Kuvvetlerin etkileşimi

Otomotiv sektöründe, hafif konstrüksiyonun önemi gün geçtikçe artıyor. Hafif konstrüksiyonun başarısındaki can alıcı faktör ise, malzeme karışımının içerdiği çelik, alüminyum ve karbon elyaf takviyeli plastiktir.

A+ A-

Festo

Perçinli çivileme ve perçinleme gibi geleneksel yöntemlerin yanı sıra, sıvayarak delik açma birleştirme teknolojisi olarak önem kazanıyor. Bu yöntemle çelik levhalar bile, önceden delmeksizin tek adımlık bir işlemle birleştirilebiliyor. Festo pnömatik ürünlerini içeren Klingel'in KFLOW birleştirme aletinde görüldüğü gibi, basınç ve hızın esnek parametrizasyonu burada kilit bir rol oynuyor.
Otomotivde; daha az kütle hareketi, daha düşük emisyon ve daha yüksek stabilite getiren hafif konstrüksiyonun önemi giderek artıyor. Hafif konstrüksiyonun başarısındaki can alıcı faktör ise, malzeme karışımının içerdiği çelik, alüminyum ve karbon elyaf takviyeli plastiktir. Ayrıca, alüminyum döküm parçalar da önemli bir işleve sahiptir. Buna en iyi örneklerden biri, kendini taşıma kapasiteli geleneksel çelik gövdelerden yaklaşık yüzde 40 daha hafif, entegre alüminyum merdivenli uzay çatı konstrüksiyonudur. Ancak bu yeni konstrüksiyonlar, tasarımcıları yeni güçlüklerle karşı karşıya bırakır. Bu güçlüklerin en önemlisi, malzemelerin hızlı ve güvenli bir şekilde nasıl birleştirilebileceğidir. Bu sorunun yanıtı sıvayarak delik açma tekniğinde yatar. Bu birleştirme teknolojisi, sadece bir kenardan ulaşılabilen farklı malzemeleri önceden delmeksizin birleştirilmelerine olanak verir. Klingel GmbH, sıvayarak delik açma birleştirme sistemlerinde öncü bir şirkettir. Bu firmanın birleştirme sistemleri Festo'nun pnömatik ürünlerine dayanır. Klingel'in kompakt, güvenilir ve güçlü sıvayarak delik açma sistemleri; Festo silindirleri, valfleri ve valf adalarının yardımıyla çalışır.

Akışkan geçişi
Sıvayarak delik açma prosesi, kesintisiz şekilde birleştirilmiş adımlar dizisidir. İlk olarak sıvama delicisi, yüksek hızda ve büyük bir kuvvetle birleştirilecek malzemeyi ısıtır. Malzeme doğru sıcaklığa ulaştığında, vida malzemeye girerek silindirik bir delik oluşturur. Ardından, bir somun dişi yaratır ve malzemeye oturur. Son olarak, vida belirlenmiş tork değeriyle sıkılır. Bu zaman alıcı bir işlem gibi görünse de, Klingel'in birleştirme aletleri tarafından 1,5-2 saniyede tamamlanır. Sıvayarak delik açma sistemi dört bölgeden oluşur: Sertleştirilmiş bir uç, diş oluşturan bir bölge, vida dişi ve boşaltılan malzemeyi yakalamak için kafanın altında bir girintiye sahip vida kafası. Vidanın ısıtılan malzemeye yerleştirilmesi ve oluşan sürtünme/pozitif kilitleme sayesinde, soğutmaya nazaran daha sağlamdır. Vidayı gevşetmek için sıkma işleminde kullanılandan daha yüksek bir tork gereklidir.

Doğruluk-kontrollü proses
Klingel'in KFLOW sistemi, servo motor ile vidaları birleştirilecek malzemeye yerleştirmek için kullanılan iki kompakt silindir arasındaki etkileşime dayanır. Proses, pnömatik silindirlerin stroklarını ve vidalama derinliğini kontrol eden konum ölçme enkoderleri tarafından sürekli olarak izlenir. Tutma stroku, komponenti yerinde tutar ve vidayı pozisyonlandırır. Ana strok, proses kuvvetini vidaya ve malzemeye iletir. 1,4 kN'luk maksimum tutma stroku için silindir ADN kullanımı yeterli olurken; 3 kN'a varan daha yüksek ana strok kuvveti için daha yüksek debiye sahip silindir AONH kullanımı gerekir. Her ikisi de, ana strok için Festo oransal valfler VPPM-VPPM-8 ve tutma stroku için VPPM-6 kullanılarak kontrol edilir. Oransal valfler, vidalama parametrelerinde gereken yüksek esneklik düzeyi için idealdir. Başlangıçta KFLOW birleştirme aleti, konum ölçme enkoderi ile konum algılama için daha düşük bir hızda ve daha düşük bir kuvvetle çalışır. Sonraki aşama olan penetrasyon, daha yüksek bir ana kuvvet ve hız gerektirir. Diş oluşturma ise, daha düşük bir kuvvet ve dönme hareketine ihtiyaç duyar. Vidayı doğru torkla sıkmak için her iki parametre ayrıca indirgenir.

Kaldırma kuvvetinin esnek ayarı
Sıvayarak delik açma sanatı, her vida için doğru kuvvet ve hız kombinasyonunu elde etmekte yatar. Klingel GmbH'nin Proje Müdürü Reinhard Totzauer, bu konuda şunları söylüyor: "Otomotiv imalatında, sistem kurulumumuzu paralel olarak yerleştirdiğimiz 20 adet sıvayarak delik açma vidası için yaptığımızda, genellikle her bir vida için farklı kuvvet ve hız parametrelerine ihtiyaç duyuyoruz. Eğer bağlantı noktasının yanında bir kaynak varsa ya da vidalama işlemi sırasında malzeme sıcaklığı değişiyorsa, işleme parametrelerinin de buna uygun şekilde uyarlanması gerekiyor."
Farklı malzemeler, farklı parametreler gerektirir. Alüminyumla çalışmak daha düşük birleştirme kuvveti ile yüksek hız gerektirirken; yüksek kaliteli çelik, ısı üretimini asgâriye düşürmek için daha düşük hız ve yüksek birleştirme kuvveti ister. Ön delme, etkili değişkenlerin sayısını azaltmak için yararlıdır.

Hassasiyet ve güvenilirlik
KFLOW ile vidalar, hava akışı kullanılarak bir plastik boru kanalıyla verildiği için, vida ikmali saniyeler içinde sağlanır; aşınma ve güvenlik nedenleriyle vida kafası önde kalır. Birleştirme aletine ulaştıklarında, vidalar Festo döndürme ve kilitleme silindiri OSM ile açısal döner silindir tarafından 90 derece döndürülür. Tüm pnömatik komponentler, CPV tipi bir valf adası kullanılarak kontrol edilir. Güçlü ve kompakt komponentler kolayca birleştirme aletine yerleştirilir.
Festo komponentleri, mükemmel performanslarının yanı sıra, mükemmel hassasiyet ve güvenilirlik sunar. Bunlar ise, otomotiv endüstrisi için malzeme seçiminde ana kriterlerdir. Klingel, özel bir makina yapımcısı olarak, koşullar değiştiğinde bile istikrarlı maksimum proses güvenilirliğine değer verir.

Ayrıntılı bilgi için:
www.festo.com/catalog/adn
www.festo.com/catalog/vppm