UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Gorazd Črepinšek
OPTIMIRANJE REZANJA CEVNIH NAVOJEV
S PRENOSNIMI NAPRAVAMI
Diplomsko delo
visokošolskega strokovnega študijskega programa
Strojništvo
Maribor, april 2015
OPTIMIRANJE REZANJA CEVNIH NAVOJEV S
PRENOSNIMI NAPRAVAMI
DIPLOMSKO DELO
Študent: Gorazd ČREPINŠEK
Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program
Strojništvo
Smer: Proizvodno strojništvo
Mentor: red. prof. dr. Franci ČUŠ
Somentor: univ. dipl. inž. str. Tomaž IRGOLIČ
Maribor, april 2015
I
II
III
IZJAVA
Podpisani Gorazd Črepinšek izjavljam, da:
je bilo predloţeno diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom red.
prof. dr. Franca Čuša in somentorstvom asistenta Tomaţa Irgoliča;
predloţeno diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloţeno za pridobitev
kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;
soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjiţnici tehniških fakultet
Univerze v Mariboru.
Maribor, 8. 4. 2015 Podpis:
IV
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Franci Čušu in
somentorju Tomaţu Irgoliču, univ. dipl. ing. str. za pomoč.
Posebna zahvala gre Gabrijeli Aškerc, univ. dipl. bibl. iz
Osrednje Knjiţnice v Celju.
V
Optimiranje rezanja cevnih navojev s prenosnimi napravami
Ključne besede: rezanje navojev na cevi, rezalnik navojev, strojne inštalacije
UDK: 621.99.02-225(043.2)
POVZETEK
Optimiziranje rezanja navojev na ceveh v strojnih inštalacijah na podlagi dobrih praks in
ugotovljenih dobrih rezultatov na gradbiščih. Rezalniki navojev so prenosne naprave,
namensko izdelane za izdelavo cevnih navojev – koničnih ali cilindričnih.
Problem, ki se pojavlja, je, da uporabniki rezalnikov ne poznajo vseh dobrih praks in
uporabnih postopkov, zato prihaja do napak in kasnejših dodatnih zamudnih popravil na
cevnih inštalacijah. V tem delu so predstavljeni optimizirani in pravilni postopki za delo z
rezalnikom, opisan in predlagan je novi optimiziran tok materialov in optimizirana
organizacija dela in podane so koristne rešitve ter postopki v izogib najpogostejšim napakam.
Opisan je zgodovinski pregled razvoja cevnega navoja – angleški Whithworth in ameriški
Sellers. Pojasnjena sta standarda, ki sta merodajni na tem tehničnem področju, EN10226-1 in
ISO EN228-1, podan pa je tudi pregled teorije rezanja s poudarkom na rezanju navojev na
ceveh.
VI
Pipe threading optimize with mobile threading machines
Keywords: pipe threading, threading maschine, piping
UDK: UDK: 621.99.02-225(043.2)
ABSTRACT:
Optimizing pipe threading, used in pipe installations, on basis of good practice and positive
results, on building sites or workshops. Threading machines are mobile devices, specially
made for making of threads - tapered or parallel.
Problems, which appear here, are that users of threading machines are not familiar with all
proven practices and useful procedures, which results in errors and therefore later expensive
and time consuming repairs on pipe installations. In this thesis optimizing and proper
procedures for work with threading machine are presented; a recommended optimized flow of
materials and work organization are explained, and useful solutions and procedures to avoid
most common problems are given.
A historic overview of pipe thread is described - English Whithworth and American Sellers.
Competent standards EN10226-1 and ISO EN228-1EN10226-1 and ISO EN228-1 in this
technical area are explained;and also a review of cutting theory with focus on pipe threading
is given.
VII
KAZALO
1.0 UVOD .................................................................................................................................. 1
1.1 Uvodna razlaga ................................................................................................................. 1
1.2 Opis problema in cilji diplomskega dela .......................................................................... 1
1.3 Zgodovinski pregled ......................................................................................................... 3
1.4 Strojne inštalacije in navojne zveze.................................................................................. 6
1.5 Splošno o navojih ............................................................................................................. 7
1.6 Vrste navojev .................................................................................................................... 8
1.6.1 Metrski navoj ............................................................................................................. 8
1.6.2 Trapezni navoj ........................................................................................................... 9
1.6.3 Obli navoj ................................................................................................................ 10
1.6.4 Ţagasti navoj ........................................................................................................... 11
1.6.5 Cevni navoj .............................................................................................................. 11
2.0 REZANJE CEVNIH NAVOJEV ................................................................................... 13
2.1 Teorija rezanja navojev .................................................................................................. 13
2.2 Cevni navoj - pregled in standardizacija ........................................................................ 16
2.3 Postopek izdelave cevnega navoja ................................................................................. 19
2.4 Prenosne naprave za rezanje navojev – rezalniki ........................................................... 21
2.5 Pogoste teţave pri rezanju cevnih navojev ..................................................................... 24
3.0 OPTIMIZIRANI POSTOPKI IN REŠITVE PRI REZANJU NAVOJEV ................. 25
3.1 Delo z rezalnikom navojev in primeri dobre prakse....................................................... 25
3.2 Pravilno delo z navojnimi spoji v strojnih inštalacijah .................................................. 28
3.3 Rešitve za teţave pri odrezovanju cevnih navojev ......................................................... 33
3.4 Stroškovni preračun zaradi slabe navojne zveze ....................................................... 37
3.5 Optimizacija toka materiala in organiziranje dela ................................................... 38
3.6 Optimalna izbira rezalnika za rezanje navojev ......................................................... 40
3.7 Sklep ............................................................................................................................... 43
4.0 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV ............................................................................ 45
VIII
UPORABLJENI SIMBOLI
- prosti kot
- delovni prosti kot
- kot klina
- cepilni kot
- delovni cepilni kot
- glavni premer notranjega profila navoja
- manjši premer notranjega profila navoja
- srednji premer notranjega profila navoja
- glavni premer zunanjega profila navoja
- manjši premer zunanjega profila navoja
- srednji premer zunanjega profila navoja
- cilindrični zunanji cevni navoj, tesnjenje se dosega s pritiskom
- višina navojnega profila trikotnika, pravokotnega na os navoja
- dolţina opazovanega navoja
- metrični zunanji navoj
- korak navoja
- koničen zunanji cevni navoj, tesnjenje se dosega na navoju
- radij okroglega vrha in korena navoja
- vzporedni notranji cevni navoj, tesnjenje se dosega na navoju
IX
UPORABLJENE KRATICE
ANSI - American National Standards Institute (Ameriški nacionalni inštitut za
standarde)
ASME - American Society for Mechanical Engineers (Ameriško zdruţenje strojnih
inţenirjev)
BS - British Standards (Angleški standardi)
BSPP - British Standard Parralel Pipe (Angleški standard za cilindrične cevne navoje)
BSTP - British Standard Tappered Pipe (Angleški standard za konične cevne navoje)
CE - Conformité Européenne (evropska skladnost)
DN - imenski notranji premer
EN - European Standards (evropski standardi)
JUS - Jugoslovanski standardi
PTFE - politetrafluoroetilen
ISO - International Standards for Organisation (Mednarodna organizacija za
standardizacijo)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
1
1.0 UVOD
1.1 Uvodna razlaga
Za diplomsko delo s področja rezanja navojev smo se odločili zaradi njegovega deleţa v
strojnih inštalacijah. Navojna zveza je namreč uporabljena v praktično vseh vrstah
cevovodov.
Standard EN806 med drugim določa, katere vrste cevi v strojnih inštalacijah se spajajo
z navoji, kjer je tesnjenje doseţeno na navoju ali pa z navoji, kjer se tesnjenje doseţe s
pritiskom na ploskev. V nadaljevanju je izdelana poenostfavljena preglednica, kjer so
prikazane vse moţnosti spajanja v inštalacijah. [18]
Preglednica 1.1: Metode spajanja za različne cevne inštalacije [18]
metoda duktilne
cevi
nerjavne
jekl. cevi
pocinkane
jekl. cevi
bakrene
litine PE-x PE PVC
mehko lotanje x
trdo lotanje x x x
varjenje x x x x
navojni spoj x x x x x x x
press-fit x x x x
mufa z elast.
tesnilom x x
potisni spoj x x x x x
prirobnični spoj x x x x x x x
Iz preglednice 1.1 je razvidno, kolikšen obseg med vsemi ostalimi ima navojna zveza. Od
vseh ostalih moţnosti je to edina vrste zveze, ki se uporablja praktično v vseh materialih in
elementih strojnih inštalacij.
1.2 Opis problema in cilji diplomskega dela
Glede na pogostost navojnih zvez v strojnih inštalacijah so pogoste tudi napake, ki se
pojavljajo pri procesu rezanja navojev in tesnenja navojnih zvez. Napake se kaţejo v slabo
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
2
izdelanih navojih, slabem tesnjenju navojne zveze, rezultat tega pa so puščanja na inštalacijah
in zamudna ter draga popravila.
Pomemben del naloge sestavljata opis navojne zveze in postopek izdelave navoja.
Opisani so optimiziran tok materiala pri rezanju navojev in novi predlogi za zmanjšanje napak
pri izdelavi in uporabi navojev na cevnih inštalacijah. Tesnjenje navojne zveze je prav tako
pomemben delovni postopek in če hočemo dobre rezultate, se kot tak ne sme zanemariti.
Ravno zato je tesnjenje posebej opisano v poglavju 3.2.
V opisu standardizacije je podana zgodovina standardizacije navoja in sedanje stanje
na področju rezanja cevnih navojev. V poglavju 2.0 REZANJE NAVOJEV je pojasnjeno,
zakaj prihaja do napak ter kako jih zmanjšati z rešitvami iz prakse. Predlogi na podlagi dobre
prakse in ugotovitev na terenu so posebej opisani v poglavju 3.0 OPTIMIZIRANI
PREDLOGI IN REŠITVE PRI REZANJU NAVOJEV; v podpoglavju 3.4 je opisan preračun
stroška pri zamenjavi fitinga zaradi puščanja navojne zveze.
Pogodbeni roki so pomemben faktor v strojnih inštalacijah in če dela zamujajo, se
zaračunajo visoke kazni (penali). Zato se podjetja v primerih, kjer obstaja nevarnost penalov,
odločajo za manjše zlo in se s povečanim številom monterjev poskušajo izogniti kazni. V
podpoglavju 3.5 je opisan optimiziran tok materiala pri rezanju navojev, ki je uporaben v
primerih kratkih rokov.
Tukaj bi ţeleli opozoriti, da je tehnika strojnih inštalacij enkraten in neponovljiv
proces. Vsak projekt in vsaka inštalacija sta unikatna. Planiranje in organiziranje del na tem
področju se zelo razlikuje od organiziranja in planiranja v serijski proizvodnji, kjer se lahko
izmeri in planira vsak delovni postopek.
Cilji diplomskega dela:
opisati vrste najpogostejših navojev s poudarkom na cevnem navoju;
pojasniti pravilen postopek izdelave cevnega navoja;
opisati razvoj standardizacije navoja in veljavne standarde, predvsem EN 10226-1;
pojasniti nove predloge – optimizirane rešitve pri rezanju cevnih navojev, ki
pripomorejo k ekonomičnemu delu in zniţanju napak;
pojasniti optimizirane rešitve pri rezanju navojev, ki pripomorejo k skrajšanju
pogodbenih rokov;
pokazati finančni prihranek na osnovi novih predlogov.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
3
Če hočemo kakovostno – to je dolgotrajno – tesno vijačno zvezo, moramo obvladati
delo z rezalnikom navojev in tesnjenje navojne zveze. Dejansko pa je ekonomska stvarnost
takšna, da je treba delo zaključiti v pogodbenih rokih in hkrati gospodarno in optimalno
upravljati z delovnimi sredstvi in delovno silo. Zato so v tem delu opisani tudi vsi postopki in
procesi, ki pripomorejo k temu; torej nabava, priprava in organizacija dela na gradbišču ter
pravilna uporaba rezalnikov navojev.
1.3 Zgodovinski pregled
Zgodovinski viri kot izumitelja vijaka navajajo Arkutasa iz Tarentuma, ki je ţivel 400 let pr.
n. št.. Bil je utemeljitelj mehanike in Platonov sodobnik. Prva uporaba principa vijaka je bila
v enostavnih lesenih stiskalnica za iztiskanje olivnega olja in grozdnega soka.
Arhimed (287–212 pr. n. št.) je razvil princip vijaka ter ga uporabil za lesene naprave
za dvigovanje vode. Moţno je tudi, da so takšne naprave uporabljali ţe v Starem Egiptu, ţe
pred Arhimedovim časom, in sicer za namakanje polj ter prečrpavanje vode iz ladij. Rimljani
so kasneje uporabili arhimedov vijak za prečrpavanje drenaţe. Tak vijak je bil opisan v prvem
stoletju v delu Herona iz Aleksandrije z naslovom Mehanika.
Skozi dolga stoletja je bila izdelava takšnih vijakov predvsem odvisna od spretnosti
izdelovalca. Šele v 18. stoletju je Antoine Thiout (okoli leta 1750) predstavil inovacijo v
opremljanju struţnic, in sicer vijačni pogon za pomik linete z rezili, ki se je pomikala
vzdolţno in polavtomatsko. S takšnimi stroji so lahko izdelali prve strojno izdelane navoje, ki
so jih lahko uporabili v merilni tehniki.
Jesse Ramsden je leta 1770 izdelal prvo zadovoljivo struţnico, ki je lahko rezala
navoje po principu kopiranja. Tako se je lahko izdelal dolgi navoj s pomočjo manjšega
originala, po katerem je drselo tipalo in preko mehanizmov usmerjalo rezalo na izdelku.
Z razvojem industrije in tehnike se je pojavil velik problem v neujemanju med izdelki
različnih proizvajalcev. Pomanjkanje standardizacije posebej na področju vijakov je ovirala
napredek in industrijski razvoj. Da bi rešil to teţavo, je Joseph Whithworth zbral vzorce
številnih britanskih delavnic, kjer so izdelovali vijake. Ker pa se je pokazalo, da je takšnih
vzorcev veliko in da bi zapovedan enoten standardni navoj povzročil negodovanje med
različnimi proizvajalci, se je odločil za kompromis, ki bi diplomatsko zadovoljil vse
zainteresirane. Whithworth je izmeril vse vzorce in iz zbranih meritev povzel presek oziroma
povprečne vrednosti navoja. Leta 1841 je predstavil dva predloga, ki so jih kasneje
poimenovali "Whithworthov standard":
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
4
1. kot navoja naj bo standardni 55°;
2. število navojev na inč naj bo standardizirano glede na razne premere.
Leta 1860 so njegovi predlogi postali uveljavljeni in se začeli uporabljati v praksi, to pa
predvsem zato, ker je Whithworthovo podjetje postalo glavni proizvajalec merilnih naprav,
kot so navojne šablone, navojni trni in obroči. [6]
Slika 1.1: Angleški BSP navoj – osnova je Whithworthov navoj [16]
Leta 1860 je Američan Robert Briggs, takratni tehnični nadzornik v tovarni za
proizvodnjo cevi Pascal Iron Works, postavil interni standard za cevne navoje. Tovarna je pod
njegovim tehničnim vodstvom kmalu postala največji dobavitelj cevi in fitingov v Ameriki in
tako se je njihov interni standard uveljavil kot nacionalni. Ostalim izdelovalcem ni preostalo
drugega, kot da so sprejeli Briggsov standard, če so hoteli, da so njihovi izdelki kompatibilni
cevem večinskega dobavitelja. Briggsov sodobnik in takratni predsednik Franklinovega
inštituta William Sellers je Briggsovo osnovo predlagal kot standard za navoj vijaka in
matice, in sicer je za kot navoja določil 60 stopinj in različne korake navojev glede na različne
premere. Po obliki se je profil navoja razlikoval od angleškega (Whithworthovega) – vrh in
koren trikotnega profila sta zaradi laţje izdelave plosko odrezana, prav tako pa se je razlikoval
od Briggsovega standarda. Kot 60° je utemeljil s tem, da je Whithworthov kot 55° preveč
kompleksen in da zahteva več spretnosti, novih orodij in strojev. Seveda pa je veliko vlogo pri
tem imelo dejstvo, da je njegova tovarna Midvale Steel Company vsa orodja in stroje za
vijake ţe imela prilagojene na kot 60°. Briggs in nekaj tovarnarjev so se vrsto let pritoţevali
na več inštitucij, vendar se je se je uveljavil "Sellersov standard". [6]
notranji navoj
zunanji navoj
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
5
Zgodba o standardu navoja za vijake se še nadaljuje. Leta 1874 je ţelezniška
korporacija New York & Western Railroad sprejela Sellersov sistem vijakov in ţelezniškim
delavnicam na svojem območju razdelila orodja za izdelavo vijakov. Izkazalo se je, da matice
in vijaki, narejeni v eni delavnici, niso ustrezali vijakom in maticam v drugi delavnici. Po
obseţni preiskavi so ugotovili, da je zadeva veliko bolj resna, kot so sprva domnevali. Orodja
za izdelavo vijakov namreč niso bila enaka, saj so različni proizvajalci izdelovali orodja vsak
s svojimi odstopanji. Za kontrolo izdelkov so namreč uporabljali različna merila. Leta 1879 so
k sodelovanju povabili tudi Sellersa. . Izkazalo se je, da Amerika nima enotnega merila za
enoto inč, zato se je prvič pojavila potreba po osnovnem, bazičnem standardu, ki se zdaj
imenuje metrološki standard. Podjetje Pratt & Whitney je dobilo naročilo za izdelavo snovne
mere 1 jard. V ta namen so izdelali povsem nove stroje. En primerek so hranili v Angliji,
ostale pa so razdelili zainteresiranim podjetjem po vsej drţavi. V naslednjih letih so se ZDA
postopoma pribliţevale poenotenju na področju meritev in merjenja, vijaki in navoji so postali
med seboj kompatibilni in zamenljivi. Toda tako kot je to pomagalo hitrejšemu razvoju, je
hkrati zaprlo vrata drugemu projektu standardizacije – metričnemu sistemu.
Znanstvena in šolska stroka v ZDA sta metrični sistem sprejela in povsem vpeljala v
uporabo. Ameriški kongres je leta 1866 formalno dovolil uporabo metričnega sistema, toda
industrija orodij in še posebej zdruţenje proizvajalcev matic in vijakov so se temu strahovito
upirali. Končno so dosegli, da so zaradi ogromnih stroškov, ki bi jih takšna zamenjava na
metrski sistem povzročila, v ZDA opustili metrski sistem. [6]
Slika 1.2: Ameriški NPTT navoj – osnova je Sellersov navoj [15]
notranji navoj
zunanji navoj
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
6
1.4 Strojne inštalacije in navojne zveze
Strojne inštalacije kot strojniška panoga so se oblikovale in razvijale v vsem 20. stoletju. Z
vse hitrejšim tehnološkim razvojem in napredkom so napredovale do novih tehnologij.
Cevne povezave za transport tekočin so osnovni del inštalacij in so jih kot takšne
uporabljali ţe stari Rimljani. Skozi stoletja sta se znanje in način izdelave malo spreminjala
vse do 20. stoletja, ko so tehnika z razvojem industrije in ţelje po večji bivalni udobnosti
napredovali z velikimi koraki. Cevovodi so iz opečnatih materialov rimskih časov postajali
tehnično vse naprednejši vse do danes, ko imamo večplastne, sestavljene cevi iz plastičnih
materialov, aluminija, jekla, vseh mogočih legiranih jekel ali barvnih kovin. Skozi vso
zgodovino pa se je vlekel problem tesnjenja in spajanja cevnih elementov. Če so Rimljani
uporabljali prekrivanje kamnitih blokov in beton kot vezivo, se danes uporabljajo
najrazličnejše tehnike in postopki. Spajanje cevnih inštalacij se izvaja z zatiskovanjem ("press
postopek"), lepljenjem, celotno paleto tehnik varjenja, tesnim prilegom ("moški-ţenski del")
in vijačno zvezo.
Vijačna zveza pri cevnih inštalacijah je ena od osnovnih in najbolj vzdrţljivih tehnik
in je v uporabi dobro stoletje. V primerjavi s tesnilnimi zvezami ima to prednost, da vzdrţi
velike tlake medija. V primerjavi z varjenim in zatisnim spojem ima prednost, da je to
razstavljiva zveza.
Za vijačno zvezo dveh cevi moramo izdelati navoj na obeh ceveh in spojnih elementih.
Za izdelavo navoja potrebujemo stroj za izdelovanje cevnih navojev s posebnimi namenskimi
orodji (rezalne glave z navojnimi rezili), za sestavljanje dveh cevi pa potrebujemo še spojni
kos, ki objame oba navojna območja cevi, npr. vijačna tuljava ali "mufa". Spojni elementi so
standardizirani in ţe imajo izdelan navoj.
Slika 1.3: Navojna zveza [19]
fiting
cev
rob navoja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
7
Na Sliki 1.3 vidimo navojno zvezo dveh cevi in spojni element v strojnih inštalacijah.
To se imenuje spojka, mufa. Navojne zveze tesnimo s tesnili. Običajno so to posebna
teflonska ali PTFE vrvica ali pa z oljem preparirana lanena vlakna (tradicionalni način).
Nekateri proizvajalci ventilov pri končni izdelavi navoja na ventil nabrizgajo tanek
sloj PTFE ali podoben material in s tem inštalaterju olajšajo delo, saj navoja ni treba tesniti.
Pri vodovodu se uporablja tesnilna vrvica PTFE, saj ne vsebuje zdravju škodljivih snovi, prav
tako se obvezno pri vrezovanju navojev uporabljajo ekološko razgradljiva olja za hlajenje in
mazanje. Pri ogrevalnih sistemih se lahko uporabljajo tudi običajni materiali, kot so razne
tesnilne paste lan in ostali materiali.
Pri plinskih inštalacijah se uporabljajo namenska tesnila, vijačne zveze pa se še dodatno
zaščitijo s prevezi. V Sloveniji ima vsak distributer svoj interni standard, ki ga zahteva pri
plinskih inštalacijah.
1.5 Splošno o navojih
Navoji so razstavljive zveze, ki se uporabljajo tudi kot pomični elementi. Glavni element, ki
določa navoj, je vijačnica. Vijačnica je pravokotni trikotnik, ovit na valj. Pri tem je prileţna
kateta enaka obsegu valja, hipotenuza pa predstavlja gibanje točke pri enem vrtljaju. Kot med
hipotenuzo (odvita vijačnica) in prileţno kateto je dejansko kot vijačnice. V tehniki poznamo
različne vrste navojev, ki se med seboj razlikujejo po smeri, profilu, koraku in samem namenu
uporabe. Osnovne razdelitve so na leve in desne navoje. Če je vijačnica ovita v desno smer, je
navoj desni, drugače pa levi. Osnovni navoj je vedno desni, leva varianta se uporablja v
primerih, če bi se desni navoj sam odvil pri uporabi. [7]
Slika 1.4: Vijačnica [7]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
8
Slika 1.5: Desni in levi navoj [7]
Naslednja osnovna razdelitev je na število vijačnic v enem navoju. Navoji so torej lahko
enojni, dvojni ali večkratni. Stopnjo navoja najlaţje prepoznamo tako, da preštejemo začetke
vijačnic navoja. Največkrat uporabljeni navoj je enojni, večstopenjski pa se uporabljajo v
posebnih primerih, ko se zahtevajo veliki aksialni pomiki, niso pa potrebne večje sile. [7]
Slika 1.6: Enojni, dvojni, trojni navoji [7]
1.6 Vrste navojev
Zaradi velike uporabnosti in razširjenosti v tehniki so navoje morali standardizirati. V
nadaljevanju so opisani vsi najbolj razširjeni tipi navojev, še posebej pa cevni navoj.
1.6.1 Metrski navoj
Novembra 1948 je bil med drţavami, ki uporabljajo mersko enoto inč, sprejet dogovor za
standardnim navojem. To je bila osnova za standard ISO, po katerem so kasneje povzele vse
ostale drţave. Danes je metrični navoj daleč najbolj razširjen in uporabljan. Njegov profil je
desni navoj levi navoj
enojni dvojni trojni
deli
tev
=
kor
deli
tev
kor
ak
= 2
x
deli
tev
deli
tev
kor
ak
= 3
x
deli
tev
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
9
enakostraničen trikotnik s kotom boka 60°. Koren trikotnika in vrh sta zaobljena. Metrski
navoji se delijo na normalne, ki so označeni samo z oznako M, ki ji sledi mera v milimetrih
(npr. M20), ter na drobne metrske navoje, pri čemer je podan še korak navoja (npr. M20x2).
[7]
Na Sliki 1.7 vidimo standardni normalni metrski navoj, kakršen je v uporabi danes.
Slika 1.7: Metrski navoj [7]
Bočni kot
Zunanji (imenski) premer
Korak navoja P
Teoretična višina
Srednji premer navoja
Notranji premer matice
Notranji premer vijaka
1.6.2 Trapezni navoj
Trapezni navoji se uporabljajo na premičnih vijačnih zvezah. Primer takšnih navojev lahko
vidimo na od enostavnih ročnih orodjih pa vse do motorno gnanih gonil na proizvodnih
strojih ali splošnih proizvodih. Kot boka pri trapeznem navoju je 30°. Predvsem zaradi tega
kota in distance a je navoj primeren za morebitna mazalna sredstva. Navoj se označuje z
oznako Tr, ki ji dodamo mero in korak (npr. 20x2); vse mere so v milimetrih. Na sliki je
prikazan trapezni navoj po ISO standardu. [7]
matica
vijak
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
10
Slika 1.8: Trapezni navoj [7]
1.6.3 Obli navoj
Imenovani navoj je zelo podoben trapeznemu in je dejansko razvit iz njega. Uporablja se v
vseh primerih, kjer obstaja moţnost umazanije ali manjših nepravilnosti, ki bi lahko vplivale
na privitje dveh elementov. Tipičen primer uporabe so navadne ţarnice, pritrdilni deli kavljev,
armatur in podobno. Kot boka pri oblem navoju je 30°. Koren navoja je povsem zaobljen.
Označuje se z oznako Rd, doda se imenski premer in korak v inčih (npr. Rd20x1/8). Na sliki je
prikazan obli navoj. [7]
Slika 1.9: Obli navoj [7]
matica
vijak
matica
vijak
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
11
1.6.4 Ţagasti navoj
Ţagasti navoj je še ena izvedenka trapeznega navoja, prav tako je ena stran boka 30°, drugi
kot je negativen 3°. Torej je skupni kot 33°. Na levem boku je vidna zračnost, ki je 0,2 mm, z
namenom, da se zagotovi prostor za mazalna sredstva. Razvit je z namenom, da prenaša večje
sile v eno stran na elementih, kot so vretena, uporablja pa se v raznih proizvodnih strojih, kot
so struţnice, kopirni avtomati in stiskalnice. Strojniški priročnik razdeljuje takšne navoje na
ţagasti normalni navoj (najpogosteje uporabljen) ter ţagasti drobni in grobi navoj. Drobni
navoj ima pri enakem premeru manjši korak, grobi navoj pa večji. Na sliki je prikazan profil
takšnega navoja. Označuje se z oznako S ter imensko mero s korakom (npr. S22x5); vse mere
so v milimetrih. [7]
Slika 1.10: Ţagasti navoj [7]
1.6.5 Cevni navoj
Cevni ali Whithworthov navoj se uporablja v strojnih inštalacijah za vijačne zveze. Standard
ISO in ENU ga deli na navoje, pri katerih se tesnjenje doseţe s pritiskom ISO 228-1 (EN ISO
228-1), to so "pritrdilni navoji", in na takšne pri katerih tesnjenje doseţemo z navojem ISO7-1
(EN10226), to so "tesnilni navoji".
Cevni ali "colski" navoj se malenkostno razlikuje od ostalih ţe omenjenih navojev. Za
imenski premer je določen notranji svetli premer in mere so v inčih ali milimetrih. Primer
označbe: R3/4. Razlaga označb, klasifikacija in standardizacija so opisane v nadaljevanju.
Na Sliki 1.11 je prikazan cevni ali "colski" navoj. [7]
matica
vijak
vijak
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
12
Slika 1.11: Cevni navoj [7]
Zunanji (imenski) premer
Notranji premer
Srednji premer
Kot boka navoja
Korak navoja
matica
vijak
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
13
2.0 REZANJE CEVNIH NAVOJEV
2.1 Teorija rezanja navojev
Natančno odrezovanje se pojavi z začetkom tekstilstva in parnih strojev, saj se z njihovim
izdelovanjem pojavi potreba po natančnejših strojnih elementih in konstrukcijskih sklopih. Te
postopke razvijajo in izumljajo vedno novejše, natančnejše in zahtevnejše. V 19. stoletju
nastanejo prve tehniške šole, v katerih se začne prvi znanstveni pristopi v preučevanju
odrezovanja. Rezanje navojev na cevi za strojne inštalacije se v tem času izvaja ročno.
V začetku 20. stoletja je industrija močno napredovala. Tako se je pojavila zahteva oz.
potreba po večji natančnosti vseh vrst odrezovalnih obdelav, med njimi tudi rezanje navojev
na cevi. Obe svetovni vojni sta še dodatno pospešili industrijske napore in s tem posredno
razvoj rezanja ter novih postopkov nasploh, pa tudi pojav serijske proizvodnje. Izvajale so se
prve raziskave in analize vseh mikroprocesov, ki se vrstijo pri odrezovanju kovin. Izvajali so
se številni eksperimenti z namenom pridobiti čim več informacij o tem, kakšne sile nastopajo
v procesu, kakšni so vplivi vrste materiala, vrste orodja ter kakšen je vpliv hlajenja ali
mazanja med odrezovanjem.
Tehnologija rezanja je tako napredovala skozi vso 20. stoletje, najsi bo to v smislu
kosovnih izdelko ali velikoserijska proizvodnja., oOdrezovalni postopki so danes razčlenjeni
in raziskani v tej meri, da omogočajo pripravo orodij, strojev in naprav, s katerimi
zadovoljujemo potrebe industrije.
Osnovni oz. primarni postopki odrezovanja, ki so bili v uporabi v začetkih industrializacije,
so:
struţenje – je rotacijsko odrezovanje, pri katerem se vrti obdelovanec ali orodje;
frezanje – postopek, pri katerem se rezilo vrti okrog svoje osi in hkrati pomika po
obdelovancu;
vrtanje – postopek, pri katerem se orodje vrti in hkrati pomika premočrtno v svoji osi
v obdelovanec. [2]
Prenosne strojne rezalnice navojev na cevi so se v Sloveniji začele uporabljati konec 80.
let. Danes sodobne naprave rezanja navojev sledijo in upoštevajo vsa načela optimalnega
dela, ki so se pokazala v postopkih splošnega odrezavanja. Problem teorije rezanja navojev je
v tem, da so stroji in naprave – rezalniki navojev na cevi –namensko izdelani za strojne
inštalacije in da je specifične teorijske razprave malo ali pa ni dostopna vsem zainteresiranim.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
14
Slika 2.1: Sile in koti pri odrezovanju [2]
Enačba za podajanje pri rezanju navojev [2]:
ap ap
√nap 1 √ [1]
Radialno podajanje
Celotna globina navoja
Število prehodov
= 1. prehod = 0,3 (pri rezanju navojev s prenosnimi napravami je samo 1 prehod orodja)
2. prehod = 1
3. prehod in višje -1
Enačba za prosti kot pri rezanju navojev [2]:
( (
) ) [2]
Kot klina β in cepilni kot γ izberemo iz Preglednice 2.1, v kateri so podani koti za cevne
Whiworth in metrične zunanje navoje.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
15
Preglednica 2.1 Kot klina in cepilni kot [2]:
profil navoja kot klina β cepilni kot γ
metrični 60 6
cevni Whithworth 55 5
Enačba za kot navojnice φ [2]:
φ arctan (
) [3]
Prenosne naprave za rezanje navojev imajo omenjene kote, podajanje, vrtilno hitrost
ipd.. upoštevane in jih ni moţno nastavljati. Rezalna orodja (rezalne čeljusti) so izdelane
namensko za rezanje Whithworth cevnih navojev po standardu EN10226-1 in EN ISO 228-1.
Parametri pri sami izdelavi (rezanju) so prilagojeni optimalnim pogojem, ki so potrebni za
izdelavo cevnega navoja. Postopek rezanja navojev na rezalniku je opisan v podpoglavju 2.3.
Slika 2.2: Rezalne čeljusti [9]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
16
Slika 2.3: Tipična rezalna čeljust in glavni rezalni koti [13]
Slika 2.4: Rezanje navoja z rezalno čeljustjo [13]
2.2 Cevni navoj - pregled in standardizacija
V tem delu smo se osredotočili na odrezavanje, natančneje na rezanje navojev na ceveh, ki se
uporabljajo za pretoke medijev v ogrevalni in vodovodni tehniki. Strojne inštalacije so
posebna veja industrije, pri katerih se uporabljajo različni standardni izdelki in materiali, ki se
montirajo in poveţejo v celovit sistem z namenom zagotavljanja osnovnih človeških potreb in
počutja. Cevovodi so osnovni del inštalacij in se uporabljajo skozi dolgo zgodovino. Pri
cevovodih ali cevnih inštalacijah je osnovni problem tesnjenje stika med dvema cevema.
Osnovni način za tesnjenje in zdruţitev dveh cevi je navojni kos – spojka ali "mufa". To je
valjast kos cevi z notranjim cevnim navojem, ki ga privijemo najprej na prvo cev in nato
drugo privijemo v mufo. Takšna vijačna zveza povezuje cevi v cevovod in sluţi za prenos
medija. Seveda moramo zračnost med navoji zatesniti in v ta namen uporabljamo različne
materiale. Naravni materiali so lan v kombinaciji z oljem, umetni pa razne kemične mase,
tesnilne niti in vloţki iz PTFE ali pa obročasta tesnila iz gume. Vsaka vrsta medija ima svoje
zahteve; tako se za vodovod zahtevajo v vodi topna olja in tesnila s sanitarno neoporečnim
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
17
izkazom pooblaščenega inštituta. V praksi se to pogosto preverja, običajno na tehničnih
pregledih, pa tudi sprotno s strani nadzora strojno-inštalacijskih del.
Tesnila so pomemben del vijačne zveze dveh cevi in so v zadnjih letih kot izdelek
napredovala od klasičnih materialov (lan in olje) do obstojnih in higiensko neoporečnih niti iz
PTFP ali "teflona". Pravilna uporaba tesnil in izdelovanje navojev ločita izkušenega
inštalaterja od običajnega monterja v gradbeništvu. Namreč, vijačenje, pritrjevanje in podobna
opravila se med seboj praktično ne razlikujejo, zato bi lahko sklepali, da za izvedbo gradnje
objekta potrebujemo samo zadostno število delavcev oz. monterjev, ki so v vsakem delu
osnovno usposobljeni. Po določenem času bi na enostaven način dobili končan gradbeni
projekt brez neskončnega usklajevanja med izvajalci. Vijačna zveza in tesnjenje dveh cevi
zahtevata izkušenost in prakso pri delu z inštalacijami. Delovni proces je zelo odvisen od
spretnosti in izkušenosti monterja, in sicer tako pri izdelavi navoja kot pri tesnjenju.
Naslednji pomemben faktor v vijačni zvezi je navoj. V strojnih inštalacijah se
uporabljajo standardizirani navoji v skladu s veljavnimi predpisi. Za klasične strojne
elemente, kot so vijaki, matice, ipd., se vzamejo klasični izdelki široke potrošnje take
kakovost, kot je predpisana v veljavnih zakonih in predpisih EU ter imajo izjavo o skladnosti
z ustreznim standardom.
Za področje gradbeništva je v veljavi evropska Direktiva o gradbenih proizvodih
(CDP 89/106/EGS), ki ureja proizvode, ki se vgrajujejo v objekte. Vsi standardni izdelki, ki
bistveno vplivajo na vsaj eno lastnost zgradbe, morajo ustrezati določenim tehničnim
standardom in predpisom, kar se izkazuje z izjavo o skladnosti. Imeti morajo tudi oznako CE.
Ta oznaka na izdelku je dokaz za splošno varnost proizvoda, ne pomeni pa kakovosti. [1]
Standard za cevni navoj pri strojnih inštalacijah je EN 10226-1 ali DIN 2999 ali ISO
7-,1 in sicer je to Whithworthov navoj ali "colski" navoj.
Značilnost tega navoja je, da je zunanji navoj (moški del) koničen (standard EN
10226-1), notranji navoj (ţenski del) pa cilindričen. To pomeni, da imajo fitingi z notranjim
navojem, ki objamejo cev, vrh navoja poravnan oz. vzporeden (oznaka navoja je Rp, npr.
Rp1/2", Rp3/4", Rp1"), navoj na cevi pa je izdelan z blagim vzponom 1,48 (ali 1:16) v smeri
od začetka cevi (oznaka navoja R npr R1/2", R3/4", R1").
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
18
Slika 2.5 Konični navoj EN10226-1 [8]
Skozi vso zgodovino uporabe cevnega navoja so se evropske drţave oprijemale
angleškega cevnega navoja BSP, kar pomeni "British Standard Pipe Threads". Nemški urad
za standardizacijo ga je vodil pod oznako DIN 2999.
Angleški standard, ki določa paralelne navoje, se imenuje BSPP in je bil osnova za
mednarodni standard ISO228. Iz njega izhaja evropski standard EN ISO 228-1, ki so ga
povzele vse evropske drţave, med njimi tudi Slovenija.
Angleški standard, ki določa konične navoje, se imenuje BSPT in je bil osnova za
mednarodni standard ISO 7-1. Iz njega izhaja evropski standard EN10226-1.
Pomembno je, da ločimo med cevnimi navoji, pri katerih se tesnjenje doseţe na
navoju – to so konični (EN10226-1) – in cevnimi navoji, pri katerih se tesnjenje doseţe s
pritiskom na ploskev – to so paralelni (cilindrični). Slednji so določeni s standardom EN
ISO 228-1. [8]
Prav tako je pomembno vedeti, da se evropski standard EN 10226-1 razlikuje od
ameriškega (American National Standard Taper Pipe Thread – ANSI/ASME B1.20.1 Pipe
Threads, General Purpose), pa čeprav so navoji skoraj identični. Razlikujejo se v kotu vzpona
na zunanjem navoju. Ameriški ima kot 1.46, evropski pa 1,48. Poleg tega ima ameriški
zunanji navoj kot 60, evropski pa 55.
Pri paralelnem cevnem navoju se tesnjenje dosega s pritiskom na ploskev. V skladu s
standardom EN ISO 228-1 velja oznaka G, in sicer tako pri notranjem kot pri zunanjem
navoju (npr. G1/2", G3/4", G1"). Pri standardnem metričnem navoju velja oznaka M. [5]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
19
2.3 Postopek izdelave cevnega navoja
V nadaljevanju je opisan postopek za izdelavo navoja na pocinkani cevi z uporabo
namenskega prenosnega stroja – rezalnika navojev. Pri samem postopku običajno sodelujeta
dva monterja.
Slika 2.6: Rezalnik navojev REMS Magnum [9]
Monter, ki upravlja z rezalnikom navojev, stoji ob strani, pravokotno na os cevi in
stroja, drugi, ki mu pomaga pri vstavljanju cevi v sam rezalnik, pa stoji ob koncu cevi. Cev se
vstavi v rezalnik, in sicer s prednjim koncem skozi odprtino v rezalni glavi (na sliki pod št.
12) in nato naprej skozi celotno telo stroja. Cev se nato vpne z dvema vpenjalnima čeljustma,
ki sta spredaj (št. 1) in zadaj (št. 2). Na določeni razdalji (pribliţno 10 cm od sprednje
vpenjalne čeljusti – na sliki pod št. 2) vpnemo konec cevi in primaknemo rezalnik cevi (št.
18). Vpenjalne čeljusti (št. 1) dobro zategnemo z nekajkratnim povratnim udarcem – s
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
20
sunkovitim zasukom vpenjalnega obroča (št. 22). V kolikor imamo opravka s cevjo, dolgo 2
m in več, moramo uporabiti tudi pomoţni nosilec oz. podpornik, in sicer ločeno od stroja na
razdalji, da podpira daljše kose cevi. Opremljen je s kroglami ali valji za laţje obračanje
obdelovanca.
Pri nekaterih strojih je rezalnik serijsko dodan, pri drugih, manjših modelih pa ne. V
vsakem primeru je obvezno rezanje cevi pred izdelavo navojev. Tako zagotovimo čist in
pravokoten rez, ki je potreben za izdelavo dobrega navoja. Rezalnik cevi (št. 18) se z ročico
vpne na cev, nato monter na stikalu (št. 3) preklopi na hitrost 2, vključi pogon s pedalom (št.
4). Cev začne rotirati, kroţno rezilo pa istočasno reţe cev. Tako dobimo pravilno pravokotno
odrezano cev. Sledi posnemanje notranjega roba z posnemovalcem (št. 19). Le-tega
primaknemo rotirajoči cevi in s primernim pritiskom posnamemo rob.
Rezanje navoja začnemo tako, da odmaknemo rezalnik cevi (št. 18) in posnemovalec
(št. 19). Stikalo (št. 4) nastavimo na hitrost 1, rezalno glavo (št. 12) primaknemo v poloţaj
rezanja, nato pa jo z ročico (št. 8) potisnemo po vodilih do začetka cevi. Rezalnik vključimo z
noţnim pedalom (št. 4). Rezalna glavo (št. 12) potiskamo z vzvodom (št. 8) po vodilih proti
vrteči cevi in po začetnih dveh vrezanih obratih začne glava sama rezati navoje. Med
obdelovanjem se rezalna glava počasi pomika po obdelovancu (to je cevi) in vrezuje navoje.
Med postopkom rezanja navojev se cev, ki je vpeta, obrača okoli svoje osi, orodje oz. rezalna
glava pa rotira in po obodu cevi vrezuje navoje. Rezalne čeljusti istočasno reţejo vsaka svojo
globino navoja. Pri tem ni potrebna nikakršna dodatna sila, npr. pritiskanje monterja. Po
končani obdelovalni poti, ki je odvisna od nastavljenih parametrov, se rezalna glava
avtomatsko odpre (pri nekaterih strojih se celo sama avtomatsko odmakne od obdelovanca).
Dolţina obdelovalne poti je odvisna od drugega elementa, ki ga ţelimo privijačiti. V cevnih
inštalacijah je to običajno spojni kos kot npr T-kos, spojnica ali koleno. Ker so takšni
elementi standardizirani in ţe imajo izdelane navoje, se pri ceveh prilagajamo in tako temu
ustrezno dobimo dolţino, ki pa še ni celotna dolţina. Pripraviti moramo dolţino navoja, ki je
minimalno za 3 korake daljša od dolţine navoja ustreznega nasprotnega elementa. Razlog je v
tem, da so zadnji trije koraki zaradi orodja slabše kakovosti in plitvejši, kot je predpisano.
Ko imamo izdelan ţelen navoj na cevi, je treba zaradi laţjega začetnega privijačenja še
posneti rob na začetku. Rob na začetku navoja se vedno posname. Skoraj brez izjem imajo
stroji za rezanje navojev posnemalnik roba ţe vključen kot standardno orodje, kakor tudi
rezalnik cevi. Izdelan navoj se pregleda, očisti od vseh ostruţkov in olja ter preizkusi z
ustreznim prilegajočim elementom. Velja pravilo, da je navoj dober, če se lahko element
prostoročno vsaj trikrat navije nanj brez zatikanj.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
21
Tako pripravljeno cev z navojem nato povijemo z ustreznim tesnilom. Pri tesnilih moramo
paziti, da so ustrezna in dovoljena za medij, ki bo v inštalaciji. Tako moramo za inštalacijo
pitne vode uporabljati higiensko neoporečna tesnila, ki so v skladu z zakonom. Nato v nosilne
elemente, kot je to npr. gumi, vpnemo obešala, montaţne konzole ali pa poloţimo na
pripravljeno podlago.
2.4 Prenosne naprave za rezanje navojev – rezalniki
Nekje v sredini 80. let so se pojavili prvi rezalniki navojev za uporabo na gradbiščih. Do
takrat so cevne navoje izdelovali ročno, in sicer z ročnimi vrezovalnimi orodji. Ta postopek je
počasen in zahteva precejšen fizični napor inštalaterja, ali pa v primeru večjih premerov kar
cele skupine, kar pomeni daljši čas za dokončanje del in več potrebnih delovnih ur. Strojno
vrezovanje navojev na cevi je pomenilo velik preskok v načinu izdelave strojnih inštalacij, saj
so se delovne ure za navojne inštalacije prepolovile, hkrati pa se je zmanjšalo število
potrebnih delavcev. Pri starem, ročnem načinu sta za večje premere cevi zaradi velike
potrebne sile rezanja sodelovala vsaj dva inštalaterja, včasih pa celo štirje, npr. zaradi
obračanja cevi.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
22
Slika 2.7: Prenosni rezalnik navojev [9]
Rezalniki navojev se z desetletji uporabe niso kaj dosti spreminjali. Pridobili so
robustno vpetje orodne glave ter bolj vzdrţljiva rezalna orodja. Prav tako so proizvajalci
poenostavili zamenjavo orodij in vpenjanje cevi. Po zasnovi so takšni stroji razviti iz klasičnih
struţnic, pri katerih imamo votlo ohišje, skozi katerega se vstavi cev ter vpenjalno glavo za
orodje, to h+je rezalno glavo, ki je v tem primeru oblike torusa s tremi, štirimi ali celo šestimi
nastavki za namenske vrezovalne noţe, to je rezalne čeljusti. Za vsak premer cevi obstaja
poseben komplet rezalnih čeljusti. Postopek rezanja navojev poteka tako, da se vpeti
obdelovanec, to je cev, vrti, mirujoče rezalne čeljusti pa se vzdolţno pomikajo in vrezujejo
navoj, in sicer ob pomoči elektromotorja ali ročno.
Rezalniki navojev so izdelani z najmanjšo moţno teţo in so majhnih dimenzij, saj so
namenjeni za transport in uporabo na gradbiščih. Njihova teţa se giblje med 30 in 50 kg,
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
23
odvisno od vrste proizvajalca in kapacitete, ter je primerna za ročni prenos – dovolj sta dve
odrasli osebi. Za ta namen imajo montirane ročaje, ki se po potrebi odstranijo. Običajno
stojijo na enostavnih nogah, ki se zaradi enostavnega transporta odstranijo, naprava pa se
lahko uporablja brez podnoţja, na delovnem pultu. Dimenzije strojev so povečini = 1000 x
500 x 500 mm (dolţina širina višina); brez nog in ročajev. Kot dodatna oprema sodijo
zraven še stojalo za cevi, noţno pedalo za pogon ter set rezalnih čeljusti za različne premere
cevi.
Treba je vedeti, da nimajo vsi rezalniki enake opreme in tehničnih karakteristik, vendar
so v praksi razlike zelo majhne. Izdelovalci so z leti razvili uporabne dodatke, same naprave
pa so optimizirane za ergonomsko in učinkovito uporabo. Večina rezalnikov ima ţe
tovarniško izdelane parametre rezanja, ki jih ne moremo spreminjati. Hitrost in globina
rezanja ter pomik so tako prilagojeni optimalnemu rezanju navojev na cevi.
Premeri cevi, ki se lahko vrezujejo, so v razponu od DN8 do DN80 in največji DN100.
Obstajajo tudi nestandardni rezalniki za večje premere, ki se v praksi gradnje objektov ne
uporabljajo. Pri večjih cevovodih se uporablja varilna tehnologija.
Dodatni pomoţni postopek, ki se lahko uporablja na rezalnikih, je odrezovanje cevi s
posebnim noţem, ki je vpet na samostojnem drţalu. Lahko se uporablja tudi posnemovalno
orodje trikotne oblike za posnemanje robov, ki je prav tako posebej vpeto na ohišju.
Vrste navojev, ki se lahko izdelajo, so cilindrični desni (notranji in zunanji) ter konični
desni (notranji in zunanji) po standardu EN10226-1.
Rezalnike poganjajo elektromotorji moči 1500–2000 W, ki za delovanje potrebujejo
napetost 220 V.
Rezalne čeljusti so robustne in vzdrţljive, izdelane so iz obstojnih in kakovostnih jekel
in so namenjene za teţke delovne pogoje na gradbiščih. Še vedno pa se v vseh navodilih za
uporabo zahteva obvezno hlajenje in mazanje med samo obdelavo. [9], [10]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
24
2.5 Pogoste teţave pri rezanju cevnih navojev
Prepoznavanje vrste navoja
Na gradbiščih se pogosto srečujemo s problemom neustreznosti navojev. Tipični primer
je vgradnja ventilov ali sond posebnih izvedb. Običajno imajo takšni ventili priključke, ki
ustrezajo vsem normam in standardom, so pa tudi izvedbe, pri katerih so na telesu ventila
navojni nastavki za razne namene. Največkrat ravno ti navojni nastavki ne ustrezajo. Rešitev
lahko preprosta. Takšen ventil se zamenja z ustreznejšim, ki je izdelan v skladu s potrebami
na projektu. Večja teţava se pojavi, kadar takšnega ventila sploh ni ali pa je teţko dobavljiv.
V tem primeru nam lahko pomaga prepoznavanje navoja in dobava ustreznega protinavojnega
elementa.
Kako ločiti dober navoj od slabega
Preden se fitingi in cevi med seboj vijačijo, je treba pregledati vse navoje. Če znamo ločiti
dober cevni navoj od slabega, to pomeni velik prihranek pri kasnejših popravilih, saj
demontiranje in ponovna montaţa nista potrebna.
Pri rezanju navojev so navoji slabi
Razlogov za slabe navoje je kar nekaj. V kolikor se drţimo dobre prakse in navodil za
uporabo rezalnic, moţnost za slabe navoje zmanjšamo na najmanjšo moţno mero.
Kako prepoznati obrabljenost orodja na rezalniku
Obrabljenost rezalnih čeljusti je pogost vzrok za slabe navoje.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
25
3.0 OPTIMIZIRANI POSTOPKI IN REŠITVE PRI REZANJU NAVOJEV
3.1 Delo z rezalnikom navojev in primeri dobre prakse
Dobre rezultate pri delu z rezalnikom lahko doseţemo z dobrim načrtovanjem, optimalnim
tokom materiala, optimalnim razporejanjem monterjev in opreme ter s pravilno uporabo
rezalnikov ter poznavanjem problematike cevnega navoja.
Načrtovanje
Pri pridobljenem projektu strojnih inštalacij, pri katerih potrebujemo rezalnik za rezanje
cevnih navojev, je treba predvsem preveriti, koliko je dela z navojnimi zvezami, kakšna
oprema se potrebuje ter koliko monterjev in v kakšnem časovnem roku je treba projekt
zaključiti.
Iz načrtov razberemo dimenzije (DN) in količino (metraţo) cevi, ki jih je treba
zmontirati. Priporočeno je preveriti (izmeriti) dolţino cevi v načrtu in to primerjati s količino
v popisu del.
V pogodbi preverimo, kdaj je rok za zaključek projekta. Iz popisa del preračunamo,
koliko delovnih ur je potrebnih za dokončanje strojnih inštalacij.
Tako lahko iz gornjih podatkov določimo sledeče: kakšen rezalnik je potreben za delo
in koliko monterjev potrebujemo, da se dela končajo v predvidenem roku.
Nabava
Pri oskrbi gradbišča z materiali moramo predvsem vedeti, koliko in kakšne materiale
potrebujemo, da bomo končali pogodbena dela. To pomeni, da načrtujemo nabavo z
dobavitelji tako, da imamo pravočasno zagotovljeno vso pokritje potreb na gradbišču.
Smiselno je upoštevati določeno rezervo pri nabavi. Npr., če potrebujemo 200 m pocinkanih
navojnih cevi in 150 kosov različnih navojnih "fitingov", nabavimo 10 do 15 % več. V praksi
se je pokazalo, da med načrti in dejanskim stanjem vedno prihaja do odstopanj in se jih ne da
odpraviti. Z boljšim načrtovanjem jih sicer lahko zmanjšamo, ne moremo pa jih popolnoma
izničiti.
Pri nabavi ne smemo pozabiti na hladilno olje za rezalnik. Priporočajo se preizkušena
hladilna olja. Pri količini moramo vedno upoštevati, da obstaja dovolj zalog za dokončanje
del z rezalnikom. Vsaka naslednja nabava se je v praksi pokazala kot problem, saj je rezalnik
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
26
takrat stal in ni bil izkoriščen. Priporoča se, da se ob dostavi rezalnika na gradbišče dostavi
poln kanister rezalnega olja, običajno je to 15–20 litrov.
Priprava dela
Ker v večini primerov delo poteka na gradbiščih, je pred začetkom del treba pripraviti sam
prostor in postavitev. Stroji zahtevajo ravno in stabilno podlago. Vsa okolica, predvsem tla,
morajo biti kar se da ravna in odprta v polmeru vsaj 6 m zaradi obračanja obdelovancev
(cevi), ki so v standardnih dolţinah 6 m. Zaradi bolj ekonomičnega dela je smiselno, da je
delovni prostor blizu skladišča cevi ali zraven montaţe same. V praksi so bili primeri, ko je
sam raznos materiala trajal dlje od izdelave navojev in montaţe. Tudi organizacija dela je
pomemben faktor, saj se ob neorganiziranih inštalaterjih, ki opravljajo vsak svoje delo, kmalu
pokaţe visoko število delovnih ur, ki je v današnjih razmerah teţko sprejemljiv. Pri večjem
gradbišču in veliki metraţi cevovodov, kjer pri montaţi sodeluje 20 in več inštalaterjev,
znesek stroškov dela je lahko večji od 1.000 €.
Organizacija dela pri rezanju cevnih navojev
V praksi se je pokazalo, da en rezalnik zadostuje za izdelavo vseh navojev na enem gradbišču.
Teţava je v tem, da vodilni monterji ne uporabljajo ekonomičnega razporeda monterjev in
delovne opreme. Primer dobre prakse je takšen: monter na delovnem mestu sporoči DN cevi
in dolţine, ki jih potrebuje, monter na rezalniku izdeluje navoje, pomoţni monter pa prenaša
polizdelke na mesto vgradnje. Pokazalo se je, da če hočemo optimalno izkoristiti rezalnik,
potrebujemo vsaj štiri monterje, od tega morata dva (monter, ki montira in sproti meri
potrebne razdalje in monter – operater z rezalnikom) poznati delo z rezalnikom.
V primeru kratkih časovnih rokov ali večjega gradbišča (dolga pot raznosa materiala)
se lahko skupina monterjev razširi, in sicer:
dva monterja za montaţo cevi (tesnjenje in vijačenje);
en monter za pritrjevanje cevi (vijačenje in konzoliranje);
dva pomoţna monterja za prenos materiala;
en monter in en pomoţni monter za delo na rezalniku.
S takšnim razporedom lahko montiramo cevne inštalacije hitreje od normativnih časov,
vendar mora delo potekati brez prekinitev ali zastojev.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
27
Monter, ki upravlja z rezalnikom, mora imeti dovolj izkušenj, da obvlada vse postopke
dela, poznati mora moţnosti in uporabnost stroja, kot tudi vse nastavitve in delovna navodila.
Poznati mora osnove izometrije in delo z cevnimi inštalacijami. Seznanjen mora biti z
varnostjo pri delu in delom na gradbišču. V praksi se je pokazalo, da enoletne izkušnje z
rezalnikom zadostujejo za pravilno delo.
Navoje je treba takoj po izdelavi preizkusiti s poskusnim vijačenjem. Tako se
izognemo nepotrebnemu vračanju izdelka nazaj z mesta montaţe. V kolikor se opazi
nepravilnosti v vijačenju (zastoji, slab začetek privijanja, kratka pot ovijanja ipd.), je
priporočljivo izdelati nov navoj. Velik deleţ takšnih "sumljivih" navojev se kasneje izkaţe za
slabe – navojna zveza pušča pri tlačnem preizkusu. V takšnem primeru so zamenjava slabega
elementa, izdelava novega navoja in ponovna montaţa neekonomični. Seveda je po takšnem
delu treba vnovič izvesti tudi tlačni preizkus, kar pomeni dodaten strošek. V nadaljevanju je
prikazana preglednica, v kateri je za vsak DN prikazano število uporabnih navojev, ki jih
moramo izdelati.
Prav tako se je kot dobra praksa izkazalo, da monter pri rezalniku sam privije in
zatesni en fiting na cev. Kombinacija koleno-cev ali mufa-cev se v večini primerov na mestu
montaţe tako tudi montira.
Tok materiala mora biti nemoten, kar velja tako za raznos polizdelkov (narezanih
navojnih cevi po gradbišču), kakor tudi za dobavo potrebnega materiala na gradbišče.
Priporočljivo je, da se izdobavi polna količina cevi in fitingov za objekt, saj se tako močno
zmanjša moţnost manjka materiala in posledično zastoja v delu.
V primeru velikega gradbišča je smiselno načrtovati lokacijo, na kateri se bo postavil
rezalnik. Takšen prostor mora biti blizu montaţe, prehodi morajo biti dovolj široki, da
omogočajo prenos in delo s šestmetrskimi cevmi, prostor mora biti varen za delo in imeti
mora dovod elektrike ter razsvetljavo, zaščiteno pred vremenskimi vplivi.
Varno delo z rezalniki navojev [9], [10]
Prostor, kjer poteka delo z rezalnikom, mora biti zaščiten pred vremenskimi vplivi. Električna
napeljava mora ustrezati standardom, ki veljajo na gradbiščih; velja Pravilnik o gradbiščih
(Uradni list RS, št. 55/08 in 54/09 – popr.), prav tako moa biti zadoščeno vsem ostalim
delovnim pogojem, ki so opisani v pravilniku. Monterji morajo imeti ustrezno delovno
zaščitno opremo: delovne čevlje, delovno obleko, čelado in delovne rokavice. Izjema je
monter, ki dela na rezalniku. Pri njegovem delu se klasične usnjene rokavice odsvetujejo
zaradi morebitnega vprijema v rotirajoče čeljusti. Namesto njih se priporočajo oprijete
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
28
gumirane tekstilne rokavice, ki se tesno oprijemajo prstov. Prav tako se ne priporočajo
nikakršna ohlapna oblačila, razpeti dolgi lasje ali delo pod vplivom alkohola.
Delovno mesto naj bo dovolj veliko za obračanje in raznos cevi dolţine 6 m. Poskrbeti je
treba za zadostno osvetlitev in redno pospravljati materiale ter čistiti odpadke. Rezalnik se ne
sme priključiti na neustrezne električne vtičnice.
Treba je pregledati električni dovodni kabel. Če se ugotovi, da je poškodovan (presekan
gumiran plašč), se obvezno zamenja z novim. Običajno so električni kabli priključeni na
gradbiščno omaro in potekajo na prostem, zato je treba vedno uporabljati takšno vrsto kablov
in opreme, ki ustreza vsaj IP43. Kabli se naj poloţijo tako, da se izognemo nevarnosti
poškodb bodisi na tleh bodisi na višini. Izogibamo se območij gradbenih delovnih strojev in
mest, kjer se pogosto zadrţujejo ljudje. Kabel je treba varovati pred vplivom ognja, ostrih
predmetov, oljem, ostrimi in vrtljivimi deli.
Rezalna orodja rezalnika naj bodo čista in ostra. Vedno naj se uporabljajo orodja, ki so
originalna, npr. čeljusti. V primeru poškodovanega stikala vklopa se rezalnik ne sme
uporabljati. Kadar reţemo navoje na cevi, moramo uporabljati posebno stojalo, ki naj bo v
višini in osi stroja.
Pregledi oziroma vzdrţevanje
Čeljusti je treba občasno zamenjati z novimi. Redno pregledujemo navoje; če so topi, so
rezalne čeljusti obrabljene. Rezalnik je po delu treba očistiti in zaščititi pred vremenskimi
vplivi.
3.2 Pravilno delo z navojnimi spoji v strojnih inštalacijah
Pri delu smo velikokrat naleteli na problem slabega tesnjenja pri navojnih zvezah. Pri strojnih
inštalacijah se to največkrat pokaţe kot kapljanje vode iz sistema, včasih pa kot uhajanje npr.
komprimiranega zraka. Največkrat so bili vzrok premalo navit spoj, slabo navitje tesnilnega
materiala, fiting slabe kakovosti ali smeti v navojni zvezi, včasih pa je bil vzrok v slabih
navojih, če je inštalater slabo vrezoval navoje, mogoče ni bil pozoren ali pa ni niti ni preveril
končnega videza. Razlogov za slab navoj je kar nekaj, posledice pa so lahko velik finančni
zalogaj, zato bomo v nadaljevanju opisali pravilno delo s priporočili za varno in ekonomično
delo.
Navojni spoji v strojnih inštalacijah so trenutno eden pogostejših načinov spajanja dveh
elementov, čeprav tendence v najrazvitejših drţavah nakazujejo upad te tehnologije v korist
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
29
tesnjenja z zatiskovanjem – "press" tehnologija. Kljub temu pa vijačni spoj ostaja eden
poglavitnih univerzalnih tehnologij, pri kateri lahko različne materiale oz. elemente spojimo v
zatesnjen spoj, in to samo s standardnim orodjem, brez posebnih znanj ali veščin.
Pred začetkom del na obstoječi inštalacijah se vedno osebno prepričamo, ali je sistem
izpraznjen, da v njem ni tlaka. Vedno se pozanimamo, kje je glavni zaporni ventil. Pri delu na
vodovodu je smiselno, da se pred tem napolni rezervna pitna voda za trenutne potrebe, kot
tudi da so polni straniščni kotlički.
Pri elementih različnih proizvajalcev se moramo prepričati o pravilnih ujemajočih se
navojih ţe pri postopkih nabave, saj lahko kasneje pri montaţi neskladnost povzroči velike
zastoje in teţave. Pri naročilu ventilov in podobnih regulacijskih elementov se moramo
obvezno prepričati, ali imamo ustrezne (med seboj kompatibilne) vijačne elemente za
montaţo na inštalacijo. Prav tako moramo pred začetkom del pripraviti spisek potrebnih
sestavnih elementov (npr. cevi, kolena, privijala, tuljave, tesnila, prirobnice, ventili).
Pri remontnih delih ali popravilih se nikoli ne smemo zanašati na miselnost, da so vse
predhodne inštalacije bile izvedene pravilno. Preveriti moramo vsako odstopanje od
uveljavljenih in standardnih rešitev
Pred privijačenjem dveh elementov vijačnega spoja se vedno prepričamo, da so
površine na obeh delih (moški in ţenski del) čiste in da so navoji pravilni. Oba dela morata
biti poravnana, da se navojne površine pravilno nalegajo ena na drugo. Ročno preizkusimo z
navijanjem brez tesnjenja. Za manjše premere cevi zadostujejo 2–3 ročni zasuki, pri ceveh s
premeri, večjimi od DN40, pa velja, da je navoj dober, če se lahko ročno zasuče 4–5-krat.
Obstaja moţnost, da navoja na dveh elementih nista izdelana po enakem standardu. Sicer je to
redko, a če se elementa ne ujemata najbolj, je treba preveriti navoja. Namreč, ameriški
standard ANSI/ASME B1.20.1 ima kot navoja 60°, medtem ko ima evropski navoj 55° po
standardu EN 10226-1. [8]
Pri uporabi tesnila moramo poznati morebitne omejitve in pravila – nekaterih inštalacij
(npr. plinski cevovodi) ne smemo tesniti s standardnimi tesnili. Vedno moramo poznati
tehnične predpise lokalnih distribucijskih podjetij, zakonsko predpisanih pravilnikov in
strokovnih standardov za področje, na katerem delamo, najsi bo to plin, para, vroča voda,
pitna voda ali kanalizacija.
Dejansko navojni zvezi tesnijo 2–4 zatesnjeni navoji, ostali pa imajo ţe preveč
zračnosti, da bi efektivno tesnili. Tesnilo pri zatiskanju oz. vijačenju zaradi sil zdrsne v doline
in vrhove navoja ter s tem blokira prehod medija po navojnici. Tesnilo deluje tudi kot mazivo
za laţje privijanje.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
30
Če uporabljamo PTFE (teflon) vrvico, potem navijem material po navojnih dolinah, in
to ne večkrat kot dvakrat na enem mestu. Navijamo v smeri, v kateri bomo navijali element.
Začnemo na začetku navoja in nadaljujemo po navojnici. Za različne premere navijamo
tolikokrat, kot je navedeno v navodilih. Pri PTFE traku nekajkrat navijamo na navoj, in to
tako močno, da so vidne izbokline navoja. Nikoli pa s PTFE ne prekrijemo začetka navoja na
cevi; s tem se izognemo stika z medijem, ki ga PTFE lahko onesnaţi (redko, a je moţno).
Prav tako s PTFE ne "izdelujemo" navojev (kakršno koli mašenje prevelikih toleranc), saj se
lahko v sistemih pod visokim tlakom spoj raztrga. PTFE obstaja tudi v obliki tesnilne
tekočine – paste.
V primeru uporabe tekočih tesnil ni nevarnosti pretesnjenja saj višek tesnila zdrsne po
navojnici, so pa lastnosti in nameni teh tesnil zelo različni in imajo veliko omejitev, zato je
upoštevanje navodil proizvajalca zelo pomembno.
Inštalacija pitne vode se vedno pripravlja iz cevi in elementov, ki imajo ustrezne
certifikate za pitno vodo. Prav tako se obvezno uporabljajo v vodi razgradljiva olja za
mazanje rezalnikov ter neoporečna tesnila. Še posebej tukaj se po končani izvedbi inštalacije
izvaja temeljito, vsaj polurno izpiranje s čisto vodo. Pri tem skrbimo, da se prečistijo vse veje
sistema, vse cevi in elementi, prav tako očistimo filtrske elemente v omreţju (pri vhodu v
objekt je praviloma čistilni element s filtrom trdih delcev, in sicer na končnih porabnikih –
kotni ventili in perlatorji pri armaturah). Končnemu uporabniku se mora predati zatesnjena,
napolnjena, očiščena in dezinficirana ter ponovno izprana inštalacija. [6]
Vijačni spoj se vedno previdno odvije oz. odteguje, četudi je sistem inštalacije
izpraznjen. Včasih so elementi ali navoji ţe tako stari in utrujeni, da lahko pod povečano silo
popustijo.
Stari navojni spoji tesnijo vse do trenutka, ko se oba dela spoja ne odmakneta narazen.
Pred tem ne kaţejo nobenih znakov, da je sistem pod tlakom. Zato pri odtegovanju spojev v
teh vrstah inštalacij (npr komprimiran zrak) vedno stojimo tako, da nas morebitni sunek
popuščane cevi ne udari. Posebno pri fleksibilnih ceveh večjih dimenzij (DN25 in več)
obstaja nevarnost udarca toliko bolj, če delamo na teţko dostopnem mestu in ne zmoremo
takoj reagirati, npr. na lestvi.
Staro medprirobnično tesnilo pri razstavitvi spoja praktično izgubi lastnost tesnjenja,
zato se pri ponovnem tesnjenju obvezno zamenja z novim.
Pri prirobnicah moramo upoštevati standard EN ISO 228-1, ki predpisuje cilindrični
cevni navoj. Takšen navoj zagotavlja primerno silo stiskanja dveh prirobnic na tesnilo med
njima.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
31
Preglednica 3.1: Vijačenje navojnih zvez, pri katerih se tesnjenje se ne doseţe na navoju, v
odvisnosti od DN [6]
Velikost
zveze DN
Navor
[Nm]
Maksimalni
dovoljeni obrat
6 15 ¼
8 20 ¼
10 30 ¼
15 50 ½
20 65 ½
25 80 ½
32 150 ½
40 180 ½
50 240 ½
65 310 ½
80 30 ½
100 470 ½
Preglednica 3.2: Vijačenje navojnih zvez, pri katerih se tesnost doseţe na navoju, v odvisnosti
od DN [6]
Velikost
zveze DN
Ročni
obrati
Potrebni obrati
z orodjem
6 4 2 ¾
8 4 2 ¾
10 4 2 ¾
15 4 ½ 3
20 4 ½ 3
25 4 ½ 3
32 4 ½ 3
40 4 ½ 3
50 5 3 ¼
65 5 ½ 4
80 6 4
100 6 ½ 4 ½
Pri vijačenju dveh navojnih elementov v navojno zvezo moramo upoštevati izkustvene
vrednosti, ki so podane v Preglednicah 3.1 in 3.2. Praksa, ko lahko z ročnimi zasuki
ugotovimo ujemanje dveh navojnih elementov (npr. fitinga in cevi), se je na gradbiščih
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
32
pokazala za dovolj dober pokazatelj, ali bo navojna zveza drţala. Seveda moramo tudi
ustrezno tesniti in upoštevati vsa priporočila proizvajalcev.
Tretji stolpec v preglednicah nam pove, koliko obratov lahko naredimo z orodjem
(običajno s cevnimi kleščami). Ta podatek nam koristi predvsem iz razloga nevarnosti
previjačenja.
Dogaja se, da predvsem manjše premere (običajno so to vsi premeri od DN50 navzdol)
monter preveč privije in s tem povzroči, da element z zunanjim navojem, npr. spojka (mufa)
zdrsi v neuporaben del navoja na cevi – torej na iztekajoči del, kjer se globina rezanja
postopoma zmanjšuje. To lahko privede do zloma spojke ali cevi, kot je prikazano na Sliki
3.1.
Slika 3.1 Zlom elementa ob previjačenju [20]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
33
3.3 Rešitve za teţave pri odrezovanju cevnih navojev
Kako ločiti dober navoj od slabega? Na Sliki 3.2 vidimo nepravilnosti, ki nastanejo pri
izdelavi navojev.
Slika 3.2: Primeri nepravilnih izdelav navojev [7]
Dober navoj:
na cevi se v praksi izkaţe, če lahko nanj z roko privijemo fiting za pribliţno tri polne
vrtljaje;
ima ravno pravšnjo globino, nima plitvih dolin, niti topih konic;
ni oţgan;
ima gladke površine, na koncu se zaključi brez "odtrganin".
bočni kot ni natančen
bočni kot je natančen,
spodnji boki pa so nagnjeni v levo
napake v koraku
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
34
Navoj je oţgan
Očitno je pri izdelavi prišlo do previsoke temperature. Lokalna ploskev je spremenila
strukturo, zato je barva temnejša, kovinsko modra. To pomeni, da je inštalater dodajal
premalo hladilnega sredstva ali pa so bili parametri na stroju napačni (hitrost odrezovanja).
Posledično se orodja hitreje obrabljajo, kar spet pomeni pogostejše nabave novih orodij.
Kako to preprečimo?Običajno to opazimo ţe pri samem delu. Če dodajamo premalo
hladilnega sredstva (posebna mazalna olja), se precej kadi, se tekočina zaradi visoke
temperature smodi in sproti izpareva namesto da bi odvajala odvečno toploto. Navoj je
temne svetlikave modre barve.
Zato vedno, kadar opazimo gost bel dim (gostejši kot običajno), počakamo in preverimo,
kako je s parametri in hlajenjem. Običajen dim pri izdelovanju cevnih navojev je za
primerjavo po barvi in gostoti podoben cigaretnemu.
Navoj je v začetku odtrgan
Razlogov je lahko več – ali je orodje obrabljeno ali je hladilno olje neprimerno ali pa je
material cevi slab oz. neprimeren. V praksi se največkrat pokaţe, da je orodje (rezalna glava)
obrabljeno oz. topo , po pogostosti sledi neprimerno hladilno olje in slab material cevi. Slab
odtrgan navoj je vzrok za puščanja v navojnih zvezah.
Kako to preprečiti?
Pri slabi ali obrabljeni rezalni glavi se pri delu sliši cviljenje, naprava dela z naporom
(motor se obremenjuje, vrtenje je neenakomerno, na trenutke zdrsne). Pred začetkom
dela moramo preveriti stroj in orodje. Če je slednje topo, ga zamenjamo, torej damo na
rezalni glavi nove noţe. Lahko pa je samo umazano, npr. zaradi peska ali kovinskih
prašnih delcev.
Navoj je preglobok ali preplitek
To pomeni, da so rezalna glava in noţi ţe precej obrabljeni, lahko pa ima leţaj pri rezalni
glavi zračnost, kar pomeni, da je rezalnik potrebno poslati na servis. Takšno popravilo je
drago in dolgotrajno, povsem moţno pa je, da je rezalna glava toliko dotrajana, da ni
moţnosti popravila in je treba kupiti novo.
Posebej skrbno je treba paziti, kako se vreţejo prve sledi v cev, saj je kakovost navoja
močno odvisna od tega.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
35
Navoj je vrezan poševno
Cev ni bila odrezana pravokotno ali pa se je pri odrezovanju naredila stopnica. Treba je
vrezati nov navoj. Slika 3.3 nam prikazuje glavne napaki pri rezanju cevi.
Slika 3.3: Pravilno in nepravilno odrezana cev [12]
Slika 3.4: Problem nepravilno odrezane cevi [12]
Slika 3.5: Pravilno odrezana cev in izdelava cevnega navoja [12]
pravilni rez poševni rez stopničasti rez
>1 mm >1 mm OK
nepravilno
odrezano
pravilno
odrezano
čeljust
cev
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
36
Prepoznavanje problema na podlagi opazovanja odrezkov
Slika 3.6: Pregled odrezkov [4]
Spremljanje oblike odrezkov pri izdelavi cevnih navojev nam pomaga pri kontroli in je
dober pokazatelj, kakšen bo končni izdelek. S pomočjo Slike 3.4 lahko na enostaven način
razberemo, ali imamo optimalne parametre za izdelavo navojev.
Odrezki, ki odtekajo prosto preko rezalnega roba in cepilne ploskve, se lomijo samo,
kadar nastajajo v njih velike notranje napetosti. To so odrezki, na sliki označeni s številkami 1
do 6.
Odrezki 1 do 3 utegnejo biti dolgi celo do 10 m in več in so posebej nevarni, ker
ogroţajo delavca pri rezalniku. Odrezki, ki se lomijo, ker se močno krivijo, ali pa če lomljenje
pospešuje posebna oblika cepilne ploskve, imajo oblike, na sliki označene s številkami od 4
do 10. [4]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
37
3.4 Stroškovni preračun zaradi slabe navojne zveze
Ovrednotenje dela in materiala v primeru zamenjave fitinga – pocinkano koleno DN25:
Na objektu je bila izdelana vodovodna inštalacija iz ţeleznih pocinkanih cevi in fitingov. Pri
tlačnem preizkusu z vodo se je ugotovilo, da pušča na navoju med kolenom in cevjo, DN25.
Tipično popravilo navojne zveze in potrebni postopki so opisani po vrstnem redu in so
normativno in stroškovno ovrednoteni v preglednici 3.3.
1. Izpraznitev sistema, izrez cevi in demontaţa. Trajanje del je ocenjeno na 0,5 h.
2. Montaţa 1 m cevi DN25, vključno z izdelavo navoja in zatesnitvijo. Trajanje del je
ocenjeno na0,65 h/tekoči meter.
3. Montaţa pocinkanega privijala DN25, vključno z zatesnitvijo. Trajanje del je ocenjeno
na 0,3 h.
4. Izoliranje cevi DN25, izolacijski "cevak" Armaflex 2 m. Trajanje del je ocenjeno na
0,15 h/tekoči meter.
5. Polnjenje sistema in ponovni tlačni preizkus. Trajanje del je ocenjeno na 0,5 h.
Preglednica 3.3: Preračun stroškov dela in materiala pri zamenjavi kolena DN25
Št. Delovni postopek in potrebni material Material Delo Skupaj
1 izpraznitev sistema, izrez cevi, demontaţa 7,50 € 7,50 €
2 vrezovanje navoja na cev DN25, zatesnitev in montaţa 9,75 € 9,75 €
3 zatesnitev in montaţa privijala DN25 3,61 € 4,50 € 8,11 €
4 vrezovanje navoja na cev DN25, zatesnitev in montaţa 9,75 € 9,75 €
5 izoliranje cevi DN25, izolacijski cevak Armaflex 2 m 1,86 € 2,25 € 4,11 €
6 spuščanje vode v sistem, vnovični tlačni preizkus 7,50 € 7,50 €
5,47 € 41,25 € 46,72 €
Vrednost ene delovne ure kvalificiranega monterja znaša 15 €, pri čemer so vključeni
stroški poslovanja podjetja in bruto plača s prispevki.
Pri projektih strojnih inštalacij sta se kontrola izdelave navojev in upoštevanje dobre
prakse pokazala kot uspešna. Če bilo je pred tem na končanih objektih povprečno med eno do
tri puščanja navojnih zvez, se je po tem postopoma izboljšalo na povprečno eno puščanje
zaradi slabega navoja ali zatesnitve. V odstotkih bi to znašalo 30 do 50 %.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
38
3.5 Optimizacija toka materiala in organiziranje dela
Običajno delo z rezalnikom navojev opravljata:
monter kot operater rezalnika navojev;
monter, ki tesni in vijači cevne elemente na mestu montaţe.
Oba monterja delata skupaj – pri rezalniku navojev, pri prenosu materiala in skupaj
montirata. Rezalnik je pri takšni organizaciji dela izkoriščen 30 %.
V primeru kratkih rokov za končanje projekta ali dolgih transportnih poti za raznos cevnih
elementov do mesta montaţe se v praksi dogaja, da je na voljo nekvalificirana delovna sila, na
gradbišču pa je en sam rezalnik. V tem primeru se lahko zaposli delavec brez izkušenj, ki
prenaša polizdelke do mesta montaţe in pomaga pri vpenjanju. Monter (upravljavec
rezalnika) mora poleg rezanja navojev poskrbeti tudi za tesnjenje navojnih zvez; običajno je
to cev s kolenom ali cev s odcepom (T-kos). Tako dobimo ţe pripravljen komplet oz.
polizdelek, ki se na mestu montaţe samo še enkrat zatesni in privije na inštalacijski sistem.
Dodatna dva delavca sta na mestu montaţe, monter pa izvaja meritve za naslednji cevni
element. Pri montaţi konzol in vijačenju mu pomaga pomoţni delavec, ki ne potrebuje
izkušenj. Tok materiala v primeru optimizacije procesa poteka v naslednjem vrstnem redu:
1. Monter (operater) in pomoţni monter vzameta cev in jo vpneta v rezalnik navojev.
2. Izdelava navoja in kontrola kakovosti (poskusno vijačenje brez tesnjenja).
3. Vijačenje in tesnjenje kolena ali T-kosa. Delo opravlja en monter.
4. Vpenjanje naslednje cevi v rezalnik. Delo opravlja en monter.
5. Prenos polizdelka (cevni element) na mesto montaţe. Delo opravlja en delavec.
6. Izdelava navoja in kontrola kakovosti. Delo opravlja en monter.
7. Montaţa polizdelka v inštalacijski sistem in konzoliranje. Delo opravljata en monter in
en delavec.
Skupaj potrebujemo dva monterja in dva delavca brez izkušenj, da je rezalnik navojev 100 %
izkoriščen.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
39
Slika 3.7: Tok materiala
Prihranek časa v primeru optimizacije toka materiala in organizacije del pri rezanju
navojev se je pokazal v pridobljenem enem delovnem dnevu od predvidenih šestih dni, kar
pomeni 17 %.
Pri tem niso potrebni dodatni kvalificirani monterji, rezalnik je polno izkoriščen in
kontrola kakovosti navoja zaradi tega ni okrnjena.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
40
3.6 Optimalna izbira rezalnika za rezanje navojev
Pri inštalacijskih delih je osnovno delovno sredstvo rezalnik navojev. Ti stroji so pri delu
močno obremenjeni, saj jih podjetja poskušajo optimalno izkoristiti, zato je tudi ţivljenjska
doba pri polni obremenjenosti kratka. V tem poglavju se ponudi rešitev za optimalno izbiro
med dostopnimi stroji na trgu. Za teoretično osnovo smo vzeli vrednostne matrike za
primerjavo različic vpenjalnih priprav iz knjige Vpenjalne priprave za procese odrezavanja
avtorja Franca Čuša.
Za primerjavo variant moramo izbrati kriterije presoje, ki jih uporabljamo pri
vrednotenju posamezne variante oz. stroja. Pri postavljanju kriterijev smo se odločili za tiste,
ki so pomembne v inštalacijskih delih (npr. mobilnost, teţa naprave in cikel zamenjave noţev)
in upoštevali standardne kriterije pri izbiri strojev (natančnost, zanesljivost, servisiranje,
vzdrţevanje in varnost pri delu). Tretji sklop kriterijev sta cena stroja in cena kompleta
rezalnih noţev, ki se relativno hitro obrabijo in jih je treba zamenjati.
Vsak kriterij presoje ima določen vrednostni faktor, ki je odvisen od pomembnosti oz.
od vpliva, ki ga ima na optimalnost stroja in na delo z njim.
Preglednica 3.4 Vrednostna shema variant [3]
TOČKE OCENA VREDNOSTNI FAKTOR
4 zelo dobro P = 4
3 dobro P = 3
2 zadostno P = 2
1 sprejemljivo P = 1
0 nesprejemljivo P = 0
Preglednica 3.5 Vrednostna shema pomembnosti posameznih kriterijev [3]
POMEMBNOST OCENA FAKTOR POMEMBNOSTI
5 zelo velik vpliv w = 5
4 velik vpliv w = 4
3 vpliv w = 3
2 majhen vpliv w = 2
1 zelo majhen vpliv w = 1
0 ni vpliva w = 0
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
41
Faktor pomembnosti posameznega kriterija se pomnoţi s podeljenim številom točk za
izbrani kriterij. Produkti iz števila točk in faktorja se seštevajo prek vseh ovrednotenih
kriterijev posamezne variante. Varianta z največjo vsoto vseh produktov predstavlja
najugodnejšo oz. optimalno rešitev po izbranih kriterijih vrednotenja. [3]
Vrednost kriterija Ki v rešitveni varianti Vj sledi iz [3]:
i = 1...m; J = 1....n [4]
∑
[5]
vrednost kriterija Ki v rešitveni varianti Vj
W faktor pomembnosti kriterija (i = 1...m)
P vrednosti faktor rešitvene variante (j = 1...n)
m število kriterijev
Na evropskem trgu je nekaj ponudnikov rezalnikov navojev. Od vseh moţnosti se
odločimo za preverjene proizvajalce. To so RIDGIT, REMS in ROTHENBERGER. Vsa tri
podjetja izdelujejo orodja in rezalnike ţe nekaj desetletij, posebej pa so specializirana za
inštalacijska dela. Njihovi rezalniki so znani in preverjene na gradbiščih, inštalacijska podjetja
v Sloveniji pa se odločajo za nabavo ravno teh omenjenih proizvajalcev. Glavni pogoj za
izbiro je bil, da so v vseh kriterijih pozitivno ocenjeni, poleg tega pa imajo pooblaščeni servis
v Sloveniji in so preverjeni v praksi na gradbiščih.
Vsi trije rezalniki so primerljivi po karakteristikah in zmogljivostih, ravno tako imajo
podobno zasnovo, opremo in so namenjene za uporabo na gradbiščih. Za izhodišče pri izbiri
posameznih modelov smo vzeli potrebe po rezanju navojev na ceveh do DN100 in stojalo s
kolesi za boljšo mobilnost.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
42
Preglednica 3.6: Primerjava variant rezalnikov za cevne navoje
PRIMERJALNI
KRITERIJ
REMS
MAGNUM 4000
LT
ROTHENBERGER
SUPERTRONIC
4SE
RIDGIT 1224
W P λ P λ P λ
1 Natančnost 5 5 25 5 25 5 25
2 Zanesljivost 5 3 15 5 25 5 25
3 Togost 2 3 6 3 6 5 10
4 Teţa naprave 4 2 8 2 8 1 4
5 Mobilnost 4 3 12 3 12 3 12
6 Ergonomičnost 3 4 12 3 9 3 9
7 Enostavnost uporabe 1 3 3 3 3 3 3
8 Servisiranje 3 3 9 3 9 2 6
9 Vzdrţevanje 3 3 9 3 9 3 9
10 Cikel zamenjave noţev 4 4 16 3 12 3 12
11 Odrezki 2 3 6 4 8 4 8
12 Varnost pri delu 3 4 12 3 9 3 9
13 Cena naprave 5 3 15 4 20 2 10
14 Cena kompleta noţev 4 2 8 3 12 1 4
REZULTATI
156
167
146
Iz Preglednice 3.6 je razvidno, da rezalnik ROTHENBERGER SUPERTRONIC 4SE
predstavlja najboljšo in hkrati optimalno izbiro.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
43
3.7 Sklep
Kakovostno izdelani navoji in tesnjenje navojne zveze ter pozornost na parametre rezanja in
odrezke so pogoji, ki nam pomagajo zmanjšati puščanja na inštalacijah. Vsako kasnejše
popravilo je zamudno in predvsem drago. Na primeru zamenjave kolena DN25 je prikazan
samo strošek dela in materiala. Morebitni strošek škode, ki lahko pri tem nastane, lahko več
desetkrat preseţe samo popravilo. Prav tako je teţko oceniti škodo, ki posledično nastane
zaradi nezadovoljstva investitorja. Če se eno puščanje lahko opraviči kot napako pri delu, se
dveh ali več ne more. To je lahko kasneje odločilno pri izbiranju izvajalcev za nove projekte.
S kontrolo izdelanih cevnih navojev in z ostalimi predlaganimi rešitvami se ni veliko
spremenilo pri samem delu, tudi strošek na prvi pogled ni velik. Če pa upoštevamo, da pri
fitingih, večjih od DN50, potrebujemo dva monterja, kaj hitro pridemo do vsote 100 € in več.
Vodja montaţe na gradbiščih letno obvladuje okoli 15 objektov. Če vzamemo
minimalno zniţanje števila puščanj (to je 30 %), potem se nam letno število intervencij
zmanjša s 45 na 31 intervencij, kar pomeni med 700 € in 1.400 € prihranka, in to so samo
neposredni stroški materiala in dela.
Pri optimizaciji toka materiala je sam cilj povsem drugačen. V primeru kratkih rokov in
pogodbene kazni oz. penalov, ki so tako določeni, se podjetja odločajo za manjše zlo in na
gradbišču zagotovijo dovolj ali celo višek delovne sile, saj je morebitni strošek dela dosti
manjši, kot pa zagroţena kazen v primeru nepravočasnega dokončanja del. Problem se pojavi,
ko je na voljo samo en rezalnik navojev. V takšnih primerih se je optimizacija toka materiala
pokazala kot ugodna rešitev, saj lahko izkoristimo rezalnik optimalno, samo izvedbo del oz.
montaţe pocinkanih cevi vodovoda pa lahko skrajšamo tudi do 17 %. Pri morebitnih penalih
pa tudi en dan predstavlja velik strošek.
Optimalna izbira rezalnika za cevne navoje nam pomaga pri izbiri osnovnih sredstev
pri strojnih inštalacijah. Od izbire stroja je odvisna kakovost končnega izdelka, to je cevnega
navoja, prav tako pa je pomembno, da se takšen stroj na gradbišču optimalno izkoristi.
Pomembni so torej mobilnost, varno delo in enostavno rokovanje. Dobra izbira rezalnika
bistveno pripomore k boljšemu in hitrejšemu delu v strojnih inštalacijah, prav tako se
zmanjšajo zastoji v delu zaradi okvare stroja ali pogostih menjav rezalnih noţev.
Tehnika izdelave strojnih inštalacij se v zadnjih desetih letih ni bistveno spremenila.
Spremenil pa se je odnos podjetij, ki se ukvarjajo z montaţo, investitorjev in proizvajalcev
opreme za strojne inštalacije. Če so bila nekoč podjetja organizirana po liniji funkcije, so zdaj
organizirana projektno, torej je vodja montaţe ključna oseba, ki okrog sebe izbira sodelavce
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
44
ali pa se opira na posamezne oddelke znotraj podjetja (pri načrtovanju nabave sodeluje z
nabavo, skladiščem in logistiko, pri odnosih z investitorjem deluje v tesni navezi s prodajnim
oddelkom in direktorjem ipd.). V zadnjih 20 letih so podjetja postopno ukinila tehnološko
pripravo in si za cilj postavila izvedbo del na najcenejši način. To pomeni zamenjavo
materialov in opreme s cenejšimi izdelki, ukinitev delovnih mest, ki ne prinašajo
neposrednega prihodka in zmanjševanje izobraţevanja zaposlenih. Vse to je privedlo vodje
montaţe v poloţaj, v katerem morajo prevzeti dodatne odgovornosti in dela. Poznavanje
standardov in veljavnih pravilnikov, ki zadevajo strojne inštalacije, je koristno, saj podjetju
prihrani kasnejše teţave pri tehničnih pregledih objektov. Zmanjšanje stroškov z zmanjšanjem
števila slabih navojni zvez je pa ena od moţnosti, kjer se lahko opisane dobre prakse izkaţejo
in lahko inţenir oz. vodja montaţe pripomore k ugledu in dobremu poslovanju podjetja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
45
4.0 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV
[1] Butala Vincenc, Standardi in tehnični predpisi v inţenirski praksi, Ljubljana 2009.
[2] Čuš Franc, Tehnika odrezavanja, Maribor, Fakulteta za strojništvo, 1996.
[3] Čuš Franc, Vpenjalne priprave za procese odrezavanja, Fakulteta za strojništvo, 2004.
[4] Muren Hinko, Tehnika odrezavanja, Tehniška zaloţba Slovenije, Ljubljana, 1976.
[5] Kraut Bojan, Strojniški priročnik, Strojniški Vestnik, 1981.
[6] Labudovič Boris, Osnove tehnike inštalacij vode in plina, Energetika Marketing,
Ljubljana, 2003.
[6] Stephen Mihm, Visible Hands and Standard Sizes: The Nuts and Bolts of Alfred D.
Chandler's Second Industrial Revolution, University of Georgia, ZDA. Dostopno na
www.hbs.edu/businesshistory/Documents/Mihm%20HBS%202014.pdf
[7] Priročnik za kovinarje, Drţavna zaloţba Slovenije, Ljubljana, 1974
[8] EN10226-1, Pipe Threads where pressure tight joints are made on the threads - Part 1,
CEN, 2004
[9] REMS GmbH Tornado/Magnum, navodilo za uporabo, Dostopno na
http://www.rems.de/batv/ba/tornado-magnum/BA%20REMS%20Tornado%20-
%20Magnum%20-%20Stand%202014-07.pdf
[10] RIDGID Compact, navodilo za uporabo. Dostopno na
https://cdn2.ridgid.com/resources/media?key=9d7bbe42-0f47-4357-b37a-
7188af03a81a&languageCode=en&countryCode=SI&type=document
[11] Marks' Standard Hanbook for Mechanical Engineers, 11. izdaja, New York, 2007.
[12] REX industries CO.LTD, Making the Best Threads, Dostopno na
https://www.rexind.co.jp/e/technical/best_threads/
[13] OSTER Superior threading INC., Oster Power Threading Handbook, Dostopno na:
http://www.ostermfg.com/handbook-definitions.
[14] Ring and Plug thread gauges, Dostopno na: http://www.ring-plug-thread-gages.com/ti-
bs-Full-Form-vs-Truncated-Modified.htm
[15] Vermac, Definition and Details of Threaded Fittings ASME B16.11, Dostopno na:
http://www.wermac.org/fittings/threaded_general.html
[16] Material table, Dostopno na:
http://material-table.blogspot.com/2010/04/british-standard-pipe-thread-bsp.html
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
46
[17] Chest of Books, Dostopno na:
http://chestofbooks.com/home-improvement/construction/plumbing/Principle-
Practice/Threading-Wrought-Pipe.html#.VI7ZUivF9qV
[18] EN806-4, Specifications for installations inside buildings conveying water for human
consumption - Part 4, CEN, 2010
[19] Sealexcel, Dostopno na:
http://sealexcel.com/pipe-fittings-installation- instructions.html
[20] Universiteit Gent, Soete Laboratory, Dostopno na:
http://www.soetelaboratory.ugent.be/03_a_pipeconnection.shtml [11.11.2014].
Top Related