Ohutlevytuotteiden taivutusten suunnittelun suuntaviivat

Abstract

Tämä työ on kirjallisuuskatsaus, jossa aluksi käsitellään ohutlevytuotteiden taivutuksen teoriaa, kuten materiaalin muodonmuutoksia, takaisinjoustoa ja oikaistun pituuden laskentaa. Seuraavaksi tarkastellaan taivutusmenetelmiä eli särmäystä, taivutuskoneella ja taivutusautomaatilla taivuttamista, sekä näiden menetelmien soveltuvuutta eri käyttökohteisiin. Lopuksi työssä keskitytään suunnittelusääntöihin, -ohjeisiin ja -tekniikoihin, joiden avulla voidaan optimoida taivutettavien ohutlevyosien valmistettavuutta, kustannustehokkuutta ja toiminnallisuutta. Työn tavoitteena on selvittää ohutlevytuotteiden taivutusten suunnitteluun liittyviä sääntöjä, rajoituksia, ohjeita ja ratkaisuja.

Taivutusprosessissa levyn sisäpinnalle syntyy plastinen puristusvyöhyke ja ulkopinnalle plastinen venymisvyöhyke, mitkä vaikuttavat kappaleen lopulliseen muotoon ja mittoihin. Plastisten vyöhykkeiden väliin jäävä elastinen vyöhyke aiheuttaa takaisinjoustoa. Takaisinjousto on merkittävä haaste, sillä se voi heikentää taivutuksen tarkkuutta ja sen suuruuden arviointi on haastavaa. Taivutuksessa syntyvien muodonmuutosten vuoksi taivutettavan kappaleen oikaistu pituus voi olla lyhyempi kuin kokonaispituus taivutettuna. Oikaistun pituuden laskenta varmistaa, että taivutettavan aihion mitoitus on oikea ennen valmistusta.

Perinteisesti ohutlevyjä taivutetaan särmäämällä sekä taivutusautomaatilla tai taivutuskoneella taivuttamalla. Yleisin näistä menetelmistä on särmääminen, jossa levyä taivutetaan painamalla sitä halutusta kohdasta, kunnes levy on muokkautunut riittävästi. Särmääminen voidaan toteuttaa V- tai U-taivutuksena ja joko vapaana taivutuksena tai pohjaaniskutaivutuksena. Taivutusautomaatilla ja taivutuskoneella taivutettaessa levyn reunaa taivutetaan taivutuspalkilla. Menetelmät erottaa toisistaan taivutuspalkin liike siten, että taivutusautomaatissa taivutuspalkin liike on pystysuuntaista ja taivutuskoneessa kääntyvää. Taivutustautomaatti ja -kone soveltuvat särmäystä paremmin isommille levyaihiolle ja niillä voidaan taivuttaa monipuolisempia muotoja.

Ohutlevytuotteiden suunnittelussa on keskeistä valita oikea taivutussäde, sijoittaa reiät ja lovet riittävän kauas taivutuslinjasta sekä varmistaa laipan mitoitus valmistukseen käytettävälle laitteelle sopivaksi. Suunnittelutekniikoilla, kuten paikoitusreikien tai vahvistusripojen lisäämisellä, voidaan parantaa kappaleen toimivuutta ja valmistettavuutta. Valmistuspiirustuksia tehtäessä tulisi huomioida taivutuslinjojen merkintä levityskuviin, sekä oikeaoppinen oikaistun pituuden laskeminen. Taivutuksen valmistusprosesseille ja suunnittelupiirteille ei ole olemassa virallista luokittelua, jolloin yksikäsitteisiä valmistussääntöjä ei voida muodostaa. Yhteistyö suunnittelijoiden ja valmistajien välillä on siis olennaista, jotta saavutetaan toiminnallisesti, valmistusteknisesti ja taloudellisesti optimaalisia ratkaisuja.