PROIECTAREA SI REALIZAREA UNEI INSTALATII DE TOBARE
Curatirea prin tobare consta in rostogolirea pieselor in tobe rotative, cu sau fara adaos de material abraziv. Curatirea se realizeaza prin frecarea pieselor intre ele sau cu material abraziv. Prin tobare se indeparteaza oxizii, tunderul, bavurile, vopseaua veche si impuritatile. Acest proces este utilizat intr-o scara larga in diverse industrii,cum ar fi dispozitivele auto si electronice, electronice, ca proces de fabricare f abricare finala. Procesul Procesul de finisare include debavurare,netezire debavurare,netezire,finisare. ,finisare.
De la rezumatul de mai sus am plecat in proiectarea si executia unui astfel de dispozitiv numit Toba.Se utilizeaza zilnic scopul fiind de a debavura bucse si repere din tabla de mici dimensiuni,scutind astfel timpul de polizare al fiecarui reper in parte , scazand atat costurile cat si timpul de productie . 1
STADIUL ACTUAL
In acest moment, foarte utilizat este procedeul de vibrofinisat ce este un proces de finisare a suprafetelor care funcționează pe bază chimico -mecanică. În cuva de lucru al unei mașini de vibrofinisare, piesele de prelucrat, corpurile de slefuit, apa și compo und-ul sunt puse în mișcare de
un sistem de antrenare vibratorie. Acesta duce la o mișcare relativă constantă dintre corpul de slefuit și piesa de prelucrat. Interacțiunea între apă, compus, corp de slefuit și mașină produce finisarea dorită asuprafeței.
Fig. 1. Masina de debavurat circulara
1
Fig. 2. Masina de debavurat liniara
Fig. 3. Masina de debavurat centrifugala
2
Fig. 4. Masina de debavurat tip tambur
De asemeni se intalnesc si tobe centrifugale.
Pentru toba centrifugala, un arbore principal și arborii cilindrului sunt montați pe aceeași rolă. Pe măsură ce roata se rotește, se generează o mișcare planetară. Această revoluție generează forța centrifugă și o presiune puternică în cilindru. Mișcarea conținutului într -un butoi rotativ și un butoi centrifugal este aceeasi.
Fig. 5. Principiu toba centrifugala
3
Fig. 6. Finisarea centrifugală este un proces cu consum mare de energie care utilizează
forțele G pentru a finisa piesele.
Fig. 7. Masina de debavurat cu miscare planetara
4
1.1
Identificarea nevoii
Avand in vedere pregatirea pieselor de dimensiuni mici pentru operatia de sudura,acestea trec printr-o faza precedenta de polizare. Cum insa lucrul de amanunt duce la consumul rapid al timpului, acesta fiind un factor important in productie si in costul final al produselor se va identifica un procedeu ce va reduce implicarea muncitorului si va scadea factorul de timp. 1.1.1 Calculul timpilor de polizare
Un muncitor este ocupat cu polizarea bucselor prezentate in figura de mai jos , aproximativ 4.16 ore Timpul de polizare este de 15 secunde pentru o fata ( timp cronometrat ) Nr de repere =500 bucati; 500x15x2=15000 secunde/60/60 = 4.16 ore Iar pentru polizarea reperelor din tabla timpul este de 3.47 ore. Nr de repere piese tabla=500 bucati; 500x25 secunde = 3.47 ore. Astfel timpul total de polizare insumeaza 7.63 ore Acesta este timpul efectiv, la care se mai adauga timpi auxiliari de pregatire, de nevoi personale, etc.
Multe părți au nevoie de debavurare sau finisare de suprafață. Pentru a menține costurile în jos, producătorii se uită la finisarea în masă. Cilindrul cu tambur și vibratorul destul de versatile, dar pentru a le folosi în mod corespunzător trebuie să înțelegi cum funcționează. 2 2.1
STUDIU Principiul de tobare
Materialele abrazive, piesele de lucru, compușii și apa sunt încărcate în butoaie la un anumit raport și sunt puse în mișcare. Materialele abrazive și piesele de lucru se freacă reciproc, cauzate de diferența de greutate, formă, viteză și direcție a mediilor abrazive și a pieselor de lucru. Frecarea generată de o astfel de mișcare are ca rezultat finisarea suprafeței. Materialele abrazive poartă contact direct cu suprafața pieselor de lucru până când se realizează finisarea dorită
Fig3. Materiale Abrazive
Tobele au o acțiune similară cu aceea a unei roci care se rostogolește și se apleacă pe panta unui deal. Colțurile pivotului cu bară ridică încărcătura, în timp ce cilindrul se rotește până când 5
ajunge într-un punct în care se alunecă pe partea laterală a cilindrului. Părțile sunt abrazive și
debavurate, deoarece se ciocnesc și se răstoarnă împotriva suportului și a celorlalte părți.
În general, sistemele de finisare prin vibrații au tendința de a produce o finisare fină foarte
netedă, deoarece acestea tind cu adevărat sa atace piesele. De asemenea, toba ajuta debavurand orice pată pe care o poate ajunge piatra. Deoarece sarcina se mișcă ca o unitate, părțile foarte fragile sunt destul de sigure într- un tambur. Nu există acțiune de rupere sau forțe inegale care tind să îndoaie și să distorsioneze părți. Cu cât sunt mai mari piesele, cu atât acțiunea de tăiere este mai rapidă. Cu toate acestea, greutatea fiecăruia nu pare să aibă un efect atât de mare ca mărimea, deoarece compusii din plastic, cu 50% mai ușoare decât mediile ceramice, pot oferi o tăiere bună. 2.2
Avantaje
Costul este un factor care poate decide alegerea în anumite cazuri. Sistemele vibraționale,
datorită construcției lor masive, sunt echipamente mult mai scumpe. Sistemele de rulare a barierelor consumă materiale în mișcare la jumătate din ritmul sistemelor de vibrații, dar trebuie să funcționeze mai mult pentru a face același lucru. Sistemele de finisare a tobei produc o suprafață mai neuniformă și, în general, rotunjește colțurile înainte de debavurarea multor materiale de pe suprafețe. Există momente când acest lucru este de dorit. Pentru îndepărtarea brute a stocurilor, tobarea excelează.
Piesele pot fi finalizate cu mai puține costuri decât manual.
Mai multe piese pot fi procesate simultan.
Necesită o manipulare foarte mică. Stanțările pot fi debavurate și lustruite până la un finisaj ridicat.
Pe termen lung, sistemele pot rula peste noapte.
Va economisi timp de mișcare.
2.3 Dezavantaje
Vibrofinisarea în vibratoare circulare este cel mai răspândit mod de prelucrare de finisare. Aceste utilaje sunt polivalente şi eficiente. Utilajele sunt robuste şi uşor de întreţinut. Spectrul de prelucrări este foarte larg şi cuprinde de la debavurare, rotunjire de muchii şi până la şlefuire cu presiune pentru o gamă foarte diversă de materiale. Vibratoarele cu jgheab circular se pot uşor combina cu uscătoare circulare sau alte utilaje sau cu sist eme de preluare a produselor. Pentru aplicaţii speciale există şi vibratoare rectangulare cu jgheab sau vibratoare cu bile de şlefuire. Din ce în ce mai importante devin și așa numitele instalații cu flux continuu, cu aplicație pentru piese foarte sensibile, la care prelucrarea se poate face fără ca piesele să intre în contact între ele,ceea ce pentru tobare reprezinta un minus. 4. Mediile de finisare
Tendința este de a folosi medii p erformante ceramice sau medii performante din plastic într-un sistem de finisare vibratoare. Mediile de rulare ceramice sunt realizate cu umplutură abrazivă, la fel
ca o roată de șlefuit. Pentru materialele de rulare din plastic, materialul plastic este amestecat cu material abraziv și turnat în formă. Mediile ceramice utilizează oxid de aluminiu ca material de umplutură, iar materialele din plastic utilizează cuarț sau silice pentru rezultate mai curate. Formatele tipărite în mod aleatoriu, fie din punct de vedere al omului, fie din cele naturale, sunt rareori folosite pentr u lucrări de precizie, deoarece au tendința de a bloca în găuri și de a nu debura în colțuri sau zone încastrate. Atunci când se utilizează suporturi ceramice, trebuie să se aibă grijă 6
să se evite sticla sau încărcarea suprafeței. Este o practică bună să rulați mediile cu un bob abraziv ocazional pentru a zdrobi suprafața și pentru a curăța porii. Mijlocul de împrăștiere din plastic este auto -curățat datorită legăturii sale relativ moi. Deoarece adăugarea unui material abraziv pe suportul de plastic reduce în mod semnificativ durata de viață a acestuia, acest suport trebuie utilizat doar pentru lucrări de tăiere ușoare care nu necesită adăugarea unui material abraziv la rulare. Mijlocul de rulare din material plastic produce cantități mari de spumă și reziduuri, ceea ce îl face nepotrivit pentru a fi utilizat într-un cilindru închis. Mijlocul plastic de rulare este folosit în principal pentru piese fragile sau metale moi. Deoarece acest suport
este mai puțin de jumătate din greutatea materialelor de rulare din piatră sau ceramică, este mai sigur să se utilizeze în astfel de cazuri. Suporturile ceramice sunt recomandate pentru lustruirea generală, debavurarea ușoară și grea, debavurări rapide și foarte rapide și îndepărtarea extrem de agresivă a metalelor. Mediile ceramice sunt cele mai bune pentru tăierea grea și metalele dure. Suporturile ceramice suportă părți foarte grele mai bune decât cele din plastic. Avantaje in folosirea mediilor ceramice :
Produsele de finisare ceramice durabile, ieftine și extrem de versatile sunt cele mai uzuale medii utilizate în finisarea în masă. Acesta poate fi fabricat într -o gamă largă de forme precise, care ajută la separarea și eliminarea problemelor de cazare. Mediile de finisare ceramică sunt fabricate din silice și alte minerale și abrazive care sunt combinate, formate și arse la o temperatură ridicată, producând un produs foarte dur, de tip ciment. Majoritatea formelor preformate ceramice, cum ar fi
triunghiurile, stelele și elipsele, sunt extrudate și tăiate la lungimea dorită.
Fig. 4. Medii ceramice
Densitatea formelor preformate ceramice este de obicei determinată de cantitatea de abraziv încorporată în amestec înainte de ardere - cu cât este mai abrazivă, cu atât densitatea este mai mare. Acest lucru este important deoarece, cu cât densitatea este mai mare, cu atât va fi mai
agresivă mediul ceramic (o tăiere mai rapidă, o suprafață mai rugoasă) și cu cât va fi mai rapidă. Prin urmare, mass-media densă este practică numai în cazul în care obiectivele nu pot fi realizate
în niciun alt mod sau în cazul în care reducerea timpului ciclului aduce o valoare mai mare decât
costul suplimentar în consumul media. Tipul și cantitatea de granule abrazive pot fi modificate pentru a îndeplini anumite sarcini, în funcție de legătura selectată.
5. Proiectarea instalatiei de tobare
Instalatia de tobare este consituita din urmatoarele componente:
tobe din otel de forma cilindrica, clopot, prisma hexagonala sau 7
octogonala;
capac de inchidere;
orificii de absorbtie si de evacuare a aerului si a prafului;
motor electric de antrenare;
reductor de turatie;
sistem de ventilatie.
Materialul abraziv utilizat la tobare este nisipul cuartos, lipsit de impuritati. Se poate folosi si carborund cu granule de 2-40 mm, stelute de fonta alba de 14-65 mm, span de otel si alice din otel sau din fonta. Turatia de lucru a tobei este de 10-30 rot/min.Se recomanda curatarea tobei de impuritati inainte de inceperea lucrului.Timpul de tobare este de 1-8 ore. 5.1 Alegerea motorului electric
Fig. 5. Motor electric
Fig. 6. Caracteristici Motor Electric
5.2 Alegerea reductorului
S-a ales reductor melcat marca TRAMEC 8
Detalii tehnice
System of measurement Metric
Input type Coupling for electric motor
Input speed [rpm] 1400
Output speed [rpm] 70
Ratio (i=) 20
Frequency [Hz] 50
Input options IEC
Requested input power [kW] 0.75
Service factor 3.2
Fig. 7. Reductor melcat Marca Tramec
9
Fig. 8. Directia de rotatie reductorului
Fig. 9. Calculul dimensional al rotilor 5.3 Calculul si alegerea curelei de transmisie Pentru ca din reductor rezulta o rotatie de 70rpm Pentru a ajunge la rotatia optima a tamburului de 26 rpm s-a calculat si proiectat cu ajutorul softului Autodesk Inventor . 10
70rpm/26rpm = raportul 2.69
Fig. 10. Calcului nr de curele si raportului de transmisie
Fig. 11. Imagine de ansamblu
11
5.4 Proiectarea si executarea tamburului
Fig. 12. Lateral tambur;2 bucati
Fig. 13 Capace tambur;3 bucati
Pentru a se reduce factorul de zgomot dar si pentru a intari intreg tamburul acesta a fost placat la interior cu placa tehnica de cauciuc groasa de 20 de mm .
12
Fig. 14 Tambur captusit cu placa tehnica de cauciuc
Fig. 15 Structura sustinre tambur
13
Intreaga structura a fost proiectata tinandu-se cont de cotele functionale cum ar f i distanta intre axul reductorului si axul tamburului, cat si cotele de gabarit ale tamburului. 5.4 Stabilirea timpului de lucru si a incarcaturii maxime admise.
Pe cale experimentala am determinat ca incarcatura maxima admisa , reprezentata de insumarea greutatii pieselor cu greutatea materialului abraziv nu poate depasi un total de aproximativ 15 kg . Depasirea acestei greutati duce la supraincalzirea motorului electric si a curelei de transmisie. Tot pe cale experimentala am determinat ca norma de timp minima trebuie sa fie de 6 ore de functionare pentru o incarcatura de aproximativ 300 de repere .Acest timp a fost determinat in urma punerii in functiune si verificarea pieselor din 2 in 2 ore pana ce s-a constatat ca s-a obtinut debavurarea minimia dorita. Un timp situat sub aceasta limita duce la realizarea neconforma a reperelor. Ca material abraziv , pentru acest expermient am folosit piatra de granit .
Fig. 16 Piatra granit
In prezent se foloseste tot piatra de granit datorita puterii abrazive si de strivire, se pot folosi si materiale specializate precum pietrele ceramice ceea ce duce la scaderea timpului de debavurare . Insa , in urma unei analize de cost si de eficienta acest lucru nu-mi este necesar momentan.
14
Fig 17 . Evidentierea muchiei vii inaintea debavurarii si a muchiei tesite obtinute in
urma procedeului de tobare
15
Fig.18 Evidentierea muchiei vii inaintea debavurarii si a muchiei tesite obtinute in
urma procedeului de tobare pentru piesa 2
Fig19.Gaurire
16
Φ 17 mm
Fig20. Exemplu 1
Fig.21
17
6. Costul masinii
Bugetul maxim de constructie al dispozitivului de tobare a fost fixat in limita a sumei de 2500 de lei . Banii s-au cheltui astfel :
Cost Motor Electric : 350 lei Cost Reductor : 450 lei Placa tehnica de cauciuc : 750 lei Tabla cu grosimea de 3 respectiv 2 mm : 100 de lei Teava 40x40x2 : 50 de lei De toate celelalte componente cum ar fi rulmenti, ax, curea transmisie dispuneam deja., Costul acestor din urma ,il estimez in jurul a 150 de lei . Astfel am obtinut un dispozitiv potrivit nivelului de productie cerut, in limita a 1850 de lei, pret situat sub bugetul alocat acestui proiect. Comparand produsele deja aflate pe piata , al caror pret se situeaza la cateva mii de euro, raportul calitate pret este cu siguranta indeplinit.
Fig 22. Dispozitiv Tobare
18
Fig 23. Dispozitiv tobare vedere 2
7 Contributii
In tot acest proiect contributiile pe care le-am adus au fost proiectarea si constructia unei instalatii relativ ieftine ce indeplineste cerintele impuse de nivelul de productie aflate in stadiul actual. S-a proiectat in functie de materialele de care dispuneam deja, dar avand in vedere si rolul functional corelat unei astfel de instalatii. Am in vedere schimbarea motorului electric in favoarea utilizarii unuia cu o putere mai mare evitand astfel pericolul de incalzire in sarcina . Iar in vederea unui viitor contract ce presupune prelucrarea unui lot semnificativ mai mare de piese , la un standard mai ridicat voi opta pentru proiectarea si constructia unei instalatii de tobare cu miscare planetara si folosirea materialelor abrazive specializate . 8 Concluzii finale
Considerand timpul important in productie, cat si profitul dorit, pot spune ca am atins ambele cerinte. Unui muncitor ce ar fi alocat o zi lucratoare de 8 ore pentru polizarea acestor repere, i-am alocat alta sarcina cum ar fi gaurirea sau filetarea altor piese asigurandu-mi astfel un stoc mai mare si evitand in acelasi timp situatiile de criza . Aceasta instalatie nu este un profesionala, dar imi satisface pe deplin cerintele si nevoile de moment. Am in vedere posibile modificari si imbunatatiri pe care le voi executa doar in urma unor justificari monetare bine determinate.
19
Bibliografie : 1.LACATUSERIE GENERALA MECANICA 2. www.tramec.it 3. http://www.kramerindustriesonline.com/blasting-systems/tb-series.htm 4. http://www.massfin.com/products-services/machines/centrifugal-barrel-finishing 5. http://www.tipton.co.jp/english/va/va01_02.html
20
