Tarmo Eerma VAAKUMPRESSI PROJEKTEERIMINE LÕPUTÖÖ Mehaanikateaduskond Tehnomaterjalid ja turundus eriala Tallinn 2014
Tarmo Eerma
VAAKUMPRESSI
PROJEKTEERIMINE
LÕPUTÖÖ
Mehaanikateaduskond
Tehnomaterjalid ja turundus eriala
Tallinn 2014
2
SISUKORD
SISSEJUHATUS .................................................................................................................................. 3
1 ETTEVÕTE TUTVUSTUS .......................................................................................................... 4
2 TAUSTAINFORMATSIOON ...................................................................................................... 5
2.1 Termovormimine ................................................................................................................... 5
3 NÕUDED TOOTELE JA TÖÖTINGIMUSED ........................................................................... 7
3.1 Vaakumpressi vaakumpumba andmed .................................................................................. 8
4 MATERJALI VALIK ................................................................................................................... 9
4.1 Vaakumpressi raami materjal S355J2H ................................................................................ 9
4.2 Terase mark S355J2H standard EN 102191:2006 tehnilised näitajad .............................. 10
4.3 Vaakumpressi töötasapinna materjal roostevabateras EN 1.4003 ....................................... 11
4.4 Vaakumpressi membraani materjal ..................................................................................... 12
5 KONSTRUEERIMINE JA TEHNOLOOGIA VALIK .............................................................. 13
5.1 Terasest S355J2 H EN 10204 vaakumpressi detailide ettevalmistamine ............................ 13
5.2 Gaasiamortisaatori tugevusarvutus ...................................................................................... 15
5.3 Konstruktsiooni ja profiilterasest detailide liitmine ............................................................ 18
5.4 Vaakumpressi konstruktsioonile kinnitusdetailide liitmine ................................................ 20
5.5 Vaakumpressi detailide katmine värviga ............................................................................. 21
6 MATERJALIDE MAKSUMUS ................................................................................................. 22
KOKKUVÕTE ................................................................................................................................... 24
SUMMARY ....................................................................................................................................... 26
VIIDATUD ALLIKAD ...................................................................................................................... 28
LISAD ................................................................................................................................................ 30
3
SISSEJUHATUS
Masinaehitus ja toodete projekteerimine on tänapäeva ettevõtluses vajalik tegevus põhjusel, et iga
valdkonna spetsialist teab kõige paremini, mis toodet temal on vaja. Tihti on turul olukord, kus
pakutakse tooteid, mida peab ümber projekteerima, et saada head tulemust. Samuti ei ole mõistlik
omada seadet, millel on palju lisavõimalusi mida ei kasutata, aga nende lisa omaduste eest peab
palju juurde maksma. Igasugune arendustöö on ettevõttele kasulik, sest see kasvatab ettevõtte
väärtust ja annab uusi võimalusi arenemiseks nii ettevõtte töötajatele persolaalselt, kui ka ettevõttele
terviklikult.
Lõputöö teemaks on valitud vaakumpressi projekteerimine. Põhjuseks on antud seadme kasutamine
tööülesannete täitmisel. Ettevõttes kasutatakse seda seadet individuaalsete tallatugede
valmistamiseks, kuid seadmel on omad puudused. Nimelt puuduvad seadmel gaasiamortisaatorid,
mis ei laseks survekaanel töötasapinnale kukkuda ja kaane sulgemiseks kasutatakse käsitsi
fikseeritavaid klambreid, mille kasutamine on võrdlemisi tülikas. Probleemi lahendamiseks on
kasutatud teoreetilise mehaanika teadmisi. Sarnast tehnoloogiat kasutatakse maailmas paljudes
valdkondades pooltoodete vormimiseks. Näiteks valmistatakse keerulise kujuga mööblit, plastikust
detaile, jne. Selliseid seadmeid kahjuks ei pakuta Eestis tavakaubanduses. Välismaal müüakse
vaakumpresse, aga nad on kas liiga suurte või väikeste gabariitmõõtmetega. Soov on tulevikus ka
selline seade valmistada põhjusel, et tihti on olukordi, kus plastikdetailid maksavad palju ja oleks
sellise seadme olemasolul soov valmistada uusi detaile. Näiteks vanade mootorrataste detailid, mida
saab lihtsalt valmistada, aga kättesaadavus on puudulik. Põhjusel, et neid enam ei toodeta ja kellelgi
laos ka ei ole selliseid tooteid. Töö eesmärgiks on teha toote konstuksiooni joonised ja materjalide
teadlik valik ning ka hinnanguline valmistamise maksumus. Lõputöö kirjutamisel oli palju abi
konsultatsioonidest Tallinna Tehnika Kõrgkooli õppejõududega.
4
1 ETTEVÕTE TUTVUSTUS
Rehabilitatsiooniabi OÜ on arenev ettevõte, mille tegevusvaldkonnaks on erinevate meditsiiniliste
abivahendite müük ja klientide nõustamine. Müüdavate tootete lõikes on olulisemateks
müügigruppideks ortoosid, liikumisabivahendid, põetusabivahendid, proteesid. Ettevõtte peamiseks
tegevuspiirkonnaks on Eesti. Koostööpartneriteks on erinevad firmad Saksamaalt, Rootsist, Hiinast,
USA-st jne. Ettevõtte käive 2011.a oli 188 416 eurot ja majandusaasta kasum oli 19 877 eurot.
Ettevõttel on kaks kauplust: üks Keilas ja teine Tallinnas. Lisaks sellele on ettevõttel töökoda
Tallinnas.
Ettevõtte ajalugu
Rehabilitatsiooniabi OÜ on väikeettevõte, mis on asutatud aastal 2007 ning tegeleb meditsiiniliste
abivahendite müügiga.
Omanikud vahetusid aastal 2010, mis pani aluseks proteeside valmistamisele ning sellega seoses
avati Tallinnas töökoda.
Firma andmed
Ärinimi: Rehabilitatsiooniabi OÜ
Registrikood: 10901543
Tänav: Jaama 6
Linn: Keila
Riik: Eesti
Telefon: +372 58099996
5
2 TAUSTAINFORMATSIOON
Vaakumpresside leiutajaks või siis eelkäijaks on Otto von Guericke, kes leiutas 1654. aastal
esimese vaakumpumba. 1850. aastal Heinrich Geissler leiutas vaakumpumba, mis saavutas
vaakumi (0,1 Torr). Sellest sai alguse edasine arendustöö parema jõudlusega vaakumpumpade
väljatöötamiseks ning laienesid ka kasutusvaldkonnad seadmete kasutamiseks.[1]
Kasutusvaldkond on müüdavatel seadmetel väga erinev. Vaakumpresse kasutatakse lamineerimisel
nii reklaamitööstuses kui ka autotööstuses. Autotööstuse armatuurtööpinna selgitav sele1.
Sele 1. Termovormimise tehnoloogiaga valmistatud sedame esipaneel [2]
2.1 Termovormimine
Meetodi kirjeldus: Termovormimine erineb muudest plastide töötlemise meetoditest selle poolest,
et ei nõua suuri surveid ning tänu sellele saab kasutada odavamaid vorme kui nt survevormimise ja
puhumisvormimise korral. Protsessis kasutatakse kuumust, vaakumit ja mõningatel juhtudel ka
survet, et vormida plastleht vastu vormi pinda. Plastleht kuumutatakse ning kasutades vaakumit või
survet tõmmatakse/surutakse pehme leht vastu vormi pinda. Plast kopeerib vormi kuju, pärast mida
6
see jahutatakse ning eemaldakse vormist. Viimases etapis toimub vormitud detaili lõikamine.
Detaili pind ei vaja viimistlevat töötlemist.
Termovormimisel on väga palju erinevaid alaliike: otse vaakumvormimine, tagant haarav
vaakumvormimine - sisetööriist/vorm, mulliks puhutud tagant haarav vaakumvormimine –
sisetööriist/vorm, toega toetav toetav vaakumvormimine – välistööriist/vorm, toega toetav
survevormimine - välistööriist/vorm, mulliks puhutud toega toetav vaakumvormimine
/survevormimine - välistööriist/vorm. Vaakumvormimist selgitab sele 2 kus materjal kuumutatakse
plastse defomatsioonini, ning paigutatakse vormi peale. Vaakum eemaldab vaba õhu ja kuumutatud
materjal säilitab vormi poolt antud kuju.
Kasutusala: Suuregabariidilised plasttooted nt konteinerid, anumad, dušialused, vannid, paadid,
basseinid, autode plastmassist keredetailid, lennukite ja autode tuuleklaasid, meditsiinikomponendid
jne. [3]
Sele 2. Termovormimst seletav sele [4]
7
3 NÕUDED TOOTELE JA TÖÖTINGIMUSED
Antud vaakumpressi kasutatakse individuaalsete tallatugede valmistamiseks. Protsess näeb ette
kipsist jäljendi tegemist, mis on inimese jala järgi valmistatud ja korrigeeritud. Tulemuseks saame
kaks 50 mm kõrgust kipsist jalajäljendit, mille peale pressitakse 15 mm paksusest EVA
(kopolümeer eteen vinüülatetaadist) materjalist negatiivvormid. EVA materjal kuumutatakse
eelnevalt 100°C-ni, mis teeb antud materjali plastseks ja kergesti vormitavaks. Kui negatiiv on
jahtunud, eemaldatakse pressitavad detailid ja protsess on lõppenud.
Seega peab vaakumpressi töötasapind olema õhutihe ja kindlalt hoidma silikoonkummist 2 mm
lehte, et saaks tekkida ühtlane negatiivvorm. Pressi kõrgus peab olema ergonoomiline püsti
töötamiseks ja reguleeritavate jalgadega. Põhjusel, et vaakumpressi raam keevitatakse üheks tükiks
ja hiljem lahti võtmine ei ole võimalik, peab ta läbi mahtuma uksest 1000 mm. Pressiga peab olema
võimalik pressida materjale PP (polüpropüleen) ja PE (polüetüleen), mida kuumutatakse vastavalt
200 °C -ni ja 180 °C-ni. Seega silikoonkumm peab taluma kuumust vähemalt 200 °C. Põhjusel, et
vaakumpressi membraaniks kasutatakse silikoonkummi, mille venivus on üle 600 %, saab pressida
võrdlemisi suuri detaile. Soovitav ei ole maksimum suurusega detaile pressida põhjusel, et
membraani eluiga lüheneb märgatavalt. Samuti ei ole mõistlik maksimum temperatuuriga detaile
kasutada antud seadmes. Vaakumpressi täislahendust selgitav sele 3.
Sele 3. Komplektne vaakumpress
8
3.1 Vaakumpressi vaakumpumba andmed
Vaakumpumbaks valitakse 2-astmeline rootor labapump, millel on suur tootlikkus ja hea
vastupidavus pikaajaliseks tööks, mis on sobilik vaakumvormimiseks. Vaakumpumba
surveanumaks kasutatakse 25 liitrise mahutuvusega surveanumat.
Vaakumpump: Value V-i280SV
Edasimüüja: Reflad OÜ, Türi tn. 3
Tootlikkus: 198 l/min
Maksimaalne saavutatav vaakum: 2x10-1
Pa
Mootor: 0,7 kW
Torustiku ühenduse läbimõõt: ¼ ″
Mõõtmed: 395x145x267 mm
Kaal: 16,3kg [5]
9
4 MATERJALI VALIK
Antud peatükis hinnatakse erinevate konstruksiooniosade materjali sobilikust. Vajalikud andmed on
füüsikalised piirväärtused, keemiline koostis (tabel 1; tabel 2), koos toodete gabariitmõõtmetega.
Toote kirjeldused peavad lähtuma standarditest ja toote andmetest.
4.1 Vaakumpressi raami materjal S355J2H
Ruukki profiiltorud sobivad kasutamiseks erinevates teraskonstruktsioonides nii ehituses kui
ka masinaehituses. Nende lihtne kuju ja suurepärased tugevusomadused võimaldavad luua
vastupidavaid, kergeid ja kuluefektiivseid konstruktsioone.
Valitud võrdkülgne nurkterasprofiil S355J2H survekaanele
Mõõtmed: võrdsed nurgad 20 mm x 20 mm
Terasprofiili seina paksus: 2 mm
Tihedus: 7850 kg/m3
Toote kaal: 0,58 kg/jm
Valitud ruudukujuline terasprofiil S355J2H karkassile
Ristlõike mõõtmed: 25 mm x 25 mm
Terasprofiili seinapaksus: 2 mm
Tihedus: 7850 kg/m3
Toote kaal: 1,36 kg/jm
Standardpikkus: ≥6000 mm: 0/+50 mm
10
4.2 Terase mark S355J2H standard EN 102191:2006 tehnilised näitajad
Mehaanilised omadused
Voolavuspiir Rp 0,2 MPa minimaalne= 355 MPa
Tõmbetugevus Rm MPa T < 3=510−680 MPa
Rm MPa 3 ≤ T ≤ 16 = 470−630 MPa
Suhteline pikenemine A5% minimaalne: 20 %
Löögisitkuse temperatuur: -40 °C
Tabel 1
Ruukki standardse terasemargi S355J2H ja standardiga EN 10219 terasemargi S355J2H keemilise
koostise võrdlus [6]
C Si Mn P S
Ruukki standardne terasemark S355J2H
Tavaline sisalduse % 0,08 0,18 1,4 0,01 0,006
Maksimaalne sisalduse % 0,16 0,25 1,6 0,02 0,012
S355J2H standardiga EN 10219
Maksimaalne sisalduse % 0,22 0,55 1,6 0,035 0,035
11
4.3 Vaakumpressi töötasapinna materjal roostevabateras EN 1.4003
Vaakumpressi töötasapinna materjaliks valitakse roostevabateras X2CrTi12 mida müüakse Rukki
kauplustes. Antud toote valiku eelis on see, et tasapinda ei pea värvima ja roostevabateras on hea
viimistlusega ning korrosioonikindel, lähtudes keemilisest koostisest (tabel 2).
Toote andmed
Roostevaba terasplaat EN 1.4003
Mõõtmed: 1250 mm x 2500 mm
Teraslehe paksus: 2 mm
Kaal: 50,0 kg/ tk [7]
Mehaanilised andmed
Voolavuspiir Rp0,2 MPa minimaalne= 250-280 MPa
Tõmbetugevus Rm MPa T < 3=450−650 MPa
Suhteline pikenemine A5% minimaalne: 18-20 %
Brinell kõvadus : 200 HB
Tabel 2
Ruukki standardse terase mark X2CrTi12 ja standardiga EN 1.4003 [8];[9];[10]
X2CrTi12 standardiga EN 1.4003 C Si Mn Cr Ni P S N
Maksimaalne sisalduse % 0,03 1 1,5 10,5-12,5 0,3-1 0,04 0,015 0,03
12
4.4 Vaakumpressi membraani materjal
Vaakumpressi membraani materjaliks valitakse kõrge kvaliteediga silikoonist lehtkumm-materjal,
lehe paksusega 2 mm. Antud valik on tehtud tänu materjali suurele temperatuuritaluvusele ja
suurele materjali venivusele mis ületab teised analoogsed tooted mitmekordselt. Toote andmed
vastavad toote sertifikaadile, mis on toodud tabelis 3.
Tabel 3
Silikoonist lehtkummi omadused[11]
Omadused Väärtus Katsemeetod
Polümeeri tüüp
vinüül metüül
silikoon (VMQ)
Tihedus (g/cm3) 1,15 ± 0,05 ASTM D1056
Materjali kõvadus (Sh.A) 60 +/- 5 ASTM D240
Tõmbetugevus (MPa) 10 N/mm2 ISO 1789
Materjali venivus (%) 650 ISO 1789
Töötemperatuur (°C) -50... +260 °C
Survedeformatsiooni jääk
(22h/70 C°) % 30 ISO 1798
13
5 KONSTRUEERIMINE JA TEHNOLOOGIA VALIK
Käesolevas peatükis kirjeldatakse vaakumpressi valmistamise tehnoloogiat ja üksikuid detaile.
Antud tootega peaks hakkama saama iga metallitöödega tegelev ettevõte. Antud toote materjal on
lihtsalt kättesaadav ja kergesti töödeldav. Enne vaakumpressi konstrueerimist tuleb koostada
vajalikud joonised, teha ettevalmistused, osta materjal ning kindlustada vajalike töövahendite
olemasolu.
5.1 Terasest S355J2 H EN 10204 vaakumpressi detailide ettevalmistamine
Vajalikud materjali detailid lõigatakse valmis lõikeriistadega, milleks võib olla ketaslõikur,
lintsaag, käsisaag, vesilõikuspink jne. Vastavalt sellele, mis on mõistlik, arvestades hinna- ja
ajakulu. Keevitamiseks kasutatakse keevitusseadmeid, mis on mõeldud konkreetsete materjalide
töötlemiseks. Detailid keevitatakse vastavalt joonise mõõtmetele ja antud nõuetele. Jalgade otstesse
puuritakse avad ja seejärel keermestatakse M8 keermepuuriga. Puurimiseks võib kasutada
kiirlõiketerasest HSS puure. Soovitatav on kasutada termopuurimist, mis annab kinnitusühendustele
suurema tugevuse kuna keermestamisel tekib rohkem keermeniite. Puurimisel peab jälgima, et
töötasapind ja puurpink on stabiilsed. Soovitatav on kasutada lõikevedelikke. Ettevalmistamist
vajavate detailide kogused ja mõõdud on toodud tabelis 4.
Vaakumpressi kaane valmistamiseks kasutatakse materjalina terast S355J2 H EN 10204 profiiliga
25 mm x 25 mm ja seina paksusega 2 mm. Detailideks lõigatakse 2 tk 640 mm pikad ja 2 tk 690
mm pikad profiildetailid. Hingede ja käepideme jaoks keermestatakse 8 tk M6 keermega ava ja
survekaane kinnitamiseks 12 tk M5 avad. Gaasiamortisaatori kinnitamiseks puuritakse kügedele 2
ava keermele M8.
14
Vaakumpressi survekaane valmistamiseks lõigatakse terasest S355J2 H EN 10204 võrdsete
nurkadega profiil mõõtudega 20 mm x 20 mm seina paksusega 2 mm. Detailideks lõigatakse 4 tk
672 mm pikad detailid ja otsad lõigatakse 45° nurga all. Survekaane kinnitamiseks puuritakse 12
ava läbimõõduga 5 mm.
Vaakumpressi töötasapinna valmistamiseks kasutatakse roostevaba terast X2CrTi12. Toorikuks
kasutatakse 750 x 750 x 3 mm roostevaba teraslehte, mida töödeldakse laserlõikuspingis.
Vaakumpressi õhuotsaku võib valmistada terasest S355J2 H EN 10204, kuid põhjusel, et tegemist
on vormi andva elemendiga ja suuri jõumomente seal ei ole, siis võib asendada materjali PP
plastmassiga, mis on sobilik treimiseks ja keermeliidete koostamiseks. Kui on kaubanduses vastav
toode olemas, siis võib selle ka asendada masstoodanguga.
Tabel 4
Detailide kogused ja mõõdud
nimetus kogus, tk pikkus, mm laius, mm kõrgus, mm materjali paksus, mm
jalad 4 1000 25 25 2
vahetalad 10 640 25 25 2
töötasapind 1 750 750
2
kaane talad 1 2 640 25 25 2
kaane talad 2 2 690 25 25 2
survekaane nurgad 4 672 20 20 2
15
5.2 Gaasiamortisaatori tugevusarvutus
Antud arvutuskäigus on arvutatud vajalikud rakenduvad jõud, mis mõjuvad survekaanele avatult, et
kasutamine oleks praktiline. Avatud survekaane andmed (joonis 1). [10]
Joonis 1. Avatud survekaane mõõtmed
Järgnevalt on toodud joonis 1. väärtuste andmed.
L1=317 mm
L2=122 mm
L3=568 mm
O=85°
W=65°
Q=6,22kg=62,2N
P1= 200N
P2=?
16
Arvutuskäik: Gaasiamortisaatori ülestõuke jõud käepidemele kaane sulgemisel, lähtudes
momendireeglist (1) , kus teepikkus korda mõjuv jõud võrdub momentjõud.
(1)
M: moment
F: jõud
L: pikkus
Tulemuseks saame, et sulgeda survekaas on vaja rakendada käepidemele jõudu 4,18 N.
Antud arvutuskäigus on arvutatud suletud survekaane raskusjõu arvutus gaasiamortisaatorile, kus
kasutame kangi reeglit (2). Vajaminevad andmed leiab jooniselt 2.
Kangi reegel
(2)
F1: Vastupäeva mõjuv jõud
L1: Vastupäeva olev efektiivne kangi õlg
F2: Päripäeva mõjuv jõud
L2: Päripäeva olev efektiivne kangi õlg
Joonis 2 Gaasiamortisaatorile rakenduv raskusjõud P3
17
Arvutuskäik: Survekaane poolt rakendatud raskusjõud P3 kokkusurutud gaasiamortisaatorile.
Tulemuseks saame: Gaasiamortisaatorile avaldub survekaane raskusjõud 9,3N
Suletud survekaane arvutus
Antud arvutuskäigus arvutatakse suletud survekaane puhul gaasiamortisaatorile rakendatava jõu
survekaane avamiseks. Kokku surutud gaasiamordi mõõtmed (Joonis3).
Joonis 3. Suletud survekaane mõõtmed
Järgnevalt on toodud joonis 3. väärtuste andmed.
L1=203 mm
L2=30 mm
L3=206 mm
a1=10°
b1=80°
P2=220N
P1=?
18
Survekaane pikkus käepidemeni= 568 mm
Arvutuskäik:
cos80°*0,568*200N=19,7N
Tulemus:
Kaks gaasiamortisaatorit survetugevusega kokku 200N suletud kaanega suruvad survekaant lahti
jõuga 19,7N.
Kui lahutada maha survekaane raskusjõud, mis rakendub gaasiamortisaatorile saame:
19,7N-9,3N= 10,4N
Avatud survekaane sulgemiseks rakendatav jõud on 4,18N
Tulemuseks on, et survekaan avaldab avamiseks jõudu 10,4N ehk 1,04 kg ja antud
gaasiamortisaator on sobilik.
5.3 Konstruktsiooni ja profiilterasest detailide liitmine
Kui ruudukujulise profiiliga terastalad ja terasplaat on lõiketöödeldud vastavalt mõõtmetele, siis
järgmiseks sammuks on vaakumpressi raami, töötasapinna, kaane ja survekaane konstrueerimine ja
kokku ühendamine. Keevituseks on valitud MIG/MAG-keevitus, kuid võib kasutada ka teisi
keevitusseadmeid, mis on sobilikud antud terase keevitamiseks. Keevitamisel kasutada rakiseid, mis
ei lase detailidel deformeeruda.
MIG/MAG keevitusemeetodi eelised sulava elektrodiga kaitsegaasis kaarkeevitusel on võrreldes
käsikaarkeevituse ja räbustis kaarkeevitusega järgmised eelised:
Sulametalli hea kaitse ümbritseva õhu eest.
Suurem tootlikkus, pealesulatustegur e keevitustootlikkus on piirides 1,2-7 kg/h tingituna
suurest voolutihedusest elektroodil.
Suurem keevituskiirus cm/min
Puuduvad elektroodi vahetamisest tingitud katkestused, mistõttu õmbluse kvaliteet on
parem.
Lihtsam mehaniseerida ja automatiseerida.
Argooni kasutamisel puuduvad õmbluse pinnal oksiidid ja räbu.
19
Kitsas termomõju tsoon, mille tõttu on väiksemad ka struktuurimuutused.
Kõrge õmbluse kvaliteet, puudub vajadus õmblusi räbust puhastada( va täidistraadi
kasutamisel)
Keevitada võib kõigis keevitusasendeis.
Võimalus visuaalselt jälgida formeerumise protsessi ja seda reguleerida.
Süsihappegaasiga keevitades suhteliselt madal keevituse maksumus.
Lihtne kasutada ja ei nõua keevitaja kõrget kvalifikatsiooni.
MIG/MAG keevitusemeetodi puudused
Keevitustraatide valik on tunduvalt väiksem käsikaarkeevituse elektroodide omast
Lühikaarkeevitusel ja keevitusparameetrite vääral valikul võib esineda palju pritmeid (kuni
7-10% traadi massist).
Keevitusprotsessis on vajalik kaitsegaasballoon, mida peab perioodiliselt täitma.
Keevituse läbiviimine vabas õhus ning tuulega on raskendatud.[12];[13]
Konstruktsioonide maksimaalne süsiniku sisalduse ekvivalent on 0,22%. Seega saab toodet
keevitada kõigi tavapäraste keevitusmeetoditega ning erilised meetmed (nt eelkuumutamine) ei ole
vajalikud. Soovitataval keevitusseadmel tuleks arvestada terasemargile kehtivaid minimaalseid ja
maksimaalseid nõudeid.
Terasemargi S355J2H keevituseks sobiv traat ja gaas:
Elga-Matic 100 + M21, CO2 EN 14341-A
ISAF IS-10 BRONZE + M21, CO2 EN 10025-2
Lincoln LNM 26 + M21 EN 10219-A
Böhler Weldin EMK 6 + M21 EN 583-6
Oerlikon Carbofil 1+ M21, CO EN 14175
Roostevaba terase X2CrTi12 keevituseks sobiv traat ja gaas:
Kaitsegaasiks sobib
97%Ar + 3% CO2 tähis M1.1
97%Ar + 3% O2 tähis M1.2
Ar+2%CO2 tähis AGAMIX 2
Ar+30%He+2%CO2+0,03%NO
20
Keevitustraadi läbimõõt 0,8mm
keevitustraat:
G199L, G1912,
Elga Cromaning 316LSi,
OK Autrod 16,32 [14][13]
Seadme korpuse keevitamiseks kasutatakse nurk-keevitusliidet 40 x 25 mm kaatet Z on 2 mm. Kere
välisnurkade keevitamiseks kasutatakse põkk-keevisliidet, välisnurkade keevisõmbluse pikkus on
32 x 25 mm. Töötasapinna nurkade keevitamiseks kasutatakse nurk-keevitusliidet 4 x 60 mm
õmbluse kaatet a on 2 mm.
Seadme kaane keevitamiseks kasutame nurk-keevitusliidet 8 x 25 mm, kaatet Z on 2 mm.
Välisnurkade keevitamiseks kasutatakse põkk-keevisliidet, välisnurkade keevisõmbluse pikkus on
8 x 25 mm, õmbluse kaatet a on 2 mm.
Survekaane keevitamise puhul kasutatakse nurk-keevitusliidet 4 x 20 mm, kaatet Z on 2 mm.
välisnurkade keevisõmbluse pikkus on 4 x 20 mm, õmbluse kaatet a on 2 mm.
5.4 Vaakumpressi konstruktsioonile kinnitusdetailide liitmine
Pärast keevitustööde sooritamist on vaja toode värvida ja alustada pooltoodete konstrueerimist.
Tuleb puurida ja keermestada vajalikud avad seadme reguleeritavate jalgade jaoks (4 tk M 8).
Töötasapinna ja kaane külge hingede kinnitamiseks on vaja keermestada avad (12 tk M 6).
Survekaane gaasiamortisaatorite jaoks on vaja puurida ja keermestada avad (4tk M8). Seadme
kaane käepidemele on vaja puurida ja keermestada avad (2 tk M 6). Survekaane kinnitamiseks on
vaja puurida ja keermestada (12tk M 5) ava. Töötasapinna keskele on vajalik puurida ava 12,7 mm.
Järgmiseks võib alustada toote komplekteerimist. Paigaldada neli reguleeritavat jalga, kinnitada
hinged ja käepide ning kinnitada survekaas koos membraaniga. Õhu liikumiseks kinnitada
töötasapinna külge vaakumvooliku otsik. Vaakumpressi töötasapinna ja kaane vahele paigaldatakse
liimitav tihend, mis hoiab vaakumkambri õhutihedana ja kindlalt leketeta.
21
5.5 Vaakumpressi detailide katmine värviga
Toote värvimiseks kasutatakse Hammerite metallikaitsevärvi (Smooth). Toode on kättesaadav
enamustes ehituspoodides ja kergesti kasutatav. Antud värvil on head kvaliteedi omadused ja on
igati sobiv vaakumpressi värviga katmiseks. Vaakumpressi detailide värvitav pindala on 3,33m2
Värvi tehnilised näitajad:
Kasutuskoht: Sise- ja välistööd
Sideaine: Alküüd
Pinnaviimistlus: Läikivsile
Vastupidavus: kuni 8 aastat
Õhu- ja pinnatemperatuuri vahemik: +5…35°C
Tihedus: 0,96 – 1,10 kg/l, sõltuvalt värvitoonist ja -tüübist
Kuivaine sisaldus: 50 - 70 %, sõltuvalt värvitoonist ja -tüübist
Läikeaste (Gardner, 60°): Läikiv/ poolmatt/ matt, sõltuvalt värvitüübist
Värvikaart: Erinevad valmistoonid
Kuivamisaeg: Puutekuiv 2 h pärast
(23°C 50% RH) : Ülevärvitav 4 h pärast (madalsurve pihustamisel ülevärvitav 15 min pärast)
Katvus: Kogu kulu 5 m2/l (2 – 4 kihti, olenevalt töövahendist)
Vedeldi: HAMMERITE VEDELDI (Brush Cleaner & Thinner)
Töövahendid: Pintsel, rull, madal- või kõrgsurvepihusti
Pihustamine: (kõrgsurvel otsak 0,015“- 0,020“, rõhk 200 bar, pihustamisnurk 40°)
Töövahendite puhastamine: HAMMERITE VEDELDI (Brush Cleaner & Thinner)
Korrosioonikindlus: 1600 tundi, standard ASTM B117, (100 μm kile)
Löögikindlus: 15 cm, standard BS3900 E7
Nakkekindlus: Väga hea, standard BS3900 E6
Säilivusaeg avamata: 3 aastat tehasetaaras
Toote säilitamine: Suletud taaras
Pakend: 250 ml / 750 ml / 2,5 l / 5 l / 20 l (pakendite saadavus sõltub värvitoonist ja –
tüübist, 20 l pakend ainult tellimisel) [14]
22
6 MATERJALIDE MAKSUMUS
Käesolevas peatükis kirjeldatakse vaakumpressi ostutoodete nimekirja koos koguste ja hindadega.
Tabelist 5 näeme, et vaakumpressi seadme ostudoodete maksumus on 360,99 eurot. Tabelist 6
näeme teenuste maksumust 718 eurot. Tabelist 7 näeme lisatarvikute ostumaksumust 643,5 eurot,
mis teeb tootest täislahenduse. Antud projekti maksumuseks kujuneb 1722,49 eurot.
Tabel 5
Materjali kogused ja maksumus
Nr Materjali nimetus ühiku hind (€) kogus kokku (€)
1 Ruudukujuline terasprofiil 25x 25mm 2,70 10,4jm 28,08
2 Võrdkülgne terasprofiil 20x 20mm 1,90 2,66jm 5,05
3 Kantraud 20x20 1,50 2,7jm 4,05
4 Reguleeritavad jalad M8 3,25 4tk 13,00
5 Gaasiamotisaator 100N 13 2tk 26
5 Õhu otsak 1 15,00 1tk 15,00
6 Õhu otsak 2 15,00 1tk 15,00
7 Polt M6 x 25 ZN DIN 933 0,03 8tk 0,24
8 Polt M5 x 20 DIN912 0,17 12tk 2,04
9 Silikoonkumm membraan 20,00 1tk 20,00
10 Roostevabateras leht 1250x 1500 472 0,3tk 141
11 Tihend D21 x 17 2,42 2,7jm 6,53
12 Lisatarvikud 50,00 1tk 50,00
13 Värv Hammerite 18,00 1l 18,00
14 Kaane hinged 6,00 2kpl 12,00
15 Käepide 5,00 1tk 5,00
Projekti
maksumus 360,99
23
Tabel 6
Teenuste kogused ja maksumus
Nr Teenus Kogus hind € kokku €
1 Keevitamine 2 h 30 60
2 Ettevalmistamine 2 h 20 40
3 Värvimine 330 dm2 1,6 528
4 Konstrueerimine 2 h 20 40
5 Vesilõikus 1 tk 50 50
718
Tabel 7
Lisatarvikute kogused ja maksumus
nr toode kogus hind € kokku €
1 Vaakumpump 1 tk 300 300
2 Ahi 1 tk 250 250
3 90° põlv 6 tk 4,5 27
4 Käsikraan 3 tk 5 15
5 Otsak 13 tk 2,5 32,5
T liide 2 tk 8 16
Torustik 2 jm 1,5 3
643,5
24
KOKKUVÕTE
Lõputöö eesmärgiks oli materjalide valiku ja jooniste konstrueerimine vastavalt seadme
töötingimustele, et töömees saaks hakata valmistama antud seadet. Lisatud on ka vajalike detailide
kogused koos hindadega.
Lõputöö tulemusena on projekteeritud vaakumpress mõõtmetega 1000 mm x 750 mm x 750 mm.
Seadme raami ja survekaane materjaliks on valitud teras S355J2 H ja töötasapinna materjaliks on
roostevaba teras X2CrTi12. Seadme membraaniks on valitud 2 mm paksune silikoonist lehtkumm-
materjali. Antud materjal on hästi veniv 650% ja temperatuuritaluvusega -50.....+260 °C, mis on
seadme töötingimustele sobilik materjal. Keermestatud avade jaoks kasutada hõõrdpuutimist, sest
seelle tehnoloogia kasutamine annab keermestamisel paksema materjali ja keermeniite
kinnitamiseks on rohkem. Survekaane kinntitamiseks kasutada tavalisi kaane hingesid koos
gaasiamortisaatoriga survejõuga 100 N ühe amortisaatori kohta. Tugevusarvutustes selgus, et
survekaas avaltab ülestõuke jõudu 10,4 N , mis on piisav seadme kasutamiseks ilma
kinnitusklambriteta. Keevitatavate detailide keevitamiseks valitakse MIG/MAG keevituse.
Põhjusel, et see meetod on mugav ja suurepäraste kvaliteedi omaduste tõttu. Värvimist vajavad
detailid värvida Hammerite metallikaitsevärviga. Projekti ostudoodete maksumus on 690,99 eurot.
Sedme valmistamise maksumusele lisanduks konstrueerimise maksumus koos riiklike maksudega.
Antud seadmega saab vormida termoplaste temperatuuriga kuni 260°C ja tooteid mõõtmetega
600mm x 600mm. Projekteeritud seade kujunes mitu korda soodsamaks võrreldes maailmas
pakutavate täislahendustega.
Lõputöö teostamisel leidis kinnitust ülikoolis omandatud teadmiste vajalikkus ja praktilisus. Suurt
peamurdmist valmistas 3D jooniste ja hilisemate 2D jooniste joonestamine arvutis, aga tulemus oli
kulutatud õhtuseid tunde väärt. Gaasiamortide projekteerimine antud seadmele andis täiendavaid
teadmisi teoreetilisest mehaanikast kui väga otstarbekast oskusest hinnata konstruktsiooni
töökindlust. Keevitamisparameetrite valikul lähtusin käsiraamatutest, millest oli palju abi
25
erinevatest probleemiasetustest arusaamiseks. Lõputöö teostamiseks sai palju investeeritud aega
erineva kirjandusega tutvumiseks ja sai ka endale soetatud mõningad hinnalised raamatud.
Antud projekti sooritamine oli omajagu aeganõudev ja kindlasti hariv ettevõtmine. Materjalide
valikul tuli võrrelda erinevaid omadusi ja näitajaid vastavalt standarditele, et tulemus saaks hea.
Töös kasutasin tugevusarvutusi, et veeduda gaasiamortisaatorite sobilikkuses ja tõrgeteta töös.
Keevitamisinstruktsioonide väljatöötamine oli huvitav ja hariv. Saadud tulemusi saan kindlasti
kasutada igapäevaelus ja antud projekt läheb ka täideviimisele.
26
SUMMARY
The aim of this thesis is to select materials and to project blueprints according to the operating
conditions of the device, in order for the worker to start building the device. Required quantities
with prices of nessecary detailes are added.
The end result is vacuumpress with dimensions of 1000mm x 750mm x 750mm. The body of the
press and the pressurelid are made of steel S355j2H and workplane is made of stainless steel
X2CrTi12. Membrane of the pressurelide should be 2mm thick sheet-rubber material made of
silicone. Given material is very stretchable (650%) and heatresictance (-50....+260° C), which is
suitable material for the operating conditions of the device. Friction-drilling should be used for
tapping holes because using this drilling technology gives thicker material and more tapping
threads. To connect the pressurelid use regular hinges with gas shock-absorbers, were one absorber
makes force 100N. Strength calculations reveiled that the pressurelid makes force up to 10,4N,
which is enough for operating the device without fasteners. We use MIG/MAG welding to weld
nessecary detailes, because this welding method is convenient and with excelant quality properties.
Detailes should be painted with Hammerite antirustpaint. The cost of parts for the device is
690,99€. Construction costs and state taxes will be added to the construction price of the device.
This device is suitable for molding heated termoplastics up to 260°C and products with dimensions
up to 600mm x 600mm.
During the writing of this thesis I understood the necessity and practicality of the knowledge gained
from university. It was very difficult to constuct 3D and 2D blueprints in the computer, but the final
result was worth all the night-hours spended. Projecting gas shock-absorbers for given device gave
me additional knowledge of theoretical mechanics as very practical skill to assess reliability of the
constuction. For choosing welding parameters I used many handbooks. I invested a lot of time for
searching necessary literature. Also I purchased some of these valuable books. This project was
somewhat time consuming and definetaly very educational. In order to choose the right materials I
27
had to compare different properties and characteristics accordings to the standards, so the result will
be good. I used strength calculations in order to make sure of the suitability of gas shock-absorbers.
Development of the welding instructions were very interesting and educational. The results
obtained can be used in daily life. This project will definately be carried out.
28
VIIDATUD ALLIKAD
[1] „www. wikipedia.org,“ Ajaloo tutvustus, [Võrgumaterjal]. Available:
http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum [Kasutatud 29. aprill, 2014].
[2] „www.theplasticworks.co.uk,“ Plastoote näidis[Võrgumaterjal]. Available:
http://www.theplasticworks.co.uk/ss/275377/25041/0/0 [Kasutatud 29. aprill, 2014].
[3] Uuenduslik tootmine, Tallinna Tehnikaülikool, 2011 p. 446.
[4] „www.build-stuff.com,“ Termovorminse selgitav joonis, [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.build-stuff.com/001book_vacuum_forming.htm
[5] „www coolstore.pl,“ Vaakumpumba andmed, [Võrgumaterjal]. Available:
http://coolstore.pl/data/include/cms/Value/EN/I_Series.pdf . [Kasutatud 29. aprill, 2014].
„www.ruukki.ee,“ Ruukki tootde info, [Võrgumaterjal]. Available:
[6] http://www.ruukki.ee/Tooted-ja-teenused/Metallitooted/Kuumvaltsitud-
terased/Konstruktsiooniterased/Multisteel. [Kasutatud 29. aprill, 2014].
[7] „http://www.ruukki.ee,“ Ruukki toodete laoprogramm, [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.ruukki.ee/~/media/Estonia/Files/Steel-products/Ruukki-terastoodete-laoprogramm.ashx.
[Kasutatud 29. aprill, 2014].
[8] „www.ruukki.ee,“ Eesti ehitusmetalli müüa, [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.ruukki.ee/~/media/Estonia/Files/Steel-products/Ruukki-terastoodete-laoprogramm.ashx.
[Kasutatud 29. aprill, 2014].
[9] „ www.steelnumber.com,“ Euroopa terassulamite andmebaas, [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php. [Kasutatud 29. aprill, 2014].
[10] P. Kulu, E. Hendre, Mehaanikainsenei käsiraamat 2013, Tallinna Tehnika Ülikool, p. 492.
[11] „www.kumex.ee,“ Tooteleht, [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.kumex.ee/wp-content/uploads/2013/08/Silikoon_Punane_transparent.pdf. [Kasutatud
29. aprill, 2014].
[12] T. Karganova, Keevitus sütitav idee, 2010, p. 144.
[13] A. Laansoo, Keevitamine MIG/MAG keevitus, 2010, p. 87.
29
[14] „www.hammerite.ee,“ Eesti värvi maaletooja, [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.hammerite.ee/tooted/direct-to-rust-metal-paint-smooth-finish/. [Kasutatud 29. aprill,
2014].
30
LISAD
Lisa 1. Vaakumpressi 3D mudel
Lisa 2. Vaakumpressi korpus
Lisa 3. Vaakumpressi töötasapind
Lisa 4. Vaakumpressi Kaas
Lisa 5. Vaakumpressi survekaas
Lisa 6 Vaakumpressi õhu liitmik