oktatási segédlet hegesztett szerkezetek...

1

Költségszámítás

Oktatási segédlet

Hegesztett szerkezetek költségszámítása a Létesítmények acélszerkezetei tárgy hallgatóinak

Dr. Jármai Károly

Miskolci Egyetem

2013

2


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 = kmρV + kf Tii∑ ( 1)

3


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

Kk

Vkk

T T T T T T Tm

f

m= + + + + + + +ρ ( )1 2 3 4 5 6 7 ( 2)

Az egyes időelemek egymástól függetlenül számíthatók a következő módon:

T C Vd1 1= Θ κρ ( 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 P c Gi i= 3 és T c Gi i= 4 .

Feltételezzük, hogy a szerkezeti elemek tömegei nem térnek el jelentősen egymástól. A teljes

szerkezetre az átlag G Gi= κ és T T c G c Gi1 5 6= = =κ κ κ κ/ .

1. táblázat Javasolt bonyolultsági tényező ertékek Θd . 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.

T C a Li wii

wi2 21 5= ∑ . ( 4)

4


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.

T C a Ld i wii

wi3 31 5= ∑Θ . ( 5)

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

T T C a Li wi wi2 3 21 513+ = ∑. . ( 6)

Θd 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 n-

dik hatványa szerepel.

T T C a Li win

wi2 3 213+ = ∑. ( 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

5


3. táblázat Varratalakok. A varrat dolgozó méret kétoldali tompavarratra aw = t, egyoldali

tompavarratra aw = 0.7 t.

1. Sarokvarrat

t=0-15 mm

aw = 0.7 tmin

2. V-varrat

t=4-15 mm

α=40-90°

i=1-2 mm

j=0-2 mm

3. X –varrat

t=10-40 mm

α=40-60°

i=2-3 mm

j=2-3 mm

4. K –varrat

t=10-40 mm

α=40-60°

i=0-3 mm

j=2-3 mm

5. T –varrat

t=2-8 mm

i=t/2

aw

t

t

α

i j

j

i

α

t

j

i

t

α

i

t

6


6. 1/2 V –varrat

t=4-15 mm

α=40-60°

i=0-2 mm

j=0-2 mm

7. U –varrat

t=20-40 mm

α=10-20°

i=2-3 mm

j=2-3 mm

8. Kétoldali U –

varrat

t=20-40 mm

α=10-20°

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.

α

j t

i

α

j

i

t

α

j

i

t

7


0

20

40

60

80

100

120

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

A V-varrat mérete [mm]

Hegesztésiidő

SMAWSMAWHRGMAW-CGMAW-MFCAWFCAW-MCISWSAW

1. ábra Hegesztési idők T2 (min/mm) a varratméret aw (mm) függvényében hosszirányú V-

varratra.

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 U-

varratra (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 (F1-

F7 táblázat).

8


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.

T a b ta t

Ade e ee

p43

41

= + +

Θ ( 8)

ahol ae=9.2*10-4 [min/mm2], be= 4.15*10-7 [min/mm5], Θde a bonyolultsági tényező (Θde =

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 felület-

tisztítási idő értéke a felület nagysága alapján As [mm2] meghatározható a következő alakban:

T a Ads sp s5 = Θ ( 9)

ahol 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.

T a a Adp gc tc s6 = +Θ ( ) ( 10)

ahol 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.

9


0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Lemezvastagság [mm]

Vágási idő [min/mm]

ACET(N)ACET(H)GÁZK(N)GÁZK(H)PROP(N)PROP(H)

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:

T C t Li in

cii

7 7=∑ ( 11)

ahol ti a lemezvastagság [mm]-ben, Lci a vágási hossz [mm]-ben. A hatvénykitevő értékei

függvényközelítési számításokból adódnak.

10


1.6 Összköltség

Az összköltség az előzőekben ismertetett költségelemek összegeként adódik.

( )Kk

Vkk

T T T T T T Tm

f

m

= + + + + + + +ρ 1 2 3 4 5 6 7 ( 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.

11


3. ábra Hegesztett szekrényszelvényű tartó a) sarokvarrattal, b) 1/2 V-varrattal

A minimálandó célfüggvény a következő ( 12) szerint:

( )Kk

LAkk

LA C a L T T T Tm

f

md w

nw= + + + + + +ρ κρΘ 13 2 4 5 6 7. ( 13)

ahol 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

∆∆ ∆

σσγ

= ≤M

Wx

c

f

( 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,

L

tw/2

tw/2

h

tf

tf b

aw

a) b)

12


ahol egyik oldalról alátétlemezt alkalmazunk, nincs kezdő és véghely (SAW) ∆σc=112 MPa.

Az inercianyomaték és a keresztmetszeti tényező értékei a következőek:

I h t bth t

xw

ff= +

+

3 2

122

2, ( 15)

( )W Ih tx

x

f

=+ / 2

. ( 16)

b) Helyi horpadási feltételek

A gerinclemezre:

t hww2

≥ β ( 17)

βεw =

1124

( 18)

A nyomott övlemezre:

t bf f≥ δ ( 19)

δεf =

142

( 20)

Azért, hogy elkerüljük a túl vékony övlemezeket, a következő feltételt vezetjük be ( 19)

helyett:

t bf f≥ 12. δ . ( 21)

A horpadási feltételnél a maximális normálfeszültséget használjuk (∆σ )

εσ γ

=235

∆ / f

( 22)

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,

13


Keresztmetszetterület A = 2 h tw/2 + 2 b tf

A tartó tömege ρV = ρLA

A tartó gyártási költsége kf/km Tii∑

T C Vd1 1= Θ κρ , ahol ρ = 7.85*10-6 , C1 = 1 , κ= 4 , Θd = 2

(a 1.táblázat szerint)

T T C a Li wi wi2 3 2213+ = ∑. ahol C2i = 0.7889, SMAW esetén, Lwi = 4 L

T a b ta t

Ade e ee

p43

41

= + +

Θ ahol ae=9.2*10-4 , be= 4.15*10-7 , t = tw/2, vagy tf ,

Ap = 2 hL, vagy 2 bL

T a Ads sp s5 = Θ = 5*10-7 ahol asp = 3*10-6 , As = 4 hL + 4 bL (kívül és belül)

T a a Adp gc tc s6 = +Θ ( ) ahol agc = 3*10-6 , atc = 4.15*10-6 , As = 2 h L + 2 b L

(kívül)

T C t Li in

cii

7 7= ∑ ahol C7 = 1.1388 , t = tw/2 or tf , n = 0.25, Lci = 2 (h +L)

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.

14


A merevítők a fedőlemezhez kétoldali sarokvarrattal vannak odahegesztve. A hegesztési

költség különböző technológiák esetén az F1-F9 táblázatoknak megfelelően számítható.

hs

t f

N

N

t s a

L

bo = a

aaw

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 b ty f= = =07235 4200 20 1974 10max * * . * (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).

15


4 táblázat Hegesztett szekrényszelvényű tartó diszkrét optimális méretei sarokvarrat esetén

különböző hegesztési technológia mellett.

Welding

technology

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

SMAW 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

SMAW HR 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

FCAW-MC 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

16


Tervezési feltételek

a) A kihajlási feltételt az API (1987) szerint fogalmazzuk meg az egyenlő távolságra

bordázott, nyomott lemezre ( 4. ábra).

AfN yχ≤ , ( 24)

ahol, χ horpadási tényező, mely a redukált karcsúság függvénye:

0.5 ahol 1 ≤= λχ ,

10.5 ahol 51 ≤≤−= λλχ . ,

1 ahol 50≥= λ

λχ . , ( 25)

és

( )

λν

π=

−bt

fE kf

y02

2

12 1, ( 26)

( )k k kF Rmin min ,= , ( 27)

kR = 4 2ϕ . ( 28)

( )

( )kF

P

=+ +

+

11

2 2

2

α ϕγ

α ϕδ ahol α ϕγ= ≤ +

Lb0

4 1 ( 29)

és

( )

kF =+ +

+

2 1 1

1

ϕγ

ϕγ ahol α ϕγ≥ +4 1 ( 30)

ahol

δ Ps s

f

h tb t

=0

, ( 31)

γ =EIb D

s

0

, ( 32)

I h ts

s s=3

3, ( 33)

( )DEtf=−

3

212 1 ν. ( 34)

( 32) átírható a következő alakra

17


( )γ ν= − =4 1 3 6423

03

3

03

h tb t

h tb t

s s

f

s s

f

. . ( 35)

ahol Is egy merevítő inercianyomatéka a fedőlemezzel párhuzamos tengelyre, D a fedőlemez

csavarási merevsége.

b) A merevítők horpadása:

ht f

s

s s y

≤ =1 14 235β

( 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 ρV = ρLA

Gyártási költség kf/km Tii∑

T C Vd1 1= Θ κρ , ahol ρ = 7.85*10-6 , C1 = 1 , κ= ϕ+1 , Θd = 2

(a 1 táblázatnak megfelelően)

T T C a Li wi wi2 3 2213+ = ∑. ahol C2i = 0.7889 , SMAW esetén, Lwi = 2 L ϕ

T a b ta t

Ade e ee

p43

41

= + +

Θ ahol ae=9.2*10-4 , be= 4.15*10-7 , t = ts, vagy tf , Ap = ϕ

hsL vagy b0L

T a Ads sp s5 = Θ = 5*10-7 ahol asp = 3*10-6 , As = 2 ϕ hsL + 2 b0L

T a a Adp gc tc s6 = +Θ ( ) ahol agc = 3*10-6 , atc = 4.15*10-6 , As = 2 ϕ hsL + 2 b0L

T C t Li in

cii

7 7= ∑ ahol C7 = 1.1388 , t = ts vagy tf , n = 0.25,

Lci = 2 (hs +L) vagy 2 (b0 +L)

18


5 táblázat A hegesztett bordázott lemez optimális méretei mm-ben, sarokvarrat esetén,

különböző hegesztési technológia alkalmazásával, kf/km=2.0

Hegesztési

technológia

kf/km hs tf ϕ ts ρV (kg) K/km

(kg)

0.0 210 17 13 11 2737 2737

0.5 230 17 6 19 3242 6313

SMAW 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

SMAW HR 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

FCAW-MC 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

A 5 táblázat mutatja a bordázott lemez diszkrét optimális méreteit különböző hegesztési

technológia esetén.

19


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

Mass58%

T2+T318%

T41%

T79%

T52%

T66%

T16%

SMAW-HR

Mass61%

T2+T313%

T41%

T710%

T53%

T66%

T16%

FCAW-MC

Mass63%

T2+T311%

T41%

T710%

T53%

T66%

T16%

GMAW-C

Mass65%

T2+T39%

T41%

T710%

T53%

T66%

T16%

SAW

Mass66%

T2+T36%

T41%

T711%

T53%

T67%

T16%

20


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

Mass21%

T2+T346%

T44%

T712%

T55%

T612%

T10%

SMAW-HR

Mass24%

T2+T338%

T44%

T714%T5

6%

T614%

T10%

FCAW-MC

Mass26%

T2+T336%

T44%

T714%

T56%

T614%

T10%

GMAW-C

Mass28%

T2+T327%

T45%

T716%

T57%

T617%

T10%

SAW

Mass31%

T2+T320%

T45%

T718%

T58%

T618%

T10%

21


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

technológia

kf/km=2.0

Hegesztett

Összköltség

szekrényszelvényű tartó

Költség-megtakarítás

%-ban

Bordázott

Összköltség

lemez

Költség-megtakarítás

%-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, az Európai Szociális Alap

társfinanszírozásával valósul meg.

oktatási segédlet hegesztett szerkezetek...

Documents