Költségszámítás
Oktatási segédlet
Hegesztett szerkezetek költségszámítása a Létesítmények acélszerkezetei tárgy hallgatóinak
Dr. Jármai Károly
Miskolci Egyetem
2013
1
Költségszámítás
Költségszámítás ____________________________________________________________________________ Az optimálás első stádiumában és alkalmazásakor általában a tömeg, vagy súlyminimumra törekedtek. Mivel a munkaerő ára folyamatosan emelkedik, a piaci versenyben fontos a költség. A költségszámítás tehát a szerkezettervezés fontos eleme. A hegesztés az utóbbi évtizedekben
domináló
kötéstechnológiává
vált.
A
hegesztési
költségek
nagysága
folyamatosan növekszik a munkabér növekedésével. A hegesztés költsége és ideje eltérő az egyes technológiáknál. Tapasztalati adatok és számítógépi programok segítségével megbecsülhető a hegesztés időigénye. Ilyen program a COSTCOMP, mely a technológia, a varratalak, varratméret, elektróda ismeretében megadja a hegesztés időigényét. Más gyártási elemeket
figyelembevéve
mint
lemezegyengetés,
felület-előkészítés,
lemezvágás,
elektródacsere, salakolás, festés, stb. egy komplex célfüggvényt kapunk.
Az anyag- és gyártási költségen kívül még fontos lehet a szállítási, szerelési, karbantartási költség. A költségelemek közül csak azokat célszerű figyelembevenni, melyek függenek a szelvényméretektől, melyeket optimálunk. A gyártási idő általában elég általános és megbízható jellemzője az adott technológiának. A költségek viszont függenek az ország fejlettségétől, a munkaerő árától. Fajlagos anyag- és gyártási költségeket bevezetvekönnyen adaptálható a számítás az egyes országokra. Az anyagköltségre km = 0.5-1 $/kg, a gyártási költségre kf =0 -1 $/min. (0-60 $/óra) tartományokat veszünk fel. A nulla érték jelenti a számítást az anyagköltségre, tömegminimumra. A kf/km arány 0 - 2 kg/min. között változik. A kf/km = 0 adja a tömegminimumot. A kf/km = 2.0 a magas munkaerő-költségű országokat jelenti (Japán, USA), a kf/km = 1.5 és 1.0 nyugat-európai munkaerő-költséget takar, a kf/km = 0.5 a fejlődő országokat jelenti. Azonos technológiai adottságok, azonos gyártási idő mellett is a különböző országokban a költségek jelentősen eltérnek. Számításainkban eltekintünk az amortizáció, a szállítás, a szerelés, a karbantartás költségeitől, mert ezek nem függenek jelentősen a szerkezeti elemek méreteitől.
1 Gyártási költségek A költségek a következők K = Km + Kf = km ρ V + kf
∑ Ti
( 1)
i
2
Költségszámítás
ahol Km és Kf az anyag- és gyártási költségek, km és kf a fajlagos költségtényezők, ρ a sűrűség, V a szerkezet térfogata, Ti a gyártási idő. Feltételezzük, hogy kf értéke állandó egy gyártónál.
1.1 Hegesztési költségek Az ( 1) egyenlet felírható a következő alakban kf K = ρV + (T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 + T7 ) km km
( 2)
Az egyes időelemek egymástól függetlenül számíthatók a következő módon:
T1 = C1Θ d κρV
( 3)
az előkészítés, az összeállítás, összefűzés ideje, Θ d a bonyolultsági tényező, κ az összeszerelendő szerkezeti elemek száma. A ( 3) képlet közelítően felírható Lihtarnikov (1968) szerint. κ elemet tartalmazó lemezszerkezet esetén a gyártás időigénye arányos a P kerülettel. Az i-edik elemre Ti=c1Pi. Az elem tömege arányos a kerület négyzetével Gi= c2Pi2 , így Pi = c3 Gi és Ti = c4 Gi . Feltételezzük, hogy a szerkezeti elemek tömegei nem térnek el jelentősen egymástól. A teljes szerkezetre az átlag G = κGi és T1 = κTi = c5κ G / κ = c6 Gκ . 1. táblázat
Javasolt bonyolultsági tényező ertékek Θ d . Ferde szögű kapcsolatoknál
hozzáadandó még 1, vagy 2 Szerkezet
Hegesztés
600-os V-varrat
900-os sarokvarrat
Síkbeli
hosszú varrat, síkbeli pozíció
1.0
2.0
Térbeli
rövid varrat, lemez, laposacél
1.5
2.5
Térbeli
U-,L-profilok, csövek
2.0
3.0
Térbeli
I-, T-profilok
2.5
4.0
A bonyolultsági tényező a szerkezet komplexitására utal. Néhány javasolt értékét összefoglalva az 1 táblázat mutatja.
T2 = ∑ C2i a 1wi.5 Lwi
( 4)
i
3
Költségszámítás
a tényleges hegesztési idő, awi a varrat mérete, Lwi a varrat hossza, C2i az adott hegesztési technológiára vonatkozó konstans. Kézi ívhegesztésre C2 = 0.8*10-3 , CO2-es hegesztésre C2 = 0.5*10-3 min/mm 2.5.
T3 = Θ d
∑ C3i a 1wi.5 Lwi
( 5)
i
a pótlólagos gyártási tevékenységekhez szükséges idő, mint elektródacsere, salakolás, sorjázás. C3 = 1.2*10-3 min/mm2.5. A ( 3, 4, 5) formulákat Pahl és Beelich (1982) javasolta és használta. Ott & Hubka (1985) javasolta a paraméterekre C3 = (0.2-0.4)C2 átlagban C3 = 0.3C2. Így az összevont T2+T3, elhanyagolva
Θd a
következő
T2 + T3 = 13 . ∑ C2i a 1wi.5 Lwi
( 6)
Θ d elhanyagolása azt jelenti, hogy a bonyolultsági tényező csak T1-re vonatkozik. A COSTCOMP (1990) programot a Holland Hegesztési Intézetben fejlesztették ki. Különféle hegesztési technológiák, varratalakok és méretek esetén megadja a hegesztési idő becsült értékét elméleti és kisérleti vizsgálatokra alapozva. A ( 2) képlet felhasználásával a T1 és más idők meghatározása egy általánosított képlettel történik, ahol a varratméret aw 1.5, 2, vagy ndik hatványa szerepel. n T2 + T3 = 13 Lwi . ∑ C2i a wi
( 7)
Az egyes hegesztési technológiákat a 2. táblázat mutatja. A varrattipusok a 3. táblázatban találhatók.
2. táblázat Alkalmazott hegesztési technológiák SMAW
Bevontelektródás kézi ívhegesztés
SMAW HR
Bevontelektródás mélybeolvadású kézi ívhegesztés
GMAW-C
CO2 védőgázas ívhegesztés
GMAW-M
Kevert védőgázas ívhegesztés
FCAW
Porbeles elektródás ívhegesztés
FCAW-MC
Fémbeles elektródás ívhegesztés
SSFCAW ( ISW )
Önvédő porbeles elektródás ívhegesztés
SAW
Fedőporos ívhegesztés
GTAW
Wolfram elektródás ívhegesztés
4
Költségszámítás
3. táblázat Varratalakok. A varrat dolgozó méret kétoldali tompavarratra aw = t, egyoldali tompavarratra aw = 0.7 t. 1. Sarokvarrat
t=0-15 mm t
aw = 0.7 tmin
aw α
2. V-varrat t=4-15 mm
α=40-90°
t
i=1-2 mm j
i
j=0-2 mm
α
3. X –varrat t=10-40 mm j
α=40-60°
t
i=2-3 mm i
j=2-3 mm 4. K –varrat
α
t=10-40 mm j
α=40-60°
t
i=0-3 mm j=2-3 mm
i
5. T –varrat
i
t=2-8 mm t
5
i=t/2
Költségszámítás
6. 1/2 V –varrat
α
t=4-15 mm t
α=40-60°
j
i=0-2 mm j=0-2 mm
i α
7. U –varrat t=20-40 mm
α=10-20°
j
t
i=2-3 mm i
j=2-3 mm
α
8. Kétoldali U – varrat j
t=20-40 mm
t
α=10-20° i
i=2-3 mm j=2-3 mm
Az 1. ábrán és a Függelék F1-F9 táblázataiban találhatók a különböző varratalakokra, varrat dolgozó méretekre vonatkozó hegesztési idők.
6
Költségszámítás
120
100
80
SMAW SMAWHR GMAW-C GMAW-M FCAW FCAW-MC ISW SAW
Hegesztési idő 60
40
20
0 4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A V-varrat mérete [mm]
1. ábra Hegesztési idők T2 (min/mm) a varratméret aw (mm) függvényében hosszirányú Vvarratra. A COSTCOMP programmal meghatároztuk a hegesztési időket T2 (min), mint a varratméret aw (mm) függvényét hosszirányú sarokvarratnál (F1 táblázat), 1/2 V- és V-varratra (F2 táblázat), K- és X-varrattokra (F3 táblázat), T-varratra (F4 táblázat), U- és kettős Uvarratra (F5 táblázat) normál pozicióban. A hatványkitevők értékei n a ( 7) képletben függvényközelítésekből adódnak. Függőleges és fejfeletti hegesztésre a hegesztési idő T2 (min/mm) a varratméret függvényében aw (mm) sarokvarratra az F6 táblázatban, V-varratra az F7 táblázatban található. Az
1 ábra azt mutatja, hogy a hosszirányú V-varratnál a hegesztési idő csökkenő
sorrendben a következő: SMAW, SMAW-HR, GMAW-C, GMAW-M, FCAW, FCAW-MC, ISW a legkevesebb a SAW alkalmazása esetén. Más varratokra is hasonló sorrend adódott (F1F7 táblázat).
7
Költségszámítás
1.2 A lemezegyengetés időigénye A lemezegyengetés időigénye (T4 [min]) elsődlegesen a lemezvastagságtól (t [mm]) és a lemezfelülettől
(Ap
[mm2])
függ.
Vállalatok
adatai
alapján
függvényközelítéssel
meghatározható az időigény matematikai alakja. 1 A p T4 = Θ de a e + be t 3 + ae t 4 ahol
( 8)
ae=9.2*10-4 [min/mm2], be= 4.15*10-7 [min/mm5], Θ de a bonyolultsági tényező ( Θ de =
1,2 vagy 3). A tényező értéke a lemez alakjától függ. 1.3 Felület-előkészítési időigénye A felület-előkészítés jelenti a felület tisztítását, rozsdátlanítását, homokszórását, stb. A felülettisztítási idő értéke a felület nagysága alapján As [mm2] meghatározható a következő alakban: T5 = Θ ds a sp As ahol
( 9)
asp = 3*10-6 [min/mm2], Θ ds a bonyolultsági tényező. Itt is a bonyolultsági tényező
értékének megválasztása teszi lehetővé a tervezőnek, hogy belátása szerint igazítsa a számítást a valósághoz.
1.4 Festési idő A festés legalább két részből áll, alapozás és fedőfestés. A festési idő arányos a felülettel (As [mm2]), annak poziciójával. T6 = Θ dp (a gc + a tc ) As ahol
( 10)
agc = 3*10-6 [min/mm2] , atc = 4.15*10-6 [min/mm2], Θ dp a bonyolultsági tényező,
Θ dp=1,2 vagy 3 vízszintes, függőleges és fejfeletti festésre.
8
Költségszámítás
3
2.5
2 ACET(N) ACET(H) GÁZK(N) GÁZK(H) PROP(N) PROP(H)
1.5
Vágási idő [min/mm]
1
0.5
0 2
3
4
5
6 7 8 9 10 Lemezvastagság [mm]
11
12
13
14
15
2 ábra Vágási idők 1 mm hosszú lemezre, (T7 (min/mm)) a lemezvastagság függvényében 1.5 Vágási és élköszörülési időigény A vágás és élköszörülés elvégezhető különböző technológiákkal, mint acetilén, stabilizált gázkeverék és propángáz, normál- és nagysebesség mellett, lásd. F8 és F9 táblázatok. A vágási idő szintén számítható a COSTCOMP programmal. A normál sebességű acetilénnek van a legtöbb időigénye és a propángázos vágásnak a legkisebb időigénye ( 2. ábra).
A vágási költség a lemezvastagság (t [mm]) és a vágási hossz (Lc [mm]) függvényében az F8 és F9 táblázatokban látható: T7 = ∑ C7i tin Lci
( 11)
i
ahol
ti a lemezvastagság [mm]-ben, Lci a vágási hossz [mm]-ben. A hatvénykitevő értékei
függvényközelítési számításokból adódnak.
9
Költségszámítás
1.6 Összköltség Az összköltség az előzőekben ismertetett költségelemek összegeként adódik. kf K = ρV + ( T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 + T7 ) km km
( 12)
2 Számpéldák A költségszámítást két különböző szerkezet számításánál mutatjuk be: hegesztett szekrényszelvényű tartó, illetve bordázott lemez. A hegesztett szekrényszelvényű tartónál a hegesztési költség alacsonyabb az összköltségen belül, a bordázott lemeznél magasabb. 2.1 Hegesztett szekrényszelvényű tartó A feladat a hegesztett szekrényszelvényű tartó költségminimálása feszültségkorlátozási és helyi horpadási feltételek esetén, különböző hegesztési technológiák mellett. Elhanyagoljuk a hosszirányú merevítőborda szerepét. A tartó terhelése változik az időben, a maximális hajlítónyomaték 0 és Mmax között változik. A ciklusszám N=2*106. A hegesztés alakja vagy sarokvarrat, vagy 1/2 V-varrat a 3 a) és b) ábráknak megfelelően. A nyolc különböző hegesztési technológiából öt csoportot alakítunk ki a következők szerint: •
SMAW,
•
SMAW HR,
•
FCAW-MC.
•
GMAW-C, GMAW-M,
•
SAW, SSFCAW ( ISW ), FCAW,
A hegesztési idő az azonos csoportba tartozó technológiáknál nem tér el jelentősen.
10
Költségszámítás
tf tw/2
tw/2
h L b
tf
aw
a)
b)
3. ábra Hegesztett szekrényszelvényű tartó a) sarokvarrattal, b) 1/2 V-varrattal A minimálandó célfüggvény a következő ( 12) szerint:
kf K = ρLA + (Θ κρLA + 13. C2 a wn Lw + T4 + T5 + T6 + T7 ) km km d ahol
( 13)
A=htw+2btf, Θ d = 2, κ = 4, Lw=4L, ρ=7.85*10-6 kg/mm3.
Méretezési feltételek az Eurocode 3 szerint
a) Fáradási feltétel
∆σ =
∆M ∆σ c ≤ Wx γf
( 14)
ahol a hajlítónyomaték tartománya ∆M = Mmax, ∆M = 15*108 Nmm és γf =1.25 a fáradási biztonsági tényező. Az N=2*106 ciklusszámhoz meghatározzuk a feszültségtartományt ∆σc-t a fáradási kategória alapján. Hosszirányú varratoknál, ahol kezdő és véghelyek vannak a hegesztésnél (SMAW, GMAW, FCAW) ∆σc=100 MPa, miközben automatizált tompavarrat hegesztésnél, 11
Költségszámítás
ahol egyik oldalról alátétlemezt alkalmazunk, nincs kezdő és véghely (SAW) ∆σc=112 MPa. Az inercianyomaték és a keresztmetszeti tényező értékei a következőek: h + tf h3t I x = w + 2bt f , 2 12 2
Wx =
(
( 15)
Ix . h + tf / 2
( 16)
)
b) Helyi horpadási feltételek A gerinclemezre: tw ≥ β wh 2
βw =
( 17)
1 124ε
( 18)
A nyomott övlemezre: tf ≥ δ f b
δf =
( 19)
1 42ε
( 20)
Azért, hogy elkerüljük a túl vékony övlemezeket, a következő feltételt vezetjük be ( 19) helyett:
t f ≥ 12 . δf b .
( 21)
A horpadási feltételnél a maximális normálfeszültséget használjuk (∆σ ) ε=
235 ∆σ / γ
( 22) f
Az optimálás során ismeretlenek a h, tw/2, b és a tf értékei. A célfüggvény a ( 13) képletnek megfelelő. A változók mérettartományai a következők: •
h = 500 - 1500 mm,
•
tw/2 = 5 - 15 mm,
•
b = 300 - 1500 mm,
•
tf = 5 - 25 mm.
A költségfüggvény elemei a hegesztett szekrényszelvényű tartóra a következők Varratméret
aw = tw/4 sarokvarratra, aw = tw/2, 1/2 V-varratra, 12
Költségszámítás
Keresztmetszetterület
A = 2 h tw/2 + 2 b tf
A tartó tömege
ρ V = ρ LA
A tartó gyártási költsége
kf/km
∑ Ti i
ahol ρ = 7.85*10-6 , C1 = 1 , κ= 4 , Θd = 2
T1 = C1Θ d κρV ,
(a 1.táblázat szerint) 2 . ∑ C2i a wi Lwi T2 + T3 = 13
ahol C2i = 0.7889, SMAW esetén, Lwi = 4 L
1 A p T4 = Θ de a e + be t 3 + ae t 4
ahol ae=9.2*10-4 , be= 4.15*10-7 , t = tw/2, vagy tf , Ap = 2 hL, vagy 2 bL
T5 = Θ ds a sp As = 5*10-7
ahol asp = 3*10-6 , As = 4 hL + 4 bL (kívül és belül)
T6 = Θ dp ( a gc + a tc ) As
ahol agc = 3*10-6 , atc = 4.15*10-6 , As = 2 h L + 2 b L (kívül)
T7 = ∑ C7i t in Lci
ahol C7 = 1.1388 , t = tw/2 or tf , n = 0.25, Lci = 2 (h +L)
i
vagy 2 (b +L)
Az optimálás a Rosenbrock-féle Hillclimb eljárással történt. A program személyi számítógépen fut és mind folytonos, mind diszkrét értékeket meghatároz. A
4. táblázat
mutatja a hegesztett szekrényszelvényű tartóra vonatkozólag sarokvarrat esetén a diszkrét optimumok értékét különböző hegesztési technológia mellett. Az eredmények mutatják, hogy jelentős hatással van a választott hegesztési technológi a költségekre, de kicsi a hatása a méretekre, mivel az anyagköltség dominál.
2.2 Bordázott lemez
A feladat bordázott lemez költségminimumának megkeresése feszültségi, kihajlási és helyi horpadási feltételek mellett, különböző hegesztési technológiák esetén. A bordázott lemezeket széleskörűen alkalmazzák híd- és hajószerkezeteknél. Mivel a hegesztési költség az összköltség nagy részét teszi ki, ezért fontos a költségminimálás. A költségfüggvény ( 13) szerint a írható fel, ahol A=b0tf+ϕhsts,
θd=3, κ=ϕ+1,
Lw=2Lϕ és ϕ a merevítők száma. 13
Költségszámítás
A merevítők a fedőlemezhez kétoldali sarokvarrattal vannak odahegesztve. A hegesztési költség különböző technológiák esetén az F1-F9 táblázatoknak megfelelően számítható.
N
ts
a
hs t
f aw a
N
L
b = o a
4 ábra Hegesztett bordázott lemez
A szerkezet fő jellemzői a következők: Az acél Young modulusza E = 2.1*105 MPa, sűrűség ρ = 7.85*10-6 kg/mm3, Poisson-szám
ν = 0.3, folyáshatár fy = 235 MPa, lemezszélesség b0=4200 mm, lemezhosszúság L=4000 mm. A nyomóerő a következő N = f y b0 t f max = 235 * 4200 * 20 = 1974 . * 10 7 (N) .
( 23)
A bordázott lemez optimálás során változó méreteit a 4 ábra mutatja. Ezek: a fedőlemez vastagság (tf ), a merevítők magassága és vastagsága (hs, ts) és a merevítők száma (ϕ=b0/a).
14
Költségszámítás
4 táblázat Hegesztett szekrényszelvényű tartó diszkrét optimális méretei sarokvarrat esetén különböző hegesztési technológia mellett.
kf/km
h
tw/2
b
tf
ρV (kg)
K/km (kg)
0.0
1420
7
820
12
6211
6211
0.5
1350
7
825
13
6335
7494
1.0
1350
7
825
13
6335
8653
1.5
1295
7
915
13
6581
10076
2.0
1370
7
810
13
6318
10956
0.0
1420
7
820
12
6211
6211
0.5
1350
7
825
13
6335
7335
1.0
1350
7
825
13
6335
8335
1.5
1350
7
825
13
6335
9335
2.0
1370
7
810
13
6318
10320
0.0
1420
7
820
12
6211
6211
0.5
1350
7
825
13
6335
7179
1.0
1350
7
825
13
6335
8246
1.5
1350
7
825
13
6335
9168
2.0
1350
7
825
13
6335
10113
0.0
1420
7
820
12
6211
6211
GMAW-C
0.5
1355
7
820
13
6326
7198
GMAW-M
1.0
1355
7
820
13
6326
8071
1.5
1355
7
820
13
6326
8944
2.0
1355
7
820
13
6326
9816
0.0
1420
7
820
12
6211
6211
SAW
0.5
1355
7
820
13
6326
7132
ISW
1.0
1355
7
820
13
6326
7938
FCAW
1.5
1355
7
820
13
6326
8744
2.0
1355
7
820
13
6326
9550
Welding technology
SMAW
SMAW HR
FCAW-MC
15
Költségszámítás
Tervezési feltételek A kihajlási feltételt az API (1987) szerint fogalmazzuk meg az egyenlő távolságra
a)
bordázott, nyomott lemezre ( 4. ábra). N ≤ χf y A ,
( 24)
ahol, χ horpadási tényező, mely a redukált karcsúság függvénye:
χ =1
ahol
λ ≤ 0.5 ,
χ = 1.5 − λ
ahol
0.5 ≤ λ ≤ 1 ,
ahol
λ ≥ 1,
0.5
χ=
λ
( 25)
és
λ=
(
)
2 b0 12 1 − ν f y , tf Eπ 2 k
( 26)
k min = min( k F , k R ) ,
( 27)
k R = 4ϕ 2 .
( 28)
(1 + α ) =
2 2
kF
+ ϕγ
α (1 + ϕδ P ) 2
ahol α =
L ≤ 4 1 + ϕγ b0
( 29)
és
(
2 1 + 1 + ϕγ
kF =
1 + ϕγ
)
ahol α ≥ 4 1 + ϕγ
( 30)
ahol
δP =
hs ts , b0 t f
( 31)
γ =
EI s , b0 D
( 32)
Is =
hs3 ts , 3
( 33)
D=
(
Et 3f
12 1 − ν 2
)
.
( 34)
( 32) átírható a következő alakra 16
Költségszámítás
γ = 4(1 − ν 2 )
hs3 ts hs3 ts . = 3 . 64 b0 t 3f b0 t 3f
( 35)
ahol Is egy merevítő inercianyomatéka a fedőlemezzel párhuzamos tengelyre, D a fedőlemez csavarási merevsége. b) A merevítők horpadása: hs 1 235 ≤ = 14 ts β s fy
( 36)
A mérettartományok a következők:
tf = 6 - 20 mm, hs = 84 - 280 mm, ts = 6 - 25 mm, ϕ = 4 - 15 mm. A bordázott lemez költség függvénye a következő elemekből áll: A varratméret aw = ts Keresztmetszet-terület
A = b0 tf + ϕ hs ts
Anyagköltség
ρ V = ρ LA
Gyártási költség
kf/km
∑ Ti i
T1 = C1Θ d κρV ,
ahol ρ = 7.85*10-6 , C1 = 1 , κ= ϕ+1 , Θd = 2 (a 1 táblázatnak megfelelően)
2 . ∑ C2i a wi Lwi T2 + T3 = 13
ahol
1 A p T4 = Θ de a e + be t 3 + ae t 4
ahol ae=9.2*10-4 , be= 4.15*10-7 , t = ts, vagy tf , Ap = ϕ
C2i = 0.7889 , SMAW esetén, Lwi = 2 L ϕ
hsL vagy b0L T5 = Θ ds a sp As = 5*10-7
ahol asp = 3*10-6 , As = 2 ϕ hsL + 2 b0L
T6 = Θ dp ( a gc + a tc ) As
ahol agc = 3*10-6 , atc = 4.15*10-6 , As = 2 ϕ hsL + 2 b0L
T7 = ∑ C7i t in Lci
ahol
C7 = 1.1388 , t = ts vagy tf , n = 0.25,
i
Lci = 2 (hs +L) vagy 2 (b0 +L)
17
Költségszámítás
5 táblázat
A hegesztett bordázott lemez optimális méretei mm-ben, sarokvarrat esetén,
különböző hegesztési technológia alkalmazásával, kf/km=2.0 Hegesztési
kf/km
hs
ϕ
tf
ts
ρV (kg)
technológia
K/km (kg)
0.0
210
17
13
11
2737
2737
0.5
230
17
6
19
3242
6313
1.0
235
17
6
19
3258
9409
1.5
235
17
6
19
3258
12484
2.0
235
17
6
19
3258
15559
0.0
210
17
13
11
2737
2737
0.5
230
17
6
19
3242
5749
1.0
230
17
6
19
3242
8257
1.5
230
17
6
19
3242
10764
2.0
235
17
6
19
3258
13306
0.0
210
17
13
11
2737
2737
0.5
230
17
6
19
3242
5553
1.0
230
17
6
19
3242
7864
1.5
230
17
6
19
3242
10175
2.0
235
17
6
19
3258
12521
0.0
210
17
13
11
2737
2737
GMAW-C
0.5
230
17
6
19
3242
5299
GMAW-M
1.0
230
17
6
19
3242
7357
1.5
235
17
6
19
3258
9444
2.0
230
17
6
19
3242
11471
0.0
210
17
13
11
2737
2737
SAW
0.5
230
17
6
19
3242
5064
ISW
1.0
230
17
6
19
3242
6886
FCAW
1.5
230
17
6
19
3242
8707
2.0
235
17
6
19
3258
10564
SMAW
SMAW HR
FCAW-MC
A 5 táblázat mutatja a bordázott lemez diszkrét optimális méreteit különböző hegesztési technológia esetén.
18
Költségszámítás
2.3 Értékelés
Az 5, 6 ábrák mutatják az összköltség eloszlását a két szerkezetnél. Látható, mennyire függ a költségeloszlás a hegesztési technológiától, a varrat típusától, az fajlagos anyag- és gyártási költség aránytól, valamint a szerkezet típusától. 5 ábra Az összköltség eloszlása a hegesztett szekrényszelvényű tartónál, különböző hegesztési technológia mellett, kf/km=2.0
SMAW-HR
SMAW T2+T3 18%
T4 1%
T5 2%
T6 6%
T7 9%
T4 1%
T2+T3 13%
T5 3%
T6 6%
T7 10%
T1 6% T1 6% Mass 58%
FCAW-MC T2+T3 11%
T4 1%
T5 3%
Mass 61%
GMAW-C T6 6%
T7 10%
T2+T3 9% T1 6%
T1 6%
T4 1%
Mass 63%
SAW T2+T3 T4 T1 6% 1% 6%
T5 3%
T6 6%
T7 10%
Mass 65%
T5 3%
T6 7%
T7 11%
Mass 66%
19
Költségszámítás
A 5 és 6 ábrák mutatják a különböző hegesztési technológiákat a hegesztési idő és költség csökkenő sorrendjében. Nagy a köztük lévő különbség. A legnagyobb a hegesztési idő és költség a bevontelektródás kézi ívhegesztésre, a SMAW-ra, a legkisebb a SAW, FCAW és ISW csoprotra. A bordázott lemeznél a hegesztési költség SMAW technológiánál az összköltség 46%-a, a SAW technológiánál ugyanerre csak a 20%-a. A két különféle szerkezet összehasonlítása mutatja, hogy a bordázott lemeznél a gyártási költség sokkal nagyobb, mint a hegesztett szekrénytartónál. Az ok a varratok nagy száma a bordázott lemeznél. 6 ábra Az összköltség eloszlása a hegesztett bordázott lemeznél, különböző hegesztési technológia mellett, kf/km=2.0
SMAW T5 5%
SMAW-HR
T6 12%
T7 12%
T5 6%
T4 4%
Mass 21%
FCAW-MC T5 6%
T6 14%
T7 14%
T4 4%
Mass 24%
T1 0%
T2+T3 46%
T6 14%
T1 0%
T2+T3 38%
GMAW-C T5 7%
T7 14%
T6 17%
T7 16%
T4 4% Mass 26% T1 0%
T2+T3 36%
Mass 28%
T4 5% T2+T3 27%
SAW T6 18%
T7 18%
T5 8%
T4 5%
Mass 31% T1 0%
T2+T3 20%
20
T1 0%
Költségszámítás
Szekrényszelvény esetén ( 4 táblázat), kf/km=2.0 arány és a SMAW technológia mellett, a szerkezet tömege ρLA = 6318 kg. A gyártási költség 100 (10956-6318) / 10956 = 43 %-a az összköltségnek. A bordázott lemeznél a tömeg ρLA = 3258 kg (4.2 táblázat), a gyártási költség 100 (15559-3258) / 15559 = 79 %-a az összköltségnek. Költségcsökkenés olcsóbb hegesztési technológiával érhető el, mint a SAW, a SMAW, vagy GMAW, ha lehetséges az alkalmazása. A 6 táblázat mutatja a költségmegtakarításokat az öt csoportba sorolt hegesztési technológiára. A hegesztett szekrényszelvényre 13 %, a bordázott lemezre 32 %-a lehet az összköltségnek. Minden összehasonlított eredmény optimum.
6 táblázat Költségmegtakarítás az egyes hegesztési technológiák esetén Hegesztési
Hegesztett szekrényszelvényű tartó
technológia
Költség-megtakarítás
Bordázott lemez Költség-megtakarítás
kf/km=2.0
Összköltség
%-ban
Összköltség
%-ban
SMAW
10956
0
15559
0
SMAW-HR
10320
6
13305
14
FCAW-MC
10113
8
12521
20
GMAW-C
9816
10
11471
27
SAW
9550
13
10560
32
Köszönetnyilvánítás A kutatás a TÁMOP-4.2.4.A/2-11/1-2012-0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program – Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program című kiemelt projekt keretében zajlott.
A
projekt
az
Európai
Unió
támogatásával,
társfinanszírozásával valósul meg.
21
az
Európai
Szociális
Alap
