Opublikowano: 23 września 2012

W latach 70-tych nasze rzemiosło uszczelniało pęknięcia w elementach aluminiowych  gazowo i elektrodą otuloną, a w dużych firmach (nawet gdy na co dzień nie spawały aluminium) każdy inżynier spawalnik dysponował profesjonalnym urządzeniem TIG do spawania aluminium. Ze względu na dostępność małej ilości stopiw spawało się uniwersalnym stopiwem zawierającym 5% krzemu lub ścinkami z blach. W tych czasach nikt nie chciał uczyć spawania rur aluminiowych, poza kursami zamkniętymi w Instytucie Spawalnictwa, dostępnymi tylko dla firm, które zlecały badania w Instytucie.

Ryszard Jastrzębski, Grzegorz Cios, Leszek Gardyński

W latach 90-tych zaczęto naprawiać cysterny aluminiowe, co było bardzo trudne, bo przy dużej sztywności i dużym skurczu aluminium łatwo dochodziło do pęknięć krystalizacyjnych (gorących). Dodatkowo, przy grubych elementach, ze względu na dużą przewodność cieplną aluminium, łatwo było o przyklejenia. Po roku 2000, wraz ze spawanymi barierkami aluminiowymi, pojawiły się spawarki z podwójnym impulsem, które w zasadzie umożliwiły spawanie aluminium metodą MIG w jakości TIG-u. Niemniej jednak, do napraw nadal najlepsza jest metoda TIG, która umożliwia niezależne grzanie i topienie drutu. Metody spawania gazowego i elektrodą otuloną dziś już się prawie nie stosuje.

Spawanie TIG
Przy spawaniu aluminium, szczególnie w pozycji sufitowej, ważne jest nagrzanie łukiem elektrycznym spawanej blachy lub rury tak, aby przyjęła ona lustrzany połysk. Gdy jej powierzchnia jest lekko matowa, ciekły metal nie trzyma się powierzchni („nie chwyta”) i stopiwo wpada spawaczowi za kołnierz. Aby nie było przyklejeń, powyżej grubości 8 mm należy podgrzewać przed spawaniem palnikiem acetylenowym lub nagrzewnicą indukcyjną wysokiej częstotliwości. Czasami brak wiedzy o odprowadzeniu ciepła przez blachy przylegające do naprawianego pęknięcia uniemożliwiał – z powodu braku podgrzania –skuteczną naprawę, nawet firmom dysponującym nowoczesnym sprzętem.


Rys. 1  Przykładowe przygotowanie brzegów do spawania TIG (fragment rysunku)/3/

Gazem osłonowym najczęściej stosowanym do spawania ręcznego prądem przemiennym jest argon o wysokiej czystości bądź mieszanki argonowo-helowe, wśród których najbardziej popularną jest I3 ArHe – 25 wg ISO 14175 (25% He i 75% Ar). Czysty hel stosuje się do spawania automatycznego prądem stałym z biegunem ujemnym na elektrodzie (automat nie widzi, więc nie potrzeba rozbijać tlenków, aby zobaczyć jeziorko roztopionego metalu). W takiej sytuacji, przy prądzie impulsowym drut powinien być podawany w czasie impulsu. Bieguna dodatniego nie stosuje się, bo pomimo rozbijania tlenków, metoda ta daje małe wtopienie i przechodzenie materiału elektrody nietopliwej do jeziorka, przyśpieszając jej zużycie. Natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do grubości spawanego elementu. Do grubości elementu dobieramy również średnicę dyszy palnika i prędkość przepływu gazu. W zasadzie nie ma sensu stosować większego prądu niż 160 A, gdyż przy wyższych prądach łuk jest szerszy, co zwiększa szerokość ściegu kosztem wtopienia. Średnicę elektrody wolframowej dobieramy tak, aby na 1 mm średnicy przypadał prąd 40 A. Staramy się, aby średnica drutu spawalniczego była taka jak średnica elektrody wolframowej. Spawanie realizujemy techniką pchania, która zapewnia dobre osłonięcie jeziorka gazem osłonowym. Prędkości spawania są relatywnie duże, a więc spawanie ręczne jest dość trudne (dlatego staramy się je realizować w pozycji podolnej). Spawanie rur najczęściej wykonuje się na podkładce aluminiowej lub podkładce nierdzewnej trójdzielnej. Spawanie bez podkładki wymaga wysokiej klasy urządzeń, sczepiania krawędzi bez szczeliny (na styk) i usuwania bogatego przetopu z wtrąceniami tlenku glinu.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (60) Wrzesień 2012

Opublikowano: 23 września 2012

Polimery, zarówno termoplastyczne jak chemoutwardzalne, niejednokrotnie wymagają aktywacji powierzchni. Bez tego procesu trudno jest uzyskać wysoką jakość nadruku, złącza klejonego, czy nawet „zwykłego” uszczelnienia lub trwałej etykiety.

Marek Bernaciak


fot. Plasmatreat Aktywacja powierzchni polega na zwiększeniu energii powierzchniowej do poziomu najczęściej ponad 55 mN/m, a nawet ponad 72,8 mN/m, wymaganej przez lakiery wodorozpuszczalne lub kleje dyspersyjne (PE ma energię powierzchiową na poziomie 26 mN/m).
O ile jakość powierzchni związana jest z jakością procesu aktywacji, to w tym artykule zadamy pytanie: o ile możemy zmierzyć i skontrolować sam proces aktywacji; skupimy się przy tym na procesie plazmy atmosferycznej, która „wdziera się na salony”, wyprzedzając obróbkę płomieniową i koronę.

Plazma atmosferyczna ma kilka zalet, które tworzą jej specyficzną przewagę:

• Jest procesem ciągłym, łatwym do automatyzacji.
• Aktywuje większość polimerów, także czyści je z tłuszczu, kurzu i warstwy wody.
• Charakteryzuje się znaczną powtarzalnością i niezawodnością procesu.
• Jest tania w eksploatacji.
• Nie pozostawia śladów obróbki.
• Nie zagraża spaleniem podłoża ani pożarem w ogóle.
• Ma dobre proporcje wydajności do kosztu inwestycji.
• Nie emituje szkodliwych substancji w znaczących ilościach.
• Nie uszkadza nawet cienkich folii.

Jak każdy proces podlega jednak wpływowi niszczących go czynników. Jest to o tyle kłopotliwe, że gołym okiem nie można ocenić zaniku plazmy. Kontrola efektów za pomocą np. tuszów testowych nie może być prowadzona w sposób ciągły. Konsekwencje wadliwego działania plazmy mogą być daleko idące i kosztowne. W dzisiejszych czasach wady lakiernicze, lub problemy związane z delaminacją powłok, skutkują reklamacjami i utratą kontraktów, często z trudem wywalczonych. Nie mówiąc o utracie szczelności lub pęknięciach połączeń klejonych.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (60) Wrzesień 2012

Opublikowano: 23 września 2012

Jednym z ważniejszych kierunków rozwoju uniwersalnych obrabiarek CNC jest zwiększanie ich wydajności oraz wprowadzanie możliwości obróbki, zarezerwowanych dotychczas dla obrabiarek specjalizowanych, przy jednoczesnym zachowaniu uniwersalności. Od uniwersalnych tokarek CNC poza typową obróbką wymaga się coraz częściej dodatkowych możliwości obróbkowych kształtowania powierzchni obrabianych. Wynika to z oferowanych coraz większych możliwości układów sterowania oraz dostępności różnych rodzajów modułów konstrukcyjnych do budowy tokarki.

Robert Jastrzębski

Możliwości układów sterowania dotyczą nie tylko zwiększania ilości osi sterowanych numerycznie, lecz także możliwości złożenia różnych rodzajów zadanych ruchów technologicznych, jako złożonych ruchów interpolowanych lub synchronizowanych [1]. Przykładowo, możliwe stają się takie operacje obróbkowe, jak:

• w pełni automatyczna obróbka obustronna przedmiotu z podawanego pręta, wykorzystująca przechwyt przedmiotu podczas obrotów przez dodatkowe wrzeciono przechwytujące, zamontowane w miejscu konika (z zastosowaniem funkcji synchronizacji obrotów tych wrzecion),
• „toczenie” wielokątów (wykorzystujących synchronizację stałego przełożenia obrotu wrzeciona i narzędzia obrotowego) [2] (opisane też w Projektowaniu i Konstrukcjach Inżynierskich, kwiecień 2011),
• obróbka gwintów falistych (wg obliczonej trajektorii ruchu interpolowanego z synchronizacją obrotów wrzeciona z cyklicznym ruchem nawrotnym osi X i posuwem osi Z).

Obróbki tego typu realizowane mogą być przez tokarki specjalizowane poprzez sprzężenie mechaniczne obrotów, zastosowanie kopiałów itp. Ogranicza to znacznie zastosowania takich tokarek oraz szybkość i elastyczność dostosowania do zmian kształtu obrabianego przedmiotu. Wykorzystując funkcje synchronizacji i interpolacji ruchów mamy możliwość zastąpić sprzężenia mechaniczne programowymi, zachowując przy tym uniwersalność tokarki CNC. Przykładowo, każda zmiana kształtu gwintu falistego lub trapezowego na tokarkach kopiarkach powoduje konieczność wykonania nowego kopiału. Przy dużej ilości rodzajów gwintów falistych oraz nieznormalizowanych gwintach trapezowych, przy niewielkich seriach, wykonanie kopiału kształtowego wydłuża czas wykonania i znacznie zwiększa koszty. Także wykonanie takiego gwintu metodą tradycyjną, wieloma przejściami noża, jest mało wydajne.


Rys. 1  Prototyp tokarki uniwersalnej z możliwością wydajnej obróbki gwintu falistego

W Centrum Badawczo Konstrukcyjnym Obrabiarek w Pruszkowie zaprojektowano i wykonano prototyp tokarki uniwersalnej CNC z możliwością wydajnej obróbki gwintów falistych i trapezowych, porównywalnej co najmniej z wydajnością tej obróbki na tokarkach kopiarkach. Artykuł przedstawia zastosowaną metodę obróbki tych gwintów, oraz porusza problemy, jakie należy rozwiązać, aby uzyskać zadowalającą wydajność i dokładności tej obróbki.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (60) Wrzesień 2012

Opublikowano: 23 września 2012

Zalet stosowania elementów pneumatycznych w instalacjach przemysłowych nie trzeba nikomu przedstawiać – brak konieczności magazynowania medium czy też choćby brak możliwości przeciążenia elementów, to tylko niektóre z nich. Jednak sprężone powietrze, podobnie jak inne media stosowane w przemyśle, ma też swoje ograniczenia, wynikające z jego właściwości fizycznych. Jednym z nich jest między innymi brak możliwości precyzyjnego pozycjonowania elementów wykonawczych. Dlatego też firma Metal Work Pneumatic rozpoczęła poszerzanie swojej oferty o siłowniki elektryczne, które zapewniają wysoką dokładność pozycjonowania, dochodzącą do 0,06 mm, umożliwiając przy okazji realizowanie innych funkcji, trudno osiągalnych dla napędów zasilanych sprężonym powietrzem. Sprawia to, że siłowniki elektryczne są znakomitym uzupełnieniem pneumatycznych elementów wykonawczych w maszynach i urządzeniach.

Giorgio Guzzoni, Waldemar Skorczyk

Jako pierwsze w ofercie pojawiły się siłowniki tłoczyskowe łudząco podobne do siłowników pneumatycznych serii ISO 15552. Ich zakres obejmuje średnice 32, 50 i 63 mm o skokach do 1500 mm i siłach na tłoczysku dochodzących do 6500 N oraz prędkościach do 2 m/s.
Podobieństwa są nie tylko wizualne – zarówno w jednych jak i drugich za przeniesienie siły odpowiada tłoczysko siłownika, oba również wyposażone są w tłoki, z tą różnicą, że w przypadku siłowników elektrycznych tłok spełnia rolę prowadzenia wewnętrznego dla przekładni i nie jest odpowiedzialny za wytworzenie siły. Podobnie w obu przypadkach tłoki wyposażone są we wkładki magnetyczne, co pozwala na stosowanie czujników położenia tłoka, montowanych w dedykowanych rowkach. Tuleja siłownika elektrycznego dodatkowo wyposażona jest w dwa wewnętrzne rowki prowadzące, co pozwala na wykonanie wersji zabezpieczonej przed obrotem tłoczyska. Z kolei kalibrowana taśma na tłoku przez zapewnienie minimalnego luzu z tuleją siłownika, w znacznym stopniu niweluje wibracje układu.


Rys. 1 Siłowniki elektryczne: wersja osiowa (silnik krokowy) i wersja równoległa (silnik serwo)

Ruch obrotowy silnika zamieniany jest na ruch liniowy przez przekładnię, składająca się ze śruby kulowej i nakrętki. Ze względu na niski współczynnik tarcia przekładni mechanizm siłowników nie jest samohamowny, jednak istnieje możliwość dostarczenia specjalnych wykonań, opartych o przekładnie samohamowne, ze śrubą z gwintem trapezowym. W przypadku każdej ze średnic siłowników do wyboru są różne skoki gwintu, co pozwala na uzyskiwanie albo wysokich sił przy małym skoku albo dużych prędkości przy dużym skoku. Średnica tłoczyska została zwiększona podnosząc jego sztywność, a także odporność na obciążenia promieniowe. Siłowniki są wyposażone w system uzupełniania smaru, który umożliwia również połączenie z układem centralnego smarowania, a ich wykonanie, oparte o ISO 15552, pozwala na zastosowanie osprzętu montażowego dla siłowników pneumatycznych.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (60) Wrzesień 2012