Π α ρ ά ρ τ η μ α. Τεχνίτης Ελασματουργός. Σελίδα 1

Transcript

1 Π α ρ ά ρ τ η μ α Τεχνίτης Ελασματουργός Σελίδα 1

2 Τεχνίτης Ελασματουργός

3 Τεχνίτης Ελασματουργός ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΠΡΟΒΛΕΠΤΩΝ» ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΕΣΠΑ «Διάχυση αποτελεσμάτων αξιοποίησης του εκπαιδευτικού υλικού» της Πράξης «Ολοκληρωμένο Πρόγραμμα για ανέργους και επαπειλούμενους ανέργους των βιομηχανικών κλάδων της ευρύτερης περιοχής τους Πειραιά, μέσω της παροχής υπηρεσιών επαγγελματικής συμβουλευτικής, κατάρτισης/ επανακατάρτισης με στόχο την αναβάθμιση των επαγγελματικών τους δεξιοτήτων»

4 Π ε ρ ι ε χ ό μ ε ν α Περιεχόμενα Εισαγωγή Ιδιότητες Σύγχρονων Υλικών Υψηλής Αντοχής Εισαγωγή Φυσικές ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων τους Θερμικές ιδιότητες Ηλεκτρικές ιδιότητες Μαγνητικές ιδιότητες Μηχανικές ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων τους Τα Σύγχρονα Βιομηχανικά Κράματα Χάλυβες Ανοξείδωτοι χάλυβες Εργαλειοχάλυβες Χυτοσίδηροι Οι Ναυπηγικοί Χάλυβες Κράματα Χαλκού Κράματα Αλουμινίου Τύποι Χαλύβδινων Προϊόντων στις Κατασκευές Ελάσματα Σιδηρογωνίες και σιδηροδοκοί (Μορφοσίδηρα) Λάμες Ράβδοι Υπολογισμός βάρους ελασμάτων Νηογνώμονες Κατασκευαστικά Σχέδια του Σκάφους Γενικά Στοιχεία Πλοίου Ονοματολογία κυρίων μερών και στοιχείων πλοίου Αγγλική Τεχνική Ορολογία των κυριοτέρων ναυπηγικών όρων Σχήμα, Διαστάσεις και Βάρος Πλοίου Οι διαστάσεις του πλοίου Το βάρος του πλοίου Στοιχεία της Μεταλλικής Κατασκευής του Πλοίου Συστήματα ενισχύσεων Εγκάρσιο σύστημα ενισχύσεων Διάμηκες σύστημα ενισχύσεων Μικτό σύστημα ενισχύσεων Σύντομη περιγραφή των μερών της μεταλλικής κατασκευής του σκάφους Πυθμένας Διπύθμενα Το εξωτερικό περίβλημα του σκάφους... 86

5 Π ε ρ ι ε χ ό μ ε ν α Φρακτές (Μπουλμέδες) Καταστρώματα Η πρύμνη Η πλώρη Υπερκατασκευές Υπερστεγάσματα και άλλα μεταλλικά μέρη του σκάφους Ελασματουργικές εργασίες στη μεταλλική συγκολλητή κατασκευή Εργασίες χαρακτηρίου (Σάλας) Εργασίες στο Βαρύ Ελασματουργείο Κοπές, χαράξεις Σήμανση (Μαρκάρισμα) των κομματιών Μηχανική κατεργασία των κομματιών στο βαρύ ελασματουργείο Εργασίες στο Ελαφρύ Ελασματουργείο Η προκατασκευή Τεχνική της μεθόδου της προκατασκευής Η Ανέγερση Τεχνική της ανέγερσης Η καθέλκυση του σκάφους - Εργασίες μετά την Καθέλκυση Ελασματουργικός εξοπλισμός του σκάφους Εργαλεία και υλικά που χρησιμοποιεί ο ελασματουργός Ελασματουργικές εργασίες των επισκευών των πλοίων Στοιχεία Τεχνολογίας Σύνδέσεων Συγκολλήσεις Συγκολλήσεις φλόγας Συγκολλήσεις Τόξου Συγκολλήσεις Αντίστασης Ονοματολογία και συμβολισμός συγκολλήσεων Κωδικοποίηση για τις κυριότερες μεθόδους συγκόλλησης Θέσεις Συγκόλλησης Προετοιμασία των άκρων πριν την συγκόλληση και συμβολισμός Σύμβολα Συγκόλλησης Παραμορφώσεις λόγω συγκόλλησης - Εύθυνση με θέρμανση Γωνιακή μεταβολή σε αυχενικές συγκολλήσεις Περιορισμός των παραμορφώσεων στις συγκολλήσεις Μείωση των παραμορφώσεων μετά την συγκόλληση Παραδείγματα εύθυνσης με θέρμανση Κοπή και διαμόρφωση άκρων συγκόλλησης Εισαγωγή Κοπή με χρήση φλόγας Κοπή με δέσμη πλάσματος Περιδίνηση του αερίου Η Εκκίνηση του Τόξου Πλάσματος

6 Π ε ρ ι ε χ ό μ ε ν α Διπλό Τόξο Οι μεταβλητές της διαδικασίας κοπής Κοπή με δέσμη λέιζερ Βασικές αρχές Μέθοδοι κοπής με λέιζερ Ποιότητα κοπής με λέιζερ Κοπή με ηλεκτρόδιο άνθρακα (γραφίτη) Κοπή με επενδυμένο ηλεκτρόδιο κοπής Υδροκοπή Εφαρμογές υδροκοπής Πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα Ποιοτικός έλεγχος στις ελασματουργικές εργασίες Μέθοδοι ποιοτικού ελέγχου μεταλλικών κατασκευών Διάκριση Μεθόδων Μέθοδοι μη-καταστρεπτικών ελέγχων Απλές Γεωμετρικές Χαράξεις και Σχέδια Γώνιασμα ελάσματος Χάραξη κανονικών πολυγώνων Ανάπτυγμα ελάσματος για την κατασκευή σωλήνα Σχεδίαση και ανάλυση κομματιών μεταλλικής βάσης Παράρτημα Χειρονομίες οδήγησης αιωρούμενου φορτίου Βιβλιογραφία

7 Ε ι σ α γ ω γ ή Εισαγωγή Το εγχειρίδιο αυτό απευθύνεται σε νεοεισερχομένους και σε έμπειρους τεχνίτες με στόχο να καλύψει τις βασικές ανάγκες θεωρητικής κατάρτισης στην ειδικότητα του Ελασματουργού. Βασικοί στόχοι του παρόντος σε ότι αφορά στην ειδικότητα του ελασματουργού είναι: Αναγνώριση των βασικών υλικών και των ποιοτήτων αυτών. Αναγνώριση των ειδών και των διαδικασιών κάθε είδους ελασματουργικής εργασίας. Αναγνώριση βασικών σχεδίων, κυρίως ναυπηγικών σχεδίων και σκίτσων, καθώς και της σχετικής Αγγλικής ορολογίας των κυριοτέρων ναυπηγικών όρων. Γνώσεις πάνω στις βασικές απαιτήσεις της ποιότητας παραγωγής των ελασματουργικών εργασιών. Γνώση των θέσεων εργασίας του ελασματουργού στους τομείς της παραγωγικής δραστηριότητας, κυρίως ναυπηγικών μονάδων. Γνώσεις σχετικά με τη χάραξη, κοπή, διαμόρφωση, συναρμολόγηση και ευθυγράμμιση ελασμάτωjyughjgjν και μορφοσιδήρων στις διάφορες φάσεις και θέσεις εργασίας του ναυπηγείου. Γνώσεις των βασικών κανόνων υγιεινής και ασφάλειας για τις ελασματουργικές εjjjjργασίες και τις εργασίες φλόγας στους διάφορους χώρους εργασίας, κυρίως των ναυπηγικών μονάδων. Γνώση των βασικών για την ασφαλή μετακίνηση, ανύψωση και μεταφορά των διαφόρων μεταλλικών κομματιών με τη χρήση μικρών ανυψωτικών και μεταφορικών μέσων και συσκευών, όπως: γερανάκια, παλάγκα, πλατφόρμες κ.λ.π. Ασφαλής χειρισμός μηχανών και εργαλείων ηλεκτροσυγκόλλησης, εκτέλεση βασικών ηλεκτροσυγκολλήσεων (κυρίως πονταρίσματα) με το χέρι, τόσο με ηλεκτρόδιο όσο και με σύρμα (ΜΙG/MAG). Σελίδα 1

8 Ε ι σ α γ ω γ ή Ασφαλής χειρισμός εργαλείων φλογοκοπής, εκτέλεση βασικών φλογοκοπών με το χέρι. Ασφαλής χειρισμός φορητών ηλεκτρικών εργαλείων ή αντίστοιχα εργαλείων αέρος, όπως: τροχοί, δίσκοι κοπής και λείανσης, συρματόβουρτσες, τρυπάνια κ.λ.π. Σελίδα 2

9 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς 1. Ιδιότητες Σύγχρονων Υλικών Υψηλής Αντοχής 1.1 Εισαγωγή Με τον όρο Τεχνικά Υλικά, γίνεται αναφορά στα υλικά εκείνα που βρίσουν εφαρμογή στην κατασκευαστική βιομηχανία και ουσιαστικά στις δυο μεγάλες οικογένειες που αναφέρονται στον όρο αυτό, τα Μεταλλικά Υλικά (μέταλλα και τα κράματά τους) και τα Μη-Μεταλλικά υλικά (κεραμικά, γυαλιά, πολυμερή, σύνθετα). Σε ότι αφορά στα μεταλλικά υλικά, στη σημερινή εποχή η ποικιλία τους είναι τόσο μεγάλη που συχνά η επιλογή τους είναι δύσκολη ακόμα και για μια απλή κατασκευή. Όταν μελετάται η κατασκευή ενός μεταλλικού προϊόντος, δύο είναι τα κρίσιμα ερωτήματα: Πως θα κατασκευαστεί Από ποια υλικά θα κατασκευαστεί Για τον τρόπο κατασκευής, η συσσώρευση επιστημονικής γνώσης και επαγγελματικής εμπειρίας αλλά τα σύγχρονα υπολογιστικά μέσα έχουν καταστήσει εύτηκτη τη μελέτη της κατασκευής, ακόμα και πολύπλοκης μορφής με μεγάλη ακρίβεια. Για την επιλογή των μεταλλικών υλικών της κατασκευής θα πρέπει να συνυπολογιστούν τα εξής: Νέα υλικά αναπτύσσονται συνεχώς, άλλα παύουν να υπάρχουν ενώ το κόστος τους συνεχώς μεταβάλλεται. Οι απαιτήσεις για μείωση του βάρους, εξοικονόμηση ενέργειας, αυξημένη αντοχή σε καταπονίσεις και σε διάβρωση έχουν αυξηθεί σημαντικά Σελίδα 1

10 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Νέοι παράγοντες όπως η προστασία του περιβάλλοντος, η ανακύκλωση, η υγιεινή και η ασφάλεια παρεμβαίνουν δυναμικά στην παραγωγική διαδικασία Επιπλέον θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη: Οι δυνατότητες της παραγωγικής μονάδας να χρησιμοποιήσει με ορθό τρόπο το συγκεκριμένο υλικό (οικονομικά μέσα, τεχνολογικά μέσα, εργασιακό περιβάλλον) Το κόστος των κατεργασιών μορφοποίησης και σύνδεσης, είτε με μηχανικά μέσα είτε μέσω θερμικών κατεργασιών Για τους ανωτέρω λόγους είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τις ιδιότητες των μεταλλικών υλικών, τόσο τις φυσικές (θερμική, ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική διαστολή, θερμική διάχυση), όσο και τις μηχανικές (όριο ελαστικότητας, όριο αντοχής, σκληρότητα) προκειμένου να καταλήξουμε στην ορθή επιλογή τους. Τι εννοούμε όμως όταν λέμε Μεταλλικά Υλικά? Τα μεταλλικά υλικά είναι ανόργανες ουσίες αποτελούμενες από ένα ή περισσότερα μεταλλικά στοιχεία που είναι δυνατό να περιέχουν και προσμίξεις μετάλλων. Τα μεταλλικά στοιχεία που συναντάμε συχνότερα στις εφαρμογές είναι: Σίδηρος (Fe), Χαλκός (Cu), Αλουμίνιο (Al), Χρώμιο (Cr), Νικέλιο (Ni), Τιτάνιο (Ti) κλπ ενώ, μεταλλικά στοιχεία πρόσμιξης είναι: ο Άνθρακας (C), το Άζωτο (Ν), το Οξυγόνο (Ο), το Θείο (S) κλπ. Όταν συναντάτε μόνο ένα μεταλλικό στοιχείο τότε μιλάμε για Καθαρό Μέταλλο ενώ, όταν υπάρχουν στο καθαρό μέταλλο μια ή περισσότερες προσμίξεις μιλάμε για Μεταλλικό Κράμα. Για παράδειγμα, ο Ορείχαλκος, κράμα Χαλκού και Ψευδαργύρου, είναι πιο σκληρός τόσο από τον καθαρό Χαλκό όσο και από τον καθαρό Ψευδάργυρο. Ο Σελίδα 2

11 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Χάλυβας (ατσάλι), κράμα Σιδήρου-Άνθρακα, είναι πιο σκληρός και ανθεκτικός από το Σίδηρο. Ο ανωτέρω ορισμός των μετάλλων σχετίζεται με τις φυσικές, χημικές, μηχανικές ιδιότητες των «Μεταλλικών Σωμάτων» σε στερεά κατάσταση. Έτσι, τα «Μεταλλικά Σώματα» έχουν «Μεταλλικό Χαρακτήρα» παρόμοιο σε ότι αφορά τις βασικές τους ιδιότητες όπως: Υψηλό ειδικό βάρος, ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, μεταλλική λάμψη, υψηλή μηχανική αντοχή κλπ. Ο Μεταλλικός αυτός Χαρακτήρας οφείλεται στη διαμόρφωση των ατόμων τους και στην ιδιαιτερότητα των δεσμών που αναπτύσσονται μεταξύ τους. Συνοπτικά, βάσει όσων αναφέρθηκαν, οι σπουδαιότερες ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων τους, που ισχύουν κατά κανόνα είναι: Είναι στερεά (πλην του Υδραργύρου Hg) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος Έχουν υψηλή πυκνότητα Είναι καλοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρισμού Ανακλούν όλα τα μήκη κύματος (άρα έχουν σχετικά αργυρόλευκο μεταλλικό χρώμα πλην του Χαλκού και του Χρυσού) Τα περισσότερα, ως ένα βαθμό, είναι μαγνητικά Είναι όλκιμα Έχουν καλή κατεργασιμότητα Διαπερνώνται εύκολα από ακτίνες Χ Σελίδα 3

12 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς 1.2 Φυσικές ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων τους Θερμικές ιδιότητες Α) Ειδική θερμότητα Με τον όρο Ειδική Θερμότητα εννοούμε την ικανότητα ενός μετάλλου (ή κράματος) να απορροφά θερμότητα όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Καλείται αλλιώς και Θερμοχωρητικότητα. Β) Θερμική αγωγιμότητα Με τον όρο Θερμική Αγωγιμότητα καλείται η φυσική θερμική ιδιότητα του υλικού που χαρακτηρίζει την ικανότητα του μεταλλικού υλικού να μεταφέρει τη θερμότητα μέσα από το σώμα του. Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αγωγιμότητα ενός υλικού, τόσο πιο γρήγορα διαδίδεται η θερμότητα μέσα σε αυτό. Παράδειγμα: το Αλουμίνιο έχει την τριπλάσια θερμική αγωγιμότητα από το Σίδηρο. Γ) Θερμική διαστολή Με τον όρο Θερμική Διαστολή εννοούμε την ιδιότητα των μετάλλων να διαστέλλονται (να αλλάζουν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά τους) με την αύξηση της θερμοκρασίας. Για την ερμηνεία της Θερμικής Διαστολής εισάγεται η έννοια του Συντελεστή Θερμικής Διαστολής το οποίο είναι ένα μέγεθος χαρακτηριστικό για κάθε μέταλλο. Παράδειγμα: Οι Ανοξείδωτοι Χάλυβες έχουν μεγαλύτερο Συντελεστή Θερμικής Διαστολής σε σύγκρισή με τους κοινούς Χάλυβες. Δ) Θερμική διαχυτότητα Σελίδα 4

13 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Προφανώς συνδέεται με τη διάχυση της θερμότητας μέσα στο μέταλλο και εκφράζεται από το Συντελεστή Θερμικής Διαχυτότητας ο οποίος και είναι διαφορετικός για κάθε μέταλλο Ηλεκτρικές ιδιότητες Τα μέταλλα και τα κράματά τους είναι γενικά καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Τα καθαρά μέταλλα είναι καλύτεροι αγωγοί του ηλεκτρισμού από τα κράματα. Για την έκφραση του βαθμού ηλεκτρικής αγωγιμότητας ενός μετάλλου, εισάγεται η έννοια της Ειδικής Αντίστασης. Όσο μεγαλύτερη είναι η «δυσκολία» του ρεύματος να διασχίσει ένα μεταλλικό σώμα, τόσο πιο κακός αγωγός του ηλεκτρισμού είναι το μέταλλο αυτό. Η Ειδική Αντίσταση αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Στα μέταλλα συναντάμε ακόμα τους Ημιαγωγούς όπου είναι μια ειδική κατηγορία μετάλλων που παρουσιάζουν κακή ηλεκτρική αγωγιμότητα σε χαμηλές θερμοκρασίας και καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και τους Υπεραγωγούς όπου καλούνται τα μέταλλα τα οποία σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες η τιμή της ηλεκτρικής τους αντίστασης σχεδόν μηδενίζεται Μαγνητικές ιδιότητες Τα μέταλλα διακρίνονται σε Μαλακά Μαγνητικά Μεταλλικά τα οποία είναι αυτά που εύκολα μαγνητίζονται και απομαγνητίζονται και σε Σκληρά Μαγνητικά Μεταλλικά που συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. Τα Σκληρά Μαγνητικά Μεταλλικά υλικά είναι οι μόνιμοι μαγνήτες. Σελίδα 5

14 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς 1.3 Μηχανικές ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων τους Α) ΔΟΚΙΜΗ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΥ Θεωρούμε κύβο στερεού σώματος, στον οποίο εφαρμόζεται μια δύναμη, F, κάθετα πάνω στην έδρα του. Η δύναμη αυτή αντισταθμίζεται από μια ίση δύναμη, F, στη έδρα της βάσης του. Λέμε ότι ο κύβος αυτός βρίσκεται υπό καθεστώς τάσης και ισχύει ότι, η τάση αυτή, σ, ορίζεται από το πηλίκο της δύναμης, F, προς την επιφάνεια, Α, που δρα η δύναμη αυτή (Εικόνα 1). (α) (β) Εικόνα 1: Ορισμός τάσης. Α) Εφελκυστική τάση, β) θλιπτική τάση Η τάση που προκαλείται από δύναμη κάθετη στην επιφάνεια του κύβου καλείται ορθή τάση (Εικόνα 1). Όταν η δύναμη αυτή τείνει να προκαλέσει επιμήκυνση του κύβου καλείται εφελκυστική τάση (Εικόνα 1α) και έχει θετικό πρόσημο ενώ, στην αντίθετη περίπτωση καλείται θλιπτική τάση (Εικόνα 1β) και έχει αρνητικό πρόσημο. Σελίδα 6

15 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Εικόνα 2: Ορισμός διατμητικής τάσης Εάν η δύναμη δεν ασκείται κάθετα στην επιφάνεια του κύβου αλλά υπό γωνία (Εικόνα 2), τότε μπορεί να αναλυθεί σε δύο δυνάμεις εκ των οποίων η μια θα είναι κατακόρυφη και θα δίνει ορθή (F N ) και η άλλη εφαπτομενική (F S ), η οποία και προκαλεί μια εφαπτομενική τάση η οποία καλείται διατμητική τάση και συμβολίζεται με τ. Η απόκριση (αντίδραση) των υλικών στην εφαρμογή της τάσης, ονομάζεται παραμόρφωση και συμβολίζεται με ε. Η γραμμική σχέση που ισχύει μεταξύ τάσης και παραμόρφωσης δίνεται από τον τύπο: σ = Ε x ε και ονομάζεται νόμος του Hooke. Όπου, Ε είναι το μέτρο ελαστικότητας του υλικού. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέτρο ελαστικότητας του υλικού, τόσο πιο ελαστικό είναι το υλικό αυτό. Η Δοκιμή εφελκυσμού είναι η διαδικασία η οποία πραγματοποιείται για τον καθορισμό ή την επιβεβαίωση της ελαστικότητας και της αντοχής του μεταλλικού Σελίδα 7

16 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς υλικού με την εφαρμογή μιας προοδευτικής δύναμης εφελκυσμού με χρήση ειδικής μηχανής η οποία οδηγεί στην επιμήκυνση και τελική θραύση του δοκιμίου. Εικόνα 3: Μηχανή δοκιμής εφελκυσμού Σελίδα 8

17 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Εικόνα 4: Καμπύλη Τάσεων-Παραμορφώσεων αποτέλεσμα δοκιμής εφελκυσμού Η κλίση του διαγράμματος εφελκυσμού στην περιοχή γραμμικής ελαστικότητας, είναι το μέτρο ελαστικότητας, E. Σελίδα 9

18 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Το όριο διαρροής είναι το σημείο εκείνο στο διάγραμμα εφελκυσμού όπου το υλικό παύει πλέον να υπακούει στον νόμο του Hooke και η παραμόρφωση του υλικού αυξάνεται ταχύτερα από την τάση. Μετά από αυτό το σημείο το υλικό δεν επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση εάν απομακρύνουμε το φορτίο. Σε πολλά μεταλλικά υλικά, η μετάβαση από την ελαστική στην πλαστική περιοχή γίνεται σταδιακά και δεν είναι εύκολος ο ακριβής εντοπισμός της στο διάγραμμα του εφελκυσμού. Σε αυτές τις περιπτώσεις το όριο διαρροής ορίζεται σαν η τάση που οδηγεί σε μία πολύ μικρή παραμόρφωση ίση με 0,2% (Εικόνα 4 - Proof Strength). Όριο αντοχής σε εφελκυσμό, ονομάζεται η μέγιστη τιμή της τάσης στο διάγραμμα του εφελκυσμού. Αμέσως μετά αρχίζει η δημιουργία λαιμού στο υλικό και η τάση πέφτει μέχρι το σημείο τελικής θραύσης. (α) (β) Εικόνα 5: α) Επίπεδα και β) κυλινδρικά δοκίμια εφελκυσμού μετά την αστοχία τους Τα μεγέθη της δοκιμής εφελκυσμού που δείχνουν την ολκιμότητα του υλικού είναι η επιμήκυνση του δοκιμίου μέχρι τη θραύση και η μείωση της διατομής (ο Σελίδα 10

19 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς σχηματισμός του λαιμού). Τα δύο αυτά μεγέθη εκφράζονται ως % και μετρούνται μετά το τέλος της δοκιμής με επανασυναρμολόγηση του δοκιμίου και σύγκριση των διαστάσεων του με τις αρχικές διαστάσεις του δοκιμίου (Εικόνα 5). Είναι προφανές ότι προκειμένου να είναι συγκρίσιμα τα αποτελέσματα από μηχανικές δοκιμές εφελκυσμού μεταξύ διαφορετικών εργαστηρίων και μηχανών εφελκυσμού, υπάρχουν διεθνείς κανονισμοί και διεθνή πρότυπα τα οποία ορίζουν τον τρόπο που πρέπει να εκτελείται ακριβώς η διαδικασία (γεωμετρικά χαρακτηριστικά δοκιμίων Εικόνα 6 - τρόπος φόρτισης κ.α.). Τέτοια Ευρωπαϊκά και Διεθνή Πρότυπα είναι αυτά με κωδική ονομασία EN ISO 4136 και EN ISO 5178 (με τον όρο ΕΝ συμβολίζονται τα Ευρωπαϊκά πρότυπά και με τον όρο ISO τα Διεθνή). Εικόνα 6: Παράδειγμα γεωμετρικών χαρακτηριστικών δοκιμίου εφελκυσμού για έλεγχο συγκόλλησης Σελίδα 11

20 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Β) ΔΟΚΙΜΗ ΚΑΜΨΗΣ Η δοκιμή κάμψης (Εικόνες 7 & 8) πραγματοποιείται προκειμένου να εκτιμηθεί η ολκιμότητα ενός υλικού. Διαφέρει από άλλες μηχανικές δοκιμές και ιδιαίτερα αυτή του εφελκυσμού, στο γεγονός ότι δεν δίνει ένα μετρήσιμο αποτέλεσμα αλλά είναι της μορφής αστοχία ή μη αστοχία. Όπως και στη δοκιμή εφελκυσμού υπάρχει Ευρωπαίκό και Διεθνές που ορίζει την όλη διαδικασία της δοκιμής κι αυτό έχει κωδική ονομασία ΕN ISO Εικόνα 7: Σχηματική αναπαράσταση δοκιμής κάμψης Συχνά, όπως για παράδειγμα στην περίπτωση των συγκολλήσεων, πραγματοποιούνται δοκιμές κάμψης τόσο στο πάνω μέρος της συγκόλλησης, όσο και στην ρίζα ή και στο πλάι. Σελίδα 12

21 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Εικόνα 8: Σχηματική αναπαράσταση γεωμετρικών χαρακτηριστικών δοκιμής κάμψης Γ) ΣΚΛΗΡΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Σαν σκληρότητα ορίζεται η ιδιότητα ενός υλικού να παραμορφωθεί μόνιμα όταν έρχεται σε επαφή με ένα όργανο το οποίο του ασκεί συγκεκριμένη δύναμη σε αυτό. Υπάρχουν διάφορες δοκιμές σκληρότητας, με ποιο γνωστές τις: Δοκιμή Βίκερς (Vickers) Δοκιμή Μπρινέλ (Brinell) Δοκιμή Ρόκγουελ (Rockwell) α) Δοκιμή Σκληρότητας Brinnel Είναι η πιο παλιά από τις δοκιμές σκληρότητας και ανακαλύφθηκε το 1900 από τον Dr. J. A. Brinell στην Σουηδία. Περιλαμβάνει την χρήση μίας σφαίρας συγκεκριμένης διατομής η οποία πιέζεται στο προς μέτρηση υλικό με Σελίδα 13

22 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς συγκεκριμένο φορτίο (Εικόνα 9). Η τιμή της σκληρότητας Brinell είναι ο λόγος του φορτίου που χρησιμοποιήθηκε σε kg προς την επιφάνεια του σημαδιού που άφησε η σφαίρα στην επιφάνεια του δοκιμίου mm2. Εικόνα 9: Σχηματική αναπαράσταση δοκιμής Brinell β) Δοκιμή Σκληρότητας Rockwell Η δοκιμή αυτή κάνει χρήση είτε μιας χαλύβδινης σφαίρας καθορισμένης διαμέτρου είτε ενός σφαιρικού κώνου με διαμαντένια κορυφή που σχηματίζει γωνία 120ο και ακτίνα καμπυλότητας 0,2 mm (Εικόνα 10). Ανάλογα με το όργανο και την τιμή του φορτίου που χρησιμοποιείται υπάρχουν προκαθορισμένες κλίμακες (A, B, C) οι οποίες δίνουν την τιμή της σκληρότητας ανάλογα με το βάθος της αποτύπωσης. Η εφαρμογή του φορτίου σε αυτή την μέθοδο γίνεται σε δύο στάδια. Σελίδα 14

23 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Εικόνα 10: Σχηματική αναπαράσταση δοκιμής Rockwell γ) Δοκιμή Σκληρότητας Vickers H μέθοδος αυτή βασίζεται στην ίδια βασική αρχή με την μέθοδο Brinell με μόνη διαφορά ότι κάνει χρήση ενός διαμαντιού σε σχήμα πυραμίδας 136ο (Εικόνα 11). Μετά το τέλος της μέτρησης χρησιμοποιείται ο μέσος όρος των δύο διαγωνίων του αποτυπώματος της πυραμίδας και η τιμή της σκληρότητας δίνεται από Πίνακες. Σελίδα 15

24 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Εικόνα 11: Σχηματική αναπαράσταση δοκιμής Vickers Σελίδα 16

25 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Δ) ΔΟΚΙΜΗ ΚΡΟΥΣΗΣ H δυσθραυστότητα ενός υλικού, δηλαδή η ικανότητά του να απορροφά ενέργεια πριν τη θραύση του, ειδικά σε φορτία κρούσης, μπορεί να καθοριστεί από την δοκιμή κρούσης η οποία κυρίως γίνεται με την μέθοδο Charpy (Εικόνα 12). Αν και τα αποτελέσματα των δοκιμών κρούσης δεν χρησιμοποιούνται απευθείας σε θραυστομηχανικούς υπολογισμούς είναι ένας πολύ οικονομικός τρόπος για να συγκρίνουμε την ευθραυστότητα διαφόρων υλικών. Εικόνα 12: Σχηματική αναπαράσταση δοκιμής κρούσης Τα αποτελέσματα των δοκιμών κρούσης επηρεάζονται σημαντικά από την θερμοκρασία της δοκιμής. Πολλές φορές είναι απαραίτητη η πραγματοποίηση των δοκιμών κρούσης σε πολλές θερμοκρασίες που οδηγεί στην δημιουργία μιας καμπύλης σχήματος S. Η καμπύλη αυτή καθορίζει για κάθε υλικό μία θερμοκρασία μετάβασης από την όλκιμη στην ψαθυρή θραύση. Η θερμοκρασία μετάβασης από την όλκιμη στην ψαθυρή θραύση είναι πολλές φορές από τις πιο σημαντικές Σελίδα 17

26 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς ιδιότητες για την επιλογή ενός υλικού (Εικόνα 13). Αντίστοιχο πρότυπο για τη δοκιμή κρούσης είναι αυτό με κωδική ονομασία EN ISO Εικόνα 13: Καμπύλες Θερμοκρασίας Τιμών δοκιμής κρούσης Σημειώνεται ότι στα δοκίμια κρούσης, υπάρχει αρχική εγκοπή προκειμένου αφενός να διευκολυνθεί η θραύση αφετέρου, να συμβεί στο σημείο της εγκοπής, όπου αποτελεί και σημείο μελέτης και όχι σε τυχαίο σημείο (Εικόνα 14). Σελίδα 18

27 Ι δ ι ό τ η τ ε ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ω ν Υ λ ι κ ώ ν Υ ψ η λ ή ς Α ν τ ο χ ή ς Εικόνα 14: Γεωμετρικά χαρακτηριστικά δοκιμίου κρούσης Σελίδα 19

28 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α 2. Τα Σύγχρονα Βιομηχανικά Κράματα Πρόκειται για κράματα που βρίσκουν ευρείες εφαρμογές στη σύγχρονη τεχνολογία των κατασκευών. Τέτοια είναι τα σιδηρούχα κράματα (Χάλυβες, Ανοξείδωτοι Χάλυβες, Χυτοσίδηροι), τα κράματα Χαλκού (Ορείχαλκοι, Μπρούτζοι κτλ), τα ελαφρά κράματα (Αλουμινίου, Μαγνησίου, Τιτανίου) τα υπερκράματα (Νικελίου, Κοβαλτίου), τα κράματα Ψευδαργύρου και τα κράματα Μολύβδου. 2.1 Χάλυβες Οι χάλυβες κράματα Σιδήρου (Fe) - Άνθρακα (C) με περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη ή ίση του 1,5% κατά βάρος. Ανάλογα με τις εφαρμογές για τις οποίες προορίζονται, περιέχουν, σε μικρές ποσότητες κι άλλα στοιχεία κραμάτωσης τα οποία τροποποιούν τις φυσικοχημικές και τις μηχανικές τους ιδιότητες. Οι Χάλυβες διακρίνονται σε: Κοινούς ή ανθρακούχους χάλυβες Εκτός από μικρές ακαθαρσίες (π.χ. Φώσφορος, P, ή Θείο, S, σε μικρές ποσότητες: 0,04 0,05%) οι κοινοί χάλυβες δεν περιέχουν άλλα κραματικά στοιχεία εκτός από από μικρά ποσοστά σε Μαγγάνιο (Mn). Κραματωμένους ή ειδικούς χάλυβες Οι κραματωμένοι χάλυβες έχουν πολύ καλύτερες ιδιότητες από τους κοινούς χάλυβες, αλλά πολύ υψηλό κόστος παραγωγής (χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία, ως άξονες κλπ). Αντίστοιχα, οι κραματωμένοι χάλυβες διακρίνονται σε: Ελαφρά κραματωμένους Μέτρια κραματωμένους Υψηλά κραματωμένους Σελίδα 20

29 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α Ως προς τον προορισμό τους, οι χάλυβες διακρίνονται ακόμα σε: Χάλυβες διαμόρφωσης Χυτοχάλυβες Οι χυτοχάλυβες μορφοποιούνται με χύτευση υπό τη μορφή χελωνών και αντιστοιχούν συνήθως σε περιεκτικότητα σε Άνθρακα μικρότερη από 0,5% κατά βάρος. Πριν χρησιμοποιηθούν, υπόκεινται σε θερμικές κατεργασίες προς βελτίωση των ιδιοτήτων τους. Τέλος, ως προς τις χρήσεις τους οι χάλυβες διακρίνονται σε: Χάλυβες κατασκευών Εργαλειοχάλυβες Ανοξείδωτους ή πυρίμαχους χάλυβες Χάλυβες ηλεκτρομαγνητικών εφαρμογών Ανοξείδωτοι χάλυβες Πρόκειται για χάλυβες που περιέχουν Χρώμιο (Cr) σε ποσοστό μεγαλύτερο του 12%. Στην ύπαρξη το Χρωμίου οφείλεται και η υψηλή αντοχή τους σε διάβρωση. Στους χάλυβες αυτούς, το οξυγόνο του εξωτερικού περιβάλλοντος δεν αντιδρά με τον Σίδηρο προκειμένου να φτιάξει επιφανειακό Οξείδιο του Σιδήρου (σκουριά) αλλά με το Χρώμιο οπότε και δημιουργείται επιφανειακό Οξείδιο του Χρωμίου. Το Οξείδιο αυτό, σε αντίθεση με το οξείδιο του Σιδήρου που είναι πορώδες, ψαθυρό και αποκολλάται εύκολα, είναι συμπαγές και αδιαπέραστο με αποτέλεσμα να δρα ως προστατευτικό της επιφάνειας. Μικρά ποσοστά ακαθαρσιών όπως Θείο (μικρότερο από 0,03%), Φώσφορος (μικρότερο από 0,04%) ή Πυρίτιο (μικρότερο από 1%) μπορεί επίσης να περιέχεται στους χάλυβες αυτούς. Σελίδα 21

30 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α Όταν οι χάλυβες αυτοί περιέχουν άνθρακα από 0,08% - 0,12% έχουν συγκεκριμένη δομή και ονομάζονται ανοξείδωτοι Φεριτικοί. Όταν σε αυτούς προστίθεται και Νικέλιο (Ni), οι ανοξείδωτοι χάλυβες αποκτούν χαρακτηριστική δομή και καλούνται Ωστενιτικοί (π.χ. Ανοξείδωτοι Χάλυβες τύπου 304, ή 316). Ο πιο χαρακτηριστικός Ωστενιτικός Ανοξείδωτος Χάλυβας έχει σύσταση 0,1% σε Άνθρακα, 18% σε Χρώμιο και 8% σε Νικέλιο και καλείται χάλυβας 18/8 (ή 304). Μερικοί ανοξείδωτοι χάλυβες αυξάνουν τη σκληρότητά τους μέσω θερμικών κατεργασιών. Αυτοί οι χάλυβες ονομάζονται Μαρτενσιτικοί. Τέλος, ανοξείδωτοι χάλυβες οι οποίοι έχουν δομή 50% Φεριτική και 50% Ωστενιτική, καλούνται διφασικοί ή ντούμπλεξ Εργαλειοχάλυβες Πρόκειται για χάλυβες που περιέχουν μεγάλο ποσοστό σε Άνθρακα (0,6 1,4%) και χαρακτηρίζονται από μεγάλη σκληρότητα και πολύ μικρή συγκολλησιμότητα. Προσθήκη άλλων στοιχείων όπως το Κοβάλτιο, βελτιώνει ακόμα περισσότερο τη σκληρότητά τους αλλά και τη συνολική συμπεριφόρά τους όπως την ικανοποιητική αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες, την καλή αντοχή σε φθορά λόγω τριβής και θερμική κόπωση κ.α Χυτοσίδηροι Είναι κράματα Σιδήρου Άνθρακα Πυριτίου Είναι κράματα (Fe-C-Si). Οι ιδιότητές τους καθορίζονται από τις περιεκτικότητες σε Άνθρακα και σε Πυρίτιο καθώς επίσης και από τους ρυθμούς απόψυξης. Οι χυτοσίδηροι του εμπορίου έχουν περιεκτικότητα σε Άνθρακα 2-4,5%, με τον άνθρακα υπό μορφή γραφίτη. Σελίδα 22

31 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α Είναι γενικά φτηνά υλικά και μορφοποιούνται αποκλειστικά με χύτευση. Ταξινομούνται ως: Λευκοί χυτοσίδηροι Η χρήση τους περιορίζεται σε εφαρμογές που απαιτούνται μεγάλη σκληρότητα και αντοχή έναντι φθοράς από τριβή, π.χ. στην κατασκευή ορισμένων τύπων ραούλων έλασης και μητρών ολκής και διέλασης, τμημάτων θραυστήρων και μύλων, χιτωνίων και σφαιρών τριβείων (λόγω της υψηλής αντοχής έναντι φθοράς). Το μέγιστο μέρος της παραγωγής λευκού χυτοσιδήρου μετατρέπεται σε μαλακτό χυτοσίδηρο. Φαιοί ή γκρίζοι χυτοσίδηροι Κατασκευή αγωγών ύδατος, κυλίνδρων και εμβόλων ΜΕΚ, εδράνων, βάσεων εργαλειομηχανών μεγάλου βάρους, περιβλημάτων μηχανών, κλπ. Μερικές φορές, παρατηρείται μικτή δομή (φαιού και λευκού χυτοσιδήρου), στην οποία ο γραφίτης έχει τη μορφή στιγμάτων μέσα στη μητρική φάση. Στην περίπτωση αυτή ο χυτοσίδηρος ονομάζεται Στικτός. Μαλακτοί χυτοσίδηροι Κατασκευή ακτινών τροχών, μοχλών και σκελετών ποδηλάτων και μοτοσυκλετών, κλπ. Ελατοί χυτοσίδηροι ή χυτοσίδηροι σφαιροειδούς γραφίτη Κατασκευή κυλίνδρων, αγωγών, αντλιών, διακοπτών, οδοντωτών τροχών και γενικά εξαρτημάτων που υφίστανται κρούσεις ή εναλλασσόμενα φορτία. Ισχυρά κραματωμένοι χυτοσίδηροι Κατασκευή εργαλείων και μηχανημάτων εκσκαφής. Σελίδα 23

32 2.1.4 Οι Ναυπηγικοί Χάλυβες Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α Προέρχονται από το είδος αυτό του χάλυβα το οποίο ανήκει στην κατηγορία των κοινών χαλύβων μεταλλικών κατασκευών. Σύμφωνα με τους κανονισμούς και τις προδιαγραφές των διαφόρων νηογνωμόνων προβλέπονται ορισμένες ποιότητες ναυπηγικού χάλυβα οι οποίες χαρακτηρίζονται με κάποια γράμματα τα οποία δεν είναι ακριβώς τα ίδια για όλους τους νηογνώμονες. Χαρακτηριστικά αναφέρουμε ότι κατά τον Αμερικανικό Νηογνώμονα A.B.S. προδιαγράφονται έξι ποιότητες ναυπηγικού χάλυβα συνήθους αντοχής με τα διακριτικά Α, Β, D, Ε, DS και CS και έξι ποιότητες ναυπηγικού χάλυβα υψηλής αντοχής με τα διακριτικά : AH 32, DΗ 32, ΕΗ 32, ΑΗ 36, DΗ 36 και EH 36. Επίσης, πρέπει να αναφέρουμε εδώ πως σύμφωνα με το Γερμανικό σύστημα τυποποίησης DIN το οποίο είναι διεθνές, οι χάλυβες γενικά κατατάσσονται σε κατηγορίες με διακριτικό το St (από το Stahl που σημαίνει χάλυβας) και έναν αριθμό που σημαίνει το ελάχιστο φορτίο θραύσης του υλικού σε κιλά ανά τετραγωνικό χιλιοστό kg/mm 2, π.χ. St 37, St 42, κ.λ.π. Οι ποιότητες του ναυπηγικού χάλυβα συνήθους αντοχής που προδιαγράφονται από τον Αμερικανό Νηογνώμονα, περιέχουν άνθρακα από 0,16 0,23 % και διάφορα άλλα στοιχεία σε πολύ μικρά ποσοστά όπως Μαγγάνιο (Mn), Θείο (S), Φώσφορο (P), κ.λ.π. και χρησιμοποιούνται για την παραγωγή υλικών (ελασμάτων, μορφοσιδήρων κ.λ.π.) χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις αντοχής. Αντίθετα, οι ποιότητες του ναυπηγικού χάλυβα υψηλής αντοχής περιέχουν άνθρακα μέχρι 0,18 % και κάμποσα άλλα στοιχεία όπως: Μαγγάνιο (Mn), Φώσφορο (Ρ), Θείο (S), Πυρίτιο (Si), Nικέλιο (Ni), Χρώμιο (Cr), Mολυβδαίνιο (Mo), Xαλκό (Cu), Βαννάδιο (Va), κ.λ.π. και χρησιμοποιούνται για την παραγωγή υλικών με ιδιαίτερες απαιτήσεις αντοχής. Από τον ναυπηγικό χάλυβα των πιο πάνω ποιοτήτων, ο οποίος υποβάλλεται σε διάφορες επεξεργασίες με ειδικά μηχανήματα, παράγονται τα διάφορα προϊόντα με την μορφή που τα γνωρίζουμε και τα χρησιμοποιούμε στις κατασκευές και στις επισκευές πλοίων. Οι σπουδαιότερες από αυτές τις επεξεργασίες, οι οποίες γενικά ονομάζονται μεταλλουργική επεξεργασία του χάλυβα, είναι η έλαση που γίνεται στα έλαστρα και από την οποία παράγονται τα ελάσματα (λαμαρίνες), τα μορφοσίδηρα, οι ράβδοι κ.λ.π. και η εφέλκυση ή ολκή που γίνεται στα μηχανήματα εφέλκυσης και από την οποία παράγονται σύρματα, διάφορα είδη σωλήνων, κ.λ.π. Τα Σελίδα 24

33 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α σπουδαιότερα προϊόντα που παράγονται από τις επεξεργασίες αυτές του χάλυβα και χρησιμοποιούνται στις ναυπηγικές κατασκευές είναι : τα ελάσματα (λαμαρίνες), οι λάμες, οι ράβδοι, οι σιδηρογωνίες και σιδηροδοκοί, οι σωλήνες, τα σύρματα και οι αλυσίδες. 2.2 Κράματα Χαλκού Ο χαλκός είναι το πρώτο μέταλλο που χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο. Παρουσιάζει εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα και γι αυτό η μισή περίπου παγκόσμια παραγωγή του χαλκού χρησιμοποιείται για την κατασκευή αγωγών, μετασχηματιστών, γεννητριών, ηλεκτρικών εξαρτημάτων κλπ. Κύριες κατηγορίες κραμάτων χαλκού: Κράματα Χαλκού Ψευδαργύρου (Cu-Zn), τα οποία ονομάζονται Ορείχαλκοι Ο ορείχαλκος χρησιμοποιείται σε πάρα πολλές εφαρμογές όπως στην παραγωγή βαλβίδων και τριβείων (ρουλεμάν), στην παραγωγή σωλήνων χωρίς ραφή και άλλων εξαρτημάτων ύδρευσης, στην κατασκευή όπλων και εξαρτημάτων μηχανών, στην κατασκευή πνευστών μουσικών οργάνων, κ.ά. Κράματα Χαλκού Κασσιτέρου (Cu-Sn), τα οποία ονομάζονται Μπρούτζοι Οι μπρούτζοι χρησιμοποιούνται στην γλυπτική, την κατασκευή μεγάλων χυτών αντικειμένων (π.χ. καμπάνες εκκλησιών, κανόνια, κ.λπ.), την νομισματοκοπία, την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών, την κατασκευή ελατηρίων, κ.ά. Παλαιότερα, ένας τύπος τους, χρησιμοποιούνταν στην κατασκευή όπλων επειδή ήταν πολύ ανθεκτικό. Το κράμα αυτό, που στα Ελληνικά έγινε γνωστό ως ερυθρός ορείχαλκος Σελίδα 25

34 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α ή ορείχαλκος πυροβόλων, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στην γλυπτική, στην κατασκευή φθηνών ρολογιών, κουμπιών, κ.λπ.. Σε σύγκριση με τους ορείχαλκους, οι μπρούτζοι παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντοχή στην μηχανική φθορά και στην χημική διάβρωση. Ωστόσο, είναι πιο σκληροί και έχουν υψηλότερο κόστος αγοράς. Κράματα Χαλκού Αλουμινίου (Cu-Al), τα οποία ονομάζονται Χαλκοαλουμίνιο Τα χαλκοαλουμίνια χρησμοποιούνται κυρίως ως αντιδιαβρωτκά υλικά. Ειδικότερα τα φερόμενα με περιεκτικότητα 6% αλουμινίου και 2% νικελίου χρησιμοποιούνται στη νομισματοκοπία. Με μεγαλύτερη περιεκτικότητα αλουμινίου χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη ναυπηγική, την αεροναυπηγική, σε εξαρτήματα μηχανών θαλάσσης (εσω-εξωλέμβιες) κ.λπ. Τα φερόμενα με προσμίξεις μαγγανίου διευκολύνουν την εν θερμώ κατεργασία και συγκόλληση, ενώ με προσμίξεις σιδήρου χρησιμοποιούνται σε βαρύτερες κατασκευές. Κράματα Χαλκού Νικελίου (Cu-Ni), τα οποία ονομάζονται Χαλκονικέλιο Βασική ιδιότητα του χαλκονικέλιου είναι ότι δεν διαβρώνεται εύκολα από το θαλασσινό νερό. Ιδιότητα που αυξάνεται όσο ψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε νικέλιο. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιείται ευρέως σε μεταλλικά μέρη σκαφών. Το κράμα αυτό διατίθεται στο εμπόριο σε μορφή πλακών, ελασμάτων, ταινιών, σωλήνων, ράβδων και συρμάτων. Η πιο ευρεία πάντως χρήση του είναι στην παραγωγή κερμάτων με ασημένια απόχρωση. Στην νομισματοκοπία, η αναλογία του κράματος είναι περίπου 75% κ.β. χαλκός και 25% κ.β. νικέλιο. Χρησιμοποιείται Σελίδα 26

35 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α επίσης για την παραγωγή ανθεκτικών ηλεκτρικών αντιστάσεων και θερμοστοιχείων. Κράματα Χαλκού Ψευδαργύρου Νικελίου (Cu-Zn-Ni), τα οποία ονομάζονται Maillechorts Κράματα Χαλκού Βηρυλίου (Cu-Be), τα οποία ονομάζονται Χαλκοβηρύλιο Κυριότερο δε χαρακτηριστικό του είναι ότι τα διάφορα εργαλεία που κατασκευάζονται με αυτό το κράμα δεν παράγουν σπινθήρες και είναι αυτά που χρησιμοποιούνται σε ορυχεία, πυριτιδοποιεία και σε χώρους όπου παρατηρούνται επικίνδυνα αέρια. Σε όλα τα δεξαμενόπλοια, υγραεριοφόρα ή άλλα πλοία που μεταφέρουν επικίνδυνα πτητικά φορτία (εκρηκτικά αέρια), καθώς και σε πλωτές εξέδρες εξόρυξης πετρελαίου, όπως και σε συναφείς εγκαταστάσεις ξηράς, υποχρεωτικά για λόγους ασφαλείας όλα τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται π.χ. κλειδιά, πένσες, ξύστρες, σφυριά κοινώς ματσακόνια, αεροματσάκονα κ.λπ. πρέπει να είναι από χαλκοβηρύλλιο τα οποία και είναι υποκείμενα αυστηρού ελέγχου υπό επιθεωρητών και νηογνωμόνων. Άλλες συνηθέστερες εφαρμογές του χαλκοβηρυλλίου είναι σε κατασκευές ελατηρίων, αποζευκτών και ηλεκτρικών επαφών, στη κατασκευή ψυγείων, καθώς λόγω της σκληρότητάς του και ως αλεξίσφαιρο υλικό σε θωράκιση θυρών, οχημάτων κ.λπ.. Με προσμίξεις μικρής περιεκτικότητας κοβαλτίου κατασκευάζονται κυρίως καλούπια περιορισμένης χύτευσης. Κράματα Χαλκού Πυριτίου (Cu-Si), τα οποία ονομάζονται Χαλκοπυρίτιο Σελίδα 27

36 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α Χαρακτηρίζονται και αυτοί ως μπρούτζοι με τις αντίστοιχες χρήσεις. Κράματα Χαλκού Μολύβδου (Cu-Pb), τα οποία ονομάζονται Χαλκομόλυβδος Ο χαλκομόλυβδος, ή μολυβδόχαλκος, όπως δηλώνει και το σύνθετο όνομά του είναι κράμα χαλκού και μολύβδου με περιεκτικότητα σε μόλυβδο από 25 μέχρι 40%. Χρησιμοποιείται ως αντιτριβικό σε επιφάνειες τριβών, όπου σε περίπτωση υπερθέρμανσης, κατά τη λειτουργία, ο μόλυβδος, ως μαλακότερο στοιχείο, επενεργεί ως λιπαντικό. Το κράμα αυτό φέρεται συχνότερα και με προσμίξεις κασσίτερου, νικελίου και αντιμονίου. Και τα κράματα χαλκού διακρίνονται σε κράματα διαμόρφωσης και σε κράματα χύτευσης. 2.3 Κράματα Αλουμινίου Το Αλουμίνιο (Al), είναι το μεταλλικό εκείνο στοιχείο που βρίσκεται σε μεγαλύτερη αφθονία στο φλοιό της γης. Είναι το πιο άφθονο στοιχείο στον πλανήτη μετά τα μη μεταλλικά Οξυγόνο και Πυρίτιο. Δεν συναντάται ποτέ ως ελεύθερο μέταλλο αλλά συνήθως σε μορφές αλάτων αναμεμιγμένο με άλλα μέταλλα όπως το Νάτριο, το Σίδηρο, το Μαγνήσιο κ.α.. Τα ορυκτά στα οποία συναντάται, υφίστανται διαδικασία χημικού καθαρισμού, οπότε και προκύπτει ο Βωξίτης, ένα ένυδρο μη καθαρό Οξείδιο του Αλουμινίου, το οποίο αποτελεί και την εμπορική πηγή του καθαρού Αλουμινίου και των κραμάτων του. Περίπου δύο με τρεις τόνοι Βωξίτη απαιτούνται για την παραγωγή ενός τόνου Οξειδίου του Αλουμινίου και από δύο περίπου τόνους αυτού, προκύπτει ένας τόνος καθαρού μετάλλου. Η καθαρότητα Σελίδα 28

37 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α του προϊόντος μπορεί να φτάσει το 99,5%, ενώ με περαιτέρω διεργασίες μπορεί να φτάσει και το 99,9%. Το αλουμίνιο είναι ένα ελαφρύ αργυρόχρωμο μέταλλο. Είναι εξαιρετικός αγωγός του ηλεκτρισμού, ενώ είναι μη μαγνητικό, μη αναφλέξιμο και μη τοξικό. Είναι πολύ καλός αγωγός της θερμότητας αλλά ταυτόχρονα έχει και μεγάλη ανακλαστικότητα. Μπορεί να ανακυκλωθεί, ενώ μορφοποιείται χυτεύεται και κατεργάζεται εύκολα. Κράματα αυτού με μικρά ποσοστά χαλκού, μαγνησίου, μαγγανίου και πυριτίου αλλά και άλλων κραματικών στοιχείων, του προσδίδουν ιδιαίτερα ξεχωριστές και χρήσιμες ιδιότητες. Μια συγκεκριμένη ποσότητα μάζας Αλουμινίου, ζυγίζει περίπου το 1/3 της ίδιας μάζας από Σίδηρο. Μόνο το Λίθιο, το Μαγνήσιο και το Βηρύλλιο είναι πιο ελαφριά μέταλλα από το Αλουμίνιο. Ο συνδυασμός του υψηλού λόγου αντοχής προς βάρος με την υψηλή αντιδιαβρωτική αντοχή του, το κάνουν ιδιαίτερα χρήσιμο κατασκευαστικό υλικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη δομική και αρχιτεκτονική (τόσο ως δομικό όσο και ως διακοσμητικό υλικό), αλλά και στην κατασκευή αυτοκινήτων, τρένων, αεροπλάνων, πλοίων και γενικότερα σε εφαρμογές, όπου απαιτείται μεγάλο ωφέλιμο φορτίο και ταυτόχρονα εξοικονόμηση ενέργειας (π.χ. μεταφορά εμπορευμάτων, υγρών καυσίμων κ.λ.π.). Εξαιτίας της μεγάλης θερμικής αγωγιμότητάς του, χρησιμοποιείται στην κατασκευή σκευών μαγειρικής, ως περιτύλιγμα τροφίμων, αλλά και στην κατασκευή πιστονιών για κινητήρες εσωτερικής καύσης. Έχει το 63% της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του χαλκού, αλλά μόνο το μισό βάρος ενός ιδίου αγωγού. Κατά συνέπεια, ένας αγωγός αλουμινίου είναι πιο μεγάλος σε διάμετρο από έναν αντίστοιχο από χαλκό, αλλά εξακολουθεί να είναι πιο ελαφρύς και θεωρείται καταλληλότερος για μεγάλου μήκους γραμμές μεταφοράς ρεύματος Σελίδα 29

38 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α υψηλής τάσης (αγωγοί αλουμινίου χρησιμοποιούνται πλέον για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας αντίστοιχης των 700,000V ή και περισσότερο). Επιπλέον, χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας (εξαιτίας του γεγονότος ότι απορροφά σχετικά λίγα νετρόνια) και σε κρυογονικές θερμοκρασίες επειδή διατηρεί την αντοχή του και αυξάνει τη σκληρότητα του όσο μειώνεται η θερμοκρασία. Όπως ακριβώς συμβαίνει και με κάθε μέταλλο, έτσι και στην περίπτωση του καθαρού αλουμινίου, η χρησιμότητά του διευρύνεται σημαντικά έπειτα από την κραμάτωση του με άλλα στοιχεία. Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργούνται «νέα μέταλλα» που έχουν ως βάση το αλουμίνιο και που οι εφαρμογές τους είναι περισσότερες από αυτές του καθαρού αλουμινίου. Τα κύρια πλεονεκτήματα που προκύπτουν από την κραμάτωση του αλουμινίου είναι, η αύξηση της αντοχής και η βελτίωση της κατεργασιμότητας και συγκολλησιμότητας. Ταυτόχρονα, καίριες ιδιότητες του καθαρού αλουμινίου όπως η χαμηλή πυκνότητα, η καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και η υψηλή αντοχή σε διάβρωση, διατηρούνται. Τα βασικότερα κραματικά στοιχεία του αλουμινίου είναι ο σίδηρος, το πυρίτιο, ο ψευδάργυρος, ο χαλκός, το μαγγάνιο και μαγνήσιο, ενώ υπάρχουν και άλλα στοιχεία που χρησιμοποιούνται. Στον παρακάτω Πίνακα (Πίνακας.3) φαίνονται οι κύριες προσθήκες κραμάτωσης του αλουμινίου και η επίδραση που έχουν αυτές, σε βασικές του ιδιότητες. Σελίδα 30

39 Τ α Σ ύ γ χ ρ ο ν α Β ι ο μ η χ α ν ι κ ά Κ ρ ά μ α τ α Προσθήκη Χαλκός Σίδηρος Μαγγάνιο Μαγνήσιο Πυρίτιο Ψευδάργυρος Επίδραση στις ιδιότητες του αλουμινίου Σε ποσοστό ως 12%, προκαλεί βελτίωση της μηχανικής αντοχής και της κατεργασιμότητας. Η σκλήρυνση επιτυγχάνεται με κατακρήμνιση. Σε μικρά ποσοστά βελτιώνει την αντοχή και τη σκληρότητα και ταυτόχρονα, μειώνει τις πιθανότητες θερμής ρωγμάτωσης κατά τη χύτευση. Βελτιώνει την ολκιμότητα και, σε συνδυασμό με το σίδηρο, τη χυτευσιμότητα Βελτιώνει τη μηχανική αντοχή και την αντοχή σε διάβρωση. Σε ποσοστό μεγαλύτερο από 6%, προκαλεί σκλήρυνση με κατακρήμνιση. Βελτιώνει κατά πολύ τη χυτευσιμότητα και την αντοχή σε διάβρωση. Μειώνει τη χυτευσιμότητα αλλά, σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία προσθήκης, βελτιώνει τη μηχανική αντοχή. Εικόνα 15: Οι κύριες προσθήκες κραμάτωσης του αλουμινίου Τα κράματα του αλουμινίου διακρίνονται σε κράματα διαμόρφωσης και κράματα χύτευσης. Τα κράματα των δύο αυτών κατηγοριών υποδιαιρούνται σε κράματα που μπορούν να υποστούν θερμική κατεργασία και σε κράματα των οποίων η θερμική κατεργασία είναι αδύνατη. Οι ιδιότητες των πρώτων εξαρτώνται από τη θερμική κατεργασία που ακολουθείται, ενώ οι ιδιότητες των δεύτερων εξαρτώνται από το ποσοστό μηχανικής κατεργασίας (εργοσκλήρυνση) που έχουν υποστεί. Σελίδα 31

40 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς 3. Τύποι Χαλύβδινων Προϊόντων στις Κατασκευές Από τα προϊόντα του χάλυβα τα οποία αναφέραμε στην προηγούμενη παράγραφο, αυτά τα οποία χρησιμοποιούνται περισσότερο στην κατασκευή και επισκευή των πλοίων καθώς και στις βιομηχανικές κατασκευές και με τα οποία απασχολείται ο ελασματουργός είναι: Τα ελάσματα (λαμαρίνες). Τα μορφοσίδηρα (σιδηρογωνίες και σιδηροδοκοί) Οι λάμες και Οι ράβδοι. 3.1 Ελάσματα Έλασμα ή λαμαρίνα χαρακτηρίζεται κάθε μεταλλικό κομμάτι το οποίο έχει μεγάλο μήκος και πλάτος και σε σχέση με αυτά, μικρό πάχος. Τα χαλύβδινα ελάσματα ανάλογα με την μορφή της επιφάνειάς τους και το πάχος τους διακρίνονται γενικά: σε λεπτά φύλλα σε ελάσματα και σε ειδικούς τύπους ελασμάτων. Α) Λεπτά φύλλα Χαρακτηρίζονται τα πολύ μικρού πάχους ελάσματα από 0,15 έως 2,0 χιλιοστά (mm). Τέτοια φύλλα υπάρχουν στο εμπόριο σε διάφορες διαστάσεις. Τα μεγαλύτερα από αυτά είναι διαστάσεων 2000 x 1000 mm και πάχους μέχρι 2 mm. Συνήθως η επιφάνειά τους είναι γυαλισμένη ή επιψευδαργυρωμένη και χρησιμοποιούνται κυρίως σε εργασίες φανοποιίας. Σελίδα 32

41 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς Στο σκάφος χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αεραγωγών, ανεμοδόχων, επενδύσεων ψυκτικών χώρων, μικροδεξαμενών, κ.λ.π. Β) Ελάσματα Χαρακτηρίζονται όλα τα μεταλλικά φύλλα με πάχος από 2,5 έως 40 mm ή και περισσότερο. Ανάλογα με το πάχος τους διακρίνονται σε λεπτάελάσματα από 2,0 έως 5 mm και σε χοντράελάσματα με πάχος από 5,0 mm και πάνω. Επίσης, ανάλογα με την μορφή της επιφάνειάς τους, τα ελάσματα διακρίνονται σε μαύρα όταν στην επιφάνειά τους δεν γίνεται καμιά άλλη κατεργασία μετά τα έλαστρα και σε γυαλισμένα ή ντεκαπέ όταν η επιφάνειά τους γυαλίζεται μετά από τα έλαστρα για να φύγουν οι σκουριές. Συνήθως γυαλισμένα είναι τα λεπτά ελάσματα και μαύρα τα χοντρά. Τα χοντρά ελάσματα βρίσκονται στο εμπόριο σε διάφορες διαστάσεις ανάλογα με το πάχος τους, με πιο συνηθισμένες τις 8000 x 2000 αλλά υπάρχουν και σε μεγαλύτερες διαστάσεις που φθάνουν τα x Πρέπει επίσης να σημειώσουμε πως στις συναλλαγές και στα ναυπηγικά σχέδια, οι διαστάσεις των ελασμάτων αναφέρονται σε mm. Τέλος, όλα τα ελάσματα πρέπει να συνοδεύονται από σχετικά πιστοποιητικά των κατασκευαστών και να φέρουν τα διακριτικά του νηογνώμονα για να είναι κατάλληλα για ναυπηγικές και βιομηχανικές κατασκευές. Γ) Ειδικοί τύποι ελασμάτων. Γραμμωτά(μπακλαβωτά) και τα κυματοειδή ελάσματα. Τα γραμμωτά ελάσματα φέρουν στην μια τους επιφάνεια προεξοχές πλάτους 3-5 mm και ύψους 2-3 mm, οι οποίες μπορεί να είναι συνεχείς διαγώνιες γραμμές και να σχηματίζουν ανάγλυφους ρόμβους πάνω στην επιφάνεια του ελάσματος ή Σελίδα 33

42 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς να έχουν και άλλα σχήματα. Οι προεξοχές αυτές οι οποίες προεξέχουν από το κανονικό πάχος του ελάσματος, το προστατεύουν αφ ενός από γρήγορη φθορά και αφ ετέρου χρησιμεύουν και σαν αντιολισθητικό μέσον για να μην γλιστρούν όσοι βαδίζουν πάνω σ αυτά. Γι αυτό και τα ελάσματα αυτού του είδους χρησιμοποιούνται σε διαδρόμους, σε σκάλες και γενικά σε μέρη του πλοίου που κυρίως προορίζονται για περπάτημα. Το πάχος τους εκφράζεται με δύο αριθμούς εκ των οποίων ο μικρότερος σημαίνει το καθαρό πάχος του ελάσματος και ο μεγαλύτερος το πάχος μαζί με τις προεξοχές. Πριν από τις διαστάσεις των γραμμωτών ελασμάτων μπαίνει το διακριτικό C.P. (CHECKERED PLATE) ή γράφεται η λέξη CHECKERED π.χ. C.P x 2000 x 8/10. Τα κυματοειδή είναι συνήθως λεπτά φύλλα με πάχος μέχρι 2 mm περίπου, με επιψευδαργυρωμένη επιφάνεια και κυματοειδή ή τραπεζοειδή μορφή και χρησιμοποιούνται για την επικάλυψη οροφών, για επενδύσεις και άλλες σχετικές εφαρμογές. Πρέπει να πούμε πως τέτοιας μορφής ελάσματα κατασκευάζονται και από αλουμίνιο. 3.2 Σιδηρογωνίες και σιδηροδοκοί (Μορφοσίδηρα) Μορφοσίδηρα ή προφίλ ονομάζονται οι χαλύβδινοι δοκοί με μήκος μέχρι 12 m περίπου ή και μακρύτερες, των οποίων η διατομή τους έχει διάφορα σχήματα. Τα διάφορα είδη των μορφοσιδήρων διακρίνονται ανάλογα με την διατομή τους και έχουν το ίδιο όνομα με το σχήμα της τομής. Από τα διάφορα είδη των μορφοσιδήρων εκείνα τα οποία χρησιμοποιούνται περισσότερο στις ναυπηγικές κατασκευές, σύμφωνα και με τους κανονισμούς των διαφόρων νηογνωμόνων, Σελίδα 34

43 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς είναι αυτά που αναφέρονται πιο κάτω και η διατομή τους φαίνεται στην Εικόνα 16. Η ισοσκελής γωνία Η ανισοσκελής γωνία Η βολβοειδής λάμα ή βολβολάμα Η βολβοειδής γωνία ή βολβογωνία Το βολβοειδές ταφ ή βολβοτάφ Η δοκός σχήματος ταφ Η δοκός σχήματος ήτα ή διπλό Ταφ Η δοκός σχήματος Πι Η δοκός σχήματος Ζήτα Τα μορφοσίδηρα αυτά μαζί με τα ελάσματα και τις λάμες αποτελούν τα βασικά ναυπηγικά υλικά από τα οποία κατασκευάζονται τα χαλύβδινα πλοία. Συνήθως οι γωνίες, οι βολβολάμες και οι δοκοί σχήματος Ταφ χρησιμοποιούνται σαν ενισχυτικά των ελασμάτων στο σκάφος ενώ τα υπόλοιπα σαν στηρίγματα σε διάφορα σημεία του σκάφους και εκτός αυτού έχουν μεγάλη χρήση στις μεταλλικές κατασκευές της ξηράς. Οι σιδηρογωνίες και οι σιδηροδοκοί διατίθενται στο εμπόριο σε διάφορα μεγέθη. Υπάρχουν ειδικοί πίνακες στους οποίους αναφέρονται όλα τα απαιτούμενα στοιχεία αντοχής καθώς και τα διάφορα χαρακτηριστικά στοιχεία κάθε μεγέθους. Πρέπει να γνωρίζουμε πως οι διατομές ορισμένων σιδηροδοκών δεν είναι πάντα ομαλές και ίδιες. Υπάρχουν δοκοί σχήματος διπλού Ταφ για παράδειγμα που έχουν μεγάλο πλάτος σε σχέση με το ύψος τους και ονομάζονται πλατύπελμοι, Σελίδα 35

44 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς όπως και άλλοι που έχουν μεγάλο ύψος σε σχέση με το πλάτος τους και ονομάζονται υψίκορμοι, κ.λ.π. Εικόνα 16: Διατομές μορφοσιδήρων 3.3 Λάμες Σαν λάμες χαρακτηρίζονται όλα τα χαλύβδινα κομμάτια με πλάτος 500 mm περίπου και πάχος από 5 έως 40 mm. Το μήκος τους είναι πολύ μεγάλο σε σχέση με το πλάτος τους και φθάνει μέχρι τα 12 m ή και περισσότερο ανάλογα με το Σελίδα 36

45 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς πάχος τους. Οι λάμες κατασκευάζονται στα έλαστρα όπως και τα ελάσματα ή κόβονται από ελάσματα σε κατάλληλες φλογοκοπτικές μηχανές οι οποίες ονομάζονται «παραλληλοκόπτες». Στο σκάφος χρησιμοποιούνται πάρα πολύ, κυρίως σαν ενισχυτικά των ελασμάτων. 3.4 Ράβδοι Το χαρακτηριστικό του είδους αυτού των χαλύβων είναι ότι έχουν σχήμα ράβδου. Το μήκος τους φθάνει τα 12 μέτρα και η διατομή αυτών που έχουν την μεγαλύτερη χρήση στην ναυπηγική βιομηχανία έχει σχήμα: Στρογγυλό Τετράγωνο Εξάγωνο Πολύγωνο Ημιστρόγγυλο Παραλληλόγραμμο με στρογγυλεμένα άκρα. Οι ράβδοι κατασκευάζονται σε ειδικά έλαστρα και χρησιμοποιούνται κυρίως για τον εξοπλισμό του σκάφους σε σκάλες, στηρίγματα, χειρολαβές, ενισχύσεις, διαδρόμους, κ.λ.π. Εκτός από τα πιο πάνω είδη ράβδων που αναφέραμε, υπάρχουν και άλλα ειδικής μορφής για ειδικές χρήσεις ανάλογα με το είδος και τις απαιτήσεις της κατασκευής. Στην Εικόνα 17 φαίνονται οι διατομές των ράβδων που έχουν την μεγαλύτερη χρήση στις ναυπηγικές δουλειές. Σελίδα 37

46 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς Εικόνα 17: Διατομές χαλύβδινων ράβδων Θα πρέπει εδώ να πούμε πως εκτός από τα προϊόντα του χάλυβα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του σκάφους, χρησιμοποιούνται και προϊόντα από ορισμένα άλλα υλικά όπως είναι τα ελάσματα και μορφοσίδηρα από αλουμίνιο, τα ελάσματα και τα μορφοσίδηρα από ανοξείδωτο χάλυβα, οι σωλήνες από κράματα χαλκού, νικελίου και κάμποσα άλλα. Τα υλικά αυτά και Σελίδα 38

47 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς κυρίως τα ελάσματα (αλουμινίου ή ανοξείδωτα) χρησιμοποιούνται πολύ λίγο στα μεγάλα πλοία και κυρίως τοπικά, ενώ αντίθετα έχουν μεγάλη χρήση στην κατασκευή μικρών και κυρίως ταχύπλοων σκαφών. Οι σωλήνες από κράματα χαλκού χρησιμοποιούνται πολύ τα τελευταία χρόνια στα δίκτυα σωληνώσεων των πλοίων γιατί είναι πιο ανθεκτικοί στις διαβρώσεις. Βέβαια, τόσο τα ελάσματα όσο και τα μορφοσίδηρα και οι σωλήνες από αυτά τα υλικά κοστίζουν πολύ περισσότερο από τον χάλυβα και η συναρμολόγηση και η συγκόλλησή τους απαιτεί εξειδικευμένους ελασματουργούς, σωληνουργούς και συγκολλητές και ειδικές μεθόδους συγκόλλησης (TIG, MIG / MAG, κ.λ.π.). Λίγα στοιχεία γι αυτά τα υλικά αναφέρονται στην παρ.3 της παρούσας ενότητας. Τέλος, εκτός από τα χαλύβδινα ελάσματα και μορφοσίδηρα, ορισμένα τμήματα του σκάφους ή του εξοπλισμού του, μπορεί να είναι από χυτοχάλυβα ή από σφυρήλατο χάλυβα, όπως είναι ορισμένα ακροπρυμναία (ποδόστημα) ή ακροπρωραία (κοράκι) κομμάτια, ορισμένες δέστρες, κ.λ.π. 3.5 Υπολογισμός βάρους ελασμάτων Ένας πρακτικός και εύκολος τρόπος για να υπολογίσουμε το βάρος μιας χαλύβδινης λαμαρίνας είναι αυτός που θα περιγράψουμε πιο κάτω. Καταρχήν πρέπει να ξέρουμε πως για να βρούμε το βάρος οποιουδήποτε σώματος πρέπει να γνωρίζουμε το ειδικό βάρος του υλικού από το οποίο είναι φτιαγμένο. Προκειμένου λοιπόν για χαλύβδινα ελάσματα ξέρουμε πως το ειδικό βάρος του χάλυβα είναι 7,85. Όμως έχει καθιερωθεί παντού για τον υπολογισμό του βάρους των χαλύβδινων ελασμάτων να λαμβάνεται σαν ειδικό βάρος του χάλυβα το 8. Αυτό σημαίνει πως ένα τετραγωνικό μέτρο έλασμα με πάχος 1mm έχει βάρος 8 kg. Με αυτόν τον συλλογισμό βρίσκουμε το βάρος ανά τετραγωνικό μέτρο (m2) Σελίδα 39

48 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς οποιουδήποτε χαλύβδινου ελάσματος σε κιλά (kg) όταν πολλαπλασιάσουμε το πάχος του επί το 8. Στη συνέχεια και αφού υπολογίσουμε την επιφάνεια του ελάσματος σε τετραγωνικά μέτρα, την πολλαπλασιάζουμε επί το βάρος του ανά m2 το οποίο ήδη έχουμε βρει και έτσι έχουμε το ολικό βάρος της λαμαρίνας. Παράδειγμα 1: Έστω ότι θέλουμε να υπολογίσουμε το βάρος ενός χαλύβδινου ελάσματος με διαστάσεις: 8500 x 2000 x 15. Αρχικά, υπολογίζουμε το βάρος ανά m 2 αυτής της λαμαρίνας το οποίο όπως είπαμε βρίσκουμε πολλαπλασιάζοντας το πάχος του σε mm επί τον αριθμό 8. Έτσι έχουμε Βm 2 = 15 x 8 =120 kg. Στη συνέχεια υπολογίζουμε την επιφάνεια του ελάσματος σε m 2 η οποία είναι: Ε = 8,5 m x 2,0 m = 17m 2. Και τέλος βρίσκουμε το ολικό βάρος της λαμαρίνας πολλαπλασιάζοντας το βάρος ανά m2 επί την επιφάνεια: Β = 17 x 120 = 2040 kg. Άρα το ολικό βάρος αυτής της λαμαρίνας είναι περίπου 2 τόνοι και 40 kg. Με αυτό το σκεπτικό μπορούμε να υπολογίσουμε το βάρος ελασμάτων από οποιοδήποτε υλικό αρκεί να γνωρίζουμε το ειδικό βάρος τους. Παράδειγμα 2: Έστω ότι θέλουμε να υπολογίσουμε το βάρος ενός ελάσματος από αλουμίνιο διαστάσεων 4000 x 1500 x 20 mm. Το ειδικό βάρος του αλουμινίου είναι 2,7. Έτσι, το βάρος ανά m2 του συγκεκριμένου ελάσματος είναι : Βm2 = 2,7 x 20 = 54 kg Η επιφάνειά του είναι: Σελίδα 40

49 Τ ύ π ο ι Χ α λ ύ β δ ι ν ω ν Π ρ ο ϊ ό ν τ ω ν σ τ ι ς Κ α τ α σ κ ε υ έ ς Ε = 4 m x 1,5 m = 6m2. Και το βάρος του είναι: B = 54 x 6 = 324 kg. Σελίδα 41

50 Ν η ο γ ν ώ μ ο ν ε ς 4. Νηογνώμονες Οι νηογνώμονες είναι τεχνικοί οργανισμοί ή ιδιωτικές τεχνικές εταιρείες αναγνωρισμένες τόσο από το κράτος στο οποίο ιδρύθηκαν και λειτουργούν, όσο και διεθνώς. Έχουν σαν κύριο σκοπό την ταξινόμηση των πλοίων σε κλάσεις και την κατάταξη και καταγραφή τους σε ειδικό κατάλογο. Για να ταξινομηθεί ένα πλοίο σε ορισμένη κλάση, πρέπει η κατασκευή όλων των μερών και εγκαταστάσεών του, να ανταποκρίνεται και να είναι σύμφωνη με τους κανόνες και τις προδιαγραφές κατασκευής και ασφάλειας των νηογνωμόνων. Οι κανόνες αυτοί οι οποίοι συντάσσονται από τα τεχνικά και επιστημονικά επιτελεία των νηογνωμόνων, περιλαμβάνουν λεπτομερείς προδιαγραφές για την ποιότητα των υλικών που θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του κυρίου σκάφους, του εξοπλισμού, των μηχανών και των εγκαταστάσεών του, καθώς και τις διαδικασίες και μεθόδους κατασκευής και συγκόλλησης των μερών του. Επίσης, προϋπόθεση για την ταξινόμηση ενός σκάφους είναι η παρακολούθηση και ο έλεγχος της κατασκευής του, σε όλα της τα στάδια, από τους αρμόδιους αντιπροσώπους και επιθεωρητές των νηογνωμόνων και η εκτέλεση όλων των προβλεπομένων δοκιμών αντοχής τόσο των υλικών όσο και των συγκολλήσεων και των λοιπών εγκαταστάσεων, δικτύων σωληνώσεων, μηχανημάτων, λεβήτων, κ.λ.π. Όπως είναι ευνόητο, η ισχυρή και σωστή κατασκευή ενός σκάφους και των εγκαταστάσεών του, καθώς και η μετέπειτα σωστή συντήρησή του, αποτελούν βασικούς παράγοντες της ασφάλειάς του. Έτσι, η απονομή και η διατήρηση της κλάσης του πλοίου από τον νηογνώμονα αποτελεί και ένα αποφασιστικό στοιχείο για την ασφάλιση του πλοίου και του φορτίου του από τους ασφαλιστικούς οργανισμούς, άρα και της εμπορικής αξίας του πλοίου. Σελίδα 42

51 Ν η ο γ ν ώ μ ο ν ε ς Για τους λόγους αυτούς, είναι πολύ σημαντικές οι υπηρεσίες που προσφέρουν οι νηογνώμονες και οι οποίες σε γενικές γραμμές όπως είπαμε σχετίζονται με την ασφάλεια της κατασκευής και της συντήρησης των πλοίων, καθώς επίσης και με την εφαρμογή των γενικών κανόνων ασφαλείας κατά την κίνησή τους. Πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι νηογνώμονες εκτός των νέων κατασκευών παρεμβαίνουν και ελέγχουν και τις επισκευές των πλοίων. Όλοι οι νηογνώμονες είναι αναγνωρισμένοι διεθνώς, γι αυτό και τα πιστοποιητικά που εκδίδουν έχουν διεθνές κύρος. Τέλος, πρέπει να πούμε πως οι νηογνώμονες είναι και οι τεχνικοί σύμβουλοι κρατών και κυβερνήσεων για τα γενικότερα θέματα της εμπορικής ναυτιλίας των χωρών τους. Στον πιο κάτω πίνακα φαίνονται οι σπουδαιότεροι νηογνώμονες που υπάρχουν σήμερα με τα διάφορα στοιχεία τους. Η πρώτη κλάση απονέμεται σε όλα τα σκάφη τα οποία έχουν ναυπηγηθεί σύμφωνα με τους κανονισμούς του κάθε νηογνώμονα και σημαίνει ότι τόσο η κατασκευή του κυρίου σκάφους και των εγκαταστάσεών του, όσο και του εξαρτισμού του έγιναν σύμφωνα με αυτούς τους κανονισμούς και ότι η συντήρησή τους είναι επίσης σύμφωνη με τους κανονισμούς αυτούς. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε πως οι κανονισμοί του Ελληνικού Nηογνώμονα είναι στην ουσία ίδιοι με του Αγγλικού LLOYD REGISTER, από τον οποίο μάλιστα έλαβε την επίσημη άδεια για την χρησιμοποίηση αυτών των κανόνων και κανονισμών κατά το έτος Τέλος, ο ΕΛΛΗΝΙΚΟΣ ΝΗΟΓΝΩΜΟΝΑΣ έχει αναγνωριστεί από την Ελληνική κυβέρνηση το 1950 σαν ισότιμος προς τους ξένους νηογνώμονες για την απονομή κλάσης προς τα πλοία με Ελληνική σημαία. Σελίδα 43

52 Ν η ο γ ν ώ μ ο ν ε ς Σελίδα 44

53 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς 5. Κατασκευαστικά Σχέδια του Σκάφους Για να κατασκευαστεί ένα πλοίο χρειάζεται να εκπονηθεί ένας πολύ μεγάλος αριθμός μελετών, σχεδίων, σχεδιαγραμμάτων, καταλόγων υλικών και σκίτσων. Από όλον αυτόν τον όγκο των στοιχείων, εκείνα που ενδιαφέρουν τον ελασματουργό είναι τα κατασκευαστικά σχέδια του πλοίου και ειδικότερα εκείνα της μεταλλικής τους κατασκευής. Τα σχέδια αυτά περιέχουν όλες τις απαραίτητες λεπτομέρειες της μεταλλικής κατασκευής του πλοίου ώστε να είναι δυνατή η κατασκευή του από το ναυπηγείο. Βέβαια, τα σχέδια αυτά αναλύονται από το σχεδιαστήριο του ναυπηγείου ή από άλλη αρμόδια υπηρεσία και ανάλογα με τις μεθόδους και τα μέσα παραγωγής καθώς και τις δυνατότητες του ναυπηγείου, γίνονται οι λεπτομερείς κατάλογοι των υλικών και τα άλλα απαραίτητα σχέδια και σκίτσα για την παραγωγή και συναρμολόγηση των κομματιών του σκάφους από τα διάφορα τμήματα του ναυπηγείου. Για ένα πλοίο το οποίο πρόκειται να κατασκευαστεί σύμφωνα με τους κανονισμούς κάποιου νηογνώμονα είναι απαραίτητη η έγκριση από τον Νηογνώμονα ορισμένων σχεδίων από τα οποία τα σπουδαιότερα που έχουν σχέση με το ελασματουργικό μέρος του πλοίου είναι : Κατασκευαστικό σχέδιο μέσης τομής. Σχέδιο αναπτύγματος ελασμάτων περιβλήματος. Κατασκευαστικά σχέδια πυθμένα, διπυθμένων. Κατασκευαστικά σχέδια πλευρών. Κατασκευαστικά σχέδια φρακτών. Κατασκευαστικά σχέδια καταστρωμάτων. Κατασκευαστικά σχέδια πρύμνης. Σελίδα 45

54 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς Κατασκευαστικά σχέδια πλώρης. Κατασκευαστικά σχέδια υπερκατασκευών και υπερστεγασμάτων. Κατασκευαστικά σχέδια πηδαλίου, βάσεων μηχανών, κ.λ.π. Με τα στοιχεία που περιέχουν τα πιο πάνω σχέδια και σε συνδυασμό και με το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών του σκάφους, είναι δυνατή η κατασκευή των διαφόρων κομματιών που το αποτελούν. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε πως τα βασικότερα σχέδια τα οποία ισχύουν για όλα τα πλοία και αποτελούν την βάση για την κατασκευή τους είναι : α. Το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών (Lines Plan) Το σχέδιο αυτό, το οποίο αποτελεί τη βάση της μορφής του σκάφους, είναι απαραίτητο για την χάραξη των γραμμών του σκάφους σε φυσικό μέγεθος στο χαρακτήριο ή υπό κλίμακα σε υπολογιστές από τις οποίες γραμμές σχεδιάζονται ή κατασκευάζονται (ανάλογα με την μέθοδο κοπής) τα διάφορα κομμάτια που αποτελούν το σκάφος. Ένα τυπικό σχέδιο ναυπηγικών γραμμών, όπως φαίνεται και στην Εικόνα 18, περιλαμβάνει: Το σχέδιο εγκαρσίων τομών (Body plan) Το σχέδιο διαμηκών τομών (Profile or Sheer plan) και Το σχέδιο των παρισάλλων (Half breadth plan) Σελίδα 46

55 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς Εικόνα 18: Γενική Τυπική διάταξη σχεδίου ναυπηγικών γραμμών σκάφους β. Τα σχέδια γενικών διατάξεων (General Arrangement Plans) Τα σχέδια αυτά ανάλογα με την μορφή τον τύπο και το μέγεθος του πλοίου μπορεί να είναι ένα ή περισσότερα και περιλαμβάνουν Πλάγια όψη του πλοίου και κατόψεις των διαφόρων καταστρωμάτων, με λεπτομέρειες της εσωτερικής του διάταξης και των εσωτερικών του χώρων. Στην Εικόνα 19, φαίνεται η γενική διάταξη ενός φορτηγού πλοίου γενικού φορτίου. Σελίδα 47

56 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς Εικόνα 19: Γενική διάταξη δεξαμενόπλοιου με διπλά τοιχώματα Σελίδα 48

57 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς γ. Σχέδιο αναπτύγματος ελασμάτων περιβλήματος (Shell expansion Plan) Το σχέδιο αυτό δίνει σε ανάπτυγμα (σε επίπεδη επιφάνεια) τα ελάσματα του πυθμένα και της πλευράς του πλοίου και συνοπτικά περιέχει: Την αρίθμηση με γράμματα των σειρών ελασμάτων και με αριθμούς τα ελάσματα κάθε σειράς Το πάχος και τις διαστάσεις κάθε ελάσματος Τις θέσεις των νομέων και των εγκαρσίων φρακτών Διάφορες άλλες κατασκευαστικές λεπτομέρειες. Ένα τυπικό σχέδιο αναπτύγματος ελασμάτων ενός φορτηγού σκάφους φαίνεται στην Εικόνα 20. Εικόνα 20: Τυπικό σχέδιο αναπτύγματος ελασμάτων ενός φορτηγού σκάφους Σελίδα 49

58 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς δ. Το κατασκευαστικό σχέδιο της μέσης τομής του σκάφους (Midship Section Structural Plan) Στο σχέδιο αυτό δίνονται τα βασικά στοιχεία της κατασκευής και διαμόρφωσης της μέσης τομής του σκάφους. Σε γενικές γραμμές, στο σχέδιο αυτό περιλαμβάνονται κατασκευαστικά στοιχεία για: Τις θέσεις και τις διαστάσεις των διαμήκων ενισχύσεων του πυθμένα των πλευρών και των καταστρωμάτων Τα πάχη και τα σημεία των ραφών των ελασμάτων του πυθμένα των πλευρών και των καταστρωμάτων Τη διαμόρφωση του διπυθμένου (αν υπάρχει) Τη μορφή των εγκάρσιων ενισχυμένων νομέων Τη διαμόρφωση των ανοιγμάτων των αμπαριών Διάφορα άλλα κατασκευαστικά στοιχεία που είναι δυνατόν να φανούν σε εγκάρσια όψη. Σελίδα 50

59 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς Στην Εικόνα 21 φαίνονται τυπική μορφή σχεδίου μέσης τομής. Εικόνα 21: Τυπική μορφή σχεδίου μέσης τομής Σελίδα 51

60 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς ε. Σχέδιο εγκαρσίων στεγανών φρακτών (WATER TIDE TRANSVERSE BULKHEADS PLAN) Το σχέδιο αυτό περιλαμβάνει τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες των τυπικών στεγανών φρακτών του πλοίου. Στο πραγματικό σχέδιο περιλαμβάνονται οι διαστάσεις των ελασμάτων, οι λεπτομέρειες της διαμόρφωσης και συγκόλλησής τους καθώς και όλες οι άλλες κατασκευαστικές λεπτομέρειες που χρειάζονται. στ. Κατασκευαστικά σχέδια καταστρωμάτων (Decks construction plans) Τα σχέδια αυτά περιλαμβάνουν τις λεπτομέρειες της κατασκευής των καταστρωμάτων του πλοίου, δηλαδή την διάταξη των ελασμάτων, τις λεπτομέρειες και την διάταξη των ενισχύσεών τους, τις λεπτομέρειες των ανοιγμάτων (HATCHES) και τις ενισχύσεις τους καθώς και τις λεπτομέρειες των συγκολλήσεων όλων αυτών των μερών. Ένα τυπικό σχέδιο, μέρους καταστρώματος φορτηγού πλοίου φαίνεται στην Εικόνα 22. Με τα σχέδια των καταστρωμάτων συμπληρώνεται η γενική περιγραφή της κατασκευαστικής δομής του πλοίου. Βέβαια, όπως είπαμε και στην αρχή, ακολουθούν και πολλά άλλα σχέδια, σκίτσα και διαγράμματα για την ολοκλήρωση της κατασκευής του. Αυτά που αναφέραμε είναι τα βασικά γενικά κατασκευαστικά σχέδια κάθε πλοίου που έχουν άμεση σχέση με την δουλειά και το πεδίο απασχόλησης του Ελασματουργού. Σελίδα 52

61 Κ α τ α σ κ ε υ α σ τ ι κ ά Σ χ έ δ ι α τ ο υ Σ κ ά φ ο υ ς Εικόνα 22: Τυπικό σχέδιο διάταξης ελασμάτων πρυμναίου τμήματος καταστρώματος σκάφους Σελίδα 53

62 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ 6. Γενικά Στοιχεία Πλοίου 6.1 Ονοματολογία κυρίων μερών και στοιχείων πλοίου Αντλιοστάσιο (Pump Room) είναι ο χώρος των δεξαμενόπλοιων στον οποίο είναι εγκατεστημένες οι αντλίες φορτίου του πλοίου. Αγκώνες (Brackets) είναι ενισχυτικά ελάσματα μικρού μεγέθους και τριγωνικής συνήθως μορφής, με την γενική ονομασία μπρατσόλια ή μπρακέτα, τα οποία τοποθετούνται σε όλα τα μέρη του σκάφους. Βασική γραμμή (Base line BL) είναι η ευθεία γραμμή η οποία είναι κάθετη στην κεντρική γραμμή αναφοράς (Center line C.L.) και εφάπτεται στην πάνω επιφάνεια του ελάσματος της τρόπιδας. Το επίπεδό της ονομάζεται και «βασικό επίπεδο αναφοράς». Διπύθμενο (Double bottom) είναι ο χώρος μεταξύ του πυθμένα και του εσωτερικού πυθμένα του σκάφους. Γάστρα είναι ο όγκος του τμήματος του κυρίου σκάφους που βρίσκεται μέσα στο νερό (όγκος υφάλων). Διαδοκίδα (Deck girder) είναι διαμήκης ενίσχυση του καταστρώματος με εγκάρσιους νομείς. Δεξαμενές φορτίου (Cargo Tanks) είναι δεξαμενές για τη μεταφορά πετρελαίου ή παραγώγων του στα δεξαμενόπλοια. Δεξαμενές ζυγοστάθμισης (Trimming tanks) είναι δεξαμενές του σκάφους που χρησιμοποιούνται για την ρύθμιση των βυθισμάτων του. Διαγωγή (Trim) είναι η διαφορά μεταξύ πρωραίου και πρυμναίου βυθίσματος. Δεξαμενές έρματος (Ballast tanks) είναι δεξαμενές του σκάφους που χρησιμοποιούνται και αυτές για την ρύθμιση των βυθισμάτων του στις διάφορες καταστάσεις φόρτωσης. Σελίδα 54

63 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Έμφορτος ίσαλος (Load Waterline L.W.L.) είναι η ίσαλος που αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο βύθισμα στο οποίο επιτρέπεται να πλέει το σκάφος. Έξαλα είναι τα μέρη του πλοίου που βρίσκονται έξω από το νερό. Ενισχυμένοι νομείς (Web Frames) είναι πιο ανθεκτικές εγκάρσιες ενισχύσεις του περιβλήματος, των φρακτών και των καταστρωμάτων του σκάφους. Έδρες (Floors) είναι εγκάρσια στεγανά ή μη στεγανά ενισχυτικά ελάσματα ορθογωνικής συνήθως (ή και όχι) διατομής που τοποθετούνται μεταξύ των διαμήκων σταθμίδων του πυθμένα. Εξωτερικό περίβλημα (Shell plating) είναι το σύνολο των ελασμάτων των πλευρών και του πυθμένα του σκάφους. Εκτόπισμα (Displacement) είναι το βάρος του νερού που εκτοπίζουν τα ύφαλα του πλοίου και ισούται με το βάρος του πλοίου. Ζυγά καταστρώματος (Deck Beams) είναι οι εγκάρσιες ενισχύσεις του καταστρώματος (καμάρια). Ζωστήρας (Sheer strake) είναι η πρώτη σειρά ελασμάτων του περιβλήματος από το κατάστρωμα. Ίσαλος γραμμή (Water line) είναι η τομή της επιφάνειας της θάλασσας με το πλοίο. Κεντρική γραμμή (Center line C.L.) είναι η κάθετη νοητή γραμμή που χωρίζει το σκάφος σε δύο μέρη κατά το μήκος του και η οποία απεικονίζεται σε όλες τις εγκάρσιες όψεις και τομές του σκάφους κατά την σχεδίασή τους (διάμηκες επίπεδο συμμετρίας). Κύτη (Holds) είναι χώροι του σκάφους που χρησιμοποιούνται για την μεταφορά φορτίου (αμπάρια). Κατάστρωμα (Deck) ή Κουβέρτα είναι το οριζόντιο επιστέγασμα που ενώνει τις πλευρές του πλοίου στο άνω μέρος τους. Σελίδα 55

64 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Κύριο κατάστρωμα (Main deck) είναι το ανώτερο συνεχές κατάστρωμα του πλοίου το οποίο εκτείνεται σε όλο το μήκος του και μέχρι το οποίο φθάνουν οι στεγανές φράκτες. Κεντρική σταθμίδα (Center girder) είναι η σταθμίδα που τοποθετείται στο κέντρο του ελάσματος της επίπεδης τρόπιδας επί της κεντρικής γραμμής (Center line). Κυρτό γάστρας (Bilge) είναι το σημείο της γάστρας που ενώνεται η πλευρά με τον πυθμένα του πλοίου και το οποίο είναι συνήθως κυρτό. Κοίλο ή Ύψος (Depth or Height) είναι η απόσταση από την βασική γραμμή μέχρι το άνω μέρος των νομέων του καταστρώματος στην πλευρά και στην μέση τομή του πλοίου. Κύρτωμα καταστρώματος (Camber) είναι η καμπυλότητα που παρουσιάζει το κατάστρωμα κατά το εγκάρσιο. Λώροι (Stringers) είναι διαμήκη ή εγκάρσια οριζόντια ενισχυτικά ελάσματα των πλευρών ή των φρακτών του σκάφους. Λεβητοστάσιο (Boiler room) είναι ο χώρος του πλοίου στον οποίο είναι εγκατεστημένοι οι λέβητες (καζάνια). Νομείς (Frames) είναι χαλύβδινοι δοκοί που τοποθετούνται εσωτερικά με διάφορους τρόπους και ενισχύουν τα ελάσματα του πυθμένα, των πλευρών, των καταστρωμάτων και φρακτών του σκάφους. Οροφή διπύθμενου (Tank Top) είναι το άνω μέρος του διπύθμενου ή ο εσωτερικός πυθμένας του σκάφους. Πρώρα ή πλώρη (Fore end) είναι το εμπρόσθιο μέρος του πλοίου, κατά την φορά της προς τα εμπρός κίνησής του. Πρύμνη (Aft end) είναι το οπίσθιο μέρος του πλοίου. Ποδόστημα (Stern) είναι το άκρο της πρύμνης του πλοίου. Σελίδα 56

65 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Παραπέτο (Bulwark) είναι ένα παραπέτασμα πάνω στο κύριο κατάστρωμα προς τις πλευρές του πλοίου, που εμποδίζει την είσοδο του νερού της θάλασσας. Πλευρές (Sides) είναι τα πλευρικά τοιχώματα του σκάφους. Παρατροπίδιο (Bilge Keel) είναι λάμες ή βολβολάμες που τοποθετούνται κατά μήκος του σκάφους, στο κέντρο περίπου του κυρτού της γάστρας (σαν πτερύγια) με σκοπό την μείωση των διατοιχίσεων. Σταθμίδες (Girders) είναι διαμήκη στεγανά ή όχι, ενισχυτικά ελάσματα του πυθμένα του σκάφους και του καταστρώματος (Deck girders). Σιμότητα Καταστρώματος (Sheer) είναι η καμπυλότητα του καταστρώματος κατά το διάμηκες του πλοίου. Στείρα ή κοράκι (Stem) είναι το άκρο της πλώρης του πλοίου. Στεγανή φρακτή (Water tide Bulkhead W.T. BHD) είναι εγκάρσιο ή διαμήκες στεγανό διάφραγμα του σκάφους, συνήθως από τον πυθμένα μέχρι το κύριο κατάστρωμα ή και αλλού. Τρόπιδα (Keel) είναι το κεντρικό έλασμα του πυθμένα του πλοίου. Ύφαλα είναι τα μέρη του πλοίου που βρίσκονται μέσα στο νερό. Υπερκατασκευή (Superstructure) είναι κάθε κατασκευή πάνω από το κύριο κατάστρωμα του πλοίου, που εκτείνεται σε όλο το πλάτος του, αλλά όχι και σε όλο το μήκος του. Υπερστέγασμα (Deck house) είναι κάθε κατασκευή πάνω από το κύριο κατάστρωμα του πλοίου, που καταλαμβάνει μέρος του πλάτους και του μήκους του. Υπόφραγμα (Tween deck) είναι ενδιάμεσο κατάστρωμα κάτω από το κύριο, γνωστό και σαν Κουραδόρος. Φρακτές (Bulkheads) είναι στεγανά ή μη στεγανά διαφράγματα γνωστά και σαν «μπουλμέδες» που χωρίζουν το σκάφος σε τμήματα. Σελίδα 57

66 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Φρεάτιο αλυσίδων (Chain locker) είναι ένας χώρος στην πλώρη του πλοίου στον οποίο συγκεντρώνεται η αλυσίδα της άγκυρας, όταν μαζεύεται. Εικόνα 23: Μέση τομή μερών φορτηγού σκάφους τριών καταστρωμάτων όπου φαίνονται τα γενικά του στοιχεία Σελίδα 58

67 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ 6.2 Αγγλική Τεχνική Ορολογία των κυριοτέρων ναυπηγικών όρων Σελίδα 59

68 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 60

69 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 61

70 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 62

71 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 63

72 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 64

73 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 65

74 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 66

75 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 67

76 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 68

77 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 69

78 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 70

79 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 71

80 Γ ε ν ι κ ά Σ τ ο ι χ ε ί α Π λ ο ί ο υ Σελίδα 72

81 Σ χ ή μ α, Δ ι α σ τ ά σ ε ι ς κ α ι Β ά ρ ο ς Π λ ο ί ο υ 7. Σχήμα, Διαστάσεις και Βάρος Πλοίου Το μπροστινό μέρος του πλοίου κατά την φορά της προς τα εμπρός κίνησής του λέγεται πλώρη (πρώρα) και το οπίσθιο μέρος του λέγεται πρύμνη. Αν σταθούμε στο κέντρο της πρύμνης του σκάφους κοιτάζοντας προς την πλώρη, τότε το προς τα αριστερά μας μέρος του λέγεται αριστερή πλευρά (PORT SIDE) και το προς τα δεξιά μας λέγεται δεξιά πλευρά του σκάφους (STARBOARD SIDE). Στο Σχήμα φαίνονται τα μέρη αυτά καθώς και τα άλλα στοιχεία και οι βασικές διαστάσεις του πλοίου για τις οποίες θα μιλήσουμε στην συνέχεια. Λόγω της ιδιομορφίας του σχήματος και της κατασκευής του σκάφους χρησιμοποιούνται και ειδικοί τρόποι για τον καθορισμό και την μέτρηση των βασικών και μη διαστάσεών του. Η σωστή μέτρηση των διαστάσεων ενός πλοίου έχει μεγάλη σημασία γιατί πολλά στοιχεία που αφορούν την χρησιμοποίηση του πλοίου και προκύπτουν από επίσημους κανονισμούς, εξαρτώνται από τις διαστάσεις του. Οι κυριότερες λοιπόν διαστάσεις του πλοίου, όπως και σε όλα τα σώματα, είναι το μήκος, το πλάτος και το ύψος του και επειδή το σώμα του πλοίου είναι κατά ένα μέρος βυθισμένο στο νερό, στις διαστάσεις αυτές προστίθενται και οι σχετικές με το βύθισμα. 7.1 Οι διαστάσεις του πλοίου 1. Το ολικό μήκος του πλοίου (Length overall L.O.A), το οποίο είναι η οριζόντια απόσταση μεταξύ των ακραίων σημείων της πλώρης και της πρύμνης. 2. Το μήκος πάνω στην ίσαλο (Load Waterline Length L.W.L.), που είναι η οριζόντια απόσταση μεταξύ δύο κάθετων ευθειών οι οποίες περνούν από τα σημεία της πλώρης και της πρύμνης τα οποία τέμνει η έμφορτος ίσαλος του πλοίου. Σελίδα 73

82 Σ χ ή μ α, Δ ι α σ τ ά σ ε ι ς κ α ι Β ά ρ ο ς Π λ ο ί ο υ 3. Το μήκος μεταξύ καθέτων (Length Between Perpendiculars L.B.P.), που είναι η οριζόντια απόσταση μεταξύ της πρωραίας και της πρυμναίας καθέτου. - Πρωραία κάθετος (Fore Perpendicular F.P.) ονομάζεται η κάθετη γραμμή που περνάει από το σημείο τομής της πλώρης και της ισάλου σχεδίασης. - Πρυμναία κάθετος (Alt Perpendicular A.P.) ονομάζεται η κάθετη γραμμή που περνά από το σημείο τομής της ισάλου σχεδίασης και του άξονα του πηδαλίου. Το μέγεθος αυτό μετράται κάπως διαφορετικά στα πολεμικά πλοία. 4. Το πλάτος του πλοίου ή πλάτος κατασκευής (Breadth moulded),που είναι το πλάτος του πλοίου στον μέγιστο νομέα και το οποίο μετράται στις εξωτερικές κόψεις των νομέων, χωρίς να συμπεριλαμβάνεται το πάχος των ελασμάτων του περιβλήματος. 5. Το μέγιστο ή ολικό πλάτος (Breadth extreme), το οποίο είναι η απόσταση μεταξύ των ακραίων σημείων των πλευρών του σκάφους, συμπεριλαμβανομένων και των προεξοχών. 6. Το κοίλο (Depth moulded), το οποίο είναι η κάθετη απόσταση μεταξύ της εσωτερικής επιφάνειας του ελάσματος της τρόπιδας και της άνω κόψης των ζυγών του κυρίου καταστρώματος και το οποίο μετράται στην πλευρά του σκάφους. 7. Το βύθισμα (Draught ή Draft), που είναι η απόσταση μεταξύ της εμφόρτου ισάλου και της κάτω επιφάνειας (εξωτερικής) του ελάσματος της τρόπιδας. 8. Το ύψοςεξάλων (Freeboard), που είναι η κάθετη απόσταση από την ίσαλο μέχρι την γραμμή του κυρίου καταστρώματος και η οποία μετράται στο μέσον του πλοίου και στην πλευρά του. 9. Η σιμότητα του καταστρώματος (Sheer), που είναι η καμπυλότητα που παρουσιάζει το κατάστρωμα κατά το διάμηκες και η οποία διακρίνεται εις πρωραία και πρυμναία σιμότητα. 10. Το κύρτωμα τουκαταστρώματος (Camber), που είναι η καμπυλότητα του καταστρώματος κατά το εγκάρσιο και η οποία μετράται επί της κεντρικής γραμμής C.L. του σκάφους. Σελίδα 74

83 Σ χ ή μ α, Δ ι α σ τ ά σ ε ι ς κ α ι Β ά ρ ο ς Π λ ο ί ο υ Εικόνα 24: Βασικές διαστάσεις του σκάφους Σελίδα 75

84 Σ χ ή μ α, Δ ι α σ τ ά σ ε ι ς κ α ι Β ά ρ ο ς Π λ ο ί ο υ 7.2 Το βάρος του πλοίου Σαν βάρος του πλοίου λογίζεται το άθροισμα όλων των βαρών που αποτελούν το πλοίο και οτιδήποτε βρίσκεται πάνω σ αυτό. Για την ευκολία του υπολογισμού του, το βάρος κάθε πλοίου κατανέμεται σε διάφορες ομάδες κατά την κατασκευή του οι οποίες ομάδες συνιστούν τις δύο κύριες κατηγορίες που είναι: α. Το μόνιμο ή ίδιο βάρος του πλοίου στο οποίο συμπεριλαμβάνονται: (1) Το βάρος της μεταλλικής κατασκευής. (2) Το βάρος του εξαρτισμού με όλα τα απαραίτητα αμοιβά. (3) Το βάρος όλων των μηχανών, μηχανημάτων συσκευών, εγκαταστάσεων, δικτύων σωληνώσεων, κ.λ.π. με τα απαραίτητα ανταλλακτικά τους. (4) Το βάρος της εσωτερικής διαρρύθμισης και επίπλωσης όλων των χώρων του. β. Το πρόσθετο ή νεκρό βάρος του πλοίου στο οποίο συμπεριλαμβάνονται : (1) Το βάρος του ωφέλιμου φορτίου που είναι το κάθε είδους φορτίο που μεταφέρουν τα φορτηγά πλοία ή οι επιβάτες με τις αποσκευές τους, τα αυτοκίνητα και τα λοιπά εμπορεύματα που μεταφέρουν τα επιβατηγά οχηματαγωγά, κ.λ.π. (2) Το βάρος του πληρώματος με τις αποσκευές και τα εφόδια (τροφή και νερό). (3) Το βάρος των καυσίμων και του νερού των λεβήτων. (4) Το βάρος των υλικών συντήρησης σκάφους, μηχανών και εγκαταστάσεων (χρώματα, λάδια, κ.λ.π.). (5) Το βάρος του αφαιρετού έρματος. Σελίδα 76

85 Σ χ ή μ α, Δ ι α σ τ ά σ ε ι ς κ α ι Β ά ρ ο ς Π λ ο ί ο υ Το άθροισμα αυτών των δύο κατηγοριών βαρών δηλαδή του ίδιου ή μόνιμου βάρους και του πρόσθετου ή νεκρού βάρους αποτελεί το έμφορτο εκτόπισμα του πλοίου κατά το οποίο ισχύει η σχέση: Εκτόπισμα = Βάρος πλοίου = Μόνιμο + Νεκρό βάρος. Ο όρος DEADWEIGHT : Με αυτόν τον διεθνή όρο, του οποίου η σύντμηση είναι DW εννοείται ακριβώς το πρόσθετο βάρος του πλοίου. Ο όρος αυτός έχει μεγάλη χρήση στα φορτηγά πλοία και κυρίως στα δεξαμενόπλοια (TANKERS) και συνήθως συμβολίζει την μεταφορική ικανότητα του σκάφους σε τόνους, δηλαδή το ωφέλιμο φορτίο του δεδομένου ότι τα υπόλοιπα φορτία καταλαμβάνουν ένα μικρό ποσοστό σε σύγκριση με τον όγκο και το βάρος του μεταφερόμενου φορτίου (πετρελαίου, κ.λ.π.). Π.χ. όταν λέμε ότι ένα TANKER είναι εκτοπίσματος τον. D.W. σημαίνει ότι το ωφέλιμο φορτίο του, δηλαδή το πετρέλαιο που μπορεί να μεταφέρει πλησιάζει τους τόνους. Σελίδα 77

86 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ 8. Στοιχεία της Μεταλλικής Κατασκευής του Πλοίου Η μεταλλική κατασκευή ενός σκάφους πρέπει να είναι κατασκευασμένη κατά τέτοιον τρόπο ούτως ώστε: Να εξασφαλίζει στο πλοίο την αντοχή που χρειάζεται. Να είναι τελείως στεγανή για να μπορεί το πλοίο να πλέει με ασφάλεια. Να έχει όσο το δυνατό μικρότερο βάρος, χωρίς όμως να μειωθεί η αντοχή και η στεγανότητά του. Την στεγανή μεταλλική κατασκευή του σκάφους, αποτελούν το εξωτερικό του περίβλημα, το οποίο απαρτίζεται από τις σειρές ελασμάτων του πυθμένα, των πλευρών και του κυρίου καταστρώματος. Αυτή όμως η κατασκευή, η οποία ουσιαστικά αποτελεί το κέλυφος του πλοίου, δεν έχει την απαιτούμενη αντοχή αν δεν ενισχυθεί κατάλληλα με ένα σύστημα εγκάρσιων και διαμήκων ενισχύσεων. Οι κυριότερες ενισχύσεις του περιβλήματος του σκάφους, οι οποίες και του εξασφαλίζουν την αντοχή που χρειάζεται για να αντιμετωπίσει με ασφάλεια τις διάφορες κοπώσεις είναι : (1) Τα εγκάρσια και διαμήκη στεγανά διαφράγματα, τα οποία ονομάζονται φρακτές και τα οποία μπορεί να είναι στεγανά ή όχι, και (2) Οι ενισχύσεις εκείνες που όπως λέμε αποτελούν τον σκελετό του σκάφους και οι οποίες είναι : Η τρόπιδα (κεντρική σειρά ελασμάτων πυθμένα), με την στείρα (κοράκι) και το ποδόστημα. Σελίδα 78

87 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Οι σταθμίδες του πυθμένα (girders), οι λώροι των πλευρών (stringers) και οι διαδοκίδες των καταστρωμάτων (deck girders), τα οποία αποτελούν τις διαμήκεις ενισχύσεις και Οι έδρες του πυθμένα (Floors), οι νομείς των πλευρών (Frames) και τα ζυγά του καταστρώματος (Deck beams), τα οποία και αποτελούν τις εγκάρσιες ενισχύσεις του περιβλήματος ή του κελύφους του πλοίου. 8.1 Συστήματα ενισχύσεων Η διάταξη των ενισχύσεων δεν είναι η ίδια σε όλα τα πλοία αλλά εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, οι σπουδαιότεροι από τους οποίους είναι : Ο τύπος του πλοίου Το μέγεθος του και Ο προορισμός του. Ο τρόπος ή η μέθοδος με την οποία είναι τοποθετημένες οι βασικές ενισχύσεις του περιβλήματος του σκάφους, δηλαδή οι νομείς του, είναι και το σύστημα ενισχύσεων ή σύστημα ναυπήγησης. Στις κατασκευές των πλοίων γενικά, εφαρμόζονται τρία συστήματα ενισχύσεων : Το εγκάρσιο σύστημα Το διάμηκες σύστημα και Το μικτό σύστημα Εγκάρσιο σύστημα ενισχύσεων Στα πλοία με αυτό το σύστημα ενισχύσεων, το οποίο είναι και το παλιότερο, οι νομείς των πλευρών και τα ζυγά των καταστρωμάτων τοποθετούνται κατά το εγκάρσιο του σκάφους σε μικρές αποστάσεις μεταξύ τους, σχηματίζοντας έναν Σελίδα 79

88 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ ισχυρό εγκάρσιο σκελετό, ο οποίος συμπληρώνεται στον πυθμένα με τις εγκάρσιες έδρες. Εικόνα 25: Εγκάρσιο σύστημα ενισχύσεων σε φορτηγό σκάφος και διαδοκίδες, για να γίνεται πλήρης εκμετάλλευση του χώρου του αμπαριού Διάμηκες σύστημα ενισχύσεων Κατά το σύστημα αυτό οι νομείς σε όλα τα τμήματα του σκάφους (πυθμένα, πλευρά, φρακτές, καταστρώματα, κ.λ.π.), τοποθετούνται κατά το διάμηκες (από πρύμνη προς πλώρη) και σχηματίζουν έτσι έναν ισχυρό διαμήκη σκελετό. Ο σκελετός αυτός ενισχύεται κατά το εγκάρσιο με κατασκευασμένους από ελάσματα κατάλληλους εγκάρσιους ενισχυμένους νομείς, όπως φαίνεται στην Εικόνα 26. Σελίδα 80

89 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Εικόνα 26: Διάμηκες σύστημα ενισχύσεων σε TANKER Σελίδα 81

90 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Μικτό σύστημα ενισχύσεων Το μικτό σύστημα ενισχύσεων είναι συνδυασμός των δύο προηγούμενων συστημάτων, δηλαδή του εγκάρσιου και του διαμήκους. Το σύστημα αυτό έχει μεγάλη εφαρμογή στην κατασκευή όλων σχεδόν των τύπων των πλοίων, κυρίως όμως εμπορικών. Στην Εικόνα 27, φαίνεται η διάταξη των ενισχύσεων σε ένα δεξαμενόπλοιο με μικτό σύστημα. Εικόνα 27: Μικτό σύστημα ενισχύσεων σε TANKER Σελίδα 82

91 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ 8.2 Σύντομη περιγραφή των μερών της μεταλλικής κατασκευής του σκάφους Πυθμένας Διπύθμενα Η μορφή και η σύνθεση της κατασκευής του πυθμένα του σκάφους εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες όπως είναι : Ο τύπος του πλοίου Το φορτίο που μεταφέρει Το μέγεθος του Το σύστημα ενισχύσεών του Οι λειτουργικές του απαιτήσεις, κ.λ.π. Σε γενικές γραμμές και με βάση τους πιο πάνω παράγοντες, ο πυθμένας ενός σκάφους διαμορφώνεται σύμφωνα με νομοθετημένους κανονισμούς των νηογνωμόνων για κάθε τύπο πλοίου. Οι κανονισμοί αυτοί προβλέπουν και την ύπαρξη ή όχι διπύθμενου στο σκάφος ανάλογα πάντα με τους πιο πάνω παράγοντες. Ο πυθμένας κάθε σκάφους θα πρέπει να αντέχει στις πιέσεις που δημιουργούνται πάνω του από την θάλασσα, καθώς και στα φορτία που ασκούν τα υπόβαθρα (τακαρίες) των δεξαμενών κατά τον δεξαμενισμό του σκάφους. Η ύπαρξη διπύθμενου, αν και είναι δαπανηρή, επιβάλλεται από τους κανονισμούς για τους περισσότερους τύπους πλοίων, κυρίως για λόγους ασφαλείας του σκάφους και του φορτίου του, αλλά και για λόγους προστασίας και ενίσχυσης της κατασκευής τους. Τα πετρελαιοφόρα ήταν ένας τύπος πλοίου για τον οποίο οι κανονισμοί δεν απαιτούσαν την κατασκευή διπύθμενου. Τα τελευταία όμως χρόνια νέοι κανονισμοί επιβάλλουν την ύπαρξη όχι μόνο διπύθμενου, αλλά και διπλών Σελίδα 83

92 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ τοιχωμάτων στις πλευρές (DOUBLE SKIN), κυρίως για την αποφυγή της θαλάσσιας ρύπανσης αλλά και για λόγους μεγαλύτερης αντοχής και ασφάλειας του σκάφους. Εικόνα 28: Διάταξη πυθμένα σκάφους με διπύθμενο και διάμηκες σύστημα νομέων Οι διαμήκεις νομείς του πυθμένα ενισχύονται με εγκάρσιες έδρες στο πάνω μέρος των οποίων σχηματίζεται ο εσωτερικός πυθμένας του σκάφους (INNER BOTTOM ή TANK TOP). Πρέπει να σημειώσουμε πως τα ελάσματα της τρόπιδας έχουν μεγαλύτερο πάχος από τα υπόλοιπα ελάσματα του πυθμένα και εσωτερικά ενισχύονται με την κεντρική σταθμίδα και άλλες εγκάρσιες ενισχυτικές έδρες και μπρακέτα, γιατί η περιοχή αυτή του σκάφους δέχεται μεγάλα φορτία κατά τον δεξαμενισμό του πλοίου, επειδή έρχεται σε επαφή με τα κεντρικά υπόβαθρα (τακαρίες) της δεξαμενής. Σελίδα 84

93 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Οι δεξαμενές και οι χώροι που δημιουργούνται από την κατασκευή των διπυθμένων, χρησιμοποιούνται για διάφορες χρήσεις όπως: Δεξαμενές πετρελαίου, Δεξαμενές λαδιού, Δεξαμενές έρματος κ.λ.π. Συνήθως, σε όλα τα πλοία που έχουν διπύθμενα, το ύψος τους στην θέση του μηχανοστασίου είναι μεγαλύτερο για την εξυπηρέτηση των εγκαταστάσεων της κύριας μηχανής. Τα ελάσματα της οροφής του διπύθμενου (Tank top), συνδέονται με την πλευρά του σκάφους με διάφορους τρόπους. Τέλος, θα πρέπει να σημειώσουμε πως στην περιοχή του κυρτού της γάστρας και συγκεκριμένα στο κέντρο του και από τις δύο πλευρές του σκάφους, τοποθετούνται τα παρατροπίδια (BILGE KEELS) τα οποία, όπως είναι γνωστό, δεν αποτελούν στοιχεία αντοχής του σκάφους, αλλά έχουν σκοπό την ελάττωση των διατοιχισμών του. Τα παρατροπίδια είναι συνήθως βολβολάμες με πλάτος και μήκος ανάλογα με το μέγεθος του πλοίου και τα οποία δεν συγκολλούνται απ ευθείας στο σκάφος, αλλά πάνω σε μια λάμα η οποία είναι κολλημένη πάνω στα ελάσματα του κυρτού της γάστρας μόνιμα, όπως φαίνεται στην Εικόνα 29. Βέβαια, υπάρχουν και άλλοι τρόποι τοποθέτησης των παρατροπιδίων στο σκάφος, που όμως δεν διαφέρουν πολύ μεταξύ τους. Σελίδα 85

94 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Εικόνα 29: Τοποθέτηση παρατροπιδίου επί του ελάσματος του κυρτού της γάστρας Το εξωτερικό περίβλημα του σκάφους Είπαμε σε προηγούμενη παράγραφο πως το εξωτερικό περίβλημα του σκάφους περιλαμβάνει τα ελάσματα του πυθμένα, των πλευρών, την πλώρη και την πρύμνη. Το περίβλημα αυτό αποτελείται από πολλές σειρές ελασμάτων (Strakes) και κάθε σειρά από πολλά ελάσματα. Κάθε σειρά ελασμάτων χαρακτηρίζεται με ένα γράμμα ξεκινώντας από το Α με το οποίο χαρακτηρίζεται το έλασμα της τρόπιδας και συνεχίζοντας προς τα δεξιά και αριστερά με τα γράμματα B, C, D, κ.λ.π., με τα οποία χαρακτηρίζονται όλες οι σειρές των ελασμάτων μέχρι το κύριο κατάστρωμα. Κάθε έλασμα τώρα χαρακτηρίζεται με έναν αριθμό ξεκινώντας από την πρύμνη προς την πλώρη. Έτσι, μπορούμε εύκολα και με βάση το σχέδιο του περιβλήματος να εντοπίσουμε οποιοδήποτε έλασμα. Τα ελάσματα μέχρι και το κυρτό της γάστρας χαρακτηρίζονται σαν ελάσματα πυθμένα (Bottom plates) ενώ τα υπόλοιπα μέχρι το κύριο κατάστρωμα σαν ελάσματα πλευρών (Side shell plate). Σελίδα 86

95 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Η κεντρική σειρά ελασμάτων κάτω από την κεντρική σταθμίδα ονομάζεται επίπεδη τρόπιδα (Flat keel). Οι σειρές ελασμάτων στο σημείο της ένωσης της πλευράς με τον πυθμένα ονομάζονται σειρές κυρτού γάστρας (Bilge strakes). Η τελευταία σειρά ελασμάτων της πλευράς στο σημείο της ένωσής της με το κύριο κατάστρωμα λέγεται σειρά ελασμάτων ζωστήρα (Sheer strakes). Οι διαμήκεις ενώσεις των ελασμάτων ονομάζονται ραφές (Seams) και οι εγκάρσιες, σόκορα (Butt ends). Για τις ενισχύσεις των ελασμάτων του πυθμένα μιλήσαμε στην προηγούμενη παράγραφο. Τα ελάσματα των πλευρών ενισχύονται, όπως έχουμε ξαναπεί, με τους νομείς οι οποίοι μπορεί να είναι εγκάρσιοι ή διαμήκεις. Επίσης, μπορεί να είναι απλοί (frames) ή ενισχυμένοι (Web frames). Ανάλογα με τον τύπο και το μέγεθος του σκάφους, καθώς και με το σύστημα των ενισχύσεων του, τα πλευρικά ελάσματα ενισχύονται και με τους λώρους (stringer) οι οποίοι όπως είπαμε είναι διαμήκεις πλευρικές ενισχύσεις σε πλοία με εγκάρσιο κυρίως σύστημα ενισχύσεων. Οι ενισχύσεις αυτές είναι αναγκαίες για την εξουδετέρωση των πλευρικών πιέσεων και καταπονήσεων που δέχεται το σκάφος. Σύμφωνα δε με τους κανονισμούς των νηογνωμόνων, το πάχος των ελασμάτων του ζωστήρα και του κυρτού της γάστρας είναι μεγαλύτερο από το πάχος των υπολοίπων ελασμάτων της πλευράς Φρακτές (Μπουλμέδες) Οι φρακτές ή μπουλμέδες είναι εγκάρσια ή διαμήκη διαφράγματα του πλοίου, τα οποία χρησιμεύουν για την εσωτερική υποδιαίρεσή του, καθώς και για την ενίσχυση της αντοχής και της στεγανότητας της κατασκευής του. Γενικά, οι φρακτές διακρίνονται σε στεγανές και μη στεγανές. Σελίδα 87

96 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Οι εγκάρσιες στεγανές φρακτές είναι αυτές που παίζουν μεγάλο ρόλο στην στεγανή υποδιαίρεση και αντοχή του πλοίου. Ο αριθμός των εγκάρσιων στεγανών φρακτών εξαρτάται από τον τύπο και το μήκος του πλοίου. Ο ελάχιστος αριθμός των φρακτών αυτού του είδους για τα συνήθη πλοία είναι τέσσερις: Η πρωραία στεγανή φρακτή συγκρούσεως Η στεγανή φρακτή του μηχανοστασίου Η στεγανή φρακτή του λεβητοστασίου και Η στεγανή φρακτή της πρύμνης (του στυπιοθλίπτη) Όλα όμως τα πλοία και κυρίως τα επιβατηγά, τα φορτηγά, τα πολεμικά και τα πετρελαιοφόρα, ανάλογα με το μέγεθος και τον τύπο τους διαθέτουν πολύ περισσότερες εγκάρσιες στεγανές φρακτές, οι οποίες εκτείνονται από τον πυθμένα μέχρι το κύριο κατάστρωμα. Διαμήκεις στεγανές φρακτές θα συναντήσουμε στα πετρελαιοφόρα (TANKERS) και σε ορισμένους τύπους πολεμικών πλοίων. Από πλευράς κατασκευής, οι φρακτές μπορεί να είναι επίπεδες ή κυματοειδείς (CORRUGATED). Οι εγκάρσιες επίπεδες στεγανές φρακτές ενισχύονται κατάλληλα με κάθετους νομείς και εφ όσον χρειάζεται με οριζόντια ενισχυτικά ελάσματα (λώρους ή stringer). Η σύνδεσή τους με τους διαμήκεις νομείς των πλευρών, των καταστρωμάτων κ.λ.π. γίνεται με κατάλληλους αγκώνες (μπρακέτα). Οι διαμήκεις επίπεδες φρακτές και εφ όσον το σκάφος έχει διάμηκες σύστημα ενισχύσεων, ενισχύονται με διαμήκεις ενισχύσεις. Τόσο οι εγκάρσιες, όσο και οι διαμήκεις στεγανές φρακτές ανάλογα με τον βαθμό στεγανότητάς τους διακρίνονται σε: Σελίδα 88

97 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Υδατοστεγείς (WATER TIGHT) Ελαιοστεγείς (OIL TIGHT) και Αεροστεγείς (AIR TIGHT) Εκτός από τις επίπεδες στεγανές φρακτές, μεγάλη εφαρμογή κυρίως σε δεξαμενόπλοια (TANKERS) και σε πλοία μεταφοράς φορτίου χύδην (BULK CARRIER), έχουν και οι κυματοειδείς φρακτές, οι οποίες λόγω του σχήματος και της κατασκευής τους δεν χρειάζονται ενισχύσεις πάνω στα κυματοειδή ελάσματα. Επειδή η στεγανότητα των χώρων και διαμερισμάτων ενός πλοίου, είναι στοιχεία απαραίτητα για την ασφάλεια του, κάθε διάβαση σωλήνων από στεγανές φρακτές γίνεται με ορισμένο από τους κανονισμούς τρόπο Καταστρώματα Το κατάστρωμα ή τα καταστρώματα μαζί με το περίβλημα και τις φρακτές αποτελούν τα σπουδαιότερα στοιχεία σύνδεσης και αντοχής του σκάφους. Ο αριθμός των καταστρωμάτων ενός πλοίου εξαρτάται από τον τύπο, το μέγεθος και τον προορισμό του. Τα καταστρώματα των φορτηγών πλοίων διακρίνονται συνήθως: Στο κύριο κατάστρωμα (Μain deck), που είναι και το σπουδαιότερο από πλευράς αντοχής του σκάφους και το οποίο είναι συνεχές και εκτείνεται σε όλο το μήκος του πλοίου. Στο κατάστρωμα πρυμναίας υπερκατασκευής (Poop deck), το οποίο ονομάζεται και επίστεγο. Στο κατάστρωμα πρωραίας υπερκατασκευής (Forecastle deck), το οποίο ονομάζεται και πρόστεγο. Στα ενδιάμεσα η κατώτερα καταστρώματα (Lower decks or Twin decks), τα οποία ονομάζονται και υποφράγματα (κουραδόροι), και Στα καταστρώματα της γέφυρας (Bridge decks). Σελίδα 89

98 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Τα καταστρώματα αποτελούνται από σειρές ελασμάτων, τα οποία τοποθετούνται συνήθως κατά το διάμηκες του σκάφους, με τις ενισχύσεις τους, οι οποίες είναι ανάλογες με το σύστημα ενισχύσεων του σκάφους. Η ενίσχυση του καταστρώματος πλοίου με εγκάρσιο σύστημα ενισχύσεων γίνεται συνήθως με ενισχυμένα διαμήκη ενισχυτικά ελάσματα, τις διαδοκίδες (Deck girders), ενώ στα πλοία με διάμηκες σύστημα ενισχύσεων το κατάστρωμα ενισχύεται με κατάλληλα εγκάρσια ενισχυτικά ελάσματα (Deck webs), τα οποία τοποθετούνται κατά διαστήματα. Για λόγους αντοχής και διευκόλυνσης της ροής των νερών, τόσο το κύριο κατάστρωμα, όσο και το πρόστεγο και το επίστεγο πρέπει να έχουν σιμότητα και κύρτωμα, δηλαδή τόσο κατά την έννοια του μήκους, όσο και κατά το εγκάρσιο πρέπει να έχουν την κατάλληλη κλίση και καμπυλότητα αντίστοιχα. Τα ενδιάμεσα καταστρώματα μπορεί να είναι επίπεδα. Από κατασκευαστικής πλευράς, ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στην ενίσχυση των καταστρωμάτων στις περιοχές των ανοιγμάτων των κυτών και ιδιαίτερα στις γωνίες των ανοιγμάτων όπου συνήθως τοποθετούνται ελάσματα μεγαλυτέρου πάχους και ειδικές ενισχύσεις. Επίσης, ανάλογη προσοχή πρέπει να δίνεται και στην σύνδεση του καταστρώματος με την πλευρά του σκάφους η οποία γίνεται με διάφορους τρόπους ανάλογα με τον τύπο του πλοίου, το μέγεθος του και την μέθοδο των ενισχύσεων. Θα πρέπει να σημειώσουμε εδώ ότι συνήθως τα καταστρώματα των φορτηγών πλοίων γραμμής, στις περιοχές των ανοιγμάτων των αμπαριών στηρίζονται με ειδικά στηρίγματα κολώνες (Pillars). Επίσης, πρέπει να πούμε πως η πρώτη σειρά ελασμάτων του καταστρώματος προς την πλευρά του πλοίου (δεξιά και αριστερά), τα ελάσματα της οποίας συνδέονται με τα αντίστοιχα του ζωστήρα, ονομάζεται υδρορροή και είναι πολύ σημαντική από πλευράς αντοχής του σκάφους. Σελίδα 90

99 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Η πρύμνη Η περιοχή της πρύμνης είναι από τις δυσκολότερες της κατασκευής του πλοίου και χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή. Είναι το μέρος του σκάφους το οποίο δέχεται τις κοπώσεις και τους κραδασμούς από την λειτουργία της έλικας και του πηδαλίου. Στο τμήμα αυτό του σκάφους τοποθετείται ο μηχανισμός του πηδαλίου και ο στορέας του τελικού άξονα της έλικας. Επίσης, εδώ βρίσκεται και η πρυμναία δεξαμενή ζυγοστάθμισης (AFTER PEAK), καθώς και διάφοροι αποθηκευτικοί χώροι, κ.λ.π. Το πιο σοβαρό στοιχείο της κατασκευής της πρύμνης είναι το ποδόστημα ή ποδόσταμο, το οποίο μπορεί να είναι χυτό, συγκολλητό ή συνδυασμός και των δύο και συνδέεται κατάλληλα με τα εξωτερικά ελάσματα και της εσωτερικές ενισχύσεις του σκάφους. Η αντιμετώπιση των αυξημένων κοπώσεων της περιοχής επιτυγχάνεται με την ισχυρή κατασκευή του ποδοστήματος και την ενίσχυση της κατασκευής με : Αύξηση του πάχους των ακροπρυμναίων εξωτερικών ελασμάτων και με Μείωση της ισαπόστασης των νομέων και την τοποθέτηση περισσοτέρων και μεγάλου ύψους εγκάρσιων εδρών και διαφόρων άλλων ενισχύσεων. Επίσης, στο τμήμα αυτό στηρίζονται οι βραχίονες V (V BRACKETS) με τις ειδικές εσωτερικές τους ενισχύσεις για τα πλοία με περισσότερες από μία έλικες. Σελίδα 91

100 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Εικόνα 30: Διαμόρφωση πρύμνης φορτηγού σκάφους Η πλώρη Η κατασκευή της πλώρης των πλοίων παρουσιάζει αρκετά προβλήματα, όπως και η κατασκευή της πρύμνης. Όπως είναι γνωστό, η πλώρη δέχεται μετωπικές κοπώσεις οι οποίες αυξάνουν με την θαλασσοταραχή. Για τον λόγο αυτό η περιοχή αυτή των πλοίων πρέπει να Σελίδα 92

101 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ είναι κατάλληλα κατασκευασμένη και ενισχυμένη για να αντεπεξέλθει σε αυτές τις κοπώσεις. Υπάρχουν διαφόρων τύπων και μορφών πλώρες ανάλογα με τον τύπο, το μέγεθος και τον προορισμό του πλοίου. Στην Εικόνα 31, φαίνεται μια βολβοειδής πλώρη ενός φορτηγού πλοίου, η μορφή της οποίας χρησιμοποιείται πολύ σε όλους τους τύπους των σύγχρονων πλοίων, με διάφορες παραλλαγές στο σχήμα του βολβού. Η αυξημένη ενίσχυση της πλώρης επιτυγχάνεται με: Την αύξηση του πάχους των ελασμάτων του περιβλήματος. Τη μείωση της ισαπόστασης των νομέων και την τοποθέτηση περισσότερων και ισχυρότερων εγκαρσίων ενισχύσεων. Την τοποθέτηση πολλών και ισχυρών οριζοντίων ενισχύσεων (λώρων ή STRINGERS). Την τοποθέτηση φλαντζωτών εδρών μεγάλου ύψους σε κάθε νομέα του πυθμένα, επειδή στην περιοχή αυτή του σκάφους δεν υπάρχει διπύθμενο. Την τοποθέτηση εγκαρσίων ενισχυτικών δοκών και διαμήκων ενισχυτικών ελασμάτων. Οι κατασκευαστικές δυσκολίες της πλώρης είναι κυρίως η διαμόρφωση των ακροπρωραίων κομματιών της, τα οποία έχουν συνήθως διπλή καμπυλότητα (φουρκέτες) καθώς και η συναρμολόγησή τους, ιδίως σε πλώρες με βολβό. Μέσα στην πλώρη βρίσκεται το φρεάτιο στο οποίο μαζεύονται οι αλυσίδες των αγκυρών, το οποίο όπως ξέρουμε, ονομάζεται φρεάτιο αλύσεων ή CHAIN LOCKER. Επίσης, ο χώρος μεταξύ κυρίου καταστρώματος και καταστρώματος προστέγου χρησιμοποιείται σαν αποθήκη και ο υπόλοιπος χώρος της πλώρης κάτω από το κύριο κατάστρωμα είναι η πρωραία δεξαμενή ζυγοστάθμισης (FORE PEAK). Τέλος, επάνω στο κατάστρωμα του προστέγου είναι τοποθετημένοι οι εργάτες (βαρούλκα) των αγκυρών με τον υπόλοιπο εξοπλισμό τους. Σελίδα 93

102 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Εικόνα 31: Διαμόρφωση πλώρης φορτηγού σκάφους Σελίδα 94

103 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Υπερκατασκευές Υπερστεγάσματα και άλλα μεταλλικά μέρη του σκάφους Όπως έχουμε πει στην ονοματολογία των μερών του πλοίου, σαν υπερκατασκευές θεωρούνται όλα τα κατασκευάσματα πάνω από το κύριο κατάστρωμα του πλοίου τα οποία καταλαμβάνουν ολόκληρο το πλάτος του, όχι όμως και το μήκος του. Τέτοιες κατασκευές είναι το πρόστεγο (FORECASTLE DECK), το επίστεγο (POOP DECK) και οι πάνω από αυτό κατασκευές, γέφυρες, κ.λ.π. και το μεσόστεγο (BRIDGE DECK), το οποίο είναι αντίστοιχο με τα προηγούμενα, αλλά στο κέντρο του πλοίου και το οποίο είχαν τα πλοία με τις γέφυρες στον μέσον τους. Οι υπερκατασκευές αυτές αποτελούν συνέχεια της κατασκευής του κυρίου σκάφους, το κύριο κατάστρωμα του οποίου ενισχύεται κατάλληλα για τα φορτία αυτών των κατασκευών. Η μορφή, το μέγεθος και η διαρρύθμιση των υπερκατασκευών (κυρίως της γέφυρας) εξαρτώνται από τον τύπο, το μέγεθος και τον προορισμό του πλοίου. Εκτός από τις ενισχύσεις του κυρίου καταστρώματος στα σημεία των υπερκατασκευών, ενισχύονται κατάλληλα και τα πλευρά του πλοίου στα σημεία που αρχίζουν και τελειώνουν οι υπερκατασκευές με την τοποθέτηση ελασμάτων μεγαλύτερου πάχους, πάνω από την σειρά του ζωστήρα ή σε συνέχεια με αυτόν. Εκτός από τις υπερκατασκευές πάνω από το κύριο κατάστρωμα ενός σκάφους, υπάρχουν και τα υπερστεγάσματα, τα οποία όπως επίσης είπαμε στην ονοματολογία των μερών του πλοίου, είναι κατασκευές πάνω από το κύριο κατάστρωμα του πλοίου οι οποίες καταλαμβάνουν μέρος του πλάτους και του μήκους του. Το είδος των υπερστεγασμάτων εξαρτάται από τον τύπο και τον προορισμό του πλοίου, π.χ. στα φορτηγά πλοία σαν υπερστεγάσματα χαρακτηρίζονται οι οικίσκοι των γερανών (MAST HOUSES), κ.λ.π. Σελίδα 95

104 Σ τ ο ι χ ε ί α τ η ς Μ ε τ α λ λ ι κ ή ς Κ α τ α σ κ ε υ ή ς τ ο υ Π λ ο ί ο υ Γενικά, τα υπερστεγάσματα δεν αποτελούν στοιχεία αντοχής του πλοίου. Η κατασκευή τους όμως ακολουθεί τους κανόνες και την ποιότητα της κατασκευής του υπόλοιπου σκάφους. Συνήθως, έχουν την γενική ονομασία DECK HOUSES (κατασκευές καταστρώματος). Τα μέρη της μεταλλικής κατασκευής των πλοίων για τα οποία μιλήσαμε μέχρι τώρα, αναφέρονται κυρίως σε κλασικά εμπορικά πλοία. Υπάρχουν όμως και πολλοί τύποι πλοίων των οποίων η μεταλλική κατασκευή παρουσιάζει ιδιομορφίες, τις οποίες δεν είναι δυνατόν να συμπεριλάβουμε σε αυτή την ενότητα γιατί ξεφεύγουν από τα όρια και τον σκοπό της που είναι μια γενική κατ αρχήν ενημέρωση του τεχνίτη ελασματουργού για τα τμήματα της κύριας μεταλλικής κατασκευής των πλοίων. Βέβαια, εκτός από τα μέρη που αναφέραμε, υπάρχουν και ορισμένα άλλα τα οποία αποτελούν κυρίως μέρη του εξοπλισμού των πλοίων και σαν τέτοια θα μπορούσαμε να χαρακτηρίσουμε το πηδάλιο, τα παραπέτα, τις βάσεις των μηχανών, τα διάφορα στοιχεία πρόσδεσης, όπως οι τονοδηγοί, οι δέστρες, κ.λ.π., τα τοιχώματα των στομίων των αμπαριών (HATCH COAMINGS), τα καπάκια των στομίων των αμπαριών (HATCH COVERS) και διάφορα άλλα. Σελίδα 96

105 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή 9. Ελασματουργικές εργασίες στη μεταλλική συγκολλητή κατασκευή 9.1 Εργασίες χαρακτηρίου (Σάλας) Το χαρακτήριο ή «σάλα» είναι το τμήμα του ναυπηγείου στο οποίο γίνεται η χάραξη των ναυπηγικών γραμμών του σκάφους σε φυσικό μέγεθος, δηλαδή με κλίμακα 1:1. Η δουλειά αυτή γίνεται από εξειδικευμένους ελασματουργούς χαράκτες (σαλαδόροι), οι οποίοι με την βοήθεια ορισμένων στοιχείων χαράσσουν στο δάπεδο του χαρακτηρίου, το οποίο έχει τις αναγκαίες διαστάσεις και είναι κατάλληλα προετοιμασμένο, τις αναγκαίες ναυπηγικές γραμμές του σκάφους σε φυσικό μέγεθος. Με βάση αυτές τις γραμμές και με την βοήθεια των κατασκευαστικών σχεδίων κάθε περιοχής του σκάφους, κατασκευάζονται στη συνέχεια τα μοδέλα των διαφόρων κομματιών του σκάφους από ξύλινους πήχεις, λατάκια, χάρμποτ, σκληρά χαρτόνια ή άλλα κατάλληλα υλικά ανάλογα με το μέγεθος κάθε κομματιού. Τα μοδέλα αυτά στη συνέχεια προωθούνται στο βαρύ ελασματουργείο για χάραξη, κοπή και διαμόρφωση αν χρειάζεται. Πλέον, όλη η διαδικασία αυτή της χάραξης των γραμμών και της σχεδίασης των κομματιών γίνεται με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών, οι οποίοι μεταφέρουν όλα τα σχετικά στοιχεία σε διάτρητες ταινίες ή σε δισκέτες τις οποίες χρησιμοποιούν οι σύγχρονες φλογοκοπτικές μηχανές για την κοπή και το μαρκάρισμα αυτών των κομματιών. Κατά συνέπεια, η συμμετοχή του χαρακτηρίου στην διαδικασία της κατασκευής του σκάφους στα μεγάλα και σύγχρονα ναυπηγεία είναι σήμερα πολύ περιορισμένη. Σελίδα 97

106 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εκτός όμως από την κατασκευή των μοδέλων των κομματιών, στο χαρακτήριο κατασκευάζονται και διάφορα μοδέλα τα οποία χρησιμεύουν στην διαμόρφωση ορισμένων ελασμάτων και μορφοσιδήρων. Με τα μοδέλα αυτά ελέγχεται η καμπυλότητα η κλίση ή η μορφή που πρέπει να πάρει κάθε κομμάτι ανάλογα με την θέση του στο πλοίο. Τέλος, από το χαρακτήριο παίρνουμε και διάφορα άλλα στοιχεία ελέγχου για όλες τις φάσεις της κατασκευής του πλοίου. 9.2 Εργασίες στο Βαρύ Ελασματουργείο Το βαρύ ελασματουργείο είναι το τμήμα του ναυπηγείου στο οποίο προετοιμάζονται όλα τα κομμάτια που αποτελούν το κύριο σκάφος. Δηλαδή, κόβονται και διαμορφώνονται τα ελάσματα και τα μορφοσίδηρα του πυθμένα, των διπυθμένων, των φρακτών, των πλευρών, των καταστρωμάτων, των υπερκατασκευών και υπερστεγασμάτων, της πλώρης, της πρύμνης και όλων των υπολοίπων κομματιών που προορίζονται για τον βαρύ εξοπλισμό του σκάφους, όπως : ιστοί, δέστρες, καπάκια αμπαριών, παραπέτα, παρατροπίδια, πηδάλια, κ.λ.π. Η σειρά προετοιμασίας καθώς και οι διάφορες θέσεις κατεργασίας των κομματιών στο βαρύ ελασματουργείο είναι σε γενικές γραμμές η πιο κάτω. Κατ αρχήν, πρέπει να πούμε πως όλη η διαδικασία της παραγωγής των κομματιών του σκάφους στο βαρύ ελασματουργείο γίνεται με τη βοήθεια των κατασκευαστικών σχεδίων κάθε περιοχής του καθώς και με διάφορα άλλα σκίτσα και έντυπα που συνοδεύουν τα σχέδια αυτά. Τα βασικότερα από αυτά τα έντυπα είναι οι κατάλογοι ή λίστες υλικών, τα σκίτσα των ελασμάτων που προορίζονται να κοπούν στις μηχανές φλογοκοπής, (αυτόματες, παραλληλοκόπτες κλπ) τα σκίτσα Σελίδα 98

107 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή με την μορφή και τις διαστάσεις των μορφοσιδήρων και τα σκίτσα ελασμάτων ή αγκώνων που προορίζονται για χάραξη και κοπή (αν υπάρχουν) με φορητά εργαλεία φλογοκοπής. Με τη βοήθεια λοιπόν των καταλόγων των υλικών, (material lists), γίνεται η προμήθεια των απαιτουμένων ελασμάτων και μορφοσιδήρων από την αποθήκη, τα οποία σε ένα σύγχρονο και οργανωμένο ναυπηγείο πριν μπουν στο ελασματουργείο περνούν από ένα μηχάνημα το οποίο ονομάζεται ρόλλος εύθυνσης, για να αποκατασταθούν τυχόν στραβώματα που μπορεί να έχουν. Στη συνέχεια περνούν από ένα συγκρότημα αμμοβολής και χρωματισμού, όπου τόσο τα ελάσματα όσο και τα μορφοσίδηρα υποβάλλονται σε αμμοβολή και στη συνέχεια βάφονται με ένα στρώμα αντισκωριακού χρώματος (PRIMER) το οποίο θα προστατεύει τα κομμάτια που θα βγουν από αυτά, μέχρι την τελική τους βαφή Κοπές, χαράξεις Μετά την ολοκλήρωση της πιο πάνω διαδικασίας, τα ελάσματα και τα μορφοσίδηρα εισέρχονται στον χώρο του ελασματουργείου συνήθως πάνω σε ρόλλους μεταφοράς και κατανέμονται κατ αρχήν στις πρώτες θέσεις κατεργασίας τους, οι οποίες είναι: Α) Οι αυτόματες μηχανές φλογοκοπής Στις μηχανές αυτές μεταφέρονται τα ελάσματα από τα οποία θα κοπούν και θα μαρκαριστούν τα διάφορα κομμάτια του σκάφους με τη βοήθεια διάτρητων ταινιών, δισκετών ή και ειδικών σχεδίων, ανάλογα με τον τύπο και το μέγεθος της μηχανής και των κομματιών. Στα σύγχρονα ναυπηγεία υπάρχουν διάφορα είδη, μεγέθη και τύποι τέτοιων μηχανών οι οποίες έχουν σήμερα αντικαταστήσει τον Σελίδα 99

108 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή παραδοσιακό τρόπο χάραξης των κομματιών με το χέρι και κοπής τους στη συνέχεια με φορητά εργαλεία φλογοκοπής. Εικόνα 32: Αυτόματη φλογοκοπτική μηχανή CNC με δυνατότητα κοπής και με PLASMA μέσα στο νερό. (under water plasma cutting) Εικόνα 33: Εγκατάσταση κοπής με LASER Σελίδα 100

109 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Β) Η χάραξη και κοπή ελασμάτων με τη βοήθεια σκίτσων ή μοδέλων Στη θέση αυτή κατευθύνονται τα ελάσματα εκείνα πάνω στα οποία θα χαραχθούν και στη συνέχεια θα κοπούν διάφορα κομμάτια, με τη βοήθεια σκίτσων του σχεδιαστηρίου ή διαφόρων μοδέλων που κατασκευάζει το χαρακτήριο. Η χάραξη των κομματιών αυτών πάνω στα ελάσματα γίνεται από ειδικευμένους ελασματουργούς χαράκτες και στη συνέχεια η κοπή τους γίνεται από τεχνίτες φλογοχειριστές πάνω σε κατάλληλους πάγκους. Οι γραμμές κοπής των κομματιών (το σημάδεμα) γίνεται με το σημαδευτήρι και το εν συνεχεία ποντάρισμα της γραμμής με το χέρι ή με ειδικό ανεξίτηλο χρώμα με την χρήση ειδικής ξύλινης γραφίδας. Οι μεγάλες ευθείες γραμμές κοπής σημαδεύονται με το νήμα στάθμης και ποντάρονται στη συνέχεια. Αυτός ο τρόπος της χάραξης και κοπής των κομματιών είναι ξεπερασμένος τουλάχιστον για τις νέες κατασκευές στα μεγάλα ναυπηγεία, δεν παύει όμως να εφαρμόζεται για κομμάτια των επισκευών των πλοίων και για διάφορες άλλες δουλειές. Σήμερα το σύνολο σχεδόν των κομματιών ενός νεο-κατασκευαζόμενου πλοίου σε μεγάλα και οργανωμένα ναυπηγεία, κόβεται στις αυτόματες και μη φλογοκοπτικές μηχανές με διάφορους τρόπους (οξυγονοκοπή, κοπή με PLASMA, κοπή με LASER κλπ) Σελίδα 101

110 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Γ) Η χάραξη και κοπή μορφοσιδήρων Στη θέση αυτή κατευθύνονται όλων των ειδών τα μορφοσίδηρα που προορίζονται για την κατασκευή του σκάφους (λάμες, ράβδοι, σιδηρογωνίες, σιδηροδοκοί κ.λ.π.). Εκεί τοποθετούνται πάνω σε καβαλέτα όπου σημαδεύονται από τεχνίτες χαράκτες ελασματουργούς και στη συνέχεια κόβονται από τεχνίτες φλογοχειριστές με εργαλεία του χεριού ή φορητά και διαμορφώνονται τα άκρα τους για συγκόλληση. Η δουλειά αυτή γίνεται με τη βοήθεια κατάλληλων σκίτσων του σχεδιαστηρίου ή μοδέλων και στοιχείων του χαρακτηρίου. Σε ναυπηγεία με αυτοματοποιημένα συστήματα παραγωγής υπάρχουν ρομποτικά συστήματα σήμανσης και κοπής των κάθε είδους μορφοσιδήρων Σήμανση (Μαρκάρισμα) των κομματιών Σε κάθε ένα από τα κομμάτια που παράγονται στις πιο πάνω θέσεις που αναφέραμε, γράφονται με κατάλληλο μαρκαδόρο ή με μπογιά διάφορα στοιχεία για την αναγνώρισή τους και διάφοροι συμβολισμοί. Επίσης, χαράσσονται από τις μηχανές με κατάλληλο τρόπο (ανεξίτηλη στάθμη) ή από τεχνίτες χαράκτες, διάφορες γραμμές απαραίτητες για τη μετέπειτα κατεργασία ή και την συναρμολόγησή τους με άλλα κομμάτια. Η δουλειά αυτή λέγεται σήμανσηήμαρκάρισμα τωνκομματιών και γίνεται ταυτόχρονα με την παραγωγή τους, σε οποιαδήποτε από τις θέσεις που αναφέραμε. Τα διάφορα στοιχεία, οι διάφοροι συμβολισμοί και οι γραμμές που θα συναντήσουμε στα κομμάτια ανάλογα με το μέγεθος και την σπουδαιότητά τους είναι: α. Τα στοιχεία ταυτότητας του κομματιού, τα οποία είναι: Σελίδα 102

111 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή (1) Ο αριθμός του σκάφους π.χ (2) Ο αριθμός του σχεδίου π.χ (3) Ο αριθμός του κομματιού π.χ. ΕΛ. 24 (4) Η ένδειξη ΔΕ ή AΡ π.χ. ΑΡ (5) Ο αριθμός του Τομέα π.χ. ΤΟΜ 012 (6) Ο αριθμός του Νομέα π.χ. ΝΟΜ. 46 Από τα πιο πάνω στοιχεία, κάθε ναυπηγείο ανάλογα με την μέθοδο της παραγωγής του και το είδος και το μέγεθος του κομματιού, σημειώνει στα κομμάτια αυτά τα στοιχεία που είναι απαραίτητα. β. Οι διάφορες γραμμές. Τέτοιες γραμμές είναι: Οι γραμμές συναρμολόγησης WATERLINES (WL) και VERTICALS (VK). Οι γραμμές που προσδιορίζουν την θέση των νομέων σε μεγάλα κομμάτια Οι γραμμές που προσδιορίζουν την θέση της τοποθέτησης άλλων κομματιών Οι βοηθητικές γραμμές για τον ρόλλο, την πρέσα, κ.λ.π. γ. Οιδιάφοροι συμβολισμοί, οι οποίοι χρησιμεύουν για την μετέπειτα κατεργασία ή και για την συναρμολόγηση όπως είπαμε των κομματιών. Τέτοιοι συμβολισμοί είναι: Σελίδα 103

112 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή που σημαίνει ότι το κέντρο του σκάφους (CENTER LINE) βρίσκεται προς το μέρος που Δείχνει το βέλος που σημαίνει ότι το άνω μέρος του κομματιού είναι προς τα εκεί που δείχνει το βέλος που σημαίνει ότι το κομμάτι προς την πλευρά που δείχνει το βέλος είναι μακρύτερο που σημαίνει ότι η πλευρά του κομματιού που δείχνει το βέλος πρέπει να κατεργαστεί στην πλάνη Οι συμβολισμοί αυτοί σημαίνουν ότι το πάχος των κομματιών που θα τοποθετηθούν στο σημείο αυτό, πρέπει να είναι από το μέρος της γραμμής που βρίσκεται ο συμβολισμός. Ο συμβολισμός αυτός σημαίνει ότι το πάχος της ενίσχυσης ή του κομματιού που θα τοποθετηθεί στο σημείο αυτό, πρέπει να βρίσκεται συμμετρικά δεξιά και αριστερά της γραμμής, δηλαδή η γραμμή να είναι στο κέντρο του πάχους. Ανάλογα με την μορφή αυτού του είδους των συμβολισμών πρέπει να είναι και η διαμόρφωση της πλευράς του κομματιού στην οποία βρίσκεται (Φρέζες για συγκόλληση) που σημαίνει ότι το κομμάτι μετά την κοπή του θα πρέπει να μεταφερθεί για κατεργασία στο μηχάνημα που γράφεται κάτω από τα στοιχεία ταυτότητός του. Σελίδα 104

113 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Τέλος, θα πρέπει να πούμε λίγα πράγματα για τους διάφορους συμβολισμούς που συναντούμε στα κατασκευαστικά σχέδια και οι οποίοι έχουν σχέση με την παραγωγή των κομματιών του σκάφους στο Βαρύ Ελασματουργείο. Οι κυριότεροι από τους συμβολισμούς αυτούς είναι: Που σημαίνει ότι το κομμάτι αυτό πρέπει να είναι κομμένο στις ακριβείς του διαστάσεις από το Βαρύ Ελασματουργείο στην πλευρά που δείχνει το βέλος. Που σημαίνει ότι το κομμάτι αυτό πρέπει να αφεθεί μακρύτερο από το Βαρύ Ελασματουργείο στην πλευρά που δείχνει το βέλος. Να είναι κομμένο στις ακριβείς του διαστάσεις από την προκατασκευή, στην πλευρά που δείχνει το βέλος. Να αφεθεί μακρύτερο από την προκατασκευή και να κοπεί στην ανέγερση, στην πλευρά που δείχνει το βέλος. Αριθμός ελάσματος ή μπρακέτου το οποίο συναρμολογείται με τον τομέα Πάχος λαμαρίνας από την οποία θα κοπεί Αριθμός λαμαρίνας από την οποία θα κοπεί Σελίδα 105

114 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Έλασμα ή μπρακέτο που πηγαίνει ελεύθερο στο πλοίο και συναρμολογείται. Αριθμός μορφοσιδήρου που συναρμολογείται μαζί με τον τομέα. Αριθμός μορφοσιδήρου που πηγαίνει ελεύθερος στο πλοίο και συναρμολογείται Αριθμός Τεμαχίου το οποίο προέρχεται από την κεντρική αποθήκη του ναυπηγείου, (βίδες κ.λ.π.) Έλασμα διακοπτόμενο Έλασμα συνεχόμενο Αριθμός που δείχνει την σειρά ανέγερσης του τομέα. Όλοι αυτοί οι συμβολισμοί πρέπει να γνωρίζουμε πως δεν είναι διεθνώς κατοχυρωμένοι, γι αυτό μπορεί να τους συναντήσουμε με κάποιες διαφορές από ναυπηγείο σε ναυπηγείο. Τα διάφορα ναυπηγεία πάντως, εκδίδουν φυλλάδια στα οποία εξηγούν την σημασία των συμβολισμών που χρησιμοποιούν. Σελίδα 106

115 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Μηχανική κατεργασία των κομματιών στο βαρύ ελασματουργείο Τα περισσότερα κομμάτια που παράγονται στις πρώτες θέσεις εργασίας του ελασματουργείου τις οποίες αναφέραμε, δεν χρειάζονται καμιά άλλη κατεργασία και μεταφέρονται είτε στον χώρο ταξινόμησής τους, είτε στον χώρο συναρμολόγησής τους ανάλογα με την μέθοδο παραγωγής του ναυπηγείου. Πολλά όμως κομμάτια μετά την παραγωγή τους σε αυτές τις θέσεις πρέπει να διαμορφωθούν σε κατάλληλα μηχανήματα για να πάρουν κάποια μορφή ανάλογα με την θέση τους στο σκάφος. Η διαμόρφωση αυτή στα κομμάτια γίνεται σε κατάλληλα μηχανήματα του ελασματουργείου και όλη αυτή η διαδικασία ονομάζεται Μηχανική κατεργασία των κομματιών. Τα σπουδαιότερα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται για την διαμόρφωση και την μηχανική κατεργασία των διαφόρων κομματιών στο βαρύ ελασματουργείο είναι: α. Οι ναυπηγικές πρέσες Τα μηχανήματα αυτά είναι από τα πιο χρήσιμα και περισσότερο χρησιμοποιούμενα στο βαρύ ελασματουργείο γιατί με τη βοήθειά τους γίνονται πολλές και ποικίλες διαμορφώσεις στα ελάσματα. Υπάρχουν διαφόρων τύπων και μεγεθών ναυπηγικές πρέσες. Εκείνες όμως που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι οι υδραυλικές ανοικτού τύπου στις οποίες με την βοήθεια κατάλληλων καλουπιών γίνονται πολλές διαμορφώσεις, οι σπουδαιότερες από τις οποίες είναι: Αυχένισμα (φλαντζάρισμα) αγκώνων, εδρών, κ.λ.π. Κάμψη (τσάκισμα) των ελασμάτων των κυματοειδών φρακτών και κάθε άλλου ελάσματος με ορισμένη γωνία Σελίδα 107

116 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Διαμόρφωση ακροπρωραίων και ακροπρυμναίων κομματιών (λεκάνες και φουρκέτες) με τη βοήθεια και του ναυπηγικού ρόλου καθώς και τοπικών πυρωμάτων. Δημιουργία ενισχυτικών αυλακών σε ελάσματα υπερκατασκευών. Διαμόρφωση άκρων ελασμάτων τα οποία πρόκειται να διαμορφωθούν σε σωλήνες μεγάλης διαμέτρου στο ρόλλο. Διαμόρφωση σε σωλήνες (διαιρούμενους) ελασμάτων μεγάλου πάχους. Εκτός από τις υδραυλικές ναυπηγικές πρέσες ανοικτού τύπου, χρησιμοποιούνται και αντίστοιχες κλειστού τύπου, οι οποίες συνήθως είναι μεγαλύτερες σε ισχύ και όγκο από τις προηγούμενες (1000 τον. και άνω), γι αυτό και η χρήση τους περιορίζεται σε ισχυρές διαμορφώσεις μεγάλων κομματιών και συναφών εργασιών. Εικόνα 34: Ναυπηγική πρέσα β. Οι ναυπηγικοί Ρόλλοι ή Κύλινδροι Τα μηχανήματα αυτά είναι ογκώδη και με τη βοήθειά τους δίδεται στα ελάσματα ορισμένη καμπυλότητα που χρειάζονται ανάλογα με την θέση τους στο σκάφος. Τέτοια καμπυλότητα χρειάζονται τα ελάσματα του κυρτού της γάστρας, τα κυρτά του καταστρώματος, των πλευρών, της πλώρης και της πρύμνης, κ.λ.π.. Εκτός από Σελίδα 108

117 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή τους Ναυπηγικούς ρόλους, μεγάλη χρήση έχουν και οι βιομηχανικοί, όπως αυτός της Εικόνας 34, οι οποίοι εκτός των άλλων έχουν την δυνατότητα της διαμόρφωσης ενός ελάσματος σε σωλήνα μεγάλης διαμέτρου, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Εικόνα 35: Βιομηχανικός ρόλος γ. Μηχανήματα διαμόρφωσης μορφοσιδήρων Η διαμόρφωση των νομέων του σκάφους ή και των άλλων μορφοσιδήρων γίνεται σήμερα σε ειδικά μηχανήματα εν ψυχρώ. Η δουλειά αυτή παλαιότερα γίνονταν εν θερμώ. Δηλαδή τα μορφοσίδηρα ή οι νομείς που χρειάζονταν διαμόρφωση, έμπαιναν σε ειδικούς φούρνους μεγάλου μήκους όπου πυρώνονταν μέχρι να αποκτήσουν κόκκινο χρώμα και να γίνουν εύπλαστοι. Στη συνέχεια βγαίνοντας από το φούρνο και πάνω σε κατάλληλο δάπεδο από διάτρητο έλασμα μεγάλου πάχους (100 έως 150 mm) και με τη βοήθεια φορητού υδραυλικού εμβόλου, κατάλληλων μοδέλων και βοηθητικών εργαλείων όπως : κωνικοί ζουμπάδες, τσινέτια, (καραγκιόζηδες), σφήνες, βαριές, τσιμπίδες, λοστοί, τακάκια, κ.λ.π. γίνονταν οι διαμορφώσεις με πολύ κόπο. Σελίδα 109

118 δ. Ναυπηγικά δράπανα Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Τα δράπανα αυτά είναι κατάλληλα για το άνοιγμα οπών σε μεγάλες επιφάνειες όπως είναι τα ελάσματα. Κινούνται πάνω σε σιδηροτροχιές με ανάλογο μήκος ανάμεσα στις οποίες τοποθετούνται τα ελάσματα που χρειάζονται τρύπημα. Μπορεί να είναι με μία ή με δύο κεφαλές ανεξάρτητες μεταξύ τους. Η χρήση και αυτών των μηχανημάτων είναι σήμερα πολύ περιορισμένη γιατί δεν γίνονται πια καρφωτά καράβια για να χρειάζονται τρύπες τα ελάσματα. ε. Κοπτικά μηχανήματα Τα μηχανήματα αυτά είναι υδραυλικές ή μηχανικές πρέσες μικρού μεγέθους και χρησιμοποιούνται κυρίως για την δημιουργία εγκοπών διαφόρων σχημάτων στα μορφοσίδηρα. Τα μηχανήματα αυτά είναι πολύ χρήσιμα ιδίως για την δημιουργία εγκοπών σε μικρών διαστάσεων μορφοσίδηρα (πολεμικά πλοία κ.λ.π.) γιατί εκτός της ταχύτητας, δεν δημιουργούνται παραμορφώσεις αφού όλη η διαδικασία γίνεται εν ψυχρώ. Τέλος πρέπει να σημειώσουμε πως τα αποκόμματα από τις εγκοπές δεν τα πετάμε αλλά τα χρησιμοποιούμε σαν λαμάκια μονταρίσματος. στ. Ζουμποψάλιδα Τα μηχανήματα αυτού του είδους, είναι συνήθως μικρού μεγέθους σε σχέση με τα πρώτα που αναφέραμε, και έχουν μεγάλη χρήση. Χρησιμοποιούνται σαν ζουμπάδες για το τρύπημα μικρών συνήθως ελασμάτων και αγκώνων σε βιδωτές κατασκευές, καθώς και μορφοσιδήρων. Σελίδα 110

119 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Επίσης, χρησιμοποιούνται σαν ψαλίδια για την κοπή μικρών σχετικά διατομών μορφοσιδήρων. ζ. Διάφορα άλλα μηχανήματα Εκτός από τα μηχανήματα που αναφέραμε πιο πάνω και που είναι τα βασικότερα για την μηχανική κατεργασία των κομματιών στο βαρύ ελασματουργείο, χρησιμοποιούνται και ορισμένα άλλα ανάλογα με τις ανάγκες. Τέτοια μηχανήματα και συσκευές είναι : Η οριζόντια μηχανική ή υδραυλική πρέσα η οποία χρησιμοποιείται για την εύθυνση ή την διαμόρφωση μορφοσιδήρων. Σύνθετο μηχάνημα (ζουμπάς, κοπτικό, διαμορφωτικό) το οποίο χρησιμοποιείται για αντίστοιχες με τις δυνατότητές του δουλειές κυρίως για την κατεργασία μορφοσιδήρων. Μηχανικό παλινδρομικό πριόνι ή περιστροφικό δισκοπρίονο. Πριονοκορδέλα κοπής μετάλλων. Μηχανικός τροχός. Φορητές συσκευές φλογοκοπής, κ.λ.π. Με την μηχανική κατεργασία συμπληρώνεται η διαδικασία της παραγωγής των κομματιών του σκάφους στο βαρύ ελασματουργείο. Ανάλογα με την μέθοδο παραγωγής του ναυπηγείου, τα έτοιμα πλέον κομμάτια προωθούνται είτε στο χώρο ταξινόμησής τους ή στα δάπεδα της προκατασκευής για συναρμολόγηση. Πολλά ναυπηγεία, κυρίως των βορείων χωρών, στις οποίες οι καιρικές συνθήκες δεν είναι καλές τις περισσότερες ημέρες του χρόνου, διαθέτουν στεγασμένα δάπεδα προκατασκευών στη συνέχεια ή κοντά στο βαρύ ελασματουργείο στα οποία γίνεται η συναρμολόγηση σε πρώτη φάση των διαφόρων κομματιών και εκεί προωθούνται τα έτοιμα κομμάτια από το βαρύ ελασματουργείο. Σελίδα 111

120 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Τέλος, θα πρέπει να σημειώσουμε πως οι ελασματουργοί χειριστές των βαρέων μηχανημάτων είναι πολύ εξειδικευμένοι τεχνίτες και συνήθως απασχολούνται μόνον σε αυτή τη δουλειά. 9.3 Εργασίες στο Ελαφρύ Ελασματουργείο Στο ελαφρύ ελασματουργείο προετοιμάζονται μικρότερα σε όγκο και βάρος κομμάτια, τα οποία προορίζονται συνήθως για τον εξοπλισμό του σκάφους. Τέτοια κομμάτια ή συγκροτήματα είναι : Οι κάθε είδους σκάλες του πλοίου Οι ανθρωποθυρίδες Όλες οι βάσεις των βοηθητικών μηχανημάτων και συσκευών του σκάφους Διάφορες μικροδεξαμενές Ρέλια, μικροί ιστοί, στηρίγματα σωληνώσεων Οι καπνοδόχοι (τσιμινιέρες) Πόρτες (στεγανές ή όχι, με τα παρελκόμενα τους) Αεραγωγοί, ανεμοδόχοι Δέστρες, φίλτρα, διάφορα ενισχυτικά ελάσματα και ένα πλήθος άλλων κομματιών και αντικειμένων που χρειάζεται το σκάφος. Οι δουλειές αυτές γίνονται με την βοήθεια μηχανημάτων και συσκευών κατάλληλων για την κοπή και διαμόρφωση σχετικά λεπτών ελασμάτων. Τα πιο βασικά από τα μηχανήματα αυτά τα οποία και θα συναντήσουμε σε ένα ελαφρύ ελασματουργείο ενός ναυπηγείου ή και σε αντίστοιχη βιομηχανία ξηράς είναι τα πιο κάτω: α. Η πρέσα ή η στραντζόπρεσα Σελίδα 112

121 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή β. Η στράντζα ή καμπτική μηχανή γ. Το ψαλίδι δ. Φλογοκοπτική μηχανή ε. Παλινδρομικό πριόνι στ. Ειδικά διαμορφωτικά μορφοσιδήρων ζ. Ειδικό παλινδρομικό κοπτικό (τρέμουλο) η. Μικρός ρόλος κάμψεως ελασμάτων θ. Άλλα μηχανήματα και συσκευές Ειδικά διαμορφωτικά (γουβωτικά, κ.λ.π.). Φορητές συσκευές φλογοκοπής. Ηλεκτροπόντες, κ.λ.π. Συσκευές ηλεκτροσυγκόλλησης Τέλος θα πρέπει να σημειώσουμε πως στο ελαφρύ Ελασματουργείο γίνονται οι περισσότερες χαράξεις και αναπτύγματα, γι αυτό οι ελασματουργοί που απασχολούνται σ αυτό θα πρέπει εκτός των άλλων, δηλαδή της γνώσης του χειρισμού των διαφόρων μηχανημάτων, της γνώσης των απλών χαράξεων, της γνώσης οξυγονοκοπής και ηλεκτροσυγκόλλησης, της γνώσης της ανάγνωσης και ανάλυσης μηχανολογικού και ναυπηγικού σχεδίου, να γνωρίζουν και τις βασικές αρχές της παραστατικής γεωμετρίας και των χαράξεων αναπτυγμάτων, κ.λ.π. Σελίδα 113

122 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 36: Διάφορες μορφές διαμόρφωσης ελασμάτων στην πρέσα στο Ελαφρύ Ελασματουργείο Εικόνα 37: Διάφορες μορφές διαμόρφωσης ελασμάτων στην πρέσα στο Ελαφρύ Ελασματουργείο Σελίδα 114

123 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 38: Διάφορες μορφές διαμόρφωσης ελασμάτων στην πρέσα στο Ελαφρύ Ελασματουργείο Σελίδα 115

124 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 39: Μορφές διαμόρφωσης ελασμάτων στην πρέσα, στο Ελαφρύ Ελασματουργείο Εικόνα 40: Ψαλίδι κοπής ελασμάτων Σελίδα 116

125 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 41: Διαμορφωτικό μορφοσιδήρων 9.4 Η προκατασκευή Η προκατασκευή είναι μια μέθοδος κατασκευής του σκάφους κατά την οποία τα παραγόμενα κομμάτια στο βαρύ Ελασματουργείο συναρμολογούνται μεταξύ τους σχηματίζοντας μεγάλα τμήματα του σκάφους τα οποία ονομάζονται «τομείς» (SECTIONS ή UNITS) και τα οποία στη συνέχεια ενώνονται στον χώρο ανέγερσης σχηματίζοντας το σκάφος. Η μέθοδος αυτή, η οποία σήμερα εφαρμόζεται από όλα τα σύγχρονα ναυπηγεία για την κατασκευή κάθε τύπου μεταλλικών πλοίων, Σελίδα 117

126 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή πρωτο-εφαρμόστηκε στην Αμερική κατά τη διάρκεια του Β Παγκόσμιου πολέμου με άριστα αποτελέσματα. Η δουλειά αυτή είναι από τις βασικότερες με τις οποίες ασχολείται ο Ελασματουργός σε ένα ναυπηγείο και προϋποθέτει : Κατάλληλη μελέτη και διάταξη των κατασκευαστικών σχεδίων του σκάφους. Κατάλληλους χώρους με τον ανάλογο εξοπλισμό για την κατασκευή των τομέων. Μεγάλης ικανότητας ανυψωτικά και μεταφορικά μέσα. Λεπτομερή προγραμματισμό της δουλειάς. Συνήθως, τα δάπεδα των προκατασκευών βρίσκονται κοντά στους χώρους ανέγερσης. Υπάρχουν όμως και βοηθητικά δάπεδα για την κατασκευή υποτομέων ή και αυτοματοποιημένες εγκαταστάσεις για τον ίδιο σκοπό, (PANEL LINES) όπως αυτή της Εικόνας 42 οι οποίες εξυπηρετούν καλύτερα όταν βρίσκονται κοντά στο ελασματουργείο. Οι χώροι των προκατασκευών είναι συνήθως ανοιχτοί, αν και τα τελευταία χρόνια μετατρέπονται σε κλειστούς (μεγάλα υπόστεγα) όπως αυτό του Σχήματος 42 γιατί το επιβάλλουν οι κανονισμοί των συγκολλήσεων (συγκολλήσεις με προστασία αερίου, κ.λ.π.). Σε πολλές χώρες και κυρίως στις βόρειες, οι τομείς κατασκευάζονται σε κλειστούς χώρους γιατί οι καιρικές συνθήκες δεν ευνοούν τους ανοιχτούς χώρους. Ο σκοπός γενικά της μεθόδου της προκατασκευής είναι: «Η τυποποίηση και απλούστευση των εργασιών κατασκευής του σκάφους, με αποτέλεσμα τη μείωση του χρόνου και του κόστους κατασκευής του». Σελίδα 118

127 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Από πλευράς του ελασματουργού, η συναρμολόγηση των διαφόρων κομματιών του σκάφους σε τομείς προϋποθέτει άριστη γνώση ανάγνωσης του ναυπηγικού σχεδίου και των σχετικών βοηθητικών εντύπων και σκίτσων που το συνοδεύουν. Συνήθως και σε αυτό το στάδιο της κατασκευής ενός σκάφους, την ευθύνη του συντονισμού και της γενικής εποπτείας της παραγωγής την έχει ο υπεύθυνος ελασματουργός. Όλες οι λεπτομέρειες της δουλειάς αυτής, οι ανοχές κατά την συναρμολόγηση των κομματιών, τα σφάλματα κ.λ.π. είναι ελεγχόμενα και η σωστή εκτέλεσή τους προδιαγράφεται από τους νηογνώμονες και ελέγχεται από αρμόδιους επιθεωρητές κατά την διάρκεια και μετά το τέλος της κατασκευής κάθε τομέα. Εικόνα 42: Τυπική μορφή μιας εγκατάστασης PANEL LINE Σελίδα 119

128 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 43: Τυπική μορφή μιας εγκατάστασης κλειστής προκατασκευής Σελίδα 120

129 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Τεχνική της μεθόδου της προκατασκευής Η κατασκευή των τομέων ενός σκάφους στα δάπεδα της προκατασκευής γίνεται με τη βοήθεια των κατασκευαστικών σχεδίων της περιοχής του σκάφους που ανήκει ο τομέας και ορισμένων άλλων σκίτσων για κάθε τομέα. Η σειρά της κατασκευής κάθε τομέα εξαρτάται από την σειρά της ανέγερσής του και καθορίζεται από το πρόγραμμα το οποίο έχει καταρτισθεί από το τμήμα προγραμματισμού. Ο τρόπος και γενικά η τεχνική που εφαρμόζει κάθε ναυπηγείο για την κατασκευή των τομέων ενός σκάφους εξαρτάται από ορισμένους παράγοντες, οι σπουδαιότεροι από τους οποίους είναι: Ο τύπος και το μέγεθος του πλοίου Τα ανυψωτικά και μεταφορικά μέσα που διαθέτει το ναυπηγείο Η πείρα που υπάρχει από προηγούμενες κατασκευές. Όπως είπαμε και πιο πάνω, η σειρά της κατασκευής κάθε τομέα εξαρτάται από την σειρά της ανέγερσής του και επειδή όπως γνωρίζουμε το χτίσιμο ενός σκάφους αρχίζει από τον πυθμένα, οι πρώτοι τομείς που κατασκευάζονται είναι οι τομείς του πυθμένα. Συνήθως, οι τομείς του κυρίου σκάφους δηλαδή του πυθμένα, των πλευρών, των φρακτών, των καταστρωμάτων, της πλώρης και της πρύμνης, οι οποίοι και αποτελούν τους βασικούς τομείς του πλοίου, κατασκευάζονται σε δύο φάσεις. Κατά την πρώτη φάση συναρμολογούνται σε βοηθητικά δάπεδα, τμήματα των τομέων, τα οποία ονομάζονται υποτομείς. Στη συνέχεια οι υποτομείς αυτοί μεταφέρονται στα κυρίως δάπεδα των προκατασκευών όπου συναρμολογούνται και σχηματίζουν τους τομείς. Σελίδα 121

130 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Για την κατασκευή των τομέων του πλοίου στους οποίους υπάρχουν ελάσματα με μεγάλες κλίσεις και καμπύλες, όπως είναι οι τομείς των πλευρών προς την πλώρη και την πρύμνη του σκάφους, υπάρχουν τμήματα των δαπέδων στα οποία τοποθετούνται ειδικά κολωνάκια με ρυθμιζόμενο ύψος, που διευκολύνουν την στήριξη των ελασμάτων σε σχετικά οριζόντια θέση για πιο εύκολο μοντάρισμα και συγκόλληση. Ένα τέτοιο τμήμα δαπέδου φαίνεται στην Εικόνα 44, το οποίο, όπως είπαμε, έχει την δυνατότητα αυξομείωσης του ύψους των στηριγμάτων για να δεχθεί ελάσματα με οποιαδήποτε μορφή για συναρμολόγηση σε κατάλληλη θέση. Εικόνα 44: Δάπεδα προκατασκευής με ρυθμιζόμενο ύψος στηριγμάτων Η μορφή και το μέγεθος των τομέων εξαρτάται από τον τύπο και το μέγεθος του πλοίου αφ ενός καθώς και από τα ανυψωτικά και μεταφορικά μέσα που διαθέτει το ναυπηγείο αφ ετέρου. Πάντως, η κατασκευή των τομέων κάθε τύπου πλοίου είναι σχεδόν τυποποιημένη δουλειά στην σημερινή εποχή. Σελίδα 122

131 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 45: Τυπική μορφή τομέων ενός πετρελαιοφόρου Οι κεντρικοί τομείς του πυθμένα π.χ. ενός σκάφους BULK CARRIER περιλαμβάνουν ελάσματα του πυθμένα, τα εσωτερικά ενισχυτικά του διπυθμένου (έδρες και σταθμίδες) και τα ελάσματα της οροφής του διπυθμένου (TANK TOP). Η συνηθισμένη σειρά κατασκευής αυτού του είδους των τομέων είναι η πιο κάτω: Πρώτα συνδέονται μεταξύ τους οι διαμήκεις σταθμίδες με τις εγκάρσιες έδρες του τομέα και συγκολλούνται. Στη συνέχεια τοποθετούνται στο δάπεδο τα ελάσματα της οροφής του διπυθμένου αντεστραμμένα και αφού συνδεθούν και συγκολληθούν μεταξύ τους, γίνεται η μεταχάραξη και τοποθετείται πάνω τους ο υποτομέας των σταθμίδων και εδρών που είναι ήδη έτοιμος. Ακολούθως τοποθετούνται τα ελάσματα του πυθμένα στο δάπεδο και αφού συγκολληθούν και μεταχαραχθούν τοποθετείται πάνω τους Σελίδα 123

132 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή αντεστραμμένο το προηγούμενο συγκρότημα που ήδη έχει κατασκευαστεί. Στην Εικόνα 46, φαίνεται ολοκληρωμένος ένας τομέας διπυθμένου στη θέση του μηχανοστασίου ενός σκάφους BULK CARRIER, ο οποίος μεταφέρεται στον χώρο ανέγερσης. Όπως βλέπουμε, στο σημείο αυτό του σκάφους δεν υπάρχουν κεντρικοί και πλευρικοί τομείς αλλά ένας ενιαίος, γιατί το πλάτος του σκάφους είναι σχετικά μικρό. Εικόνα 46: Τομέας διπυθμένου στη θέση μηχανοστασίου σκάφους BULK CARRIER Σελίδα 124

133 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 47: Κατασκευή τομέα βολβού πλώρης πετρελαιοφόρου Ανάλογα λοιπόν με τον τύπο του πλοίου και το είδος και την μορφή του τομέα, έχει τυποποιηθεί και η σειρά εργασιών της κατασκευής του. Σελίδα 125

134 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 48: Φάσεις κατασκευής τομέα δύο καταστρωμάτων Οι τομείς που έχουν την περισσότερη δουλειά σε ένα σκάφος είναι συνήθως η πλώρη και η πρύμνη γι αυτό και έχουν τη μεγαλύτερη διάρκεια κατασκευής. Συνήθως, τόσο η πλώρη όσο και η πρύμνη των πλοίων κατασκευάζονται σε δύο τομείς, τον κάτω και τον άνω, γιατί έχουν μεγάλο όγκο και μεγάλο βάρος. Οι τελευταίοι τομείς ενός σκάφους που κατασκευάζονται στα δάπεδα της προκατασκευής είναι οι τομείς των υπερκατασκευών οι οποίοι και τοποθετούνται τελευταίοι στην ανέγερση του σκάφους, καθώς και οι τομείς των υπερστεγασμάτων οι οποίοι πολλές φορές μπορεί να τοποθετηθούν στο σκάφος και μετά την καθέλκυσή του. Τέτοιοι τομείς είναι οι ιστοί, οι καπνοδόχοι, τα Σελίδα 126

135 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή στόμια των ανοιγμάτων των κυτών, τα παραπέτα, οι βάσεις γερανών, οι εναέριοι διάδρομοι και διάφοροι άλλοι ανάλογα με τον τύπο του πλοίου. 9.5 Η Ανέγερση Ανέγερση ονομάζουμε την φάση της σύνδεσης των τομέων μεταξύ τους σε έναν κατάλληλο για την δουλειά αυτή χώρο. Με λίγα λόγια ανέγερση ονομάζουμε το χτίσιμο του πλοίου. Η δουλειά αυτή γίνεται συνήθως: Στη ναυπηγική κλίνη (Εικόνα 49), που είναι ένα κεκλιμένο προς την θάλασσα επίπεδο με κλίση περίπου 1:12 ή και λίγο περισσότερη, κατάλληλα ενισχυμένο για να αντέχει τα μεγάλα βάρη και εξοπλισμένο με τις απαραίτητες εγκαταστάσεις. Σε μόνιμη δεξαμενή (Εικόνα 50), στην οποία οπωσδήποτε η ανέγερση είναι πιο εύκολη, γιατί το δάπεδο είναι οριζόντιο και γιατί η καθέλκυση γίνεται απλός αποδεξαμενισμός και αποφεύγονται έτσι η μελέτη και οι κοπώσεις του σκάφους. Η χρήση πλωτής δεξαμενής για την ανέγερση πλοίων συνήθως αποφεύγεται. Η ανέγερση σκάφους πάνω σε ναυπηγική κλίνη, γίνεται συνήθως με την πρύμνη προς το μέρος της θάλασσας για λόγους ασφαλούς και ομαλής καθέλκυσης. Η σειρά της ανέγερσης των τομέων ενός σκάφους καθορίζεται από το πρόγραμμα της ανέγερσης, το οποίο δεν είναι ίδιο για κάθε τύπο πλοίου και σε κάθε ναυπηγείο αλλά εξαρτάται από ορισμένους παράγοντες, οι σπουδαιότεροι από τους οποίους είναι: Ο τύπος του πλοίου Το μέγεθος των τομέων Σελίδα 127

136 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Τα μέσα που διαθέτει το ναυπηγείο Η πείρα του ναυπηγείου από προηγούμενες ναυπηγήσεις. Για τους λόγους αυτούς δεν μπορούμε να πούμε ακριβώς ποια θα είναι η σειρά ανέγερσης των τομέων ενός σκάφους. Κάθε ναυπηγείο σε συνδυασμό με τους πιο πάνω παράγοντες που αναφέραμε καθορίζει τον τρόπο και την σειρά της ανέγερσης. Πάντως, οπουδήποτε και να γίνει η ανέγερση προηγούνται οι εργασίες της προετοιμασίας του χώρου και της ευθυγράμμισης των κεντρικών υποβάθρων (τακαριών) πάνω στους οποίους θα τοποθετηθούν οι τομείς του πυθμένα. Συνήθως η τοποθέτηση του πρώτου τομέα, ο οποίος πάντα είναι τομέας του κεντρικού πυθμένα συνοδεύεται από σχετική τελετή κατά την οποία λέμε πως γίνεται η τοποθέτηση της τρόπιδας του πλοίου. Σε όλη τη φάση αυτή της ανέγερσης του πλοίου, ο ελασματουργός είναι εκείνος που έχει τον πρώτο και κύριο λόγο. Ο υπεύθυνος ελασματουργός είναι συνήθως, όπως και στις άλλες φάσεις, ο συντονιστής του όλου έργου. Σελίδα 128

137 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Εικόνα 49: Ανέγερση φορτηγού σκάφους BULK CARRIER σε ναυπηγική κλίνη Εικόνα 50: Ανέγερση φορτηγού σκάφους BULK CARRIER σε μόνιμη δεξαμενή Σελίδα 129

138 9.5.1 Τεχνική της ανέγερσης Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Στα σημερινά σύγχρονα ναυπηγεία εφαρμόζονται δύο βασικοί τρόποι ανέγερσης: Η ανέγερση καθ ύψος και Η ανέγερση κατά τομείς. α. Η καθ ύψος ανέγερση. Με τον τρόπο αυτό το σκάφος χτίζεται σε κάθετες φέτες από τον πυθμένα μέχρι το κύριο κατάστρωμα. Η αρχή γίνεται από τον χώρο του μηχανοστασίου, όπως φαίνεται στην Εικόνα 51, το οποίο μας δείχνει μια τυπική σειρά ανέγερσης τομέων φορτηγού σκάφους με αυτόν τον τρόπο. Εικόνα 51: Σειρά ανέγερσης τομέων φορτηγού σκάφους με την μέθοδο της ανέγερσης καθ ύψος Πρέπει να αναφέρουμε πως οι φέτες, είναι πλήρως εξοπλισμένες με όλα τα στοιχεία εξοπλισμού τους, όπως: σκάλες, βάσεις μηχανημάτων, χειραγωγοί, σωληνώσεις με τα εξαρτήματά τους, κ.λ.π. Σελίδα 130

139 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Επίσης, είναι αμμοβολισμένες και βαμμένες εσωτερικά εκτός από τα άκρα τους τα οποία θα συγκολληθούν. Η μέθοδος αυτή που πρωτοεφαρμόστηκε από τους Ιάπωνες, προϋποθέτει την ύπαρξη μεγάλης ικανότητας ανυψωτικών μέσων και συστημάτων μεταφοράς. 1. Κεντρικός τομέας πυθμένα, 2. Κεντρικός τομέας πυθμένα 3. & 4. Κάτω πλευρικές δεξαμενές έρματος, 5 & 6. Πλευρικοί τομείς 7 & 8. Τομείς εγκάρσιας στεγανής φρακτής, 9 & 10. Άνω πλευρικές δεξαμενές έρματος 11. Τομείς κυρίου καταστρώματος Εικόνα 52: Τυπική σειρά ανέγερσης τομέων σκάφους ξηρού φορτίου (BULK CARRIER) Σελίδα 131

140 β. Η ανέγερση κατά τομείς Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Κατά την μέθοδο αυτή που είναι και η πλέον χρησιμοποιούμενη, το σκάφος αρχίζει να χτίζεται από τον πυθμένα στην περιοχή προς πρώρα του μηχανοστασίου και συνεχίζεται συγχρόνως προς πρώρα, πρύμνη και καθ ύψος με την τοποθέτηση των τομέων. Στην Εικόνα 53, βλέπουμε μια τυπική σειρά ανέγερσης τομέων ενός φορτηγού σκάφους τύπου BULK CARRIER. 1. Κεντρικοί τομείς πυθμένα, 2. Τομείς κεντρικής εγκάρσιας στεγανής φρακτής 3. Κεντρικοί τομείς κυρίου καταστρώματος, 4. & 5. Πλευρικοί τομείς ελασμάτων πυθμένα 6. & 7. Τομείς διαμήκων και εγκαρσίων πλευρικών φρακτών, 8. & 9. Πλευρικοί τομείς 10. & 11. Πλευρικοί τομείς κυρίου καταστρώματος, 12. & 13. Τομείς εξωτ. ελασμάτων κυρτού γάστρας Εικόνα 53: Τυπική σειρά ανέγερσης τομέων πετρελαιοφόρου σκάφους (OIL TANKER) Σελίδα 132

141 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή Η σειρά ανέγερσης των τομέων στα Σχήματα είναι ενδεικτική. Κάθε ναυπηγείο ανάλογα με την οργάνωσή του, με τις κλιματολογικές συνθήκες της χώρας που βρίσκεται, με την εμπειρία του και με τα μέσα και τον εξοπλισμό που διαθέτει, προγραμματίζει και εφαρμόζει τον δικό του τρόπο ανέγερσης και την σειρά που το διευκολύνει. Πάντως, στις πιο πολλές περιπτώσεις η ανέγερση αρχίζει από την περιοχή του πυθμένα προς πρώρα του μηχανοστασίου του σκάφους. Αυτό γίνεται αφ ενός μεν για να δημιουργηθεί αρκετή επιφάνεια για την στήριξη και ευθυγράμμιση των τομέων του πυθμένα του μηχανοστασίου με τις βάσεις των κυρίων μηχανών, αφ ετέρου δε για να δημιουργηθεί ο χώρος του μηχανοστασίου και να αρχίσει ο εξοπλισμός του, γιατί πρέπει να γνωρίζουμε πως ο χώρος αυτός του σκάφους έχει την περισσότερη δουλειά από πλευράς εξοπλισμού. Στη συνέχεια προστίθενται τομείς του πυθμένα προς πρώρα και πρύμνη και αφού σχηματιστεί επιφάνεια πυθμένα με κεντρικούς και πλευρικούς τομείς ευθυγραμμισμένους και συγκολλημένους, αρχίζει η τοποθέτηση των εγκαρσίων φρακτών και των τμημάτων των πλευρών μεταξύ των φρακτών. Οι τομείς των πλευρών προς την πλώρη και πρύμνη, όπου το σκάφος έχει μεγάλες κλίσεις, υποστυλώνονται με ξύλινα ή μεταλλικά υποστυλώματα (μπουντέλια) έως ότου συγκολληθούν με τα εσωτερικά τμήματα του πλοίου. Τελευταίοι τοποθετούνται στο σκάφος οι τομείς της πλώρης. Βασικά, το σκάφος είναι έτοιμο για καθέλκυση όταν στεγανοποιηθεί, δηλαδή όταν συγκολληθούν οι τομείς του κυρίου σκάφους μέχρι το κύριο κατάστρωμα. Η τοποθέτηση των τομέων των υπερκατασκευών και υπερστεγασμάτων του πλοίου γίνεται στην ανέγερση εφ όσον υπάρχει χρόνος, αλλιώς τοποθετούνται στο σκάφος μετά την καθέλκυσή του, κατά την διάρκεια των εργασιών του εξοπλισμού του. Συνήθως, και εφ όσον υπάρχουν τα μέσα και οι δυνατότητες, οι Σελίδα 133

142 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς σ τ η μ ε τ α λ λ ι κ ή σ υ γ κ ο λ λ η τ ή κ α τ α σ κ ε υ ή υπερκατασκευές του σκάφους συναρμολογούνται σε μεγάλα συγκροτήματα (γέφυρες κ.λ.π.), στο έδαφος ή σε κατάλληλα υπόστεγα με τοποθετημένο μεγάλο μέρος του εξοπλισμού τους, και τοποθετούνται στο σκάφος μετά την καθέλκυσή του με την βοήθεια μεγάλων γερανών. Τέλος, πρέπει να αναφέρουμε πως η ευθυγράμμιση των τομέων κατά την διάρκεια της ανέγερσης γίνεται με το αλφαδολάστιχο και με την βοήθεια ειδικού οργάνου, σε συνεργασία με την υπηρεσία του ποιοτικού ελέγχου. Τυπικά οι εργασίες της ανέγερσης τελειώνουν με την καθέλκυση του πλοίου. Σελίδα 134

143 Η κ α θ έ λ κ υ σ η τ ο υ σ κ ά φ ο υ ς - Ε ρ γ α σ ί ε ς μ ε τ ά τ η ν Κ α θ έ λ κ υ σ η 10. Η καθέλκυση του σκάφους - Εργασίες μετά την Καθέλκυση Όπως είπαμε στην προηγούμενη παράγραφο, το σκάφος είναι έτοιμο για την καθέλκυση όταν στεγανοποιηθεί, δηλαδή όταν τοποθετηθούν και συγκολληθούν οι τομείς του κυρίου σκάφους, από τον πυθμένα μέχρι και το κύριο κατάστρωμα, την πρύμνη και την πλώρη. Η καθέλκυση του σκάφους είναι η φάση που ακολουθεί την ανέγερση και κατά την οποία το σκάφος πέφτει στη θάλασσα. Ουσιαστικά, η καθέλκυση αποτελεί την ληξιαρχική πράξη της κατασκευής του σκάφους αφού από την ημερομηνία αυτή χρονολογείται η ναυπήγηση και η ηλικία του πλοίου. Πρέπει να γνωρίζουμε πως η καθέλκυση ενός σκάφους είναι μια δύσκολη διαδικασία της οποίας η προετοιμασία αρχίζει κατά την διάρκεια της ανέγερσης του σκάφους και ολοκληρώνεται την ημέρα της καθέλκυσης. Ανάλογα με τον τύπο, το μέγεθος και την μορφή του πλοίου γίνεται ειδική μελέτη από το τμήμα μελετών, με την οποία αντιμετωπίζονται οι σοβαρές καταπονήσεις και κοπώσεις του σκάφους κατά την διάρκεια της καθέλκυσης, με την κατάλληλη στήριξη και τον ερματισμό του. Όπως είπαμε, καθέλκυση γίνεται στα σκάφη που χτίζονται στη ναυπηγική κλίνη γιατί σε όσα χτίζονται στη μόνιμη δεξαμενή, η καθέλκυσή τους είναι ένας απλός αποδεξαμενισμός. Η στήριξη του σκάφους για την καθέλκυσή του είναι δουλειά του ελασματουργού (για το ελασματουργικό μέρος) και εξειδικευμένων ξυλουργών για τα ξύλινα στηρίγματα και την τοποθέτηση των οδηγών (γλυστρών) της καθέλκυσης. Σελίδα 135

144 Η κ α θ έ λ κ υ σ η τ ο υ σ κ ά φ ο υ ς - Ε ρ γ α σ ί ε ς μ ε τ ά τ η ν Κ α θ έ λ κ υ σ η Συνήθως, η καθέλκυση ενός σκάφους γίνεται με την καθιερωμένη τελετή της βάπτισης και ονομασίας του και με το σπάσιμο της σαμπάνιας στην πλώρη του πλοίου από τον ανάδοχο. Μια συνήθης καθέλκυση φαίνεται στην Εικόνα 54α, κατά την οποία τα σκάφος γλιστρά πάνω στους αλειμμένους με παραφίνη και γράσο οδηγούς κατά μήκος της ναυπηγικής κλίνης και πέφτει στη θάλασσα. Επίσης, στην Εικόνα 54α, βλέπουμε μια καθέλκυση σκάφους με την πλευρά. Αυτός ο τρόπος καθέλκυσης εφαρμόζεται από ναυπηγεία που βρίσκονται σε πλωτούς ποταμούς ή σε μέρη που δεν υπάρχει αρκετός θαλάσσιος χώρος μπροστά από την ναυπηγική κλίνη, τον οποίο χρειάζεται το σκάφος να διανύσει κατά την καθέλκυσή του μέχρι να σταματήσει με την βοήθεια και των ρυμουλκών. Οπωσδήποτε όμως, η πλευρική καθέλκυση παρουσιάζει πολύ μεγαλύτερες δυσκολίες στη μελέτη και την εκτέλεσή της. (α) (β) Εικόνα 54: α) Καθέλκυση σκάφους, β) Καθέλκυση με πλευρά Σελίδα 136

145 Η κ α θ έ λ κ υ σ η τ ο υ σ κ ά φ ο υ ς - Ε ρ γ α σ ί ε ς μ ε τ ά τ η ν Κ α θ έ λ κ υ σ η 10.1 Ελασματουργικός εξοπλισμός του σκάφους Οι ελασματουργικές εργασίες συνεχίζονται και μετά την καθέλκυση του σκάφους, με τον εξοπλισμό του, ο οποίος γίνεται με το σκάφος στην προβλήτα. Βέβαια, ο ελασματουργός ασχολείται με τις υπολειπόμενες ελασματουργικές εργασίες, οι οποίες είναι: η τοποθέτηση κλιμάκων, μεταλλικών θυρών, χειραγωγών, αεραγωγών, ανεμοδόχων, μικροϊστών, ραούλων, μικροβάσεων, δεστρών, παραπέτων, εξαρτημάτων καταστρώματος και υπερκατασκευών, παραφωτίδων, (φινιστρινιών), καλυμμάτων, προφυλακτήρων, διαδρόμων μηχανοστασίου, λεβητοστασίου, δεξαμενών ή αμπαριών (γραδελάδες κ.λ.π.) ειδών και συσκευών μαγειρείων, κουζίνας, ψυκτικών χώρων, εργαστηρίων και πολλών ακόμα εξαρτημάτων και συσκευών που ανάλογα με τον τύπο, το είδος και το μέγεθός του, χρειάζεται ένα σκάφος. Είναι εκατοντάδες τα σχέδια και τα σκίτσα του ελασματουργικού εξοπλισμού ενός σκάφους, ο οποίος εξοπλισμός πρέπει να πούμε πως αρχίζει πολύ πριν την καθέλκυση του σκάφους και συγκεκριμένα αρχίζει από την φάση της κατασκευής των τομέων στην προκατασκευή και συνεχίζεται σχεδόν μέχρι την παράδοση του σκάφους. Σελίδα 137

146 Ε ρ γ α λ ε ί α κ α ι υ λ ι κ ά π ο υ χ ρ η σ ι μ ο π ο ι ε ί ο ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ό ς 11. Εργαλεία και υλικά που χρησιμοποιεί ο ελασματουργός Ανάλογα με τον τομέα απασχόλησής του ο ελασματουργός χρησιμοποιεί ορισμένα εργαλεία και υλικά. Στο βαρύ ελασματουργείο π.χ. οι ελασματουργοί που απασχολούνται στις χαράξεις ελασμάτων και μορφοσιδήρων χρησιμοποιούν κυρίως εργαλεία σχετικά με αυτή τη δουλειά όπως: Μέτρο ή Μετροταινία, σημαδευτήρι, σφυρί, πόντα, στάθμη, κ.λ.π. Οι απασχολούμενοι στα μηχανήματα διαμόρφωσης των ελασμάτων και μορφοσιδήρων (πρέσες, ρόλους κ.λ.π) χρησιμοποιούν εργαλεία και υλικά που τους βοηθούν, όπως: καλούπια, διάφορες σφήνες, βαριά, διάφορα μεταλλικά τακάκια, στάθμη, λοστό, γωνία, κ.λ.π. Στο ελαφρύ ελασματουργείο ο ελασματουργός χρησιμοποιεί αρκετά μεγάλη ποικιλία υλικών και εργαλείων, όπως εργαλεία οξυγόνου, ηλεκτροσυγκολλήσεις, εργαλεία χάραξης, κ.λ.π. Όπως έχουμε ξαναπεί, η κύρια δουλειά του ελασματουργού σε όλες τις φάσεις της παραγωγής εκτός από το βαρύ ελασματουργείο, είναι το μοντάρισμα ή όπως αλλιώς λέγεται, η συναρμολόγηση ελασμάτων και μορφοσιδήρων. Για τη δουλειά λοιπόν αυτή, εκτός των πιο πάνω εργαλείων και υλικών που αναφέραμε, ο ελασματουργός χρησιμοποιεί και ορισμένα άλλα τα οποία λίγο πολύ είναι ίδια παντού. Τέτοια είναι: Οι εντατήρες ή σκρού, για προσωρινή συγκράτηση των κομματιών και για μικρές επιτόπιες μετακινήσεις τους (έλξη ή ώθηση). Διάφορα είδη μηχανικών και υδραυλικών γρύλλων και παλάγκων, όπως : κρικοπάλαγκα, λατέρνες, πόμπες, πομπάκια, κ.λ.π. Σελίδα 138

147 Ε ρ γ α λ ε ί α κ α ι υ λ ι κ ά π ο υ χ ρ η σ ι μ ο π ο ι ε ί ο ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ό ς Διάφορα φορητά ηλεκτρικά εργαλεία και συσκευές, όπως : τροχούς λείανσης, δίσκους κοπής, σμυριδοταινίες, κ.λ.π. Εργαλεία ευθυγράμμισης, όπως: αλφάδι, ζύγι ή σαούλι, αλφαδολάστιχο, χοροβάτης, και άλλες συσκευές σε συνεργασία με τον ποιοτικό έλεγχο. Αυτά είναι τα βασικότερα και πιο απαραίτητα εργαλεία του ελασματουργού. Ανάλογα με το είδος της δουλειάς ασφαλώς και θα υπάρχουν και άλλα τα οποία και χρησιμοποιούνται κατά τις ανάγκες. Εκτός από τα εργαλεία αυτά, για το μοντάρισμα χρησιμοποιούνται και διάφορα υλικά συναρμολόγησης, τα οποία σε γενικές γραμμές είναι : Το κοκοράκι (Εικόνα 55α) το οποίο χρησιμοποιείται για την ευθυγράμμιση των ελασμάτων. Η γέφυρα (Εικόνα 55β) που χρησιμοποιείται για την προσωρινή συγκράτηση ευθυγραμμισμένων ελασμάτων μέχρι την συγκόλλησή τους. Η σφήνα (Εικόνα 55γ) κατάλληλη για διάφορες χρήσεις με τα κοκοράκια, τα καβαλέτα, κ.λ.π. Λαμάκια μονταρίσματος - σοκόρου (Εικόνα 55δ). Διάφορα καβαλέτα για το μοντάρισμα μορφοσιδήρων, Εικόνα 56α Λαμάκια οδηγοί για την προσωρινή τοποθέτηση σε όρθια θέση των μορφοσιδήρων, ροδέλες και λαμάκια για σκρού ή και για κρικοπάλαγκα, Εικόνα 56β. Διάφορες πόρπες (μάπες) για την ανύψωση και μεταφορά ελασμάτων και τομέων, Εικόνα 56γ. Πρέπει να σημειώσουμε εδώ πως το είδος, οι διαστάσεις και το πάχος των πορπών ανάρτησης, εξαρτάται από το μέγεθος, τη μορφή και το βάρος των ανυψούμενων κομματιών. Οι θέσεις τοποθέτησης των πορπών στους τομείς τόσο για την ανύψωση και μεταφορά τους όσο και για την ανατροπή τους, ορίζονται ακριβώς Σελίδα 139

148 Ε ρ γ α λ ε ί α κ α ι υ λ ι κ ά π ο υ χ ρ η σ ι μ ο π ο ι ε ί ο ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ό ς από το τμήμα μελετών. Προκειμένου για πολύ μεγάλα βάρη, χρησιμοποιούνται ειδικές ενισχυμένες πόρπες. Τέλος, για την ανύψωση, μετακίνηση ή μεταφορά των διαφόρων κομματιών και ελασμάτων χρησιμοποιούνται και διάφορα εργαλεία, όπως : σαμπάνια, κλειδιά, σφιγκτήρες, λοστοί, κ.λ.π., εκτός βέβαια από τα ανυψωτικά και μεταφορικά μέσα (γερανοί, γερανάκια, παλάγκα, κ.λ.π.) των οποίων η χρησιμοποίηση είναι αυτονόητη σε κάθε τομέα και φάση, γιατί χωρίς αυτά δεν μπορεί να γίνει καμιά ελασματουργική δουλειά. Εικόνα 55: Μοντάρισμα και ευθυγράμμιση ελασμάτων Σελίδα 140

149 Ε ρ γ α λ ε ί α κ α ι υ λ ι κ ά π ο υ χ ρ η σ ι μ ο π ο ι ε ί ο ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ό ς (α) (β) (γ) Εικόνα 56: Εργαλεία ελασματουργού Σελίδα 141

150 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς τ ω ν ε π ι σ κ ε υ ώ ν τ ω ν π λ ο ί ω ν 12. Ελασματουργικές εργασίες των επισκευών των πλοίων Επειδή οι ελασματουργικές εργασίες στις επισκευές των πλοίων, όπως άλλωστε και οπουδήποτε αλλού, προϋποθέτουν την χρήση φλόγας (φλογοκοπές, ηλεκτροσυγκολλήσεις), η πρώτη διαδικασία μόλις το σκάφος φθάσει στο ναυπηγείο είναι η έκδοση πιστοποιητικού απαλλαγής καυσαερίων (GAS FREE CERTIFICATE). Για το σκοπό αυτό, αρμόδιος χημικός επισκέπτεται το πλοίο και αφού εξετάσει όλους τους χώρους στους οποίους θα εκτελεσθούν εργασίες φλόγας, αλλά και όλους τους κοντινούς και παράπλευρους με αυτούς, θα εκδώσει το σχετικό πιστοποιητικό που προαναφέραμε και το οποίο ουσιαστικά επιτρέπει την έναρξη των εργασιών της επισκευής. Στη συνέχεια, αντιπρόσωπος του πλοιοκτήτη μαζί με αντιπρόσωπο του ναυπηγείου, ο οποίος συνήθως είναι υπεύθυνος ελασματουργός, συνοδευόμενοι από ανάλογο προσωπικό, θα επιθεωρήσουν και θα μαρκάρουν με μπογιά τα όρια της περιοχής της επισκευής, σε πρώτη φάση τα εξωτερικά. Ακολούθως και εφ όσον γίνουν οι σχετικοί καθαρισμοί που σχεδόν πάντοτε χρειάζονται, τα ικριώματα, και κάθε άλλη απαραίτητη βοηθητική εργασία και με βάση τα σημεία που έχουν προηγούμενα μαρκαριστεί, αρχίζει η διαδικασία της φλογοκοπής των άχρηστων ελασμάτων και της απομάκρυνσής τους από τον χώρο. Η δουλειά αυτή της φλογοκοπής των παλαιών και άχρηστων ελασμάτων που γίνεται με ευθύνη και επίβλεψη υπεύθυνου φλογοχειριστή, είναι από τις πιο δύσκολες, επίπονες και επικίνδυνες, κυρίως για τους φλογοχειριστές. Χρειάζεται μεγάλη προσοχή, εμπειρία και γνώση από πλευράς υπευθύνων και τεχνιτών φλογοχειριστών για την σωστή και ασφαλή κοπή των άχρηστων Σελίδα 142

151 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς τ ω ν ε π ι σ κ ε υ ώ ν τ ω ν π λ ο ί ω ν ελασμάτων και ενισχυτικών σε μια αβαρία, όπως λέμε την περιοχή του σκάφους που έχει υποστεί ζημιά (πρόσκρουση, επικάθηση, κ.λ.π.). Ο φλογοχειριστής πρέπει να βεβαιώνεται ότι η κοπή κάθε σημείου που κόβει γίνεται σωστά, γιατί όταν τελειώνει το κόψιμο ενός μεγάλου κομματιού και το κομμάτι δεν αποκολληθεί, δεν πέσει όπως λέμε, είναι πολύ δύσκολο και επικίνδυνο να διαπιστώσουμε που κρατάει για να το ξανακόψουμε. Ύστερα από την φλογοκοπή και την απομάκρυνση των παλιών και άχρηστων κομματιών, αρχίζει το σημάδεμα και κόψιμο στην τελική τους μορφή των εσωτερικών κομματιών και ενισχυτικών, καθώς και το καθάρισμα και τρόχισμα των κομμένων άκρων των ελασμάτων και η διαμόρφωσή τους για συγκόλληση (φρέζες κ.λ.π.). Τα εξωτερικά όρια της περιοχής κόβονται από την αρχή με την κατάλληλη φρέζα και στη συνέχεια καθαρίζονται με τροχό. Αφού γίνουν όλα αυτά, δηλαδή αφού κοπούν και απομακρυνθούν όλα τα παλιά και άχρηστα ελάσματα και ενισχυτικά (νομείς, έδρες, σταθμίδες, μπρακέτα κ.λ.π.), θα ακολουθήσει το προσωπικό του χαρακτηρίου το οποίο και θα βγάλει τα σχετικά μοδέλα των νέων κομματιών με βάση τα οποία θα γίνει η χάραξη, η κοπή και η διαμόρφωσή τους αν χρειάζονται στο βαρύ ελασματουργείο. Από το σημείο αυτό και μετά αρχίζει το κυρίως έργο του ελασματουργού που είναι το μοντάρισμα των νέων κομματιών, ελασμάτων και μορφοσιδήρων και η σύνδεσή τους με τα αντίστοιχα κομμάτια του σκάφους. Η δουλειά αυτή γίνεται συνήθως σε δύο φάσεις. Πρώτα συνδέονται και συγκολλούνται όλα τα εσωτερικά κομμάτια, (έδρες, σταθμίδες, μπρακέτα, νομείς, φρακτές κ.λ.π.) και στη συνέχεια τοποθετούνται τα εξωτερικά φύλλα. Σελίδα 143

152 Ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς τ ω ν ε π ι σ κ ε υ ώ ν τ ω ν π λ ο ί ω ν Αν το μέγεθος της αβαρίας είναι μεγάλο, η αποκατάσταση μπορεί να γίνει και με το σύστημα των προκατασκευασμένων τομέων. Δηλαδή αντί να τοποθετούνται μεμονωμένα κομμάτια, εσωτερικά και εξωτερικά στο σκάφος, προκατασκευάζονται μεγάλα συγκροτήματα του στα δάπεδα, όπως οι τομείς των νεοκατασκευαζομένων πλοίων, τα οποία στη συνέχεια μεταφέρονται ολόκληρα στο σκάφος. Η διαδικασία της δουλειάς του ελασματουργού είναι η ίδια τόσο στις νέες κατασκευές όσο και στις επισκευές των πλοίων. Τα ίδια υλικά και εργαλεία χρησιμοποιούνται και η ίδια τεχνική εφαρμόζεται, με λιγότερες συνήθως απαιτήσεις ποιότητας. Η διαφορά, όπως είπαμε, είναι στις συνθήκες που επικρατούν στους χώρους δουλειάς των επισκευαζόμενων πλοίων οι οποίες είναι πιο δύσκολες και χρειάζονται μεγάλη προσοχή και αυξημένα μέτρα ασφάλειας. Εκτός από τις αβαρίες, ο ελασματουργός απασχολείται και με πολλές άλλες περιπτώσεις αντικατάστασης φθαρμένων ελασμάτων και μορφοσιδήρων σε όλα τα μέρη της μεταλλικής κατασκευής του πλοίου, από το πηδάλιο μέχρι τους ιστούς, τα καταστρώματα, τις δεξαμενές φορτίου, κ.λ.π. Επίσης, είναι πολύ συχνή η απασχόληση του ελασματουργού στην ανανέωση, αντικατάσταση ή επισκευή των μερών και στοιχείων του ελασματουργικού εξοπλισμού των επισκευαζόμενων πλοίων. Τελειώνοντας, θα πρέπει να ξαναπούμε πως εκτός των επισκευών και των νέων κατασκευών των πλοίων ο ελασματουργός απασχολείται και στην κατασκευή πολλών βιομηχανικών έργων και άλλων μεταλλικών κατασκευών με το ίδιο πάντα αντικείμενο δουλειάς, την συναρμολόγηση (μοντάρισμα) των ελασμάτων και μορφοσιδήρων. Σελίδα 144

153 13. Στοιχεία Τεχνολογίας Σύνδέσεων Οι κυριότερες τεχνολογίες σύνδεσης είναι: - Οι συγκολλήσεις - Οι ηλώσεις - Οι μηχανικές συνδέσεις 13.1 Συγκολλήσεις Οι συγκολλήσεις των μεταλλικών υλικών χωρίζονται σε: Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Συγκολλήσεις τήξης Όπου υπάρχει λιώσιμο (τήξη) των υπό σύνδεση υλικών και ένωσή τους στην περιοχή τήξης. Αυτές διακρίνονται: α) Στις συγκολλήσεις φλόγας, β) Στις συγκολλήσεις τόξου, γ)στις συγκολλήσεις αντίστασης και γ) Στις συγκολλήσεις με δέσμες υψηλής ενέργειας. Συγκολλήσεις στερεάς κατάστασης (συγκολλήσεις τριβής) μέσες Όπου τα υπό σύνδεση υλικά δεν λιώνουν (τήκονται) στην περιοχή σύνδεσής τους αλλά πλαστικοποιούνται και με πίεση ενώνονται. Σε συντομία οι πιο διαδεδομένες τεχνικές συγκόλλησης αναφέρονται στις παραγράφους που ακολουθούν Συγκολλήσεις φλόγας Πρόκειται για μια μέθοδο συγκόλλησης τήξης, όπου η θερμότητα προσφέρεται από μία φλόγα οξυγόνου. Για την συντήρηση της φλόγας απαιτείται ένα αέριο καύσης μαζί με το οξυγόνο. Η θερμοκρασία που προσφέρεται στο μέταλλο με την επαφή με τη φλόγα το οδηγεί σε τήξη και προστίθεται στο λουτρό τήξης το υλικό πλήρωσης με μορφή βέργας. Η μέθοδος αυτή χαρακτηρίζεται από την μεγάλη της εφαρμοσιμότητα αλλά και από τον πολύ φθηνό απαιτούμενο εξοπλισμό. Οι μέθοδοι με χρήση φλόγας οξυγόνου ασετυλίνης ή προπανίου χρησιμοποιούνται Σελίδα 145

154 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν ευρύτατα στη βιομηχανία, σε μια πλειάδα εφαρμογών συγκόλλησης αλλά και άλλων εφαρμογών όπως : Απόταση και επαναφορά παραμορφώσεων Συγκόλληση Κοπή Αναγόμωση με spray Σκλήρυνση επιφανειών Προθέρμανση Καθαρισμός χάλυβα Μπρουτζοκόλληση Κασσιτεροκόλληση Ιδιότητες των αερίων που χρησιμοποιούνται Α) Οξυγόνο Το οξυγόνο που απαιτείται για την συγκεκριμένη μέθοδο συγκόλλησης παράγεται από τον διαχωρισμό του ατμοσφαιρικού αέρα, ο οποίος περιέχει 21% οξυγόνο. Συνήθως η καθαρότητα του είναι 99,5 %. Μπορεί να υπάρχει σε αέρια ή σε υγρή μορφή. Συνήθως και για συνηθισμένες καταναλώσεις βρίσκεται σε αέρια μορφή σε χαλύβδινες φιάλες χωρητικότητας 40 ή 50 λίτρων με αντίστοιχη πίεση 150 ή 200 bar. Σύμφωνα με το ισχύον πρότυπο EN 1089 το χρώμα της φιάλης που περιέχει οξυγόνο είναι λευκό. Το οξυγόνο είναι ένα άχρωμο, άοσμο και μη τοξικό αέριο. Δεν καίγεται από μόνο του αλλά είναι απαραίτητο σε κάθε διαδικασία καύσης και μάλιστα ενισχύει θεαματικά την θερμική απόδοση οποιασδήποτε φλόγας. Ανάλογα με τον τύπο της φιάλης οι όγκοι αερίου οξυγόνου που περιέχονται σε αυτές είναι: Φιάλη 50 lt περιέχει 10,7 m 3 αερίου, στα 200 bar πίεση Σελίδα 146

155 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Φιάλη 40 lt περιέχει 6,6 m 3 αερίου, στα 150 bar πίεση Γενικότερα για σταθερές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης περιβάλλοντος στο 1 bar, ισχύει ότι ο όγκος του αερίου που περιέχεται στη φιάλη (σε λίτρα) είναι ίσος με την πίεση πλήρωσης της φιάλης (σε bar) επί τον όγκο της φιάλης (σε λίτρα) Β) Ασετυλίνη Στη συγκόλληση με χρήση φλόγας, στις περισσότερες των περιπτώσεων, το αέριο καύσης που χρησιμοποιείται είναι η ασετυλίνη C 2 H 2 και έτσι η μέθοδος συγκόλλησης ονομάζεται μέθοδος τήξης με οξυ-ακετυλινική φλόγα. Θεωρητικά και άλλοι υδρογονάνθρακες όπως το προπάνιο (C 3 H 8 ) και το μεθάνιο (CH 4 ) θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως αέρια καύσης, αλλά η ασετυλίνη δίνει την μεγαλύτερης θερμότητας φλόγα, όταν καίγεται με οξυγόνο, σε σχέση με όλα τα άλλα αέρια και αυτό όχι εξαιτίας της πολύ μεγαλύτερης θερμιδογόνου τιμής της, αλλά λόγω της μεγάλης ταχύτητας έναυσης και καύσης. Η ασετυλίνη είναι ένα άχρωμο αέριο, ελαφρύτερο από τον αέρα και έχει μια χαρακτηριστική οσμή. Η ασετυλίνη παράγεται με την ένωση του καρβιδίου του ασβεστίου με νερό, σύμφωνα με την παρακάτω χημική αντίδραση: 2CaC 2 + 4H 2 O = 2C 2 H 2 + 2Ca(OH) 2 Η συγκεκριμένη αντίδραση είναι εξώθερμη και θεωρητικά από 1 kg CaC 2 και 0,56 kg H 2 O παράγονται 1,15 Kg Ca(OH) 2, 0,41 Kg ασετυλίνη και 1680 KJ θερμότητα. Αν και η ασετυλίνη είναι σταθερή σε χαμηλή πίεση, εν τούτοις σε πιέσεις πάνω από 1 bar γίνεται ασταθής λόγω διάσπασης του μορίου της σε άνθρακα και υδρογόνο και επομένως με θέρμανση ή με κτύπημα μπορεί να εκραγεί. Για τον λόγο αυτό οι φιάλες ασετυλίνης θα πρέπει να είναι μακριά από εστίες θέρμανσης και να αποφεύγεται οποιοδήποτε χτύπημα σε αυτές. Για την αποφυγή του παραπάνω φαινομένου, η ασετυλίνη φυλάσσεται σε φιάλες που είναι γεμάτες με ένα πορώδες υλικό. Χρησιμοποιείται ακετόνη, ένα άχρωμο Σελίδα 147

156 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν εύφλεκτο υγρό, η οποία γεμίζει τους πόρους του παραπάνω υλικού (μέχρι περίπου το 40%). Το πορώδες υλικό δρα σαν σφουγγάρι που απορροφά την ακετόνη, η οποία απορροφά με τη σειρά της την ασετυλίνη. Για κάθε λίτρο όγκου φιάλης, απαιτούνται 0,32 κιλά ακετόνης. Για παράδειγμα σε πίεση 1 bar, 1 λίτρο ακετόνης μπορεί να απορροφήσει 24 λίτρα ασετυλίνης. Κατ αυτόν τον τρόπο η πίεση στη φιάλη μπορεί να φθάσει στα 18 bar χωρίς να υπάρξει έκρηξη. Το περιεχόμενο μιας φιάλης ασετυλίνης μπορεί να προσδιορισθεί με ζύγιση, δεδομένου ότι η εσωτερική πίεση εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία. Σαν παράδειγμα μπορεί να αναφερθεί ότι σε μια φιάλη 50 lt περιέχονται 16 Kg ακετόνης και 10 kg αερίου (9.090 lt). Ενδεικτικά μπορεί να αναφερθεί ότι η χρήση απλών φιαλών ασετυλίνης, συμφέρει εφόσον υπάρχει μια μέγιστη κατανάλωση της τάξης των 100 κιλών ανά μήνα. Για μεγαλύτερες καταναλώσεις προτιμούνται συστοιχίες φιαλών ή ακόμα και δεξαμενές. Είναι πολύ σημαντικό να μην αδειάζει ποτέ η φιάλη της ασετυλίνης κάτω από το 1/7 της χωρητικότητας της. Αέρια καύσης Χαρακτηριστικά Οξυγόνο Ασετιλίνη Προπάνιο Φυσικό αέριο Υδρογόνο Χημικός τύπος O 2 C 2 H 2 C 3 H 8 CH 4 H 2 Παραγωγή Από τον αέρα, Από υγροποίησ Χημική επεξεργασί η και διαδικασία α φυσικού απόσταξη αερίου Υπάρχει στη γή Ηλεκτρόλυση Συνήθης Καθαρότητα > 99,5 % > 99,0 % >99,8 % > 99,75 Μη τοξικό, Μη τοξικό, άγευστο, άχρωμο, αχρωμο, μυρίζει, Μη τοξικό, Μη Χαρακτηριστικά άοσμο, μη αναισθητικ άοσμο, τοξικό, εκρηκτικό, ό σε βαρύ άχρωμο, βοηθάει σε υψηλές άοσμο έκρηξη δόσεις Προσμίξεις N2, Ar, H2O Ar, H2O H2, N2, O2, CH4 Μη τοξικό, άοσμο, άχρωμο, άγευστο, εκρηκτικό O2, H2O Σελίδα 148

157 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Πυκνότητα [kg/m 3 ] 15 C / 1 bar Air: 1,209 [kg/m 3 ] Θερμιδογόν ος ισχύ H u [kj/m 3 ] min.θερμοκρασί α έναυσης με αέρα C με οξυγόνο Ταχύτητα έναυσης με αέρα m/s με οξυγόνο Μέγιστη θερμοκρασία φλόγας με αέρα C με οξυγόνο 1,337 1,095 1,874 0,671 0, ,3 13, ,3 0, περίπου ,4 3, ,7 8, Εικόνα 57: Φυσικοχημικές ιδιότητες του οξυγόνου και των σημαντικότερων αερίων καύσης Οι φιάλες που περιέχουν τα διάφορα αέρια καύσης, θα πρέπει για λόγους ασφαλείας, να ξεχωρίζουν μεταξύ τους με χαρακτηριστικά χρώματα. Μέχρι το 2004 ήταν σε ισχύ το πρότυπο UNI 4045, αλλά σήμερα το ισχύον πρότυπο είναι το ΕΝ Σύμφωνα με το συγκεκριμένο πρότυπο τα χρώματα των φιαλών που περιέχουν αέρια θα πρέπει να είναι αυτά που παρουσιάζονται στην Εικόνα Διατάξεις ασφαλείας Βασικό στοιχείο κάθε φιάλης ασετυλίνης είναι ο ρυθμιστής πίεσης. Σε αυτόν ρυθμίζεται η πίεση του αερίου προς το εργαλείο συγκόλλησης, αλλά μπορεί κανείς να παρακολουθήσει και την πίεση πλήρωσης της κάθε φιάλης. Η ρυθμιζόμενη πίεση εργασίας είναι ανεξάρτητη από την πίεση του αερίου μέσα στη φιάλη αλλά και από τη ροή του αερίου η οποία ρυθμίζεται από το εργαλείο συγκόλλησης. Σελίδα 149

158 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Κάθε ρυθμιστής πίεσης ασετυλίνης θα πρέπει να έχει ορισμένες διατάξεις ασφαλείας έτσι ώστε να μην επιτρέπεται η ροή φωτιάς ή αερίου προς την φιάλη. Αυτές οι διατάξεις δίνονται σχηματικά στο επόμενα σχήμα. Η αντεπίστροφη βαλβίδα είναι σχεδιασμένη να απαγορεύει την ανάποδη ροή αέρα, οξυγόνου ή ασετυλίνης, και να εμποδίζει επίσης την χαμηλή πίεση αερίου στο εργαλείο συγκόλλησης. Εικόνα 58: Ρυθμιστής πίεσης φιάλης ασετυλίνης Εικόνα 59: Χρωματική κωδικοποίηση των φιαλών Σελίδα 150

159 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Back pressure valve Post flow temperature regulated valve Reverse flow check valve Εικόνα 60: Λειτουργία αντεπίστροφης βαλβίδας Η οξυακετυλινική φλόγα Εικόνα 61: Οξυακετυλινική φλόγα. Στάδια καύσης Σελίδα 151

160 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Εικόνα 62: Θερμοκρασία κατά μήκος της φλόγας Ο εσωτερικός κώνος ο οποίος είναι φωτεινός και έχει ένα έντονα μπλε χρώμα είναι ο κώνος εργασίας. Όσο πιο κοντά βρίσκεται αυτός ο κώνος στην επιφάνεια εργασίας τόσο περισσότερο μεταφέρεται η θερμότητα της φλόγας στο μέταλλο. Η φλόγα μπορεί να γίνεται σκληρή ή μαλακή, ρυθμίζοντας τη ροή των αερίων. Μικρή ροή αερίου μέσα από ένα μεγάλο μπεκ, δίνει μια μαλακή αναποτελεσματική φλόγα, ευαίσθητη σε σβήσιμο. Όταν η ροή του αερίου είναι πολύ υψηλή, τότε η φλόγα είναι σκληρή, δύσκολα ελέγξιμη και θα σπρώχνει το λιωμένο μέταλλο έξω από τη συγκόλληση. Ρυθμίζοντας την αναλογία οξυγόνου/ασετυλίνης δημιουργούνται διαφορετικές συνθήκες. Συνήθως οι περισσότερες συγκολλήσεις γίνονται με αναλογία 1:1. Οξειδωτική φλόγα δημιουργείται με την αύξηση της ροής του οξυγόνου και αναγωγική φλόγα με αύξηση της ροής της ασετυλίνης. Η ρύθμιση αυτών των παραμέτρων είναι σημαντική για την επιτυχημένη διαδικασία συγκόλλησης. Σελίδα 152

161 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Α) Ουδέτερη φλόγα Η ουδέτερη φλόγα χαρακτηρίζεται από τη στοιχειομετρική αναλογία οξυγόνουασετυλίνης. (1:1). Επιτυγχάνεται ξεκινώντας με περίσσεια ασετυλίνης, όπου η φλόγα σχηματίζει «φτερό». Όταν μειώνεται η ροή της ασετυλίνης ή αυξάνεται η ροή του οξυγόνου τότε το «φτερό» εξαφανίζεται και αυτό είναι ένδειξη ότι η φλόγα έγινε ουδέτερη. Αυτού του τύπου η φλόγα χρησιμοποιείται στις περισσότερες συγκολλήσεις, διότι δίνει ένα λιωμένο μέταλλο χωρίς αναταράξεις, πιτσιλίσματα και βρασμό. Στην ουδέτερη φλόγα η θερμοκρασία του εσωτερικού κώνου είναι περίπου C, ενώ στο τέλος της φλόγας κατεβαίνει έως τους 1260 C. Αυτό δίνει μια δυνατότητα ρύθμισης της θερμοκρασίας που θα μεταφερθεί στο μέταλλο βάσης, ανάλογα με το σημείο της φλόγας που έρχεται σε επαφή με αυτό. Εικόνα 63: Ουδέτερη φλόγα Β) Αναγωγική φλόγα Αυτή η φλόγα επιτυγχάνεται αφού πρώτα δημιουργηθεί μια ουδέτερη φλόγα. Στη συνέχεια με αύξηση της ροής της ασετυλίνης (άνοιγμα βαλβίδας) σχηματίζονται στην άκρη του κώνου «φτερά» πράγμα που δηλώνει την περίσσεια ασετυλίνης. Είναι χαρακτηριστικό της αναγωγικής φλόγας, το ότι είναι πάντα ευδιάκριτες 3 διαφορετικές ζώνες. Εικόνα 64: Αναγωγική φλόγα Σελίδα 153

162 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Διακρίνεται ο εσωτερικός κώνος, ένας λευκός ενδιάμεσος κώνος που δηλώνει την περίσσεια της ασετυλίνης και ένας ανοιχτός μπλε εξωτερικός κώνος. Αυτός ο τύπος της φλόγας συνοδεύεται και από ένα χαρακτηριστικό ήχο. Ο εσωτερικός κώνος έχει θερμοκρασία 3150 C. Με την αναγωγική φλόγα το μέταλλο βράζει και δεν είναι καθαρό. Η αναγωγική φλόγα χρησιμοποιείται κυρίως σε συγκολλήσεις χαλύβων υψηλού άνθρακα, σε σκληρές αναγομώσεις και σε μη σιδηρούχα κράματα όπως αυτά του Νικελίου. Όταν χρησιμοποιείται για μπρουτσοκόλληση ή ασημοκόλληση, θα πρέπει να έρχεται σε επαφή με το μέταλλο μόνο το εξωτερικό μέρος της φλόγας. Γ) Οξειδωτική φλόγα Η οξειδωτική φλόγα επιτυγχάνεται με αύξηση της ροής του οξυγόνου, έως ότου ο εσωτερικός κώνος να γίνει το 1/10 του αρχικού του μήκους. Ο εσωτερικός κώνος είναι μικρός, αιχμηρός και ελαφρά μωβ. Η θερμοκρασία της οξειδωτικής φλόγας είναι περίπου 3450 C. Όταν εφαρμόζεται στο χάλυβα προκαλεί αναταράξεις στο λουτρό συγκόλλησης και δίνει αρκετά πιτσιλίσματα, για τον λόγο αυτό δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για συγκόλληση χαλύβων διότι σχηματίζονται πολλοί πόροι, το λουτρό συγκόλλησης οξειδώνεται και η συγκόλληση γίνεται ψαθυρή. Ελαφρά οξειδωτική φλόγα χρησιμοποιείται για μπρουτζοκολλήσεις σε χάλυβες και χυτοσιδήρους. Με περισσότερο οξειδωτική φλόγα γίνονται μπρουτζοκολλήσεις σε μπρούτζο ή ορείχαλκο. Εικόνα 65: Οξειδωτική φλόγα Σελίδα 154

163 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Εργαλεία συγκόλλησης Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των εργαλείων συγκόλλησης είναι η μέθοδος μίξης των αερίων. Σήμερα ο τύπος εργαλείου συγκόλλησης που χρησιμοποιείται είναι ο injector type. Το οξυγόνο, το οποίο ρυθμίζεται σε μια μεγαλύτερη πίεση (2,5 bar), τρέχει μέσα στην ασετυλίνη που έχει μικρότερη πίεση (0,5 bar). Δημιουργείται με αυτόν τον τρόπο ένα «ρούφηγμα» της ασετυλίνης από το οξυγόνο και τα δύο αέρια αναμιγνύονται στο θάλαμο του εργαλείου με την καύση γίνεται ακριβώς έξω από το μπεκ. Οποιαδήποτε αλλαγή στη ροή του οξυγόνου θα δημιουργήσει μια αντίστοιχη αλλαγή στη ροή της ασετυλίνης έτσι ώστε να διατηρηθούν περίπου οι ίδιες συνθήκες. Εικόνα 66: Εργαλείο συγκόλλησης Σελίδα 155

164 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Εικόνα 67: Λεπτομέρεια της μίξης οξυγόνου ασετυλίνης Τεχνικές συγκόλλησης Υπάρχουν δύο τεχνικές συγκόλλησης με χρήση οξυακετυλινικής φλόγας. Η τεχνική με την οποία ο χειριστής σπρώχνει το εργαλείο προς το ακόλλητο κομμάτι της συγκόλλησης σημαδεύοντας το προς συγκόλληση κομμάτι (forehand), και η τεχνική όπου ο χειριστής τραβάει το εργαλείο συγκόλλησης σημαδεύοντας το ήδη συγκολλημένο κομμάτι (backhand). Οι δύο τεχνικές παρουσιάζονται στις παρακάτω Εικόνες. Εικόνα 68: Forehand Welding technique Σελίδα 156

165 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Εικόνα 69: Backhand Welding technique Εφαρμογές της μεθόδου Στην εποχή των μοντέρνων μεθόδων συγκόλλησης, η συγκόλληση με φλόγα έχει χάσει πλέον την σημασία της και χρησιμοποιείται όλο και λιγότερο. Αυτό συνδέεται και με το γεγονός της χαμηλής παραγωγικότητας της, με δεδομένο τον μικρό ρυθμό εναπόθεσης αλλά και την έλλειψη δυνατοτήτων αυτοματοποίησης. Ωστόσο υπάρχουν κάποιες εφαρμογές όπου δουλεύοντας με αναγωγική φλόγα επιτυγχάνεται μικρή αραίωση του μετάλλου βάσης και έτσι πραγματοποιούνται σκληρές αναγομώσεις, κυρίως με τη χρήση στελιτικών κραμάτων. Μια άλλη σημαντική εφαρμογή της οξυακετυλινικής φλόγας είναι η συγκόλληση / επισκευή χυτοσιδήρων. Σε αυτές τις περιπτώσεις τα προς συγκόλληση κομμάτια προθερμαίνονται μέχρι να κοκκινίσουν και συγκολλούνται με υλικό συγκόλλησης ίδιας σύστασης με το χυτό. Στη συνέχεια εφαρμόζεται διαδικασία αργής απόψυξης. Όσον αφορά τα συνήθη ελαττώματα που παρουσιάζονται στις συγκολλήσεις με τη χρήση οξυακετυλινικής φλόγας, αυτά είναι ελλειπής τήξη και ελλειπής διείσδυση, υποσκάματα και πόροι. Συνήθως παρατηρείται και «κάψιμο» του μετάλλου που οφείλεται στην υψηλή παροχή θερμότητας και στην οξείδωση της επιφάνειας. Η υψηλή παροχή θερμότητας δεν επικεντρώνεται σε ένα σημείο, παρά διαχέεται σε Σελίδα 157

166 Injector Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν όλο το μέταλλο, προκαλεί ανακρυστάλλωση (αύξηση του μεγέθους των κόκκων) και επιφέρει μεγάλες θερμικές παραμορφώσεις. Στο Σχήμα 68 παρουσιάζεται η πολύ μεγαλύτερη επίδραση της μεθόδου με χρήση φλόγας οξυγόνου (οξυγονοκόλληση) στην δημιουργία παραμορφώσεων. Μεγάλου μεγέθους Θερμικά Επηρεασμένη Ζώνη κάνει τις συγκολλήσεις ευαίσθητες σε διάβρωση αλλά και σε θραύση. Depress handl OXYFUEL Εικόνα 70: Συγκριτικό διάγραμμα εγκάρσιων παραμορφώσεων Διαδικασία Έναυσης και Σβησίματος της Οξυακετυλινικής Φλόγας Α. Διαδικασία Έναυσης φλόγας στο εργαλείο 1. Ανοίγω τη βαλβίδα στη φιάλη ασετυλίνης. 2. Ανοίγω τη στρόφιγγα ασετυλίνης στο εργαλείο μου κατά το ¼. 3. Ρυθμίζω την πίεση λειτουργίας στο μανόμετρο πάνω στη φιάλη ασετυλίνης. 4. Κλείνω την στρόφιγγα ασετυλίνης στο εργαλείο μου (τώρα τα λάστιχα ασετυλίνης έχουν αέριο). 5. Ανοίγω την βαλβίδα στη φιάλη οξυγόνου. 6. Ανοίγω την στρόφιγγα οξυγόνου στο εργαλείο κατά το ¼. 7. Ρυθμίζω την πίεση λειτουργίας στο μανόμετρο πάνω στη φιάλη οξυγόνου. 8. Κλείνω την στρόφιγγα οξυγόνου στο εργαλείο (τώρα τα λάστιχα οξυγόνου έχουν αέριο). Σελίδα 158

167 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν 9. Ανοίγω την στρόφιγγα ασετυλίνης στο εργαλείο μου κατά το ¼ και ανάβω με αναπτήρα. 10. Ανοίγω την στρόφιγγα οξυγόνου στο εργαλείο μου κατά το ¼. 11. Ρυθμίζω την φλόγα μου. Β. Διαδικασία Σβησίματος φλόγας στο εργαλείο 1. Κλείνω πρώτα την στρόφιγγα ασετυλίνης και μετά την στρόφιγγα οξυγόνου στο εργαλείο μου. 2. Κλείνω την βαλβίδα ασετυλίνης στη φιάλη. 3. Κλείνω την βαλβίδα οξυγόνου στη φιάλη. 4. Ανοίγω τέρμα τις στρόφιγγες ασετυλίνης και οξυγόνου στο εργαλείο για να αδειάσουν τα λάστιχα. 5. Κλείνω τέρμα τις βαλβίδες του μανόμετρου στις φιάλες. 6. Κλείνω και τις δύο στρόφιγγες στο εργαλείο. 7. Μαζεύω τα λάστιχα των αερίων Συγκολλήσεις Τόξου Μέθοδος συγκόλλησης με επενδεδυμένο ηλεκτρόδιο Εισαγωγή Η συγκόλληση με επικαλυμμένα ηλεκτρόδια είναι μια χειροκίνητη μέθοδος συγκόλλησης κατά την οποία χρησιμοποιείται ένα αναλώσιμο ηλεκτρόδιο που τηκόμενο δημιουργεί το λουτρό συγκόλλησης. Χρησιμοποιείται ένα συνεχές ή εναλλασσόμενο ρεύμα από μια συσκευή συγκόλλησης, προκειμένου να σχηματιστεί ηλεκτρικό τόξο μεταξύ του ηλεκτροδίου και των προς συγκόλληση υλικών. Ενώ εναποτίθεται η συγκόλληση, αποσυντίθεται η επικάλυψη του ηλεκτροδίου, παρέχοντας αέρια που προστατεύουν το λουτρό συγκόλλησης, καθώς και πάστα που πέραν του προστατευτικού ρόλου παρέχει πληθώρα άλλων στοχευμένων δράσεων που Σελίδα 159

168 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν αναλύονται στην συνέχεια. Λόγω της απλότητας της μεθόδου, η συγκόλληση με επικαλυμμένα ηλεκτρόδια είναι μια από τις πλέον δημοφιλείς διαδικασίες. Κυριαρχεί στην συντήρηση και επισκευή βιομηχανικού εξοπλισμού και εγκαταστάσεων, καθώς και στην συγκόλληση κατασκευών στο εργοτάξιο. Αρχή λειτουργίας Σελίδα 160

169 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Κύρια Χαρακτηριστικά Στη συγκόλληση τόξου με επικαλυμμένο ηλεκτρόδιο, το ηλεκτρόδιο είναι κατασκευασμένο από μεταλλικό πυρήνα και εξωτερική επικάλυψη. Το τόξο σχηματίζεται μεταξύ της μίας άκρης του ηλεκτροδίου και του υλικού προς συγκόλληση. Ο πυρήνας λιώνει και σχηματίζει το λουτρό συγκόλλησης που ψυχόμενο αποτελεί την ραφή. Σελίδα 161

170 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Κατά τη ταυτόχρονη καύση της επικάλυψης εκλύονται αέρια και παράγεται «πάστα» για την προστασία του τόξου και του λουτρού της συγκόλλησης αντίστοιχα. Με αυτό τον τρόπο απομονώνεται το λουτρό από την ατμόσφαιρα. Τα ηλεκτρόδια έχουν μικρό σχετικά μήκος με αποτέλεσμα η συγκόλληση να διακόπτεται συστηματικά. Ο χρόνος κατά τον οποίο χρησιμοποιούνται ενεργά τα ηλεκτρόδια αποτελεί μόνον το 25-60% του συνολικού χρόνου εργασίας. Το μήκος των ηλεκτροδίων είναι περίπου mm. Αν ήταν μεγαλύτερου μήκους θα είχαμε μεγαλύτερη αντίσταση στο ρεύμα συγκόλλησης και δυσκολότερο χειρισμό του ηλεκτροδίου. Συγκολλήσεις με ηλεκτρόδια μεγάλου μήκους δε διευκολύνουν το συγκολλητή καθώς δε μπορεί να τα κρατήσει σταθερά κυρίως στην αρχή της συγκόλλησης. Η «πάστα» η οποία παράγεται κατά το λιώσιμο της επικάλυψης επικάθεται στην επιφάνεια της συγκόλλησης προστατεύοντας και μορφοποιώντας τη συγκόλληση κατά τη διάρκεια στερεοποίησης. Η «πάστα» πρέπει να απομακρύνεται μετά το τέλος κάθε γαζιού. Η συγκόλληση τόξου με ηλεκτρόδιο χειρός χρησιμοποιείται για συγκολλήσεις χάλυβα χαμηλής, μέσης ή και υψηλής κραμάτωσης σε πάχη από 2mm και άνω σε εφαρμογές όπως οι μεταλλικές κατασκευές, τα δοχεία πίεσης και στη ναυτιλία. Σελίδα 162

171 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Για την διατήρηση του τόξου απαιτείται συγκεκριμένη ελάχιστη διαφορά τάσης αλλά και έντασης ρεύματος. Επιπλέον, το διάκενο ανάμεσα στην άκρη του ηλεκτροδίου και των υλικών προς συγκόλληση στο οποίο αναπτύσσεται το τόξο πρέπει να είναι αγώγιμο. Ο ατμοσφαιρικός αέρας δεν είναι αγώγιμος. Πρέπει να υπάρξουν ηλεκτρικά φορτισμένα ιόντα στη περιοχή που θα αναπτυχθεί το τόξο. Ο ατμοσφαιρικός αέρας πρέπει να ιονιστεί. Συμπεριφορά του τόξου συγκόλλησης Τα περισσότερα ηλεκτρόδια χειρός μπορούν να συνδεθούν στον θετικό + (DCEP/DCRP) ή στον αρνητικό (DCEN/DCSP) πόλο της μηχανής συγκόλλησης. Συνήθως όμως τα όξινα ηλεκτρόδια και τα ηλεκτρόδια ρουτιλίου συνδέονται στην αρνητική πολικότητα της μηχανής και το δοκίμιο προς συγκόλληση στη θετική. Τα βασικά ηλεκτρόδια συνήθως συνδέονται στη θετική πολικότητα της μηχανής. Οι κατασκευαστές των ηλεκτροδίων παρέχουν στη συσκευασία τους την συνιστώμενη πολικότητα των ηλεκτροδίων. Σελίδα 163

172 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Ο μεταλλικός πυρήνας σχηματίζει καθώς λιώνει το υλικό συγκόλλησης. Κατά τη διαδικασία αυτή ο πυρήνας λιώνει γρηγορότερα από την επικάλυψη και δημιουργείται ένας κρατήρας στον οποίο συγκεντρώνονται τα παραγόμενα από τη καύση της επικάλυψης αέρια. Επιπλέον εξασφαλίζεται ότι οι σταγόνες του υλικού συγκόλλησης κατευθύνονται σε αυτόν τον κρατήρα. Η ροή αερίων είναι πολύ μεγάλη έτσι ώστε σε συνδυασμό με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται - pincheffect οι σταγόνες του υλικού συγκόλλησης συγκρατούνται ισχυρά ακόμα και στη θέση «ουρανός». Το μέγεθος και ο αριθμός των σταγόνων εξαρτάται από τον τύπο και το πάχος της επικάλυψης. Παχύ στρώμα επικάλυψης δημιουργεί μικρές σταγόνες «spray transfer», ενώ λεπτό στρώμα επικάλυψης δημιουργεί μεγάλες σταγόνες υλικού συγκόλλησης. Η πάστα μεταφέρεται είτε ως ένα λεπτό στρώμα γύρω από τις σταγόνες του υλικού συγκόλλησης είτε ως ξεχωριστές σταγόνες. Λόγω υψηλής θερμοκρασίας του τόξου ποσοστό του υλικού συγκόλλησης εξατμίζεται (welding fumes). Οι σταγόνες υλικού συγκόλλησης που βρίσκονται στο κρατήρα της συγκόλλησης έρχονται σε επαφή με το στρώμα ή τις σταγόνες της επικάλυψης. Αν υπάρχουν υλικά κραμάτωσης στην επικάλυψη τότε αυτά διοχετεύονται στο υλικό συγκόλλησης άρα και στη τελική ραφή. Σελίδα 164

173 Χαρακτηριστικά επικάλυψης Ηλεκτροδίων Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Κατασκευαστικά υπάρχουν απεριόριστοι συνδυασμοί υλικών για το τύπο των επικαλύψεων των ηλεκτροδίων. Σελίδα 165

174 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Βαθμός Επικάλυψης Ο βαθμός της επικάλυψης υπολογίζεται ως ο λόγος μεταξύ της συνολικής διαμέτρου του ηλεκτροδίουπροςτη διάμετρο του πυρήνα (D/d). Λεπτής επικάλυψης < 1.2 Μέσης επικάλυψης Χονδρής επικάλυψης > 1.55 Τα περισσότερα ηλεκτρόδια σήμερα είναι χονδρής επικάλυψης. Ηλεκτρόδια υψηλής απόδοσης Η απόδοση ενός ηλεκτροδίου εκφράζεται σαν ποσοστό του βάρους του μεταλλικού πυρήνα: Εάν διαβάζουμε σε κάποιο κατάλογο ότι ένα ηλεκτρόδιο έχει απόδοση125%, σημαίνει ότι η ραφή ζυγίζει 1,25 φορές το βάρος του μεταλλικού πυρήνα. Το επιπλέον βάρος σιδήρου προέρχεται από την μεταλλική σκόνη που περιέχεται στην επικάλυψη του ηλεκτροδίου και μεταφέρεται μαζί με τον μεταλλικό πυρήνα στην τελική ραφή. Η μεταλλική σκόνη τήκεται από την θερμότητα του τόξου. Ηλεκτρόδια υψηλής απόδοσης καλούνται και ηλεκτρόδια σκόνης σιδήρου. Η απόδοσή τους κυμαίνεται από 115 έως185%. Υψηλής απόδοσης ηλεκτρόδια με απόδοση έως και 300% χρησιμοποιούνται για γέμισμα κατακόρυφων γωνιακών ραφών ή συγκόλληση κατεβατού (προσοχή στην εμφάνιση ατελούς τήξης!!) Το πλεονέκτημα των ηλεκτροδίων υψηλής απόδοσης είναι ο υψηλός ρυθμός εναπόθεσης υλικού (ως και 3 φορές μεγαλύτερος) σε σχέση με κοινά ηλεκτρόδια, λόγω της χονδρότερης επικάλυψης. Η τάση συγκόλλησης αυξάνει αναλογικά με το πάχος της επικάλυψης. Αυτό προκαλεί μεγαλύτερο ρυθμό εναπόθεσης. Αυτός είναι και ο λόγος που η συγκόλληση με ηλεκτρόδια υψηλής εναπόθεσης είναι ανταγωνιστικά συγκρινόμενα με τις υψηλά παραγωγικές μεθόδους αυτόματης ή ημιαυτόματης συγκόλλησης. Σελίδα 166

175 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Παράδειγμα: Τύποι Επικάλυψης Τέσσερις (4) είναι οι κύριες κατηγορίες των ηλεκτροδίων. C - ΣΕΛΟΥΛΟΖΗΣ A - ΟΞΙΝΑ R - ΡΟΥΤΙΛΙΟΥ Σελίδα 167

176 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν B ΒΑΣΙΚΑ Σε συγκολλήσεις με λουτρό σχετικά κρύο χρησιμοποιούνται ηλεκτρόδια λεπτής επικάλυψης (μεγάλες σταγόνες υλικού συγκόλλησης). Σε συγκολλήσεις με ζεστό σχετικά λουτρό χρησιμοποιούνται ηλεκτρόδια υψηλής επικάλυψης (μικρές σταγόνες υλικού συγκόλλησης). Τα όξινα, τα βασικά και τα ηλεκτρόδια ρουτιλίου προσφέρονται και με επιπλέον ποσότητα μεταλλικής σκόνης στην επικάλυψη τους. Αυτά ονομάζονται ηλεκτρόδια με επικάλυψη μεταλλικής σκόνης ή καλύτερα ηλεκτρόδια υψηλής απόδοσης Η τάση του τόξου εξαρτάται από τον τύπο και το πάχος της επικάλυψης Τυπικές τάσεις τόξου είναι οι εξής: Κοινά ηλεκτρόδια V Ηλεκτρόδια υψηλής απόδοσης V Ηλεκτρόδια υψηλής διείσδυσης V Εκτός από αυτούς τους τύπους ηλεκτροδίων σήμερα υπάρχει και ποικιλία ηλεκτροδίων με ανάμειξη των κυρίως στοιχείων των επικαλύψεων όπως π.χ. όξινα ρουτιλίου. Συγκεκριμένα για ηλεκτρόδια ρουτιλίου με χονδρό πάχος επικάλυψης χρησιμοποιείται ο όρος διπλού ρουτιλίου (RR). Σκοπός της επικάλυψης ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΑΣΤΑΣ ΑΠΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΜΕΣΟ ΙΟΝΙΣΜΟΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΕΡΙΩΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΚΡΑΜΑΤΩΣΗ Σχηματισμός πάστας Σελίδα 168

177 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Τα λιωμένα στοιχεία της επικάλυψης επικάθονται σε κάθε σταγόνα υλικού συγκόλλησης με αποτέλεσμα τη δημιουργία λεπτής μονωτικής στρώσης που εξασφαλίζει προστασία από το οξυγόνο, το άζωτο και τους υδρατμούς. Η περιεκτικότητα οξυγόνου στην επικάλυψη επηρεάζει την επιφανειακή τάση αλλά και το μέγεθος των σταγόνων του υλικού συγκόλλησης. Στα μη βασικά ηλεκτρόδια υπάρχει μεγάλη περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο λουτρό συγκόλλησης, ενώ στα βασικά μικρή. Λόγω αυτού του στοιχείου, η μεταλλουργική διαφορά μεταξύ των δυο τύπων επικάλυψης είναι να υπάρχουν πολλές εγκλείσεις οξειδίων στο λουτρό συγκόλλησης (στα μη βασικά ηλεκτρόδια) και συνεπώς επηρεασμός της στερεοποίησης του λουτρού, της δομής της ραφής, της μηχανικής αντοχής, της ασφάλειας έναντι θερμορωγμών και της συμπεριφοράς κατά την συγκόλληση. Βασικές ενώσεις επικάλυψης είναι: Ενώσεις οξειδίων του βαρίου (Ba) του ασβεστίου (Ca), του καλίου (K), του μαγνησίου (Mg), του νατρίου (Na), του σιδήρου (Fe) αλλά και άλλες που δεν είναι οξείδια. Όξινες ενώσεις επικάλυψης είναι: οξείδια του αλουμινίου (Al), του πυριτίου (Si), του τιτανίου (Ti), του ψευδαργύρου (Zr). Ο σχηματισμός της πάστας καθορίζει τον χώρο μέσα στον οποίο στερεοποιείται το υλικό συγκόλλησης (δρα ως καλούπι) διαμορφώνοντας την τελική μορφή της ραφής (ομαλή, τραχεία). Επιπλέον η πάστα μονώνει θερμικά το λουτρό, με αποτέλεσμα να αποτρέπει την γρήγορη απόψυξη και συνεπώς τον σχηματισμό σκληρών δομών. Ιονισμός Βελτίωση της αγωγιμότητας του περιβάλλοντος στο οποίο σχηματίζεται το τόξο, με τη χρήση στοιχείων που εύκολα εξατμίζονται και ιονίζονται. Αυτό σημαίνει: Ευκολότερη έναυση και, Βελτίωση των ιδιοτήτων της συγκόλλησης Προς τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται συνήθως ενώσεις Καλίου (Κ) Σελίδα 169

178 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Δημιουργία αερίων προστασίας Τα προστατευτικά αέρια παράγονται από την καύση των οργανικών στοιχείων της επικάλυψης όπως η σελουλόζη ή από τη διάσπαση ενώσεων που απελευθερώνουν συνήθως διοξείδιο του άνθρακα. Η υπερβολική προσθήκη ενώσεων του ασβεστίου (όπως το ανθρακικό ασβέστιο) δεν είναι επιθυμητή γιατί το παραγόμενο ασβέστιο (Ca) αποξειδώνει υπερβολικά το λουτρό συγκόλλησης με συνέπεια την δυσμενή επίδραση στην αντοχή κρούσης αφενός και στην δημιουργία παχύρρευστου και δυσκολο-δούλευτου λουτρού συγκόλλησης αφετέρου. Αποξείδωση Σχεδόν όλοι οι τύποι επικάλυψης περιέχουν κραματικές ενώσεις του σιδήρου. Οι ανωτέρω ενώσεις διασπώνται και δεσμεύουν ποσοστά οξυγόνου που υπάρχουν στο λουτρό συγκόλλησης. Δημιουργούνται και ενώσεις στην μικροδομή του λουτρού συγκόλλησης που επηρεάζουν την στερεοποίηση και την μεταλλουργική δομή της ραφής. Μετά την αποξείδωση του λουτρού συγκόλλησης σε λογικά πλαίσια, παραμένει μικρό ποσοστό αδέσμευτου ποσοστού οξυγόνου στο λουτρό συγκόλλησης. Εφόσον το παραμένον ποσοστό οξυγόνου είναι πολύ μεγάλο ή πολύ μικρό, προκύπτει ανεπιθύμητη δομή που συνεπάγεται χαμηλή αντοχή κρούσης και μεγάλο κίνδυνο θερμορωγμών. Επιθυμητή περιεκτικότητα σε αδέσμευτο οξυγόνο 0,02%-0,03%.Άλλα αποξειδωτικά στοιχεία είναι τα αλουμίνιο (Al), μαγνήσιο (Mg), τιτάνιο (Ti). Ειδικά το τιτάνιο (Ti) - στην μορφή TiO 2 - είναι ισχυρό αποξειδωτικό ακόμα και σε μικρές ποσότητες. Από την άλλη πλευρά χρειαζόμαστε το οξυγόνο επίσης και κατά την διαδικασία της συγκόλλησης, δεδομένου ότι συντελεί στην δημιουργία λεπτών σταγόνων Σελίδα 170

179 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν μεταφοράς υλικού. Για τον λόγο αυτό, τα όξινα ηλεκτρόδια παρέχουν λεπτή σταγόνα κατά την μεταφορά υλικού συγκόλλησης. Για τον ίδιο λόγο, χρησιμοποιούμε την παραπάνω τεχνική και στην συγκόλληση GMAW (Μέθοδος 135) των υψηλά κραματωμένων χαλύβων: δεν συγκολλούμε με καθαρό Argon αλλά με μείγμα Argon με 1-3% Οξυγόνο ή διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), με σκοπό να επιτύχουμε λεπτή σταγόνα μεταφοράς υλικού συγκόλλησης. Συνεπώς είναι επιθυμητή η παρουσία λίγου οξυγόνου με σκοπό : Την αύξηση της αντοχής κρούσης Την αύξηση της ασφάλειας για θερμορωγμές. Την ομαλοποίηση της διαδικασίας συγκόλλησης (λεπτή σταγόνα μεταφοράς υλικού συγκόλλησης) Επιβελτίωση μέσω κραμάτωσης Στην επικάλυψη πιθανόν να προστίθενται και κραματικά στοιχεία με σκοπό τον επηρεασμό προς το επιθυμητό της μηχανικής αντοχής ή της χημικής σύστασης της τελικής ραφής. Τα στοιχεία μαγγάνιο (Mn) και πυρίτιο(si) θα αποτελέσουν στοιχεία της ραφής, δεδομένου ότι τα επιθυμούμε να υπάρχουν σε ενώσεις για λόγους αποξειδωτικούς. Άλλα, πολύ κοινά στοιχεία είναι τα: Μολυβδαίνιο (Mo), νικέλιο (Ni), χρώμιο (Cr). Στην συγκόλληση χαλύβων υψηλής αντοχής, συνήθως η επικάλυψη περιέχει τα κραματικά στοιχεία που επιθυμούμε να διοχετευθούν στην ραφή. Στην συγκόλληση χαλύβων υψηλών θερμοκρασιών, συνήθως τα κραματικά στοιχεία περιέχονται στον πυρήνα του ηλεκτροδίου. Περιγραφή των διάφορων τύπων επικάλυψης Όξινα Ηλεκτρόδια (Σύμβολο, A ) Σελίδα 171

180 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Τα όξινα ηλεκτρόδια είναι μέσης ή χονδρής επικάλυψης. Εκτός από τα οξείδια σιδήρου και μαγγανίου η επικάλυψη περιέχει σχετικά μεγάλο ποσοστό αποξειδωτικών στοιχείων. Η στερεοποιημένη πάστα απομακρύνεται εύκολα. Τα όξινα ηλεκτρόδια έχουν μεγάλο ρυθμό εναπόθεσης υλικού συγκόλλησης και μπορούν να χρησιμοποιηθούν με υψηλές τιμές ρεύματος. Έτσι μπορεί να επιτευχθεί υψηλή διείσδυση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ρεύμα συνεχές (DC) ή εναλλασσόμενο (AC). Τα όξινα ηλεκτρόδια χρησιμοποιούνται σε βασικά υλικά υψηλής συγκολλησιμότητας. Σε αντίθετη περίπτωση η συγκόλληση είναι επιρρεπής στη ρηγμάτωση. Η ευαισθησία στο σχηματισμό ρωγμών είναι έντονη στις γωνιακές συγκολλήσεις, όταν η περιεκτικότητα σε άνθρακα (C) ξεπερνά το 0,24%. Ομοίως, η τάση προς ρηγμάτωση αυξάνει όταν η περιεκτικότητα θείου (S) ξεπερνά το 0,05% σε πλήρως καθησυχασμένους χάλυβες και το 0,06% σε μη καθησυχασμένους χάλυβες. Όξινα ηλεκτρόδια λεπτής επικάλυψης δημιουργούν κρύο λουτρό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να μπορούν χρησιμοποιηθούν σε μεγάλα διάκενα. Όξινα ηλεκτρόδια χονδρής επικάλυψης δημιουργούν ζεστό λουτρό, έχουν υψηλό ρυθμό εναπόθεσης υλικού, απελευθερώνουν εύκολα την επίστρωση πάστας, δημιουργούν πολύ ομαλή συγκόλληση (καπάκι) αλλά λόγω των πολύ μικρών σταγόνων υλικού συγκόλλησης δεν χρησιμοποιούνται σε συγκόλληση δύσκολων θέσεων (πχ ουρανό). Λόγω της σχετικά μεγάλης περιεκτικότητας σε οξείδια οι μηχανικές ιδιότητες είναι περιορισμένες και η συγκόλληση είναι επιρρεπής στη ρηγμάτωση. Λόγω της ιδιαίτερα υγρής μορφής του λουτρού δημιουργούνται εύκολα υποκοπές. Λόγω των παραπάνω μειονεκτημάτων έχουν αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από τα ρουτιλιούχα-όξινα ηλεκτρόδια. Σελίδα 172

181 Ηλεκτρόδια Ρουτιλίου (Σύμβολο, R-RR ) Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Τα ηλεκτρόδια Ρουτιλίου περιέχουν περισσότερο από 50% Διοξείδιο του Τιτανίου (TiO2). Αυτός ο τύπος διαφέρει από τα ηλεκτρόδια AR (rutile-acidic) έχοντας μεγαλύτερη ποσότητα επικάλυψης. Σε ηλεκτρόδια μέσης επικάλυψης είναι δύσκολο να ανιχνευτεί αυτή η διαφορά. Λόγω των διαφορετικών τους εφαρμογών αλλά και των μηχανικών ιδιοτήτων η υποκατηγοριοποίηση γίνεται με βάση το πάχος της επικάλυψης. R: Η επικάλυψη είναι μεσαίου πάχους. Μπορεί να περιέχεται ως και 15% σελουλόζη. Αυτά τα ηλεκτρόδια είναι κατάλληλα για θέσης συγκόλλησης«κατεβατό» και «ουρανό». RR: Η επικάλυψη είναι μεγάλου πάχους. Μπορεί να περιέχεται ως και 5% σελλουλόζη. Η πάστα είναι πυκνή αλλά αυτοαφαιρούμενη. Η διείσδυση είναι μικρή. Αυτά τα ηλεκτρόδια συνήθως χρησιμοποιούνται για οριζόντιες και κατακόρυφες γωνιακές συγκολλήσεις και για το γέμισμα φρεζών τύπου V. Η τάση για ρηγμάτωση είναι λιγότερη από ότι στα ηλεκτρόδια AR (Όξινα - Ρουτιλιούχα). Η μέγιστη ένταση ρεύματος είναι μικρότερη από ότι στα ηλεκτρόδια AR (Όξινα - Ρουτιλιούχα). Αμέσως μετά τη συγκόλληση με ηλεκτρόδια υψηλού Ρουτιλίου η συγκόλληση περιέχει σημαντικές ποσότητες Υδρογόνου. Δοκιμή κάμψης σε υψηλής αντοχής χάλυβες μπορεί να δείξουν θραύση πριν τις 180. Όμως, με το πέρας δύο εβδομάδων όταν το Υδρογόνο έχει μειωθεί είτε μέσω διάχυσης είτε με θερμική κατεργασία η ολκιμότητα βελτιώνεται. Βασικά Ηλεκτρόδια (Σύμβολο, B ) Τα βασικά ηλεκτρόδια έχουν συνήθως παχύ στρώμα επικάλυψης που περιέχει σημαντικές ποσότητες ανθρακικού ασβεστίου (CaCO 3 ) ή άλλα οξείδια βάσεων και Σελίδα 173

182 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Φθόριο (CaF 2 ).Έτσι, η μεταλλουργική τους φύση είναι βασική. Προκειμένου να βελτιωθούν τα χαρακτηριστικά συγκόλλησης χρησιμοποιώντας εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) συχνά προστίθενται σημαντικές ποσότητες μη βασικών στοιχείων όπως Ρουτίλιο ή/και Πυρίτιο (χαλαζίας) στην επικάλυψη. Η πάστα είναι πυκνή και συχνά το χρώμα της έχει σκούρα καφέ και γυαλιστερή απόχρωση. Απομακρύνεται σχετικά δύσκολα ειδικά σε στενές φρέζες ή συνδέσεις-τ με εσωραφή. Αυτός ο τύπος ηλεκτροδίου παρέχει τόξο μέσης διεισδυτικής ικανότητας και είναι κατάλληλο για όλες τις θέσεις συγκόλλησης. Αμιγώς βασικά ηλεκτρόδια δεν είναι κατάλληλα για συγκόλληση με ρεύμα AC αλλά συνήθως χρησιμοποιούνται με ρεύμα DC+. Συστήνονται για συγκολλήσεις τόσο χαμηλά κραματωμένων όπως και για χάλυβες με μεγαλύτερα ποσοστά Άνθρακα ή και Θείου. Οι ραφές που έχουν παραχθεί με χρήση βασικών ηλεκτροδίων έχουν πολύ μεγάλη αντοχή στη κρούση ακόμα και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, δεν εμφανίζεται τάση για ρηγμάτωση (εν θερμώ ή εν ψυχρώ): Αυτός είναι και ο λόγος που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο βαθμό σε συγκολλήσεις μεγάλων παχών, ή μεγάλου βαθμού ακαμψίας. Τα βασικά ηλεκτρόδια εξασφαλίζουν: Υψηλή αντοχή σε κρούση σε χαμηλές θερμοκρασίες (μικρή περιεκτικότητα σε οξυγόνο) Ασφάλεια σε θερμορωγμές (δέσμευση θείου) Ασφάλεια σε Ψυχρορωγμές (μικρή περιεκτικότητα σε υδρογόνο) Θερμορωγμές δημιουργούνται: Λόγω πολύ μικρής ή πολύ μεγάλης περιεκτικότητας σε οξυγόνο στο λουτρό συγκόλλησης. Λόγω σχηματισμού ενώσεων θειούχου σιδήρου (που στερεοποιούνται σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τον χάλυβα). Σελίδα 174

183 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Στα βασικά ηλεκτρόδια καθαρίζεται μεταλλουργικά το λουτρό από το θείο, μέσω της χημικής ένωσης CaF2 και συνεπώς αποτρέπεται ο σχηματισμός της επικίνδυνης ένωσης FeS και ο κίνδυνος θερμορωγμών. Ψυχρορωγμές δημιουργούνται: Λόγω της παρουσίας Υδρογόνου κατά την συγκόλληση. Λόγω ύπαρξης σκληρής μεταλλουργικής δομής (πχ μαρτενσιτικής) Λόγω της ύπαρξης εξωτερικών (λόγω φορτίων) ή και εσωτερικών τάσεων (λόγω συγκόλλησης). Οι παραπάνω 3 συνθήκες πρέπει να παρευρίσκονται ταυτόχρονα για την πιθανή εκδήλωση ρηγματώσεων υδρογόνου. Η ρηγμάτωση υδρογόνου ενδέχεται να εκδηλωθεί και μετά από ημέρες μετά το πέρας της συγκόλλησης και ονομάζεται επίσης hydrogendelayedcracking Ηλεκτρόδια Σελουλόζης (Σύμβολο, C ) Τα ηλεκτρόδια αυτά περιέχουν μεγάλες ποσότητες οργανικών στοιχείων που καίγονται εύκολα και κατά τη διάσπαση τους παράγουν προστατευτικά αέρια. Η ποσότητα της πάστας είναι μικρή και αφαιρείται εύκολα. Τα ηλεκτρόδια αυτά χαρακτηρίζονται για την υψηλή τους διείσδυση και για τη μέση έως μεγάλη ταχύτητα εναπόθεσης υλικού. Παράγονται πολλά «spatter» και η όψη της ραφής είναι τραχεία. Τα ηλεκτρόδια αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλες τις θέσεις συγκόλλησης. Κυρίως όμως χρησιμοποιούνται σε θέση συγκόλλησης «κατεβατό». Σελίδα 175

184 Σύγκριση των διαφορετικών τύπων ηλεκτροδίου Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Σελίδα 176

185 Επίδραση των διαφόρων παραμέτρων συγκόλλησης Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Σελίδα 177

186 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν A. Ρεύμα, Τάση, μήκος τόξου σωστά B. Χαμηλό ρεύμα Γ. Υψηλό ρεύμα Δ. Πολύ κοντό τόξο Ε. Πολύ υψηλό τόξο ΣΤ. Πολύ χαμηλή ταχύτητα Ζ. Πολύ υψηλή ταχύτητα Συσκευασία & Συντήρηση ηλεκτροδίων Το ηλεκτρόδια ελεγχόμενου υδρογόνου συχνά συσκευάζονται σε κενό αέρος μετά το ψήσιμο κατά την κατασκευή τους. Συσκευάζονται σε μικρά ανεξάρτητα πακέτα που περιέχουν μια μικρή ποσότητα ηλεκτροδίων, ώστε να ελαχιστοποιήσουν την απορρόφηση υγρασίας. Τα ηλεκτρόδια πρέπει να τοποθετούνται αμέσως σε φούρνο συντήρησης ( ), μετά το άνοιγμα της συσκευασίας τους. Σε περίπτωση που παραμείνουν εκτεθειμένα χωρίς συντήρηση, πρέπει να χειριστούν όπως τα ηλεκτρόδια με κοινή συσκευασία (ξήρανση και ακολούθως συντήρηση) Συσκευασία σε κουτιά Σελίδα 178

187 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Τα ηλεκτρόδια μπορεί να συσκευάζονται σε σφραγισμένα κουτιά, τσίγκινα είτε από σκληρό χαρτόνι, με αεροστεγή πλαστική επένδυση. Τα ηλεκτρόδια από κουτιά τοποθετούνται συνήθως σε φούρνους ξήρανσης πριν μεταφερθούν στα ειδικά μικρά κιβώτια/φαρέτρες, προκειμένου να χρησιμοποιηθούν. Όλοι οι τύποι ηλεκτροδίων πρέπει να φυλάσσονται σε ξηρό περιβάλλον αλλά κάποια από αυτά έχουν μεγαλύτερη τάση απορρόφησης υγρασίας (κυρίως τα βασικά ηλεκτρόδια). Τα ηλεκτρόδια Ρουτιλίου απορροφούν υγρασία με πολύ μικρό ρυθμό αλλά είναι αδύνατον να ξανά ξηρανθούν χωρίς να επηρεαστεί η επικάλυψη. Τα ηλεκτρόδια Ρουτιλίου θεωρούνται ηλεκτρόδια υψηλού Υδρογόνου. Τα ηλεκτρόδια σελουλόζης δεν πρέπει να ξηραίνονται γιατί καταστρέφεται η λειτουργικότητα της επικάλυψης. Βασικά Ηλεκτρόδια Τα βασικά ηλεκτρόδια πρέπει να ξηραίνονται πολύ καλά έτσι ώστε να αποφεύγεται η εμφάνιση Υδρογόνου και πόρων κατά τη συγκόλληση. Επιπλέον πρέπει να φυλάσσονται και σε ξηρό περιβάλλον. Προς τούτο, οι περισσότεροι κατασκευαστές συνιστούν αποθήκευση σε κατάλληλο χώρο με θερμοκρασία άνω των 18 C και σχετική υγρασία το πολύ 60%.Η καμπίνα πρέπει να είναι αεριζόμενη έτσι ώστε να μπορεί να διαφεύγει η υγρασία. Επίσης πρέπει να αποφεύγεται η αποθήκευση πολλών κιβωτίων το ένα πάνω στο άλλο, η επαφή των κιβωτίων με το δάπεδο ή τα εξωτερικά τοιχώματα του χώρου αποθήκευσης, προκειμένου να αποφευχθεί η εμφάνιση συμπυκνωμάτων υγρασίας, η διάβρωση του μεταλλικού πυρήνα, η αλλοίωση ή καταστροφή της επικάλυψης κλπ. Εκτός από την συσκευασία κενού (VacPac) τα βασικά ηλεκτρόδια πρέπει να ξηρανθούν πριν την χρήση τους σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή (συνήθως στους C για min2 και max 10 ώρες).μόνο εφόσον τα βασικά ηλεκτρόδια ξηρανθούν στην παραπάνω θερμοκρασία και ακολούθως Σελίδα 179

188 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν συντηρηθούν σε θερμοκρασία C, μειώνεται ο κίνδυνος δημιουργίας πορώδους ή ρηγματώσεων υδρογόνου. Με αυτό τον τρόπο εξασφαλίζεται η παρουσία εξαιρετικά χαμηλού Υδρογόνου (<5 ml/100 g υλικού συγκόλλησης) και έτσι αποφεύγονται ρηγματώσεις Υδρογόνου στη Θερμικά Επηρεασμένη Ζώνη. Η επαναξήρανση άλλων ηλεκτροδίων εκτός των βασικών δεν χρησιμεύει σε κάποιο σκοπό. Πιθανόν να καταστρέφει τα ηλεκτρόδια. Τα υπόλοιπα ηλεκτρόδια έτσι κι αλλιώς δεν είναι χαμηλού Υδρογόνου και κάποια υγρασία στην επικάλυψη βοηθάει στην ευστάθεια του τόξου. Όξινα και Ρουτιλιούχα ηλεκτρόδια μπορούν να ξηραθούν στους 100 C αν έχουν υγρασία, αλλά η σωστή πρακτική είναι να μην χρησιμοποιηθούν καθόλου. Κριτήρια επιλογής ηλεκτροδίου Ο σχεδιασμός των παρειών της συγκόλλησης Η επιθυμητή αντοχή σε εφελκυσμό Η σύσταση του βασικού μετάλλου Ο επιθυμητός ρυθμός εναπόθεσης υλικού Σελίδα 180

189 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Ο τύπος ρεύματος που θα χρησιμοποιηθεί Η επιθυμητή διείσδυση Το πάχος του μετάλλου Η προδιαγραφή της συγκόλλησης Κωδικοποίηση Ηλεκτροδίων Τα επενδυμένα ηλεκτρόδια υπάρχουν σε μήκη mm και στις διαμέτρους που φαίνονται στον Πίνακα που ακολουθεί. Η διάμετρος ενός ηλεκτροδίου μετριέται χωρίς την επένδυση, δηλαδή είναι η διάμετρος του μεταλλικού πυρήνα του ηλεκτροδίου. Τα ηλεκτρόδια έχουν χωριστεί σε κατηγορίες και για την καθεμιά από αυτές ισχύουν διαφορετικά πρότυπα. Οι κατηγορίες που θα μας απασχολήσουν είναι: Ανθρακούχων χαλύβων και ελαφρά κραματικών χαλύβων Ανοξείδωτων χαλύβων Αλουμινίου Χυτοσιδήρου Λεπτομερώς θα αναπτυχθούν μόνο τα ηλεκτρόδια των ανθρακούχων χαλύβων και των ελαφρά κραματικών χαλύβων, τα οποία, κυρίως, μας ενδιαφέρουν και έχουν πολλές εφαρμογές. Τα επενδυμένα ηλεκτρόδια ανθρακούχων χαλύβων και των ελαφρά κραματικών χαλύβων είχαν τυποποιηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους: Με τα πρότυπα AWSΑ5.1 (ανθρακούχων χαλύβων) και AWSA5.5 (ελαφρά κραματικών χαλύβων) της του οργανισμού συγκολλήσεων των Η.Π.Α. (American Welding Society). Με το ISO2560, (παρόμοιο με το Ευρωπαϊκό ENΕΛΟΤ 499). Τυπικό παράδειγμα κατά ΕΝ 499: Σελίδα 181

190 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Όπου, - Ο Πίνακας 1, που αφορά στο παράδειγμα το σύμβολο 42, αναφέρεται στην αντοχή του μετάλλου συγκόλλησης - Ο Πίνακας 2, που αφορά στο παράδειγμα το σύμβολο 4, αναφέρεται στην αντοχή σε θραύση σε χαμηλές θερμοκρασίες του μετάλλου συγκόλλησης - Ο Πίνακας 3, που αφορά στο παράδειγμα το σύμβολο Ζ, αναφέρεται στη χημική σύσταση του μετάλλου συγκόλλησης - Ο Πίνακας 4, που αφορά στο παράδειγμα το σύμβολο Β, αναφέρεται στον τύπο της επένδυσης του ηλεκτροδίου (Β, Α, C, R, RR, RC, RA, RA) - Ο Πίνακας 5, που αφορά στο παράδειγμα το σύμβολο 4, αναφέρεται στην απόδοση και στον τύπο του ρεύματος που απαιτεί το ηλεκτρόδιο (AC, DC) - Ο Πίνακας 6, που αφορά στο παράδειγμα το σύμβολο 2, αναφέρεται στις θέσεις συγκόλλησης για τις οποίες ενδείκνυται το ηλεκτρόδιο Επιπλέον, στο τέλος του συμβολισμού υπάρχει χαρακτηριστικός κωδικός ο οποίος δηλώνει την περιεκτικότητα σε υδρογόνο του μετάλλου συγκόλλησης μετά από χρήση του συγκεκριμένου ηλεκτροδίου (Η5, Η10, Η15 κλπ) Η λογική αυτή ακολουθείται σε όλα τα Ευρωπαϊκά πρότυπα που αφορούν στα ηλεκτρόδια για όλα τα υλικά (χάλυβες, ανοξείδωτα, αλουμίνια κλπ) Αντίθετα, σύμφωνα με τα Διεθνή και Αμερικάνικα πρότυπα, τα ηλεκτρόδια συμβολίζονται με έναν κυρίαρχο τετραψήφιο αριθμό (ΕXXXX-ΗΧΧ, όπου Ε: ηλεκτρόδιο, π.χ. Ε7018-Η10) στον οποίο, τα δύο πρώτα ψηφία (το 70 στο Ε7018) δείχνουν την αντοχή του μετάλλου συγκόλλησης ενώ τα δύο επόμενα (το 18 στο Ε7018) προκύπτουν από Πίνακες και αφορούν στο είδος της επένδυσης, τον τύπο Σελίδα 182

191 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν του ρεύματος (AC, DC), τις επιτρεπτές θέσεις συγκόλλησης ( ουρανό, ανεβατό, οριζόντιο κλπ). Σελίδα 183

192 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Σημειώνουμε και πάλι ότι στην κωδικοποίηση των βασικών ηλεκτροδίων, στο τέλος του κωδικού υπάρχει σύμβολο του τύπου Η5, Η10, Η15 κλπ που δείχνει την περιεκτικότητα σε υδρογόνο του μετάλλου συγκόλλησης. Για παράδειγμα: Η10: Το υδρογόνο είναι μικρότερο από 10 cm 3 ανά 100 gr εναποτιθέμενου μετάλλου. Άλλα παραδείγματα κωδικοποίησης ηλεκτροδίων φαίνονται παρακάτω: Σελίδα 184

193 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Σελίδα 185

194 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν AWS A5.1: S pecification for carbon steel electrodes for shielded metal arc welding Σελίδα 186

195 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν AWS A5.1: S pecification for carbon steel electrodes for shielded metal arc welding AWS A5.1: S pecification for carbon steel electrodes for shielded metal arc welding Σελίδα 187

196 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν AWS A5.1: S pecification for carbon steel electrodes for shielded metal arc welding Σελίδα 188

197 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Συγκόλληση τόξου με ηλεκτρόδιο βολφραμίου και προστασία αερίου (TIG ή GTAW) Κατά τη μέθοδο συγκόλλησης GTAW χρησιμοποιείται μη καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο από βολφράμιο, ενώ τόσο ο δαυλός συγκόλλησης όσο και η τηγμένη λίμνη συγκόλλησης προστατεύονται από αδρανές αέριο, η σύσταση του οποίου εξαρτάται από το προς συγκόλληση υλικό. Η μέθοδος εφαρμόζεται για συγκολλήσεις ελασμάτων ή αγωγών μικρού πάχους (3 4 mm) όπου και δεν χρησιμοποιείται υλικό προσθήκης. Ωστόσο, μπορούν να πραγματοποιηθούν και συγκολλήσεις μεγάλου πάχους (>10mm) όμως τότε η χρήση υλικού προσθήκης είναι απαραίτητη ενώ απαιτείται και υψηλός δείκτης εμπειρίας από το συγκολλητή. Παρόλο που το ηλεκτρόδιο είναι μη καταναλισκόμενο, υπό φυσιολογικές συνθήκες, το μέταλλο συγκόλλησης μπορεί να «μολυνθεί» με βολφράμιο, στην περίπτωση που έρθει σε επαφή με τη λίμνη συγκόλλησης ή όταν το ρεύμα είναι πολύ μεγαλύτερο από αυτό που επιτρέπει το μέγεθος του ηλεκτροδίου. Σελίδα 189

198 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Η μέθοδος GTAW μπορεί να εφαρμοστεί για όλες τις θέσεις συγκόλλησης και αποδίδει ραφές με ιδιαίτερα ομαλή μορφή. Οι δαυλοί συγκόλλησης που χρησιμοποιούνται ποικίλουν καθώς υπάρχουν αερόψυκτοι και υδρόψυκτοι, άλλοι που διαθέτουν ρυθμιστή της παροχής του αερίου προστασίας ενώ και το μέγεθός τους μπορεί να είναι ως και πολύ μικρό, δίνοντας την ευχέρεια στην πραγματοποίηση συγκολλήσεων σε περιοχές που η πρόσβαση είναι δύσκολη. Η συγκόλληση με ηλεκτρόδιο βολφραμίου και προστασία αερίου μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο με συνεχές (ορθής και ανάστροφης πολικότητας), όσο και με συνεχές παλμικό ή εναλλασσόμενο ρεύμα. Όταν το συνεχές ρεύμα είναι παλμικό, υπάρχει καλός έλεγχος της ρευστής λίμνης συγκόλλησης κάτι ιδιαίτερα χρήσιμο σε θέσεις συγκόλλησης διαφορετικές από την επίπεδη. Στο Αλουμίνιο, πραγματοποιείται επιφανειακός καθαρισμός όταν το ηλεκτρόδιο αποτελεί το θετικό πόλο, αλλά τότε η διείσδυση είναι φτωχή. Αντίθετα, η διείσδυση είναι καλή όταν το ηλεκτρόδιο είναι ο αρνητικός πόλος. Τότε όμως δεν υπάρχει επιφανειακός καθαρισμός. Η χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος δίνει καλό επιφανειακό καθαρισμό και ικανοποιητική διείσδυση σε αντίθεση με τη χρήση συνεχούς που υποχρεωτικά δίνει τη μια από της δυο καταστάσεις (ορθή ή ανάστροφη πολικότητα) και ποτέ και τις δυο ταυτόχρονα. Η επιλογή του κατάλληλου ηλεκτροδίου βολφραμίου εξαρτάται από τον τύπο του ρεύματος που χρησιμοποιείται. Με εναλλασσόμενο ρεύμα το τόξο έχει καλύτερη δράση όταν το ηλεκτρόδιο έχει ημισφαιρικό τραχύ άκρο. Ηλεκτρόδια καθαρού βολφραμίου ή βολφραμίου ζιρκονίας διατηρούν ικανοποιητικά αυτή τη μορφή του άκρου ενώ και ηλεκτρόδια βολφραμίου θορίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Συχνά στη άκρη του ηλεκτροδίου δίνεται κωνική μορφή ώστε Σελίδα 190

199 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν να διευκολυνθεί η τήξη του και να αποκτήσει το επιθυμητό ημισφαιρικό τραχύ σχήμα. Άλλα ηλεκτρόδια βολφραμίου θορίου είναι περισσότερο κατάλληλα για συνεχές ή παλμικό ρεύμα. Τέτοια ηλεκτρόδια έχουν υψηλότερη προσφορά ηλεκτρονίων, καλύτερη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος και μεγαλύτερο χρόνο ζωής από τα ηλεκτρόδια GTAW εναλλασσόμενου ρεύματος. Συνολικά έχουν καλύτερη συμπεριφορά κατά την έναρξη του τόξου στο οποίο προσδίδουν και μεγαλύτερη σταθερότητα. Τα αέρια προστασίας που χρησιμοποιούνται στη μέθοδο GTAW είναι τα αδρανή αργό και ήλιο. Το αργό (ατομικό βάρος 40), χρησιμοποιείται ευρέως, λόγω και του χαμηλότερου κόστους του σε σχέση με το ήλιο, ιδιαίτερα στις μη αυτόματες συγκολλήσεις. Αποδίδει καλύτερα χαρακτηριστικά στο τόξο συγκόλλησης, με αποτέλεσμα οι διακυμάνσεις του μήκους του να έχουν ελάχιστη επίδραση στην ισχύ του. Επιπλέον, το αργό παρέχει καλύτερο καθαρισμό της περιοχής της συγκόλλησης, ειδικά όταν χρησιμοποιείται εναλλασσόμενο ρεύμα. Το Ήλιο (ατομικό βάρος 4), χρησιμοποιείται κυρίως για μηχανικές συγκολλήσεις συνεχούς ρεύματος. Απαιτεί μεγαλύτερες παροχές μια και είναι πιο ελαφρύ από το αργό ενώ και το κόστος του είναι μεγαλύτερο. Ωστόσο, επιτρέπει μεγαλύτερες ταχύτητες συγκόλλησης με καλύτερη διείσδυση σε σχέση με το αργό γι αυτό και ενδείκνυται για συγκολλήσεις μεγάλου πάχους ελασμάτων ή αγωγών. Για πάχη μεγαλύτερα των 10 mm χρησιμοποιούνται και μείγματα Αργού Ήλιου, τόσο μόνα τους όσο και σε συνδυασμό με υδρογόνο. Σελίδα 191

200 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Συγκόλληση με τηκόμενο ηλεκτρόδιο και προστασία αερίου (MIG-MAG ή GMAW) Η μέθοδος χρησιμοποιεί αέριο για την προστασία της συγκόλλησης και η απαιτούμενη θερμότητα παρέχεται από το ηλεκτρικό τόξο που σχηματίζεται μεταξύ ενός τηκόμενου ηλεκτροδίου και των προς συγκόλληση τεμαχίων. Το τηκόμενο ηλεκτρόδιο, του οποίου η τροφοδοσία είναι συνεχής ώστε το μήκος του ηλεκτρικού τόξου να διατηρείται σταθερό, αποτίθεται στο επίσης τηγμένο βασικό μέταλλο και με τη στερεοποίηση δημιουργείται το τελικό μέταλλο συγκόλλησης. Αναπτύχθηκε στη δεκαετία του 1920, ωστόσο εφαρμόστηκε ευρύτατα από τη δεκαετία του 1950 και μετά. Από την αρχή εφαρμόστηκε σε συγκολλήσεις κραμάτων αλουμινίου, γι αυτό και η αρχική διεθνής ονομασία της ήταν MIG (Metal Inert Gas Συγκόλληση μετάλλου με αδρανές αέριο). Ο διεθνής όρος GMAW (Gas Metal Arc Welding) υιοθετήθηκε αρκετά αργότερα, όταν η εξέλιξη της, επέτρεψε τη συγκόλληση και άλλων μετάλλων που απαιτούσαν δραστικά αέρια προστασίας. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται μπορεί να είναι και φορητός ενώ η συγκόλληση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε όλες τις θέσεις. Σελίδα 192

201 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Χρησιμοποιείται συνεχές ρεύμα με θετικό πόλο αυτόν του ηλεκτροδίου, προσφέροντας συνεχή δράση καθαρισμού στη λίμνη συγκόλλησης και παρέχοντας ταχεία τήξη. Επιπλέον, χρησιμοποιείται και εναλλασσόμενο ρεύμα ενώ και η χρήση συνεχούς παλμικού ρεύματος διαδίδεται ολοένα και περισσότερο. Υπάρχουν συγκεκριμένες παράμετροι συγκόλλησης οι οποίες βελτιώνονται με τη χρήση συνεχούς παλμικού ρεύματος. Έτσι, η προσδιδόμενη θερμότητα είναι μικρότερη, ενώ παρατηρείται και μικρότερη συστολή, ελάχιστοι εγχυτήρες (spattering) σε ολόκληρο τον κύκλο λειτουργίας, μείωση του πορώδους, και καλύτερη προσαρμογή στις εκάστοτε εφαρμοζόμενες συνθήκες συγκόλλησης. Όμως, παρουσιάζει και μειονεκτήματα όπως το υψηλό κόστος του εξοπλισμού, τη δυσκολία προσαρμογής των παραμέτρων του παλμού στις εκάστοτε συνθήκες, και ότι μόνο υψηλής καθαρότητας αργό ή μείγματα αργού-ηλίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Το ηλεκτρόδιο που βρίσκεται υπό μορφή σύρματος τροφοδοτείται αυτόματα μέσω του πιστολιού συγκόλλησης, τήκεται μέσα στο ηλεκτρικό τόξο και εναποτίθεται στα προς συγκόλληση μέταλλα. Έτσι, διακρίνονται τρεις βασικές μορφές ηλεκτρικών τόξων: α) Τα βραχέα ηλεκτρικά τόξα. β) Τα ηλεκτρικά τόξα ψεκασμού γ) Τα ηλεκτρικά τόξα παλμών Σελίδα 193

202 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Συγκόλληση βυθιζόμενου τόξου Στην περίπτωση αυτή, η προστασία του τήγματος παρέχεται από στρώμα τηγμένης σκωρίας και στρώμα άτηκτου κοκκώδους συλλιπάσματος (βόρακα), το οποίο προαποτίθεται στο μέτωπο της διεύθυνσης συγκόλλησης. Η τεχνική εφαρμόζεται μέσω μηχανοποιημένων ή και αυτοματοποιημένων διαδικασιών σε επίπεδες θέσεις συγκόλλησης (πλάκα) ή σε ορισμένες εξειδικευμένες περιπτώσεις σε οριζόντια θέση συγκόλλησης. Βρίσκει ευρύτατη εφαρμογή στη ναυπηγική, στην κατασκευή δοχείων υψηλής πίεσης, ανεμογεννητριών κ.α.. Εφαρμόζεται κυρίως σε σιδηρούχα κράματα (χάλυβες, ανοξείδωτοι χάλυβες κλπ) και σε πάχη μεγαλύτερα από 5 mm Συγκόλληση με τόξο πλάσματος Η συγκόλληση με τόξο πλάσματος αποτελεί εξέλιξη της συγκόλλησης με ηλεκτρόδιο βολφραμίου και προστασία αερίου. Στην συγκόλληση με τόξο πλάσματος, το τόξο δεν δημιουργείται ελεύθερα μεταξύ κάποιου μη τηκόμενου ηλεκτροδίου και του υπό συγκόλληση μετάλλου, αλλά περιορίζεται από μια Σελίδα 194

203 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν επιπρόσθετη ροή ενός αλλού αερίου. Το αέριο αυτό ονομάζεται πλάσμα ή κεντρικό αέριο, είναι πλήρως ιονισμένο και έχει πολύ μεγάλη πυκνότητα ενέργειας. Οι θερμοκρασίες που αναπτύσσονται είναι της τάξης των ο C. Η δέσμη του πλάσματος είναι αρκετά συγκεντρωμένη κι έτσι οι περιοχές του μετάλλου που τήκεται και της θερμικά επηρεασμένης ζώνης είναι σχετικά μικρές, οδηγώντας σε συγκολλήσεις με μικρές παραμορφώσεις. Για τις συγκολλήσεις πλάσματος, χρησιμοποιείται τόσο συνεχές (ορθής και ανάστροφης πολικότητας) όσο και εναλλασσόμενο ρεύμα. Σημειώνεται ακόμα ότι κατά τη δεκαετία του 1970 εμφανίστηκε μια παραλλαγή της κλασικής μεθόδου κατά την οποία χρησιμοποιήθηκε και καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο. Σήμερα συναντάται πλέον σε αρκετές βιομηχανικές εφαρμογές καθώς έχουν ξεπεραστεί αρχικά προβλήματα, όπως το μεγάλο μέγεθος του όπλου συγκόλλησης, η παροχή των αερίων και η τροφοδοσία του μετάλλου συγκόλλησης καθώς και η βελτιστοποίηση των συνθηκών της όλης ακολουθίας Συγκολλήσεις Αντίστασης Οι ηλεκτροσυγκολλήσεις αντίστασης βασίζονται στους γνωστούς νόμους του Ωμ και του Τζάουλ, που διδάχτηκαν στο μάθημα της ηλεκτροτεχνίας. Ο νόμος του Ωμ μας λέει ότι η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, είναι ανάλογη της τάσης και αντιστρόφως ανάλογη της αντίστασης του κυκλώματος. Η παραπάνω πρόταση εκφράζεται με τη σχέση: I = V / R Σελίδα 195

204 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Όπου I = Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος, σε Αμπέρ (Α) V = H εφαρμοζόμενη τάση στα άκρα του κυκλώματος, σε Βολτ (V) R = H ηλεκτρική αντίσταση του κυκλώματος, σε Ωμ (Ω) Κατά τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος από έναν αγωγό δημιουργούνται διάφορα φαινόμενα. Μεταξύ των φαινομένων αυτών είναι και η θέρμανση του αγωγού (αύξηση της θερμοκρασίας του). Την αύξηση αυτή της θερμοκρασίας κατά τη διέλευση ρεύματος από αγωγό εκμεταλευόμαστε στις συγκολλήσεις αντίστασης. Οι ηλεκτροσυγκολλήσεις αντίστασης διακρίνονται σε: - Ηλεκτροσυγκολλήσεις κατά σημεία - Ηλεκτροσυγκολλήσεις ραφής (συνεχής συγκόλληση) - Ηλεκτροσυγκολλήσεις κατά άκρα (κατά μέτωπο) Κάθε ένα από τα παραπάνω είδη ηλεκτροσυγκόλλησης έχει τα δικά του τεχνικά χαρακτηριστικά και γι αυτό χρησιμοποιείται σε διαφορετικούς τομείς εφαρμογών Ηλεκτροσυγκολλήσεις κατά σημεία Οι ηλεκτροσυγκολλήσεις αντίστασης κατά σημεία εφαρμόζονται ευρύτατα σε κατασκευές αντικειμένων από χαλυβδόφυλλα αντί των ηλώσεων (περτσινωτές συνδέσεις). Τέτοιες κατασκευές είναι τα μεταλλικά έπιπλα, οι οικιακές συσκευές κτλ. Κυρίως όμως Σελίδα 196

205 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν χρησιμοποιούνται στις κατασκευές των αμαξωμάτων αυτοκινήτων, με αυτόματες προγραμματιζόμενες μηχανές συγκόλλησης (ρομποτικής τεχνολογίας), γιατί οι συνδέσεις αυτές γίνονται γρήγορα, είναι καλύτερης ποιότητας και πιο οικονομικές. Στα συνεργεία επισκευής αμαξωμάτων (φανοποιίας), χρησιμοποιούνται κυρίως μικρές φορητές (χειροκίνητες) ηλεκτροπόντες, που κυκλοφορούν στο εμπόριο σε μεγάλη ποικιλία. Στο Σχήμα φαίνεται ένας συνηθισμένος τύπος ποδοκίνητης ηλεκτροπόντας, στην οποία διακρίνονται και οι σωλήνες του νερού για την ψύξη των ηλεκτροδίων. Το βασικό ηλεκτρικό κύκλωμα των μηχανών ηλεκτροσυγκόλλησης κατά σημεία, είναι απλό και αποτελείται από ένα μετασχηματιστή, το πρωτεύον πηνίο του οποίου τροφοδοτείται με τάση από το δίκτυο. Με έναν επιλογέα που τοποθετείται στο δευτερεύον του μετασχηματιστή, μπορούμε να αλλάξουμε τον αριθμό των σπειρών του δευτερεύοντος πηνίου του μετασχηματιστή και, κατά συνέπεια, την τάση τροφοδότησης των ηλεκτροδίων της ηλεκτροπόντας. Τα άκρα του δευτερεύοντος πηνίου του μετασχηματιστή συνδέονται στους βραχίονες των ηλεκτροδίων. Τα προς συγκόλληση τεμάχια τοποθετούνται το ένα πάνω στο άλλο (σε επικάλυψη) και αποτελούν την ωμική αντίσταση (κατανάλωση) του ηλεκτρικού κυκλώματος. Για να συγκολληθούν τα δυο τεμάχια, διοχετεύουμε στα σημεία συγκόλλησής τους ρεύμα μεγάλης έντασης. Για να γίνει αυτό, αφού τοποθετήσουμε τα δύο τεμάχια στο κάτω ηλεκτρόδιο (σταθερό), κατεβάζουμε το πάνω ηλεκτρόδιο με τη βοήθεια του ποδομοχλού, ώστε τα δυο ηλεκτρόδια να πιέζουν τα προς συγκόλληση τεμάχια με την απαιτούμενη δύναμη. Σελίδα 197

206 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Η παραγόμενη θερμότητα στα σημεία επαφής των ηλεκτροδίων με τα προς συγκόλληση τεμάχια είναι ανάλογη του I2 και ανάλογη, επίσης, με την αντίσταση και το χρόνο επαφής των ηλεκτροδίων με τα προς συγκόλληση ελάσματα. Έτσι, ανάλογα με το πάχος των ελασμάτων, ρυθμίζουμε την ένταση του ρεύματος (A) και το χρόνο (περιόδους) που απαιτούνται για να πετύχουμε τη σύντηξη και τη συγκόλλησή τους. Ένας άλλος παράγοντας που συντελεί στην εκτέλεση μιας καλής ηλεκτροσυγκόλλησης κατά σημεία, είναι η εφαρμοζόμενη δύναμη κατά το χρόνο της σύντηξης των ελασμάτων στα σημεία συγκόλλησής τους. Ως γενικό κανόνα μπορούμε να πούμε ότι η πίεση που πρέπει να εφαρμόζεται κατά τη συγκόλληση των ελασμάτων θα πρέπει να είναι τόση, ώστε, όταν το ρεύμα περνά από το ηλεκτρόδιο στα ελάσματα και στη συνέχεια από τα ελάσματα στο άλλο ηλεκτρόδιο, να μη δημιουργείται ηλεκτρικό τόξο. Επειδή οι θερμοκρασίες που αναπτύσσονται κατά τη συγκόλληση είναι πολύ μεγάλες, τα ηλεκτρόδια κατασκευάζονται από ειδικά κράματα χαλκού, που έχουν αφενός μεγάλο συντελεστή αγωγιμότητας και αφετέρου αντέχουν στις υψηλές θερμοκρασίες. Για να αποφεύγεται η υπερθέρμανση των ηλεκτροδίων, χρησιμοποιείται ειδικό κύκλωμα νερού, που περνάει από το εσωτερικό των ηλεκτροδίων και τα ψύχει. Τα ηλεκτρόδια των ηλεκτροσυγκολλήσεων κατά σημεία κατασκευάζονται σε διάφορες μορφές, ανάλογα με το σκοπό που εξυπηρετούν. Οι συγκολλήσεις κατά σημεία χρησιμοποιούνται κυρίως στις περιπτώσεις κατασκευών από ελάσματα πάχους μέχρι 3 mm, στις οποίες δεν απαιτείται στεγανότητα. Σελίδα 198

207 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν Ηλεκτροσυγκολλήσεις ραφής (συνεχής συγκόλληση) Για την αύξηση της παραγωγικότητας των ηλεκτροσυγκολλήσεων αντικειμένων μεγάλου μήκους, σωλήνων, ελασμάτων, κλπ.. χρησιμοποιείται η μέθοδος της ραφής. Η μέθοδος αυτή αντί των συνηθισμένων ηλεκτροδίων χρησιμοποιεί δύο τροχούς περιστρεφόμενους με αντίθετη φορά μεταξύ των οποίων συμπιέζονται τα συγκολλούμενα ελάσματα. Στους τροχούς αυτούς διοχετεύεται το ρεύμα συγκόλλησης. Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατή η δημιουργία συνεχούς ή διακοπτόμενης ευθύγραμμης ραφής. Η μέθοδος παρουσιάζει ομοιότητες με τη σημειακή συγκόλληση αντίστασης με τη διαφορά ότι χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για την παραγωγή αεροστεγών συγκολλήσεων Ηλεκτροσυγκολλήσεις κατά άκρα (κατά μέτωπο) Το είδος αυτό της συγκόλλησης αντίστασης χρησιμοποιείται σε μονάδες παραγωγής, για τη σύνδεση άκρων σωλήνων, μορφοδοκών ή άκρων ράβδων από χάλυβα ή μη σιδηρούχων μετάλλων. Η συγκόλληση κατά άκρα πραγματοποιείται σε ειδικές μηχανές οι οποίες φέρουν σιαγόνες συγκράτησης των δύο τεμαχίων που θα συγκολληθούν. Η μια σιαγόνα είναι σταθερή, ενώ η άλλη είναι κινητή. Τα άκρα των τεμαχίων που πρόκειται να συγκολληθούν τοποθετούνται στις σιαγόνες της μηχανής συγκόλλησης αντικριστά. Όταν δοθεί η εντολή να αρχίσει η διαδικασία συγκόλλησης των άκρων (π.χ. σωλήνων ή ράβδων από χάλυβα), η κινητή σιαγόνα αρχίζει να κινείται προς τη σταθερή, μέχρι να συναντηθούν τα δύο άκρα που θα συγκολληθούν. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται ισχυρή πίεση στα δύο άκρα, πριν ακόμη αρχίσει η διοχέτευση ηλεκτρικού ρεύματος. Κατόπιν Σελίδα 199

208 Σ τ ο ι χ ε ί α Τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς Σ ύ ν δ έ σ ε ω ν διοχετεύεται μέσω των συμπιεσμένων άκρων ηλεκτρικό ρεύμα μεγάλης έντασης, το οποίο πυρακτώνει τα δύο άκρα και τα αναγκάζει να συγκολληθούν. Για να έχουμε άριστα αποτελέσματα συγκόλλησης, οι επιφάνειες των άκρων που θα συγκολληθούν θα πρέπει να είναι καθαρές και καλά κεντραρισμένες. Σελίδα 200

209 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν 14. Ονοματολογία και συμβολισμός συγκολλήσεων 14.1 Κωδικοποίηση για τις κυριότερες μεθόδους συγκόλλησης Παρακάτω, φαίνεται η κωδικοποίηση για τις κυριότερες μεθόδους συγκόλλησης, σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ Συγκόλληση με επενδεδυμένα ηλεκτρόδια(mma / SMAW) 114 Συγκόλληση με παραγεμιστό σύρμα χωρίς προστασία αερίου (FCAW-NG) 121 Συγκόλληση βυθιζόμενου τόξου (SAW) 122 Συγκόλληση βυθιζόμενου τόξου με ηλεκτρόδιο σε μορφή λωρίδας (SAW- StripElectrode) 131 Συγκόλληση σύρματος με αδρανές αέριο (MIG / GMAW) π.χ. αλουμίνιο 135 Συγκόλληση σύρματος με δραστικό αέριο (MAG / GMAW) π.χ. χάλυβας 136 Συγκόλληση με παραγεμιστό σύρμα και προστασία δραστικού αερίου (FCAW-AG) 137 Συγκόλληση με παραγεμιστό σύρμα και προστασία αδρανούς αερίου (FCAW-IG) 141 Συγκόλληση με ηλεκτρόδιο βολφραμίου (TIG / GTAW) 151 Συγκόλληση με δέσμη πλάσματος (Plasmaarcwelding PAW) 751 Συγκόλληση με δέσμη λέιζερ (Laserbeamwelding LBW) 76 Συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων (Electronbeamwelding EBW) Σελίδα 201

210 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν 14.2 Θέσεις Συγκόλλησης Οι θέσεις συγκόλλησης κωδικοποιούνται σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα. Οι κυριότεροι κώδικες οι οποίοι εφαρμόζονται όσον αφορά την κωδικοποίηση των θέσεων συγκόλλησης είναι το EN ISO 6947 και το Αμερικάνικο πρότυπο ASME Section IX. Σελίδα 202

211 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν 14.3 Προετοιμασία των άκρων πριν την συγκόλληση και συμβολισμός Η προετοιμασία των άκρων πριν την συγκόλληση, αποτελεί μια από τις πλέον σημαντικές φάσεις στην διαδικασία της συγκόλλησης και έχει σαν στόχο την όσο το δυνατόν καλύτερη και χωρίς ελαττώματα συγκόλληση των δύο στοιχείων. Ανάλογα με την μέθοδο που χρησιμοποιείται, ανάλογα με την διάμετρο του ηλεκτροδίου, τις διαστάσεις της τσιμπίδας, την προσβασιμότητα που υπάρχει, τα φυσικά χαρακτηριστικά των προς συγκόλληση μετάλλων, αλλά και του υλικού συγκόλλησης, και την αυτοματοποίηση ή μη της μεθόδου που θα εφαρμοσθεί, επιλέγονται οι καταλληλότερες παράμετροι και χαρακτηριστικά της προετοιμασίας των άκρων συγκόλλησης. Στους Πίνακες που ακολουθούν παρουσιάζονται κωδικοποιημένοι όλοι οι τύποι προετοιμασίας των άκρων, όπως αυτοί έχουν κατηγοριοποιηθεί σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ Σελίδα 203

212 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 204

213 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 205

214 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 206

215 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 207

216 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Αντίστοιχα ο συμβολισμός της προετοιμασίας των άκρων στα σχέδια συγκόλλησης φαίνεται παρακάτω: Συνοψίζοντας την εισαγωγή στην τεχνολογία των συγκολλήσεων, η εφαρμογή της καταλληλότερης μεθόδου συγκόλλησης για μια συγκεκριμένη εφαρμογή είναι καθοριστικής σημασίας για την επιτυχία της συγκόλλησης. Μερικοί από τους παράγοντες που θα πρέπει να ληφθούν υπόψη για την επιτυχημένη επιλογή της μεθόδου είναι οι ακόλουθοι: Η γεωμετρία της κατασκευής Το προς συγκόλληση υλικό Η προσβασιμότητα που υπάρχει στα άκρα της συγκόλλησης Ο αριθμός των συγκολλήσεων που θα πρέπει να πραγματοποιηθούν Ο διατιθέμενος εξοπλισμός συγκόλλησης Η θέση συγκόλλησης Σελίδα 208

217 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Οι προδιαγραφές / απαιτήσεις της κατασκευής Άλλοι οικονομικοί παράγοντες 14.4 Σύμβολα Συγκόλλησης 3 Όταν υπάρχει το παραπάνω σύμβολο γίνεται γωνιακή συγκόλληση και από τις δύο πλευρές της γραμμής που δείχνει το βέλος, με πάχος συγκόλλησης όσο αναγράφεται στο σύμβολο π.χ Το παραπάνω σύμβολο σημαίνει ότι γίνεται γωνιακή συγκόλληση μόνο από την πλευρά που δείχνει το βέλος. 3 Όταν το τριγωνάκι είναι από κάτω σημαίνει ότι συγκολλάμε την απέναντι πλευρά από αυτή που δείχνει το βέλος. Σελίδα 209

218 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Το V στο πάνω μέρος σημαίνει ότι χρειάζεται να γίνει φρέζα. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο κάτω μέρος, τότε η φρέζα γίνεται από την πλευρά που δείχνει το βέλος. Το V στο πάνω μέρος σημαίνει ότι χρειάζεται να γίνει φρέζα. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο πάνω μέρος, τότε η φρέζα γίνεται από την πίσω πλευρά από αυτή που δείχνει το βέλος. Κεραμικό Το V στο πάνω μέρος σημαίνει ότι χρειάζεται να γίνει φρέζα. Το τετραγωνάκι από κάτω σημαίνει ότι υπάρχει κεραμικό στη ρίζα. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο κάτω μέρος, τότε η φρέζα γίνεται από την πλευρά που δείχνει το βέλος. Σελίδα 210

219 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Κεραμικό Το V στο πάνω μέρος σημαίνει ότι χρειάζεται να γίνει φρέζα. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο πάνω μέρος, τότε η φρέζα γίνεται από την πίσω πλευρά από αυτή που δείχνει το βέλος. Κεραμικό Το II στο πάνω μέρος σημαίνει ότι το κομμάτι δεν έχει φρέζα. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο πάνω μέρος, τότε το κεραμικό μπαίνει στην πλευρά που δείχνει το βέλος. Κεραμικό Το II στο πάνω μέρος σημαίνει ότι το κομμάτι δεν έχει φρέζα. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο κάτω μέρος, τότε το κεραμικό μπαίνει στην πίσω πλευρά από αυτή που δείχνει το βέλος. 45 Το σύμβολο στο πάνω μέρος σημαίνει ότι υπάρχει φρέζα 45 μοιρών μόνο στη μία πλευρά. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο κάτω μέρος, τότε η φρέζα γίνεται από την πλευρά που δείχνει το βέλος (πάνω πλευρά όπως κοιτάμε). Σελίδα 211

220 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν 45 Το σύμβολο στο πάνω μέρος σημαίνει ότι υπάρχει φρέζα 45 μοιρών μόνο στη μία πλευρά. Όταν η διακεκομένη γραμμή βρίσκεται στο πάνω μέρος, τότε η φρέζα γίνεται από την πίσω πλευρά από αυτή που δείχνει το βέλος (κάτω πλευρά όπως κοιτάμε). Το II στο πάνω μέρος σημαίνει ότι το κομμάτι δεν έχει φρέζα. S Συγκόλληση μεταξύ BlOCK και GRAND BLOCK 14.5 Παραμορφώσεις λόγω συγκόλλησης - Εύθυνση με θέρμανση Ο θερμικός κύκλος της συγκόλλησης προκαλεί την ανάπτυξη παραμορφώσεων στις συγκολλητές κατασκευές, όπως: συστολή, κάμψη, περιστροφή ή λυγισμό. Οι παραμορφώσεις που αναπτύσσονται σε μία συγκολλητή κατασκευή, εάν δεν ελεγχθούν, μπορεί να οδηγήσουν σε διαστατικές μεταβολές, οι οποίες είναι μεγαλύτερες από τις ανοχές που έχουν προδιαγραφεί. Επίσης οι παραμορφώσεις Σελίδα 212

221 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν μπορεί να οδηγήσουν, κάτω από τις κατάλληλες προϋποθέσεις, ακόμα και σε αστοχία της συγκολλητής κατασκευής. Για τους λόγους αυτούς, το πρόβλημα των παραμορφώσεων είναι σημαντικό. Η αντιμετώπιση των παραμορφώσεων στις συγκολλήσεις πραγματοποιείται σε τρία επίπεδα: 1. τον σχεδιασμό της συγκόλλησης έτσι ώστε να προκύψουν οι ελάχιστες δυνατές παραμορφώσεις. Στον σχεδιασμό περιλαμβάνονται διάφοροι παράγοντες όπως η γεωμετρία της σύνδεσης, η μέθοδος και οι συνθήκες συγκόλλησης, η συγκράτηση των ελασμάτων κ.α. 2. την ανάπτυξη προδιαγραφών για ανοχές παραμορφώσεων, δηλαδή την θέσπιση ορίων για επιτρεπτές παραμορφώσεις στις συγκολλητές κατασκευές. Ήδη αρκετοί κώδικες κατασκευών περιλαμβάνουν τέτοιου είδους προδιαγραφές. 3. την εφαρμογή μεθόδων για την διόρθωση των παραμορφώσεων μετά το πέρας της συγκόλλησης. Εδώ περιλαμβάνονται τεχνικές όπως η εύθυνση με θέρμανση, η σφυρηλάτηση κ.λ.π. Είναι εύκολο να αντιληφθούμε ότι η αντιμετώπιση των παραμορφώσεων πρέπει να βασιστεί κυρίως στο σημείο (1) πιο πάνω, δηλαδή στην ελαχιστοποίηση των παραμορφώσεων πριν την πραγματοποίηση της συγκόλλησης, με τον κατάλληλο σχεδιασμό. Για τον σκοπό αυτό στο παρόν κεφάλαιο θα ασχοληθούμε με τις βασικές παραμορφώσεις στις συγκολλήσεις και τους παράγοντες που τις επηρεάζουν. Στο τέλος θα αναφέρουμε και τους πιο κλασικούς τρόπους για την διόρθωση των παραμορφώσεων. Σελίδα 213

222 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Οι βασικές παραμορφώσεις στις συγκολλήσεις είναι: Η εγκάρσια συστολή (transverse shrinkage), που αφορά συστολή σε μία διεύθυνση κάθετη στον άξονα συγκόλλησης (α) Η επίπεδη περιστροφή (rotational distortion), που σχετίζεται με την εγκάρσια συστολή και αφορά περιστροφή στο επίπεδο του ελάσματος (β) Η γωνιακή μεταβολή (angular change) αφορά περιστροφή γύρω από τον άξονα συγκόλλησης και προκαλείται από την ανομοιόμορφη θερμοκρασιακή κατανομή κατά το πάχος του ελάσματος (γ) Η διαμήκης συστολή (longitudinal shrinkage), που αφορά συστολή κατά μήκος του άξονα συγκόλλησης (δ) Η διαμήκης καμπτική παραμόρφωση (longitudinal bending distortion), που αφορά κάμψη σε ένα επίπεδο κάθετο στο έλασμα και διέρχεται από τον άξονα συγκόλλησης. Προκαλείται από την ανομοιόμορφη κατανομή της διαμήκους συστολής κατά τον άξονα συγκόλλησης (ε) Ο λυγισμός (buckling distortion) που προκαλείται από τις θλιπτικές παραμένουσες τάσεις, ιδιαίτερα στα λεπτά ελάσματα (στ) Οι πραγματικές παραμορφώσεις των συγκολλητών κατασκευών είναι πιο σύνθετες από αυτές που αναφέρθηκαν καθώς είναι συνδυασμός περισσοτέρων από μία περιπτώσεων. Σελίδα 214

223 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Γωνιακή μεταβολή σε αυχενικές συγκολλήσεις Σε πολλές συγκολλητές κατασκευές, όπως πλοία, δεξαμενές υγρών καυσίμων σε διυλιστήρια, αεροπορικές κατασκευές, κ.λ.π., κατασκευάζονται ενισχυμένα ελάσματα (panels), τα οποία αποτελούνται από επίπεδα ελάσματα στα οποία συγκολλούνται διαμήκη και εγκάρσια ενισχυτικά στοιχεία. Οι συγκολλήσεις των στοιχείων αυτών είναι αυχενικές. Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα των κατασκευών αυτών είναι οι εκτός-επιπέδου παραμορφώσεις, που οφείλονται στην γωνιακή μεταβολή των αυχενικών συγκολλήσεων. Το πρόβλημα αποκτά ιδιαίτερες διαστάσεις όταν τα ελάσματα είναι λεπτά, όπως συμβαίνει στις ελαφρές κατασκευές. Στις ελεύθερες αυχενικές συγκολλήσεις, η γωνιακή μεταβολή προκαλεί τοπική κάμψη στα σημεία των συνδέσεων, με αποτέλεσμα η κατασκευή να παίρνει το σχήμα ενός πολυγώνου. Όταν όμως επιβάλλονται εξωτερικοί περιορισμοί στην κατασκευή, όπως η συγκόλληση των εγκάρσιων ελασμάτων σε στιβαρή δοκό, τότε η γωνιακή μεταβολή των συγκολλήσεων θα προκαλέσει μία κάμψη των τμημάτων του κάτω ελάσματος ανάμεσα στις συγκολλήσεις και το έλασμα θα αποκτήσει μία κυματοειδή μορφή. Η κατάσταση αυτή χαρακτηρίζεται από σημαντικές εκτός- Σελίδα 215

224 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν επιπέδου παραμορφώσεις, οι οποίες μειώνουν την αντοχή του ενισχυμένου ελάσματος στον λυγισμό. Σε αυχενικές συγκολλήσεις χάλυβα και αλουμινίου η γωνιακή μεταβολή είναι σε συνάρτηση με το πάχος του ελάσματος και την ποσότητα του μετάλλου που εναποτίθεται. Και στα δύο υλικά υπάρχει ένα συγκεκριμένο πάχος όπου η γωνιακή μεταβολή μεγιστοποιείται. Το μέγιστο αυτό πάχος εξαρτάται από την γεωμετρία της σύνδεσης και τις συνθήκες συγκόλλησης. Σε ελάσματα με μικρό πάχος, η γωνιακή μεταβολή είναι μικρότερη. Αυτό οφείλεται στο ότι επικρατεί μια πιο ομοιόμορφη θερμοκρασιακή κατανομή κατά το πάχος του ελάσματος. Όσο το πάχος αυξάνεται, η γωνιακή μεταβολή μειώνεται γιατί αυξάνεται η ακαμψία του ελάσματος λόγω του μεγαλύτερου πάχους. Η γωνιακή μεταβολή είναι πιο απότομη στον χάλυβα απ ότι στο αλουμίνιο. Επειδή το αλουμίνιο έχει μεγαλύτερο Σελίδα 216

225 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας από τον χάλυβα, η θερμοκρασιακή κατανομή κατά το πάχος του ελάσματος είναι πιο ομοιόμορφη. Όταν η παραμόρφωση είναι σημαντική και εκτός των επιτρεπτών ορίων. Πρέπει να ληφθεί πρόνοια για την μείωση των παραμορφώσεων πριν από την συγκόλληση, δηλαδή κατά τον σχεδιασμό των συγκολλήσεων. Αυτό περιλαμβάνει τα εξής: Αποφυγή υπερδιαστασιολόγησης των αυχενικών συγκολλήσεων Κατάλληλη επιλογή του ΡΕΘ (δηλαδή συνθηκών συγκόλλησης) για την αποφυγή εισαγωγής ανεπιθύμητης θερμότητας στη σύνδεση Κατάλληλη ακολουθία συγκόλλησης Προθέρμανση Ελαστική προένταση Η προθέρμανση, κυρίως της κάτω επιφάνειας του ελάσματος, μειώνει την παραμόρφωση. Αυτό οφείλεται στην επικράτηση μιας πιο ομοιόμορφης θερμοκρασιακής κατανομής κατά το πάχος του ελάσματος σε σχέση με την συγκόλληση χωρίς προθέρμανση. Η ελαστική προένταση σε μία κατεύθυνση αντίθετη από την γωνιακή μεταβολή, οδηγεί σε μείωση της παραμόρφωσης Η ελαστική προένταση μπορεί να πραγματοποιηθεί με κατάλληλη πάκτωση των ελασμάτων επάνω σε προδιαμορφωμένη τράπεζα. Σελίδα 217

226 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Περιορισμός των παραμορφώσεων στις συγκολλήσεις Πάχος ελασμάτων: Το πάχος του ελάσματος επηρεάζει δύο τύπους παραμορφώσεων, την γωνιακή μεταβολή και την παραμόρφωση λυγισμού. Στην περίπτωση που πρέπει να επιλεγεί μικρότερο πάχος ελάσματος για τον περιορισμό της γωνιακής μεταβολής, θα πρέπει να ληφθούν παράλληλα μέτρα για τον περιορισμό των παραμορφώσεων λυγισμού, όπως κατάλληλη επιλογή συνθηκών συγκόλλησης, απόστασης ενισχυτικών στοιχείων κ.λ.π. Διαμόρφωση ακμών: Η διαμόρφωση των ακμών επηρεάζει τις παραμορφώσεις των συγκολλήσεων αφού επηρεάζει την ποσότητα του μετάλλου που εναποτίθεται κατά τη συγκόλληση. Εδώ ο γενικός κανόνας είναι ότι πρέπει να επιλέγεται μία διαμόρφωση (φρέζα) που να ελαχιστοποιεί κατά το δυνατόν το μέταλλο που εναποτίθεται. Για παράδειγμα η κατάλληλη διαμόρφωση σε φρέζα τύπου Χ για την επίτευξη της ελάχιστης γωνιακής μεταβολής σε συγκολλήσεις συμβολής. Για τους ίδιους λόγους η εγκάρσια συστολή μειώνεται με την χρήση φρέζας τύπου Χ αντί φρέζας τύπου V. Συνθήκες συγκόλλησης: Έχουμε δει ότι η εγκάρσια συστολή αυξάνεται με την ποσότητα του μετάλλου που εναποτίθεται σε μία συγκόλληση. Αυτό συμβαίνει διότι αυξάνει το συνολικό ποσό θερμότητας που εισάγεται στη συγκόλληση. Ο ρυθμός εισαγωγής θερμότητας (ΡΕΘ) επηρεάζει πολλούς τύπους Σελίδα 218

227 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν παραμορφώσεων, όπως για παράδειγμα η γωνιακή μεταβολή και οι παραμορφώσεις λυγισμού. Ένας γενικός κανόνας είναι λοιπόν να πραγματοποιούνται οι συγκολλήσεις με τον μικρότερο δυνατό ΡΕΘ για την μείωση των παραμορφώσεων. Ο κανόνας αυτός περιλαμβάνει και την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου συγκόλλησης. Οι παραμορφώσεις των συγκολλήσεων μπορεί να μειωθούν με την κατάλληλη συγκράτηση των ελασμάτων. Στις περισσότερες περιπτώσεις η μέθοδος αυτή επιφέρει αντίστοιχη αύξηση των παραμενουσών τάσεων. Ακολουθία συγκόλλησης: Η ακολουθία συγκόλλησης επηρεάζει τον τρόπο ανάπτυξης των θερμοκρασιακών πεδίων και επομένως επιδρά στις παραμορφώσεις των συγκολλήσεων. Επίσης η ακολουθία συγκόλλησης επιβάλλει μηχανικούς περιορισμούς διότι οι συγκολλήσεις που προηγούνται αυξάνουν την στιβαρότητα της κατασκευής σε παραμορφώσεις που προκαλούνται από τις συγκολλήσεις που έπονται. Ένας γενικός κανόνας που αφορά στην ακολουθία συγκόλλησης είναι οι συγκολλήσεις να ξεκινούν από το κέντρο της κατασκευής και να προχωρούν προς τα άκρα, π.χ. κατά την συγκόλληση ενισχυτικών στοιχείων σε επίπεδο έλασμα. Επίσης, η εγκάρσια συστολή μειώνεται όταν προτιμηθεί συγκόλληση σε τμήματα από την συνεχή συγκόλληση ενώ η εγκάρσια συστολή σε συγκολλήσεις πολλαπλών πάσων μπορεί να μειωθεί όταν χρησιμοποιηθεί μεγαλύτερο ηλεκτρόδιο στο πρώτο πάσο. Όσον αφορά στην διαμήκη καμπτική παραμόρφωση δοκών Τ και Η, οι παραμορφώσεις μειώνονται με την χρήση διακοπτόμενων αντί συνεχών συγκολλήσεων. Σελίδα 219

228 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Προένταση και προθέρμανση: Με την κατάλληλη προένταση ή προθέρμανση μπορεί να μειωθεί η γωνιακή μεταβολή σε αυχενικές συγκολλήσεις. Εδώ ο γενικός κανόνας είναι ότι η προένταση μπορεί να οδηγεί σε μείωση των παραμορφώσεων, οδηγεί όμως σε στις περισσότερες περιπτώσεις σε αύξηση των παραμενουσών τάσεων. Για τους λόγους αυτούς πρέπει να γίνεται μόνον μετά από κατάλληλο σχεδιασμό. Σελίδα 220

229 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Μείωση των παραμορφώσεων μετά την συγκόλληση Οι διαδικασίες που ακολουθούνται για την μείωση των παραμορφώσεων μετά την συγκόλληση περιλαμβάνουν κυρίως την εύθυνση με θέρμανση (flame heating) η οποία μπορεί να πάρει διάφορες μορφές: Γραμμική θέρμανση: Χρησιμοποιείται κυρίως για την μείωση της γωνιακής μεταβολής σε αυχενικές συγκολλήσεις Σημειακή θέρμανση: Χρησιμοποιείται για μείωση των παραμορφώσεων σε λεπτά ελάσματα Θέρμανση χιαστί : Εξαιτίας της θέρμανσης σε δύο κατευθύνσεις επιφέρει μια πιο ομοιόμορφη μείωση των παραμορφώσεων. Θέρμανση καρέ : Χρησιμοποιείται για την μείωση μεγάλων παραμορφώσεων Τριγωνική θέρμανση: Χρησιμοποιείται για την μείωση της διαμήκους καμπτικής παραμόρφωσης σε συγκολλητές δοκούς. Σελίδα 221

230 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Παραδείγματα εύθυνσης με θέρμανση Σελίδα 222

231 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 223

232 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 224

233 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 225

234 Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α κ α ι σ υ μ β ο λ ι σ μ ό ς σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Σελίδα 226

235 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς 15. Κοπή και διαμόρφωση άκρων συγκόλλησης 15.1 Εισαγωγή Η προετοιμασία των άκρων της συγκόλλησης είναι ένα απαραίτητο στάδιο για την επιτυχημένη εφαρμογή οποιασδήποτε μεθόδου. Ακόμα και σε περιπτώσεις όπου δεν γίνεται κάποια λοξοτομή, απαιτείται μια καθαρή επιφάνεια που έχει προέρθει από κάποια μέθοδο κοπής. Οι μέθοδοι κοπής που χρησιμοποιούν μια πηγή θερμότητας είναι οι : Κοπή με χρήση φλόγας οξυγόνου (οξυγονοκοπή) Κοπή με χρήση τόξου και ηλεκτρόδιο άνθρακα (arcair) Κοπή με πλάσμα Κοπή με laser Κοπή με Electronbeam Υπάρχουν όμως και μέθοδοι κοπής που δεν χρησιμοποιούν κάποια πηγή θερμότητας αλλά η κοπή γίνεται με μηχανικό τρόπο. Τέτοιες μέθοδοι είναι η υδροκοπή (Water Jet) και φυσικά η οποιαδήποτε μηχανουργική κατεργασία Κοπή με χρήση φλόγας Η οξυγονοκοπή είναι ο πλέον κλασικός τρόπος κοπής ελασμάτων, μορφοσιδήρων αλλά και σωλήνων στις βιομηχανικές κατασκευές. Χρησιμοποιείται εκτεταμένα στην προετοιμασία των ακμών για τη συγκόλληση και εφαρμόζεται για τις κυριότερες μεθόδους συγκόλλησης. Ο χάλυβας «καίγεται» δηλαδή οξειδώνεται πάρα πολύ γρήγορα όταν θερμαίνεται σε μια θερμοκρασία C και έρχεται σε επαφή με καθαρό οξυγόνο. Το οξυγόνο αντιδρά εξώθερμα με τον σίδηρο σχηματίζοντας ένα οξείδιο (Fe 3 O 4 ) δίνοντας Σελίδα 227

236 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς ταυτόχρονα μια σημαντικά μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Αυτή η θερμότητα που παράγεται είναι ικανή να λειώσει το οξείδιο του σιδήρου καθώς και λίγο από το καθαρό μέταλλο με αποτέλεσμα καινούρια επιφάνεια καθαρού μετάλλου να έρχεται σε επαφή με το ρεύμα του καθαρού οξυγόνου. Η ασετυλίνη αλλά και το προπάνιο χρησιμοποιούνται ως αέρια καύσης ενώ το οξυγόνο θα πρέπει να είναι μεγάλης καθαρότητας για να επιτυγχάνονται μεγάλες ταχύτητες κοπής. Για να λειτουργεί η ανωτέρω διαδικασία και να επιτυγχάνεται κοπή με χρήση οξυγόνου, θα πρέπει να ισχύουν οι παρακάτω συνθήκες: 1. Το υλικό που θα κοπεί θα πρέπει να καίγεται (οξειδώνεται βίαια) με ένα ρεύμα οξυγόνου. Συνήθως αυτή η απαίτηση ικανοποιείται από όλα τα μέταλλα που σχηματίζουν οξείδια με το οξυγόνο, με πιο χαρακτηριστικά τα σιδηρούχα υλικά. 2. Η θερμοκρασία οξείδωσης θα πρέπει να είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία τήξης. Στους χάλυβες κατασκευών αυτή η θερμοκρασία είναι περίπου 1.200οC, ενώ η θερμοκρασία τήξης τους είναι 1.500οC. Όσο το ποσοστό του άνθρακα μεγαλώνει, τόσο μειώνεται η θερμοκρασία τήξης και αυξάνεται η θερμοκρασία οξείδωσης. Αυτή λοιπόν η συνθήκη παύει να ικανοποιείται για ποσοστό άνθρακα μεγαλύτερο του 1,6% και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα η κοπή με οξυγόνο να μην βρίσκει εφαρμογή στους χυτοσιδήρους και στους εργαλειοχάλυβες. 3. Η θερμοκρασία τήξης των οξειδίων που σχηματίζονται θα πρέπει να είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία τήξης του μετάλλου. Μερικά κράματα σχηματίζουν δύστηκτα οξείδια. Χαρακτηριστική περίπτωση είναι το Αλουμίνιο. Το σημείο τήξης του αλουμινίου είναι 660οC και το σημείο τήξης των κραμάτων του είναι 2.050οC. Για τον λόγο αυτό το αλουμίνιο δεν μπορεί να κοπεί με οξυγόνο. Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει με τα οξείδια Σελίδα 228

237 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς του χρωμίου και αυτό έχει σαν συνέπεια την μη εφαρμοσιμότητα της κοπής με φλόγα οξυγόνο στους ανοξείδωτους χάλυβες. 4. Τα σχηματιζόμενα οξείδια πρέπει να έχουν μεγάλη ρευστότητα. Εφόσον η σκουριά που σχηματίζεται δεν είναι αρκετά ρευστή έτσι ώστε να απομακρύνεται εύκολα από την επιφάνεια κοπής με το ρεύμα του οξυγόνου, τότε η μέθοδος εφαρμόζεται δύσκολα. Αυτό το χαρακτηριστικό της σκουριάς επηρεάζεται από στοιχεία όπως το χρώμιο αλλά και το πυρίτιο. 5. Η θερμική αγωγιμότητα του υλικού δεν πρέπει να είναι μεγάλη. Εάν η θερμική αγωγιμότητα του υλικού είναι τόσο μεγάλη ώστε η θερμότητα που διαχέεται είναι μεγαλύτερη από αυτή που παράγεται μέσω της εξώθερμης αντίδρασης, τότε η κοπή δεν προχωράει με αποτέλεσμα η μέθοδος να μην μπορεί να εφαρμοσθεί. Τέτοιο παράδειγμα είναι ο χαλκός. Εικόνα 71: Τυπικό μπεκ κοπής Σχετικά με την τεχνική κοπής με οξυγόνο, σε περιπτώσεις κοπής λεπτών ελασμάτων (έως 0,64 cm πάχους), το εργαλείο πρέπει να κοιτάει προς την κατεύθυνση κοπής και να έχει μια γωνία μοίρες. Για πιο χονδρά ελάσματα (μέχρι και πάχους 1,27 cm) η γωνία που σχηματίζει το εργαλείο με την επιφάνεια Σελίδα 229

238 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς του μετάλλου πρέπει να είναι μεταξύ μοίρες, ενώ για ακόμα μεγαλύτερα πάχη, το εργαλείο πρέπει να κόβει κάθετα προς την επιφάνεια του μετάλλου. Η παραπάνω τεχνική παρουσιάζεται στην Εικόνα 72. Εικόνα 72: Τεχνικές χειρονακτικής οξυγονοκοπής Η ταχύτητα κοπής, όταν η μέθοδος είναι χειρονακτική, συνεχώς αλλάζει. Επομένως μεγαλύτερη σημασία έχουν οι ρυθμίσεις της φλόγας και η επιλογή του κατάλληλου μπεκ καθώς και της κατάλληλης πίεσης των αερίων, έτσι ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη δυνατή επιφάνεια κοπής. Σελίδα 230

239 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Εικόνα 73: Επιφάνεια τομής οξυγονοκοπής για διαφορετικές ταχύτητες κοπής Θα πρέπει να αναφερθεί ότι στους υψηλά κραματωμένους χάλυβες, κατά τη διάρκεια της κοπής, υπάρχει ο κίνδυνος σκλήρυνσης (βαφής) του μετάλλου λόγω της υψηλής θερμοκρασίας που δίδεται στο μέταλλο σε συνδυασμό με τη γρήγορη απόψυξη. Έτσι μπορεί να δημιουργηθούν ανεπιθύμητες φάσεις στην επιφάνεια κοπής οι οποίες στη συνέχεια να δημιουργήσουν πρόβλημα κατά την διαδικασία συγκόλλησης. Για αυτούς τους χάλυβες θα πρέπει να εφαρμόζεται μια διαδικασία προθέρμανσης στους 250 με 300 C, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η μείωση του ρυθμού ψύξης μετά την οξυγονοκοπή. Σήμερα σταθερές μηχανές κοπής (παντογράφοι) έχουν κατακλύσει την αγορά και προσφέρουν υψηλής ποιότητας κοπές και πολλούς αυτοματισμούς. Οι CNC μηχανές κοπής προγραμματίζονται είτε στην οθόνη ελέγχου που έχουν πάνω στον Σελίδα 231

240 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς κορμό της μηχανής, είτε σε ξεχωριστό υπολογιστή γραφείου. Εκεί παράγεται το πρόγραμμα κοπής το οποίο μεταφέρεται ηλεκτρονικά στη μηχανή. Οι μηχανές αυτές έχουν κάποια έτοιμα προγράμματα (macros) πάνω στα οποία μπορούν να αλλαχθούν οι διαστάσεις ανάλογα με τις ανάγκες παραγωγής. Σημαντικές είναι οι δυνατότητες που δίνουν για «φώλιασμα» των διαφόρων κομματιών με σκοπό την ελαχιστοποίηση της φύρας. Η πολύ καλή ποιότητα κοπής που οφείλεται στις σταθερές παραμέτρους κοπής (ταχύτητα, φλόγα, πίεση αερίων) ενισχύεται από μια σειρά αυτοματισμούς με τους οποίους είναι εξοπλισμένες τέτοιου είδους μηχανές. Μερικοί από αυτούς τους αυτοματισμούς είναι οι ακόλουθοι: Αυτόματο πρόγραμμα ξετρυπήματος στη μέση του κομματιού Καθυστέρηση στην κοπή της γωνίας για να βγει κάθετη η επιφάνεια Αυτόματο σύστημα ελέγχου του ύψους του εργαλείου κοπής από τη λαμαρίνα Σημάδεμα και εγγραφή ταυτότητας σε κάθε κομμάτι που κόβεται (marking) Αυτόματο σύστημα έναυσης και ρύθμισης της φλόγας Μεγάλη ακρίβεια στην κίνηση Τραπέζι κοπής με σύστημα απαγωγής καπναερίων κλπ 15.3 Κοπή με δέσμη πλάσματος Το Πλάσμα ορίζεται ως σύνολο από φορτισμένα σωματίδια που περιέχει περίπου ίσο αριθμό θετικών ιόντων και ηλεκτρονίων και που εμφανίζει κάποιες από τις ιδιότητες των αερίων. Με το πλάσμα γίνονται κοπές και λοξοτομές σε όλα τα μέταλλα, επειδή κόβει, λιώνοντας το μέταλλο και το απομακρύνει με αέριο υπό πίεση. Όμως οι συσκευές πλάσματος κοστίζουν. Κατά τα λοιπά, ο τρόπος κοπής με το πλάσμα δε διαφέρει πολύ από του οξυγόνου.ο Πυρσός (τσιμπίδα) πλάσματος χρησιμοποιεί ένα ακροφύσιο (μπεκ) από κάποιο κράμα χαλκού για να περιορίσει Σελίδα 232

241 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς το ρεύμα του ιονισμένου αερίου και να εστιάζει την ενέργειά του σε μία πολύ μικρή περιοχή. Το αέριο σε κατάσταση πλάσματος που βγαίνει με ορμή από το μπεκ μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα στην προς κοπή λαμαρίνα την οποία και τήκει με ταυτόχρονη απομάκρυνση του τηγμένου μετάλλου από την ίδια τη ροή του πλάσματος. Στο Σχήμα 72, επεξηγηματική τομή μιας τσιμπίδας πλάσματος με και χωρίς αέριο περιδίνησης (Swirl Gas), για το οποίο θα μιλήσουμε αμέσως παρακάτω: Α. Είσοδος ψυκτικού, Β. Έξοδος ψυκτικού, C. Αέριο Πλάσματος, D. Αέριο περιδίνησης [Swirl Gas], E. Κατεύθυνση κοπής και F. Επιφάνεια κοπής. Εικόνα 74: Τομή μιας τσιμπίδας πλάσματος Σελίδα 233

242 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Περιδίνηση του αερίου Η εισαγωγή της τεχνολογίας περιδίνησης του αερίου υποβοηθά την κοπή με πολλούς τρόπους. Πρώτα-πρώτα, η περιδίνηση αυξάνει την ψύξη. Τα μη ιονισμένα άτομα του αερίου είναι βαρύτερα και μικρότερης θερμοκρασίας από τα ιονισμένα, και καθώς αναγκάζονται σε περιδίνηση κατανέμονται στο εξωτερικό της περιδινούμενης στήλης του αερίου. Αυτό το ψυχρότερο φράγμα προστατεύει το χάλκινο μπεκ. Όσο αυξάνει η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος, τόσο μεγαλώνει το ποσοστό ιονισμένων ατόμων, αλλάζοντας τον "ιδανικό λόγο" 30%/70% (30% πλάσμα, 70% ψυχρό αέριο), και η ψύξη μειώνεται, μικραίνοντας τη ζωή του μπεκ. Τα μπεκ σχεδιάζονται για να λειτουργούν σε συγκεκριμένο φάσμα έντασης ρεύματος. Εικόνα 75: Η περιδίνηση του αερίου στο πλάσμα Σελίδα 234

243 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Η περιδίνηση του αερίου βελτιώνει την ποιότητα κοπής. Αν το αέριο του πλάσματος δεν έμπαινε σε περιστροφή, το αποτέλεσμα θα ήταν κοπή "φρεζαριστή" και στις δύο πλευρές του αυλακιού κοπής (Σχήμα 73Α. Ευθεία ροή αερίου, επιφάνεια κοπής φρεζαριστή και στις δύο πλευρές). Αναγκάζοντας το αέριο να περιδινείται, το τόξο κατανέμεται ομοιόμορφα στην μία πλευρά της "κολώνας", οπότε η κοπή από εκεί είναι "κάθετη" (Σχήμα 73Β. Περιδίνηση αερίου, η μία επιφάνεια κοπής κάθετη). Εάν αλλάξει η φορά της περιδίνησης (ανάποδα από τη φορά περιστροφής των δεικτών του ρολογιού, αν πριν ήταν σύμφωνη με αυτήν), η κάθετη πλευρά θα αλλάξει αντιδιαμετρικά. Καθώς το ιονισμένο αέριο (το τόξο του πλάσματος) στριφογυρίζει, το ηλεκτρικό τόξο προσβάλλει κάθετα και σε όλο της το πλάτος την πλευρά του φύλλου που θα κόψουμε. Όταν γίνεται αυτό η ενέργεια κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο το πάχος της κοπής του αντικειμένου εργασίας. Αυτή η ισοκατανομή της ενέργειας έχει αποτέλεσμα πιο "τετράγωνη" κοπή, ενώ από την αντίθετη πλευρά η επιφάνεια κοπής έχει μία γωνίας κλίσης 5 μέχρι 8 μοιρών. Η εισαγωγή αερίου προστασίας περιορίζει ακόμα περισσότερο το τόξο και ψύχει το μπεκ. Αυτό το αέριο εισάγεται μετά τον ιονισμό του αερίου του πλάσματος, στην άκρη του μπεκ Η Εκκίνηση του Τόξου Πλάσματος Υπάρχουν τρία κύρια εξαρτήματα στο εσωτερικό μιας τσιμπίδας: Το Ηλεκτρόδιο Ο Ελεγκτής Περιδίνησης Αερίου (Gas ή SwirlBaffle) Το Ακροφύσιο (Μπεκ) Αυτά τα εξαρτήματα λέγονται αναλώσιμα. Φθείρονται με τη λειτουργία της μηχανής και πρέπει να αντικαθίστανται. Το ηλεκτρόδιο συνδέεται με τον αρνητικό Σελίδα 235

244 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς πόλο του συνεχούς ρεύματος που παράγει η Γεννήτρια Ισχύος του Πλάσματος. Το ακροφύσιο (μπεκ) συνδέεται στον θετικό πόλο αλλά είναι ηλεκτρικά μονωμένο μέσω ενός ανοιχτού ρελέ. Όταν δίνουμε στο σύστημά μας εντολή Έναυσης του Τόξου, συμβαίνουν τα ακόλουθα: 1. Το κεντρικό ρελέ στην Πηγή Ισχύος ενεργοποιείται στέλνοντας ισχυρή αρνητική τάση στο Ηλεκτρόδιο 2. Το Αέριο αρχίζει να ρέει προς την τσιμπίδα και υποχρεώνεται σε περιδίνηση από τον Ελεγκτή Περιδίνησης (Swirl Baffle ή Swirl Control) 3. Οι συνήθως ανοικτές επαφές στο κύκλωμα του μπεκ κλείνουν, συνδέοντάς το με τον θετικό πόλο της γεννήτριας 4. Μία γεννήτρια υψηλών συχνοτήτων παρέχει υψηλής τάσης και συχνότητας δυναμικό ανάμεσα στο ηλεκτρόδιο και το μπεκ. Αυτό προκαλεί τη δημιουργία μικρού σπινθήρα ανάμεσα στο μπεκ και το ηλεκτρόδιο που ιονίζει το αέριο που τα περιβάλλει 5. Η δημιουργία αυτού του ιονισμένου "διαδρόμου" προκαλεί την έκλυση μεγαλύτερου τόξου συνεχούς ρεύματος ανάμεσα στο ηλεκτρόδιο και το μπεκ. Είναι αυτό που ονομάζουμε Πιλοτικό Τόξο. 6. Το πιλοτικό τόξο ωθείται έξω από το μπεκ, παρασυρόμενο από το ρεύμα του αερίου, και έρχεται σε επαφή με τη λαμαρίνα. 7. Το κύριο τόξο παράγεται όταν το πιλοτικό τόξο έρχεται σε επαφή με τη λαμαρίνα (με την προϋπόθεση πως η τσιμπίδα είναι στην αρκετά κοντά). Το ρελέ του μπεκ ανοίγει βγάζοντας το μπεκ από το κύκλωμα. Έχουν δημιουργηθεί οι συνθήκες για τη δημιουργία τόξου. 8. Το κύριο τόξο ενισχύεται με παροχή ρεύματος μεγαλύτερης έντασης, μετά την απομόνωση του μπεκ από το κύκλωμα με το άνοιγμα του ρελέ. Σελίδα 236

245 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Διπλό Τόξο Εάν υπάρξουν ειδικές συνθήκες και το μπεκ παραμείνει μέσα στο κύκλωμα, τότε έχουμε τη δημιουργία διπλού τόξου. Όπως περιγράψαμε προηγουμένως, το μπεκ πρέπει να παραμένει μέσα στο κύκλωμα μόνο κατά τη φάση του πιλοτικού τόξου. Αν μείνει στο κύκλωμα και στη φάση του τόξου κοπής, θα καταστραφεί γιατί θα δεχτεί υψηλές εντάσεις κοπής. Το διπλό τόξο παράγεται από: Διάτρηση με ακίνητο πυρσό. Η τσιμπίδα πρέπει να τοποθετείται αρκετά κοντά στη λαμαρίνα ώστε να επιτρέψει στο πιλοτικό τόξο να έλθει σε επαφή μαζί της, για να μπορέσει να ξεκινήσει το κυρίως τόξο. Τα "πιτσιλίσματα" λιωμένου μετάλλου, στα αρχικά στάδια της διάτρησης τινάζονται προς όλες τις κατευθύνσεις αλλά προς τα πλάγια. Καθώς η διάτρηση προχωρά βαθύτερα, το ρεύμα αερίου "φυσάει" μέσα στο κοίλωμα, και ανακλάται προς τα επάνω, παρασύροντας κατακόρυφα προς τα επάνω και το τηγμένο υλικό. Αν αυτό το υλικό συγκεντρωθεί ανάμεσα στο μπεκ και την λαμαρίνα, αφού είναι καλός αγωγός του ρεύματος, θα κρατήσει το μπεκ μέσα στο κύκλωμα, ακόμα και όταν το ρελέ του ανοίξει προσπαθώντας να το απομονώσει. Ένα τέτοιο σενάριο μπορεί να καταστρέψει ολόκληρο το εμπρόσθιο άκρο του πυρσού. Τσιμπίδα σε επαφή με το έλασμα. Κοπή λεπτού υλικού. Όλα τα συστήματα αυτόματης τοποθέτησης της τσιμπίδας κάνουν χρήση κάποιας μεθόδου ανίχνευσης του ύψους της από τη λαμαρίνα ώστε να τοποθετήσουν την τσιμπίδα στο σωστό ύψος από αυτήν. Μία μέθοδος είναι η μέθοδος επαφής και απομάκρυνσης. Η τσιμπίδα κατεβαίνει αργά μέχρι να αποκτήσει επαφή με τη λαμαρίνα και ανυψώνεται στο σωστό αρχικό ύψος κάνοντας χρήση κάποιου χρονισμού ή κάποιας κωδικοποίησης. Αν η επαφή δεν γίνει αντικείμενο σωστής επεξεργασίας, η τσιμπίδα μπορεί να παραμείνει σε επαφή με τη λαμαρίνα λόγω αναπηδήσεων της λαμαρίνας ή στρεβλώσεών της. Το μπεκ θα παραμείνει στο κύκλωμα και θα δεχτεί εντάσεις κοπής για τις οποίες δεν είναι προορισμένο, με αποτέλεσμα να καταστραφεί. Σελίδα 237

246 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Δυσλειτουργία του πιλοτικού τόξου. Μερικές φορές μπορεί να συμβεί και το ρελέ του μπεκ να μην το απομονώνει. Κάτι τέτοιο μπορεί να οφείλεται σε βραχυκύκλωση του ρελέ ή σε κάποια βραχυκυκλωμένη αντίσταση. Και σε αυτή την περίπτωση το μπεκ το διατρέχει ρεύμα μεγαλύτερης έντασης από τις προδιαγραφές του, και καταστρέφεται. Το διπλό τόξο συνήθως συμβαίνει κατά τη διαδικασία της διάτρησης. Μερικές τεχνικές που μπορούν να μας βοηθήσουν να το αποφύγουμε είναι οι ακόλουθες: Η αργή κίνηση της τσιμπίδας. Η μηχανή προγραμματίζεται έτσι ώστε στη φάση της δημιουργίας του κυρίως τόξου να κινεί την τσιμπίδα αργά. Η ταχύτητα της κίνησης είναι μικρή, περίπου στο 5 μέχρι 10% της κανονικής ταχύτητας κοπής, και διαρκεί μόνο για περιορισμένο χρόνο. Το πιτσίλισμα του τηγμένου υλικού κατά τη διάτρηση δεν μπορεί να εκτοξευθεί πάνω στο μπεκ αφού αυτό κινείται, έτσι μειώνεται η πιθανότητα διπλού τόξου. Ανύψωση της ακίνητης τσιμπίδας κατά τη διάτρηση. Όταν δημιουργείται το κυρίως τόξο, η τσιμπίδα αρχίζει να απομακρύνεται από τη λαμαρίνα, οπότε το λιωμένο υλικό δεν μπορεί εύκολα να πλήξει το μπεκ. Η ανύψωση συνεχίζεται για το χρονικό διάστημα που είναι προγραμματισμένο και μετά η τσιμπίδα κατεβαίνει στο σωστό ύψος κοπής αφού η μηχανή έχει αρχίσει να την κινεί με την ταχύτητα κοπής Ύψος αρχικής διάτρησης μεγαλύτερο από το κανονικό (διάτρηση με ακίνητο πυρσό). Το μεγαλύτερο ύψος κάνει πιο δύσκολο στο τηγμένο υλικό που εκτοξεύεται προς τα επάνω να δημιουργήσει "γέφυρα" ανάμεσα στο μπεκ και τη λαμαρίνα, μειώνοντας τις πιθανότητες για τη δημιουργία διπλού τόξου. Αυτή η μέθοδος προφύλαξης είναι η λιγότερο αποτελεσματική. Σελίδα 238

247 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Οι μεταβλητές της διαδικασίας κοπής Οι μεταβλητές που επηρεάζουν τη διαδικασία κοπής πρέπει να ελέγχονται όλες πολύ προσεκτικά για να επιτυγχάνουμε μέγιστη ποιότητα κοπής, μέγιστη διάρκεια ζωής των αναλωσίμων (ηλεκτρόδιο και μπεκ) και μέγιστη παραγωγικότητα της μηχανής. Πρέπει να διατηρείται μία ισορροπία ανάμεσα σε αυτές. Α) Η Καθαρότητα του Αερίου Η καθαρότητα του αερίου είναι θεμελιώδης παράγοντας για την καλή ποιότητα κοπής και τη μεγάλη διάρκεια ζωής των αναλωσίμων. Ελάχιστες απαιτήσεις καθαρότητας του Αζώτου είναι το 99,995% και για το Οξυγόνο το 99,5%. Αν τα επίπεδα καθαρότητας είναι χαμηλότερα από τα ελάχιστα συνιστώμενα μπορούν αν συμβούν τα παρακάτω: Αδυναμία του τόξου να διεισδύσει σε λεπτά υλικά ανεξάρτητα από την ένταση του ρεύματος Αυξομειώσεις στην ποιότητα κοπής, ανάλογα με τον βαθμό μόλυνσης του αερίου. Εξαιρετικά μικρή διάρκεια ζωής του ηλεκτροδίου Όταν κόβουμε με άζωτο(n 2 ), εμφάνιση ενός λεπτού μαύρου στρώματος καταλοίπων στο ηλεκτρόδιο και το στόμιο του μπεκ. Όσο μεγαλύτερη η μόλυνση, τόσο εντονότερο το στρώμα των καταλοίπων. Όταν το αέριο είναι καθαρό, το ηλεκτρόδιο και το εσωτερικό του μπεκ θα αποκτούν όψη σαν να έχουν περάσει από διαδικασία αμμοβολής Β) Η Πίεση και η Ταχύτητα Ροής του αερίου Κάθε μπεκ είναι κατασκευασμένο να λειτουργεί με μια βέλτιστη ένταση ρεύματος σε συνδυασμό με μία δοσμένη πίεση/ροή αερίου. Αυξάνοντας την πίεση Σελίδα 239

248 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς προκαλούμε μείωση της διάρκειας ζωής του ηλεκτροδίου. Το καταλαβαίνουμε από τη διάτρητη όψη του πυρήνα του ηλεκτροδίου, που αποτελείται από το δύστηκτο μέταλλο τουνγκστένιο. Αν δουλεύουμε με Άζωτο θα έχουμε πρόβλημα με την έναυση του τόξου. Αν η τσιμπίδα δεν σκάει σπινθήρα σε συνθήκες υψηλής πίεσης, μπορεί να παρατηρηθεί πιλοτικό τόξο που έρχεται με διακοπές. Ενώ η υψηλή πίεση του αερίου συνήθως προκαλεί προβλήματα, η χαμηλή του ταχύτητα ροής προκαλεί το πρόβλημα του διπλού τόξου. Γ) Το Αυλάκι Κοπής (Kerf) Το αυλάκι Κοπής είναι το πλάτος του υλικού (κάθετα στον πυρσό και τον άξονα κοπής) που αφαιρείται κατά την διαδικασία κοπής. Το αυλάκι κοπής επηρεάζεται από τρεις μείζονες μεταβλητές: Ταχύτητα κοπής. Αυξάνοντας την ταχύτητα κοπής και κρατώντας τις άλλες μεταβλητές σταθερές παίρνουμε στενότερο αυλάκι κοπής. Το αυλάκι κοπής θα συνεχίσει να στενεύει μέχρι που σε κάποιο σημείο θα χάσουμε την ικανότητα διείσδυσης στο υλικό. Χαμηλότερες ταχύτητες κίνησης της τσιμπίδας θα έχουν αποτέλεσμα πλατύτερο αυλάκι κοπής μέχρι που θα συμβεί απώλεια του τόξου. Ένταση του ρεύματος κοπής. Αυξάνοντας την ένταση του ρεύματος και κρατώντας τις άλλες μεταβλητές σταθερές παίρνουμε πλατύτερο αυλάκι κοπής. Αν συνεχίσουμε να αυξάνουμε την ένταση του ρεύματος το αυλάκι κοπής θα συνεχίσει να μεγαλώνει μέχρι τη στιγμή που θα καταστραφεί το μπεκ. Μειώνοντας την ένταση, θα στενέψει το αυλάκι κοπής και θα έχουμε πιο θετική γωνία κοπής, μέχρι που θα χαθεί η ικανότητα διείσδυσης στο υλικό. Ύψος κοπής. Το ύψος κοπής είναι η απόσταση ανάμεσα στην τσιμπίδα και την επιφάνεια του υλικού που δουλεύουμε όσο κόβουμε, αφού τελειώσει η φάση της διάτρησης. Τα περισσότερα μοντέρνα συστήματα χρησιμοποιούν κάποιο σύστημα αισθητήρων με ανάδραση τάσης τόξου. Αυξάνοντας την τάση του τόξου αυξάνει το ύψος κοπής και διευρύνεται το Σελίδα 240

249 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς αυλάκι κοπής. Αν συνεχίσουμε να αυξάνουμε το ύψος κοπής θα χάσουμε κάποια στιγμή την ικανότητα κοπής. Μειώνοντας το ύψος κοπής θα οδηγηθούμε σε στενότερο αυλάκι κοπής και, τελικά, σε απώλεια της ικανότητας κοπής. Δ) Η Τάση του Τόξου Η τάση του τόξου δεν είναι ανεξάρτητη μεταβλητή. Εξαρτάται από: Την ένταση του ρεύματος Την διάμετρο του στομίου του μπεκ Το ύψος κοπής Την ταχύτητα ροής του αερίου Την ταχύτητα κοπής Τα αέρια που απαιτούνται για τις περισσότερες περιπτώσεις είναι το αέριο έναυσης, το αέριο προστασίας και το αέριο κοπής. Σε μερικές περιπτώσεις απαιτείται και ένα επιπλέον αέριο προστασίας. Διαφορετικά αποτελέσματα παίρνουμε με διαφορετικούς συνδυασμούς Αζώτου, Οξυγόνου, αέρα, μεθανίου, και Η-35 (ένα μίγμα που αποτελείται από 35% Υδρογόνο και 65% Αργόν). Το Αργόν χρησιμοποιείται και για την χάραξη με τσιμπίδα πλάσματος. Οι μεταβλητές που πρέπει να λάβουμε υπόψη μας όταν αποφασίζουμε τον συνδυασμό των αερίων που θα χρησιμοποιήσουμε είναι: Ο τύπος και το πάχος του υλικού H επιθυμητή ποιότητα κοπής H ταχύτητα και Tο κόστος παραγωγής Δεν είναι όλα τα αέρια κατάλληλα για όλες τις δουλειές και όλες τις τσιμπίδες. Για περισσότερες πληροφορίες συμβουλευτείτε τα σχετικά εγχειρίδια λειτουργίας. Γενικά, σε ότι αφορά στα αέρια που χρησιμοποιούνται στην κοπή με πλάσμα, το πιο συνηθισμένο και φτηνό αέριο για την κοπή και την χάραξη με πλάσμα είναι ο Σελίδα 241

250 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς πεπιεσμένος αέρας. Δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα με τα περισσότερα μέταλλα σε πάχη μέχρι 25mm. Επειδή περιέχει οξυγόνο αφήνει την επιφάνεια κοπής οξειδωμένη. Ο πεπιεσμένος αέρας χρησιμοποιείται πολύ συχνά και για χάραξη με Πλάσμα του ανθρακούχου χάλυβα λάθος και για κοπή αλουμινίου. Το Οξυγόνο χρησιμοποιείται στον ανθρακούχο χάλυβα πάχους μέχρι 60mm και μας δίνει επιφάνειες κοπής πολύ υψηλής ποιότητας. Με οξυγόνο δουλεύεται επίσης και ανοξείδωτο, όπως και το αλουμίνιο αλλά οι επιφάνειες κοπής είναι κάπως χαμηλότερης ποιότητας. Όταν το υλικό μας έχει πάχος μεγαλύτερο, μέχρι 75mm, τότε χρειαζόμαστε συστήματα με ισχυρότερες πηγές, όπου χρησιμοποιούμε κυρίως το Άζωτο. Αυτό δίνει υψηλής ποιότητας επιφάνεια κοπής, χωρίς οξείδωση και κρέμαση (γρέζι). Το ανοξείδωτο και το αλουμίνιο δουλεύονται συνήθως με μίγματα Αργού- Υδρογόνου, ειδικά όταν το υλικό είναι πάχους μεγαλύτερου από 75mm. Η ποιότητα κοπής είναι υψηλή. Τα μίγματα αυτά χρησιμοποιούνται επίσης και όταν θέλουμε να χαράξουμε μεγάλη ποικιλία μετάλλων Κοπή με δέσμη λέιζερ Η κοπή με λέιζερ υπήρξε η πρώτη βιομηχανική διεργασία στην οποία χρησιμοποιήθηκαν τα λέιζερ και σήμερα αποτελεί μία από τις πλέον διαδεδομένες εφαρμογές τους στη βιομηχανία. Οι βασικοί λόγοι που οδήγησαν στην πληθώρα εφαρμογών κοπής με λέιζερ είναι η ταχύτητα και η ποιότητα κοπής. Αναλυτικότερα, τα πλεονεκτήματα της κοπής λέιζερ σε σχέση με συμβατικές τεχνικές κοπής είναι: α) το πλάτος κοπής είναι πολύ μικρό που συνεπάγεται οικονομία υλικού. Οι άκρες είναι καλά τετραγωνισμένες, ομαλές και καθαρές γεγονός που αφενός αποτρέπει την ανάγκη περαιτέρω επεξεργασίας. Επιπλέον, μπορεί να ακολουθήσει άμεσα Σελίδα 242

251 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς συγκόλληση αν χρειαστεί. Τέλος η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι πολύ μικρή επομένως οι παραμορφώσεις του γειτονικού υλικού ελάχιστες. β) η διαδικασία είναι ταχύτατη, με ελάχιστο θόρυβο, μπορεί εύκολα να αυτοματοποιηθεί, η επιλογή και η αλλαγή διεύθυνσης είναι πανεύκολη και δεν απαιτούνται επιπλέον εργαλεία. γ) απαιτείται μόνο οπτική επαφή με το υλικό και σχεδόν όλα τα υλικά μπορούν να κοπούν με λέιζερ Βασικές αρχές Οι βασικές αρχές κοπής με λέιζερ φαίνονται στην Εικόνα 76. Τα βασικά τμήματα της διάταξης είναι το λέιζερ, ένα οπτικό σύστημα καθοδήγησης-εστίασης της δέσμης και ένα σύστημα ελεγχόμενης μετακίνησης είτε της δέσμης είτε του δείγματος που υπόκειται σε επεξεργασία. Συστήματα λέιζερ που χρησιμοποιούνται στην κοπή είναι τα διοξείδιο του άνθρακα και νιοβίου (CO 2, Nd) και λέιζερ διεγερμένων διμερών. Το σύστημα καθοδήγησης της δέσμης αποτελείται από κάτοπτρα υψηλής ανακλαστικότητας ή ειδικά για τα Nd λέιζερ μπορεί να είναι οπτική ίνα. Το σύστημα εστίασης μπορεί να αποτελείται από διαπερατά ή ανακλαστικά οπτικά. Τα διαπερατά οπτικά είναι φακοί κουάρτζ στην περίπτωση των λέιζερ Nd και διεγερμένων διμερών και φακοί από ZnSe, GaAs ή CdTe για το CO 2 λέιζερ. Αντίστοιχα, τα ανακλαστικά οπτικά αποτελούνται από παραβολικά κάτοπτρα. Σελίδα 243

252 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Εικόνα 76: Οι βασικές αρχές κοπής με λέιζερ Η εστιασμένη δέσμη οδηγείται στο υλικό συνήθως ομοαξονικά με κάποιο αέριο. Ανάλογα με το υλικό υπό κοπή, το λέιζερ υπό χρήση και τη διαδικασία που ακολουθείται, το αέριο μπορεί να λειτουργεί είτε για ενίσχυση της διαδικασίας είτε για αδρανοποίηση του υλικού που κόβεται. Η ενίσχυση της διαδικασίας κοπής επιτυγχάνεται είτε με αδρανές είτε με ενεργό αέριο. Στην πρώτη περίπτωση, το αέριο είναι πεπιεσμένος αέρας/αέριο που μέσω της ισχυρής ροής απομακρύνει από το σημείο κοπής το λειωμένο υλικό και τους δημιουργούμενους ατμούς, ενισχύοντας αφενός την απορρόφηση και βοηθώντας αφετέρου την ευκολότερη Σελίδα 244

253 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς είσοδο της δέσμης στα βαθύτερα στρώματα Στη δεύτερη περίπτωση, η οποία εφαρμόζεται σε μεταλλικά δείγματα όπως σίδηρο, η χρήση οξυγόνου έχει σαν αποτέλεσμα την ενίσχυση της θερμικής διαδικασίας και κατ επέκταση της ταχύτητας κοπής λόγω της δημιουργούμενης εξώθερμης αντίδρασης. Η αδρανοποίηση του υλικού είναι επιθυμητή στα μεταλλικά δείγματα και σχετίζεται με τη ελαχιστοποίηση των οξειδώσεων. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται αργό ή άζωτο. Τέλος η ροή αερίου σε κάθε περίπτωση λειτουργεί προστατευτικά για τα οπτικά εστίασης καθώς απομακρύνει από αυτά τους ατμούς και το πλάσμα Μέθοδοι κοπής με λέιζερ Ανάλογα με το υπό κοπή υλικό και το λέιζερ υπό χρήση, υπάρχουν διάφοροι μέθοδοι κοπής των υλικών. Αυτές είναι κυρίως θερμικές όπως η εξάτμιση, το λιώσιμο σε συνδυασμό με απομάκρυνση του λειωμένου υλικού και το λιώσιμο σε συνδυασμό με καύση και απομάκρυνση του λειωμένου υλικού. Επιπλέον, σε ειδικές περιπτώσεις μπορεί να εφαρμοστεί η κοπή με σπάσιμο λόγω θερμικής τάσης, η χάραξη και η «κρύα κοπή». Αναλυτικότερα η κάθε μέθοδος κοπής λειτουργεί ως εξής: Κοπή με εξάτμιση Κοπή με λιώσιμο και απομάκρυνση Κοπή με λιώσιμο, καύση και απομάκρυνση Κοπή με θραύση λόγω θερμικής τάσης Κοπή με χάραξη Κρύα κοπή Σελίδα 245

254 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Ποιότητα κοπής με λέιζερ Το κυριότερο χαρακτηριστικό των τομών από θερμική κοπή με λέιζερ είναι η ύπαρξη γραμμώσεων στην τομή. Πολλά μοντέλα έχουν προταθεί για να εξηγηθεί η ύπαρξη τους όμως δεν είναι ακόμα γνωστός ο ακριβής μηχανισμός της δημιουργίατους. Σε κάθε περίπτωση όμως η δομή των γραμμώσεων σχετίζεται στενά με την ποιότητα κοπής, την τραχύτητα της επιφάνειας και την ύπαρξη οξειδίων. Η τραχύτητα της τομής είναι συνήθως ελάχιστη κυρίως για υλικά μικρού πάχους. Για παράδειγμα, στο σίδηρο η τραχύτητα κυμαίνεται από 20 μm έως 60 μm για πάχος υλικού 1 mm έως 8 mm αντίστοιχα. Γενικά, για υλικά πάχους λίγων mm η τραχύτητα δεν υπερβαίνει τα 20 μm. Όμως παρουσιάζεται αρκετά ενισχυμένη κατά την κοπή με συνεχές λέιζερ παρουσία οξυγόνου. Σχετικά με την περιοχή του υλικού που επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, αυτή εξαρτάται από το υλικό και την ισχύ της εισερχόμενης ακτινοβολίας. Γενικά όμως είναι σχετικά μικρή (για τον σίδηρο είναι έως 0.25 mm). Τέλος, σχετικά με τις δυνατότητες του λέιζερ σε κοπή διαφόρων υλικών, στο Πίνακα 3.3 παρουσιάζεται μία σειρά αποτελεσμάτων κοπής από λέιζερ CO2 όπου όσο περισσότεροι σταυροί υπάρχουν σε ένα υλικό τόσο ευκολότερα κόβεται με λέιζερ. Όπως φαίνεται σχεδόν όλα τα υλικά κόβονται με το λέιζερ με πολύ καλή έως ικανοποιητική απόδοση. Σελίδα 246

255 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Εικόνα 77: Κοπή λέιζερ διαφόρων υλικών 15.5 Κοπή με ηλεκτρόδιο άνθρακα (γραφίτη) Η τεχνική φαίνεται στο Σχήμα 75. Το μέταλλο λιώνει κάτω από τη θερμότητα του τόξου και απομακρύνεται με ρεύμα ατμοσφαιρικού αέρα υπό πίεση. Η τσιμπίδα μοιάζει πολύ με τις τσιμπίδες ΜΜΑ, αλλά, έχει επιπλέον αναμονή σύνδεσης με τον αεροσυμπιεστή. Διαθέτει μπεκ εξόδου του αέρα και μπουτόν ανοίγματος της βαλβίδας του αέρα. Το άκρο του ηλεκτροδίου του άνθρακα πρέπει να είναι αιχμηρό. Σελίδα 247

256 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Εικόνα 78: Κοπή με ηλεκτρόδιο άνθρακα Η κοπή με ηλεκτρόδιο άνθρακα (γραφίτη) γίνεται με μηχανές ΜΜΑ, αλλά υπάρχει ένα σημείο που χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή. Συγκεκριμένα, το ηλεκτρόδιο του άνθρακα είναι ελάχιστα αναλώσιμο, οπότε η λειτουργία της μηχανής δε διακόπτεται καθόλου και μπορεί να υπερθερμανθεί. Οι μηχανές ΜΜΑ είναι κατασκευασμένες με την πρόβλεψη ότι γίνονται συνεχώς διακοπές (για αλλαγή του ηλεκτροδίου, εκ νέου έναυση του τόξου, αφαίρεση της πάστας κτλ.), οπότε δίνεται ο χρόνος στη μηχανή να κρυώσει. Δηλαδή, η κάθε μηχανή ΜΜΑ, έχει ένα συντελεστή χρήσης (duty cycle) που εκφράζεται ως ποσοστό επί του ολικού χρόνου λειτουργίας. Αν η πινακίδα μιας μηχανής ΜΜΑ αναφέρει ότι είναι κατάλληλη για ρεύμα 400 Α, με συντελεστή χρήσης 50%, τότε το μέγιστο ρεύμα που μπορεί αυτή η μηχανή να φορτωθεί σε συνεχή λειτουργία είναι 0,5 x 400 = 200 A. Δηλαδή για κοπή με ηλεκτρόδιο του άνθρακα, δεν επιτρέπεται αυτή η μηχανή να ρυθμιστεί για ρεύμα πάνω από 200 Α. Γενικότερα, οι μηχανές ΜΜΑ, ικανότητας μικρότερη από 400 Α, δεν είναι κατάλληλες για κοπή με ηλεκτρόδιο άνθρακα. Σελίδα 248

257 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Για να αποφευχθεί η μεγάλη υπερθέρμανση του ηλεκτροδίου και η πρόωρη καταστροφή του, το άκρο του ηλεκτροδίου δεν πρέπει να προεξέχει περισσότερο από 15 cm από την τσιμπίδα. Μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά έχουν τα ηλεκτρόδια άνθρακα που είναι επενδυμένα με χαλκό. Στα γυμνά ηλεκτρόδια το ρεύμα πρέπει να είναι DCEN (DC-), ενώ στα ηλεκτρόδια με επένδυση χαλκού πρέπει να είναι AC. Τα ηλεκτρόδια άνθρακα υπάρχουν σε διάμετρο από 4 mm μέχρι 25,4 mm, αλλά τα πλέον χρήσιμα είναι με διαμέτρους 4, 5, 6,4 και 8 mm. Με διάμετρο 4 mm χρησιμοποιούν κυρίως για κοπή (σπάνια για γουβώματα). Οι επιτρεπόμενες εντάσεις του ρεύματος φαίνονται στον Πίνακα. Στα ηλεκτρόδια με επένδυση χαλκού επιτρέπονται εντάσεις κατά 10% μεγαλύτερες. Εικόνα 79: Τεχνικά χαρακτηριστικά των ηλεκτροδίων του άνθρακα Η μέθοδος είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την κοπή χυτοσιδήρου, ή για το γούβωμα μιας επιφανείας, δηλαδή για την αφαίρεση υλικού. Η τεχνική του γουβώματος φαίνεται στην Εικόνα 80 και χρησιμοποιείται σε διάφορες περιπτώσεις (π.χ. ξήλωμα ελαττωματικής ραφής, αφαίρεση υλικού από τη ρίζα της συγκόλλησης ή από την περιοχή ενός ρήγματος κτλ.). Η περιοχή του γουβώματος, συνήθως, γεμίζεται με μέταλλο. Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του ρεύματος Σελίδα 249

258 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς τόσο μεγαλύτερο είναι το βάθος γουβώματος, ενώ το πλάτος είναι σχεδόν σταθερό. Εικόνα 80: (A) Γούβωμα με ηλεκτρόδιο άνθρακα (B) Μορφή γουβώματος 15.6 Κοπή με επενδυμένο ηλεκτρόδιο κοπής Όλα τα επενδυμένα ηλεκτρόδια εκτελούν κοπή, αν αυξηθεί η ένταση του ρεύματος πάνω από ένα όριο. Ιδιαίτερα κατάλληλα είναι τα ηλεκτρόδια με επένδυση κυτταρίνης, που θα δούμε παρακάτω, επειδή παράγουν μεγάλη ποσότητα αερίων που απομακρύνουν το λιωμένο μέταλλο. Η κοπή με τα συνηθισμένα επενδυμένα ηλεκτρόδια είναι λύση ανάγκης. Υπάρχουν τα ει-δικά ηλεκτρόδια κοπής. Η διαφορά τους είναι ότι έχουν παχιά πάστα, ειδικού τύπου, η οποία καταναλώνεται πιο αργά από το μεταλλικό πυρήνα του ηλεκτροδίου και, έτσι, δημιουργείται κοιλότητα. Στο εσωτερικό της κοιλότητας παράγονται αέρια που εξακοντίζονται με πίεση από το άνοιγμα, διώχνοντας το λιωμένο μέταλλο. Με τα ειδικά ηλεκτρόδια κοπής μπορεί να γίνει και γούβωμα. Το λιωμένο μέταλλο που πετάγεται από κάθε μία από τις δύο πλευρές του γουβώματος, όταν θα στερεοποιηθεί, θα παρουσιάζει πολύ χαλαρή πρόσφυση με το υπόλοιπο μέταλλο, Σελίδα 250

259 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς λόγω της πάστας με την οποία έχει αναμιχτεί. Γι αυτό απομακρύνεται πολύ εύκολα με το ματσακώνι Υδροκοπή Εκτός από τις «θερμικές» μεθόδους κοπής ελασμάτων υπάρχει και μια μηχανική μέθοδος για κοπές ελασμάτων υψηλών απαιτήσεων και αυτή είναι η υδροκοπή. Η μέθοδος αυτή επιτυγχάνει ακριβείς και ποιοτικές κοπές σε περιπτώσεις κοπής δύσκολα κατεργάσιμων υλικών αλλά και ελασμάτων ιδιαίτερα μεγάλου πάχους. Η κοπή του περιγράμματος του ελάσματος που επιδιώκεται να αφαιρεθεί με την υδροκοπή γίνεται με την εκτόξευση μιας πολύ λεπτής δέσμης νερού με πολύ μεγάλη ταχύτητα στα σημεία του υλικού που θέλουμε να κόψουμε. Για να μπορέσει όμως να διαμορφωθεί αυτή η δέσμη αλλά και να εφαρμοστεί με ακρίβεια στο υπό κοπή περίγραμμα, χρειάζεται αφενός μεν το νερό που θα εκτοξευθεί να βρεθεί σε συνθήκες πολύ υψηλής πίεσης (της τάξεως χιλιάδων ατμοσφαιρών), αφετέρου δε να υποχρεωθεί να διέλθει μέσα από ένα κατάλληλα διαμορφωμένο ακροφύσιο. Η υψηλή πίεση εξασφαλίζει την πολύ μεγάλη ταχύτητα που είναι μια από τις προϋποθέσεις για να αναπτυχθεί τοπικά η αναγκαία δύναμη αποβολής του υλικού. Το ακροφύσιο εξασφαλίζει τη διαμόρφωση της δέσμης που είναι αφενός μεν είναι κι αυτή απαραίτητη συνιστώσα του μηχανικού σχεδιασμού της κοπής, αφετέρου δε εξασφαλίζει μια πολύ μεγάλη ακρίβεια κοπής. Για να μπορέσει να λειτουργήσει σωστά μια μηχανή υδροκοπής πρέπει να διαθέτει παράλληλα διάταξη ασφαλούς απορρόφησης και διασκορπισμού της ενέργειας της δέσμης του νερού, μετά την αφαίρεση τμήματος του ελάσματος. Σελίδα 251

260 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς Η υψηλή πίεση του νερού επιτυγχάνεται με αντλίες υψηλής πίεσης, οι οποίες είναι πάντοτε αντλίες θετικού εκτοπίσματος. Συνήθως είναι εμβολοφόρες και λειτουργούν με πίεση λαδιού και μπορούν να επιτύχουν πιέσεις μέχρι 4000 ατμόσφαιρες. Ο έλεγχος της πίεσης του νερού γίνεται μέσω του ελέγχου της πίεσηςτου λαδιού. Οι μηχανές υδροκοπής όταν πρέπει να κατεργαστούν σκληρά υλικά, συχνά χρειάζεται να χρησιμοποιήσουν μια δέσμη νερού εμπλουτισμένη με λειαντικό υλικό σε κόκκους Εφαρμογές υδροκοπής Οι μηχανές υδροκοπής είναι κατάλληλες για κοπή πολλών υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενός ευρύτατου φάσματος τελικών προϊόντων, όπως χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας, αλλά και γυαλί, μάρμαρο, ξύλο, ελαστικό κλπ. Η τεχνολογία μηχανών υδροκοπής έχει εξελιχθεί σημαντικά ώστε να προσφέρει ποιότητα κατασκευής σε συνδυασμό με αυξημένη λειτουργικότητα. Οι διαστάσεις των μηχανών μπορούν να κατασκευάζονται κατά παραγγελία και η δυναμικότητα τους να προσαρμόζεται στην εκάστοτε ζητούμενη κατεργασία. Οι διαστάσεις του τραπεζιού κοπής μπορούν διαμορφώνονται ανάλογα με τη ζήτηση, η αντλία υψηλής πίεσης που διαθέτουν μπορεί να έχει μεγάλη ιπποδύναμη (30 ίππων ή και μεγαλύτερη), ενώ η καθοδήγηση του τραπεζιού μπορεί να γίνεται ψηφιακά από εξωτερικό control (CNC). Η ακρίβεια θέσης που επιτυγχάνεται μπορεί να φτάσει τα +/- 0,035 mm, η ταχύτητα κίνησης τα 25 m/min και το πάχος κοπής τα 300mm. Οι σύγχρονες μηχανές υδροκοπής επιτυγχάνουν κοπές με δέσμη νερού σε συνδυασμό με ειδική πούδρα (abrasive), καθώς και κοπές τριών αξόνων ψηφιακά καθοδηγούμενες από CNC control. Στις σύγχρονες μηχανές υδροκοπής έχουν δοθεί πρωτοπόρες λύσεις, τόσο στο σύστημα κίνησης και οδήγησης των μηχανών, όσο και στις κεφαλές κοπής και τις πνευματικές βαλβίδες. Σε ειδικές Σελίδα 252

261 Κ ο π ή κ α ι δ ι α μ ό ρ φ ω σ η ά κ ρ ω ν σ υ γ κ ό λ λ η σ η ς πατέντες μηχανών υδροκοπής έχουμε υψηλής απόδοσης κεφαλές κοπής που αποτελούνται συνολικά από 3 στοιχεία. Αυτό έχει σαν συνέπεια να υπάρχουν λιγότερα υλικά εκτεθειμένα σε φθορά, μικρότεροι χρόνοι καθυστέρησης για αλλαγές, αλλά και υψηλότερη ποιότητα κοπής Πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα Χαμηλή θερμοκρασία επεξεργασίας και συνεπώς ελάχιστη θερμική καταπόνηση Δεν απαιτούνται ειδικά εργαλεία Ποικιλία υλικών σε διάφορα πάχη στρώματος Μεγάλη ποικιλία υλικών μέταλλα, μάρμαρο, πέτρα, ελαστικά κ.α. Μειονεκτήματα Σε κοπή μεγάλου βάθους πιθανόν να υπάρξει μετακίνηση της δέσμης και σφάλματα Οικονομικά αποδοτική για σχετικά μικρές ποσότητες Εικόνα 81: Υδροκοπή Σελίδα 253

262 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς 16. Ποιοτικός έλεγχος στις ελασματουργικές εργασίες Ο ελασματουργός πρέπει να γνωρίζει πως οι ελασματουργικές εργασίες για την κατασκευή ενός σκάφους και κάθε άλλου βιομηχανικού έργου, σύμφωνα με τις προδιαγραφές και τις ποιοτικές απαιτήσεις των νηογνωμόνων και των διαφόρων συστημάτων ποιότητας ελέγχονται σε όλα τους τα στάδια και τις φάσεις. Ο έλεγχος αυτός διενεργείται από τους αρμόδιους επιθεωρητές της διεύθυνσης διασφάλισης ποιότητας του ναυπηγείου αλλά και από άλλους ενδιαφερόμενους που στην περίπτωσή μας είναι οι αντιπρόσωποι του πλοιοκτήτη (όταν πρόκειται για πλοίο) ή και του νηογνώμονα. Ο έλεγχος αυτός είναι οπτικός (VISUAL INSPECTION), εκτός των περιπτώσεων ελέγχου των συγκολλήσεων που γίνεται και με άλλους τρόπους για τους οποίους θα αναφερθούμε στο κεφάλαιο του ελέγχου των συγκολλήσεων της σχετικής εκπαιδευτικής ενότητας. Ο οπτικός λοιπόν έλεγχος των ελασματουργικών προϊόντων των νέων κατασκευών αρχίζει από το στάδιο της εισαγωγής των ελασμάτων και μορφοσιδήρων στα ελασματουργεία, όπου ελέγχεται η κατάσταση της επιφάνειας αυτών των υλικών (διαβρώσεις, φθορές από σκουριές κ.λ.π.) καθώς και η διαδικασία της πρώτης αμμοβολής και χρωματισμού τους με ορισμένου πάχους αντισκωριακό (PRIMER). Εδώ πρέπει να πούμε πως το κάθε ένα από τα ελάσματα και τα μορφοσίδηρα (PROFILES), πρέπει να είναι εφοδιασμένο με τα σχετικά πιστοποιητικά και να φέρει χτυπημένα σε κάποιο σημείο της επιφάνειάς του ορισμένα χαρακτηριστικά σαν αποδείξεις της ποιοτικής του κατασκευής. Στα πιστοποιητικά αυτά φαίνονται η χημική σύνθεση, τα στοιχεία αντοχής του υλικού, οι διαστάσεις του και κάθε άλλο αναγκαίο στοιχείο των υλικών αυτών. Στην συνέχεια και κατά την διάρκεια της κατεργασίας τους στα ελασματουργεία Σελίδα 254

263 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς ελέγχεται η ποιότητα της κοπής των διαφόρων κομματιών στα μηχανήματα και της συσκευές φλογοκοπής και δειγματοληπτικά γίνεται και έλεγχος των διαστάσεών τους. Στην φάση της προκατασκευής γίνεται έλεγχος της ποιότητας συναρμολόγησης και μετά το τέλος της κατασκευής κάθε τομέα, λεπτομερής και επισταμένος διαστατικός έλεγχος και έλεγχος της όλης εικόνας του τομέα. Έτσι στο στάδιο αυτό ελέγχονται και διορθώνονται, ακολουθούμενης μίας σχετικής διαδικασίας, όλα τα σφάλματα και οι ατέλειες που έχουν να κάνουν με τις παραμορφώσεις των επιφανειών των ελασμάτων οι οποίες πρέπει να διορθωθούν με πύρωμα, καθώς και οι ατέλειες της συναρμολόγησης, της κοπής, των συγκολλήσεων, της ευθυγράμμισης κ.λ.π. μετά την αποκατάσταση των οποίων παραδίδεται ο τομέας στην επόμενη φάση που είναι η ανέγερση του σκάφους. Στο στάδιο της ανέγερσης κατά τη τοποθέτηση των τομέων γίνονται πολλαπλοί έλεγχοι για την σωστή τοποθέτηση, σύνδεση, ευθυγράμμιση, και συγκόλλησή τους καθώς και κάθε άλλου στοιχείου του οποίου η τοποθέτηση θα ακολουθήσει. Επίσης και εδώ γίνονται επισταμένοι έλεγχοι των συγκολλήσεων στις συνδέσεις των τομέων με ραδιογραφίες και άλλους ελέγχους. Η δραστηριότητα του ποιοτικού ελέγχου συνεχίζεται και κατά τη διάρκεια του ελασματουργικού εξοπλισμού του σκάφους. Μετά την ολοκλήρωση των ελασματουργικών εργασιών και την δημιουργία των διαφόρων στεγανών χώρων του σκάφους, γίνεται έλεγχος της στεγανότητας αυτών των χώρων με διάφορους τρόπους όπως, Το πρεσάρισμα με νερό (WATER TEST) To πρεσάρισμα με αέρα (AIR TEST) Ο ψεκασμός νερού (HOSE TEST) Σελίδα 255

264 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς στις διάφορες δεξαμενές, στεγανές πόρτες, φινιστρίνια, και λοιπούς στεγανούς χώρους και τμήματα του σκάφους. Τέλος πρέπει να γνωρίζουμε πως οι έλεγχοι συνεχίζονται και επεκτείνονται στα διάφορα δίκτυα σωληνώσεων, στις δοκιμαστικές λειτουργίες διαφόρων μηχανημάτων και εγκαταστάσεων ανάλογα και με τον τύπο του πλοίου και γενικά σε όλες τις κατηγορίες των εργασιών της κατασκευής μέχρι και την ολοκλήρωση και την παράδοση του σκάφους. Εκτός των νέων κατασκευών και των βιομηχανικών έργων, συστήματα διασφάλισης ποιότητας εφαρμόζονται και στις μετασκευές και στις ελασματουργικές εργασίες των επισκευαζόμενων πλοίων με τα ίδια αντικείμενα που προαναφέραμε για τις νέες κατασκευές. Χρήσιμο είναι να γνωρίζουμε πως όλα τα όργανα μέτρησης που χρησιμοποιούνται σε όλα τα στάδια και τις φάσεις της παραγωγής πρέπει να είναι εγκεκριμένα ή όπως λέγεται διακριβωμένα από τις αρμόδιες υπηρεσίες της διεύθυνσης διασφάλισης ποιότητας. Τέτοια όργανα είναι τα μέτρα, τα παχύμετρα, τα μοιρογνωμόνια, οι μετροταινίες, τα αλφάδια, οι χωροβάτες κ.λ.π Μέθοδοι ποιοτικού ελέγχου μεταλλικών κατασκευών Ορισμός μη-καταστρεπτικών ελέγχων: Έλεγχος προϊόντος με μη καταστροφικό τρόπο για την ανίχνευση της συνέχειας ή της ομοιογένειας του υλικού. Απαιτήσεις: Δυνατότητα εφαρμογής χωρίς αλλαγές στα υλικά Εύκολή και σύντομη εφαρμογή Εργοταξιακές εφαρμογές Άμεσα αποτελέσματα Σελίδα 256

265 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Στόχοι: Ανίχνευση επιφανειακών και εσωτερικών ασυνεχειών Διαστασιολόγηση ασυνεχειών (όπου απαιτείται) Έλεγχος σε πραγματικό χρόνο σφαλμάτων σε κατασκευαστικά στοιχεία που μπορεί να βρίσκονται και εν λειτουργία Εφαρμογές: Ανίχνευση Ασυνεχειών: Τεχνικές ανίχνευσης, οριοθέτησης και διαστασιολόγησης ασυνεχειών. Μερικές τεχνικές χρησιμοποιούνται κυρίως για επίπεδες ή γραμμικές ασυνέχειες και κάποιες άλλες για ογκομετρικές ασυνέχειες. Ανάλυση δομών: Τεχνικές για την ανίχνευση μεταλλουργικών χαρακτηριστικών (ή χημικών) και παραλλαγών Διάκριση Μεθόδων Ανάλογα με τη θέση μιας ασυνέχειας, η μέθοδοι ελέγχου που θα την αξιολογήσουν διακρίνονται σε: Επιφανειακές: Επιφανειακές μέθοδοι είναι αυτές που ανιχνεύουν μόνο επιφανειακές ασυνέχειες ενώ, κάποιες από αυτές έχουν και τη δυνατότητα υποεπιφανειακής ανίχνευσης ασυνεχειών. Ογκομετρικές: Ογκομετρικές μέθοδοι είναι αυτές που έχουν δυνατότητα ανίχνευσης εσωτερικών αλλά και επιφανειακών ασυνεχειών. Σελίδα 257

266 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Μέθοδοι μη-καταστρεπτικών ελέγχων Επιφανειακές: Οπτικός Έλεγχος (VT) Διεισδυτικά Υγρά (PT) Μαγνητικά Σωματίδια (MT) Ογκομετρικές: Υπέρηχος (UT) Ραδιοφραφία (RT) Έλεγχος Διαρροής (LT) Οπτικός Έλεγχος Ο οπτικός έλεγχος είναι η παλαιότερη μέθοδος μη-καταστρεπτικών δοκιμών και όλοι οι έλεγχοι αρχίζουν με μια οπτική επιθεώρηση. Το προσωπικό που εκτελεί τον οπτικό έλεγχο πρέπει είναι κατάλληλα πιστοποιημένο από επίσημο φορέα. Ο οπτικός έλεγχος διενεργείται είτε με το μάτι, είτε με τη βοήθεια οργάνων μέτρησης (Εικόνα 82) και προκειμένου να πραγματοποιηθεί πρέπει να τηρούνται ορισμένοι κανόνες όπως: Οι επιφάνειες να είναι επαρκώς καθαρισμένες Τα όργανα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν να είναι διακριβωμένα Η οπτική γωνία ελέγχου να είναι τέτοια ώστε να υπάρχει καλή πρόσβαση στην υπό μελέτη περιοχή Σελίδα 258

267 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 82: Όργανα μέτρησης για ποιοτικό έλεγχο συγκολλήσεων Τα περιθώρια αποδοχής και απόρριψης ορίζονται από διεθνή πρότυπα ή από τους εσωτερικούς κανονισμούς κάθε εταιρείας ή τις παραδοχές που ισχύουν για το κάθε έργο Διεισδυτικά υγρά Τα διεισδυτικά υγρά (PT) είναι μη-καταστροφική μέθοδος που βασίζεται στον οπτικό έλεγχο. Η μέθοδος αυξάνει την οπτική ανιχνευσιμότητα μικρών ασυνεχειών οι οποίες πιθανόν να μην γίνονταν αντιληπτές μόνο με το ανθρώπινο μάτι. Βασικές αρχές: Ένα υγρό εφαρμόζεται στην επιφάνεια Το υγρό διεισδύει στις ανοιχτές στην επιφάνεια ασυνέχειες Ο πλεονάζον διεισδυτής αφαιρείται Εφαρμόζεται ο εμφανιστής Οι οπτικές ενδείξεις των ασυνεχειών γίνονται αντιληπτές, καταγράφονται και αξιολογούνται. Σελίδα 259

268 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 83: Έλεγχος με διεισδυτικά υγρά Βασική Διαδικασία Ελέγχου: 1) Καθαρισμός και στέγνωμα 2) Εφαρμογή Διεισδυτή Σελίδα 260

269 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς 3) Αφαίρεση Πλεονάζοντος Διεισδυτή 4) Εφαρμογή Εμφανιστή 5) Οπτικός Έλεγχος 6) Τελικός καθαρισμός περιοχής ελέγχου Κύριες Εφαρμογές: Μπορούν να ελεγχθούν σχεδόν όλα τα υλικά με σχετικά ομαλή μη πορώδη επιφάνεια Δεν γίνεται να ελεγχθούν: α) Υλικά με τραχεία επιφάνεια, όπως χυτά άμμου, τα οποία παρακρατούν διεισδυτή, β) πορώδη κεραμικά, γ) ξύλο και άλλα υλικά με ίνες, δ) πλαστικά που αντιδρούν με τα υλικά της μεθόδου, ε) βαμμένα υλικά στα οποία η επικάλυψη αποτρέπει την είσοδο του διεισδυτή στις ασυνέχειες. Σελίδα 261

270 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Όλες οι ανοιχτές στην επιφάνεια ασυνέχειες μπορούν να ανιχνευτούν: α) συγκολλήσεις (ατελή τήξη, ατελή διείσδυση, υποκοπές, επικαλύψεις, ρωγμές, πόροι), β) Ελατά προϊόντα (ρωγμές, ραφές, διαστρωματώσεις), γ) Χυτά (Κρυοπήγματα, θερμορωγμές, πόροι, διακενώσεις συστολής), δ) Σφυρήλατα (ρωγμές, επικαλύψεις, ανοίγματα (σκάσιμο) σφυρήλατου). Επιλογή Υλικών: Α) Διεισδυτής: 1. Φθορίζων (πραγματοποιούνται σε υπεριώδες φως ακτινοβολία σε σκοτεινό θάλαμο) 2. Ορατός Β) Εμφανιστής: 1. Ξηρή σκόνη 2. Υγρός, υδατοδιάλυμα 3. Υγρός, υδατικό αιώρημα 4. Υγρός, μη υδατικός Τα υλικά των διεισδυτικών υγρών πρέπει να έχουν ταυτόχρονα κάποιες σημαντικές ιδιότητες: α) Να απλώνονται όσο το δυνατόν περισσότερο στις επιφάνειες υπό εξέταση. β) Να εισχωρούν στις επιφανειακές ασυνέχειες λόγο του τριχωϊδούς φαινομένου ή άλλων μηχανισμών. γ) Να παραμένουν στο εσωτερικό της ασυνέχειας αλλά να απομακρύνονται εύκολα από την επιφάνεια υπό εξέταση. δ) Να παραμένουν σε υγρή μορφή κατά τη διάρκεια της ξήρανσης και της εμφάνισης έτσι ώστε να μπορούν να ανασυρθούν ξανά στην επιφάνεια. ε) Να είναι έντονα ορατά ή φθορίζοντα. Σελίδα 262

271 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς στ) Να μην επιβλαβή για την υγεία ή μη συμβατά με τα προϊόντα υπό εξέταση. Προκαθαρισμός: Ο Προκαθαρισμός αποτελεί το σημαντικότερο και πιο κρίσιμο βήμα της μεθόδου: - Τα υλικά δε πρέπει να έχουν σκουριές, κατάλοιπα κατεργασιών, λάδια, γράσσα ή ακόμη και νερό για να μπορεί ο έλεγχος να είναι αξιόπιστος. - Ο καθαρισμός πρέπει να αφαιρέσει όλα τα παραπάνω κατάλοιπα χωρίς όμως να καλύψει πιθανές ασυνέχειες - Ο καθαρισμός μπορεί να είναι μηχανικός, χημικός ή και συνδυασμός των δύο. Εφαρμογή Διεισδυτή: Εικόνα 84: Αποκάλυψη ρωγμής με διεισδυτικά υγρά Ο διεισδυτής μπορεί να εφαρμοστεί με πολλούς τρόπους: - Εφαρμογή με πινέλο - Ψεκασμός - Βύθιση - Και άλλους Σελίδα 263

272 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Χρόνος Διείσδυσης: Κατά το χρόνο διείσδυσης το διάλυμα του διεισδυτή πρέπει να εισέλθει σε όλες τις ασυνέχειες. Ο χρόνος διείσδυσης εξαρτάται από το τύπο του διεισδυτή, τη θερμοκρασία, την επιφάνεια υπό εξέταση αλλά και από τις ασυνέχειες που πιθανόν να ανιχνευτούν. Μετακαθαρισμός: - Σε αυτό το στάδιο πρέπει να απομακρυνθούν όλα τα υπολείμματα από τα υλικά της μεθόδου. - Υπολείμματα υλικών πιθανόν να επιδρούν στο είτε στο δοκίμιο είτε να επηρεάζουν τη χρήση του ή και την οπτική του εμφάνιση. - Ο μετακαθαρισμός γίνεται συνήθως με χρήση διαλύτη ή/και νερό Προτερήματα των Διεισδυτικών Υγρών: - Σχετικά εύκολα στη χρήση - Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σχεδόν σε όλα τα προϊόντα. - Μεγάλες επιφάνειες από ογκώδη υλικά ελέγχονται γρήγορα και με χαμηλό κόστος. - Μπορούν να ελεγχθούν εύκολα υλικά πολύπλοκης γεωμετρίας. - Οι ενδείξεις εμφανίζονται στην επιφάνεια του υλικού δίνοντας οπτική εικόνα των ασυνεχειών. - Η επένδυση για τον εξοπλισμό είναι χαμηλού κόστους. - Η μέθοδος είναι απόλυτα φορητή όταν χρησιμοποιούνται υλικά σε μορφή σπρέι. Περιορισμοί των Διεισδυτικών Υγρών: - Ανιχνεύουν μόνο ασυνέχειες ανοιχτές στην επιφάνεια. - Απαιτούν σχετικά καλή τραχύτητα επιφάνειας χωρίς πόρους. - Ο προκαθαρισμός είναι κρίσιμος. - Απαιτούν πολλές δράσεις σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Σελίδα 264

273 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς - Τα υλικά πρέπει να έχουν ιδιότητες που να αποτρέπουν βλάβες στο χρήστη αλλά και στο υλικό (τοξικότητα, πυρκαγιά κ.α). - Κατάλοιπα μηχανουργικής κατεργασίας ή μηχανικού καθαρισμού μπορεί να περιορίσουν τη δράση του διεισδυτή. Σε πολλές περιπτώσεις απαιτείται χημική προσβολή πριν τον έλεγχο. - Ο μετακαθαρισμός είναι απαραίτητος για το καθαρισμό των χημικών κατάλοιπων Μαγνητικά σωματίδια Μαγνητισμός είναι η ικανότητα έλξης μεταξύ σωμάτων ύλης. Τα σώματα που έχουν αυτή την ιδιότητα ονομάζονται φερρομαγνητικά και γύρω από αυτά δημιουργούνται μαγνητικές δυναμικές γραμμές που υποδεικνύουν την ύπαρξη και την ένταση του πεδίου. Μαγνητικός πόλος είναι το σημείο ενός σώματος από το οποίο εισέρχονται ή εξέρχονται οι μαγνητικές δυναμικές γραμμές. Οι Μαγνητικές Δυναμικές Γραμμές: - Δημιουργούν κλειστούς βρόχους. - Δεν τέμνονται. - Ακολουθούν τη διαδρομή με τη μικρότερη αντίσταση. - Έχουν όλες το ίδιο μήκος. - Η φορά τους είναι τέτοια έτσι ώστε οι πόλοι να έλκονται ή να απωθούνται Αρχές του Ελέγχου με Μαγνητικά Σωματίδια (Εικόνα 85): Το φερρομαγνητικό υλικό προς εξέταση μαγνητίζεται με ισχυρό μαγνητικό πεδίο που δημιουργείτε είτε από μαγνήτη, είτε από άλλο ειδικό εξοπλισμό. - Η ύπαρξη ασυνέχειας στο δοκίμιο θα διακόψει τη ροή των μαγνητικών γραμμών και έτσι θα έχουμε διαρροή μαγνητικού πεδίου. - Πολύ μικρά μαγνητικά σωματίδια εφαρμόζονται στην επιφάνεια υπό εξέταση. Σελίδα 265

274 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς - Τα μαγνητικά σωματίδια έλκονται από το σημείο διαρροής του μαγνητικού πεδίου και σχηματίζουν ένδειξη αντιπροσωπευτική της ασυνέχειας. - Η ένδειξη γίνεται οπτικά αντιληπτή κάτω από κατάλληλες συνθήκες φωτισμού. Εικόνα 85: Αρχές του Ελέγχου με Μαγνητικά Σωματίδια Προκαθαρισμός: Όταν εκτελείται έλεγχος με μαγνητικά σωματίδια: Η επιφάνεια πρέπει να είναι καθαρή και στεγνή πριν τον έλεγχο. Κοινά κατάλοιπα όπως λάδια, γράσο ή σκουριά πρέπει να απομακρυνθούν. Τα κατάλοιπα δε μειώνουν τις ελκτικές μαγνητικές δυνάμεις προς τα μαγνητικά σωματίδια. Τα κατάλοιπα μπορεί να επηρεάζουν την αξιολόγηση των ενδείξεων ή να δημιουργού ενδείξεις που δε προέρχονται από ασυνέχειες. Μέθοδοι καθαρισμού: Με διαλύτη Σελίδα 266

275 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Με τρόχισμα Με αμμοβολή / ατσαλοβολή Εφαρμογή Μαγνητικού Πεδίου: Το απαιτούμενο μαγνητικό πεδίο μπορεί να εφαρμοστεί με διάφορους τρόπους σε ένα δοκίμιο. Χρήση μόνιμου μαγνήτη ή ηλεκτρομαγνήτη που έρχεται σε επαφή με το δοκίμιο. Διαρροή του δοκιμίου με ηλεκτρικό ρεύμα Διαρροή ηλεκτρικού πεδίου σε πηνίο γύρω από το δοκίμιο ή σε αγωγό περασμένο από το κέντρο του δοκιμίου. Εφαρμογή Μαγνητικών Σωματιδίων: Τα μαγνητικά σωματίδια μπορεί να είναι σε ξηρή μορφή (ξηρή σκόνη/μέθοδος): Τα σωματίδια ψεκάζονται ελαφρώς στην επιφάνεια. Η ξηρή σκόνη χρησιμοποιείται κυρίως για έλεγχο σε θερμές επιφάνειες και σε οριζόντια θέση. Τα μαγνητικά σωματίδια μπορεί επίσης να είναι σε υγρή μορφή (υγρή μέθοδος): Το δοκίμιο διαβρέχεται με την υγρή μελάνη που είναι και ο φορέας των σωματιδίων. Η υγρή μέθοδος είναι πιο ευαίσθητη καθώς ο υγρός φορέας δίνει μεγαλύτερη κινητικότητα στα σωματίδια, άρα κινούνται ευκολότερα προς τη πηγή της ελκτικής δύναμης Τα μαγνητικά σωματίδια σε μορφή ξηρής σκόνης διατίθενται σε πολλά χρώματα. Το χρώμα που θα χρησιμοποιηθεί πρέπει να δημιουργεί αντίθεση με το υπάρχον υπόβαθρο. Για την αύξηση της αντίθεσης λευκό υπόστρωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί (χρώμα σε μορφή σπρέι) Σελίδα 267

276 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Τα σωματίδια σε υγρό φορέα (υγρές μελάνες) διατίθενται είτε σε ορατές μελάνες είτε σε φθορίζουσες. Τα ορατά Μαγνητικά Σωματίδια φαίνονται στο ορατό φώς Τα φθορίζοντα ΜΣ φαίνονται σε «μαύρο» φώς (υπεριώδες) Ερμηνεία Ενδείξεων: Ενδείξεις μπορούν να σχηματιστούν είτε από πραγματικές ασυνέχειες είτε από λόγους γεωμετρίας του δοκιμίου, είτε από κακή εφαρμογή της μεθόδου. Έτσι διακρίνουμε τις εξής κατηγορίες ενδείξεων: Ψευδής Ενδείξεις: Πρόκειται για ενδείξεις που σχηματίζονται από αίτια άσχετα με τις φυσικές αρχές της μεθόδου. Ο όρος χρησιμοποιείται στις μεθόδους Διεισδυτικών Υγρών και Μαγνητικών Σωματιδίων. Μη σχετικές ενδείξεις: Πρόκειται για αληθείς ενδείξεις με την έννοια της δημιουργίας τους βάσει των φυσικών αρχών της μεθόδου. Οφείλονται σε γνωστή ασυνέχεια, όπως π.χ. αλλαγές της διατομής, συγκόλληση διαφορετικών υλικών, ύπαρξη σφηνοδρόμων και οπών, κλπ Αληθείς Σχετικές Ενδείξεις: Πρόκειται για ενδείξεις που σχηματίζονται λόγω της ύπαρξης άγνωστης ασυνέχειας στο εξεταζόμενο δοκίμιο. Μια αληθής σχετική ένδειξη απαιτεί αξιολόγηση, προκειμένου το δοκίμιο να γίνει αποδεκτό ως έχει, να επισκευαστεί, να απορριφθεί, κλπ. Πλεονεκτήματα του Ελέγχου με Μαγνητικά Σωματίδια: Ανίχνευση επιφανειακών αλλά και υπό-επιφανειακών ασυνεχειών. Εύκολος έλεγχος πολύπλοκης γεωμετρίας. Ο προκαθαρισμός δεν αποτελεί κρίσιμο στάδιο του ελέγχου όπως στα Διεισδυτικά Υγρά. Τα περισσότερα επιφανειακά κατάλοιπα δεν επηρεάζουν τον έλεγχο. Ο έλεγχος μπορεί να πραγματοποιηθεί πάνω από λεπτό πάχος μπογιάς (επικάλυψης) Σελίδα 268

277 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Η μέθοδος είναι γρήγορη και οι ενδείξεις εμφανίζονται άμεσα πάνω στην επιφάνεια προς εξέταση. Θεωρείτε μέθοδος χαμηλού κόστους. Η μέθοδος είναι φορητή ιδίως όταν χρησιμοποιείται εξοπλισμός με μπαταρίες. Περιορισμοί του Ελέγχου με Μαγνητικά Σωματίδια: - Δε μπορούν να ελεγχθούν μη φερρομαγνητικά υλικά όπως Αλουμίνιο, Τιτάνιο, Μαγνήσιο και οι περισσότεροι ανοξείδωτοι χάλυβες. - Σε ορισμένες υλικά πρέπει να αφαιρεθεί πιθανή επιμετάλλωση ή κάποιο άλλο υλικό αντιδιαβρωτικής προστασίας. - Περιορισμένη δυνατότητα ανίχνευσης υποεπιφανειακών ασυνεχειών. - Μέγιστο βάθος διείσδυσης περίπου 1,5mm (σε ιδανικές συνθήκες ελέγχου). - Συχνά είναι απαραίτητος μετακαθαρισμός και απομαγνήτιση. - Η διεύθυνση της μαγνήτισης σε σχέση με τη διεύθυνση του μαγνητικού πεδίου είναι σημαντικός παράγοντας κατά τον έλεγχο Έλεγχος με υπερήχους Γενικές Αρχές Υπερήχων: - Ο ήχος παράγεται από μηχανική δόνηση της ύλης και ταξιδεύει με τη μορφή κυμάτων - Τα ηχητικά κύματα μεταδίδονται στα υλικά με τη δόνηση των μορίων που απαρτίζουν τα υλικά - Ο ακουστικός τόνος του ήχου καθορίζεται από τη συχνότητα του κύματος - Ο υπέρηχος είναι ήχος με ακουστικό τόνο πολύ υψηλό και δεν εντοπίζεται από την ανθρώπινη ακοή. Τα υπερηχητικά κύματα έχουν πολλές ομοιότητες με το φώς: - Ανακλώνται - Διαθλώνται Σελίδα 269

278 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς - Εστιάζονται Η ανάκλαση και η διάθλαση είναι φαινόμενα που συμβαίνουν όταν τα ηχητικά κύματα προσπίπτουν σε διεπιφάνεια υλικών με διαφορετικές ακουστικές ιδιότητες. Στα στερεά υλικά όταν ένα κύμα προσπέσει σε διεπιφάνεια με κάποια γωνία τότε η ενέργεια του κύματος διασπάται σε δύο μορφές κυμάτων (μετατροπή τύπου κύματος). Η ανάκλαση των υπερηχητικών κυμάτων σε ασυνέχειες των υλικών ή στα γεωμετρικά τους χαρακτηριστικά κάνει καθιστά δυνατό τον έλεγχο με υπέρηχους. Η ταχύτητα του υπερηχητικού κύματος είναι σταθερή σε συγκεκριμένο μέσο (υλικό). Υπερηχητικά κύματα παράγονται με τη χρήση κρυστάλλων. Ο κρύσταλλος που περιέχεται στις κεφαλές έχει τη δυνατότητα να παράξει υπερηχητικά κύματα αλλά και να παραλάβει κύματα και να τα μετατρέψει σε ηλεκτρικό σήμα (ταυτόχρονα πομπός και δέκτης). Αρχές του Ελέγχου με Υπέρηχους: - Τα υπερηχητικά κύματα εισέρχονται σε ένα υλικό στο οποίο ταξιδεύουν σε ευθείες γραμμές με σταθερή ταχύτητα έως να συναντήσουν μια επιφάνεια. - Στην επιφάνεια του δοκιμίου, όπως και σε κάθε διεπιφάνεια μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται ανακλάται και μέρος της ενέργειας μεταφέρεται στο επόμενο υλικό - Το ποσοστό της ανακλώμενης ενέργειες μπορεί να υπολογιστεί και παρέχει πληροφορίες για το είδος και το μέγεθος του ανακλαστήρα - Ο χρόνος που διανύει το κύμα επίσης μετράται και παρέχει πληροφορίες για τη θέση βάθος του ανακλαστήρα Σελίδα 270

279 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Τεχνικές Ελέγχου: Οι τεχνικές ελέγχου κατηγοριοποιούνται κυρίως ως εξής: - Τεχνική παλμού ηχούς ή μέθοδος της διέλευσης: σχετίζεται με το αν χρησιμοποιείτε το αρχικό ή το ανακλώμενο κύμα - Έλεγχος με γωνιακή ή κάθετη κεφαλή: σχετίζεται με τη γωνία εισόδου του ήχου στο υλικό - Τεχνική επαφής ή βύθισης: σχετίζεται με την επαφή ή την εξ αποστάσεως εισαγωγή του υπερηχητικού κύματος στο υλικό Εικόνα 86: Τεχνική Παλμού - Ηχούς Ένας κρύσταλλος εισάγει ηχητικό κύμα στο υλικό και ο ίδιος ή άλλος κρύσταλλος αναμένει να λάβει ανακλάσεις. Ανακλάσεις προκύπτουν από πιθανές ασυνέχειες που υπάρχουν μεταξύ της άνω και της κάτω επιφάνειας του υλικού. Η ποσότητα της ανακλώμενης ενέργειας αποτυπώνεται στο ύψος του σήματος, στο κατακόρυφο άξονα, ενώ στον οριζόντια άξονα αποτυπώνεται η διαδρομή δέσμης του σήματος. Από αυτές τις δύο παραμέτρους ο επιθεωρητής μπορεί να εξάγει συμπεράσματα για το μέγεθος και τη θέση των ασυνεχειών Σελίδα 271

280 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 87: Μέθοδος διέλευσης Χρησιμοποιούνται δύο κρύσταλλοι τοποθετημένοι και στις δύο επιφάνειες του υλικού. Ο ένας κρύσταλλος αποτελεί πομπό και άλλος δέκτη. Τυχόν ασυνέχειες θα προκαλέσουν διατάραξη ή ολική απώλεια του κύματος που λαμβάνει ο δέκτης, άρα και διατάραξη ή απώλεια σήματος στην οθόνη της συσκευής υπερήχων. Η μέθοδος δε παρέχει πληροφορίες για το βάθος της ασυνέχειας και απαιτεί πρόσβαση και στις δύο επιφάνειες του υλικού. Σελίδα 272

281 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Στον έλεγχο με γωνιακές κεφαλές, ο υπέρηχος εισάγεται στο δοκίμιο με γωνία και όχι κάθετα ως προς την επιφάνεια του. Η επιλογή ανάμεσα στις κάθετες ή τις γωνιακές κεφαλές εξαρτάται από τον προσανατολισμό της περιοχής ενδιαφέροντος ή από περιορισμούς στην επιφάνεια του υλικού που πρέπει να ελεγχθεί. Στη τεχνική βύθισης, το υλικό προς εξέταση και η κεφαλή τοποθετούνται σε υδατικό μπάνιο. Αυτή η τεχνική επιτρέπει εύκολη κίνηση της κεφαλής σε συνδυασμό με σταθερή σύζευξη. Επιπλέον μπορεί η γωνία εισόδου του κύματος στο δοκίμιο να μεταβληθεί κατά τις απαιτήσεις του χρήστη με απλή αλλαγή στη γωνίας τοποθέτησης της κεφαλής. Στην οθόνη θα εμφανίζεται ταυτόχρονα και ο παλμός ανάκλασης από την είσοδο του κύματος στο δοκίμιο αλλά και από την κάτω επιφάνεια του. Εφαρμογές: - Παχυμετρήσεις υλικών - Έλεγχως διαστρωμάτωσης σε υλικά - Έλεγχος ασυνεχειών σε χυτά - Έλεγχος σφαλμάτων σε συγκολλήσεις Σελίδα 273

282 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 88: Έλεγχος σφαλμάτων σε συγκόλληση Πλεονεκτήματα του Ελέγχου με Υπερήχους: - Ευαισθησία ελέγχου σε επιφανειακές και εσωτερικές ασυνέχειες. - Η διαστασιολόγηση των σφαλμάτων ως προς το βάθος και τη θέση είναι μοναδική σε σχέση με άλλες μεθόδους. - Πρόσβαση απαιτείται μόνο από τη μια πλευρά του υλικού όταν χρησιμοποιείται η τεχνική παλμού ηχούς. - Υψηλή ακρίβεια στον εντοπισμό του σχήματος και των διαστάσεων των ανακλαστήρων. - Ελάχιστη προετοιμασία του υλικού είναι απαραίτητη. - Ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός παρέχει άμεσα αποτελέσματα. - Λεπτομερείς εικόνες μπορούν να παραχθούν με τη χρήση αυτόματων ειδικών διατάξεων και εξοπλισμού. - Παρέχονται και άλλες εφαρμογές εκτός από την ανίχνευση ασυνεχειών, όπως η παχυμέτρηση. Σελίδα 274

283 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Μειονεκτήματα του Ελέγχου με Υπερήχους: - Πρέπει να υπάρχει πρόσβαση στην επιφάνεια του υλικού. - Ικανότητα και εκπαίδευση είναι απαραίτητα για τη διεξαγωγή του ελέγχου. - Απαιτείται υλικό σύζευξης για την εισαγωγή του υπέρηχου στο υλικό. - Υλικά με τραχεία επιφάνεια, δύσκολη γεωμετρία, πολύ μικρά ή πολύ λεπτά ή ανισότροπα είναι δύσκολο να ελεγχθούν. - Χυτοσίδηρος και άλλα χονδρόκοκκα υλικά είναι δύσκολο να ελεγχθούν λόγο μικρής μετάδοσης του ήχου. - Γραμμικές ασυνέχειες παράλληλες στη δέσμη υπερήχων μπορεί να μην ανιχνευτούν. - Πρότυπα αναφοράς είναι απαραίτητα και για τη διεξαγωγή του ελέγχου αλλά και για το χαρακτηρισμό και αξιολόγηση των ενδείξεων Έλεγχος με ραδιοφραφία Η ακτινοβολία που χρησιμοποιείται στη ραδιογραφία είναι ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας (μικρότερου μήκους κύματος και μεγαλύτερης συχνότητας) από αυτή του ορατού φωτός. Οι ακτίνες Χ και γ παρόλο που ανήκουν στην ίδια κατηγορία ακτίνων και έχουν τη δυνατότητα να διεισδύουν σε υλικά, να απορροφούνται και να ιονίζουν το περιβάλλον στο οποίο διέρχονται. Ιδιότητες ακτίνων Χ και γ: Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία με πολύ μικρά μήκη κύματος και μεγάλες συχνότητες (πέραν της υπεριώδους ακτινοβολίας) Διάδοση σε ευθεία γραμμή με την ταχύτητα του φωτός Ιοντίζουσα Ακτινοβολία Βιολογικές Επιδράσεις Χημικές Επιδράσεις Φωτογραφικές Επιδράσεις Σελίδα 275

284 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Είναι ορατές (διαπερνούν) για πολλά υλικά Μερική απορρόφηση από τα υλικά Οι -Χ και -γ είναι της ίδιας φύσεως, αλλά διαφέρουν μόνο ως προς τον τρόπο παραγωγής τους Οι ακτίνες -Χ παράγονται μετά από πρόσκρουση ταχέως κινούμενων ηλεκτρονίων σε βαρύ στόχο Οι ακτίνες -γ παράγονται μετά από διάσπαση ραδιενεργών ασταθών πυρήνων (φυσικών ή τεχνητών ραδιενεργών ισοτόπων) Οι ακτίνες -γ είναι σκληρότερη ακτινοβολία από τις ακτίνες -Χ (έχουν πολύ μικρότερα μήκη κύματος και μεγαλύτερες συχνότητες) Βασικές αρχές της Ραδιογραφίας: Το αντικείμενο τοποθετείται μεταξύ της πηγής ακτινοβολίας και του φίλμ Μεγαλύτερα πάχη και πυκνότητες θα απορροφήσουν περισσότερη ακτινοβολία Η αμαύρωση του φιλμ (Optical Density) εξαρτάται από τη ποσότητα της ακτινοβολίας που τελικά διαπερνά το αντικείμενο και χτυπάει το φίλμ Διαφορετικές τιμές αμαύρωσης σε γειτονικές περιοχές του φίλμ δημιουργούν την αντίθεση (contrast) η οποία είναι απαραίτητη για την αξιολόγηση του φιλμ Συμπερασματικά προκύπτει: Φωτεινές περιοχές (άσπρο) : Περισσότερο υλικό ή σημεία μεγαλύτερης πυκνότητας Σκοτεινές περιοχές (μαύρο) : Λιγότερο υλικό ή σημεία μικρότερης πυκνότητας Η ενέργεια της ακτινοβολίας ορίζει τη διεισδυτική της ικανότητα: Ακτίνες υψηλής ενέργειας (Σκληρή ακτινοβολία) μπορούν να διεισδύσουν σε παχύτερα ή πυκνότερα υλικά. Ακτίνες χαμηλής ενέργειας (Μαλακή ακτινοβολία) έχουν μικρότερη δυνατότητα διείσδυσης αλλά παράγουν ραδιογραφίες καλύτερης ποιότητας Σελίδα 276

285 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Είναι σημαντικό να διαχωριστούν οι παρακάτω έννοιες: - Ενέργεια: σχετίζεται με το τύπο της πηγής ακτινοβολίας και είναι χαρακτηριστικό της ποιότητας της ακτινοβολίας - Ένταση : σχετίζεται με την ενεργότητα / ποσότητα της ακτινοβολίας και είναι Εικόνα 89: Αρχές ραδιογραφίας Πηγές Ακτινοβολίας: Οι δύο κυρίως χρησιμοποιούμενες πηγές ακτινοβολίας είναι οι πηγές ακτίνων-γ από ραδιενεργά ισότοπα και οι γεννήτριες ακτίνων-χ: - Η γεννήτρια ακτίνων-χ είναι ηλεκτρική συσκευή η οποία εκπέμπει ακτίνες- Χ που χαρακτηρίζονται από την ενέργεια και την ένταση τους, παράγοντες που μπορούν να μεταβληθούν από το χρήστη - Τα ραδιενεργά ισότοπα είναι στοιχεία τα οποία έχουν γίνει ασταθή με τεχνητό τρόπο (συνήθως με τη προσθήκη ενός επιπλέον νετρονίου στο πυρήνα τους), έτσι ώστε να παράγουν ακτίνες-γ από τη διάσπαση των πυρήνων τους που χαρακτηρίζονται από σταθερή ενέργεια και συνεχώς μειούμενη ένταση - Σε αντίθεση με τις ακτίνες-χ που παράγονται από ηλεκτρική συσκευή, στις ακτίνες-γ δεν μπορεί να σταματήσει η εκπομπή ακτινοβολίας Σελίδα 277

286 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 90: Έλεγχος με ακτίνες-χ Τρόποι ραδιογραφικής Απεικόνισης: Πολλοί τρόποι ραδιογραφικής απεικόνισης υπάρχουν σήμερα αλλά ο κυρίως χρησιμοποιούμενος παραμένει η απεικόνιση σε ραδιογραφικά φίλμ. Ακτινοπραστασία: Οι ακτίνες Χ και γ έχουν αρκετή ενέργεια έτσι ώστε να διασπούν και να καταστρέφουν τους ανθρώπινους ιστούς. Οι βλάβες που προκαλούν στον ανθρώπινο οργανισμό είναι αθροιστικές και μη αναστρέψιμες Το προσωπικό που εκτελεί ραδιογραφίες πάντα χρησιμοποιεί συσκευές καταγραφής δόσης ή/και συσκευές ανίχνευσης ακτινοβολίας Τα τρία παρακάτω χαρακτηριστικά έχουν το κυρίαρχο ρόλο σε θέματα ακτινοπραστασίας: Χρόνος Απόσταση Θωράκιση Σελίδα 278

287 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 91: Τα τρία χαρακτηριστικά της ακτινοπροστασίας. Χρόνος Απόσταση Θωράκιση Πλεονεκτήματα της Ραδιογραφίας: Ο έλεγχος δε περιορίζεται από το τύπο ή τη πυκνότητα του υλικού Είναι δυνατός ο έλεγχος συναρμολογημένων υλικών Δεν απαιτείται ειδική προετοιμασία επιφάνειας (απαιτείται όμως οπτικός έλεγχος) Πολύ ευαίσθητη μέθοδος στις διαφορές παχών ή πυκνότητας των υλικών Ικανή μέθοδος στην ανίχνευση επιφανειακών και εσωτερικών ασυνεχειών Παράγεται μόνιμη καταγραφή του ελέγχου και των σφαλμάτων λόγο του φίλμ ή και των άλλων ψηφιακών μεθόδων απεικόνησης Μειονεκτήματα της Ραδιογραφίας: Απαιτούνται υψηλές συνθήκες και διαδικασίες ασφάλειας Το προσωπικό πρέπει να άρτια εκπαιδευμένο Απαιτείται η πρόσβαση και στις δύο όψεις/πλευρές του αντικειμένου Η διεύθυνση της ακτινοβολίας και των ασυνεχειών είναι κρίσιμος παράγοντας Ο καθορισμός του βάθους των ασυνεχειών είναι αδύνατος χωρίς χρήση ειδικών τεχνικών ελέγχου Η αρχική επένδυση σε εξοπλισμό είναι υψηλού κόστους Σελίδα 279

288 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Έλεγχοι διαρροής Πολλές συσκευές σχεδιάζονται να λειτουργούν με υψηλή εσωτερική πίεση και κατά συνέπεια πρέπει να ελέγχονται για τυχόν διαρροές. Με τη μέθοδο εντοπισμού διαρροών διοχετεύεται αέριο ή υγρό υπό πίεση στη συσκευή και ελέγχουμε την παρουσία του στην άλλη πλευρά του τοιχώματος καθώς και τυχόν μειώσεις στη πίεση του. Υπάρχουν πολλές τεχνικές: α) με χρήση ατμοσφαιρικού αέρα, β) με χρήση νερού, γ) μέσω διοχέτευσης αερίου ενώ το σώμα είναι βυθισμένο σε υγρό οπότε δημιουργούνται φυσαλίδες (bubble testing) δ) μέσω διοχέτευσης χρωματιστού ή φωσφορίζοντος υγρού το οποίο εντοπίζεται στην άλλη πλευρά με ειδικό φωτισμό (π.χ. υπέρυθρες λυχνίες). Από τα αέρια αυτό που χρησιμοποιείται σήμερα συχνά είναι το ήλιο, λόγω της αδρανούς του φύσης. Κάθε τεχνική ελέγχου διαρροής έχει διαφορετικές προδιαγραφές, ευαισθησία αλλά και κόστος. Σελίδα 280

289 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς 17. Απλές Γεωμετρικές Χαράξεις και Σχέδια 17.1 Γώνιασμα ελάσματος Μια πολύ συνηθισμένη περίπτωση που αντιμετωπίζει ο ελασματουργός, ιδίως ο χαράκτης, είναι το γώνιασμα μιας λαμαρίνας. Στο παρακάτω Σχήμα (Σχήμα 92), φαίνεται ένας απλός τρόπος γωνιάσματος ενός ελάσματος με την χρήση ενός διαβήτη μεγάλης σχετικά ακτίνας και του νήματος της στάθμης. Πρέπει να έχουμε υπ όψη μας πως ο πιο ακριβής έλεγχος για να διαπιστώσουμε αν ένα έλασμα είναι γωνιασμένο, δηλαδή αν και οι τέσσερις γωνίες του είναι ορθές (90 ), είναι να μετρήσουμε τις διαγώνιες του, ΚΛ & ΜΝ, οι οποίες πρέπει να έχουν ακριβώς το ίδιο μήκος. Εικόνα 92: Γώνιασμα ελάσματος Αφού φέρουμε γραμμή παράλληλη περίπου με την πλευρά ΑΔ του ελάσματος, ποντάρουμε το σημείο Κ. Με κέντρο το Κ και τυχούσα ακτίνα ΚΟ φέρουμε τόξο Σελίδα 281

290 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς κύκλου. Με κέντρο το σημείο Ο και την ίδια ακτίνα φέρουμε τα τόξα ΟΠ και ΠΡ. Το σημείο Ρ που είναι η προέκταση της ευθείας ΟΠ στο σημείο τομής της με τόξο ΠΡ είναι κάθετο στο σημείο Κ με το οποίο ενώνεται Χάραξη κανονικών πολυγώνων Στην Εικόνα 93 φαίνεται ο τρόπος χάραξης των πιο συνηθισμένων κανονικών πολυγώνων με τα διάφορα στοιχεία τους. Εικόνα 93: Χάραξη κανονικών πολυγώνων Σελίδα 282

291 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς 17.3 Ανάπτυγμα ελάσματος για την κατασκευή σωλήνα Για να υπολογίσουμε το ανάπτυγμα του ελάσματος προκειμένου να κατασκευάσουμε έναν σωλήνα μεγάλης διαμέτρου, πολλαπλασιάζουμε την μέση διάμετρό του, επί το 3,14. Στην Εικόνα 94 φαίνεται ένα παράδειγμα. Όπως βλέπουμε στο σχήμα αυτό, το πλάτος του ελάσματος είναι και το ύψος του σωλήνα, ενώ το μήκος του ελάσματος είναι το ανάπτυγμα της μέσης διαμέτρου του. Στην πράξη, για να διαμορφώσουμε αυτό το έλασμα σε σωλήνα στο ρόλο, θα πρέπει πρώτα να διαμορφώσουμε τα δύο άκρα του στην πρέσα και να τους δώσουμε την καμπυλότητα που χρειάζονται με την βοήθεια ενός μοδέλου, που είναι τμήμα της εσωτερικής διαμέτρου του σωλήνα, όπως φαίνεται στο σχήμα. Αυτό γίνεται για να διευκολυνθεί η διαμόρφωση στο ρόλο. Σελίδα 283

292 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 94: Κατασκευή σωλήνα μεγάλης διαμέτρου από έλασμα 17.4 Σχεδίαση και ανάλυση κομματιών μεταλλικής βάσης Στην Εικόνα 95, βλέπουμε το σχέδιο μιας μεταλλικής βάσης και στις Εικόνες 96 και 97 τη σχεδίαση των απαραιτήτων όψεων και την ανάλυση και σχεδίαση των κομματιών από τα οποία αποτελείται. Σελίδα 284

293 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 95: Μεταλλική βάση Σελίδα 285

294 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 96: Σχεδίαση όψεων μεταλλικής βάσης Σελίδα 286

295 Π ο ι ο τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ι ς ε λ α σ μ α τ ο υ ρ γ ι κ έ ς ε ρ γ α σ ί ε ς Εικόνα 97: Ανάλυση κομματιών μεταλλικής βάσης Σελίδα 287

296 Π α ρ ά ρ τ η μ α Παράρτημα 1. Χειρονομίες οδήγησης αιωρούμενου φορτίου Α/Α Σημασία Περιγραφή Εικόνα Α1 Α2 ΕΝΑΡΞΗ Προσοχή Ανάληψη καθοδήγησης ΣΤΟΠ Διακοπή Τέλος κίνησης Οι δύο βραχίονες βρίσκονται σε έκταση και οι παλάμες είναι στραμμένες προς τα εμπρός. Ο δεξιός βραχίονας τεντωμένος προς τα άνω, η δεξιά παλάμη στραμμένη προς τα εμπρός. Α3 ΤΕΛΟΣ των ενεργειών Τα δύο χέρια είναι ενωμένα στο ύψος του στήθους. Β1 ΑΝΥΨΩΣΗ Ο δεξιός βραχίονας είναι τεντωμένος προς τα άνω και η δεξιά παλάμη στραμμένη προς τα εμπρός διαγράφει αργά ένα κύκλο. Σελίδα 288

297 Π α ρ ά ρ τ η μ α Β2 ΚΑΘΟΔΟΣ Ο δεξιός βραχίονας είναι τεντωμένος προς τα κάτω και η δεξιά παλάμη στραμμένη προς το εσωτερικό διαγράφει αργά ένα κύκλο Β3 ΚΑΘΕΤΗ ΑΠΟΣΤΑΣΗ Με τα χέρια καθορίζεται η απόσταση. Α/Α Σημασία Περιγραφή Εικόνα Με τους δύο βραχίονες διπλωμένους και τις παλάμες στραμμένες Γ1 ΠΡΟΧΩΡΗΣΕ προς το εσωτερικό, το πρόσθιο μέρος των βραχιόνων εκτελεί κινήσεις αργές προς το σώμα. Σελίδα 289

298 Π α ρ ά ρ τ η μ α Γ2 Γ3 Γ4 ΟΠΙΣΘΟΧΩΡΗΣΕ ΔΕΞΙΑ ως προς τον σηματωρό ΑΡΙΣΤΕΡΑ ως προς τον σηματωρό Με τους δύο βραχίονες διπλωμένους και τις παλάμες στραμμένες προς τα έξω, το πρόσθιο μέρος των βραχιόνων εκτελεί κινήσεις αργές απομακρυνόμενες από το σώμα. Με το δεξιό βραχίονα τεντωμένο περίπου οριζοντίως και την παλάμη του δεξιού χεριού στραμμένη προς τα κάτω εκτελούνται μικρές αργές κινήσεις κατά τη διεύθυνση αυτή. Με τον αριστερό βραχίονα τεντωμένο περίπου οριζοντίως και την παλάμη του αριστερού χεριού Σελίδα 290

299 Π α ρ ά ρ τ η μ α στραμμένη προς τα κάτω εκτελούνται μικρές αργές κινήσεις κατά τη διεύθυνση αυτή. Γ5 ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΑΠΟΣΤΑΣΗ Με τα χέρια καθορίζεται η απόσταση. Σελίδα 291