alatt az alakított lemez felületén rajzolatok, „narancsosság” jelenik meg. [6] Hidegen jól alakítható acélok: betétben edzhető pl: C08, C10, C15, 20Cr 4, vagy nemesíthető pl: C22, C35, C45, 33CrMo 5-1, 42CrV 5, 30NiCrMo 6-6-2. [8]
34
7.3.2 Az alapanyag méretre szabása (táblaollóval, lézervágóval) Ebben a gyártási szakaszban történik a táblalemez alkatrészekre történő szabása. Az anyag méretre vágása során fontos szerepe van az ollón végzett vágásoknak. Leggyakrabban a további alakító eljárások kiinduló gyártmányaként szolgáló lemezcsík, teríték előállítására szolgálnak. Az ollók ennek megfelelően különböző méretű és alakú lemezek vágására alkalmas gépek. Az ollón végzett vágások leggyakrabban alkalmazott gépe a táblaolló, amely táblalemezek egyenes vonal mentén való szétvágására, darabolására alkalmas. A darabolás fogalma alatt a lemezalakításban az anyag nem zárt vonal mentén történő teljes szétválasztását értjük.
23. ábra - táblaolló
A lézervágás során a lézersugár megfelelő mértékű fókuszálásával olyan nagy teljesítménysűrűség érhető el, amelynek hatására a különböző anyagok elolvadnak és elgőzölögnek. A vágás során az elpárologtatott anyag segédgázzal kerül kifúvatásra a megmunkálási térből. Az anyag átvágásának eléréséhez folytonos üzemű, vagy olyan ismétlési frekvenciájú impulzuslézerre van szükség, ahol az egymást átlapoló lyukak sorozatával kapunk folyamatos vágatot. A vágásrésnek rendszerint a legkisebbnek kell lennie, anélkül, hogy az anyag újra-összehegedése bekövetkezne. Ezek a berendezések két munkaasztallal rendelkeznek. Pneumatika segítségével veszi fel a lemezt a raklapról, majd elvégzi a műveleteket, miközben a másik asztaláról a kezelő leszedi a kivágott munkadarabokat.
35
24. ábra - lézervágófej
7.3.3 Lyukasztás A munkadarabon lyukat vagy üreget tömör vagy üreges lyukasztótüskével hozhatunk létre. A tömör tüskével végzett lyukasztáskor a munkadarabot az üllőre helyezve a beállított lyukasztótüskét a munkadarabba nyomva hozzuk létre a lyukat. A lyukasztás lehet egyoldali vagy kétoldali. Egy oldali lyukasztást főleg vékony darabokon végeznek, a munkafolyamat során alátétgyűrűt használnak. A vastag munkadarabokat viszont két oldalról lyukasztják, először egyik oldalról előlyukasztanak, ilyenkor a tüske alá grafitport, szénport vagy őrölt kokszot szórnak, hogy az elégéskor keletkező gázok megkönnyítsék a tüske kiemelését. Ezután a tüskét kiemelik a darabot 180 °-al átfordítják és végül a lyukat átszakítják. A lyukasztásokat a gyártás során DKS körhagyós sajtókon végezik.
25. ábra - DKS körhagyós sajtók
36
7.3.4 Élhajlítás A lyukasztás után történik az alkatrészek hajlítása. A hajlítás a képlékenyalakítás azon művelete ahol az alakítás úgynevezett képlékeny csuklóra lokalizálódik ezért a lemez túlnyomó része alakítatlan marad. Hajlításkor a külső és a belső szálban is feszültségek keletkeznek. A külső szálakban húzó, a belső szálakban pedig nyomófeszültség ébred. A középső szálban nem keletkezik feszültség. Hajlítás közben a belső erőket le kell győzni, amelyek a széleken a legnagyobbak, befelé haladva csökkennek és a semleges szálhoz érve, teljesen megszűnnek. A semleges szál egy elméleti határvonal, ahol sem húzó, sem nyomófeszültség nem keletkezik és hajlítás után is megtartja eredeti hosszát.
[9] 26. ábra – Semleges szál
Mivel a tűztér gyártása során 3, 4 és 5 mm vastagságú lemezek hajlítása is szükséges ugyanazon gépen. A maximális erő meghatározásakor a legvastagabb lemezzel célszerű számolni.
, ahol: s a lemezvastagság, L a lemez hossza, t a szerszámnyílás mérete, Ψ = 1,2…1,3, ha t = (8…16) h
37
27. ábra - a lemezhajlítás elve
A hajlítást kísérő jelenségei: a hajlított lemezrész elvékonyodása, illetve a hajlított idom visszarugózása. A hajlított lemez elvékonyodása csak akkor számottevő, ha R < 2h. Az elvékonyodás h/3 mértékű. Ennek megfelelően a hajlítandó lemez szélességét R < 2h hajlítási sugár mellett R+h/3 semleges sugárral kell számítani. R > 2h hajlítási sugár esetén a lemez elvékonyodását nem kell figyelembe venni, ennek megfelelően a sávszélesség R + h/2 semleges sugárral számolható. Lágyacél lemezek 90°-os hajlításkor a lemez visszarugózása viszonylag kis mértékű (1…1,5°). Amennyiben ez az érték sem engedhető meg, technológiai eszközökkel (továbbhajlítás, egyengetés) kiküszöbölhető.” A különböző lemezmunkákhoz megfelelő anyagminőséget hajlítási próbák segítségével lehet kiválasztani. Az alakíthatóságra vonatkozó acéllemezek hajlíthatóságára vonatkozó adatok az alábbi táblázatban láthatók. 4. táblázat- acéllemezek hajlíthatósága [6]
Minimális hajlítási sugár, mm
Lemezvastagság,
38
s,mm
Rm=300 N/mm2
Rm=350 N/mm2
-2,5
0,5s
s
2,5-6
s
2s
6-12
2s
3s
A lemezek hajlítása TrumaBend V130 élhajlító gépen történik. 5. táblázat - TrumaBend V130 típusú élhajlítógép műszaki paraméterei:
Maximális hajlítási hossz
2210 mm
Súly
11250 kg
Keretek közötti maximális távolság
2690 mm
Hosszúság
3640 mm
Vezérlés
DA 69
Maximális nyomóerő
130 tonna
Visszajárási sebesség
200 mm/smm/mp
Szélesség
3060 mm
Hajlítási sebesség
1-11 mm/s
Magasság
2375 mm
Löket
215 mm
1.Hidraulika / Olajgyűjtő
6.Kardosság kiegyenlítő (bombírozó)
2.Nyomógerenda
7.Felső befogó
3.Tengely
8.Alsó befogó
4.Mozgató egység
9.Védőburkolat
5.Burkolat
10.Felfektető konzol, hajlítási kisegítő berendezés
39
Az általam tervezett tűztérköpeny 3 mm-es lemezből készül. A köpeny 45° valamint 90°-ban kerül hajlításra V alakú hajlító szerszám segítségével. A visszarugózás mértéke V alakú hajlításnál:
ahol, W – a szerszám nyílása (mm) K – a visszarúgózási tényező Rm – az anyag szakítószilárdsága (N/mm2) E – az anyag rugalmassági modulusa (N/mm2) Az Alicante tűztérköpeny hajlítása során a visszarugózás mértéke: V alakú hajlításnál 45°-os szögben:
V alakú hajlításnál 90°-os szögben
Látható, hogy a visszarugózás mértéke független a hajlítási szögtől. 7.3.5 Az alkatrészek felületkezelése (zsírtalanítóval) Az alkatrészek méretre szabása és lyukasztása után a felületkezelésük következik. Az alkatrészeket
egyesével
belemerítjük
a
MODCLEAN
zsírtalanítóba.
MODCLEAN
zsírtalanító folyadék pH-ja: 1-es vagyis erősen savas. A csapvíz pH-ja semlegesnek számít. A víz pH-ja függ a víz keménységétől is általában 6-8,5 közötti érték. A zsírtalanító folyadékot az előírásoknak megfelelően csapvízzel 1:10 arányban hígítva kell használni így a kapott folyadék pH-ja 2,3 körülire tehető ami szintén savas. A zsírtalanító lényege, hogy a felületen vasfoszfát réteget képez, ami megvédi az anyagot a rozsdásodástól. A zsírtalanító után az alkatrészt tiszta vizes fürdőbe merítjük majd sűrített levegővel leszárítjuk és mehet a festő részlegbe.
40
7.3.6 Alkatrészek festése A festő részlegben a már felületi szennyeződésektől megtisztított alkatrészek festése történik. A felületre felhordott festékréteg pedig nedvesen 90-120 mikron. Festés után az alkatrészek a szárítóba mennek ahol 25-30 perc száradás után a száraz festékvastagság 15-35 mikron. Ha az alkatrészek megszáradtak mehetnek a raktárba. 7.3.7 Alkatrészek összeszerelése szegecselése A tűztérhez szükséges alkatrészek
összeszerelése
során
tömítőzsinórt
és
acélszegecset használunk. A tömítőzsinór 600°C-ig hőálló, utána kifehéredik rideggé és törékennyé válik. STEFFCA dán gyártású, normál sűrűséggel szőt szálakból álló,grafitporon áthúzott, szürke színű,üvegszálas, öntapadós, 8 mm ˣ 2 mm-es nagyságú. A szegecsek hengeres szárral készülő kötőelemek, a száruk végére képlékeny alakítással zárófejet alakítunk ki, így szegecskötést hozunk létre. A szegecskötés két vagy több elemet oldhatatlanul köt össze. Az általam tervezett alkatrészeken 4 mm-es átmérőjű lyukak találhatók helyeknek a tűrése ±0,2 mm. Az általam választott szegecs félgömbfejű, átmérője 4mm és tűrése pedig ±0,1mm. A szegecs tulajdonképpen egy hengeres csap, melynek egyik végén előre elkészített fej található. Ezt gyámfejnek nevezzük. [10]
28. ábra – szegecskötés [11]
A szegecs másik végén a fejet kötés közben alakítjuk ki. Ezt zárófejnek nevezzük. A zárófej kialakítását a szegecsszár zömítésével érjük el. Ha a szegecsszár rövid nem lesz 41
megfelelő nagyságú a zárófej. Ha pedig a szegecszár hosszát nagyobbra hagyjuk mint a fej kialakításhoz szükséges hossz akkor a kialakítás során a szár elhajolhat, hibás lesz a kötés. Ennek ismeretében a zárófej kialakításhoz szükséges szegecsszár hossz az általam választott félgömbfejű fejhez : Z = 1,5 d
29. ábra - Félgömbfejű szegecs
7.3.8 A kötéshez szükséges szegecshossz meghatározása: I = s +1,5d Többféle lemezvastagsággal dolgoztam ezért többféle szegecshosszra van szükség. A tűztérfenék 5mm, a tűztérköpeny pedig 3mm vastagságú lemezből készül ezért az itt használt szegecshossz: I = 5mm+3mm+ (1,5 ˣ 4mm) vagyis I = 14 mm A hamuzófiók 3mm, a tűztérfenék 5 mm, a tűztérköppeny pedig 3 mm vastagságú lemezből készül. Az itt használt szegecshossz: I = 3mm+5mm+3mm+(1,5ˣ4) vagyis I=17 mm ≈ 18 mm. A tűztérköppeny 3mm, a tűztértető 5mm vastagságú lemezből készül. Az itt használt szegecshossz: I = 3mm+5mm+(1,5ˣ4) vagyis I=14 mm A tűztérköppeny 3mm, a dobtető 3mm vastagságú lemezből készül. Az itt használt szegecshossz: I = 3mm+3mm+(1,5ˣ4) vagyis I=12 mm A füstterelő tartók 4mm-es, a tűztérköppeny 3mm vastagságú lemezből készül. Az itt használt szegecshossz: I = 4mm+3mm+(1,5ˣ4) vagyis I=13mm ≈14mm Tehát a gyártás során háromféle hosszúságú szegecset használunk 12mm, 14mm és 18mm.
7.3.9 Kész gyártmány ellenőrzése (MEO) A Minőség Ellenőrző Osztály ellenőrzi a tömítőzsinórt, a szegecseket és az alkatrészekből összeállított kész tűzteret.
42
8 Összegzés Szakdolgozatomban a Fireplace Kft. által gyártott Alicante kandallókályha tűzterével, annak gyártástechnológiájának módosításával és felületkezelésével, ezn belül a szemcseszórás elhagyásával foglalkoztam. Bevezetés után először a vállalatot ismertettem, bemutattam elhelyezkedését, főbb profilját. A harmadik fejezetben ismertettem a kandallókályha működési elvét és megmagyaráztam mi a különbség a kandalló, kályha és a kandallókályha között. A következő fejezetben bemutattam az alkalmazott tűzálló anyagokat. Az ötödik és hatodik fejezetben a jelenlegi gyártástechnológiát mutattam be, valamint ismertettem a gyártástechnológia hátrányait. továbbá kimutatást készítettem az előállított kandallókályhák éves megoszlásáról havi bontásban és göngyölve is. A hetedik fejezetben a szemcseszórás kiváltására végzett kísérleteimet, a szemcseszórt lemezt és a szemcseszóró anyag mikroszkópon elvégzett vizsgálataimat mutatom be. Ebben a fejezetben ismertetetem még a zsírtalanító folyadék előnyét a szemcseszórással szemben és bemutatom a MODCLEAN zsírtalaníróval végzett kísérletem is. Továbbá részletezem az új gyártástechnológiát, amelyben már kiváltottam a szemcseszórást és a hegesztést is. Még ebben a fejezetben mutatom be az általam tervezett Alicante kandallókályha új tűzterét amely már szemcseszórás helyett vasfoszfátos felületkezeléssel és hegesztés helyett hajlítással, lyukasztással és szegecseléssel gyártható le.
43
9
Summary In my graduation theses I dealt with the firebox of Alicante fireplace- stove,
modification of manufacturing technology, and surface treatment eliminating of blasting. This Alicante firelace- stove is manufactured by Firelace Kft. After introduction I presented the company, the location and their main profile. In the third part of my work I described the working principle and I explained what the difference is among the fireplace, stove, and fireplace- stove. In the following chapter I introduced the current manufacturing technology and the disadvantages of this manufacturing technology. In the next part I presented those exeriments which made us enable to remove blasting, blast plates and the tests which were made on microscope about blusting materials. In this chapter I was writing about the advantages of degreasing oppositeblasting and I showed the experients which were made with MODECLEAN degreasing. Int he last main part of my graduation theses I detailed the new manufacturing technology, where blasting and welding had already been eliminated. In this part I also dealt with the new firebox of Alicante fireplacestove which was designed by me. It can be manufactured with iron phosphate surface treatment instead of blasting, with bending, punching,riveting instead of welding.
44
Irodalomjegyzék [1.] Fireplace Kft. belső forrás [2.] Barczi-Hammer-Farkas-Peres. Tűzállóanyagok és falazatok. [3.] Vulcan Verlag Essen. Refractory Engineering. [4.] http://www.tuzepdeb.hu. [Online] [5.] http://vizgazfutes.unas.hu/. [Online] [6.] Dr. Kiss Ervin. Képlékeny alakítás. [7.] http://www.porfesto.hu. [Online] [8.] Dr. Palotás Béla. Szerkezeti,-Különleges és szerszám acélok. [9.] users.atw.hu/gdemk/adat/9A/A%20hajlítás%20célja.doc. [Online] [10.] http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:xfHgsgCBGiMJ:109.74.55.19 /tananyagok/tananyagok/Szegecsk%25C3%25B6t%25C3%25A9sek%2520fajt%25C3 %25A1i,%2520szerel%25C3%25A9se,%2520szersz%25C3%25A1mai,%2520munkabi ztons%25C3%25A1gi%2520el%25C5%2591%25C3%. [Online] [11.] http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/20100012_gepelemek_es_abrazolas/ch09.html. [Online]
45
