Lujempi teräs, parempi tuote?

18.11.2016

Rakenneterästen yhteydessä on ollut jo useita vuosia trendi suosia materiaaleilla suurempia myötölujuuksia. Monesti lujemman materiaalin käyttöön mainitaan syinä pyrkimys rakenteen ainevahvuuden ja hitsien tilavuuden pienenentämiseen. Hitsien tilavuus on käytännössä verrannollinen hitsaamiseen tarvittavaan aikaan ja vaikuttaa näin valmistuksen läpimenoaikoihin ja kustannuksiin.

Rakenteen mitoituksessa tulee kuitenkin huomioida, että vaikka teräksen myötölujuus kasvaa ei materiaalin jäykkyyttä kuvaavassa kimmokertoimessa tapahdu merkittävää muutosta. Tämä yhdessä ainevahvuuksien ohentamisen kanssa käytännössä tarkoittaa, että rakenteen jäykkyys pienenee. Monesti onkin niin, että materiaalin lujuuden kasvaessa tulee mitoittavaksi suureeksi jokin jäykkyyteen liittyvistä ominaisuuksista: siirtymien suuruus, värähtelytaajuudet tai nurjahdus- / lommahdusilmiöt.

Käytännössä värähtelyongelmat voivat olla esimerkiksi ärsyttäviä räminöitä aiheuttavia levykenttiä tai tuotteen käytettävyyttä huonontavia löysiä rakenteita. Jälkimmäisestä esimerkiksi käy alimitoitettu pöytä 3D tulostimessa, jolloin pöydän ja tulostuspään välinen värähtely näkyy selvästi tulostettavan kappaleen pinnanlaadussa.

Erityisesti levykenttien lommahdus on ilmiö, johon saatetaan törmätä materiaalia ohennettaessa puristuksen tai taivutuksen kuormittamissa rakenteissa. Rakenteen jännitystason nosto jo itsessään altistaa tälle ilmiölle ja levynpaksuuden pienentäminen vain kasvattaa riskiä vaurioitumiseen.

Onneksi näitäkin ilmiöitä on jo tutkittu pitkään ja ratkaisuja on löydetty esimerkiksi rakenteiden muotoilun kautta. Yhtenä esimerkkinä tutkimuksesta mainittakoon CASR-Steelpolis -hanke. Haasteeksi usein osoittautuu kuitenkin mitoitusvaatimusten löytyminen. Koska aiemmat versiot tuotteesta saattavat olla mitoitettu kokemukseen perustuen, ei valmiita mitoitus ja suunnittelusäännöstöjä aina ole saatavissa. Tällöin täytyy suunnitteluprosessi aloittaa määrittelemällä vaatimukset käyttökohteen perusteella. Suunnittelijoiden kokemus näissäkin asioissa lisääntyy kokoajan ja tätä kokemusta kannattaa hyödyntää.

Like (0) 

Add new comment

Filtered HTML

  • Web page addresses and e-mail addresses turn into links automatically.
  • Allowed HTML tags: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <h1> <h2> <h3>
  • Lines and paragraphs break automatically.

Plain text

  • HTML-merkit ovat kiellettyjä.
  • Web page addresses and e-mail addresses turn into links automatically.
  • Lines and paragraphs break automatically.

Latauslinkki lähetetään sähköpostiin

Yhteystiedot

Käytössäsi yli 200 asiantuntijan osaaminen

Lue meistä