Hitsausharjoitusten jälkeen tuli aika siirtyä siihen maagisimpaan, eli englanninpyörän käyttöharjoituksiin. Englanninpyörän historiasta kiinnostuneille löytyy hieman tarinaa tuolta: https://clementandboggis.co.uk/index.php?route=blog/post&post_id=12?route=blog/post&post_id=12
Aloitimme opiskelun Teron alustuksella englanninpyörän, kutistajan ja venyttäjän käyttötekniikoista ja vaikutuksista työstettävän kappaleen muotoihin. Peltilaatu jota käytimme on ns. syvävetolaatua DC 04. Tarkempia tietoja teräslaaduista löydät tuolta: https://www.thyssenkrupp-steel.com/media/content_1/publikationen/produktinformationen/dd_dx_dc/thyssenkrupp_dd-dc-dx_product_information_steel_en.pdf
Usein ajoneuvojen peltikorjauksiin peltiä myyvillä yrityksillä on tarjolla vain venymäarvoltaan "heikompaa" DC 01 laatua, jossa materiaalin murtumispiste tulee aiemmin vastaan verrattaessa käyttämäämme DC 04 laatuun ja on täten huonommin soveltuva perinteiseen pellinmuokkaukseen. Nykyajoneuvojen korirakenteet ja käytetyt erikoisteräkset tekevät sitten poikkeaman tähän "sääntöön", mutta koulutuksessa on tarkoitus siis keskittyä vain vanhojen ajoneuvojen korikorjaukseen, enkä siksi aihetta tarkastele laajemmin. Noista ominaisuuksista löytyy kuitenkin kiinnostuneille lisäinformaatiota vaikka tuolta: https://www.ssab.fi/tuotteet/brandit/docol/automotive-insights/2018/the-forming-myth
Englanninpyörän toiminta perustuu metallilevyn venyttämiseen "mankeloimalla", jossa käsiteltävää metallilevyä rullataan edestakaisin kahden tarkoitukseen muotoillun rullan välissä. Lisäämällä tai vähentämällä rullien metalliin kohdistamaa painetta saadaan muodonmuutoksen tehokkuutta säädettyä. Tällä menetelmällä metalli saadaan venymään, ja aikaansaadaan kaarevia muotoja muokattavaan materiaalin. Metalli pakottuu/venyy rullien välissä, käytännössä joka suuntaan työstettävässä kohdassa (360 astetta) aiheuttaen suoran levyn pinnan nousun kuperaksi. Englanninpyörän etuna on kappaleen muotoilun hallinta ja viimeistely mahdollisuus, jotka on mahdollista viedä pidemmälle verrattuna esim. pelkästään vasartamalla tehdyllä muokkauksella. Voimakkaasti muotoilluissa kappaleissa on kuitenkin usein tehokkaampaa aloittaa "raakamuotoilu" vasartamalla, ja siirtyä lopullisten muotojen hakemiseen/viimeistelyyn käyttäen englanninpyörää.
Harjoituksessamme aloitimme kappaleiden muokkaamisen suoraan englanninpyörällä, tarkoituksena oppia ks. menetelmään liittyvät tekniikat. Aloitimme noin 400x400mm, 1mm DC 04 laadun teräslevyn muokkauksen Teron antaman esimerkin mukaisesti, englanninpyörän rullien oikeaa painetta hakien ja rullaamalla levyä yhteen suuntaan rullien välissä, jolloin suora levyn pinta venyi hiljalleen kuperaksi rullien puristuksessa. Mitä suurempaa painetta työstettäessä käytettiin, sitä voimakkaammin muotoa alkoi syntyä, kääntöpuolena rullien jättämä jälki kappaleeseen myös voimistui. Eli, kappaletta lähdettäessä työstämään voi alkuun käyttää kovempaa rullapainetta, mutta mitä pidempään kovemmalla paineella rullataan kertautuu se viimeistelyvaiheessa suurempana työmääränä kappaletta siloitettaessa pienemmällä paineella.
Alla kuvassa yksi käyttämistämme englanninpyöristä. Rungon sivuun kiinnitetyssä telineessä näkyy eri säteillä olevia alarullia, jotka ovat tarpeen mukaan nopeasti vaihdettavissa. Ks. laitteessa tapahtuu paineensäätö jalalla alarullan korkeutta säätävällä pyörällä. Laitteista löytyy myös malleja joissa säätö on yläpuolella ja ylärullaa säätämällä muutetaan painetta. Makuasioita, toisaalta "jalkasäätöinen" jättää kädet vapaaksi ja painetta on helppo säätää samalla rullaten/käsin tunnustellen sopivaa painetta. Toisaalta säädön ollessa alapuolella saattaa se joissain töissä rajoittaa kappaleen liikerataa (esim. täys ympyrää muokattaessa).
Ylärulla englanninpyörässä on normaalitapauksissa pinnaltaan suora, kun taas alarullan kaarevuuden sädettä muutetaan, vaihtamalla rullia kappaleeseen halutun kaarevuuden mukaan. Usein työstettäessä kappaletta on rullia vaihdettava kappaleen muokkauksen edetessä, kaarevuussäteen muuttuessa. Lähtökohtaisesti kappaletta rullataan aina mahdollisimman loivasäteisellä rullalla, niin pitkään kuin kappaleen muoto tämän sallii. Tällöin voima muotoiltavaan peltiin kohdistuu laajemmin/tasaisemmin ja näin saadaan muovattua peltiä "hellävaraisemmin" säästäen aikaa viimeistelyssä. Kappaleen muovaantuessa riittävän pitkään, yli rullan kaarevuussäteen, alkavat rullan reunat ottamaan kiinni työstettävän kappaleen pintaan, eikä toivottua muokkaantumista enää tapahdu, vaan rullan reunat alkavat tehdä epätoivottuja uria työstettävään kappaleeseeen ja ennen tätä on siis vaihdettava jyrkempään rullaan. Ylivoimakkaan muokkauksen aikaansaamat jyrkät muodonmuutokset ja muokattavan pinnan vauriot ovat loppuviimeistelyssä turhaa lisätyötä aiheuttavia. Ilmiötä on kuvattu myös Pareton periaatteen avulla, 80/20 sääntö, joka vapaasti sovellettuna toteaa käytetystä ajasta 20% kuluvan kappaleen saattamiseksi haluttuun muotoon ja loppu 80% menee viimeistelyyn. Jotta vältyttäisiin ylimääräiseltä viimeistelytyöltä, on tärkeää huolehtia myös sekä työstettävän kappaleen, että rullien pintojen puhtaudesta. Vähäisetkin epäpuhtaudet saavat aikaan helposti epätoivottuja vikoja työstettävään pintaan, ja rullia sekä työstettävää kappaletta on hyvä puhdistaa aika ajoin työn edetessä. Puhditukseen voi käyttää esim. jarru-cleaneriä tai vastaavaa puhdistus ainetta. Toisaalta, joissain yhteyksissä on käytetty voiteluaineita muokattavien kappaleiden pinnassa kitkan vähentämiseksi. Voiteluaineet taas luonnollisesti keräävät helposti epäpuhtauksia ja sotkevat turhaan paikkoja, joten menetelmällä saatetaan joutua "ojasta allikkoon". Erilaisia työmenetelmiä onkin hyvä itse tarkastella ja etsiä itselleen parhaalta tuntuvaa tapaa työskennellä. Itse englanninpyörän kohdalla tärkeimmät kriteerit on riittävän vahva/jäykkä runko, joka kappaletta työstettäessä antaa mahdollisimman vähän periksi, sekä oikein/riittävän kovaksi karkaistut rullat. Rullien karkaisu on tärkeää siksi, että liian pehmeisiin rulliin tulee helposti pintavikoja jotka sitten kopioituvat työstettävään kappaleeseen. Koululla oli 5 englanninpyörää kaytettävissä, joissa oli havaittavissa eroja, esim. juuri rullien pinnan suhteen. Osa rullista jätti työstettävään kappaleeseen ylimääräisiä jälkiä.
Oikean rullauspaineen säätäminen tapahtuu kuulon, näön ja tuntuman avulla. Eri materiaaleille luonnollisesti käytetään erilaisia paineita. Käyttämämme DC 04 teräksen kohdalla työstöpaine oli kohdallaan kun kitka aikaansai kuultavan "suhisevan" äänen, mutta kappale kuitenkin rullasi vielä kohtalaisen kevyesti, eivätkä rullat silmämääräisesti tarkastellen aiheuttaneet voimakasta uraantumista kappaleeseen. Siloittelu/viimeistelytyö rullataan sitten kevyemmällä paineella. Viimeistellessä rullien tulee juuri ja juuri "naheasti" luistaa kappaleen pinnalla, kappaletta nopeasti nykäistäessä rullien välissä. Tietysti painetta säädetään työn edetessä tarpeen mukaan näiden em. kahden paineen välillä.
Englanninpyörällä materiaalia rullattaessa on siis pohjimmiltaan kysymys metallin kiderakenteiden muuttamisesta. Pakottamalla sisäisiä kiderakenteita uuteen järjetykseen, saadaan työstettävän kappaleen muoto muuttumaan (pinta-ala muuttuu), siten ettei sen palauttaminen takaisin alkuperäiseen ole enää mahdollista ilman kiderakenteen palauttamista ennalleen, joka taas edellyttää muokatun alueen uudelleen muokkaamista esim. lämmön avulla. Vertaa esim. peltiin taivuttamalla tehtyihin muodon muutoksiin, joka ei tiettyyn pisteeseen saakka muuta materiaalin kiderakennetta (pinta-ala ei muutu), ja on taivutettavissa takaisin alkuperäiseen muotoon ilman materiaalin uudelleen käsittelyä, toisin sanoen kiderakenteen palauttamista. Kiderakenteen muutos aiheuttaa metalleissa myös materiaalin ohentumisen lisäksi karkaistumista, joka on huomioitava kappaletta työstettäessä, ja käyttökohteen tarpeiden mukaan tiedostettava. Joissain ääri tapauksissa (materiaalista/muokkauksen voimakkuudesta riippuen) metalli saattaa työstettäessä esimerkiksi karkaistua siten, että työstäminen hankaloituu tai jopa aiheuttaa metallin murtumisen. Karkaistuneen metallin muokattavuuden palauttamiseksi, metallille on suoritettava pehmeäksihehkutus: teräs 700-750C asteen lämpöön, joka pehmittää karkaistuneen teräksen takaisin helpommin työstettäväksi. Lisää teräksien ominaisuuksista kiinnostuneille löytyy tuolta: https://www.terasrakenneyhdistys.fi/document/1/40/66e53a5/Teras_web.pdf
Englanninpyörän käyttösovellukset ovat monipuoliset, eivätkä rajoitu ainoastaan pellin muokkaamiseen venyttämällä, vaan myös esimerkiksi pellin muotoiluun taivuttamalla on englanninpyörästä apua . Taivutettaessa peltiä voidaan käyttää pehmeää ylärullaa, jota vasten kappaletta rullatessa, samalla käsin kääntäessä materiaali taipuu, mutta ei veny "mankeloidu". Pehmeää ylärullaa voidaan hyödyntää myös loppusiloittelussa. Harjoituksessamme piirroitimme levyyn ensin ns. kiinnipidot sekä tulevan muodon saavuttamisen edellyttävät rullauslinjat. Piirroituksen teimme harjoitteluvaiheessa työmenetelmien selkeyttämiseksi ja on toimenpide jota harjaantuneen englaninpyörän käyttäjän ei juuri tarvinne tehdä. Kiinnipidot ovat karkeasti 20mm soirot työstettävän kappaleen reunoilla. Näillä reuna-alueeilla, paitsi kappaleesta kiinnipitämisen kannalta on tärkeä tehtävä myös muovautumisen osalta. Reuna-alueiden "yli ajamista" tulisi välttää, koska tuolloin reuna alueisiin aiheutettaisiin myös kiderakenteen muuttumista->venymistä, ja tämä haittaa osaltaan halutun muodon saavuttamista siihen osaan kappaletta kuin tarkoitus on (kiinnipidot toimivat muokkausvaiheessa ikäänkuin työstettävän kappaleen runkona/jiginä). Saavutettuamme englanninpyörällä rullaten sopivan kaarevuuden teräslevyymme, teimme levyn päihin taivutukset (eri suuntiin, toinen pää kaarevan pinnan suuntaan ja toinen pää kuperan pinnan suuntaan), englanninpyörää apuna käyttäen pehmeällä ylärullalla. Kun taivutukset haluttuun säteeseen oli väännetty, siloiteltiin siitä aiheutuneet rypyt metallipyörillä kevyellä paineella. Tämän jälkeen otimme käyttöön kutistus ja venytyskoneet. Kutistamalla ja venyttämällä taivuttamiemme pellin reunoja muokkasimme päätyjen kaarevuudet vastaamaan englanninpyörällä mankeloimaamme kaarevuutta/kuperuutta. Näiden muotojen mittaamiseen/työstämisen tulkkina käytimme muotokampaa. Kutistus ja venytyslaitteet ovat yksinkertaisesti jalkapolkimella käytettävät hammastetut leuat, joilla pellin reunaa puristettassa hammastukset pakottavat pellin joko venymään tai kutistumaan, riippuen hampaiden/leukojen liikesuunnasta. Tämä työmenetelmä on tehokas, ja varomattomasti käytettäessä saa aikaan jopa pellin repeämisen. Hampaat jättävät peltiin myös melko voimakkaat työstöjäljet, joten menetelmää on käytettävä harkiten, ja mahdollisuuksien mukaan, ainoastaan alueelle joka tullaan lopullisen muodon saavuttamisen jälkeen poistamaan. Joku on maininnut että kutistinta/venyttäjää käytettäessä materiaalin kiderakenne muovautuu ikään kuin "väkisin" eikä "luonnollisesti" kuten vasaraa tai englanninpyörää käytettäessä. Varmaan ainakin osittain paikkansapitäväkin ajatus, mutta useisiin paikkoihin ks. työkalut ovat kyllä ylivertaisia ja loppulliset muodot jyrkkiäkin kaarevuuksia tehtäessä saavutetaan helpohkosti.
 |
| Kiinnipito ja ajoreitit merkattuna |
 |
| Muokkaaminen englanninpyörällä käynnissä |
 |
| Reunojen taivutusta englanninpyörää apuna käyttäen |
 |
| Ryppyjen siloittelua taivutuksen jälkeen |
 |
| Muotojen tarkastelua muotokamman avulla |
Ergonomia materiaalia työstettäessä on yhtä tärkeä, kuin itselleen sopivimpien työmenetelmien oppiminen. Englanninpyörän työkorkeus esimerkiksi on luonnollisesti asia, joka hankaloittaa työtä ollessaan liian alhaalla tai korkealla.
Lopuksi on todettava, että vaikka teoria luo oppimiselle tiettyjä lähtökohtia on pellinmuokkaus ja työvälineiden käyttö lopulta opittavissa ainoastaan itse tekemällä.KEEP ON WHEELIN´!
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti