PL215660B1 - Sposób wytwarzania metalowych trzonów słupów oświetleniowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania metalowych trzonów słupów oświetleniowych.

Znany z polskiego opisu patentowego nr P-169803 sposób wytwarzania słupa stalowego oświetleniowego polega na tym, że z arkusza blachy stalowej na prasie hydraulicznej lub metodą cięcia gazowego wycina się dwa pasy o kształcie trapezowym, które poddaje się operacji gięcia na zimno, aż do uzyskania kształtu korytkowego o stałej zbieżności i o przekroju poprzecznym połowy sześciokąta foremnego z wydłużonymi bokami skrajnymi. Następnie wydłużone końce tych boków zagina się w kształcie litery „U”, po czym oba te elementy korytkowe łączy się ze sobą za pomocą dwóch spinek w kształcie pasa trapezowego z zagiętymi dłuższymi bokami pod kątem około 30°, które po wsunięciu ich w zagięcia elementów korytkowych zagniata się na ich zagiętych końcach znanymi metodami.

Znany jest również z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P- 313846 słup stalowy oświetleniowy, rurowy o stałej zbieżności na całej długości składający się z dwóch pół tulejowych elementów, których końce zagięte prostopadle do osi słupa połączone są ze sobą metodą spawania łukowego.

Znany jest także z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P-305195 słup stalowy oświetleniowy rurowy o stałej zbieżności złożony z pojedynczych i podwójnych elementów trapezowych z zagiętymi końcami ich boków, w kształcie litery „U” połączonych ze sobą metodą spawania łukowego.

Z kolei znany z polskiego opisu patentowego nr 173981 sposób łączenia płyt poprzez jednostronne spawanie mający na celu zmniejszenie wielkości odkształceń spawalniczych polega na tym, że przeznaczone do spawania płyty są łączone ze sobą wzajemnie na styk i poddawane szczepnemu spawaniu, a następnie szczepione pospawane elementy poddawane są jednostronnemu spawaniu łączonych ze sobą płyt, przy czym zarówno spawanie szczepne jak i spawanie jednostronne dokonywane są za pomocą co najmniej trzech elektrod spawalniczych i przy ściśle określonych parametrach spawania.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania metalowych trzonów rurowych słupów oświetleniowych z zastosowaniem metody spawania doczołowego łączonych ze sobą jego boków, pozwalającego na wyeliminowanie obróbki wykańczającej łączonych ze sobą boków przed rozpoczęciem ich łączenia metodą spawania, znaczną poprawę jakości spawania polegającą na uzyskiwaniu równej i wąskiej oraz gładkiej powierzchni spoiny bez odkształcenia złącza spoiny, przy równoczesnym znacznym zmniejszeniu pracochłonności i materiałochłonności, a tym samym obniżeniu kosztów wytwarzania metalowych słupów oświetleniowych.

Jednocześnie zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie odpowiedniej metody spawania doczołowego łączonych ze sobą boków oraz jego parametrów technologicznych przy wzięciu pod uwagę elementów rurowych wykonanych z blachy o grubości 3-4 mm, oraz opracowanie sposobu przygotowania powierzchni łączonych ze sobą przyjętą metodą spawania.

Istota sposobu wytwarzania metalowych trzonów słupów oświetleniowych według wynalazku polega na tym, że z arkuszy blachy stalowej o grubości H=3-4 mm wycina się metodą laserową elementy trapezowe z równoczesnym fazowaniem krawędzi ich boków pod kątem a=67°30', po czym z tak otrzymanych elementów zwija się znanymi metodami półfabrykaty w kształty stożków ściętych, wielobocznych lub okrągłych, a następnie umieszcza się pomiędzy rolkami napędowymi oraz pozycjonuje się go za pomocą usytuowanych naprzeciw siebie dwóch rolek i dokonuje doczołowego spawania laserowego za pomocą głowicy laserowej w czasie przesuwu tego półfabrykatu z prędkością liniową wynoszącą korzystnie 2-3 m/min.

W przypadku wytwarzania stożkowych okrągłych trzonów słupów oświetleniowych wykrawane z arkuszy blachy stalowej elementy trapezowe stanowiące rozwinięcia tych trzonów mają proste boki łączone ze sobą metodą spawania laserowego.

W czasie laserowego wycinania elementów trapezowych wraz z ukosowaniem ich boków lub wycinania elementów trapezowych o prostych bokach oraz w czasie spawania laserowego wyprofilowanych półfabrykatów tych słupów stosuje się głowicę laserową CO2 o mocy 4-5 kW, z ciągłym zakresem tej mocy od 0,2 kW - 5 kW, długości fali wynoszącej 10,6 μm i długości impulsu wynoszącej 10 μs.

Sposób wytwarzania trzonów słupów oświetleniowych według wynalazku posiada wiele istotnych zalet mających duży wpływ na poprawę jakości i obniżkę kosztów ich wytwarzania. Zastosowanie laserowego wycinania z blachy stalowej trapezowych elementów trzonów słupów spowodowało uzyskiwanie powtarzalnych o dużej dokładności wymiarowej tych elementów, gładkich krawędzi pozbawionych zadziorów, co wykluczyło konieczność przeprowadzania powtórnej obróbki wykańczającej, łączonych ze sobą boków przy równoczesnej dużej szybkości cięcia dochodzącej nawet do 10 m/min. Ponadto niewielka ilość odprowadzanego ciepła a zatem wąska strefa jego wpływu zapewPL 215 660 B1 nia minimalne odkształcenia, uzyskiwanie gładkiej i czystej powierzchni cięcia oraz wąskiej szczeliny cięcia nie przekraczającej 0,2 mm, powodującej oszczędność blachy stalowej, w porównaniu do cięcia acetylenowego.

Z kolei gładka i czysta powierzchnia łączonych ze sobą boków, uzyskiwana w wyniku cięcia laserowego pozwala na uzyskiwanie wąskiej spoiny nie przekraczającej 1,0 mm przez zastosowanie do spawania lasera CO2. Spawanie metodą laserową powoduje wąską strefę wpływu ciepła, tak że proces tego spawania nie powoduje odkształceń termicznych, występujących przy stosowaniu spawania metodą MAG, TIG lub Plazmową, a zatem nie wymaga stosowania dalszej obróbki wykańczającej otrzymanego spawu metodą szlifowania, eliminując tym samym związany z tym duży hałas. Poza tym spawanie metodą laserową prowadzone jest w osłonie CO2 jako gazu obojętnego, co zapewnia uzyskiwanie precyzyjnych spoin o dużej wytrzymałości i z dużą prędkością dochodzącą do 3 m/min. Dodatkową zaletą spawania laserowego jest uzyskiwanie prawie niezauważalnej spoiny, a po operacji cynkowania trzonu słupa na otrzymanej spoinie nie występuje tak zwany efekt „Sandemina” polegający na nadmiernym odkładaniu się cynku na tej spoinie.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach jego wykonania oraz objaśniony na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia trapezowe rozwinięcie ośmiobocznego trzonu słupa oświetleniowego o stałej zbieżności ze sfrazowanymi jego krawędziami łączonych ze sobą boków w widoku z góry, fig. 2 - to samo rozwinięcie w przekroju wzdłuż linii A-A, fig. 3 - uformowany w znany sposób ośmioboczny człon słupa oświetleniowego w widoku perspektywicznym, fig. 4 - szczegół „E” tego trzonu obrazujący szerokość uzyskanej szczeliny „S” pomiędzy łączonymi ze sobą zukosowanymi bokami w widoku perspektywicznym, fig. 5 - schemat przedstawiający proces spawania doczołowego trzonu słupa wzdłuż szczeliny „S”, fig. 6 ten sam trzon słupa zespawanego w widoku perspektywicznym, fig. 7 - szczegół „F” tego samego członu obrazujący szerokość uzyskanej spoiny doczołowej „Sp” w widoku perspektywicznym, fig. 8 - trapezowe rozwinięcie stożkowego okrągłego trzonu słupa oświetleniowego w widoku z góry, fig. 9 - to samo rozwinięcie w przekroju wzdłuż linii B-B, fig. 10 - uformowany w znany sposób stożkowy okrągły trzon słupa oświetleniowego w widoku perspektywicznym, fig. 11 - szczegół „G” tego trzonu obrazujący szerokość uzyskanej szczeliny „S” pomiędzy łączonymi ze sobą prostymi bokami, fig. 12 - ten sam trzon słupa zespawanego w widoku perspektywicznym, a fig. 13 - szczegół „H” tego samego trzonu obrazujący szerokość uzyskanej spoiny doczołowej „Sp” w widoku perspektywicznym.

Sposób wytwarzania ośmiobocznych trzonów stalowych słupów oświetleniowych pokazany na fig. 1-7 o stałej ich zbieżności polega na tym, że z arkusza blachy stalowej o grubości H=3-4 mm wycina się metodą laserową elementy trapezowe 1 z równoczesnym ukosowaniem wewnętrznych jego krawędzi 2 pod kątem a=67°30', stanowiące rozwinięcie tego trzonu, po czym elementy trapezowe 1 ze zukosowanymi jego bokami 2 formuje sie w znany sposób w półfabrykat 3 ośmiobocznego trzonu słupa o stałej zbieżności na całej jego długości, w wyniku czego pomiędzy jego bokami utworzona zostaje bardzo wąska szczelina o szerokości S wynoszącej około 0,02 mm. Następnie tak wykonany półfabrykat 3 trzonu słupa umieszcza się pomiędzy zespołem trzech rolek napędzających 4, a jego powierzchnię w pobliżu łączonych ze sobą skośnie boków 2 dociska się dwoma usytuowanymi naprzeciw siebie rolkami pozycjonującymi 5, powodującymi dociskanie do siebie zukosowanych boków 2 i dokonuje spawania doczołowego metodą laserową za pomocą głowicy laserowej 6 z równoczesnym przesuwem tego półfabrykatu rolkami napędowymi 4 z prędkością liniową wynoszącą 2-3 m/min.

Do czołowego spawania laserowego zukosowanych boków 2 w półfabrykatach 3 dokonuje się za pomocą lasera CO₂ typ TruFlow 4000 lub TruFlow 5000 z turbiną typ LSM o mocy 4 kW lub 5 kW, z ciągłym zakresem mocy od 0,2 kW - 4 kW lub 0,25 kW - 5 kW, długości fali wynoszącej 10,6 μm, ₂ długości impulsu wynoszącej 10 μs, rozkładzie gęstości - jakości wiązki K(M ) wynoszącej odpowiednio 0,5(2,0) lub 0,55(1,8), sterowanego mikroprocesorem typu TASC3.

Sposób wytwarzania gładkich stożkowych trzonów stalowych słupów oświetleniowych o stałej zbieżności na całej ich długości objaśniony na załączonych rysunkach fig. 8-13 oraz na fig. 5 różni się od sposobu wytwarzania ośmiobocznych trzonów stalowych słupów objaśnionego na rysunkach fig. 1-7 tylko tym, że podczas laserowego wycinania z arkusza blachy o grubości H=3-4 mm elementów trapezowych 7 nie dokonuje się ukosowania ich boków 8. Pozostała operacja spawania laserowego i jego parametry technologiczne dokonywane na półfabrykatach 9 nie ulegają zmianie.

Sposobem według wynalazku wytwarzano metalowe trzony słupów oświetleniowych stożk owych, ośmiokątnych i okrągłych o średnicach od 60 mm - 250 mm i długościach od 4 m - 12 m. W obu przypadkach stosując podane wyżej parametry spawania laserowego uzyskiwano bardzo wąską i gładką spoinę „Sp” o szerokości nie przekraczającej 1,2 mm.

Claims (3)

1. Sposób wytwarzania metalowych trzonów słupów oświetleniowych, polegający na wycinaniu z arkuszy blachy półfabrykatów o profilu trapezowym stanowiącym rozwinięcie trzonu słupa wielobocznego lub walcowego o stałej zbieżności na całej jego długości, zwijaniu tych półfabrykatów w żądany kształt trzonu słupa i łączeniu ze sobą metodą spawania ich dłuższych boków oraz poddawaniu tego półfabrykatu dalszym znanym operacjom technologicznym, znamienny tym, że z arkuszy blachy stalowej o grubości H=3-4 mm wycina się metodą laserową elementy trapezowe (1) z równoczesnym fazowaniem krawędzi ich boków (2) pod kątem a=67°30', po czym z tak otrzymanych elementów zwija się znanymi metodami półfabrykaty (3) w kształty stożków ściętych, wielobocznych lub okrągłych, a następnie umieszcza się pomiędzy rolkami napędowymi (4) oraz pozycjonuje się go za pomocą usytuowanych naprzeciw siebie rolek (5) i dokonuje doczołowego spawania laserowego za pomocą głowicy laserowej (6) w czasie przesuwu tego półfabrykatu z prędkością liniową wynoszącą korzystnie 2-3 m/min.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku wytwarzania stożkowych okrągłych trzonów słupów oświetleniowych wykrawane z arkuszy blachy stalowej elementy trapezowe (7) stanowiące rozwinięcia tych trzonów mają proste boki (8) łączone ze sobą metodą spawania laserowego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w czasie laserowego wycinania elementów trapezowych (1) wraz z ukosowaniem ich boków (2) lub wycinania elementów trapezowych (7) oraz w czasie spawania laserowego wyprofilowanych półfabrykatów (3) lub (9) stosuje się głowicę laserową CO₂ o mocy 4-5 kW, z ciągłym zakresem tej mocy od 0,2 kW - 5 kW, długości fali wynoszącej 10,6 μm i długości impulsu wynoszącej 10 μs.