Page 10 - SHY2012

Basic HTML Version

1/2008
[ www.shy-hitsaus.net ]
8
riaalien lujuus ja kennojen jänneväli neljästä
vaihtoehdosta. Mitoitus tehtiin TKK:ssa kehi-
tetyllä metallikennojen paino-optimointiohjel-
malla. Se laskee keveimmät vaihtoehdot kä-
sitellen kennoa palkkiteorian mukaan siten,
että kennon ydinelementit ovat palkin akselin
suuntaisia. Kennon kokonaispaksuutta sekä
pinta- ja ydinmateriaalien aineenpaksuutta
varioitiin ennalta määritetyin askelin. Neljän
lasketun peruskennotyypin kaaviokuva on
esitetty kuvassa 1.
Laskenta tehtiin kahdessa vaiheessa: en-
siksi käytettiin melko suur ta materiaali-,
aineenpaksuus- ja kennon äärimitta-aluetta
keveimpien vaihtoehtojen löytämiseksi kaikil-
le neljälle perustyypille. Toisessa vaiheessa
otettiin huomioon myös ko. hetkellä tuotan-
nossa olleet aineenpaksuudet sekä kenno-
jen valmistusnäkökohdat mahdollisimman
käytännönläheisten vaihtoehtojen löytämi-
seksi – esimerkiksi kevein kennotyyppi, I-
ydinkenno, päätettiin jättää pois sen vaikean
valmistettavuuden vuoksi. Näiden kahden
laskentakierroksen perusteella määriteltiin
kolmen eri kennotyypin yksityiskohdat sekä
niissä käytettävät materiaalit projektin koe-
ohjelmaa var ten. Kuten kuvan 2 ver tailusta
huomataan, tuotannollisesti käyttökelpoisiin
geometrioihin ja dimensioihin siir tyminen
merkitsi valitettavasti melko huomattavaa
painonlisäystä laskennallisesti optimoituihin
vaihtoehtoihin verrattuna.
Kennojen jänneväli on 2 m ja pistekuorma
kohdistuu 10 × 10 mm
2
alueelle. Jokaista
kennotyyppiä valmistettiin kaikilla taulukos-
sa esitettyjen vaihtoehtojen yhdistelmillä, yh-
teensä 45 kennoa mitoiltaan 1,25 m × 2,2
m. Kennon painon osalta neliöpainoero opti-
moidun ja projektissa valmistettujen kennojen
välillä on noin neljännes ohuemmalla 1,2 mm
paksulla pohjalevyllä, ja jopa kolmannes pak-
summalla 1,5 mm pohjalevyllä. Erot ovat vielä
suuremmat, jopa kaksin- tai kolminkertaiset,
jos verrataan kennoille laskettuja taipumia
suunnittelukuormituksen alaisena. Koska mi-
toitus perustuu elastisiin muodonmuutoksiin,
so. kennon jäykkyyteen, lujemmista levyma-
teriaaleista ei ole apua. Suunnitteluvaiheen tu-
loksena kennojen mitoiksi päätettiin ~ 53 mm
(riip-puen pohjalevyn paksuudesta) × 1250
mm × 2200 mm ja muut yksityiskohdat olivat
kuvan 2 taulukon mukaiset.
Kennojen valmistus
Kennojen laserhitsauksessa käytettiin hy-
väksi maahamme pääasiassa Tekesin KEN-
NO – Kevyet levyt -teknologiaohjelmassa
hankittua osaamista metallikerroslevyjen
valmistuksesta, ainoastaan V-ydinkennot
valmisti ulkomainen projektipar tneri. Kaiken
kaikkiaan projektissa valmistettiin yhdek-
sän erilaista kennosarjaa, joissa kussakin
oli viisi kennoa, yhteensä siis 45 kpl 1,25
m × 2,2 m kennoa. Lisäksi valmistettiin jo
edellä mainitut ver tailukennot liimaamalla
sekä täyttämällä yksi laserhitsattu kenno
eristysvaahdolla.
O-ydinkennoissa käytetyt RHS-putkiytimet
valmistettiin teollisella putkilinjalla, vaikka
mitat poikkesivatkin vakiotuotteista. V
f
- ja
V-ytimet puolestaan valmistettiin särmäämäl-
lä, sillä tarvittavat määrät olivat niin pieniä,
että rullamuovausta ei katsottu kannatta-
vaksi valmistusmenetelmäksi. Särmäyksen
käyttö osoittautui kuitenkin ongelmalliseksi
V-ydinkennon kohdalla. Pienetkin epätark-
kuudet pyrkivät kumuloitumaan ytimen val-
mistuksessa, mikä johti kasvaviin mittato-
Kuva 1. Neljän ensimmäisessä vaiheessa laskennallisesti optimoidun peruskennotyypin periaatekuvat.
Kuva 2. Laskennallisesti optimoitujen ja projektin koeohjelmaan valittujen kennojen painon ja suunnittelukuormasta aiheutuvan taipuman
ver tailu. Merkkien selityksissä on mainittu ensin kennoytimen ja sitten pohjalevyn paksuudet.