Innføring i maskinfag : maskinelementer, stålkonstruksjoner og tilvirkningsteknikk 8256234989 [PDF]

Zitiervorschau

Boelens, Hebels, Hollebrandse, Sprinkhuisen

Innføring i maskinfag Maskinelementer, stålkonstruksjoner og tilvirkningsteknikk

E Nasjonalbiblioteket Depot biblioteket

Bokmål

t^NKI Forlaget

)x rU

Originaltittel: Constructies Sl, Verspanende techniek, Niet-verspanende techniek. © 1992 by B.V. Uitgeverij Nijgh & VanDitmar, Rijswick, The Netherlands

Norsk utgave: © NKI Forlaget, 1997

1. utgave, 1. opplag 1997

Utgiver: NKI Forlaget, Hans Burums vei 30 Postboks 111, 1341 Bekkestua Tlf.: Sentralbord: 67 58 88 00 Ordrekontor: 67 58 89 00 Telefaks: 67 58 19 02 Oversettelse: Odd Hammertoft Omslag: PrePress as Sats: PrePress as Trykk: GCSM as

Læreboka er godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i oktober 1997 til bruk i videregående skole på studieretning for tekniske byggfag, VKI teknisk tegning, modul 7, mål 2.

Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av august 1994 og gjelder så lenge læreplanen er gyldig. Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven eller avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndrag­ ning og kan straffes med bøter eller fengsel.

ISBN 82-562-3498-9

TB/! i

Forord Boka er laget for å gi grunnleggende opplæring i maskinfag til elever som i sitt framtidige yrke kommer til å arbeide i ulike tekniske fag. Boka tar for seg maskinelementer, stålkonstruksjoner og tilvirkningsteknikk. Disse tre feltene er hver for seg meget omfattende, og boka vil, som tittelen tilsier, bare gi en innføring i hvert felt. Boka er bygd opp med et innføringskapittel der eleven får kjennskap til hva som ligger i begrepene maskinelementer, siulkonsiruksjoner og tilvirkningsteknikk. Boka er delt inn i tre hoveddeler etter samme emneinndeling. Disse tre feltene blir så utdypet med tanke på konstruktørens fagområde.

Fagstoffet er knyttet til oppgaver som eleven vil møte både i undervisningssitua­ sjonen og som arbeidstaker. Til hvert kapittel er det utarbeidet et rikt antall kontrollspørsmål og øvingsoppgaver med ulik vanskelighetsgrad.

Bekkestua, 1997 NKI Forlaget

3

Innhold Forord ...................................................................................................................... 3

1 Innføring i maskinfag .......................................................................................... 9 1.1 Innledning .......................................................................................................... 9 1.2 Maskinelementer............................................................................................. 10 1.3 Stålkonstruksjoner........................................................................................... 11 1.3.1 Nødvendige kunnskaper ....................................................................... 11 1.3.2 Fordeler og ulemper ved stålkonstruksjoner ...................................... 12 1.4 Tilvirkning........................................................................................................12 2 Gjenger og gjengeforbindelser ......................................................................... 14 2.1 Innledning ........................................................................................................ 14 2.2 Gjenger ............................................................................................................ 14 2.3 Festegjenger...................................................................................................... 18 2.3.1 Metriske gjenger .................................................................................... 19 2.3.2 Unified-gjenger...................................................................................... 20 2.3.3 Rørgjenger............................................................................................... 21 2.4 Bevegelsesgjenger.......................................................................................... 22 2.5 Oppgaver.......................................................................................................... 25 2.6 Sekskantskruer................................................................................................. 26 2.7 Skruer med spor for tiltrekkingsverktøy ..................................................... 27 2.8 Klassifisering av skruer..................................................................................28 2.9 Muttere.............................................................................................................. 30 2.9.1 Klassifisering av muttere....................................................................... 30 2.10 Konstruksjon av skrueforbindelser ............................................................31 2.11 Sikring av skrueforbindelser ....................................................................... 36 2.11.1 Sikring ved hjelp av krefter................................................................ 36 2.11.2 Sikring ved deformering av sikringen............................................... 38 2.11.3 Andre sikringsmetoder......................................................................... 39 2.12 Oppgaver....................................................................................................... 40

3 Belastning og spenning ...................................................................................... 42 3.1 Begreper............................................................................................................ 42 3.1.1 Ytre og indre krefter; spenning ............................................................42 3.1.2 Stavaksel ................................................................................................. 43 3.1.3 Normalkrefter og skjærkrefter.............................................................. 44 3.2 Typer av belastninger......................................................................................44 3.3 Beregning av sekskantskruer......................................................................... 47 3.3.1 Strekkbelastede skruer........................................................................... 47 3.4 Oppgaver..........................................................................................................51

5

4 Aksler ..................................................................................................................... 53 4.1 Innledning ........................................................................................................ 53 4.2 Bæreaksler........................................................................................................ 53 4.3 Overføringsaksler .......................................................................................... 54 4.3.1 Kardangaksler .........................................................................................56 4.3.2 Bøyelige aksler ...................................................................................... 57

5 Lagre....................................................................................................................... 58 5.1 Glidelagre ........................................................................................................ 58 5.2 Bruk av glidelagre.......................................................................................... 58 5.3 Konstruksjon av glidelagre ........................................................................... 59 5.3.1 Delt glidelager......................................................................................... 59 5.3.2 Udelt glidelager...................................................................................... 60 5.3.3 Selvinnstillende glidelager ................................................................... 60 5.3.4 Aksialt glidelager................................................................................... 60 5.4 Rullelagre..........................................................................................................61 5.4.1 Oppbygningen av rullelagre ................................................................. 61 5.4.2 Fordeler og ulemper ved rullelagre......................................................62 5.4.3 Lagertyper og bruksområder................................................................ 63 5.4.4 Kriteriene ved valg av rullelagre.......................................................... 65 5.5 Lagerkonstruksjoner ...................................................................................... 67 5.5.1 Aksial låsing .......................................................................................... 67 5.5.2 Tetninger ................................................................................................. 67 5.6 Kontrollspørsmål............................................................................................ 69 6 Akselkoplinger..................................................................................................... 71 6.1 Innledning ........................................................................................................ 71 6.2 Faste koplinger................................................................................................. 71 6.3 Fleksible koplinger ........................................................................................ 73 6.3.1 Universalkopling.................................................................................... 73 6.3.2 Hylsekopling .......................................................................................... 74 6.3.3 Tannkopling.............................................................................................75 6.4 Elastisk-fleksible koplinger........................................................................... 76 6.4.1 Elastiske koplinger med fjærende elementer av stål.......................... 76 6.4.2 Elastiske koplinger med fjærende elementer av kunststoff eller gummi . 76 6.5 Omkoplbare koplinger.................................................................................... 79 6.6 Kontrollspørsmål............................................................................................. 80 7 Mekaniske overføringer .................................................................................... 81 7.1 Reim- og kjededrift ......................................................................................... 81 7.1.1 Flatreimdrift............................................................................................. 82 7.1.2 Kilereimdrift ........................................................................................... 84 7.1.3 Tannreimdrift.......................................................................................... 86 7.1.4 Kjededrift................................................................................................. 87 7.1.5 Kontrollspørsmål.................................................................................... 90 7.2 Tannhjulsoverføringer.................................................................................... 91 7.2.1 Hovedmålene til tannhjul....................................................................... 93 7.2.2 Kontrollspørsmål.................................................................................... 93 7.3 Hastighetsregulatorer...................................................................................... 93 7.3.1 Innledning ............................................................................................... 93 7.3.2 Valg av variator...................................................................................... 94 7.3.3 Typer av variatorer.................................................................................. 96 7.3.4 Hydrauliske variatorer..........................................................................101 7.3.5 Oppgaver................................................................................................102

6

8 Mekaniske bevegelsesomformere................................................................... 104 8.1 Innledning ...................................................................................................... 104 8.2 Veivaksel-veivstangmekanisme................................................................... 105 8.2.1 Kontrollspørsmål................................................................................... 107 8.3 Kamskiver...................................................................................................... 107 8.3.1 Kamprofiler............................................................................................110 8.3.2 Konstruksjon av kamskiver................................................................. 111 8.3.3 Oppgaver................................................................................................ 117 8.4 Veiv-styrespormekanisme ........................................................................... 118 8.5 Trinnmekanismer........................................................................................... 120 8.5.1 Malteserkorset....................................................................................... 121 8.5.2 Stjemehjulmekanisme......................................................................... 122 8.5.3 Veiv-pendelmekanisme....................................................................... 124 8.5.4 Vekselmekanismer................................................................................ 124 8.5.5 Kontrollspørsmål.................................................................................. 127 9 Stålkonstruksjoner............................................................................................. 129 9.1 Profiler............................................................................................................. 129 9.2 Varmvalsede stålprofiler .............................................................................. 129 9.2.1 Plater...................................................................................................... 130 9.2.2 Bjelker og stenger ................................................................................ 130 9.2.3 Spesialprofiler ....................................................................................... 133 9.3 Varm- og kaldformede profiler ................................................................... 134 9.3.1 Rørprofil ................................................................................................ 134 9.3.2 Andre kaldformede profiler................................................................ 134 9.4 Betegnelser, handelslengder og standarder............................................... 135 9.5 Oppgaver........................................................................................................ 136 9.6 Strekkbelastning og trykkbelastning.......................................................... 137 9.6.1 Innledning .............................................................................................. 137 9.6.2 Strekkbelastning .................................................................................. 138 9.6.3 Trykkbelastning.................................................................................... 143 9.7 Oppgaver........................................................................................................ 144

10 Måleteknikk...................................................................................................... 149 10.1 Innledning .................................................................................................... 149 10.2 Måling og standardmål .............................................................................. 149 10.3 Mål og toleranser......................................................................................... 150 10.3.1 Boringsbasissystemet.......................................................................... 151 10.3.2 Akselbasissystemet ........................................................................... 151 10.3.3 Pasningssystemet i praksis................................................................. 153 10.4 Oppgaver...................................................................................................... 153 10.5 Måling og måleinstrumenter ..................................................................... 154 10.5.1 Måleinstrumenter for lengdemåling ............................................... 155 10.6 Oppgaver...................................................................................................... 163

11 Sponfraskillende bearbeiding....................................................................... 165 11.1 Dreiing........................................................................................................... 165 11.1.1 Innledning ........................................................................................... 165 11.1.2 Dreiebenken............................................................... 165 11.1.3 Oppgaver..............................................................................................171 11.1.4 Dreieverktøy ....................................................................................... 172 11.1.5 Oppspenning av arbeidsstykket........................................................ 184 11.1.6 Oppgaver............................................................................................. 186 11.2 Fresing.......................................................................................................... 188 11.2.1 Innledning ............................................................................................ 188 11.2.2 Horisontalfresemaskinen ................................................................... 189 7

11.2.3 Vertikalfresemaskinen ..................................................................... 192 11.2.4 Universalfresemaskinen..................................................................... 193 11.2.5 Oppgaver............................................................................................. 194 11.3 Boring og brotsjing .....................................................................................195 11.3.1 Innledning ........................................................................................... 195 11.3.2 Håndboremaskiner.............................................................................. 195 11.3.3 Stasjonære boremaskiner................................................................... 196 11.3.4 Oppgaver............................................................................................. 198 11.3.5 Spiralboret........................................................................................... 199 11.3.6 Sliping av bor...................................................................................... 201 11.3.7 Brukstid, skjærehastighet og mating............................................... 202 11.3.8 Senterboret...........................................................................................205 11.3.9 Oppgaver.............................................................................................206 11.3.10 Brotsjing .......................................................................................... 207 11.3.11 Oppgaver ........................................................................................... 211 11.4 Sliping .......................................................................................................... 212 11.4.1 Innledning ........................................................................................... 212 11.4.2 Avsponing .......................................................................................... 212 11.4.3 Plansliping.......................................................................................... 213 11.4.4 Rundsliping ........................................................................................ 216 11.5.5 Oppgaver............................................................................................. 218 11.5 CNC.............................................................................................................. 219 11.5.1 Innledning ........................................................................................... 219 11.5.2 Numerisk styring, NC (Numerical Control) .................................. 219 11.5.3 CNC......................................................................................................219 11.5.4 Hvorfor CNC?.................................................................................... 220 11.5.5 Anskaffelse av en CNC-maskin........................................................ 221 11.5.6 Produksjonsmetode ........................................................................... 222 11.5.7 Produktet............................................................................................. 222 11.5.8 Seriestørrelse...................................................................................... 222 11.5.9 Oppbygningen av en CNC-maskin ................................................. 223 11.5.10 Oppgaver.......................................................................................... 224 12 Sammenføyningsmetoder..............................................................................225 12.1 Innledning ....................................................................................................225 12.2 Sveising........................................................................................................ 226 12.2.1 Lysbuesveising med dekkede elektroder......................................... 226 12.2.2 Gassveising ........................................................................................ 234 12.2.3 MIG- og MAG-sveising ................................................................... 244 12.2.4 TIG-sveising ...................................................................................... 260 12.3 Lodding ........................................................................................................276 12.3.1 Innledning ........................................................................................... 276 12.3.2 Krav til loddeforbindelsen.................................................................276 12.3.3 Konstruksjon av loddeskjøten.......................................................... 278 12.3.4 Typer av lodding ................................................................................279 12.3.5 Bløtlodding .........................................................................................279 12.3.6 Loddemetoder.................................................................................... 282 12.3.7 Oppgaver............................................................................................. 284 12.4 Liming.......................................................................................................... 285 12.4.1 Innledning ........................................................................................... 285 12.4.2 Hva er liming?.................................................................................... 285 12.4.3 Limtyper ............................................................................................. 289 12.4.4 Sikkerhet ............................................................................................. 290 12.4.5 Limforbindelser.................................................................................. 291 12.4.6 Oppgaver............................................................................................. 293

Stikkordsliste ...................................................................................................... 294 8

1 Innføring i maskinfag 1.1 Innledning Maskinfaget handler om planlegging, konstruksjon, produksjon, prøving, bruk og vedlikehold av maskiner. Maskiner omfatter i denne sammenhengen også noen stålkonstruksjoner.

I praksis støter vi på alt fra enkle håndverktøy til svært kompliserte maskiner og anlegg. Vi tenker for eksempel på generatorer for energiproduksjon, varme- og kjøleanlegg, kjemiske prosessanlegg, klimaanlegg og roboter for automatiserte pro­ sesser. I denne delen av maskinfaget skal vi gjøre oss kjent med de vanligste maskinele­ menter som blir nyttet i maskinkonstruksjoner. Vi skal også se på produksjonspro­ sesser og måleverktøy. Det maskintekniske fagområdet er omfattende, og spesialisering er derfor nødven­ dig. Det gjelder like mye for produsenter og forhandlere av maskiner og anlegg som for andre i bransjen. I denne boka ser vi på maskinkonstruktørenes fagområde, og vi skal konsentrere oss om disse feltene: • maskinelementer • stålkonstruksjoner • tilvirkning Maskinkonstruksjon krever bred teknisk innsikt. Vi må ha gode kunnskaper i mekanikk, materiallære, kjemi og fysikk.

1.2 Maskinelementer Med et maskinelement mener vi en del som i seg selv er en komponent, for eksem­ pel skruer, ventiler og fjærer. Disse komponentene kan vi sette sammen til en enhet. Denne enheten kan igjen være en del (komponent) som settes inn i en større sammenheng. Koplingen på figur 1.1 er en selvstendig enhet. Samtidig kan den være en viktig del når den brukes som forbindelseselement mellom en elektromotor og en pumpe.

Tabell 1.1 gir en oversikt over de maskinelementene vi skal behandle. Vi skal stu­ dere konstruksjoner, bestemme hoveddimensjoner og/eller lære hvordan vi ved hjelp av data fra produsenten kan finne den delen vi kan bruke til et bestemt formål.

9

DEL

BRUKSOMRÅDER

Gjengeforbindelser

- skruer - muttere - låsemidler

Aksler

- aksel-navforbindelser - akselopplagring - akselkoplinger

Mekaniske overføringer

- reim- og kjededrift - tannhjulsoverføringer - hastighetsregulatorer

Mekaniske bevegelsesomformere

- veivstangmekanismer

- skruespindler og muttere - kamskiver (knastskiver)

Tabell 1.1 Maskinelementer

Figur 1.1 Kopling

1.3 Stålkonstruksjoner Med stålkonstruksjoner mener vi forskjellige typer av konstruksjoner som er bygd opp av profiler, plater og bånd, kvadratiske, rektangulære og runde rør og kaldfor­ mede profiler av stål. Eksempler på stålkonstruksjoner er høyspenningsmaster, sluseporter, bruer, skip, boreplattformer, haller, kraner og enkelte kunstverk. Enhver stålkonstruksjon har sine spesielle kjennetegn og problemer. Figurene 1.2 og 1.3 viser eksempler på stålkonstruksjoner som er nevnt ovenfor.

10

Figur 1.2 Boreplattform

Figur 1.3 Det 20 m høye kunstverket «Kysset»

1.3.1 Nødvendige kunnskaper Ved konstruksjon, produksjon og montering av stålkonstruksjoner må vi ha kunn­ skaper om profiler, materialer, belastninger, standarder, forskrifter, montasjeteknikk, anleggsteknikk, tegneteknikk og beskyttelse av stålkonstruksjoner mot korro­ sjon. Uten disse kunnskapene er det ikke mulig å lage en godt gjennomtenkt kon­ struksjon som virker optimalt.

Norsk Standard (NS) har en rekke normer som stålkonstruktører og bedrifter må følge når de skal utføre et oppdrag. 11

1.3.2 Fordeler og ulemper ved stålkonstruksjoner Stålkonstruksjoner har disse fordelene sammenliknet med betongkonstruksjoner:

• rask og enkel montering av konstruksjonen ved bruk av enkle forbindelser og maskinframstilte elementer med stor målenøyaktighet • kort byggetid, som betyr at hele konstruksjonen raskt kan tas i bruk

• små dimensjoner på bærekonstruksjonen, som betyr mindre bygghøyde, mindre byggvolum og mindre overflate • bedre utnyttelse av byggflaten på grunn store, søylefrie overspenninger, som gir fleksibel inndeling av rommene • lettere fundament fordi stålskjelettet i seg selv har liten tetthet

• en eventuell utvidelse lar seg ofte lett gjennomføre • ved rivning av en bygning har stålet en betydelig skrapverdi og kan brukes om igjen, det vil si at det er miljøvennlig

en bærekonstruksjon av stål gir ubegrensede muligheter for gjennomføring og feste av ledninger og installasjoner De to største ulempene ved stålkonstruksjoner er: • lite motstandsdyktig mot korrosjon, slik at vi må legge stor vekt på og investere i vernetiltak for å hindre skadelige virkninger av denne svakheten

• liten varmemotstand, slik at stål mister sin styrke og stivhet, og dermed sin bærende funksjon, ved temperaturer på over 500 °C

1.4 Tilvirkning Tilvirkningsteknikken deler vi gjeme inn i måleteknikk, sponfraskillende bearbei­ ding og ikke-sponfraskillende bearbeiding.

Som en del av måleteknikken skal vi se på hvordan vi angir toleranser og pasninger på maskintegninger. De viktigste sponfraskillende bearbeidingsmetodene er boring, dreiing og fresing. Når det gjelder ikke-sponfraskillende bearbeiding, skal vi se spesielt på sammenføyningsmetoder.

12

Maskinelementer Gjenger og gjengeforbindelser Aksler og lagre Mekaniske overføringer

Mekaniske bevegelsesomformere

2 Gjenger og gjengeforbindelser 2.1 Innledning Maskiner er satt sammen av forskjellige deler. Delene blir bygd sammen til den konstruksjonen vi ønsker. Det kan være motorer, biler, sykler eller husholdnings­ artikler som kjøkkenmaskiner, vaskemaskiner og mye annet. Delene blir forbundet med hverandre på forskjellige måter. Vi skiller mellom løs­ bare og ikke-løsbare forbindelser. Delene i en ikke-løsbar forbindelse kan bli øde­ lagt dersom vi forsøker å ta dem fra hverandre, mens delene i en løsbar forbindelse kan demonteres og repareres.

Til de ikke-løsbare forbindelsene hører blant annet • klinkeforbindelser • falser • press- og krympeforbindelser • sveiseforbindelser • loddinger • limforbindelser Til de løsbare forbindelsene hører blant annet • gjengeforbindelser • kile- og splintforbindelser • klemmeforbindelser • magnetiske forbindelser

I dette kapittelet skal vi se på gjenger og hvordan gjengeforbindelser kommer i stand. Fordi gjengeforbindelser forekommer så ofte, er mange artikler som bolter, skruer og muttere standardisert. Når det er nødvendig, vil vi henvise til den normen som gjelder.

Norges Standardiseringsforbund gir ut et stort antall standardblader. Ved siden av NS (Norsk Standard) brukes også EN- og ISO-normene (EN = europeisk standard, ISO = internasjonal standard). Det er samsvar mellom en rekke internasjonale, europeiske og norske standarder. Dette går fram av «Katalog for Norsk Standard» fra Norges Standardiseringsforbund. Denne katalogen gir en oversikt over gjel­ dende normer.

2.2 Gjenger Hovedprinsippet for en gjenge er en skruelinje på en sylinder. Når en skrivestift beveger seg med jevn hastighet langs overflaten på en sylinder mens sylinderen dreier seg med jevn hastighet om sin akse, kommmer det fram en skruelinje på sylinderen. Strekningen skrivestiften tilbakelegger når sylinderen roterer en 14

omdreining, kaller vi stigningen p. Se figur 2.1. Skruelinjen er høyredreid fordi den beveger seg oppover fra venstre mot høyre.

Figur 2.1 Høyre skruelinje på en sylinder Når skruelinjen til sylinderen blir foldet ut og vi beholder stigningen, blir forholdet slik figur 2.2 viser. Hypotenusen i den rettvinklede trekanten har samme lengde som den utfoldede skruelinjen over en omdreining. Den rettvinklede trekanten kal­

ler vi stigningstrekanten.

Figur 2.2 Stigningstrekanten Vinkelen Y blir kalt stigningsvinkelen. Den er vist på figur 2.1.

Her gjelder dette forholdet: p tan Y = -r—r ' 7t • d der p = stigningen i millimeter d = sylinderdiameteren i millimeter Y = stigningsvinkelen i grader

15

4

Figur 2.3 Konstruksjon av en skruelinje Det er ikke mulig å tegne en skruelinje helt nøyaktig, men vi kan konstruere punk­ ter på skruelinjen. På figur 2.3 er stigningstrekanten tegnet, og omkretsen av sylin­ deren er delt i tolv helt like deler. Når vi projiserer punktene fra stigningstrekanten over på sylinderen, har vi funnet tolv punkter på skruelinjen.

Dersom vi konstruerer skruelinjen til to sylindere som har konsentriske sirkler som grunnflate, danner flaten mellom de to skruelinjene en skrueflate. Se figur 2.4.

16

Figur 2.5 Gjengeskjæring

Hvis vi skjærer et spor i overflaten av sylinderen i stedet for skruelinjen, og dette sporet har en bestemt profil, får vi en gjenge. Se figur 2.5. Tabell 2.1 viser forskjellige gjengeprofiler.

Betegnelse

Bruksområde

trekant

skruer muttere fittings slangekoplinger kapslingsmuttere

transportskruer

vinsjer

Tabell 2.1 Gjengeprofiler Vi bruker festegjenger når vi skal forbinde maskinelementer med hverandre. Bevegelsesgjenger bruker vi når den roterende bevegelsen til en spindel skal omformes til en rettlinjet bevegelse av en mutter eller omvendt. Den avgjørende forskjellen er at en bevegelsesgjenge har en forholdsvis større stigning enn festegjengen. Figur 2.6a viser stigningen til en festegjenge, mens figur 2.6b viser stig­ ningen til en bevegelsesgjenge. Sylinderdiameteren er den samme i begge til­ fellene.

17

Figur 2.6 Stigningsvinkel Hvis vi tenker oss mutteren som en gjenstand på et skråplan, sier det seg selv at den glir lettere på en bevegelsesgjenge enn på en festegjenge.

2.3 Festegjenger Festegjenger har som regel en trekant som grunnprofil. Vinklene i trekanten er avrundet i bunn og topp, se figur 2.7.

Figur 2.7 Grunnprofil av gjenge for festeskrue

Profilvinkelen, og dermed også flankevinkelen, er avhengig av hva slags gjenge vi har. For festegjenger har vi forskjellige mål med tilhørende standardiserte betegnel­ ser. Se figur 2.8.

Figur 2.8 Betegnelser på en skruegjenge

Spenningsdiameteren er viktig når vi skal beregne styrken til en festegjenge. I tidens løp har det oppstått svært mange forskjellige gjengeprofiler og kombinasjo­ ner av stigninger og diametere. England og andre engelskspråklige land, som USA, Canada og Australia, har et standardiseringssystem som bygger på tommer, mens 18

fastlandet i Europa har et metrisk system. Men en har nå greid å oppnå internasjo­ nal enighet om et system for festegjengeprofiler. Dette systemet er utarbeidet av ISO (Den internasjonale standardiseringsorganisasjon). Den trekantede profilen har en profilvinkel på 60°. Det passer både med metriske gjenger og unified-gjenger. Nå har de engelsktalende landene vi nevnte ovenfor, besluttet å gå over til det metriske systemet. Etter overenskomst skal metriske gjenger brukes overalt. Et unntak er gjenger for rørforbindelser. Fordi rørgjenger brukes over hele verden, blir det anbefalt å beholde dem som de er. Vi skiller mellom • utvendige gjenger • innvendige gjenger

Figur 2.9 Utvendig og innvendig gjenge På tekniske tegninger er det lite hensiktsmessig å gjengi gjenger slik vi hittil har gjort. Figur 2.10 viser en forenklet måte å tegne utvendige og innvendige gjenger på.

Figur 2.10 Forenklet tegning av en gjenge

Vi skal nå behandle de tre typene av festegjenger som er mest alminnelige i maskinkonstruksjon: • metriske gjenger • unified-gjenger • rørgjenger

2.3.1 Metriske gjenger Metriske gjenger er standardisert i NS 1871-ISO 68, NS 1872-ISO 261 og NS 1873-ISO 724. Se figur 2.11a. Toleransesystemet går fram av NS 1874-ISO 965/1. Se figurene 2.11b og c. Metriske grovgjenger angis med bokstaven M. Eksempel: M12 vil si metrisk grovgjenge med nominell diameter 12 mm (D for utvendig gjenge, d for innvendig 19

gjenge). Figur 2.11a viser basisprofilen til en metrisk gjenge. At basismålene er angitt med små bokstaver, angir at det er en innvendig gjenge som er vist. På figu­ rene 2.11b og c ser vi sammenstilling av innvendig og utvendig gjenge. Med mini­ mum klaring oppnår vi en H6/g6-pasning som er den anbefalte ISO-pasningen. For metriske fingjenger angir vi også stigningen. En gjenge som er angitt som M12 x 1,5 er en metrisk fingjenge med nominell diameter (D eller d) på 12 mm og en stigning på 1,5 mm. Uttrykkene «fin» og «grov» må ikke oppfattes som kvalitetsbetegnelser, men en grov gjenge er en gjenge med den største stigningen som bru­ kes i praksis.

P h t, 60° 30*

* ~ *

stigning 0.866 025 p 0,541 266 p profitvinkel flankavinkel

Innvandig gjenge

Utan minimum ftankekiaring (pasning H/h)

d ”■ stordiameter dx «■ midtdiameter d, ” lillediameter

utvendig gjenge

0 — stordiameter D> “ midtdiameter 0, “ lillediameter

innvendig gjenge

Mad minimum flankekiaring (pasning H/g)

Figur 2.11 Gjengeprofil, metriske gjenger

2.3.2 Unified-gjenger Unified-gjenger har samme gjengeprofilen som metriske gjenger. Se figur 2.11. Dimensjonene blir oppgitt i brøkdeler av tommer. Det er to serier av unifiedgjenger, UNC (Unified Coarse = grov) og UNF (Unified Fine = fin). Unifiedgjenger er standardisert i NS 588 og NS 589. En UNC-gjenge kan for eksempel ha betegnelsen 3/4-10 UNC. Det vil si at den ytre diameteren til gjengen er 3/4 tomme = 19,05 mm. Vi har ti gjenger per tomme, det vil si at skruelinjen parallell med senterlinjen har gjort ti omdreininger på en lengde av 25,4 mm. Se figur 2.12. Vi kan beregne stigningen slik:

p =

25,4 o c/i ig = 2,54 mm

1"= 255 mm

60°

p

Figur 2.12 Antall gjenger per tomme

20

En UNF-gjenge kan ha betegnelsen 3/4-16 UNE Her er stigningen: 25 4 p = —7- = 1,588 mm 16

2.3.3 Rørgjenger Rørgjenger der det ikke kan bli trykktett forbindelse ved gjengene, er standardisert ifølge NS 5581. Gjengen kan for eksempel ha betegnelsen G3/4. Gjengeprofilen framgår av figur 2.13.

0,96049 p 0,64033 p 0,13733 p antall gjenger per tomme 25,4 p =* stigning—

h t, r n

= « «

d — stordiameter dt — midtdiameter d1 — iHlediameter

Utvendig gjenge

D — stordiameter D, « midtdiameter 0] — lillediameter

Innvendig gjenge

Figur 2.13 Profil av rørgjenger

Rørgjenger der det blir trykktett forbindelse ved gjengene, er standardisert ifølge NS 5580. Gjengen kan for eksempel ha betegnelsen R3/4. Disse gjengene skal etter normen gi tetning uten andre hjelpemidler. Basisprofilen er den samme som for rør­ gjenger som ikke gir tetning. Konisiteten er 1 : 16. Se figur 2.14. Basisprofil koniske gjenger

Fig. 2

p n h t, r

= = = = =

stigning antall gjenger per tomme 0,960 327 p 0,640 327 p 0,137 278 p

Figur 2.14 Tettende rørgjenge

Figur 2.15 Måleplanet til tettende rørgjenge

Stordiameteren blir målt i et bestemt måleplan. Se figur 2.15. Den innvendige gjen­ gen kan være sylindrisk og for eksempel ha betegnelsen Rp3/4. Denne gjengetypen blir brukt når røret som den innvendige gjengen blir skrudd sammen med, kan defor­ meres. Betegnelsen Rc3/4 (for eksempel) viser at den innvendige gjengen er konisk.

21

Tabell 2.2 er en oversikt over de gjengetypene vi nå har behandlet. Metriske gjenger

Betegnelse

Unified-gjenger

Rørgjenger

Utførelse

Grov

Fin

Grov

Fin

Eksempel

M12

M12 x 1.5

3 4 - 10 UNC

3-4 - 16 UNF

Beskrivelse

- Stordiameter 12 mm

- Stigning: se tabell

- Stordiameter 12 mm Stigning: 1,5 mm

- Stordiameter 3/4”

- Stordiameter 3/4”

- Stigning: 10 gjenger per tomme

- Stigning: 10 gjenger per tomme

Tettende

Ikke-tettende

R3.4. Rp3 4. Rc3/4

G3.4

- Gjenger for standard rør med nominell indre diameter på 3/4" - Stigning: se tabell R = tettende utvendige gjenger P = sylindriske innvendige gjenger C = koniske innvendige gjenger

Profitvinkel

60'

60'

60

60’

55'

|

55'

Tabell 2.2 Oversikt over gjenger for feste skruer

2.4 Bevegelsesgjenger Omforming av en rettlinjet bevegelse til en roterende bevegelse (translasjon til rotasjon) blir brukt i mange konstruksjoner. Når en skruespindel roterer, beveger den ikke-roterende mutteren seg rettlinjet langs spindelen. Det motsatte er også mulig, nemlig at mutteren roterer, og at spindelen forflytter seg rettlinjet.

Figur 2.16 Skrujekk Figur 2.16 viser en enkel skrujekk. Når vi dreier spindelen, beveger den stillestå­ ende mutteren seg oppover. Friksjonen er stor. Virkningsgraden til denne skrujekken er ca. 40 %.

Gjengeprofilen til bevegelsesskruer er trapesformet og av og til rettvinklet. Rettvinklede gjenger, som er vist på figur 2.17, er ikke standardisert.

22

Figur 2.17 Firkantgjenge Tilpasningen mellom spindel og mutter er vanskeligere med rett vinklede gjenger enn med trapesformede.

Metriske trapesgjenger er standardisert ifølge NS 5700 til NS 5703 og kan for eksempel ha betegnelsen Tr32 x 6-7e. Det vil si metriske trapesgjenger med en stordiameter på 32 mm og deling 6 mm. Tilføyelsen 7e har med tilvirkningen og målenøyaktigheten til gjengen å gjøre.

Figur 2.18 viser profilene til metriske trapesgjenger. Dersom vi beholder stordiameteren og øker delingen med samme profil, får vi situasjonen på figur 2.19. Vi ser av figuren at lillediameteren blir mindre når vi øker delingen. Spindelen blir dermed svakere.

P h

= stigning = 1,866 p

= Q,5p 30° = stigning 15° = stigning

Figur 2.18 Profil av metrisk trapesgjenge

Figur 2.19 Den indre diameteren blir mindre når stigningen øker

For å unngå denne svekkelsen kan gjengen være dobbel eller tredobbel. Det vil si at delingen blir dobbelt eller tre ganger så stor ved samme profil. Se figur 2.20. Gjengen kan da for eksempel ha betegnelsen Tr32 x 12 (P6)-7e. Her er delingen 12 mm og stigningen 6 mm, slik at multiplikasjonfaktoren blir deling stigning

12 6

=?

a

Enkel

b

Dobbelt

c

Tredobbelt

Figur 2.20 Forskjellig utførelser av trapesgjenger

I automatiserte prosesser er en riktig og nøyaktig posisjonering svært viktig. Vi ten­ ker her blant annet på verktøymaskiner og pakkemaskiner. I slike tilfeller blir nå kuleomløpsmuttere og kuleskruespindler stadig mer brukt. Se figur 2.21.

Figur 2.21 Spindel med roterende kulemutter

Den ikke-standardiserte gjengeprofilen blir tilpasset den runde formen på kulene. Kulene som ruller i gjengen, blir tilført via en kanal i mutteren. Den glidende frik­ sjonen vi har i vanlige bevegelsesgjenger, er her erstattet av en rullende friksjon. Virkningsgraden er derfor mye høyere. På figur 2.22 ser vi hvordan et system med kulespindel kan drives. Produsenter av kulespindler leverer ofte tilhørende deler slik at spindelen kan koples til gamle eller nye konstruksjoner.

Figur 2.22 Drift med kulespindel

24

2.5 Oppgaver Kontrollspørsmål 1 Når bruker vi løsbare forbindelser?

2 Hvorfor er stigningsvinkelen til en festegjenge viktig?

3 Nevn noen praktiske eksempler på bruk av festegjenger.

4 Hvorfor er det ikke mulig å øke stigningen til en gjenge betydelig uten å endre stordiameteren? 5 Hvorfor er det viktig å standardisere festeskruegjenger?

6 Hva er forskjellen mellom Tr40 x 12(P6) og Tr40 x 12?

7 Hva er forskjellen mellom RJ/a og RcV2?

8 Hvorfor er det nødvendig med et måleplan for rørgjenger som gir trykktett for­ bindelse? 9 Hvorfor blir kulespindler ofte brukt i stedet for trapesgj enger til tross for høyere kostnader?

Øvingsoppgaver 1 Konstruer en skruelinje på en sylinder med en diameter på 60 mm. Stigningen er 40 mm. Skruelinjen går mot urviseren. Finn stigningsvinkelen. 2 Finn målene d, d{, d2, D, inn målene på tegningen.

og D2 for Tr20 x 2 i NS. Tegn gjengeprofilen og sett

3 Finn alle målene på M20 i NS ifølge figur 2.11. 4 Som oppgave 3, men nå for rørgjenge G’/2.

-------------------------------------------------------------------------------------- 25-------------------------------------------------------------------------------------

Gjengeforbindelser (mekaniske festeelementer) 2.6 Sekskantskruer En sekskantskrue er en skrue med sekskantet hode uten spor. Den kan trekkes til med en fastnøkkel, en pipenøkkel eller en kransnøkkel. Se figur 2.23.

Figur 2.23 Fastnøklerfor sekskantskruer

Tabell 2.3 viser et utvalg av sekskantskruer. Vi har også tatt med en linseskrue med firkantansats som i likhet med sekskantskruen er uten spor i hodet. DIN-standarden er angitt fordi denne finnes i katalogene til norske skrueleverandører. Videre har vi valgt å angi ISO eller NS-ISO fordi denne standarden er eller vil bli vedtatt som norsk standard. Grunnen til at skruer som ser like ut, fins i flere standarder, er for­ skjeller i gjenger, gjengelengde, materiale og dimensjoner. Betegnelse

Standard DIN

NS-ISO

601 931 960

4014

558 933 961

4017

Sekskantskrue med mutter

601 7990

4016 4034

Sekskantskrue med tapp

561

Sekskantskrue

Sekskantskrue, helgjenget

Passkrue

Linseskrue med firkantansats

Tabell 2.3 Standardiserte skruer 26

609 610 7968 603 555

1853 1826

2.7 Skruer med spor for tiltrekkingsverktøy Skruer med spor forekommer med eller uten hode. Skruer uten hode med hull for trekker kalles gjengestift. Skruer med spor festes med et tiltrekkingsverktøy som får feste i et enkelt spor, et krysspor eller en innvendig sekskant. Skruehodet kan ha forskjellige former. Se figur 2.24. Til festing av skruer bruker vi en vanlig skrutrek­ ker, en stjerne trekker eller en unbrakonøkkel.

Figur 2.24 Forskjellige skruehoder

Vi deler inn skruene i to grupper: • skruer med vanlige gjenger • selvgjengende skruer eller plateskruer Tabell 2.4 viser et utvalg av skruer med vanlige gjenger, mens figur 2.25 viser en selvgjengende skrue eller plateskrue.

Tabell 2.4 Standardiserte skruer

Figur 2.25 Selvgjengende skruer eller plateskruer

Boring av hull og deretter gjenging med gjengetapper er kostbart spesielt når det gjelder store serier og massefabrikasjon. I elektroteknisk industri, i bilindustrien og ved montering av plastartikler blir selvgjengende skruer stadig mer brukt. Disse skruene har ganske stor stigning. Tabell 2.5 viser et utvalg av standardiserte plate skruer. For disse skruene må det bores hull på forhånd.

Betegnelse

Sekskant plateskrue

Stan dard

DIN

NS

7976

1839 1840

7972

1835 1836

Senk plateskrue Linseskrue med krysspor

7983

0

Pan - plateskrue med krysspor 7981

Tabell 2.5 Standardiserte plateskruer

2.8 Klassifisering av skruer En del skruer til nøyaktige maskiner dreies, men ofte brukes pressede sekskantskruer.

Sekskantskruer som brukes i belastede konstruksjoner, er delt inn i klasser. Klassebetegnelsen består av to sifre med et punktum mellom (se figur 2.26). Det første tallet er en hundredel av strekkfastheten Rm, og det andre tallet er en tidel av forholdet mellom strekkfastheten og flytegrensen Re. For en sekskantskrue klasse 8.8 er strekkfastheten Rm = 8 • 100 = 800 N/mnf og for­ holdet strekkfasthet(brøkstrek)nedre flytegrense = 0,1-8 = 0,8. Da blir flytegrensen

R = 0,8 • 800 = 640 N/mm2

Med flytegrense mener vi her den konvensjonelle flytegrensen eller 0,2-grensen Æp02 (avhengig av materialet). 28

Figur 2.26 Sekskantskrue med klassebetegnelse 10.9 Merknad:

Det fins en enkel måte å regne ut strekkfastheten og flytegrensen på. Vi har for eksempel en sekskantskrue med klassebetegnelsen 8.8: Strekkfastheten = det første tallet ganger 100 = 8 • 100 = 800 N/mm2

Den konvensjonelle flytegrensen eller 0,2-grensen = det første tallet ganger det andre tallet ganger 10 = 8- 8-10 = 640 N/mm2 Tabell 2.6 er en fullstendig oversikt over klassebetegnelsene for skruer. For de kva­ litetene som er merket med stjerne (*), skal sekskantskruer fra og med M5 ha klas­ sebetegnelsen og fabrikkmerket på hodet.

Klassebetegnelse

3.6

4.6

4.8

5.6

5.8

6.8*

8.8*

10.9*

12.9*

14.9*

nom. strekkfasthet (N/mm2)

300

400

400

500

500

600

800

1.000

1.200

1.400

nom. flytegrense (N/mm2)

180

240

320

300

400

480

—

—

—

—

nom. 0,2-grense (N/mm 2)

-

-

—

—

—

—

640

900

1.080

1.260

25

22

14

20

10

8

12

9

8

7

forlengelse (%)

Tabell 2.6 Klassebetegnelser for skruer

29

2.9 Muttere Muttere fins i et utall av kvaliteter. Sekskantmutteren er mest brukt. Tabell 2.7 viser et utvalg av standardiserte muttere. Betegnelse

Sekskantmutter

Standard

DIN

NS

555 934

4034 4032

Tabell 2.7 Standardiserte muttere

2.9.1 Klassifisering av muttere Sekskantmuttere er klassifisert i tre grupper: • muttere med full lastbarhet • muttere med begrenset lastbarhet • muttere uten fastsatt lastbarhet

Muttere med full lastbarhet har en mutterhøyde som er 0,8 ganger gjengediameteren. Muttere fra og med M5 og kvalitet 8 må ha klassebetegnelse og fabrikkmerke. Se figur 2.27.

Figur 2.27 Mutter med klassebetegnelse Klassifiseringen av muttere er den samme som for bolter. En mutter av klasse 6 hører til en sekskantskrue av klasse 6.8. Muttere av høyere klasse kan brukes sam­ men med skruer av lavere klasse, men det omvendte er ikke tillatt.

Muttere med begrenset lastbarhet har en mutterhøyde på fra 0,5 til 0,8 ganger gjengediameteren. Fra og med klasse 06 og størrelse M6 må disse mutterne merkes. Muttere uten fastsatt lastbarhet trenger ikke merking, men de har en klassebeteg­ nelse som går på hardheten til materialet. Klassebetegnelsen består av to sifre og bokstaven H. 30

2.10 Konstruksjon av skrueforbindelser Skrueforbindelser kan brukes til mange formål, og vi skal her nevne noen av dem:

• festebolt i løsbare forbindelser, for eksempel ved montering av en ventil i en ledning • boltforbindelse der store krefter må overføres, for eksempel i en stålkonstruksjon • tømmeskrue i bunnen av en tank • reguleringsskrue for innstilling, etterjustering eller posisjonering, for eksempel på sleiden til en dreiebenk • måleskrue, for eksempel i et mikrometer som kan måle med en nøyaktighet på 1/100 mm • bevegelsesskrue, for eksempel på sleiden til en dreiebenk som blir drevet av en spindel Figur 2.28 viser elementene i en skrueforbindelse. Sekskantskruen er gjennomgå­ ende, og hulldiameteren er 10 % større enn diameteren til skruestammen. Dersom skruestammen har en diameter på 10 mm eller mer, skal hulldiameteren være 1 mm større (fritt hull).

1 2 3

4

5 6

Figur 2.28 Gjengeforbindelser med sekskantskrue og mutter

Figur 2.29a viser en forbindelse der en sylinderskrue med sekskanthull forbinder konstruksjonsdelene 3 og 4. Gjengehullet er i dette tilfellet blindt.

Sylinderskruer med sekskanthull blir ofte forsenket slik figur 2.29b viser. Hullet der skruehodet sitter, er planforsenket.

31

Figur 2.29 Gjengeforbindelser med sekskantskrue og mutter

Fordelen med sylinderskruer med sekskanthull er at hodet trenger liten plass sam­ menliknet med en sekskantskrue. Dessuten blir vekten mindre. Dette framgår tyde­ lig av figur 2.30.

Figur 2.30 Sylinderskrue med innvendig sekskant sparer plass og vekt Figur 2.31 viser en annen svært vanlig konstruksjon, nemlig en pinneskrue med mutter. Pinneskruer er standardisert ifølge NS 1880 (metriske) og NS 1094 (UNC). Innskruingslengden til pinneskruen varierer vanligvis mellom d og 2 d. I stål er l = d tilstrekkelig. I bløtere materialer derimot, for eksempel aluminium, er det nød­ vendig med større innskruingslengde.

32

Figur 2.31 Forbindelse medpinneskrue og mutter For en bestemt konstruksjon har vi ofte valget mellom forskjellige typer av skruer. Valget er avhengig av • materialet i de delene vi skal forbinde • kraften på skruene • elastisiteten i forbindelsen • monterings- og demonteringsfrekvensen • rommet for forbindelsen • plassbehov ved montering og demontering (se figur 2.32)

Figur 2.32 Plassbehov ved bruk av forskjellige nøkler Figur 2.33 viser forskjellige måter å forbinde to flenser på. På figur 2.33d er forbin­ delsen en strekkbolt. En del av sekskantskruen er innsnevret, og den må strekkes over en bestemt lengde for at vi skal oppnå den fastsatte forspenningen. I en strekk­ bolt er det kritiske tverrsnittet av den gjengede delen forskjøvet til boltstammen.

33

Figur 2.33 Muligheter for sammenføyning av to flenser

For å unngå kostbare støpte konstruksjoner blir rammer ofte bygd opp ved hjelp av avstandsbolter. Figur 2.34 viser tre eksempler. Konstruksjonen på figur 2.34c er den enkleste fordi den krever færrest deler.

Figur 2.34 Avstandsbolter

I deler av en konstruksjon der det kan oppstå skjærkrefter, kan kraften opptas ved hjelp av boltstammen. Den delen av stammen som opptar kraften, skal regnes uten gjenger. Vi ser av figur 2.35 at det fins flere alternativer.

Figur 2.35 Forbindelser som opptar skjærkraften eller tverrkraften

Det er mange typer av settskruer, og de fleste av dem er standardisert. Det er for­ skjellige utførelser av spissen. Se figur 2.36. Denne figuren viser også eksempler på bruk av settskruer.

34

Figur 2.36 Typer og bruk av settskruer Ved montering av for eksempel bilkarosserier, husholdningsapparater og elektro­ tekniske komponenter er sekskantskruer lite brukt. Det er ofte et problem at materi­ alet er for bløtt og/eller for tynt til at det kan gjenges. En ekspansjonsskrue kan da være løsningen. Skruen blir plassert i det forhåndsborede hullet slik figur 2.37 viser.

Figur 2.37 Montering av blindnaglemutter

Ekspansjons skruene blir levert i åpen og lukket utførelse i aluminium, stål, rustfritt stål og messing. De kan også leveres med forsenket hode. Se figur 2.38.

0,1 mm

Figur 2.38 Blindnaglemutter med forsenket hode Dersom påkjenningene på en boltforbindelse ikke er for store, blir det for eksempel i bilindustrien og ved monteringen av vaskemaskiner ofte brukt festeklips. De er laget av fjærstål og fins i mange forskjellige utførelser. Figur 2.39 viser noen eksempler på bruk av festeklips.

35

Figur 2.39 Klips for plateskruer

2.11 Sikring av skrueforbindelser En skrueforbindelse må i mange tilfeller sikres. Når en skrue eller bolt blir aksialt belastet, kan den løsne ved setninger i konstruksjonen eller ved deformering av for­ bindelsen fordi forspenningskraften blir borte. Ved radial dynamisk belastning kan bolter eller muttere løsne fordi det ikke lenger er noen friksjonskraft. I slike tilfeller må mutteren og/eller skruen eller bolten sikres med et sikringsmiddel. Vi skal i dette avsnittet se på de sikringsmetodene som er mest brukt. Vi deler dem inn i disse gruppene: • sikring ved hjelp av krefter • sikring ved å deformere sikringsmiddelet • andre sikringsmetoder

2.11.1 Sikring ved hjelp av krefter Ved denne sikringsmetoden kan kraften opptre på langs og/eller på tvers av bolten eller skruen.

Krefter i skruens lengderetning Når vi trekker til en mutter, blir skruen utsatt for en forspenning, og det fjærende sikringsmiddelet blir spent. Sikringsmiddelet må fjære så mye at det kompenserer for setningen i forbindelsen og den dynamiske belastningen som kan oppstå. På den måten oppnår vi at forspenningen i skruen holder seg positiv. Det vil si at frik­ sjonen mellom mutteren og anleggsflaten og mellom gjengene i mutteren og skruen er tilstrekkelig stor slik at mutteren ikke løsner. Tabell 2.8 er en oversikt over forskjellige sikringsmidler som hører til denne gruppen.

36

Betegnelse

Merknad

Fjærskiver

- vanlig maskinkonstruksjon - kan skade underlaget

Spennskive, buet

- for middels belastninger

Tannskiver

- for lette konstruksjoner - dnlcggsnaiene får dype merker

Spennskive for skrueforbindelser

- tannformet profil på begge sider - kraftig låsing

Sekskantskrue for friksjonsforbindelse

- utstyrt med harde tenner - bestandig mot kraftige svingninger og støt

Tabell 2.8 Låsemidler

Krefter på tvers Ved denne sikringsmetoden hindrer vi mutteren i å løsne ved at vi øker friksjonen i gjengene mellom mutter og bolt. Se figur 2.40. Når det oppstår et tomrom fordi konstruksjonen setter seg, blir dette ikke kompensert. Sikringsmiddelet er av nylon, og brukstemperaturen ligger mellom -70 °C og +130 °C.

Figur 2.40 Selvlåsende mutter

Krefter på langs og på tvers Ved denne sikringsmetoden er det ikke mulig å bestemme retningen til den resulte­ rende kraften. Metoden bygger på øking av friksjonen mellom gjengene i mutteren og bolten. Tabell 2.9 viser en del sikringsmidler som hører til denne gruppen.

37

Betegnelse

Illustrasjon

3

Merknad

Sikringsmutter

- spor i mutteren

Kragemutter

- kragen deformeres - ekstra klemming på grunn av kragen - kan brukes ved temperaturer fra -70 til +250 °C

Sikringsmutter med nylon

- ring av nylon - låsing ved fj æring og elastisk deformering - kan brukes om igjen - maksimumstemperatur: +180 °C

Palmutter

- fjærstål - alltid i kombinasjon med en vanlig sekskantmutter

Tabell 2.9 Låsemidler

2.11.2 Sikring ved deformering av sikringen Låseskiver Selv om det de siste årene har kommet stadig flere typer sikringer på markedet som baserer seg på sikring ved hjelp av kraft, blir låseskiver fremdeles mye brukt. Skivene blir så deformert ved monteringen at de motvirker at mutteren skrur seg opp. At forspenningskraften blir borte som følge av setning i konstruksjonen, blir derimot ikke motvirket. Det er viktig å huske på at vi må ha en skive både under mutteren og under skruehodet. Figur 2.41 viser noen konstruksjoner med låseskiver.

Figur 2.41 Låseskiver med lepper

En ulempe ved denne metoden er at antall sammenføyninger økes med to slik at muligheten for setninger blir større. Skivene blir som regel laget av stål eller messing.

Tannskive med knast Denne skiva har en knast på innsiden slik figur 2.42 viser. Den blir brukt i forbin­ delse med en rund mutter som har fire spor på omkretsen. Det må freses et spor for knasten i gjengene slik at låseskiva ikke kommer ut av stilling. Figur 2.42 viser en ringmutter og en tannskive med knast for feste av et rullelager til en aksel.

38

Figur 2.42 Låsering med leppe og ringmutter

2.11.3 Andre sikringsmetoder Sikring med splint eller tråd Vi kan sikre oss mot at en forbindelse løsner uforvarende. Sikringsmiddelet har da ikke til oppgave å holde på forspenningskraften. Et velkjent og mye brukt eksem­ pel er kronemutteren på figur 2.43. Hullet for splinten må bores med forsiktighet slik at gjengene ikke blir skadd. Ved å bore et hull i hodene til sekskantskruene og forbinde hodene med en tråd kan vi låse flere bolter i forhold til hverandre. Se figur 2.44. Vi kan også forsegle for­ bindelsen. For at sekskantskruen skal løsne, må den dreies mot venstre. Ved å vikle tråden rundt bolten mot høyre motvirker vi dette.

Figur 2.43 Kronemutter med splittnagle

Figur 2.44 Låsing med tråd 39

Flytende sikringsmidler Flytende sikringsmidler blir brukt i stadig større utstrekning. De fås kjøpt under for­ skjellige navn. Disse sikringsmidlene er laget av kunststoff med en utpreget kapillar virkning. Væsken trenger inn og sprer seg godt mellom for eksempel et gjenget hull og gjengene i en skrue. Disse kunststoffene blir kalt anaerobe klebestoffer. Vi kan påføre disse sikringsmidlene selv, men det fins også bolter og muttere der sikrings­ middelet ligger i gjengene på forhånd i kapselform. Ved monteringen revner kapse­ len, og sikringsmiddelet blir frigjort. For at sikringsmiddelet skal feste godt, må rust fjernes og delene avfettes. Forsinkede deler må forbehandles spesielt. Ved serie- og massefabrikasjon er denne sikringsmetoden svært effektiv.

2.12 Oppgaver Kontrollspørsmål 1 Hva er en sekskantskrue?

2

En standardisert sekskantskrue blir i et bestemt tilfelle også kalt tappskrue. Hvorfor?

3

Hva betyr det at en skrue har klassebetegnelsen 10.9?

4

Kan en mutter av klasse 8 brukes til en bolt av klasse 6.8? Begrunn svaret.

5

Hvor finner vi spesifikasjoner over skruer og muttere?

6

Hvordan kan vi se om en skrue M12 er klassifisert?

7

I hva slags konstruksjoner blir selvgjengende skruer brukt?

8

Hvorfor er det fine gjenger på hjulakselen på en sykkel for å feste akselen til ramma?

9

Nevn eksempler på at skrueforbindelser er sikret.

10 Festeskruene til bremseskohuset til skivebremsene på en bil er som regel sikret med låseskiver. Hvorfor er det nødvendig?

11 Hva er ulempen ved å sikre med anaerobe klebestoffer?

40

Øvingsoppgaver 1 Finn målene på en sekskantskrue M20 x 100 - 8.8 - NS 965 (DIN 931) og sett dem inn på figur 2.45.

Figur 2.45 Sekskantskrue

2

I NS 1087 (DIN 84) finner du betegnelsen M5 x 30 - st. Hva betyr «st» i denne forbindelsen?

3

Lag en skisse av en ringskrue ifølge NS 1850 (DIN 580) og sett på alle målene. Oppgi også normbetegnelsen på denne ringskruen.

4

NS 5129 (DIN 94) omhandler metriske splinter. Hvilken splint vil du bruke til en kronemutter M24?

5

En mutter M16 skal sikres med en fjærskive ifølge NS 5260. Finn betegnelsen på den skiva vi skal bruke.

41

3 Belastning og spenning 3.1 Begreper 3.1.1 Ytre og indre krefter; spenning Vi vet nå at når det virker en kraft på et legeme, kan legemet reagere på to forskjel­ lige måter: • legemet blir i ro (statisk) • legemet beveger seg jevnt akselererende Ved beregninger går vi ut fra at den aktuelle delen av en konstruksjon blir i ro, det vil si statisk. Vi ser på hengebøylen på figur 3.1, der det er hengt opp et rør.

Figur 3.1 Hengebøyle

Massen til røret utøver en belastning på strekkstanga. Denne belastningen gir seg til kjenne som en ytre kraft F (force) på stanga.

Hvis vi går ut fra at stanga ikke brekker, blir den ytre kraften F overført til taket, der stanga blir utsatt for en like stor reaksjonskraft Fx. Kraften blir dermed overført til taket via materialet i strekkstanga. Figur 3.2a viser et stykke av strekkstanga.

42

a Spenninger på normaltverrsnittet

b Spenninger i normaltverrsnittet

Figur 3.2 Spenninger

Vi ser at den ytre kraften F forårsaker et stort antall indre krefter F, som virker på like mange flater i tverrsnittet. Disse kreftene F utgjør til sammen kraften F, som sørger for likevekt. Når vi gjør flaten som den indre kraften F virker på, 1 mm2 stor, sier vi at det virker en spenning i flaten. Dersom spenningen virker loddrett på flaten, kaller vi den normalspenning og angir den med o (sigma) N/mm2. Når kraf­ ten virker på tvers av flaten, vil spenningen virke i flaten. Vi kaller denne spen­ ningen skjærspenning og angir den med T (tau) N/mm2. Se figur 3.2b.

Med spenning mener vi en kraft som virker på en flateenhet. Enheten for kraft er newton (N) og flateenheten er kvadratmillimeter (mm2).

3.1.2 Stavaksel Når tverrsnittet til den nevnte strekkstanga er rundt, kan vi gå ut fra at linjen kraf­ ten forflytter seg langs, er senterlinjen til den runde staven. Se figur 3.3a.

Denne senterlinjen som kraften forflytter seg langs, kaller vi stavakselen til strekk­ stanga. Men når strekkstanga er et rør, slik figur 3.3b viser, ser vi at senterlinjen ikke lenger ligger i materialet, men utenfor. Stavakselen går gjennom tyngdepunk­ tet til normaltverrsnittet i materialet. På figurene 3.3c og 3.3d ser vi andre eksem­ pler på stavakselen til profiler.

Figur 3.3 Stavaksler 43

3.1.3 Normalkrefter og skjærkrefter Figur 3.4a viser en strekkbelastet stav. Kraften F blir overført via stavakselen. Hele tverrsnittet til materialet medvirker. For å finne ut hva som skjer i materialet, studerer vi nærmere flaten AB loddrett på stavakselen. Vi kaller den normalflaten. Kraften F sørger for at deler av materialet virker på hverandre. Det gjelder ikke bare i tverrsnittet AB, men i ethvert tverrsnitt av staven. Summen av alle de indre kreftene kaller vi normalkraften. Den virker loddrett på normaltverrsnittet.

Figur 3.4 Normalkraft Figur 3.5a viser en helt annen situasjon. Her ligger det to plater som det er boret et hull i, oppå hverandre. I hullet er det plassert en bolt. Når det virker en kraft F i lengderetningen på den øvre plata og konstruksjonen blir i ro, vil det virke en reak­ sjonskraft på den undre plata. På figur 3.5b ser vi at bolten ikke er sterk nok og nærmest blir klippet tvers av. Materialet blir belastet loddrett på stavakselen. Dette kaller vi skjærkraft.

Figur 3.5 Skjærkraft

3.2 Typer av belastninger Deler av en konstruksjon kan belastes på forskjellige måter. Når vi belaster en del med ytre krefter slik figur 3.6a viser, snakker vi om en strekkbelastning. Spenningen i normaltverrsnittet angir vi med o (strekkspenning). På figur 3.6b ser vi at de ytre kreftene virker mot hverandre, slik at staven blir trykkbelastet. Spenningen i normaltverrsnittet angir vi nå med cr (trykkbelastning). 44

På figur 3.7a er en lang, tynn stav trykkbelastet. Den situasjonen kan nå oppstå at staven bøyer seg til en bestemt side. Vi sier at staven knekker, og at den er knekkbelastet av ytre krefter. Se figur 3.7b. På staven virker det nå en knekkspenning 4m

= areal for maling per meter profillengde

pt

= masse per meter profil­ lengde

5 Hvilke fordeler har en IPE-profil sammenliknet med en INP-profil? 6 Hvordan blir en likebent hjømeprofil med en benlengde på 100 mm og en bentykkelse på 10 mm angitt på en tegning? 7 Nevn fordeler og ulemper ved en rund rørprofil.

8 Hvilke(n) profiltype(er) kan vi bruke til a) søyler b) veggbjelker c) forbindelser d) liggere Øvingsoppgaver 1 Tegn et I-formet profiltverrsnitt og angi flensen og stammen til profilen.

2 Bestem disse dataene for en UNP 200 ved hjelp av tabeller: a) dimensjoner b) areal i normaltverrsnittet c) rissemål d) masse per meter profillengde e) tyngdepunktsavstand /) helling g) maleareal per meter profillengde

136

3 Bestem disse dataene for en bredflensbjelke HE 200 B ved hjelp av tabeller: a) dimensjoner b) masse per meter profillengde c) masse per meter profillengde for en HE 220 A d) maksimal hulldiameter e) stammetykkelse f) rissemåf g) avrundingsdiameter h) fri høyde på stammen z) maleareal per meter profillengde

9.6 Strekkbelastning og trykkbelastning 9.6.1 Innledning Det blir stadig utviklet konstruksjoner av forskjellig slag som skal tilfredsstille bestemte krav. Et av de viktigste kravene til en konstruksjon er at den ikke bryter sammen når den blir belastet. Ved siden av dette fundamentale kravet er det en del andre krav vi må ta hensyn til ved konstruksjonen: • Den må være rimelig i anskaffelse. • Den må være lett. • Den må tilfredsstille visse estetiske krav.

Figur 9.14 viser en bru. Bildet gir et godt inntrykk av en stålkonstruksjon.

Figur 9.14

På figur 9.15 ser vi en skjematisk framstilling av den samme brua. Figuren viser forskjellige typer av belastninger. I dette kapittelet skal vi begrense oss til normalkreftene.

137

Trykk eller knekk

Figur 9.15 Normalkrefter

9.6.2 Strekkbelastning Strekkbelastning er et av de vanligste belastningstilfellene i maskinkonstruksjoner. Strekkbelastning forekommer i staver i stålkonstruksjoner, kabler og kjeder i heiseog løfteinnretninger, bruer og transportinnretninger.

a Veivkasse med pinnebolter

b Sylinder med pinnebolter

Figur 9.16 Bruk av pinnebolter På figur 9.16 ser vi pinneboltene som blir brukt når sylinderdekselet til en diesel­ motor blir montert på sylinderen. Fordi festemutteme blir trukket til og det opptrer gasstrykk i sylindeme, blir pinneboltene strekkbelastet.

Figur 9.17 Strekkbelastet sylindrisk stav

138 ------- ------------------------------------------------------------------------------

Vi kan tenke oss at stammen til pinnebolten er en sylindrisk stav. Se figur 9.17. Når vi dividerer strekkbelastningen med arealet i normaltverrsnittet, finner vi kraften per mm2, eller spenningen som opptrer i stavmaterialet.

Som formel får vi F

eller F = a.-A (9.1)

der

F = belastningen på staven i newton (N) > > > r'T7 > > '////////////////'//////f////// Redusert overflatespenning

Høy overflatespenning

Figur 12.87 Reduksjon av overflatespenningen med flussmiddel

For at et flussmiddel skal virke optimalt, må det oppfylle disse kravene: • Det må ha en reduserende virkning (= ta opp oksygen). • Det må koke rett før loddemetallet smelter. • Det må ha mindre tetthet enn loddemetallet. • Det må kunne fjernes på en enkel måte. Den reduserende virkningen er nødvendig for at flussmiddelet skal kunne fjerne oksygenet på materialoverflaten.

Fra kjemien vet vi at kjemiske reaksjoner går raskere når temperaturen blir høyere. Reaksjonen til flussmiddelet er høyest når det koker. Dersom flussmiddelet koker ved en temperatur som er 50 °C lavere enn smeltepunktet til loddemetallet, blir virkningen maksimal rett før loddemetallet smelter. Den optimalt rengjorte loddeflaten blir da direkte fuktet med loddemetall.

Når loddemetallet er på plass, må flussmiddelet fjernes. Loddemetallet kan bare fortrenge flussmiddelet dersom dette har mindre tetthet enn loddemetallet. Flussmiddelet blir da drevet ut. Noen flussmidler er aggressive til og med ved romtemperatur. For å hindre at metallet blir angrepet, må vi sørge for at det ikke fins rester av flussmiddel etter loddingen. Det er derfor viktig at flussmiddelet lett lar seg fjerne.

Vi kan få kjøpt flussmiddel både i fast og flytende form. Tabell 12.10 er en oversikt over flussmidler og deres bruksområder.

Grunnmaterie

Bly Blikk Kopper Messing Forsinket stålplate Sink Etterrensing

Stearin

Harpiks

Fluss

S-39

Loddefett

Sinkklorid

x x

X X X X

x x x x

x x X

x X X

X

x

X

X

x

x

Tabell 12.10 Flussmidler

281

X

Fortynnet saltsyre

x x x

12.3.6 Loddemetoder Valg av loddemetode er blant annet avhengig av disse faktorene: • små produksjonsmengder, serieproduksjon eller masseproduksjon • kostpris, produksjonsprosess og nødvendige investeringer • dimensjonene på produktet • kvalitetskrav Det er etter hvert utviklet mange forskjellige loddemetoder. Vi kan nevne • lodding med bolt • lodding med flamme • lodding i ovn • lodding i saltbad • dypplodding • motstandslodding • induksjonslodding Lodding med bolt Når en kopperledning blir varmet opp, ledes varmen til loddestedet. Loddebolt kan bare brukes ved bløtlodding. Vi overfører loddemetallet fra spissen av loddebolten til loddestedet.

Størrelsen på loddebolten står i forhold til materialtykkelsen. En stor bolt kan over­ føre mer varme.

Det er flere måter å varme opp bolten på. De vanligste er • oppvarming med flamme • elektrisk oppvarming (se figur 12.88)

For at overføringen av loddemetallet skal bli best mulig, må vi først påføre et lag med loddemetall på spissen av loddebolten. Vi kaller det å fortinne bolten. Så påfø­ rer vi flussmiddel på den varme spissen av loddebolten og deretter loddemetallet. Det er viktig at boltspissen rengjøres etter lodding. Rester av flussmiddel som blir igjen, kan angripe bolten.

Figur 12.88 Elektrisk oppvarming Lodding i ovn Ikke-transportable loddeinstallasjoner som for eksempel ovner har den store forde­ len at de gjør en fremragende reproduserbar loddekvalitet mulig.

Vi kan lodde med eller uten en regulert ovnsatmosfære.

Dersom vi ikke arbeider med regulert ovnsatmosfære, må vi påføre flussmiddel og loddemetall før vi plasserer arbeidsstykket i ovnen. Etter loddingen er ikke arbeids282 -- -----------------------------------------------------------------------------------

stykket lenger rent og inneholder rester av flussmiddel. Dette må fjernes ved etter­ behandlingen. Når vi har en bestemt ovnsatmosfære, trenger vi ikke flussmiddel fordi arbeidsstyk­ ket ikke oksiderer. Etterbehandling er dermed heller ikke nødvendig.

Lodding i saltbad Vi varmer opp arbeidsstykket til loddetemperatur ved å dykke det ned i et saltbad. Saltbadet fungerer samtidig som flussmiddel. Loddemiddelet må plasseres på for­ hånd.

Figur 12.89 Immersjonslodding

Immersj onslodding Dette er en metode som blir mye brukt ved lodding av elektroniske komponenter, såkalte kretskort. Loddingen foregår ved at arbeidsstykket blir neddykket i et bad. Ofte gjennomgår arbeidsstykket en prosess som består av rengjøring, påføring av flussmiddel, forvarming, lodding, spyling og tørking. Motstands- og induksjonslodding

Motstandslodding Dette er en loddemetode som blir brukt på vanskelig tilgjengelige steder, særlig med materialer som har god varmeledningsevne. Overgangsmotstanden på lodde­ stedet sørger for den nødvendige varmeutviklingen.

Induksjonslodding Plasserer vi arbeidsstykket i et magnetfelt, blir loddestedet varmet opp til lodde­ temperaturen. Induksjonen blir ofte generert av en høyfrekvent strøm. Metoden blir derfor ofte kalt høyfrekvenslodding. Se eksempelet på figur 12.90.

283

Figur 12.90 Induksjonslodding eller høyfrekvenslodding

12.3.7 Oppgaver Kontrollspørsmål 1 Hva er lodding? 2

Hvorfor er loddetemperaturen så viktig?

3

Hva har du å si til konstruksjonen av en loddefuge?

4

Hva mener vi med fugebredde?

5

Hvilke faktorer virker inn på fugebredden?

6

Hva er forskjellen på lodding og sveising?

7

Hva er bløtlodding?

8

Hva mener vi med fukting av loddeskjøten?

9

Hvilke funksjoner har et flussmiddel?

10 Hvilke fordeler har lodding i en regulert ovnsatmosfære sammenliknet med lodding i fri luft?

11

Hvilke betingelser må oppfylles for at vi skal få en god loddeforbindelse?

12 Hvilke loddemetoder har vi? 13 På hvilke måter kan vi overføre varmen i en ovn til arbeidsstykket? 14 Hva er motstandssveising, og hva er induksjonssveising?

Øvingsoppgaver 1 Gjør trinn fot trinn greie for hvordan lodding med bolt foregår. 2

Som oppgave 1, men nå gjelder det lodding i ovn.

---------------------------------------------- 284 ------------------------------------------- ------------------------------------------

12.4 Liming 12.4.1 Innledning Av sammenføyningsmetoder har vi tidligere behandlet lodding. Dette er en sammenføyningsmetode der delene som skal forbindes, ikke smelter. Men forbindelseslaget (loddemetallet) blir tilført i flytende tilstand. Loddeforbindelsen kommer i stand ved at loddemetallet kleber til arbeidsstykkene i loddeskjøten og størkner. I store trekk går liming ut på det samme. Her påfører vi også et forbindingslag (limet) i flytende tilstand. Vil det si at liming er det samme som lodding?

I prinsippet er midlene vi bruker for å få i stand binding, forskjellig fra de vi bruker ved lodding. Så langt sammenlikningen mellom lodding og liming. Vi kjenner nå til prinsippet. Figur 12.91 er et praktisk eksempel på liming.

Figur 12.91 Sirkelsag med tolv pålimte slitefaste skjærekanter

12.4.2 Hva er liming? Med liming mener vi å danne en ubrytelig forbindelse mellom to deler ved hjelp av naturlige eller syntetiske klebestoffer som herder ved fysisk binding eller ved kje­ miske reaksjoner.

Vi kan dele limprosessen inn i disse stadiene: • klargjøring • liming • herding

Klargjøring Klargjøring av materialoverflaten består av dette: Mekanisk rengjøring Materialoverflaten renses mekanisk ved sliping eller sandblåsing. Dermed blir den effektive overflaten større, og all rust blir fjernet. Avfetting Materialet må komme i god kontakt med limet. Overflaten må derfor være så ren som mulig. Ved avfetting fjerner vi olje og smuss.

Kjemisk rengjøring Materialoverflaten kan ha et oksidlag som vi fjerner med beis. Dette er svært viktig ved liming av aluminium. Se figur 12.92.

285

Figur 12.92 Uten rengjøring er det ikke mulig å lime denne vingekonstruksjonen

Aktivering av overflaten Ved å påføre et lag med grunning (primer) på overflaten etter at den er rengjort med beis, hindrer vi at det danner seg et nytt oksidlag på overflaten. Dessuten sørger grunningen for at limet kleber bedre til til materialoverflaten.

Liming Ved liming skiller vi mellom disse bindingene: • tiltrekning mellom lim og arbeidsstykker (adhesjon) • forankring av limet til materialoverflaten • lim som mellomlag (kohesjon) Limet kan påføres manuelt eller maskinelt. Se figur 12.93.

Figur 12.93 Manuell (a) og maskinell (b) påføring av lim med luftpistol 286 ------------------------------------------------------------ -------------------------

Tiltrekning mellom lim og arbeidsstykker Atomer fra arbeidsstykkene og atomer fra limet må kunne tiltrekke hverandre på en tilfredsstillende måte. Vi kaller det adhesjon.

Limet må derfor være tyntflytende når det blir påført. Atomene kommer da tett inn­ til hverandre. Vi kaller det fukting av materialoverflaten. Jo tynnere limet er, desto tettere kom­ mer atomene inntil hverandre, og desto større blir adhesjonen.

Dessuten blir den innbyrdes tiltrekningen mellom lim og arbeidsstykker bestemt av atomene som tiltrekker hverandre. Vi velger et lim som passer til det materialet vi skal lime. Gjør vi et dårlig valg, kan adhesjonskraften bli mindre. Forankring av limet i materialoverflaten Materialoverflaten bør være noe ru der limet skal påføres. På den måten får vi en bedre forankring av limet i materialoverflaten.

Limet må være tynt slik at det trenger inn i porene. Vi snakker om mekanisk for­ ankring av limet. Lim som mellomlag Etter hvert som limlaget blir tykkere, avhenger styrken til limforbindelsen mer og mer av selve limet og av den innbyrdes tiltrekningskraften mellom limmolekylene (kohesjon). Det kan bety fleksibilitet, men kan også føre til sprøhet. Et tynt limlag er derfor å foretrekke, der limforbindelsen får sin styrke gjennom adhesjon og mekanisk forankring. Limet kan påføres både i kald og varm tilstand. Vi snakker om varmherdende og kaldherdende lim. Figur 12.94 er en skjematisk framstilling av en limforbindelse. - Adhesjon mellom lim og limflate

- Forankring i ru overflate

Figur 12.94 Skjematisk gjengivelse av en limforbindelse

Herding Med herding mener vi at limet blir hardt. Dersom limet holder seg i flytende til­ stand, blir ikke forbindelsen sterk. Prøv selv med to glassplater med vann imellom. Legg platene i en fryseboks. Vannet fryser eller blir herdet. Kontroller styrken til forbindelsen før og etter frysing. Den måten limet herdes på, henger nøye sammen med limtypen. Vi skiller mellom • fysisk herding • kjemisk herding Fysisk herding Det kan dreie seg om at limet blir hardere når det størkner. Limet har da blitt fly­ tende ved oppvarming. Etter at limet er påført, blir det avkjølt og dermed herdet slik at forbindelsen blir sterk. Vi kaller det smelteliming. 287

Dersom limet har blitt flytende på grunn av et løsemiddel, skjer herdingen ved at løsemiddelet fordamper. Begge limflatene blir påført lim og begynner å herde. Etter en kort stund blir limflatene brakt i kontakt med hverandre, og herdingen fortsetter. Vi snakker om kontaktlim.

En tredje mulighet er at det blir påført et løsemiddel som løser opp limflatene. Etter at limflatene er brakt i kontakt med hverandre, blander de oppløste limflatene seg. Etter at løsemiddelet har fordampet, er forbindelsen kommet i stand. Et eksempel er liming av pleksiglass med aceton.

Ved fordampingen av løsemiddelet kan det være nødvendig å øke temperaturen for å framskynde herdingen.

Kjemisk herding Etter at limet er påført, starter en kjemisk reaksjon mellom lim og materiale og i selve limet. Resultatet er at forbindelsen blir herdet. Den kjemiske reaksjonen kan foregå på forskjellige måter: • varmetilførsel setter reaksjonen i gang • UV-lim (herding ved UV-stråler) • EBC-lim (herding ved elektronstråling) • lavfrekvente og høyfrekvente stråler (magnetron) • herding ved fravær av oksygen • herding ved påvirkning av fuktighet

Figur 12.95 viser liming ved høy temperatur i en autoklav.

Figur 12.95 Herding av lim i en autoklav

288 ------------------------------------ ——-_______________________

12.4.3 Limtyper I løpet av de seinere årene har det blitt utviklet mange nye limtyper. Assortimentet har å gjøre med mange faktorer, for eksempel pris, materialtyper og krav til styrke. Tabell 12.11 er en oversikt over forskjellige limtyper. Figur 12.96 viser et praktisk eksempel på liming.

Figur 12.96a Sammenstilling av profiler, plater og en sandwich-konstruksjon til ett element ved liming

Limtype

Herding

Styrke

Bruksområder

Basis

Dispersjonslim

trekke ut vannet

begrenset

trelim

kunstharpiks

Smeltelim

størkning

passelig

div. materialer

harpiks, polymer, voks

Kontaktlim

fordamping av løsemiddel

bestandig mot trykk

metall, kunststoff

gummibasis

Akrylatlim

kjemisk reaksjon

god ved lave temperaturer

mange

harpiks, katalysator

Anaerobt lim

fjerne oksygen

høy i tynne limfuger

glass, metall, elektroteknikk

kunstharpiks

Epoksylim

kjemisk reaksjon eller temperatur­ økning

god, ikke elastisk

keramikk

epoksyharpiks

Silikonlim

reaksjon med fuktighet

elastisk

glass

silikon

PVC-lim

oppvarming

korrosjonsfast, tetter, fyller

bil- og flyindustrien

PVC

Fenolformaldehyd

kjemisk reaksjon eller temperatur­ økning

høy, ikke elastisk

metall- og flyindustrien

fenolformaldehyd

Tabell 12.11 Limtyper

-------------------------------------------------------------------------------------- 289 -------------------------------------------------------------------------------------

Figur 12.96b Sammenstilling av profiler ved liming

Figur 12.96c Låsing av muttere ved liming

12.4.4 Sikkerhet De fleste limtyper inneholder løsemidler, og noen av dem er brannfarlige. Noen limtyper irriterer huden ved berøring. I noen tilfeller er det nødvendig med avsug for å fjerne dampene. Ha alltid vemebriller, hansker og spesielle klær på når du limer.

Sikkerhetsforskrifter angående transport, lagring og behandling av lim får du fra leverandøren. Du må ikke spise, drikke eller røyke på arbeidsplassen. Hold arbeidsplassen ren. Følg gjeldende forskrifter for deponering av rester og avfall.

Kommer du i kontakt med lim, må du vaske deg snarest mulig i vann og eventuelt med såpe. Får du lim i øynene, må du bruke et rensemiddel i minst ti minutter. Brukte filler med limrester må behandles som kjemisk avfall.

Tabell 12.12 gjengir en del symboler som du kan finne på emballasjen. Svært lettantennelige stoffer Stoffer med flammepunkt under 0”C og kokepunkt fra 35 °C og høyere

Lettantennelige stoffer Stoffer med flammepunkt under 20 °C i flytende tilstand

Oksiderende Stoffer med denne betegnelsen kan forårsake sterk varmeutvikling dersom de kommer i kontakt med andre stoffer

Giftig

Skadelig/prikkende

Etsende

Eksplosiv

Tabell 12.12 Oversikt over symboler som angir hvor skadelig et produkt er

12.4.5 Limforbindelser Figur 12.97 viser noen limforbindelser der styrken til konstruksjonen kommer til uttrykk ved en styrkeverdi. Styrkeverdi 1

2,3

Figur 12.97 Lappskjøtforbindelser

Hvilken limforbindelse vi velger, henger sammen med materialet vi skal lime, og belastningen konstruksjonen er utsatt for. Når det gjelder belastning, skiller vi mellom de belastningstilfellene som er angitt på figur 12.98.

291

t

t

»» F

Skjærbelastning

Strekkbelastnins

F

Figur 12.98 Belastningstilfeller

Figur 12.99 viser noen praktiske eksempler.

a Falsforbindelse

b

Innstikkforbindelse

c

Rørforbindelse med glatt overflate, begrenset styrke

TO

Figur 12.99 Forskjellige limkonstruksjoner 292

Spalting

12.4.6 Oppgaver Kontrollspørsmål 1 Hva mener vi med liming?

2

Hvilke trinn kan vi dele liming inn i?

3

Hvilke forberedelser gjør vi før vi limer?

4

Hvilke bindinger skiller vi mellom ved liming?

5

Sitter lim godt på en polert overflate?

6

Hvorfor har limvalget stor innvirkning på styrken til limforbindelsen^

7

Hva mener vi med herding?

8

På hvilke måter kan vi herde et lim?

9

Hvorfor er det så mange limtyper?

10 Nevn seks limtyper.

11

Hva er smelteliming?

12 Hvordan herder et akrylatlim? 13 Hva er silikonlim?

14 Hvilke sikkerhetsregler må vi følge ved liming?

15 Hvilke belastningstilfeller har vi?

Øvingsoppgaver 1 Lag en skisse av en limforbindelse der du får fram bindingen.

2

Lag en skisse av minst tre forskjellige limkonstruksjoner.

3

Lag en skisse av de fire belastningstilfellene.

------------------------------------------------------------------- 293 ------------------------------------------------------------------ ------------------

Stikkordliste aksel 53 akselbasissystem 151 akselkopling 71 akseltapp 54 aksial låsing 67 aksialt glidelager 60 avsponing 212 avstandsbolt 34

bevegelsesgjenge 22 bjelke 130 bløtlodding 279 boring 195 boringsbasissystem 151 brotsjing 207 bæreaksel 53 bøyelig aksel 57 bøying 45, 225 høyspenning 45 cardiflex-kopling 76 CNC 219

dekkgass 250, 264 delt glidelager 59 dissosiasjon 237 dreiebenk 165 dreiestål 172 dreiing 165 duplekskjede 89 ekspansjonsskrue 35 elastisk-fleksibel kopling 76

fast kopling 71 festegjenge 18 festeklips 35 firkantstål 133 flatreimdrift 82 flattstål 133 fleksibel kopling 73 flussmiddel 280 fresemaskin 188 fresing 188 gassveising 234 gjenge 14 gjengeprofil 17 glidelager 58 grensemål 150

H-bjelke 131 halvfabrikat 225 harmonisk bevegelse 110 hastighetsregulator 93 herding 287 hjertekam 116 horisontalfresemaskin 189 hydraulisk variator 101 hydrogensprøhet 228 hylsekopling 74 høyelastisk kopling 78 håndboremaskin 195

indikerende gaplære 162 indirekte drift 81 indre kraft 42 innsmeltingsdybde 230 INP-bjelke 130 IPE-bjelke 131

jevnt akselererende bevegelse 111

kaldformet profil 134 kamprofil 110 kamrulle 109 kamskive 107, 111 kardangaksel 56 kardangkopling 73 kilereimdrift 84 kjededrift 87 kjeglevariator 99 klassifisering av muttere 30 klassifisering av skruer 28 knekkspenning 45 kompensasjonskam 116 kule variator 100 kuttdybde 176

lager 58 lagerkonstruksjon 67 liming 285 limtyper 289 loddeforbindelse 276 loddemetode 282 loddeskjøt 278 lodding 276 lysbuesveising 226 låseskive 38

294

MAG-sveising 244 malteserkors 121 mating 176, 204 mekanisk bevegelsesomformer 104 metrisk gjenge 19 midtpunktsbane 108 MIG-sveising 244 mikrometer 160 momentmetode 47 monteringsteknikk 226 mutter 30 muttertrekker 47 mål 150 måleinstrument 154 målelinjal 156 måleteknikk 149 måleur 161 måling 149, 154

NC 219 normalkraft 44, 137 normalspenning 43 nullpunktsbane 108 numerisk styring 219 omkoplbar kopling 79 oppdelingsteknikk 225 oppspenning 184 overføringsaksel 54

pinnekopling 76 plansliping 213 plate 130 profil 129, 134

radialboremaskin 198 reaksjonskraft 42 reduksjonsventil 238 reimdrift 81 reimvariator 96 rullelager 61 rundsliping 216 rundstål 133 rørgjenge 21 rørprofil 134 sammenføyingsmetode 225 sammenføyingsteknikk 226 sekskantskrue 26 selvinnstillende glidelager 60 senterbor 205

sikkerhet ved liming 290 sikring av skrueforbindelser 36 skivevariator 98 skjærehastighet 178, 202 skjærgeometri 172 skjærkraft 44 skrueflate 16 skruelinje 15 skyvelære 156 sliping 212 sliping av bor 201 spesialprofil 133 spindel 167 spiralbor 199 standardmål 149 stasjonær boremaskin 196 stavaksel 43 stigning 15 stigningstrekant 15 stigningsvinkel 15 stjemehjulmekanisme 122 strekkbelastning 44, 138 strekkbolt 33 strømart 262 stålbånd 156 stålkonstruksjoner 11 sveiseelektrode 226 sveiseflamme 234 sveisehastighet 232

sveiseproblem 242 sveising 226 søyleboremaskin 196 T-stål 133 tannhjulsoverføring 91 tannkopling 7 5 tannreimdrift 86 tannskive 37, 38 tetning 67 TIG-sveising 260 tilsettmateriale 251 toleranse 150 tommestokk 156 torsjonsspenning 46 transmisjonsaksel 53 trinnmekanisme 120 trinnvis drift 120 triplekskjede 89 trykkbelastning 137, 143

U-bjelke 132 udelt glidelager 60 unified-gjenge 20 universalfresemaskin 193 universalkopling 73 v aiiatvi

na

varmformet profil 129,134 varmvalset stålprofil 129 vei-tid-diagram 109 veiv-pendelmekanisme 124 veiv-styrespormekanisme 118 veivaksel-veivstangmekanisme 105 vekselmekanisme 124 vertikalfresemaskin 192 vinkelslipemaskin 213 vinkelstål 132 vippearmindikator 162 virkelig mål 150 vrispenning 46 ytre kraft 42

295