Wypełnianie konstrukcji spawanej: tłumienie bez modelu odlewniczego

Jak wypełnienie stalowej podstawy betonem lub żywicą mineralną zwiększa tłumienie i masę, jak wpływa na czas i koszt oraz jakie detale decydują o skuteczności.

Między gołą stalową konstrukcją spawaną a podstawą z żeliwa lub odlewu mineralnego jest szeroki środek, którego większość producentów maszyn nigdy nie wycenia. Wypełnienie przekrojów konstrukcji stalowej to najtańszy sposób zakupu tłumienia i jest rutynowo pomijane, bo nie ma własnej kategorii marketingowej.

Co faktycznie robi wypełnienie

Spawana stalowa skrzynia dzwoni. Stal ma bardzo niskie tłumienie wewnętrzne, więc energia wprowadzona do konstrukcji przez skrawanie, zmianę kierunku lub niewyważony wirnik zanika wolno. Grubsza blacha tego nie rozwiązuje: zwiększa sztywność i masę, ale materiał wciąż nie pochłania energii.

Wypełnienie zamkniętych przekrojów betonem lub mieszanką żywicy mineralnej robi dwie przydatne rzeczy:

Masa. Większa masa zmniejsza amplitudę przy danym wymuszeniu i przesuwa częstotliwości drgań własnych w dół, często z dala od częstotliwości wymuszających, które sprawiały kłopot.

Tłumienie. To prawdziwa nagroda. Wypełnienie mineralne ma ten sam mechanizm wewnętrznych powierzchni styku, który sprawia, że żeliwo i beton polimerowy dobrze tłumią. Energia przechodząca między stalą a wypełnieniem i wewnątrz samego wypełnienia zamienia się w ciepło.

Czego nie robi, to nie dodaje wiele sztywności. Stalowa powłoka leży na zewnątrz przekroju, czyli tam, gdzie materiał najwięcej wnosi do zginania i skręcania. Wypełnienie leży blisko osi obojętnej i konstrukcyjnie robi bardzo niewiele. Jeśli podstawa ugina się zbyt mocno pod obciążeniem, wypełnienie tego nie naprawi; potrzebny jest większy przekrój, lepsze użebrowanie lub inny układ.

Kiedy to jest właściwy wybór

• Konstrukcja stalowa spełniła cel ugięcia statycznego, ale drga.
• Maszyna, w której dodatkowa masa jest mile widziana, a nie problemem.
• Mały lub średni wolumen, w którym model lub forma się nie zamortyzują.
• Projekt, który jeszcze prawdopodobnie się zmieni, bo powłoka pozostaje konstrukcją spawaną i można ją modyfikować.
• Duży gabaryt, w którym odlewanie lub odlew mineralny jest niepraktyczny.

Kiedy nie

• Maszyna musi być lekka, albo się przemieszcza, albo klient ma limit obciążenia posadzki.
• Potrzebna jest sztywność, a nie tłumienie.
• Wolumen jest na tyle duży, że odlew jest naprawdę tańszy na sztukę.
• Wewnętrzna geometria nie ma zamkniętych przekrojów do wypełnienia bez przeprojektowania.

Detale, które decydują, czy to działa

Tu podstawy wypełnione odnoszą sukces albo rozczarowują, i prawie całkowicie chodzi o połączenie powłoki z wypełnieniem.

Zapobieganie odspajaniu. Zwykły beton kurczy się podczas wiązania i może odciągnąć się od stali, zostawiając szczelinę, która niweczy większość tłumienia. Opcje to mieszanka o skurczu kompensowanym, wypełnienie z żywicy mineralnej o recepturze niekurczliwej lub zakotwienie mechaniczne: trzpienie, kątowniki lub płyty wspawane w ściany wewnętrzne przed zamknięciem przekroju, tak że wypełnienie jest zablokowane niezależnie od tego, co robi chemicznie.

Zaprojektować przekroje tak, by dało się je wypełnić. Otwory wlewowe i odpowietrzające na górze każdej zamkniętej komórki, odpływy na dole i żadnych kieszeni wewnętrznych, w których zatrzymuje się powietrze. Komory, do których wibrator nie sięga, dadzą puste miejsca w odlewie, a pustka to miękki punkt, którego nie widać.

Wypełniać przed obróbką wykańczającą. Wypełnienie dodaje masę i poddaje konstrukcję procesowi wiązania. Oba mogą ją trochę przesunąć. Proszę to zrobić przed ostatnim skrawaniem, a nie po nim, by obróbka wykańczająca trafiła w konstrukcję w stanie końcowym.

Najpierw odprężyć konstrukcję spawaną. Zwykła kolejność nadal obowiązuje: spawanie, odprężanie, obróbka zgrubna, wypełnienie i wiązanie, odprężanie lub ustabilizowanie, jeśli specyfikacja tego wymaga, obróbka wykańczająca. Wypełnienie nie usuwa potrzeby odprężania; naprężenia własne są w stali i nadal się uwolnią, gdy ją skrawać.

Prawidłowo uszczelnić otwory. Otwory wlewowe stają się pułapkami na wodę w hali. Proszę je zaślepić i uszczelnić oraz zabezpieczyć każdą powierzchnię wewnętrzną, która pozostanie odsłonięta przed zamknięciem.

Napisać, czym jest wypełnienie. Gęstość i wynikająca z niej masa gotowej części zmieniają skrzynię, punkty zawieszenia i fracht. Zakład, który wycenia pustą konstrukcję spawaną, a potem odkrywa, że jest wypełniona, wycenił złą pracę.

Wpływ na koszt i czas realizacji

Koszt rośnie umiarkowanie: materiał wypełnienia, robocizna jego wprowadzenia i detal zakotwienia. To ułamek kosztu modelu lub formy, co jest całym argumentem handlowym.

Czas realizacji rośnie o wiązanie, czyli dni, a nie tygodnie, które dodaje kolejka w odlewni. Zachowują Państwo najszybszą pierwszą sztukę spośród wszystkich konstrukcji z tłumieniem.

Jak to zapisać w zapytaniu

Nie wystarczy napisać “wypełniona podstawa”. Proszę podać rodzaj wypełnienia lub napisać, że oczekują Państwo propozycji zakładu, metodę zakotwienia, układ otworów wlewowych i odpowietrzających, oczekiwaną masę gotowej części i miejsce wypełnienia w kolejności obróbki. Wtedy oferty, które wrócą, dotyczą tej samej pracy.

Porównanie z alternatywami: żeliwo w porównaniu ze stalą spawaną oraz granit epoksydowy.

Częste pytania

← Wszystkie poradniki