Hydraulikäyttöisen putkilävistimen suunnittelu

Abstract

Lävistäminen on yksi metalliteollisuudessa käytetyistä tavoista leikata materiaalia. Se on nopea ja paljon käytetty menetelmä reikien tekoon tai materiaaliaihioiden erottamiseen levy- ja nauhamateriaalista. Lävistäminen kuuluu meistotekniikkaan ja se yhdistetään yleisesti levytyöstöön, mutta sitä voidaan soveltaa myös tilanteesta riippuen putkien rei’itykseen. Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella hydraulikäyttöinen putkilävistin. Suunnitteluprojekti syntyi asiakasyrityksen tarpeesta suorittaa putkien rei’itystä osana omaa tuotantoa. Laitteen tuli kyetä lävistämään 25 mm:n halkaisijainen reikä rakenneteräksisiin pyöröputkiin, joissa seinämän paksuus oli maksimissaan kahdeksan millimetriä. Suunnitteluprojektia on pohjustettu käsittelemällä lävistämistä työstömenetelmänä lähtien sen historiasta ja kehityksestä, minkä jälkeen on siirrytty menetelmän takana vaikuttavaan teoriaan. Teoriaosuuden keskeiset näkökulmat liittyvät työkalu-, työstö- ja materiaaliparametreihin. Työn suunnitteluosuus alkaa asiakasvaatimuksista ja tuotteen määrittelystä. Laitesuunnittelu on jaettu mekaniikka- ja hydrauliikkasuunnittelun osuuksiin, joissa pääpaino on tehdyissä suunnitteluratkaisuissa ja syissä niiden takana. Lisäksi työstömenetelmän soveltuvuutta arvioitiin tietokoneavusteisen elementtimenetelmän avulla ja tuloksia todennettiin lävistystestien avulla. Mekaniikkasuunnittelun keskeisenä työkaluna käytettiin 3D-mallinnusta ja hydrauliikkasuunnittelussa järjestelmävaihtoehtojen tutkimiseen sovellettiin simulointia. Suunnittelutyön laskentadokumentit on esitetty työn liitteissä. Suunnittelu on viety konseptitasolla pisteeseen, jossa sen toteutettavuus on todennettavissa ja kustannusarvio olisi tehtävissä. Lävistäminen osoittautui lopulta toteuttamiskelvottomaksi ratkaisuksi käsiteltävien putkikokojen rei’ittämiseen. Syynä konseptin hylkäämiseen olivat putken suuret muodonmuutokset lävistyksessä, mikä aiheutti laitesuunnittelutehtävälle ylitsepääsemättömiä ongelmia. Asiakkaan lopullinen päätös oli luopua hankkeesta.