Aluminij u strojarstvu
14.09.2018
Prije svega pri gradnji automatizacije, robotizacije, manipulatora, uređaja za posluživanje te namjenskih strojeva za montažu i pakiranje, aluminij je u velikoj mjeri istisnuo čelik i čeličnu konstrukciju.
Masivni debelostjeni profli od legiranog aluminija visoke čvrstoće, povezani s posebno razvijenim spojnim elementima, dobro podnose, pored statičkih, i dinamička opterećenja. ITEM sustavi omogućuju brzu montažu pri minimalnoj strojnoj obradi. Fleksibilnost sustava omogućuje brzo konstruiranje i skraćuje vrijeme od narudžbe do izvedbe. Naravno taj, kao i svaki drugi sustav, ima svoje granice izvan koji čelična konstrukcija ostaje jedina alternativa. A granica je često i predrasuda, da je aluminij mekan ili krhak te da nema čvrstoću; a na prvi pogled se mnogima čini čelična konstrukcija i znatno jefinija, što je u određenim slučajevima zaista istina. Sve to naravno konstruktoru otežava odluku i osnažuje stav ekonomista, koji prvo pitaju za cijenu po kilogramu. To pitanje je najbolje izbjeći. Usporedba cijena između aluminijskih i čeličnih profla dala bi nam potpuno pogrešnu sliku ekonomičnosti. Na usporedbu cijene utječu najrazličitiji faktori i na kraju izgled stroja ili uređaja.
Koji sustav?
Kada smo se odlučili za Al-sustav, bilo je potrebno još izabrati pravog dobavljača. Njih je sve više što je razumljivo, jer se ponuda kreira prema potražnji. Cjenovne razlike između pojedinih ponuditelja su značajne, a razlike u kvaliteti sustava još su veće. Pojedini sustavi su, ukoliko izuzmemo one koji nude samo kopije, namijenjeni za gradnji različitih strojnih grupa. Samo rijetki su vrlo univerzalni i nude dovoljno široku paletu proizvoda, da bi sve potrebe mogao pokriti samo jedan dobavljač. Najveći je proizvođač ITEM. Stoga je preporuka da se već na samom početku odluči o najprimjerenijem sustavu. Veliki sustavi uglavnom međusobno nisu kompatibilni. Prvo pogledajmo asortiman. Kvalitetu nekog sustava ne određuje samo kvaliteta profla i spojnih elemenata, već u velikoj mjeri i raznolikost ponude, što se odražava u proflima i mnoštvu dodatne opreme, koja je međusobno kompatibilna. Nasuprot tome, raznolikost veznih elemenata i potrebnih alata za njih, trebala bi biti što manja. To olakšava montažu i smanjuje troškove zaliha.
Profili
Optimalna tehnička rješenja omogućuje velik izbor profla, koji pri istoj veličini (vanjske mjere) imaju različita mehanička svojstva te posljedično i različitu cijenu. Debelostjeni profli dobro podnose mehanička opterećenja, vibracije i velike sile. Za manje opterećene dijelove uzimamo profle srednje debljine, a za zaštitu strojeva, panela za odvajanje prostora, radni namještaj itd. koristimo tankostjene profle. Tako smo optimalno iskoristili sustav. Pored osnovnih oblika, kvadrat i pravokutnik, sustav nudi i trokutaste, zaobljene, okrugle i namjenske presjeke profla. Često su radi čistoće i izgleda potrebni djelomice zatvoreni profli (jedna ili dvije stijenke su bez utora). Na krutost i nosivost profla, pored legure, oblika i dimenzija, utječu i žarenje te mehanička obrada. Za lakši izbor profla neki proizvođači, pored podataka o čvrstoći, nude i tablice za određivanje savijanja i torzije pojedinih profla. Debljinu stijenke dobavljači označavaju različito. Obično koriste oznake normalni, lagani i teški. Pri tome valja paziti. Ono što je kod jednog proizvođača oznaka normalno, kod drugog je teško, ili je kod jednog isti profl normalan, a kod drugog lagan. Uz tu neusklađenost u oznakama, javljaju se i značajne razlike u cijeni. Najlakše ocijenimo primjerenost, ukoliko iste ili slične dimenzije usporedimo s masom po dužnom metru, površinom presjeka »A« ili njihovim momentima »W«.
Spojevi
Kako je sustav montaže vijčana konstrukcija, vrlo je važno kako su profli međusobno povezani. Spajanje bi trebalo biti oblikom, a vijci dobro osigurani. U tu svrhu su bili razvijeni različiti sustavi spajanja. Za konstrukciju i montažu je važno, da sustav ima što manje veznih elemenata, najbolje samo jedan glavni i nekoliko pomoćnih, koje primjenjujemo samo u iznimnim slučajevima, kao što je naknadno ugrađivanje elemenata bez mehaničke obrade (bušenja) ili posebni načini pričvršćivanja određenih elemenata. Spojni elementi trebaju biti oblikovani tako, da su vijci opterećeni samo na rastezanje. Za poboljšanje vijčanog spoja često se primjenjuju razni kutni elementi od čelika ili aluminijskih i cinkovih legura. Pri pravilno oblikovanim spojnim elementima oni su rijetko potrebni i primjenjujemo ih prije svega za podupor slobodno visećih nosača. Kutnici poskupljuju izvedbu, a ometaju i pričvršćivanje panela i zaštita na konstrukciju.
Dinamika
Kako se u svakom stroju nešto giba, neizbježno je, da sustav nudi i elemente dinamike, koji omogućuju brzo i jednostavno konstruiranje i montažu, po mogućnosti bez zahtjevne mehaničke obrade. U strojarstvu, posebice u automatizaciji, mnogo je pravocrtnog gibanja, pa je stoga poželjno, da je na raspolaganju što više varijanti u kompaktnoj i fleksibilnoj izvedbi. Sustav mora omogućiti, da se vodilice za pravocrtno gibanje ugrade bez posebnog alata i uz što manje mehaničke obrade, na željenu stranu profla. Ležajevi kolica za kratke putove i brzine do 2,5 m/s mogu biti kuglične vitke, ukoliko to dopušta konstrukcija. Za veće brzine i dulje putove preporučuju se konusne vodilice. Konusi moraju biti kaljeni i brušeni, kuglično uležišteni te ugrađeni u stabilno kućište, koje omogućuje brzu i jednostavnu montažu. Elementi gibanja su obično zupčasti remen ili kuglično vreteno, te ležište vretena odnosno remenice. Ležište mora biti kuglično uležišteno u zatvorenom metalnom kućištu. Kućišta od polimernih materijala nisu primjerena za gradnju zahtjevnih uređaja i strojeva. Zupčati remen se primjenjuje za veće brzine (do 10 m/s) i s toč- nošću ponavljanja do 0,05 mm. Kuglično vreteno primjenjujemo za manje brzine (do 0,25 m/s), veću silu pomaka, kratke putove i točnost ponavljanja do 0,01 mm. Sve te komponente trebale bi biti samostalne jedinice, tako da konstruktor može od njih sastaviti pogone po želji. Ukoliko sustav nudi i druge elemente gibanja, kao što su razne osovine, pogone i slično, želje korisnika su gotovo iscrpljene.
Dodatna oprema
Kako bi konstruktor mogao završiti projekt, treba i zaštitu, koju propisuje sigurnost na radu, razne kanale za vođenje cijevi i kabela, ormare za elektroniku, nivelirajuće noge stroja itd. Vrlo je primjereno, ukoliko su na raspolaganju i profli za dovođenje i odvođenje zraka, te tome primjerene brtve, priključci i vezni elementi. Za zaštitu stroja ili uređaja, koja je najčešće lim, žičana mreža, plastika ili polikarbonat (može i akrilno ili prirodno staklo), na raspolaganju moraju biti i različiti elementi za pričvršćivanje, zatvarala, ručice sigurnosnih prekidača, poluge, brave kao i posebni profli vrata i zaštite, koji olakšavaju montažu i pojefinjuju izvedbu. Troškovi zaštite mogu biti razmjerno visoki te se tijekom projektiranja često podcjenjuju ili čak i previde. Ukoliko smo sve to uzeli u obzir pri izboru sustava, izgradit ćemo ga dobro, brzo i racionalno.