Szegecselési technológiák

A következőkben a járműgyártásban is alkalmazott néhány szegecselési technológia kerül ismertetésre. A tömörszegecselés folyamata (75. ábra) a következő:

 az előkészítésnél a furat mérete a szegecsszár átmérőnél 0,1 - 0,2 mm-rel na-gyobb legyen,

 a szegecs furatba helyezése, a szár hossza mindig a záró fej kialakításától függ,

 a szegecs gyámfejét – a megfelelő profilú szerszámmal – alá kell támasztani (két oldalról szerelhető szegecs esetében)

75. ábra. Tömörszegecselés folyamata

A csőszegecselés folyamata pedig a 76.ábrán látható. Minden esetben fontos az összekö-tendő anyagok összeszorítása és a szegecs esztétikai kialakítása is.

76. ábra. Csőszegecselés folyamata

Az utóbbi évtizedekben a szegecselési eljárások közül a bolygó- és radiális szegecselés terjedt el legjobban. A bolygó szegecselés lényege, hogy a szerszám a függőlegessel 5-6 -os szöget zár be és egy körpályán, egy kúp alkotói mentén mozog és a munkadarabbal vo-nal mentén kapcsolódik. A forgó szerszám a szegecs irányában lassú előtoló mozgást vé-gez. A tengelyirányú mozgás a hagyományos tengelyirányú kovácsoló szegecselési techno-lógiának kb. 10 %-a. Alkalmazása tömör szegecsnél max. 16 mm, csőszegecsek, vagy cső-alkatrészek peremezésnél max. 100 mm átmérőig lehetséges.

Bolygószegecselés Radiál szegecselés

77. ábra. A bolygószegecselés és a radiál szegecselés elvi vázlata

A tömör szegecselésnél a szerszám a szegecs kerületéről indul és a középvonal felé ha-lad, üregesnél a szerszám középről indul.

A radiál szegecselés a bolygó szegecseléstől abban különbözik, hogy a szerszám kör-mozgására egy radiális mozgás szuperponálódik. A szerszám pályája ciklois, tengelye a szegecs tengelyével az előbbi kis szöget zárja be. A tengelyirányú nyomóerő a bolygó sze-gecseléséhez képest kb. 10-20%-al kevesebb. A 77.ábrán a bolygószegecselés és a radiál szegecselés elvi vázlata látható.

A járműiparban a súlycsökkentés céljából kifejlesztett új ötvözetek a karosszéria gyártásá-nál két mechanikai szegecselési eljárás terjedését hozták magukkal: a lyukasztó szegecse-lését és az átnyomásos („clinch”) szegecselési technika alkalmazását. Az utóbbit a TOX cég 1986-ban szabadalmaztatta. A két szegecselési eljárás kétoldali hozzáférést igényel. A ponthegesztéssel szemben a lyukasztószegecselés és az átnyomásos technika a mérgező gázoktól való mentesülés és a hő hatására bekövetkező anyag rideggé válását küszöböli ki.

Az alumíniumötvözetek hegeszthetősége pedig meglehetősen korlátozott. A próbatestek kötésszilárdsága az átnyomásos szegecselésnél (3 mm összes lemezvastagság esetén) 4102 N/mm² (irodalomban kb.3400-4600 N/mm²), a lyukasztó szegecselésnél 5962 N/mm² (az irodalomban 6500-7000 N/mm²) volt.

A TOX-Pressotechnik cég a 80-as évek elején kifejlesztett eljárása azonos és különböző vastagságú lemezek sajtolt kötéséhez alkalmazható. A körpontos megoldást hideg alakítás-sal hozzák létre. A művelethez két szerszámból álló készlet kell. A 78. ábra a háromféle kö-tés létesíkö-tésének a folyamatát mutatja (a.-körpontos, b.-síkpontos, c.-variopontos).

a./ b./ c./

a.körpont – b.síkpont – c.variopont

Forrás: TOX 78. ábra. TOX kötéstípusok

Az ábrán látható technikának számos előnye van: nincs varrat, csavar, szegecs, ragasztó anyag. A háromféle kötéspont közül a körpontos megoldás terjedt el az autóiparban. További előnye, hogy azonos és különböző anyagú, azonos és különböző vastagságú, bevonatos vagy nagy értékű felülettel rendelkező lemezek kötése oldható meg. Mivel a kötéslétesítés alatt a felület nem sérül, ezért a bevonatos lemezeknél különösen előnyös az alkalmazása. A folyamat automatikusan felügyelhető és dokumentálható. Alkalmazása a legtöbb autómárka karosszéria szerelésénél megtalálható.

A síkpontok alkalmazására ott van szükség, ahol a felületen nem lehet kiemelkedés. A

„vario”-pontos megoldást ott alkalmazzák, ahol nagy vastagságkülönbség van (1:4) a leme-zek között. A ponthegesztéssel összehasonlítva a TOX technikát, 30-60%-os megtakarítás érhető el. Ehhez tartozik, hogy a dinamikai szilárdsága is nagyobb a ponthegesztett kötés-nél, és nem utolsó sorban a költségek alakulása is kedvezőbb. Ezt szemlélteti a 79. ábra második diagramja. A harmadik diagramban látható a szerszám élettartam alakulása külön-böző anyagok esetén.

Igénybevételek a Tox kötés és a lyukasztó szegecs esetében

Költségösszehasonlítás

79. ábra. TOX kötések szerszám élettartama. Forrás: TOX

dották. A rendszer felépítését a 80.ábrán lehet látni.

80. ábra. TOX kötések számítógépes felügyelete. Forrás: TOX

A bolygó „clinch” eljárást a Fraunhofer Gyártástechnikai és Automatizálási Intézetben (IPA) fejlesztették ki az előbb ismertetett eljárások alapján. Ezzel a kötést létrehozó erőt 70-80%-al tudták csökkenteni, továbbá az eszközöknél is súlycsökkentést tudtak így elérni. Az eljárás a bolygószegecselés elvéhez hasonló.

Másik eljárás a lyukasztószegecselés, amelynek során az anyagba behatolva több réteg szilárd összekötése valósul meg anélkül, hogy az összefogott lemezeket teljesen átlyukasztanák. Ehhez többségében félig lyukas szegecseket alkalmaznak. A lyukasztó szegecsek alak-, erőzáró- és tömör kötéseket alkotnak. A szegecselés folyamatát a 81. ábra szemlélteti.

81. ábra. A lyukasztó szegecselés folyamata

A kötés különös előnyei, hogy nem kell előfúrni, továbbá folyadék és gáz közegekkel szemben tömített. Különböző anyagvastagságokhoz és eltérő szilárdságú anyagokhoz

al-felügyelhető. Alkalmazását tekintve acél esetében 6,5 mm-ig, alumínium esetén 11 mm-ig. A 82.ábrán néhány példa látható különböző anyagú és vastagságú lemez kötésére.

82. ábra. Példák a különböző anyagú és vastagságú lemezek szegecselésére.

Forrás: Böllhoff

Egy másik jól ismert egy oldalról gyorsan végezhető szegecselési eljárás az áthúzó csa-pos szegecselés – közismert nevén POP szegecselés. Három típusát alkalmazzák (83. áb-ra.):

 Szabványos nyitott típus (83a. ábra), egy rögzítő szárral ellátott hüvelyes szegecs. A szegecselés során a rögzítő szár egy előre meghatározott ponton akkor törik el, ami-kor a beágyazott szegecs már szorosan, tökéletes szilárdsággal összefogja a szege-cselendő munkadarabokat.

 Lezárt típus (83b. ábra), amelynél a szegecs hüvely egyik vége teljesen zárt. A tömí-tett rögzítő szár beágyazás után tökéletesen zár, és szigetel (35 kg/cm² –ig terjedő víz és gáznyomás). A rezgéssel szemben ellenálló, ugyanakkor nem alkalmas töré-keny és puha anyagok szegecselésére.

 Hornyolt típusú szegecs (83c. ábra) a törékeny, morzsolódó és puha anyagok rögzí-tésére alkalmas.

A POP szegeccsel létesített kötésekre jellemző általánosan a megbízható tartóképesség, alacsony szegecsfej, és a felület nem rongálódik.

a./ b./ c./

83. ábra. POP szegecselés Forrás: Tucker

megoldást lehet látni a 84.ábrán.

A gyártástechnológia során gyakran alkalmaznak segédfuratokat, amelyeknek nincs mű-ködést érintő funkciója. Ezért a megmunkálások, és a gyártás előrehaladásával ezeket biz-tonságosan le kell zárni. A következőkben ilyen megoldásokat ismertetünk. A golyós feszítés lényege egy külső fogazású expanziós hüvely, amelybe egy golyót sajtolnak. Egyszerűen szerelhető (84a. ábra), és kis, közepes keménységű alapanyagoknál alkalmazzák. Kemény anyagok esetében a furat felületi érdessége Rz = 10-40 m legyen.

A húzó szakító elemes megoldás egy radiálisan deformálható acélhüvely (84b. ábra), amelyet elsősorban könnyűfémeknél alkalmaznak, és nem szükséges a felületi érdességi követelmény előírása. Amennyiben kemény az alapanyag, akkor az előző esetben előírt ér-dességi követelmény a mérvadó. A sajtolással rögzített dugó (84c. ábra) egy felületedzett, rugalmas, kúpos hüvely, amelynek külső felületén labirintus alakú külső fogazás található. A hüvely radiálisan, és a részleges rugalmas deformáció hatására önzáró kúpos kötést alkot.

Kemény alapanyag esetében a korábban említett felületi érdességet kell előírni.

a./ b./ c./

84. ábra. Segédfuratok ledugózása Forrás: Koenig

A 85.ábrán látható szegecsanya (menetes hüvely) lemezalkatrészek gyors összefogására alkalmas egy oldalról végezhető szereléssel. A menetes hüvellyel több rétegű fém, műanyag és más anyagból készült alkatrészek összefogására alkalmas. A szegecsanyákat többféle kivitelben készítik, korrózióálló bevonattal, a külső paláston elfordulás elleni kialakítással (bordázat, ovális és hatszög alakú nyakrész). A szegecsanya jobb alakíthatósága, és a ké-sőbbi alkalmazás miatt egyes részeit eltérő módon hőkezelik. Ezt mutatja az ábra felső ré-szén a megoldás.

85. ábra. Lemezalkatrészek összefogására alkalmas szegecsanya. Forrás: Böllhoff A záró-gyűrűs, csapos kötéstechnikai megoldást nagy húzó és nyíró szilárdság jellemzi, rezgésbiztos, lazulásmentes. A kötéslétesítés zajtalan. Az FRP (Fiberglass Reinforced Plywood – üvegszál erősítésű furnírozott fa) típusú anyaghoz, a konténergyártás számára fejlesztették ki. A megoldás neve a „Hucktainer” típusú szorítógyűrűs kötéstechnika, amely a 86.ábrán látható. A szereléshez kétoldali hozzáférés szükséges az alkatrész behelyezése miatt, de a záró gyűrű-szerelés egy oldalról történik. A cinkbevonat korrózióállóvá teszi a kötést. A műveleti sorrend:

1. a csap és a gyűrű bevezetése az előre elkészített lyukba,

2. a szerszám felhelyezése a csapra és a gyűrű rávezetése a spirál részre, 3. a gyűrűt a csapra szorítják, amellyel szorosan összefogják az anyagot,

4. az összeszorítással egyidejűleg a szerszám a csap szerszámvezető részét töré-sig húzza, és ezzel befejeződik a szerelési művelet.

86. ábra. „Hucktainer” típusú szorítógyűrűs kötéstechnika. Forrás: HUCK

pofái a gyűrűt a csapra is rászorítják és a felesleges kiálló csapszárat letörik. Az összefogható tartomány csapnagyságtól függően 14-24 mm lehet. Az axiális hidegalakítás következtében erőzáró, és rezgés-biztos kötés létesíthető. A hidraulikus szerszámmal a szerelési sebesség 2 sec/csap. Alkalmazási területe a haszonjárművek karosszéria gyártása, acélszerkezetek, építő és mezőgazdasági gépek, stb.

Forrás: HUCK 87. ábra. „Magna-Grip” típusú kötéstechnika.