Taajuusmuuttajan ohutlevyrungon eri liitostapojen vertailu

Abstract

Toimeksiantajana tässä opinnäytetyössä on ollut taajuusmuuttajien valmistukseen erikoistunut Vacon OYJ. Työn tavoitteena oli vertailla sinkkipäällysteisistä ohutlevyistä koostuvan taajuusmuuttajan rungon nykyistä liitostapaa muihin mahdollisiin ohutlevyjen liitosmenetelmiin. Työn avulla Vacon pystyy käymään läpi nopeasti kaikki soveliaimmat menetelmät ja mahdollisesti korvaamaan vanhan menetelmän taloudellisesti paremmalla vaihtoehdolla.

Järkevimmiksi liitosmenetelmiksi muodostuivat osan kannalta liimaliitos, pistehitsaus ja laserhitsaus, joita vertailtiin rungossa alun perin olleisiin niittiliitoksiin. Kirjallisia ja sähköisiä lähteitä työssä apuna käyttäen saatiin seuraavat tulokset. Huonosti tiiviit alkuperäinen niittiliitos ja hieman kalliimpi pistehitsaus tarvitsevat polyuretaanivaahto tiivisteen, jolla on vähintään 20 min. kuivumisaika, toisin kuin liimaliitos ja laserhitsaus. Liimojen materiaalikustannukset olivat kymmenissä sekunneissa kuivuvilla liimoilla kalliita, esim. 4,2 €/runko ja pidempien kuivumisaikojen liimoilla halvempia, esim. 0,85 €/runko 30 min. kuivumisajan liimalla. Alkuperäiset sokkoniitit maksoivat 0,40 €/runko. Laserhitsaus arvioitiin suoritettavan 2 min. ilman mitään jälkeenpäin tapahtuvia odotuksia. Tämä teki laserista hyvän kilpailijan vaikkakin hinta olisi vähintään 26 % kalliimpi verrattuna niittiliitoksen kokonaiskustannukseen 1,08 €/runko.

Tuloksena soveliaimmaksi menetelmäksi muodostui säädeltävä, suuressa valmistusmäärässä kustannustehokas ja ympäristöystävällinen laserhitsaus.

The thesis was made for Vacon OYJ, a company specialising in frequency converters.

The objective of this thesis was to compare different joining methods of the zinc coated sheet metals to the originally implemented blind rivet joints on frequency converter’s frame. With the help of this study Vacon could browse all the different suitable methods and possibly replace the old method with an economically better option.

The most suitable methods were adhesive joining, resistance spot welding and laser beam welding which were examined more closely. Studies showed that poorly tight blind rivet joints and somewhat pricier resistance spot welds needed a special polyurethane foam sealant with a minimum drying time of 20 min. unlike adhesive joints and laser welds. Adhesives material prices were as high as 4,2 € per frame when the drying time was less than nothing. On the other hand as low as 0,85 € per frame while the drying time was around 30 min. The original blind rivets cost about 0,4 € per frame. Laser welding was done in about 2 min without no waiting afterwards and this made laser a good competitor even though the price was at least 26 % more compared to the blind rivet joints total cost of 1,08 € per frame.

As a result of this project laser beam welding was chosen as the best solution for the frame, because of its adjustability, cost efficiency in large production and environment friendliness.