Whitepaper: de Perfecte Conus in 7 stappen

Transcriptie

1

2 Beste lezer, Conussen creëren uit recht plaatmateriaal; wij vinden het één van de mooiste dingen om te doen. Platen van staal, RVS of aluminium vervormen tot een conus die perfect past in een constructie. Maar hoe produceer je een conus? En hoe zorg je dat de conussen precies aan de gewenste maatgeving voldoen? In deze whitepaper delen we onze kennis en onthullen we enkele tips en tricks voor het maken van een perfecte conus! Veel leesplezier. Met vriendelijke groet, Kersten Europe Bart Simonse Adjunct Directeur White paper : 2

3 Wat zijn conussen? We hebben het hier over conussen van metaal. Bijvoorbeeld koolstofstaal S235, S355 of sterkere varianten als S460 en S690. Maar ook roestvaststaal of aluminium. Een conus is een afgeleide van de wiskundige kegelvorm. Het grondvlak is een cirkel en de punt is afgeknot, waardoor er twee vlakken ontstaan met een afwijkende diameter. Kegel Conus afgeknotte kegel Conussen komen voor in diverse toepassingen. Bijvoorbeeld in de architectuur; zoals in kunstwerken, bruggen en de utiliteitsbouw. Hierbij heeft een conus vaak een puur esthetische functie. Bellmouth Offshore Wind Maar ook in de offshore wind, olie&gas en de apparatenbouw industrie maken conussen een belangrijk deel uit van een constructie. Hierbij heeft een conus een functionele toepassing. Brug pyloon Architectuur Reducer Apparatenbouw Conductor guides Offshore White paper : 3

4 Soorten conussen De meest voorkomende conussen zijn concentrisch. Hierbij staat het middelpunt van de kleine diameter loodrecht op het middelpunt van de grote diameter. Concentrische conus bovenaanzicht Concentrische conus zijaanzicht Bij excentrische conussen staat het middelpunt van de kleine diameter niet loodrecht boven het middelpunt van de grote diameter. Excentrische conus bovenaanzicht Excentrische conus zijaanzicht White paper : 4

5 De 7 stappen voor de productie van de perfecte conus. 1 2 Wensen in kaart brengen Productietekening maken 3 Buigen Conusuitslag snijden 4 walsen of zetten 5 Nawalsen Lassen van de conus 7 Uiteinden op maat snijden evt. voorzien van een 3D contour 6 White paper : 5

6 1. Bedenk waar de conus aan moet voldoen Bij het productieproces van conussen komt behoorlijk wat kijken. Of het nu om één enkele conus gaat of om een hele serie, het is erg belangrijk om duidelijk in kaart te brengen wat de gewenste eigenschappen zijn. Welke gegevens zijn vereist: Grote diameter (inwendig of uitwendig) Kleine diameter Concentrisch of excentrisch Rechte hoogte/schuine hoogte Toegestane toleranties Materiaalsoort Plaatdikte Hechten of lassen Optioneel: Laskanten langsnaad (bijvoorbeeld v naad of x naad) Laskanten rondnaden Eventueel gewenste 3D gesneden contour Het is raadzaam om reeds in het beginstadium met een specialist om tafel te zitten, de wensen te bespreken en zo samen op zoek te gaan naar de meest efficiënte productiemethode. De afmetingen van de conus zijn bepalend voor de vorm van de te snijden plaatuitslag. Tip Laat je al in een vroeg stadium informeren door een specialist over de mogelijkheden van de buigtechnologie. Een specialist kan de plaatuitslag exact bepalen en de bruto plaat optimaal indelen. Wanneer het meerdere conussen betreffen, of een conus uit meerdere segmenten, kun je door rekening te houden met een slimme nesting materiaal en arbeidskosten besparen. Een slimme nesting is de optimale indeling van de segmenten in de bruto plaat. Onder: Slimme nesting van conussen in een plaat White paper : 6

7 2. Maak een duidelijke productietekening Alvorens de conus in productie gaat, worden alle gegevens verwerkt in een productietekening. Het is van groot belang dat alle definitieve maten en toegestane toleranties bekend zijn. Een kleine afwijking in de opgegeven maten (bijvoorbeeld in of uitwendig opgegeven diameter) kan een grote afwijking in productvorm tot gevolg hebben. Houdt rekening met benodigde overlengte aan de langsnaad en de rondnaden. Wel of geen overlengte en de hoeveelheid is onder andere afhankelijk van de buigmethode, de materiaalsoort en de dikte van het plaatmateriaal. Bij het buigen van een plaat op een drie of vierrollenwals is vaak geen overlengte aan de langsnaad nodig. Pas wanneer een plaat een dikte heeft van 40mm of meer is overlengte aan de langsnaad noodzakelijk. Een beperkte overlengte aan de rondnaad van de kleine diameter is nodig omdat deze tijdens het conisch walsen opstuikt. Tip Houdt in de productietekening rekening met eventuele overlengte. Bij het buigen op een pers/zetbank is bijna altijd een overlengte aan de langsnaad nodig, tenzij een zeer grote diameter gevraagd wordt. Een overlengte aan de rondnaden is daarentegen niet nodig omdat deze tijdens dit buigproces niet opstuikt. Een specialist kan je adviseren welke methode het meest geschikt is en hoeveel overlengte benodigd is. White paper : 7

8 3. Het snijden van de conus uitslag Nu alle voorbereiding zijn getroffen kan de productie starten. Het plaatmateriaal wordt op de snijtafel gelegd. Afhankelijk van de materiaalsoort, de plaatdikte en de laskantvorm wordt de snijmethode bepaald. Tot een plaatdikte van 40mm wordt gebruik gemaakt van plasmasnijden. Moderne CNCgestuurde plasma snijmachines zijn voorzien van een roterende 3D kop. Hierdoor kan de plaat in één beweging worden voorzien van een tapering (verjonging) of een V naad voor de laskanten. Bij platen dikker dan 40mm wordt gebruik gemaakt van autogeen snijden. Eventueel met behulp van een 3 brander aggregaat. Een 3 brander aggregaat bestaat uit drie verstelbare snijtoortsen die in de plaatuitslag snijdt en direct kan voorzien van complexe laskanten. V naad, X naad of Y naad. Indien gewenst kunnen er ook direct gaten en sleuven in de plaat worden gesneden. Tip Je kunt tijd en kosten besparen door bij het snijden van de plaatuitslag direct een laskant aan te brengen. Boven en linksonder: Conusuitslag snijden uit een plaat met een 3 brander aggregaat. Rechtsonder: plaatuitslagen met laskantvoorbereiding (X naad) White paper : 8

9 4. Het buigproces Als de conusuitslagen gesneden zijn kunnen de platen worden gebogen. Afhankelijk van de materiaalsoort, de plaatdikte en de omtrek van de kleine diameter wordt de plaat gebogen door middel van plaatwalsen of zetten. Beide methodes worden hieronder omschreven. Plaatwalsen is het buigproces waarbij een plaat met behulp van een drie of vier rollenwals geleidelijk wordt rondgewalst. Hierbij wordt de plaatuitslag tussen de rollen geplaatst. De rollen draaien afzonderlijk van elkaar waardoor de plaat door de machine wordt geleid. Met hydraulische druk oefenen de twee zijrollen kracht uit op de plaat. Door de combinatie van de kracht en de rotatie van de rollen wordt de plaat rond gewalst. Tip De plaat zal een conische vorm aannemen als de zijrollen onder een hoek worden geplaatst. Deze buigmethode wordt vaak gebruikt voor de productie van cilinders, maar is ook zeer geschikt voor conussen. Het walsen van een conus is echter veel complexer dan een cilinder. Het vergt speciale instellingen van de wals en gedegen vakmanschap. Boven: Schematische weergaven van het walsen van een conus op een drierollenwals. De twee zijrollen staan schuin en draaien afzonderlijk van elkaar waardoor twee verschillende diameters ontstaan. Onder: Het controleren van de radius met een radiusmal. De twee zijrollen van de machine worden onder een hoek geplaatst. Door het walsen van de plaat over de schuine rollen krijgt deze verschillende diameters en ontstaat de conische vorm. De operator van de machine moet de machine constant bijsturen om de gewenste radii te bereiken. Met een radiusmal worden de radii gemeten. White paper : 9

10 Zetten is een buigtechniek waarbij gebruikt wordt gemaakt van een zetbank of power press. Deze methode is met name geschikt voor het buigen van dik plaatstaal zoals koolstofstaal S235 en S355 en sterkere soorten zoals S460 en S690. Er kan tot 1/100mm nauwkeurig worden gedrukt. Deze methode maakt gebruik van druktechniek. De conusuitslag wordt hierbij op het V blok van de machine gelegd, een zware stempel drukt vervolgens op de plaat waardoor deze buigt. Het zetten van een conus gaat als volgt: V blok instellen Om een verschil in diameter te creëren wordt het V blok van de zetbank niet evenwijdig ingesteld. De stempel van de pers drukt op de plaat waardoor deze gebogen wordt Plaatuitslag plaatsen Door de plaatuitslag iets uit het midden van het V blok te plaatsen kun je overlengte besparen. Zetten Het mes wordt op de plaatuitslag geplaatst en oefent druk uit op de plaat. Hierdoor wordt deze gebogen. Tip Je kunt overlengte beperken door de plaat iets uit het midden van het V blok te plaatsen. Middels een radiusmal wordt gecontroleerd of de plaat de juiste radius heeft bereikt. De overlengte wordt verwijderd met een snij robot Nivelleren Doordat het V blok niet evenwijdig is ingesteld, is er aan de zijde van de kleine radius meer druk nodig om de plaat te buigen. De hydraulische units worden hierop afgesteld en kunnen het mes nivelleren. Controleren De radius wordt gecontroleerd met een radiusmal. Voor een conus zijn twee verschillende mallen nodig. Indien nodig wordt de zetting gecorrigeerd. Opschuiven en herhalen Als de juiste radius bereikt is wordt de plaat opgeschoven en het proces van zetten, nivelleren en controleren herhaald totdat de gehele plaat gebogen is en de wenste conische vorm is gerealiseerd. Verwijderen overlengte De overlengte wordt verwijderd met behulp van een snijrobot (autogeen of plasma). White paper : 1 0

11 5. Lassen Een conus kan uit één of meerdere delen bestaan. Wanneer een conus met een grote diameter gevraagd wordt, kunnen twee conische schalen worden aaneengelast tot één grote conus. Een conisch product kan ook uit meerdere conussen bestaan. Bijvoorbeeld een offshore Bellmouth waarbij de kleine diameter van de grootste conus direct aansluit op de grootste diameter van de daaropvolgende conus. Deze conussen worden zowel aan de langsnaden als de rondnaden gelast. Een offshore bellmouth is samengesteld uit meerdere delen. De bellmouth op de foto hierboven bestaat uit drie conussen. Er is tijdwinst te boeken wanneer er bij het snijden van de uitslag al rekening is gehouden met laskantvoorbereiding. Voordat de naden worden gelast worden de laskanten van de conus gehecht. Dit gebeurd handmatig, direct nadat de conus uit de buigmachine komt. Afhankelijk van het materiaalsoort van de conus en de toepassing wordt de lasmethode bepaald. Gehechte conus met laskantvoorbereiding op de langsnaad en de rondnaad Voor de zware industriële toepassingen wordt vaak de OP lasmethode toegepast. Dit staat voor lassen onder poederdek. Hierbij wordt er gelast met een elektrische boog en ligt de las onder een laag poeder ter bescherming van het lasbad tegen de zuurstof en stikstof uit de omgevingslucht. Er kan gelast worden met een massieve of gevulde draad. Een massieve draad wordt veelal toegepast. Echter is een gevulde draad, zeker bij lange, diepe lassen, nauwkeuriger en een stuk sneller. Het vereist echter een aanvullende certificering. Standaard wordt er met een enkele draad gelast, maar de productiviteit wordt aanzienlijk verhoogd wanneer een dubbele draad wordt gebruikt. Dit wordt TWINlassen genoemd, en behoeft een aanvullende laskwalificatie. Tip OP lassen met een gevulde draad of TWIN lassen met een dubbele draad verhoogt de productiviteit. White paper : 1 1

12 Whitepaper: 6. Nawalsen Net als bij het lassen van een cilinder zal een conus door de warmte van het lasproces vervormen op de lasnaad. Door het lasproces komen er spanningen in het materiaal vrij waardoor de conus lokaal sterk kan vervormen. Deze vervorming is relatief eenvoudig te herstellen door de conus na het lassen van de langsnaad na te walsen op de drierollenwals. Kosten voor transport van de conus van de walserij naar de lasser en weer terug naar de walserij kunnen echter behoorlijk oplopen. Laat het lassen daarom uitvoeren door de onderaannemer die ook het buigwerk verzorgt om zo kosten voor transport en handling te besparen. Tip Bespaar transportkosten door het buigen en het lassen van de langsnaden onder één dak uit te laten voeren. White paper : 1 2

13 7. Uiteinden op maat snijden (evt. met 3D contour) Het op maat maken van de conus gebeurt door middel van gerobotiseerd snijden. Een snijrobot kan de conus in een enkele beweging: Op maat snijden Tapering/Laskanten aanbrengen Voorzien van een 3D gesneden contour. Een 3D gesneden contour kan wenselijk zijn wanneer de conus onderdeel vormt van een constructie met een buis op buis verbinding en de buizen een afwijkende diameter hebben. In dit geval dus een conus op buis verbinding of een conus op conus verbinding. Het 3D contour snijden vereist een geavanceerde, computergestuurde robot. Het uiterst nauwkeurige proces garandeert een significante kostenbesparing in vergelijking met conventionele technieken. Door het gebruik van flexibele opspanmogelijkheden en moderne software voor offline programmeren, is het gerobotiseerd snijden niet alleen interessant voor het snijden van grote series maar is dit ook prima toepasbaar voor kleine en mediumgrote series. White paper : 1 3

14 Hulp nodig bij het vervaardigen van een conus? Neem vrijblijvend contact met ons op voor meer informatie. Wij zijn gespecialiseerd in de buigtechnologie en verzorgen het gehele proces van engineering tot aan de levering van complete conische halffabrikaten op locatie. Piet van Elsstraat 7 NL 5861 AW Wanssum nl@kersteneurope.com White paper : 1 4