Rakenteiden suunnittelu ja valmistus

Yleistä

Rakenteiden muotoilussa kuumasinkitystä varten pätevät suurelta osin samat säännöt, jotka koskevat yleisesti hyvää rakenne-, pintakäsittely- ja hitsauskäytäntöä. Tiettyihin asioihin tulee kuitenkin kiinnittää erityistä huomiota. Lisäksi on tärkeää huomioida peittausaltaiden ja sinkkipatojen koko, kun on kyse suurten kappaleiden pinnoittamisesta. Sinkitys voidaan suorittaa myös nk. kääntökastolla, jolloin on mahdollista pinnoittaa pidempiä rakenneosia kuin mitä padan pituus on.

Ruuviliitokset ovat suositeltavia, koska niillä saavutetaan usein huomattavia etuja verrattuna hitsausliitokseen. Tällöin vältytään mm. vaivalloisilta ja kalliilta pintojen korjauksilta, jotka johtuvat sinkin vioittumisesta hitsattaessa. Lisäksi säästöjä voi tulla sinkitys- ja kuljetuskustannuksissa ja usein myös asennuskustannuksissa.

Kuva 1. Periaatekuva kuumasinkityksestä.
Kuva 2. Periaatekuva kääntökastosta.

Turvallisuusvaatimukset

Kuumasinkitysprosessissa kappaleet upotetaan happoon ja sulaan sinkkikylpyyn. Tämän takia putkirakenteet, säiliöt ja palkkirakenteet täytyy varustaa valutus- ja ilmanpoistoaukoilla. Kun aukkoja on riittävästi, jotta ontelot tyhjenevät kokonaan, vältytään räjähdysvaaralta.

Peittaushappoa voi tunkeutua esim. hitsien huokosiin. Kun esine upotetaan sinkkikylpyyn, peittausnesteen jäänteet höyrystyvät. Elleivät ne pääse poistumaan, painetaso nousee aiheuttaen räjähdysvaaran.

Aukkojen koot on esitetty taulukossa 1. Aukot tulee sijoittaa niin, että tuuletus on täydellinen ja sekä peittaushappo että sinkki valuvat helposti sisään ja ulos.

Kuvissa on esimerkkejä aukkojen sijoituksista. On suositeltavaa ottaa yhteyttä sinkitsijään jo suunnitteluvaiheessa ja keskustella aukkojen koosta ja sijoituksesta.

Taulukko 1. Putkirakenteiden suositeltavat tuuletusreikäkoot.

Laatunäkökohtia

Seuraavat ohjeet eivät ole kuumasinkityksen edellytyksiä, mutta niillä helpotetaan sinkitystä ja parannetaan sen laatua.

Käsittelymahdollisuudet

Muotoile kappaleet mieluiten helposti käsiteltävistä osista, jotka kootaan yhteen sinkityksen jälkeen. Ruuviliitoksen käyttö on suositeltavaa. Esineet tulee varustaa nostoaukoilla tai -korvilla, joihin työkalut voidaan kiinnittää. Vältä sisään työntyviä putkiosia säiliöissä. Putkiosat tulee sijoittaa nurkkiin lävistäjän suuntaisesti. Jos näin ei tehdä, säiliöitä ei voida tyhjentää kokonaan sinkistä, ks. kuva 4.

Toisiinsa nähden liikkuvat osat

Kuva 4. Sisään työntyvät putkiosat säiliössä estävät säiliön tyhjenemisen. Sijoita putkiosat lähelle kulmia lävistäjän suuntaisesti. Sinkin valuminen helpottuu myös, jos putkiosat eivät ole kovin pieniä – Ø 50 mm jokaista 0,5 m3 kohti on hyvä sääntö. Suuremmissa säiliössä pitää olla nostokorvakkeet käsittelyn helpottamiseksi.
Kuva 5. Älä hitsaa yhteen osia, joiden ainevahvuudet eroavat toisistaan paljon. Rakenne voi vetää sinkkikylvyssä ja jäähdytyksessä eriaikaisen lämpenemisen ja jäähtymisen vuoksi.

Vältä rakenteita, jotka saattavat vääntyä

Vältä yhdistämästä samaan kappaleeseen osia, joiden ainevahvuudet ovat kovin erilaiset, ks. kuva 5. Kuumeneminen sinkkikylvyssä tapahtuu epätasaisesti ja rakenne voi vetää. Pitkiä, hoikkia rakenteita tulee välttää. Vältä ohutlevyjen (ainepaksuus 3- 4 mm) suuria tasopintoja, ks. kuva 6. Myös tällaiset rakenteet voivat vetää. Jos mahdollista, tulee rakenne muotoilla siten, että hitsaus voidaan suorittaa symmetrisesti painopisteakseliin nähden. Hitsausjärjestys suunnitellaan siten, että jännitykset tulevat niin vähäisiksi kuin mahdollista.

Kuva 6. Esimerkkejä jäykistämisestä tasopintojen muodonmuutosten pienentämiseksi.

Kuva 7. Esimerkkejä päällehitsatuista vahvikkeista, jotka pitää varustaa tuuletusreiällä, jos peitetty ala on suurempi kuin n. 100 cm2 .

Vältä eri pinnanlaatujen ja materiaalityyppien yhdistelmiä

Vasta valssattua terästä ei ole hyvä hitsata yhteen syöpyneen teräksen tai valuraudan kanssa. Tällaiset materiaalit tulee käsitellä eri tavalla, mikä ei ole mahdollista, jos ne on hitsattu yhteen. Sinkkipinnoitteesta tulee epätasainen ja pintojen ulkonäkö vaihtelee.

Eri terästyyppejä, kuten tiivistämätöntä tai alumiinilla tiivistettyä terästä, ei ole suositeltavaa hitsata yhteen piillä tiivistetyn materiaalin kanssa. Pinnan ulkonäöstä tulee erilainen ja sinkkipinnoitteista eri paksuisia.

Vältä happopesäkkeitä

Muotoile rakenne niin, ettei synny kapeita rakoja, ks. kuvat 9 ja 11. Päittäisliitokset ovat kuumasinkityksen kannalta paremmat kuin limiliitokset.

Jos limiliitoksia ei voida välttää, on hitsaus tehtävä liitoksen ympäri. On tärkeää, ettei liitokseen jää läpimeneviä huokosia. Limiliitoksien väliin jäävä rako ei sinkity. Kosteuden vaikutuksesta rakoon jääneet suolat ja vesi ruostuttavat teräksen, mikä aiheuttaa ruostevalumia.

Päällekkäiset pinnat

Aivan kuten ontelorakenteissa, myös päällekkäisillä pinnoilla pitää olla tyhjennys- ja ilmanvaihtoreiät. Riittämätön rei’itys saattaa johtaa rakenteen räjähtämiseen kuumassa sinkkikylvyssä, ks. kuva 7.

Vältä taskuja

Rakenteet tulee suunnitella siten, että sinkki voi vapaasti juosta pois kaikilta pinnoilta, kun rakenne nostetaan ylös sinkkikylvystä, ks. kuva 8. Muutoin pinnoitteesta tulee epätasainen.

Kuva 8. Kappale on suunniteltava siten, että esikäsittelynesteet ja sinkki pääsevät kaikille pinnoille ja valuvat helposti pois.
Kuva 10. Hitsatuissa rakenteissa laitetaan aukot kaikkiin liitoskohtiin, jolloin sinkki pääsee valumaan sisään ja ulos. Kuvan esimerkissä aukkokoko soveltuu alle 100 x 100 putkipalkeille.

Kuva 9. Päätä hitsi toisen päälle niin, että se on tiivis.

Kuva 11. Esimerkkejä, miten rakenteet tulee muotoilla, ettei happopesäkkeitä muodostuisi.

Kierteelliset osat

Ulkopuoliset kierteet tulee valmistaa alimittaisiksi niin, että ne sopivat mutteriin sinkityksen jälkeen. Kierteiden sopivat alimitat on esitetty standardissa SFS-EN ISO 10684.

Sisäpuoliset kierteet tehdään tai avataan nimellismittaan sinkityksen jälkeen. Yhdistelmärakenteissa ulkopuoliset kierteet täytyy puhdistaa sinkityksen jälkeen. Ulkopuolisten kierteiden sinkkipinnoite suojaa sisäpuolisen kierteen ruuviliitoksissa.

Merkintä

Kuumasinkittävien terästen väliaikainen merkintä voidaan tehdä ainoastaan vesiliukoisilla maaleilla.

Pysyvä merkintä voidaan tehdä stanssaamalla kirjaimet tai numerot kappaleisiin tai niihin kiinnitettyihin peltilaattoihin. Stanssaus on oltava niin syvä, että merkintä on luettavissa sinkityksen jälkeen.

Hitsaaminen

Hitseissä ei saa olla reikiä, jotka aiheuttavat happopesäkkeitä. Molemmilta puolilta suoritettava pienahitsaus on päätettävä yli toisen sauman, niin että happo ei pääse tunkeutumaan mahdolliseen rakoon, kuva 9.

Hitseissä ei saa olla reikiä, koska ne aiheuttavat happopesäkkeitä. Molemmilta puolilta suoritettava pienahitsaus on päätettävä toisen sauman yli niin, että happo ei pääse tunkeutumaan mahdolliseen rakoon, ks. kuva 9.

Hitsausmenetelmät, joissa ei synny kuonaa, ovat suositeltavia. Esim. MIG-hitsaus sopii hyvin käytettäväksi. Jos käytetään päällystettyjä hitsauspuikkoja, kuona on poistettava hitseistä hyvin. Hitsauskuona ei lähde pois peittauksessa ja se aiheuttaa mustia sinkittömiä täpliä kuumasinkittyyn pintaan.

For members
Suomi