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