1. MECHANIZM UDAROWY

Początkowo do wiercenia w twardych materiałach budowlanych, stosowano wiertła widiowe (z niemieckiego "wie Diamant" dosłownie: "jak diament" a więc "twardy jak diament"). Rozwiązanie to jednak okazało się niewystarczające. Wiercenie w materiałach budowlanych, zwłaszcza w betonie, wymagało nie tyle skrawania co rozkruszania podłoża i sprawnego usuwania urobku. Zmodyfikowano więc konstrukcję wiertarki, która teraz obok ruchu obrotowego wprawiała dodatkowo wiertło w szybki, poosiowy ruch posuwisto-zwrotny. W ten sposób wiertło nie tylko skrawało materiał, ale i kruszyło go. Nowy mechanizm - udar - działa zasadzie mechanicznego tarcia o siebie dwóch stalowych tarcz o specjalnie naciętym obrzeżu. Skuteczność udaru mechanicznego w wiertarkach elektrycznych była jednak niska w porównaniu z efektywnością pracy podobnych urządzeń zasilanych pneumatycznie. Dodatkowo, siła uderzenia ostrza wiertła w podłoże (a więc efektywność wiercenia) zależała od siły nacisku wywieranego na wiertarkę - im większy nacisk, tym większa energia udaru.

2. UDAR ELEKTROPNEUMATYCZNY

Dzięki wynalezieniu udaru elektropneumatycznego wydajność wiertarek podwyższyła się o 30% w porównaniu z tymi wyposażonymi w udar mechaniczny. Energia udaru przestała zależeć od poosiowej siły wywieranej na wiertarkę w trakcie pracy. Wręcz przeciwnie tylko niewielki stały nacisk, równoważący skłonność "odbijania" wiertarki do tyłu w czasie pracy, wystarczył do uzyskania efektów wiercenia. Nowe rozwiązanie zaczęto powszechnie stosować w różnych typach i konfiguracjach wiertarek, przeznaczonych zwłaszcza do wykonywania otworów w twardych materiałach. Kiedy z czasem wprowadzono dodatkowo mechanizm umożliwiający wyłączenie ruchu obrotowego wrzeciona wiertarki i pozostawienie tylko ruchu poosiowego, wiertarka zaczęła służyć również jako mechaniczny młot. Należało teraz zamiast wiertła założyć do uchwytu wiertarskiego dłuto. Wiertarki można więc podzielić na trzy grupy: bez udaru, z udarem (mechanicznym) i młoty udarowe (z udarem elektropneumatycznym). Niektórzy producenci klasyfikują te ostatnie bardziej szczegółowo, odróżniając młotowiertarki oraz młoty udarowe, a wśród nich z kolei młoty kujące. Wśród młotów kujących wyróżniają natomiast młoty wyburzeniowe przeznaczone do prowadzenia prac rozbiórkowych.

3. KLASYFIKACJA M ŁOTÓW

Klasyczne młoty udarowe to już dzisiaj duża grupa urządzeń, w których na ogół nie można wyłączyć udaru. Aby ostatecznie przyjąć jednoznaczną klasyfikację, europejski rynek młotów udarowych podzielił je na dwie grupy: młoty udarowe wiercące (tylko funkcja wiercenia - bez udaru lub z udarem) i młoty udarowe kujące (tylko funkcja wiercenia z udarem lub dłutowanie).

Młoty udarowe podzielono także według masy (wagi) na:

• młoty lekkie "klasy 2 kg" (rzeczywista masa młotów 1,8-3,9 kg),

• młoty średnie "klasy 5 kg" (rzeczywista masa młotów 4,0-5,5 kg),

• młoty ciężkie "klasy 10 kg" (rzeczywista masa młotów 5,6-12,0 kg).

Przy okazji warto zatrzymać się nad pojęciem masy elektronarzędzi. W Niemczech funkcjonuje specjalna norma, która odróżnia dwa pojęcia związane z masą elektronarzędzi. Pojęcia te należałoby przetłumaczyć dosłownie jako: "masa" oraz jako "masa robocza". Ogólne pojęcie masy odnosi się do elektronarzędzi bez założonego narzędzia roboczego (np. wiertła), uchwytu mocującego narzędzie robocze, wymaganych podczas pracy osłon ochronnych oraz dodatkowej rękojeści i przewodu zasilającego. Pojęcie "masy roboczej" obejmuje natomiast oprócz masy samej jednostki napędowej całe oprzyrządowanie niezbędne do bezpiecznego prowadzenia określonych prac, bez uwzględnienia masy przewodu zasilającego. Inną wielkością, którą można spotkać w katalogach młotów udarowych, jest tzw. jednostkowe obciążenie mocy, które wyraża się stosunkiem mocy urządzenia do jego masy roboczej. Tu z kolei należy pamiętać, że podawana do wyliczenia moc urządzenia jest mocą użyteczną (zwaną czasami mocą wyjściową urządzenia), a nie jego mocą znamionową, podawaną na pierwszym miejscu w tabeli parametrów technicznych.

4. SYSTEM MOCOWANIA NARZĘDZI

Zastosowanie udaru elektropneumatycznego pociągnęło za sobą konieczność stworzenia nowego systemu mocowania narzędzi roboczych. Stosowany do tej pory trójszczękowy uchwyt wiertarski przestał spełniać swoje funkcje. Konstruktorzy opracowali kilka różnych systemów mocowania m.in. mały i duży wieloklin czy uchwyt sześciokątny 19 mm (3/4") lub 28 mm (1 i 1/8"). Najbardziej rozpowszechniły się jednak dwa systemy opatentowane przez niemiecką firmę Bosch: system SDS-plus, przeznaczony zasadniczo dla małych młotów udarowych, do zakresu wierceń od 4-16 mm oraz system SDS-max dla zakresu wierceń od 25-52 mm (podane średnice odnoszą się do wierteł pełnych). Systemy SDS, pomimo swoich niezaprzeczalnych zalet, nie zastąpiły, oczywiście, stosowanych poprzednio rozwiązań. Dlatego też, aby uwzględnić specyfikę konkretnego rynku oraz przyzwyczajenia użytkowników, w ofercie wszystkich producentów młotów udarowych pojawiły się oprócz wierteł i dłut, specjalne adaptery pozwalające na wzajemną współpracę różnych systemów chwytów narzędzi roboczych z systemami SDS. Doświadczenia zebrane podczas pracy rożnymi typami młotów udarowych wykazały dosyć szybko, że wyliczone teoretycznie zakresy dopuszczalnych średnic wierceń dla systemów mocowania narzędzi roboczych SDS nie zdają do końca praktycznego egzaminu i to zarówno z technicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia.

Wybór systemu mocowania wiertła pełnego w zalezności od jego średnicy:

• system SDS-plus - optymalny zakres wiercenia 4-16,

• system SDS-top - optymalny zakres wiercenia 16-25,

• system SDS-max- optymalny zakres wiercenia 25-52.

5. UCHWYTY NARZĘDZI

Obciążenie części chwytowej narzędzia roboczego, w wyniku oddziaływania wysokiego momentu obrotowego oraz dużej energii udaru, okazało się problemem natury technicznej, zaś zbyt szybkie zużycie uchwytu młota, stanowiącego jego integralną część, problemem natury ekonomicznej (wysokie koszty serwisu związane z wymianą uchwytu). Właściwą przyczyną tych problemów było jednak coraz powszechniejsze stosowanie lekkich młotów udarowych do ciężkich prac budowlanych. To prowadziło do wysokiej awaryjności urządzeń. Rozwiązania problemów podjęły się firmy Hilti i Bosch. W wyniku prowadzonych przez nie prac powstały dwa, wzajemnie współpracujące systemy nowej konstrukcji uchwytu narzędzi roboczych. Podobne rozwiązanie firma Hilti opatentowała pod nazwą TE-T, zaś Bosch pod nazwą SDS-top. Młoty udarowe, w których zastosowano system TE-T i SDS-top, wyposażono dodatkowo w szybkowymienne uchwyty narzędzi roboczych. Umożliwiło to wymianę całego uchwytu w wypadku zużycia lub uszkodzenia, bez konieczności wymiany również innych podzespołów. Pozwoliło to jednocześnie na szybkie zastępowanie uchwytu jednego systemu innym. Wyeliminowało to z kolei konieczność używania adapterów. Ich stosowanie wiąże się bowiem zawsze z obniżeniem parametrów pracy, a przede wszystkim ze spadkiem jej precyzji. Teraz każda klasa młotów udarowych otrzymała optymalne z technicznego punktu widzenia rozwiązanie mocowania narzędzi roboczych: młoty lekkie - system SDS-plus, młoty średnie - system SDS-top lub TE-T, młoty duże - system SDS-max.

6. NAJNOWSZE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE

Nowe urządzenia są programowane komputerowo, przy wykorzystaniu techniki symulacji. Dzięki temu można przetestować żywotność i wydajność wirtualnych prototypów młotów jeszcze w fazie projektowania. Zamknięta obudowa z odlewanego ciśnieniowo aluminium, zintegrowany system smarowania oraz silniki o mocy 1100 W to cechy warunkujące wytrzymałość i o 30% dłuższą żywotność, w porównaniu do innych urządzeń tej klasy. Nowe modele są przydatne przy wykonywaniu prac na budowie, czynnościach remontowych i wyburzeniowych. Do urządzeń tego typu należą m.in. najnowsze produkty firmy Bosch tj. młot GBH 5-40 DE oraz młot GBH 3-28 E.

2.1. Młot udarowo-obrotowy GBH 5-40 DE

Młot udarowo-obrotowy GBH 5-40 DE o energii udaru od 2 do 8,5 J to wydajne urządzenie do pracy w betonie. Przy wyłączonej funkcji wiercenia maksymalna energia udaru wzrasta podczas dłutowania do 10 J. Aby optymalnie dopasować urządzenie do wymogów danego zadania i właściwości materiału możliwa jest elektroniczna regulacja energii udaru. Ciekawym rozwiązaniem jest tzw. "pokrętło relatywne" służące regulacji elektronicznej. Przy odłączeniu urządzenia od sieci ustawia się ono automatycznie na najwyższą moc udaru. Rozwiązanie to ma zapobiegać przypadkom, gdy użytkownik przy kolejnym uruchomieniu młota nie mógłby pracować z optymalną mocą na skutek wcześniejszej zmiany ustawienia energii udaru. System "Turbo Power" pozwala na uzyskanie większej energii uderzenia przy przełączeniu młotka z funkcji wiercenia na funkcję kucia.

Ergonomiczny włącznik funkcjonuje w trybie wiercenia jako włącznik czuwakowy, co zwiększa bezpieczeństwo pracy, zaś po wyłączeniu funkcji wiercenia można go zablokować do pracy ciągłej w trybie dłutowania. W przypadku zaklinowania się wiertła czy koronki na zbrojeniu sprzęgło bezpieczeństwa zapewnia odłączenie napędu przenoszonego z silnika na wiertło.. Dwustopniowy system tłumienia drgań ("Vibration Control") zmniejsza drgania o 50%, umożliwiając niemęczącą pracę.

Urządzenie zostało wyposażone w system "Vario Lock", dzięki któremu można ustawić dłuto w 12 różnych pozycjach. System "Constant-Electronic" zapewnia utrzymanie stałej ilości udarów niezależnie od obciążenia maszyny (w zakresie mocy elektronarzędzia). O konieczności wymiany szczotek informuje lampka serwisowa, na 8 godzin przed ich całkowitym zużyciem. Wzmocniona włóknem szklanym obudowa z tworzywa sztucznego zapewnia izolację elektryczną i termiczną użytkownika. Dodatkowo amortyzuje upadki urządzenia z dużej wysokości. Duży uchwyt główny i regulowana rękojeść pomocnicza pozwalają na wygodne operowanie maszyną. Zoptymalizowane uszczelnienie układu pneumatycznego gwarantuje ochronę mechanizmu przed wnikaniem kurzu oraz odpływem smaru, zapewniając tym samym
długą żywotność urządzenia.

Młot udarowo-obrotowy BOSCH GBH 5-40 DE

2.2. Młot udarowo-obrotowy Bosch GBH 3-28 E.

Firma Bosch wprowadziła na rynek nowy młot udarowo obrotowy GBH 3-28 E z systemem mocowania SDS -plus . Najwyższa jakość wykonania została potwierdzona w praktycznym teście wytrzymałościowym w którym wykonano 50 000 otworów o średnicy 14 mm na głębokość 85 mm w betonie średniej gęstości . Duża moc 720 W sprawia że możemy wiercić w betonie nawet do 28 mm a w cegle koronkami do 82 mm .Niezastąpiony na każdej budowie podczas wiercenia .

Dzięki systemowi SDS beznarzędziowo , szybko i sprawnie wymieniamy wiertła. Elektroniczna regulacja obrotów (w zakresie od 0-800 ) na minutę pozwala na optymalny wybór prędkości obrotowej dla delikatnego nawiercenia otworu . Bardzo mały ciężar tylko 3,3 kg sprawia że można długo i wydajnie pracować nie odczuwając fizycznego zmęczenia . 4 tys. udarów na minutę przy energii jednego uderzenia 3.3 J sprawia że każdej twardości beton nie stanowi podczas wiercenia żadnego problemu a praca staje się przyjemnością .

Możliwość przełączania na wiercenie bez udarowe , zwiększa uniwersalność zastosowania . GBH 3-28 E wyposażony jest w nowy prosty sposób ustawiania głębokości wiercenia , w pełną izolację , dzięki zewnętrznej obudowie z poliamidu wzmocnionego włóknem szklanym . Pokrywa serwisowa pozwalająca na szybko wymianę szczotek to kolejne ułatwienie pracy użytkownikowi dla osiągania coraz lepszych wyników pracy . Idealny dla instalatorów , elektryków , hydraulików wszędzie tam gdzie wymagana jest precyzja i szybkość wykonania .

Młot udarowo-obrotowy BOSCH GBH 3-28 E

7. EKSPLOATACJAPrzy stale rosnącej liczbie użytkowników młotów w Polsce, pojawia się coraz więcej pytań odnośnie ich eksploatacji. Podstawowym elementem, który zużywa się w czasie pracy młota jest oczywiście grot. Niestety w nielicznych przypadkach nie jest to normalne zużycie, lecz grot pęka nagle, łamiąc się na dwie części. W takim przypadku użytkownik często twierdzi, iż przyczyną pęknięcia jest wada materiałowa grota. Jednak, jak pokazuje doświadczenie ponad 90% pęknięć powstaje na skutek uszkodzenia zmęczeniowego, Głównym powodem powstawania uszkodzenia zmęczeniowego jest łączne występowanie naturalnej ciągłej zmiany naprężeń w grocie oraz wygięcie grota podczas pracy, będące czynnikiem zależnym od sposobu eksploatacji. Wygięcie pojawia się gdy, kąt pomiędzy osią grota i powierzchnią kamienia jest inny niż 90^o. Ryzyko zniszczenia grota pracującego na zginanie zdecydowanie zwiększa brak odpowiedniego smarowania tulei i grota.

Tak więc, naprężenia zmęczeniowe zależą przede wszystkim od sił zginających, zastosowania młota i kwalifikacji oraz dbałości operatora.

Ponad 50% uszkodzeń zmęczeniowych bierze swój początek na skutek zakleszczania grota w dolnej tulei narzędziowej, które ma miejsce, gdy tuleja podczas pracy młota ma styk z grotem.

Podczas pracy młota tuleja i grot poruszają się względem siebie w kierunkach przeciwnych. Jeśli w pewnym momencie dojdzie do punktowego zgrzania obu elementów to przy wyraźnej zmianie ich wzajemnego położenia (np. grot wysuwa się z tulei) następuje wyrwanie kawałka materiału z powierzchni grota.

Uszkodzenia zmęczeniowe powstałe na skutek zakleszczania pojawiają się przeważnie w miejscu dolnej tulei narzędziowej, jednak mogą powstać również w okolicach tulei górnej i rowka mocowania grota.

Aby zabezpieczyć się przed uszkodzeniem zmęczeniowym narzędzia należy przede wszystkim wydajnie smarować tuleję i grot oraz odpowiednio przeszkolić operatora . Efektywne smarowanie można poprawić poprzez zastosowanie systemu automatycznego smarowania "RAM-LUBE" oraz dbałość o stan uszczelnień dolnej tulei narzędziowej.

SZKOŁA ASPIRANTÓW

PAŃSTWOWEJ STRAŻY POŻARNEJ

w KRAKOWIE

Turnus XI

TEMAT : MŁOTY UDAROWO-OBROTOWE

Wykładowca: Wykonał:

st. kpt. mgr inż. Robert Wolański str. kdt Gabriel Różycki

Kraków 2003 r.

1

11

---