VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY
POUŽITÍ ALUMINIOVÝCH PROFILU VE STROJÍRENSKÝCH KONSTRUKCÍCH THE USE OF ALUMINIUM PARTS IN CONSTRUCTION OF INGENEERING CONSTRUCTIONS
BAKALÁ SKÁ PRÁCE BACHELOR´S THESIS
AUTOR PRÁCE
PAVEL SUK
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE
doc. Ing. JAROMÍR ROUCKA, CSc.
SUPERVISOR
BRNO 2010
1
2
3
ABSTRAKT Práce pojednává o použití hliníkových profil
ve strojírenství. V úvodu
se zabývá konstruk ními materiály obecn . Dále zahrnuje chemické a fyzikální vlastnosti hliníku. V další
ásti práce obsahuje r zné slitiny hliníku a jejich
vlastnosti jako je obrobitelnost, sva itelnost, tvárnost a korozivzdornost. V následující ásti se práce v nuje r zným aplikacím využití hliníku, zejména pak využitelnost hliníku na stavební konstruk ní prvky, jako jsou nap . hliníkové profily a další modulární komponenty. Záv rem práce je praktický p ípad použití hliníkových modulárních dopravníkových prvk
pro ešení dopravního toku
materiálu p i výrob modul K350. Klí ová slova Konstruk ní systémy, hliník, vlastnosti hliníku, hliníkové ty e a profily, dopravníkový systém. ABSTRACT Study describes is dealing with the application of the aluminum extrusions for industrial purposes. The introduction is dealing with the industrial applications in general terms. It includes the chemical and physical properties of aluminum. It is followed by description of various aluminum alloys, their properties such as suitability for machining, welding, plasticity and resistance to corrosion. Next chapter is listing aluminum applications, namely as a building components in civil engineering such as various extrusions and a modular components. At the closing of this paper there is an example of an actual application of aluminum prefabricated conveyer segments. The conveyor is part of an assembly line for K350 units. Key words structure systems, aluminum, aluminum bars and extrusions, conveyor systém Bibliografická citace mé práce: SUK, P. Použití aluminiových profil ve strojírenských konstrukcích. Brno: Vysoké u ení technické v Brn , Fakulta strojního inženýrství, 2010. 44 s. Vedoucí bakalá ské práce doc. Ing. Jaromír Rou ka, CSc. 4
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalá skou práci na téma Použití aluminiových profil ve strojírenských konstrukcích vypracoval(a) samostatn s použitím odborné literatury a pramen , uvedených na seznamu, který tvo í p ílohu této práce.
Datum 27.5.2010
…………………………………. Jméno a p íjmení bakalá e
5
Pod kování
D kuji tímto doc. Ing. Jaromíru Rou kovi, CSc. za cenné p ipomínky a rady p i vypracování bakalá ské práce.
6
OBSAH 1. Úvod ............................................................................................................ 8 2. Popis stávajících konstruk ních stavebních systém .................................. 9 2.1
Historie konstruk ních stavebních systém .......................................... 9
2.2
Hliník Al............................................................................................... 10
2.2.1
Základní fyzikáln - chemické vlastnosti....................................... 12
2.2.2
Výroba .......................................................................................... 12
2.2.3
Mechanické vlastnost i hliníku ...................................................... 14
2.2.4
Obráb ní hliníku a jeho slitin ........................................................ 16
2.2.5
Hliníkové profily ............................................................................ 17
3. Srovnání Al konstruk ních systém s ostatními ........................................ 19 3.1
Pozitiva hliníkových konstrukcí ........................................................... 19
3.2
Hliníkové ty e a profily ........................................................................ 20
3.2.1
Ty e.............................................................................................. 20
3.2.2
Hliníkové profily: ........................................................................... 20
4. Charakteristika hliníku s ohledem na jeho vlastnosti ................................. 22 5. Praktický p íklad využití hliníkových komponent........................................ 27 6. Shrnutí praktického p íkladu ...................................................................... 42 7. Záv r ......................................................................................................... 43 8. Seznam použitých zdroj ........................................................................... 44
7
1. Úvod Zvolené téma „ Použití hliníkových profil
ve strojírenských konstrukcích“,
jsem si vybral z d vodu zaujetí pro danou problematiku, které lze datovat od
návšt vy
vysoce
sofistikovaného
montážního
závodu
pro
výrobu
pneumatických prvk , kde jsem se s masivním využitím hliníkových montážních profil
v tak širokém rozsahu poprvé setkal. Do té doby, jsem se setkával
p evážn s klasickými konstruk ními materiály s velkou p evahou ocele a litiny. Cílem bakalá ské práce bude prozkoumat a posoudit danou problematiku o ima studenta VUT, který v dané oblasti vidí mnoho pozitivních možností do budoucna. Domnívám se totiž, že téma hliníkových konstruk ních prvk je v našich kon inách zatím pon kud p ehlíženo a jejich využití lze vid t zejména u cizích firem podnikajících u nás. Jako díl í cíle bakalá ské práce jsem si v prvé ad
zvolil popis stávajících
konstruk ních stavebních systém , kde se budu zabývat stru nou historií používaných systém
a zárove
popisem hliníku jako kovu, formám jeho
výskytu v p írod , vlastnostem, využitím a výrobou. Následn se v dalším bod budu v novat srovnáním hliníkových konstruk ních systém
s ostatními, kde
provedu porovnání ocelových a hliníkových konstruk ních materiál a vyty ím hlavní pozitiva a negativa v souladu s platnými normami. V bakalá ské práci jsem se dále zam il na významné vlastnosti hliníku a jeho slitin s ohledem na jeho mechanické vlastnosti, obrobitelnost, sva itelnost atd. Posledním díl ím cílem je shrnout perspektivy a praktické využití hliníkových profil v konstrukci, kde bych uvedl praktický p íklad dopravníkového systému.
8
2. Popis stávajících konstruk ních stavebních systém 2.1 Historie konstruk ních stavebních systém Na za átku staveb obydlí a první výroby stroj
a za ízení se využívalo
d evených konstrukcí zpevn ných d ev nými nebo kovovými prvky. Jednalo se p edevším o stavbu dom , chrám , mlýn , hamr , tkalcovských stav , erpadel, lodí atd. D evo, jako konstruk ní materiál má doposud n které výjime né vlastnosti, dnes je však spíše používáno pro stavbu luxusních unikátních staveb a za ízení, které z pohledu ceny nemohou konkurovat dnešním moderním komer ním materiál m. Spojování d ev ných konstrukcí se provád lo pomocí pracn vyrobených zámk vydlabaných do spojovaných díl a zpevn ny bývaly pomocí d ev ných klín , železnými h eby nebo lepením. [1] V sou asnosti se d evo v masivu ur ené pro konstrukci speciálních výrobk tepeln ve
a chemicky upravuje za vysokého tlaku a teploty v autoklávech
pavkovém prost edí – tím se vytvá í prakticky nestárnoucí materiál
s vysokou mechanickou pevností. Novou kapitolou jsou kompozitní materiály jako nap íklad n které ist d ev né lepenky a p ekližky, nebo jejich kombinace s kovy a plasty dosahující extrémních mechanických vlastností. Využití rozemletého d eva v nábytká ském pr myslu na d evot ískové desky je pak jen smutným d kazem úpadku této kdysi tak p kné živnosti. [1] S rozvojem hutnictví p išla éra železných hutí, které produkovali železo a litinu. Konstruk ní prvky se rázem v porovnání s d ev nými konstrukcemi jevili štíhlé a elegantní, hmotnost však byla vyšší. Klasickým symbolem vyvrcholení této éry jsou dodnes n které stavby Ing. Eifela – Eifelova v ž v Pa íži i mnohé urbanistické a mostní stavby (v R nap . Ivan ice u Brna). Spojování slitin železa bylo provád no nýtováním, šroubovými spoji, zd emi, nalisováním a nakonec s rozvojem techniky i sva ováním. Opracování ocelových a litinových sou ástí již vyžadovalo p esné a výkonné stroje. [1]
9
V polovin
19.století došlo ve zbrojní velkovýrob
k prvnímu požadavku
na zavedení p esných rozm rových norem tak, že velkovýrobou vyrobené sou ástky, ze kterých byly sestaveny zbran se daly bez problému vym bez ohledu na to, ve které továrn
ovat
byly vyrobeny. K dokonalosti p ivedl
rozm rové normování strojních sou ástí až Henry Ford, který zavedením pásové výroby položil základy moderní strojní pr myslové výroby. [1] V první polovin 20. století došlo k zna nému v deckému pokroku v chemii na poli výzkumu nových um lých materiál – plast . Zpo átku jsou využívány na izola ní ú ely v radiokomunika ní technice a jednu dobu dokonce hráli zásadní roli ve prosp ch N mecka ve druhé sv tové válce. Po skon ení války nastala revoluce s novými materiály jako byl polyvinilchlorid PVC, teflon, polyamid
PA,
polyoxymetylen
POM,
nízkotlaký,
vysokotlaký
a ultravysokomolekulární polyetylen, celá škála modifikací kopolymer styrénu v etn se
kopolymeru s butadienem, aramidy, kevlary,
neustále
komponent
zdokonalují
a
modifikují.
Pomocí
atd. Tyto materiály
aplikace
vyztužovacích
jako jsou nap íklad sekaná sklen ná vlákna nebo nano ástice
dosahují dnes n které tyto materiály pevnostní parametry p evyšující pevnostní parametry ocelí. [1] V druhé polovin
20. století dochází také k masivnímu rozvoji technologie
zpracování hliníku. Materiál, který byl používán p evážn
ve vojenské výrob
se výrazn zlev uje a stává se b žn používaným prvkem ve strojírenství. [1] 2.2 Hliník Al Hliník byl objeven roku 1825 dánským fyzikem Hansem Christianem Oerstedem. Hliník (Aluminium) je prvek III. A skupiny periodické tabulky. Hliník má oxida ní skupin
íslo 0, má 3 valen ní elektrony 3s2 3p 1. Nachází se ve III.
(jsou to slou eniny hlinité a hlinitany). Hliník, chemická zna ka Al,
(lat. Aluminium), má nízkou hustotu 2700 kg/m3 , kov b lav šedé barvy. [1] Má pom rn vysokou m rnou tepelnou kapacitu p ibližn 0,9 kJ.kg.K-1). Hliník je dobrý kujný kov k tvá ení za tepla i za studena. Teplota tání je 660 °C
10
a teplota vypa ování je 2520 °C. Hliník má m rný el. odpor je 0,02778. mm2/m. Dále je hliník velmi elektropozitivní kov. Hustota hliníku je 2.7 g/cm3. [1]
Výskyt v p írod Díky velké reaktivit hliníku se v p írod setkáváme prakticky pouze s jeho slou eninami. Hliník je t etím nejvíce zastoupeným prvkem v zemské k e. Podle posledních dostupných údaj
tvo í hliník 7,5 – 8,3 % zemské k ry.
Nejb žn jší horninou na bázi hliníku je bauxit, Al2O3
2 H2O. Obvykle bývá
doprovázen dalšími p ím semi na bázi oxid k emíku, titanu, železa a dalších. Jiným významným minerálem je kryolit, hexafluorohlinitan sodný Na3AlF6, používaný p edevším jako tavidlo pro snížení teploty tavení bauxitu. Minerály na bázi oxidu hlinitého Al2O3 pat í mezi velmi významné i cen né. Korund je na 9. míst
Mohsovy stupnice tvrdosti. Technický oxid hlinitý se nazývá také
elektrit a je hojn využíván k výrob brusného papíru. [1] Hliník vytvá í tyto nejznám jší slou eniny : Al2O3 - oxid hlinitý (safír, korund) Na3AlF6 - hexafluorohlinitan sodný (kryolit) AlCl3 - chlorid hlinitý Al2(SO4)3 - síran hlinitý Al (CH3COO)3 - octan hlinitý K Al (OH)4 - tetrahydroxohlinitan draselný Al (OH)3 - hydroxid hlinitý Al2 (HPO4)3 - hydroxyfosfore nan hlinitý [1]
11
2.2.1 Základní fyzikáln - chemické vlastnosti Neušlechtilý st íb it
šedý, kujný kov, elektricky velmi dob e vodivý.
V p írod se vyskytuje zejména ve form slou enin, nejznám jší rudou je bauxit Al2O3 . 2 H2O (dihydrát oxidu hlinitého). Ve slou eninách se vyskytuje pouze v mocenství Al+3. V kyselém prost edí jako hlinitý kation, v alkalickém prost edí jako hlinitanový anion [AlO2]-. Hliník je v
istém stavu velmi reaktivní,
na vzduchu se však rychle pokryje tenkou vrstvi kou oxidu Al2O3, která chrání kov p ed další oxidací. Hliník je velmi dob e rozpustný ve z ed ných kyselinách, koncentrovaná kyselina dusi ná jej však stejn
jako vzdušný kyslík pokryje
pasiva ní vrstvou oxidu. Také hydroxidy alkalických kov
snadno rozpoušt jí
kovový hliník za vzniku hlinitan (AlO2)-. [2]
2.2.2 Výroba Hlavní surovinou k výrob hliníku je bauxit, obsahuje 55 až 65% Al203, lze ho vyrobit i z jiných druh surovin jako nap . z kaolinu, syenitu, leucitu, nefelinu atd., ale nevyplatí se to, protože výroba je velice nákladná. N kdy jde o kombinovanou výrobu Al203 a alkálií, pop . cementu. Pochody výroby Al203 se d lí na pochody kyselé a zásadité. Kyselých metod se používá ke zpracování nebauxitických surovin. Bayer v zásaditý pochod se zakládá na principu rozkladu bauxitu sodným louhem
za vyšších teplot a tlak
v autoklávech. Tím vzniká hlinitan sodný a nerozpustný zbytek. Od roztoku se odd lí usazováním a filtrováním. Roztok hlinitanu se vymícháváním, o kováním hydroxidem hlinitým a následným ed ním rozloží na Al (OH)3 a NaOH. Hydroxid hlinitý se p i 1200°C kalcinuje na Al2O3,to je kone ná surovina pro elektrolýzu hliníku Bayernovým pochodem, hodící se pro zpracování bauxitu s vysokým k emi itým modulem, který se p evede na Al2O3. Tyto postupy jsou velice nákladné, proto nejsou zavedeny v pr myslu. Kovový hliník se vyrábí tavnou elektrolýzou, tímto zp sobem vyrobený hliník má istotu od 99,5% Al více. Hlavní ne istotou v hliníku je železo a k emík. Hliník, který se vy erpává z elektrolitických van, do udržovacích pecí se p eváží v pánvích, z kterých se odlévají bu kousky nazývané ingoty, nebo i polotovary (drát,cihly 12
atd.) Na odstran ní nekovových ne istot a plyn
se používá rafina ních
postup pomocí rafina ních solí, chlórování atd. Velmi istý hliník se používá na výrobu speciálních slitin hliníku používaných v elektrotechnice, chemii, v motorech automobil . [2]
Tab. . 2 .1 Porovnání vlastností hliníku a oceli
Vlastnosti
Hliník
Nízkouhlíková ocel
M rná hmotnost p i 20 °C
2699
7850
P i teplot tavení [kg.m-3]
2380
7000
M rná hmotnost oxidu Al2O3 [kg.m-3]
3960
------
Teplota tavení [°C]
660
1530
Teplota tavení Al2O3 [°C]
2250
------
Tepelná vodivost
2.1
[J.cm-1.s-1.°C-1]
0.46
Tepelná roztažnost
23.8
12
Elektrická vodivost [S]
35
8
Pevnost [MPa]
70-100
300-400
Tažnost [%]
30-40
30-35
[°C-1.10-6]
Zdroj: Ing. Ji í Koutný – Hliníkové materiály a možnosti jejich sva ování
13
2.2.3 Mechanické vlastnost i hliníku N které vlastnosti hliníku, zejména vlastnosti mechanické, lze ovliv ovat p idáváním r zných legujících prvk
do istého hliníku. Vznikají tak hliníkové
slitiny, což jsou obvykle tuhé roztoky s omezenou rozpustností. Hliníkové slitiny lze rozd lovat dle r zných hledisek. V praxi se slitiny d lí podle zpracovávání na slitiny tvá ené a slévárenské. Tvá ené slitiny se podle tepelného zpracování dále d lí na slitiny nevytvrzovatelné a vytvrzovatelné. Vytvrzováním rozumíme tepelné zpracování, kterým lze zlepšit n které mechanické vlastnosti, zejména pevnost. Schematicky je rozd leni slitin ve vztahu k rovnovážnému diagramu znázorn no na následujícím obrázku. [2]
Obr. 2.1 Rozd lení hliníkových slitin Zdroj: Ing. Ji í Koutný – Hliníkové materiály a možnosti jejich sva ování Nevytvrzovatelné slitiny, jsou slitiny, u kterých nelze tepelným zpracováním zvýšit pevnost ani tvrdost, p ípadn
by výsledný efekt byl velice malý,
neodpovídající vynaloženým náklad m. Tyto slitiny lze v tšinou zpev ovat za studena tvá ením.[2]
14
Mezi nevytvrzovatelné slitiny adíme slitiny na bázi Al-Mn a Al-Mg (Dají se vytvrzovat, ale ve v tšin p ípad se používají v nezpracovaném stavu). Slitiny Al-Mg jsou práv neefektivnosti
p ípadem slitin, které by se mohly vytvrzovat, ale díky
vytvrzování
je
adíme
mezi
nevytvrzovatelné
slitiny.
Nejvýznamn jšími p edstaviteli této skupiny jsou slitiny: [2] AlMn1 - potraviná ský a chemický pr mysl, obaly, nádoby, plechy. Výborná tvá itelnost díky Mn. AlMg2 - potraviná ský a chemický pr mysl. AlMg5 - automobilový pr mysl - karoserie. Ho ík zvyšuje pevnost a zajiš uje dobré vlastnosti i p i nízkých teplotách. AlMg4.5Mn1 - odolnost proti mo ské vod - stavba lodí. [3] Vytvrzovatelné slitiny mohou díky tepelnému zpracování výrazn zvýšit svoji pevnost avšak p i poklesu tažnosti. Vytvrzování spo ívá v rychlém ochlazení z teploty okolo 500 °C ve vod
i oleji a dále p irozeným nebo um lým
stárnutím slitiny. P i p irozeném stárnutí za b žné teploty okolí m že proces vytvrzování trvat n kolik dní až m síc . Um lé stárnutí p i teplotách 50 - 150 °C zkrátí tento proces na n kolik hodin. Hlavní skupiny slitin jsou tyto: slitiny s nízkou a st ední pevností (AlMgSi, AlZnMg - dosažitelné pevnosti 200 až 350 MPa) a slitiny s vysokou pevností (AlCuMg, AlZnMgCu - dosažitelné pevnosti 400 až 700 MPa). Nevýznamn jšími p edstaviteli vytvrzovatelných slitin jsou: AlMg0.5Si0.5 a AlMg1Si1 - dobrá tva itelnost za tepla, malá citlivost na ochlazovací rychlost. Dobrá sva itelnost a eloxovatelnost. Použití pro výrobu tvarov
složitých výlisk
(nap . chladící žebra el. motor ) a velkých profil
pro stavbu vagon . [3] AlZn4Mg1 - obdobné vlastnosti a použití jako p edchozí typ. AlCuMg - slitina známá pod obchodním názvem dural. Vysoká pevnost, ale horší tva itelnost. Použití na draky letadel a sk ín kolejových vozidel. AlZn6MgCu - nejpevn jší vytvrzovatelná slitina - superdural (pevnost až 700 MPa). Použití jako u duralu. V sou asné dob se ve stadiu vývoje nacházejí slitiny typu Al - Li. Jedná se o velmi lehké slitiny, práv díky legování Li, což je 15
nejleh í kov v bec (m rná hmotnost 544 kg.m-3). Jsou vyvíjeny výhradn pro letecký pr mysl, avšak jejich vysoká cena a stále ješt
nespolehlivá
technologie výroby brzdí jejich masové nasazení. Novinkou posledních let jsou slitiny hliníku s p ísadou skandia – tento materiál se tém
výhradn používá
p i konstrukci vojenských stíhacích letadel a na rámy revolver , kde se používají i pro nejvýkonn jší ráže. Slévárenské slitiny jsou ve srovnání se slitinami ur enými pro tvá ení mén
tvárné, ale vyzna ují se dobrou
sbíhavostí do formy a malým sklonem ke vzniku trhlin za tepla a k tvorb staženin. Mechanické vlastnosti závisejí nejen na chemickém složení, ale také na zp sobu lití. Obecn
lze íci, že nejvyšší pevnosti dosahují po tepelném
zpracování odlitky lité do kokil. Naopak tepelné zpracování není vhodné aplikovat po tlakovém lití. [3] Hlavní skupiny slévárenských slitin jsou tvo eny: Al - Si (tzv. Silumin), výborná zabíravosta dobrá odolnost proti trhlinám zatepla. Al - Mg nejlepší slévárenská slitina. Výborná odolnost proti korozi. Al - Cu dobrá odolnost proti opot ebovávání i za vysokých teplot (písty spalovacích motor ) Al - Zn dobrá slévatelnost, snadné tepelné zpracování, dobré mechanické vlastnosti. [3] 2.2.4 Obráb ní hliníku a jeho slitin Zvýšený trend využití hliníkových slitin je z ejmý i v objemu jejich aplikací na sou ásti, které jsou z nich vyráb ny odléváním a t ískovým obráb ním - jde nap íklad o bloky motor , válce, hlavy motor , kola a další. S tím úzce souvisí i snaha výrobc o ekonomické obráb ní t chto sou ástí. Hliník a jeho slitiny však p i obráb ní, zejména za sucha, pat í mezi velmi problémové materiály i p es pom rn nízké mechanické vlastnosti. Je to zp sobeno jejich vysokou tepelnou vodivostí, výrazným sklonem k adhezi na b it v tšiny
ezných
materiál a nízkou teplotou tavení - maximáln do cca 650 °C. Vlivem vysoké tepelné vodivosti se p i obráb ní odvádí zna né množství tepla z místa ezu do obrobku a vysoká tepelná roztažnost hliníku má za následek tepelné deformace obrobku. Vzhledem k nízké teplot 16
tavení vznikají problémy
s utvá ením t ísky, jejím odvodem a nalepováním na b it, eventuáln
elo
b itové desti ky. Problém nalepování hliníku p i obráb ní standardními eznými nástroji ze slinutého karbidu je všeobecn
známý. Tendence k nalepování
stoupá s rostoucí zrnitostí karbidu wolframu (WC), obsahu kobaltu (Co) a drsností
ezné hrany a povrchu
ezného nástroje. Zvýšení kteréhokoli
uvedeného parametru se projeví ve zvýšeném nalepování hliníku na ezný nástroj. U nástroj
s povrchovou úpravou diamantovým mikro lešt ním
se v d sledku nižší drsnosti adheze snižuje. Další nalepování hliníku omezuje aplikace ochranných vrstev s nízkým koeficientem t ení = 0,1 ÷ 0,2 (nap . TiB2, MoS2, DLC vrstvy). Obdobný antiadhezní ú inek mají i diamantové povlaky nebo polykrystalický diamant. Aplikace t chto materiál
je nejvhodn jší pro
obráb ní hliníkových slitin s vyšším obsahem k emíku (Si (12 %) z d vodu nízké afinity a adheze uhlíku a hliníku a vysoké ot ru vzdornosti diamantu. [4] 2.2.5 Hliníkové profily V sou asné dob se hliník používá tém
všude kolem nás a to p evážn
díky jeho výborným vlastnostem. Hliníkové profily mají velmi dobrou pevnost, nízkou hmotnost, velmi dob e odolávají korozi, jsou dob e tvá itelné a pomocí r zných typ
povrchových úprav jej m žeme dokonale p izp sobit okolnímu
prost edí. Z celé ady speciálních hliníkových profil
pat í mezi ty nej ast ji
vyráb né a používané nap íklad hliníkové profily pro výstavbu celých pr myslových provoz , dopravník , manipulátor , montážních a skladových sestav, pneumatických automatiza ních prvk , hliníkové profily pro drobné spot ebitele jako nap íklad prvky pro výrobu zimních zahrad, hliníkové profily pro reklamu a design, hliníkové profily pro speciální a jednoú elové stroje, hliníkové profily k montáži výstavnických stánk , nábytka ské hliníkové profily, podlahá ské hliníkové profily, hliníkové profily s tepelnými mosty pro výrobu oken a dve í, hliníkové profily pro výrobu sv tlík a prosv tlovacích systém , velmi asto jsou používané hliníkové profily v kombinaci s polykarbonáty jako pasivní bezpe nostní prvky a oplocení v pr myslu a mnoho dalších speciálních profil pro široké spektrum r zných pr myslových odv tví a obor . [4]
17
Životnost povrchových úprav hliníkových profil V interiéru je hliník a jeho slitiny p i b žném používání velice odolný. Hliník a r zné varianty povrchových úprav jsou mnohem odoln jší v
i drobnému
mechanickému poškození (vrypy, od rky) než ostatní b žné materiály (d evo, plasty, textilie). Díky technologii výroby - tažení za studena - mají profily velkou pevnost v ohybu a jsou dokonale rovné. [4]
18
3. Srovnání Al konstruk ních systém s ostatními 3.1 Pozitiva hliníkových konstrukcí 1) Minimální náklady - cena samotného hliníkového konstruk ního materiálu dnes již hraje až druho adou roli protože úspora
asu znamená ušet ené
náklady. Díky zcela jednoduché a rychlé montáži, nízké hmotnosti a komplexní podpo e p i vývoji konkrétního ešení se zredukují veškeré výrobní náklady na minimum. [5] 2) Variabilita a op tovné využití - Další positivní body ve prosp ch hliníkových konstruk ních systém
jsou ty, že konstrukci nemusíme sva ovat, pomocí
spojového systému ji jednoduše a velmi rychle sestavíme a stejn jednoduše ji kdykoliv pozm níme, rozší íme nebo rozebereme a díly použijeme na zcela jinou konstrukci nebo za ízení. Montované spoje systému jsou p itom pevné a stabilní, srovnateln
se spoji sva ovanými. [5]
3) Vysoká únosnost profil i spoj Komponenty profilových systém
jsou p evážn
vyráb ny z hliníkové slitiny
6063 kvality T66, tepeln vytvrzené (F25) podle DIN EN 755. Mimo skute n speciálních aplikací t žkého pr myslu (nap . stroje do kamenolom ) lze hliníkové systémy spolehliv použít i tam, kde je konstrukce vysoce zatížena a namáhána. [5] 4) Prost edí - odolnost i šetrnost Hliníkové konstruk ní systémy jsou díky použitým materiál m vysoce odolné v
i korozi v obvyklém korozním prost edí i v ad zvláš agresivních korozních
prost edí - není t eba žádná povrchová úprava ani údržba. Navíc jsou veškeré profily opakovan využitelné v jiných konstrukcích a také pln recyklovatelné. [5]
19
3.2 Hliníkové ty e a profily Stejn jako jiné Al produkty, tak i hliníkové ty e a profily nacházejí stále v tší uplatn ní v sou asném pr myslu a stavebnictví. Jejich vzr stající obliba je dána jejich chemickými a mechanickými vlastnostmi, k nimž pat í p edevším nízká m rná hmotnost, dostate ná pevnost p i výborné tvárnosti, dobrá sva itelnost, vysoká odolnost v Nemén
i korozi, velmi dobrá elektrická vodivost.
významné jsou jeho vlastnosti antistatické, a také skute nost,
že se jedná o nemagnetický materiál s možností recyklace. [6] 3.2.1 Ty e Výhody Al - ty í jako dobrá obrobitelnost a stálost mechanických vlastností v
pr b hu
opracování
se
pln
zúro í
v
sou asném
strojírenství
a automobilovém pr myslu. Uplatn ní Al ty í m žeme hledat také v jiných oborech jako stavebnictví, textilním, elektronickém, leteckém a lodním pr myslu. [6] 3.2.2 Hliníkové profily: Stejn jako u Al ty í i u profil je na trhu široká škála slitin a tém variabilita tvar
a rozm r , která vede k uspokojení požadavk
neomezená ze všech
odv tví sou asného pr myslu a stavebnictví. [6] Zejména obory, které vyžadují dobrou sva itelnost, následnou povrchovou úpravu, odolnost v
i korozi a nízkou hmotnost stále ast ji nacházejí uplatn ní
t chto vynikajících vlastností. [6] Výhody hliníkových profil : minimum technických limit , snadná obrobitelnost, pom r hmotnost-pevnost, dlouhá životnost, minimální údržba, 20
moderní design, rychlé a snadné konstruování s p ehledným katalogem a knihovnou prvk pro CAD aplikace na CD, provedení stroj spl ující nejnáro n jší požadavky zákazníka bez nárok na nákladný strojní park, vysoká p esnost, pevnost a životnost jednotlivých díl
p i zachování
nízké hmotnosti konstru ního celku, cenov
dostupná ešení díky jednoduché p íprav
výroby, jednoduché
montáži a možnosti opakovaného použití jednotlivých díl , velký výb r prvk
-
ty i rozm rové
ady p esných eloxovaných
hliníkových profil s množstvím p íslušenství a dopl k . [6]
21
4. Charakteristika hliníku s ohledem na jeho vlastnosti Mechanické a technologické vlastnosti hliníku a jeho slitin SN
STAV CHEMICKÉ MATERIÁLU OZNA ENÍ
42 4005 .11 .12 .21 .31
Al 99,5
42 4201 .11 .62
AlCu4Mg
42 4203 .11 .62
AlCu4Mg1
42 .11 4413 --.21 .31
AlMg3
Rm Rp HB (Mpa) (Mpa) 60100 60100 min 100 105145 180250 min 370 240 380440 170240 220270 220270 min 250 min 190
42 4415 .11 .21 .31
255275 AlMg4,5Mn0,7 240AlMg5 280 min 280 min 330
42 4400 .11 .21 .31 .62
max 150 min 150 180 210
42 .72 4222
AlMgSiMn
360545
min 20
80155 235255
250290
80 130 130
105125
1823 1823 2535 3340 5575 90125 6075 95130
4360 63 5570 7085
6975 5565 80100 90115 3040 4555 5060 5070
260475
22
SVA ITELNOST OBROBITELNOST
velmi dobrá
špatná mén dobrá
špatná
dobrá velmi dobrá
špatná
dobrá velmi dobrá
velmi dobrá
mén dobrá dobrá dobrá dobrá dobrá
velmi dobrá velmi dobrá
dobrá dobrá dobrá velmi dobrá
velmi dobrá
špatná špatná mén dobrá dobrá
104špatná 160
velmi dobrá
EN AW-1050A Používá se tém
ve všech oblastech pr myslu (elektrotechnický, chemický,
potraviná ský, letecký, strojírenský, stavební, automobilní aj.) na konstruk ní prvky a uzly mechanicky málo namáhané, vyžadující materiál vysoce tvárný, dob e sva itelný, zna n
korozn
odolný, velmi dob e tepeln
a elektricky
vodivý i reflexibilní. Je sva itelný prakticky všemi zp soby. Je však nevhodný pro obráb ní
eznými nástroji vzhledem k vysoké houževnatosti. Typické
výrobky: elektrotechnické materiály, vým níky chemických za ízení, chladi e automobil , reflektory, zrcadla, obaly, kryty, nádrže, nádobí, okenní rámy, dve e, domovní fasády, st echy, vybavení vagon a automobil apod. [6] EN AW-2017 Konstruk ní materiál se st ední pevností, dob e t ískov
obrobitelný, málo
chemicky odolný, citlivý k mezikrystalické korozi, náchylný k tvorb
trhlin p i
sva ování. Tva itelnost je dobrá za tepla, vyhovující po žíhání a rozpoušt cím žíhání (kalení), snížená ve vytvrzeném stavu. Vytvrzením za studena se významn zvýší pevnost slitiny. Vhodný materiál pro sou ástky a konstruk ní prvky letadel, kolejových vozidel, automobil
a jiných dopravních prost edk ,
zejména konstrukcí nýtovaných a šroubovaných. Typické výrobky: vrtulové listy, lopatky chladících ventilátor , kryty vrtulového náboje aj. [6] EN AW-2024 Konstruk ní materiál s vysokou pevností po tepelném zpracování a nízkou korozní odolností. Výrobky pracující p i teplot nad 100°C musí být vytvrzovány za tepla. Maximální provozní teplota 150°C. Za ur itých podmínek též vhodný ke sva ování. Obrobitelnost eznými nástroji je po vytvrzení dobrá, po žíhání špatná. Používá se na st edn a siln namáhané sou ásti, u nichž se požaduje zvýšená životnost p i prom nném namáhání nebo pod vlivem krátkodob zvýšené teploty, pro letadla (kostry pro potahy, p epážky, žebra, nosníky, táhla ízení), kolejová vozidla, automobily a jiné dopravní prost edky, jakož i pro stavebnictví. [6] 23
EN AW-3103 Materiál je pevn jší než
istý hliník p i zachování vysoké tvárnosti,
nevytvrzovatelný, dob e chemicky odolný, velmi dob e korozn odolný (tém jako istý hliník). Tepelná a elektrická vodivost je však oproti hliníku zna n nižší. Je velmi dob e sva itelný všemi zp soby. Používá se ve stavu m kkém nebo tvá eném za studena. Používá se na málo namáhané výrobky p ipravené hlubokým
tažením,
ohýbáním,
sva ením
v
pr myslu
chemickém,
v
elektrotechnice. Typické výrobky: nádrže nej ast ji sva ené, kryty potrubí, za ízení vyráb jící kapalný kyslík - d licí kolony, výpln kola, potrubí, vým níky tepla a nádrže, p ístroje, chladi e pro automobily a traktory, nádoby na kapalinu. Dráty slouží k výrob nýt . [6] EN AW-5083 Materiál st edn
pevný, velmi dob e chemicky odolný, nevytvrzovatelný.
Vyzna uje se velmi dobrou leštitelností a velmi dobrou odolností v Sva itelnost je vyhovující, sva ené spoje jsou korozn
i korozi.
odolné tém
jako
základní materiál. Obrobitelnost eznými nástroji je snížená u materiálu v m kkém stavu a vyhovující v tvrdším stavu. Velmi dobrá plasticita v m kkém stavu. Používá se na st edn namáhané konstrukce, jež mají odolávat korozi a mo ské vod . Použití pro potraviná ský a chemický pr mysl, pro vnit ní a vn jší architekturu, pro stavbu vozidel a plavidel. Typické výrobky: potrubí, nádoby na tekutiny pracující p i tlaku do 1,6 MPa a teplotách -196 až + 150°C, sou ásti p ístroj , cisterny, ochranné kryty. [6] EN AW-5251 Materiál st edn
pevný, velmi dob e chemicky stálý, velmi dob e korozn
odolný, velmi dob e leštitelný. Je velmi dob e sva itelný v ochranné atmosfé e argonu. Tvá ením za studena se zvyšuje jeho pevnost a zejména jeho mez kluzu, snižuje se však tažnost. Tvá ení však nemá vliv na korozní odolnost a sva itelnost. Používá se na st edn
namáhané konstrukce, od nichž se
vyžaduje odolnost proti korozi a mo ské vod a dobrá technologická tvárnost 24
v potraviná ském a chemickém pr myslu, vnit ní i vn jší architektura, stavba vozidel a plavidel. Typické výrobky : potrubí, nádobí na tekutiny, p epážky, regály, elektrické rozvody, dve e, okenní rámy, plášt hodin, palubní nástavby mo ských a í ních lodí, tapety, obaly, nádrže aj. Drát se používá k výrob nýt . [6] EN AW-5754 Materiál st edn pevný, nevytvrzovatelný, velmi dob e odolný ke korozi, mo ské vod a tropickým podmínkám, je pro n j charakteristická velmi dobrá chemická odolnost. Je velmi dob e sva itelný všemi zp soby, p i emž sva ené spoje jsou korozn
odolné, tém
jako základní materiál. Vyzna uje se velmi dobrou
leštitelností. Obrobitelnost eznými nástroji v m kkém stavu je nevyhovující, avšak v tvrdším stavu již vyhovující. Jeho plasticita je velmi dobrá v m kkém stavu a vyhovující ve stavu p ltvrdém. Používá se na st edn
namáhané
konstrukce, sva ované sou ásti a konstrukce, které mají odolávat korozi a mo ské vod . Nádoby ze žíhaného a deformací zpevn ného materiálu mohou být vystaveny tlaku až 1,6 MPa p i teplotách od -196 do +150 °C. Nachází široké použití v potraviná ském a chemickém pr myslu, p i stavb
vozidel a
plavidel, ve vn jší i vnit ní architektu e. Typické výrobky: potrubí, nádoby na tekutiny,
nosné konstrukce,
vým níky tepla, ochranné
kryty,
sou ásti
zem d lských, textilních, zpracovatelských stroj , automobil , plavidla, nádrže isti ek. [6] EN AW-6082 Konstruk ní materiál s dobrou tvárností, leštitelností a odolností proti korozi, dobrou schopností elektrolytické oxidace, vhodný ke sva ování. Má dobré plastické vlastnosti v žíhaném stavu, vyhovující ve vytvrzeném stavu. Tva itelnost p i teplotách 450 - 500°C je velmi dobrá. Korozní odolnost je velmi dobrá, u tohoto materiálu se neprojevuje sklon ke koroznímu praskání pod nap tím. Obrobitelnost eznými nástroji je nevyhovující v žíhaném stavu a vyhovující ve vytvrzeném stavu. Používá se na sou ásti se st ední pevností dlouhodob
pracující p i teplotách 50 až -70°C, u nichž se požaduje dobrá 25
technologi nost, korozní odolnost a dekorativní vzhled ve stavebnictví, potraviná ství, pro jemnou mechaniku, na letadla, vozidla apod. Typické výrobky: kabiny letadel a vrtulník , krytiny, intarzie, rámy dve í, p epážky, eskalátory, nábytek, nýtované mosty, mostové je áby, stožáry. [6]
26
5. Praktický p íklad využití hliníkových komponent Jako názorný p íklad využití hliníkových profil
jsem zvolil p esnou
dokumentaci úkolu, který jsem mohl osobn sledovat. Jednalo se o návrh transportního dopravníku, který má sloužit k optimalizaci materiálového toku p i výrob proudových jisti
K350.
Modul K350 rozlišujeme na : 1) Jednofázový proudový jisti – nazýván K35O modul. 2) Trojfázový proudový jisti – složen ze 3 modul K350, vzniká trojblok tedy trojfázový jisti .
Dopravníkový systém m l zajistit: -
snížení množství rozpracovaného materiálu ve výrob ,
-
snížit zát ž obsluhy p i manipulaci s t žkými bednami,
-
zajistit funkci FIFO,
-
vyrovnat výrobní cyklus jednotlivých pracoviš ,
-
vytvo it pot ebnou zásobu materiálu pro provoz potiskovacího centra.
Zadání ešeného úkolu: Dle p edpokladu by m l dopravník umožnit plynulý transport modulu K350 a také 3 - bloku modulu K350, zásobovat všechna propojená pracovišt zpracovávanými
moduly
a
to
bez
jakýchkoliv
výpadk
zp sobených
dopravníkem ve smyslu jeho konstrukce a funk nosti. Dopravník bude propojovat následující pracovišt :
27
1. pracovišt a) kde je provád na montáž a nýtování modulu K350 (jednofázové jisti e), b) kde je provád na montáž a nýtování 3 modul K350 do trojbloku (trojfázové jisti e). 2. pracovišt Zde je provád n tamponovým tiskem potisk modul
K350 na karuselovém
poloautomatu. 3. pracovišt Na tomto pracovišti probíhá balení jednotlivých modul do malých a st edních krabic a nakonec na europalety.
Plán výroby: 6.000 ks vyráb ných blok z 3 monomodul K350 / týden (ve dvousm nném provozu). K dispozici je 250 pracovních dní / rok, dv sm ny / den (= 15 hodin /den), 10 sm n / týden. P edpokládá se, že 95% vyráb ných modul K350 bude v provedení 3 - bloku, tzn. zbytek výroby budou jednotlivé moduly. Ovládání dopravníku musí být jednoduché, aby jej zvládla zau ená osoba. P ístup ke všem
ástem
dopravníku musí být snadný. P i koncepci dopravníku musí být zohledn ny pr chody kolem pracoviš , p ípadn
zohledn ny obslužné chodníky kolem
pracoviš . Je nutno brát z etel na fakt, že
innosti -
( i jednotlivé operace) všech
pracoviš , jež by m l dopravník vzájemn propojit mají rozdílnou spot ebu asu práce, ovšem po et jednotlivých pracoviš koncipuje a dodá odb ratel tak, aby byly rozdíly eliminovány násobností pracoviš . Tzn. u operace montování a nýtováni se jeví jako vhodný po et pracoviš 2 ks, u operace balení by m lo 28
být po ítáno se 3 ks pracoviš . Operace potisku bude realizována pomocí 1 ks pracovišt (karuselového poloautomatu).
V sou asné dob bylo možno po ítat s následující spot ebou asu práce: 1. pracovišt a) Montáž a nýtování modulu K350 – jednofázového jisti e 0,385 Nmin / ks, Nm = 1.169 ks/sm na b) Montáž a nýtování 3 monomodul K350 do bloku – t ífázového jisti e 0,633 Nmin/ks, Nm = 711 ks /sm na 2. pracovišt Potisk modulu K350 na poloautomatu 0,264 Nmin/ks, Nm = 1.700 ks/sm na Z d vodu nastavování stroje (tlaky, zdvihy, hustota barvy, atd.) je po ítáno s množstvím cca. 1425 ks / sm na 3. pracovišt a) balení jednopólových jisti
– Montáž a balení p ístroje K350
0,311 Nmin/ks, Nm = 1447 ks/sm na b) balení trojpólových jisti
– Montáž s balení 3 modul K350 v bloku
0,790 Nmin/ks, Nm = 570 ks / sm na
I když dojde k výraznému vyrovnání kapacit p idáním výše uvedených pracoviš , nebude dosaženo vyrovnání kapacit ze 100%. Proto je t eba mezi jednotlivými pracovišti koncipovat dopravník tak, aby sloužil pro ur ité množství kus
jako „zásobník“. Toto p edevším s p ihlédnutím na volné plochy (viz. 29
Obrázek ervená plocha) ve stávajícím p dorysu a s ohledem na znásobení pracoviš . Jako optimální se jeví minimální zásoba 2 až 3 hodin práce mezi jednotlivými pracovišti. Sou ástí ešení koncepce dopravníku požadujeme i návrh, jak optimáln
ešit
problém transportu všech t í variant jednotkového provedení p i jejich rozdílném zpracování na pracovišti .2 potisku a následn
balení. Vzhledem k dlouhým
as m nastavování potisku modul na karuselovém poloautomatu je po ítáno s tiskem vždy jen jednoho modulu ze zakázky. Tzn. nejprve jsou potisknuty ze zakázky všechny jisti e L1, poté L2 a poté L3. Na následném pracovišti balení jsou však baleny všechny varianty sou asn . ešitelem úlohy byla uvažována doprava modul
bu
p ímo na dopravníku,
nebo mohou být uloženy do speciálních ráme k ,
i také ve stávajících
p epravkách (200×315×465mm) výška × ší ka × délka. Do stávající transportní p epravky je možno umístit až 10 ks blok 3 – modul . Váha plné p epravky = 13,01 kg.
Popis práce provád né pracovníky jednotlivých pracoviš Pracovník na pracovišti .1 montáž a nýtováni odebere produkt a odloží jej na dopravník a produkt (modul K350) pokra uje plynule na dopravníku k dalšímu pracovišti. Na následujícím pracovišti .2 potisk - pracovník odebere produkt z dopravníku, provede pat i nou operaci a op tovn na další
odloží produkt
ást dopravníku. Produkt op t plynule a automaticky odchází
na dopravníku k dalšímu následujícímu pracovišti .3 balení. Zde je op tovn z dopravníku
odebrán
pracovníkem.
Toto
je
provád no
kontinuáln
až do zpracování pot ebného množství za sm nu. Všechny innosti spojené s odebíráním p ístroje z dopravníku a s ukládáním p ístroje na dopravník musí být umožn ny v souladu s platným ergonomickým standardem dle 614-1 BSZ a
SN ISO 6385.
30
SN EN
Obr. 5.1 - Popis pracovišt
Obr. 5.2 - Výkresový p dorys pracovišt 31
Pracovišt
.1
Pracovišt
.2
Pracovišt
.3
Obr. 5.3 – Ozna ení volných ploch na pracovišti erven
ozna ené jsou prostory, které mohou být využity pro ešení toku
materiálu na díln .
Obr. 5.4 - Pohled na pracovišt
Obr. 5.5 - Balení modul
32
Obr. 5.6 - Kontrola Z uvedených obrázk
Obr. 5.7 - Bedýnky lze vid t pohled na dílnu, kde se nachází
3 výše
zmín né pracovišt .
Návrh potiskovacího centra Nové ešení má za úkol umožnit kontinuální a bezproblémovou meziopera ní dopravu sou ástí pr b hu výroby s p ihlédnutím na odlišnou asovou náro nost jednotlivých výrobních operací. Po d kladné prohlídce pracovišt
a n kolika konzultacích s vedoucími
pracovníky provozu bylo vypracováno n kolik ideových návrh , které p edstavovaly alternativy možného ešení toku sou ástek mezi jednotlivými pracovišti. Problém p edstavovala skute nost, že potiskování mono - modul
probíhá
dvojnásobnou rychlostí než ostatní pracovní operace. Pro
ešení této skute nosti se proto uvažovalo s možností meziopera ní
akumulace výrobk pomocí: 1) Manuálního regálového systému 2) Automatického pojízdného páternosteru 3) Dlouhého spirálov orientovaného dopravníku 4) Tyto varianty byly vizualizovaný v následujících náhledech: 33
Prostorové studie možného ešení 3D
1. varianta - OZA - dopravník + 2 regály s kapacitou 600 krabic Tato varianta byla zamítnuta pro velký podíl ru ní práce p i manipulaci s regály. Systém neumož uje automatizaci.
2. varianta - OZA – akumulace- pojízdný páternoster s kapacitou 600 krabic Varianta byla zamítnuta pro velkou komplikovanost a prostorovou náro nost.
34
3. varianta - OZA - dopravník Tato varianta byla zamítnuta z d vodu velké komplikovanosti a prostorové a finan ní náro nosti.
4. varianta OZA – dopravníky nýtování 2. pracovišt doprava modul bez bedýnek
I tato varianta byla zamítnuta z d vodu možnosti poškození a zašpin ní modul p i p eprav .
35
5. varianta OZA – dopravníky doprava modul pomocí bedýnek Varianta p epravy modul v transportních p epravkách byla nakonec zvolena jako výchozí pro další návrhy, které jsou blíže rozebrány viz.dále.
36
Koncepce transportního dopravníku modul K350 Pro kone nou nabídku dopravníkového systému byly nakonec vybrány tyto 2 varianty: 1. varianta – je navrhnuta pro menší kapacitu dopravníku
Obr. 5.8 - Transportní dopravník I. - Nýtování – Potisk Nýtování Varianta 1 – výroba blok
t ímodul , 2 pracovišt
nýtování, 10 ks blok
/
bedýnka, akumulace 1 h 20min, cca 26 bedýnek. Varianta 2 – výroba mono modul , 2 pracovišt nýtování, 30 ks monomodul / bedýnka, akumulace 2 h 30min, cca 26 bedýnek. Potisk - 1 pracovišt
potisku, changeover 30 – 60 min, vratný dopravník
prázdných bedýnek, zp t k nýtování. 37
Obr. 5.9 Transportní dopravník I. - Potisk – Balení Za pomocí vrchního pásu se prázdné bedýnky vrací zp t na pracovišt
.1
Nýtování a montáž Potisk 1 pracovišt potisku - 10 ks blok / bedýnka, akumulace 1 h 05 min, cca 25 bedýnek. 1 pracovišt potisku - 30 ks monomodul / bedýnka, akumulace 3 h 20 min, cca 25 bedýnek. Balení 3 pracovišt balení - vratný dopravník prázdných bedýnek zp t k potisku.
38
2. Varianta – je navrhnuta pro v tší kapacitu dopravníku
Obr. 5.10 Transportní dopravník II. - Nýtování - Potisk
Nýtování 2 pracovišt nýtování - 10 ks blok / bedýnka, akumulace 2 h 25 min cca 46 bedýnek. 2 pracovišt nýtování - 30 ks monomodul / bedýnka, akumulace 4 h 25min, cca 46 bedýnek. Pneumatické p esuny mezi dopravníky Potisk 1 pracovišt
potisku - changeover 30 – 60 min, vratný dopravník prázdných
bedýnek zp t k nýtování 0,264 Nmin/ ks 39
Obr. 5.11 Transportní dopravník II. - Potisk – Balení
Potisk 1 pracovišt
potisku - 10 ks blok / bedýnka, akumulace 1 h 55 min, cca 44
bedýnek. 1 pracovišt potisku - 30 ks monomodul/ bedýnka, akumulace 5 h 45 min, cca 44 bedýnek. Pneumatické p esuny mezi dopravníky. Balení 3 pracovišt balení vratný dopravník prázdných bedýnek zp t k potisku 40
Obr. 5.12 Akumulace monomodul L1, L2 p ed balením
Regálový systém - slouží k do asné akumulaci rozpracované výroby L1 L2 než je k dispozici celá dávka k zapojení tedy i L3.
Regál typu Xlean - Kapacita 24 bedýnek/ regál, 24 bedýnek… 312 kg Rozm ry regálu (ŠxHxV) 1500 x 1200 x 1500 pojezdová kola s brzdou
pro každý typ jednopólu L1, L2 je samostatný regál akumulace L3 na dopravníku bo ní vedení bedýnek
41
6. Shrnutí praktického p íkladu Zákazník – výrobce modul K350 - se po ur ité dob
rozhodl na základ
výsledk výrobního auditu pro zlepšení výkonu pracovišt nýtování, montáže, potisku a balení modul k350. Na za átku úvah stála nutnost rozhodnutí, jaký systém dopravníkového
ešení zvolit. V úvahu p icházela možnost celou
záležitost vy ešit vlastními silami nebo využít nabídek profesionálních dodavatel . První možnost byla okamžit odmítnuta a tak se rozhodovalo, zda bude použit systém t žký, využívající ocelové konstrukce, nebo lehký progresivní systém využívající velkou škálu aluminiových profil a speciálních díl
pro sestavování dopravník . Zvažovala se p i tom i
istota pracovišt ,
nebo ocelové díly bylo nutno opat it nát rem, který se asem m že odírat, olupovat a tak zne istit tém
sterilní výrobní prost edí. V úvahu byla
i skute nost, že hliníkový systém umož oval do budoucna bezproblémovou možnost
zm ny
konfigurace.
Padlo
celkem
jednozna né
rozhodnutí,
že se použije hliníkový systém od sv toznámé firmy, která má na poli t chto dopravníkových systému mnoholetou zkušenost. Na
praktickém
p íkladu
lze
vid t,
pro dopravníkový systém p i výrob
jak
modul
postupuje
ešení
zadání
K350. Po obdržení zadání
od zákazníka nastupuje diskuse nad jednotlivými možnými variantami, které p icházejí
v úvahu.
V další
fázi
se
jednotlivé
myšlenky
p evedou
do jednoduché 3D vizualizace tak, aby bylo možno variantu posoudit skute n objektivn . Po vy azení nevhodných variant je proveden návrh dvou variant finálního ešení. V našem p ípad
se zákazník rozhodl pro druhou uvedenou
variantu. V sou asné dob probíhá výroba jednotlivých dopravníkových skupin tak, aby byl spln n termín dodání, stanovený zákazníkem. Tento p íklad poukazuje na masivní použití aluminiových profil vyrobených. Sou ástí
ešení je samoz ejm
a komponent z n j
i sofistikovaný
ídící systém
využívající adu optických senzor , pomocí kterých je ízen pohyb dopravník .
42
7. Záv r Posláním této práce je poukázat na roli slitin hliníku v naší civilizaci. Hliník jako kov mohl být prakticky používán pom rn nedávno, jeho hlavní rozmach nastal až v minulém století. Použití slitin hliníku v moderním pr myslu je stále výrazn jší. V decká pracovišt na celém sv t dále intenzivn zkoumají další možnosti použití tohoto lehkého kovu. P íkladem výsledk v deckého bádání je nap íklad aplikace slitiny hliníku a skandia, která je používána na extrémn zatížené sou ástky, jako jsou konstrukce letadel nebo rámy st elních zbraní. V dnešní dob jsme sv dky ím dál ast jšího použití slitin hliníku i pro ty nejb žn jší aplikace, které donedávna byly doménou cenov velmi náro ných výrobk . Použitím slitin hliníku nap íklad v automobilovém pr myslu lze docílit podstatn nižší hmotností vozu a s tím spojenou výrazn nižší spot ebu paliva. Celosv tov rámy tém
rozší ená instalace solárních kolektor
dnes používá na jejich
výhradn hliník…
Lze o ekávat, že v nejbližší dob budeme sv dky b žného použití slitin hliníku na stavby obytných dom , b žných automobil a jiných aplikací. Svojí pevností, korozivzdorností, nízkou hmotností a další perspektivou je hliník jednozna n perspektivn jší než ocel.
43
8. Seznam použitých zdroj [1] MICHNA, S., aj. Encyklopedie hliníku, 1. vyd. D
ín: ALCAN, 2005. 699 s.
ISBN 80-89041-88-4. [2] Technický nau ný slovník 2 díl E – I Praha 1982 [3]
IPERA, J. Chemie A SPN Praha 1984
[4]
SN EN 1999-1-1, Eurokód 9: Navrhování hliníkových konstrukcí, ást 1-1: Obecná pravidla,
NI Praha 2008, (anglická verze General Structural
Rules, CEN Brusel, 2007, 207 s.). [5] LAUŠ,J. Elektrotechnické materiály INCOTEX Brno 1991 [6]
SN EN 1999-1-3, Eurokód 9: Navrhování hliníkových konstrukcí, ást 1-3: Konstrukce náchylné na únavu, (anglická verze Structures Susceptible to Fatigue, CEN Brusel, 2004, 85 s.).
[7]
SN EN 1999-1-4, Eurokód 9: Navrhování hliníkových konstrukcí, ást 1-4: Za studena tvarované plošné profily, (anglická verze Supplementary Rules for Cold-formed Sheeting, CEN Brusel, 2003, 65 s.).
[8]
SN EN 1999-1-5, Eurokód 9: Navrhování hliníkových konstrukcí, ást 1-5: Sko epinové konstrukce, (anglická verze Shell Structures, CEN Brusel 2005, 65 s.).
[9] OSTERMANN, F. Anwendungstechnologie Aluminium. 1. Auflage. Berlin: Springer, 1998. 368 s. ISBN 3-540-62706-5. [10 ] http://www.alfun.cz [11]
http://www.ans-praha.eu
44
