Ohutlevyrakenteiden kulmanmuovauksen kehittäminen

Abstract

Tässä opinnäytetyössä kehitetään ruostumattomasta teräksestä valmistettavien säiliöiden pohjien ja yläpintojen kulmien muovausmenetelmää. Työn toimeksiantaja on Finncont Oy. Toimeksiantajalla on ollut käytössä IBC-säiliöiden valmistuksessa monilta osin puutteellinen kulmanpainantamenetelmä, jota pyritään kehittämään siten, että kulmista saataisiin tasalaatuisempia, ja niiden manuaalista työstöä voitaisiin vähentää, tai siitä voitaisiin jopa luopua kokonaan.

Toimeksiantajan kulmanpainantatyökaluissa ei ollut huomioitu teräksen takaisinjoustoa, joten tavoitteena oli kehittää menetelmää siten, että työkalujen geometrioissa on otettu tämä huomioon. Kulmien saumat haluttiin myös jäämään hieman ylitaivutetuiksi, jotta ne olisi helpompi hioa sisäpuolelta. Muovaustapahtumaa simuloitiin Ansys Mechanical ohjelmalla, jossa työkalujen geometrioita ja työkappaleiden tuentoja muokkaamalla muovaustapahtumaa saatiin iteroitua, kunnes halutut tulokset saavutettiin.

Työssä pyrittiin ratkaisuun, jossa erilaisten työkalujen määrä saadaan mahdollisimman pieneksi, jossa yläpintojen osalta onnistuttiin hyvin, sillä kaikki kulmat voidaan ainevahvuuskohtaisesti muovata samoilla työkaluilla. Pohjien epäsymmetrisyyden takia jokaiselle kulmalle olisi tarvittu omat työkalut, joten pohjien muovauksessa luovuttiin ylitaivutuksesta. Pohjia on täten työstettävä myös hieman käsin, mutta käsityön määrä vähenee kuitenkin aiempaan verrattuna huomattavasti.

Opinnäytetyön pohjalta voidaan valmistaa tarvittavat työkalut ja suunnitella päivitetty kulmanpainantakone. Työssä ei oteta kantaa muovattavien kappaleiden leikegeometrioihin, joten niitä on vielä kehitettävä menetelmän toimivuuden varmistamiseksi.

This Thesis is conducted for Finncont Oy, which manufactures IBC-containers for various liquids and chemicals. Client has had self-made steel container corner forming method in use for a while, but it has some major defects, and it cannot be used with bottom corners at all. In this Thesis, this forming method is developed to decrease quality variations and amount of manual work.

Objective was to compensate the springback of the steel with updated corner forming tool geometries, and even get some permanent overbending into the center seams of corners to facilitate the grinding of weld seams from inside. Forming process was simulated with Ansys Mechanical program. Tool geometries and workpiece supports were manipulated after each simulation round until desired shapes were obtained.

Low amount of different tool variations was one important objective, which was obtained well with top corners. All of them can be formed with single tool set per material thickness. The bottom corners were found to be so significantly asymmetric that each corner would need different tools, if overbending were to be achieved. However, bottom forming can be executed with universal tools and sufficient workpiece supports. This enables unwanted effects of the springback, but it still reduces the manual work into a fraction of what it has been before.

Based on this Thesis, all the necessary tools can be manufactured, and the updated forming machine can be designed. Sheet geometries of the workpieces are not examined in this project, so those must still be developed to ensure the correct functionality of the forming method.