20 kwietnia 2024


Technologia montażu
Podstawową wielkością mającą wpływ na technologię montażu jest właściwy luz montażowy. Wartość tego luzu ma nam zagwarantować bezpieczne zamontowanie koła na wale jednym ruchem. Jeżeli bowiem część zewnętrzna utknie, lub mówiąc językiem warsztatowym ”złapie,” nie dochodząc do końcowego położenia, to prawdopodobnie obie części są stracone. Czasem udaje się odzyskać jeden element. Jest rzeczą oczywistą, że luz montażowy powinien być proporcjonalny do wielkości elementów. Orientacyjne wartości zalecanych luzów montażowych podano w tabeli 1 (Lit. 4).

Tabela 1

Masa elementu kg Średnica otworu (nominalna), mm
80-125 125-200 200-250
Luz (µm) Luz (µm) Luz (µm)
Do 16 40-50 50-60 60-70
16-50 60-70 80-90 90-100
50-100 100-120 125-150 150-175


Im mniejsza część tym mniejszy luz.
Najczęściej stosowanym rodzajem połączenia skurczowego jest połączenie wymagające jedynie nagrzania elementu zewnętrznego. Istnieją tu jednak pewne ograniczenia. Koła zębate nawęglane nie powinny być ogrzewane powyżej 1800C ponieważ powoduje to spadek twardości uzębienia. Znam przypadki, gdy nawet nagrzanie do tej temperatury koła zębatego ze stali 18H2N2 spowodowało spadek twardości o 2 stopnie HRC. Dobór temperatury montażu montowanych elementów można obliczyć posługując się poniższym empirycznym wzorem:

tn = (W+Lnagrz)/ α • d • 103  (wzór 1)

Dla części ogrzewanej i dla części chłodzonej:
tchł= (W+Lchłodz)/ α • d • 103  (wzór 2)
Gdzie:
tn – temperatura nagrzewania w oC
tchł – temperatura nagrzewania w oC
W – to wcisk wyliczany z obciążenia przenoszonego przez złącze w µm
L – luz niezbędny (luz montażowy) w µm
d – średnica złącza w mm
α – współczynnik rozszerzalności cieplnej
Wartości współczynnika α podano w tabeli 2.

Tabela 2


Materiał
α * 106 mm/(m * oC)
przy nagrzewaniu przy ochładzaniu
Stal i staliwo 11 -8,5
Żeliwo szare i ciągliwe 10 -8,0
Brąz 17 -15
Mosiądz 18 -16
Stopy aluminium 22 -18


Praktycznie metodyka doboru warunków montażu może wyglądać następująco. Znając wielkość i masę przedmiotu, wstępnie dobieramy maksymalny luz montażowy z Tabeli 1. Ten luz składa się ze wzrostu wymiaru części nagrzanej i zmniejszenia wymiaru części chłodzonej.

Lmax = Lnagrz. + Lchłodz  (wzór 3)

Jego pierwszy składnik jest ograniczony od góry temperaturą odpuszczania elementu zewnętrznego, a drugi od dołu sposobem obniżania temperatury. Obie wartości wyliczamy przekształcając wzory (1) i (2).
Jeżeli mamy szczęście, to czasem wystarczy samo nagrzanie części zewnętrznej. Jeżeli nie, to musimy wyliczyć z wzoru (2) temperaturę, do której musimy ochłodzić część wewnętrzną, zakładając brakującą nam wartość luzu. Znając temperaturę dokonujemy wyboru technologii chłodzenia.
Do dyspozycji jest jedna z trzech podanych poniżej metod ochładzania części, stosownie do wartości luzu, jaki musimy uzyskać.
Najprostszym sposobem jest wykorzystanie niskiej temperatury otoczenia. Zrobiliśmy to ostatnio w styczniu bieżącego roku. Wały do przekładni zostały w dniu poprzedzającym montaż wystawione na zewnątrz hali. Przy temperaturze otoczenia -20°C i typowej na hali produkcyjnej około +20°C zyskujemy około 40°C różnicy. To już coś. Jeżeli nie mamy właściwej pory roku, a elementy są niezbyt duże, to równie dobrze możemy skorzystać z zamrażarki dla ochłodzenia części wewnętrznej. Istnieją specjalne zamrażarki warsztatowe zapewniające temperatury  do -45°C .
Znane są również niekontrolowane metody ochładzania takie jaki rozładowanie gaśnicy na CO2, chłodzenie propanem butanem i spreje demontażowe. Ich wspólną cechą jest gwałtowność przebiegu procesu ochładzania, brak powtarzalności i nieznana temperatura końcowa procesu. Ta ostatnia cecha podważa wiarygodność obliczeń, w których zakładamy jakąś określoną temperaturę końcową.
Kolejnym kontrolowanym rozwiązaniem, są mieszaniny chłodzące na bazie suchego lodu. Suchy lód, czyli sprasowany dwutlenek węgla, ma temperaturę sublimacji -78,5°C. Ze względu na jego postać nie nadaje się on do efektywnego bezpośredniego chłodzenia elementów metalowych. Brak bezpośredniego kontaktu z całą powierzchnią chłodzonego przedmiot utrudnia wymianę ciepła. Natomiast suchy lód zanurzony w niezamarzającej cieczy tworzy skuteczną mieszaninę chłodzącą. W takiej mieszaninie zanurzamy całkowicie element wewnętrzny. Właściwą cieczą jest rozpuszczalnik organiczny: aceton lub alkohol etylowy. Chodzi o to, by jego temperatura krzepnięcia była poniżej -80°C. Chciałbym zwrócić uwagę na istotny aspekt BHP. Konieczne jest stosowanie rękawic termoizolacyjnych. Niskie temperatury rzędu - 70°C  są słabo odczuwalne w dotyku. Dotknięcie tak zimnego elementu metalowego nie powoduje bólu takiego jak oparzenie. Natomiast uszkodzenia naskórka i bąble pojawiają się równie szybko. Przekonali się o tym moi przyjaciele, bracia Kamudowie z Gliwic, gdy pierwszy raz w 1978 roku montowali tą technologią gniazdo zaworowego do silnika zabytkowego samochodu Willys, rocznik 1943. Montaż gniazda zakończył się powodzeniem, ale palce ucierpiały.