1. A megmunkálási módok osztályozása

1. A megmunkálási módok osztályozása

a) Szerszámgép (megmunkálási mód) alapján

Bővebb értelmezésben: - tömeg csökkentő (anyagszétválasztó) - tömeg megtartó - tömeg növelő

A forgácsoló eljárások osztályozása sokféle szempont szerint lehetséges

pl. forgácsoló megmunkálások pl. hőkezelések, öntés, szinterelés pl. bevonatolás, hegesztés, ragasztás

Alaptechnológiák:

-

esztergálás fúrás marás gyalulás köszörülés stb.

- forgácsolás - képlékeny alakítás - egyéb

c) A leválasztott forgács elméleti jellemzői alapján - forgácskeresztmetszet állandó változó - a forgácsleválasztás jellege folyamatos szakaszos d) Az alakképzés geometriája alapján - profilozás ( a szerszám alakjának negatívja alakul ki a munkadarabon) - generálás,lefejtés: a szerszám él és a mdb relatív mozgása alakítja ki a felületet - (másolás): mesterdarab alakját követi a szerszám

b) Szerszám élgeometria alapján - határozott élű szerszámokkal - határozatlan élú szerszámokkal

e) A megmunkálás mozgásviszonyai (főmozgás) alapján -

egyenesvonalú forgó rezgő stb. f) A a hsznosított energia tipusa alapján -

mechanikai hő (elektro-termikus) kémiai elektro-kémiai

Kükönleges megmunkálások felosztása

2. Kükönleges megmunkálások - Kifejlesztésüket a megmunkálandó anyagok fejlődése indikálta - anyagválasztás ⇒ anyagkészítés

Új anyagszétválasztási technológiák - A szerszám (ha van) nem kell keményebb legyen a munkadarabnál - Különböző energia formák hasznosítása: - Mechanikai - Hő Különleges megmunkálás: - Kémiai Fizikai folyamatuk lényegében vagy - Elektrokémiai folyamatjellemzőkben jelentősen különböznek a hagyományos eljárásoktól

2.1. Elektroeróziós megmunkálások

Elektroeróziós megmunkálások

(Szikraforgácsolás, EDM Electro Discharge Machining)

Hőenergiát hasznosító eljárás (A hőenergiát különféle módokon hozhatjuk létre, e szerint különböztetjük meg az eljárásokat) - szokták ezt az eljárást az ún. villamos megmunkálások közé is sorolni - a villamos energiát nem mechanikaivá alakítja, hanem hőenergiává - az anyagleválasztásra fordított hányad kevés, a hatásfok kicsi - csak villamosan vezető anyagok munkálhatók meg így - szerszáma: elektróda, a mechanikai tulajdonságok nem fontosak - vezetőképesség - hőkapacitás - olvadáshő

Erózió:

Külső hatásra létrejövő jelentős mértékű roncsolódás

Elecktro-erózió: Elektromos kisülés hatására jön létre

- szikrakisülés - ívkisülés Kisülések szabályozása

hatására megy végbe

Elektroeróziós megmunkálás

Szikraforgácsoló rendszer elemei Szikraforgácsolás: - elektródákat (T – W) egyenfeszültségre kapcsol - dielekrikumba (szigetelő folyadékba) merülve - kisüléssorozat létrehozása az elektródák között

1: dielektrikum 2: előtoló mű 3: generátor E: szerszám W: munkadarab

2.1.1 Az anyagleválasztás folyamata szikraforgácsoláskor

2.1.2. A szikraforgácsoló rendszer elemei Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése

- feszültség kapcsolása az elektródákra - potenciálkülönbség létrejötte a dielektrikumban az elektródás között (80-250V) - ionizáció a folyadékban (a) - a szigetelő „átüt”, vezető csatorna jön létre (szikra, ív) (b, c, d) - az ív hőmérséklete nő (10000K), gázbuborék keletkezik (c, d, e) - az anyag megolvad, gőzzé válik, szétfröccsen (e) - az ívfeszültség gyorsan esik, az energia utánpótlás megszűnik, a kisülési csatorna összeomlik, a gázbuborék szétrobban (f) - a megolvadt fém apró cseppekben szilárdul, kényszeröblítés - deionizáció, a teljes ciklusidő ~ 10-50µs

Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése

a) A szikraforgácsoló gép gerjesztése A megmunkálási ciklust ún. impulzusgenerátorokkal vezéreljük - vezérelt impulzusgenerátor a generátor egyenfeszültségét tranzisztor és kapcsoló segítségével visszük az elektródákra - relaxációs generátor (olcsó) kapcsoló és tároló elemként kapacitást és induktivitást alkalmaznak - számítógépes vezérlés

b) Dielektrikum

Öblítési technikák

Szükséges tulajdonságok: - kis vezetőképesség (kisebb távolságnál jön létre a kisülés, nagyobb energiasűrűség, jobb leképzés) - viszkozitás: nagyoláshoz nagy simításhoz kicsi - ne legyen egészségre ártalmas, - nagy forráspont ill lobbanáspont - anyaguk jellegzetesen: petróleum bázisú paraffinok vagy deionizált víz (kis furatok pl.) - hűteni és szűrni kell - a munkatérben mindig friss kel (áramoltatás)

Normál Sugár

Fordított Rezgetéses

c) Szerszám elektróda Szükséges tulajdonságok: - magas olvadáspont - jó elektromos vezető - könnyen megmunkálható Leggyakoribb szerszámanyagok: - vörösréz, sárgaréz - grafit

A grafit napjainkban kezdi kiszorítani a rezet: Hőtágulási együtthatója a negyede a rézének, (alak és mérethűség) Sűrűsége ötöde a rézének, (könnyebb) Leválasztóképessége 1,5-3 –szor nagyobb Az elektróda kopása

Kisebb a kopása Nagyobb méretek alakíthatók ki belőle Nagyobb hősokkal szembeni ellenállás Megmunkáhatósága sokkal könnyebb

- mennyiségi - sarok - frontális - oldal

A grafit szublimál 3550 °C-on, fekete füstfellegek kísérik a EDM-et

d) Technológiai jellemzők - a leválasztott anyagrész annál nagyobb, minél nagyobb a kisülés energiatartalma

Technológiai jellemzők - anyagáram, mm3/min, időegység alatt leválasztott anyag - az elektróda relatív kopása, %, elektróda kopás/mdb fogyás általában <10% elérhető (van példa 2 %-ra is) - áramerősség: Iv - ciklusidő: ti

Egyszeri szikrakisülés okozta kráter fémfelületen

Az áramerősség hatása a relatív kopásra

e) A felület minősége - irányítottság nélküli kráterek áthatása

Az optimumérték 3-4 A áramerősségnél van d, h (Rmax) méretekkel jellemezhető - a felületi rétegben jelentős változások történnek - a ciklusidő és az áramerősség befolyásolja elsősorban

Az áramerősség és a ciklusidő hatása a felület érdességére

Azonos energia esetén Ie növelésével d csökken, h nő tc növelésével d nő, h csökken

f) A megmunkálás pontossága

A felület alatti rétegek tulajdonságai A hőhatás zónájában megváltozik a szövetszerkezet ill. az anyag tulajdonsága

Elsősorban az alkképzés pontosságát értjük alatta. Több tényező befolyásolja:

pl. edzett acél - a gép kinematikai pontossága - beállítás pontossága - szerszám gyártási pontossága - hő okozta deformációk - elektróda rés egyenetlensége - elektródafogyás - egyenlőtlen anyagleválasztás

- Felület nagyon kemény - Maradófeszültség: az ujraszilárdult rétegben húzó, alatta nyomó (kedvezőtlen) - Rossz kifáradási tulajdonságok - Felületi réteg hálós repedésének veszélye

g) A szikraforgácsolás változatai

Huzalos szikraforgácsolás - huzal: 0,05-0,3 mm átmérőjű vörös- vagy sárgaréz - szigetelő folyadék: deionizált víz - a huzal lassan fogy, pótolják - elektróda rés egyenetlensége - elektródafogyás - egyenlőtlen anyagleválasztás

Valódi változatok: - tömbelektródás - huzalelektródás

Ma már CNC vezérlésűek Léteznek kombinált berendezések is.

2.2. Lézer sugaras megmunkálások (LBM, Laser Beam Machining) Lézersugárzás: 1917 Einstein elmélete Az első ipari lézereket (rubin és He‐Ne lézerek) 1960‐ban alkalmazták. Ipari megmunkálások: vágás, fúrás, hegesztés, feliratozás, hőkezelés, átolvasztás, felületi mikroötvözés Lézer: nagy energiasűrűségű (koncentrált), párhuzamosított fénynyaláb, mintha végtelenben lévő fényforrásból jönne, kis átmérőben szabályozható.

Lézersugár előállítása

Jellegzetes ipari lézer fényforrások

‐ Rubin lézer ‐ Nd‐YAG lézer (Neodímium‐Yttrium‐Alumínium‐Gránát) ‐ CO2 lézer ‐ csak azok a sugarak maradnak meg a Rubin lézer ‐ Energia bevitellel (fény, hő) gerjesztjük az atomok, molekulák, ionok elektronjait, vagy megváltoztatjuk a molekulák rezgési állapotát. ‐ A gerjesztett elektronok magasabb energianívójú elektronpályára kerülnek. ‐ Az alapállapotba történő visszatérés során a két elektronpálya energiakülönbségének megfelelő hullámhosszúságú fényt sugároznak ki. ‐ A kisugárzott fényt rezonanciával erősítjük (a lézerkamra a hullámhossz felének egész számú többszöröse, egyik vége teljesen visszaveri a fényt, a másik részlegesen).

rendszerben, amelyek szigorúan párhuzamosak a kristály hossztengelyével. ‐ amikor a fény energiája meghaladja azt a mértéket, amely már ki tud lépni a féligáteresztő tükrön, a lézer világítani kezd. ‐ a két tükör miatt a kilépő fény már nagyon párhuzamos nyalábokból áll ‐ a sugár széttartása (divergenciája) elhanyagolhatóan kicsi.

A lézerfény jellemzői

Jellegzetes ipari lézer fényforrások ‐ CO2 lézer – elektromos gerjesztés (hő)

Párhuzamos fénynyaláb (egy közönséges izzóval ellentétben). Monokromatikus, mivel a gerjesztett atomok meghatározott frekvenciájú sugárzást bocsátanak ki (a közönséges izzó fehér fénye különböző frekvenciájú sugárzások keveréke). Polarizált (egy síkban rezgő) fény. A lézerek energiája kis térrészben koncentrálódik, impulzus üzemmód esetén nagyon rövid időtartamban. A lézerfény teljesítménysűrűsége nagy (a megszokott fényforrásokénak sokszorosa lehet). A lézerek hatásfoka nagyon kicsi (0,1‐18%).

A lézerfény tulajdonságai

Nem befolyásolja a mágneses tér. Nem szükséges, hogy a munkadarab elektromos vezető legyen. Minden anyaggal kölcsönhatásba lép (fém, műanyag, fa, kerámia). Működéséhez nem kell vákuum. Nem keletkezik röntgen‐sugárzás.

Lézerek alkalmazása

Megmunkálások:

Speciális alkalmazások:

¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

Vágás Fúrás Hegesztés Jelölés, gravírozás Felület strukturálás Marás, üregképzés Ötvözés, hőkezelés Bevonás

Prototípus gyártás (SLA, SLS, LOM..) Speciális bevonatok (LCVD, ..) Képalkotás, optika Spektroszkópia Mérés Lézer sebészet Lézer fogászat

A lézersugaras megmunkálások lényege

A lézeres megmunkálógépek felépítése

‐ A lézeres megmunkálások során a foton energiáját visszük át a céltárgyra termikus vagy fotokémiai energia formájában. ‐ Az energia átvitel eredményeként a céltárgy anyaga megolvad, és az olvadékot gázsugárral eltávolítjuk, vagy közvetlenül elpárologtatjuk. ‐ A lézeres megmunkálások lokalizált, kontaktusmentes eljárások, az erőhatások mikro‐skálán mozognak (a foton‐nyomás hatása elhanyagolható).

‐ lézersugár előállítása

‐ sugárvezetés

‐ sugárformálás, fókuszálás

‐ kezelés (relatív mozgás) A relatív mozgás többféleképpen is megoldható

Lézersugaras vágás Mozgató rendszerek

‐ nagy energiasűrűségű, erősen fókuszált (d=0,1 mm) koherens fény hatására a fém megolvad és részben elpárolog vagy elég, ‐ az energia 10‐11 s alatt hővé alakul, ‐ vágási sebesség: 1‐10 m/min, ‐ energiasűrűség: 104‐105 W/mm2, ‐ a munkagáz (pl. argon, nitrogén) a megolvadt anyagot kifújja, ‐ vékony vágórés, ‐ relatíve keskeny hőhatás zóna

Lézersugárral megmunkálható anyagvastagságok

Lézersugaras technológiák

‐ acél: 15 (20) mm ‐ műanyag. 25 mm

Lézersugaras technológiák Lézersugaras fúrás

Lézersugaras technológiák Lézersugaras hegesztés

2.3. Plazmasugaras megmunkálások

Lézersugaras technológiák

(Plasma Beam Machining, PBM)

Lézersugaras gravírozás

Plazma ‐ nagy energiaállapotú gáz ‐ az anyag „negyedik halmazállapota” ‐ ionok és elektronok halmaza ‐ egyenáramú ív segítségével állítják elő ‐ 107 K hőmérséklet hozható létre

Plazma előállítása

‐ elektróda (‐) általában wolfram ‐ munkadarab (+) ‐ kettő között ív jön létre ‐ a részecskék ütköznek a gázatomokkal, ionok jönnek létre ‐ vágógáz és védőgáz hozzávezetés ‐ gáz: ne legyen eróziós hatása, ne károsítsa az elektródát és a fúvókát

A plazmavágás berendezései

A plazma sugár hőmérséklet eloszlása (4 mm –re a kilépéstől)

Plazmával segített forgácsolás

2.4. Elektronsugaras megmunkálások (EBM, Electron Beam Machining) A munkadarabra irányított sugár felgyorsított elektronokból áll, melyet élesen fókuszálnak. Az elektronsugár mozgási energiája becsapódáskor hőenergiává alakul, helyi felmelegedést okoz. A felületi réteg megolvad és elgőzölög még mielőtt a fejlődött hő vezetés útján az anyagba jutna. Az elektronsugár elektromágneses tér segítségével jól fókuszálható, gyorsan mozgatható, mozgása programozható. Hátránya hogy az elektronsugár a levegő nitrogén és oxigén molekuláival ütközve szétszóródik és így csak vákuumban alkalmazható. Ipari megmunkálások: Használják: polimerizálásra, felületi edzésre, hegesztésre, fúrásra, vágásra, marásra, gravírozásra. Ezzel megmunkálható az acél a gyémánt a kerámia az üveg a kvarc stb. Finommechanikában, mikroméretű megmunkálásokra, vékony rétegek lemunkálására.

Elektron ágyú

‐ Kibocsátja az elektronokat (katódsugárcső) ‐ katód: volfrám, tantál ‐ felgyorsítja az elektronsugarat 200 000 km/s (a fénysebesség 66%‐a!) ‐ elektromágneses mező: kis‐ (<30 kV) és nagyfesz. (>100 kV) rendszerek ‐ fókuszálja a munkadarabra (elektromágneses lencse ) ‐ nagy energiasűrűség (1 MW/mm2) ‐ röntgen‐sugár veszély

A vákuum feladata

‐ csökkenti a szennyeződéseket (hatása azonos a tiszta argonéval) ‐ megakadályozza a levegőt alkotó gázok molekuláival való ütközéseket ‐ megakadályozza az égést

Elektronsugár vákuumban

Elektronsugár levegőben

Elektronsugaras megmunkálások alkalmazása

Precíziós finommegmunkálásokhoz: pl. finomfúrás (∅<10μm)

• Speciális szűrők készítése (saválló acélból) • Fémek (Ti ötvözetek) és nemfémek, ultrakemény, rideg és törékeny anyagok (kerámiák, zafír, kvarc) precíziós fúrása

‐ lemezvastagság 0,01‐5mm ‐ a munkadarab a másodperc milliomod része alatt 1000 °C‐ra hevül, helyi olvadás és elpárolgás ‐ az üreg belsejében kialakult nagy nyomás ki‐ és felfelé préseli az olvadékot a lyukból, ‐ rendkívül pontos, kis átmérőjű furatok

‐ a sugár könnyen eltéríthető ‐ hátrány: vákuum kell

Az elektronsugaras megmunkálás energiasűrűsége

2.5 Kémiai megmunkálások CHM (Chemical Machining)

A kémiai megmunkálások a • marandó munkadarab és a • marószer között lejátszódó vegyi reakciókon alapulnak. Az anyagleválasztás tehát közvetlenül a marószer és a munkadarab kölcsönhatásában történik, nincs szükség áramforrásra. A folyamatokat legfeljebb hevítéssel vagy keveréssel intenzifikáljuk. Elsősorban agresszív maró anyagok alkalmasak. Alumínium, színesfémek és nemfémek (pl. üveg megmunkálására alkalmasak). Nem nagyméretű alkatrészek gyártásakor.


Maratás A megmunkálandó munkadarab felületet a megfelelő marószerrel közvetlen kapcsolatba kell hozni. Amelyeket nem akarunk megmunkálni, a marószer elől el kell takarni. Az alkatrészek felülettel párhuzamos rétegeinek meghatározott helyen való eltávolítására ill. vékony lemezek külső kontúrjának, áttöréseinek kialakítása. Megmunkálás lényege: • fémből készült munkadarabot megfelelő marószerbe helyezzük, • a felületük és az oldószer (marószer) között kémiai folyamatok játszódnak le, • a reakció termékek eltérő tulajdonságaik révén leválnak a felületről, ezzel biztosítva a további felületelemek marószerrel való érintkezését.


3.1. Maratás Technológiai paraméterei: ‐ A munkadarab és a vegyszer anyaga ‐‐‐‐‐ elsősorban ez határozza meg ‐ a merítés időtartama ‐ a hőmérséklet Oldószerként acélnál: sósav, kénsav, foszforsav keveréke üvegnél: hidrogénfluorid (folyékony – üvegszerű, fényes gázállapot – matt ) Takaráshoz: acélnál: tisztítás után különböző állapotú gumi, amit rászárítanak üvegnél: viasz, parafin Védő réteggel részben fedett felületeknél a bevonat határánál alámaródás tapasztalható (maratás mélységével egyezik meg).


2.5. Kémiai megmunkálások CHM (Chemical Machining)

Maratás

Maratás

Pontosság: elsősorban a munkadarab pontossága határozza meg Felület minősége Érdesség: munka jellegéből adódóan nem lényeges közelítőleg eredeti felületnek felel meg Felületi réteg állapota : változásokat (keménység, szövetszerkezet, felkeményedés) a megmunkálás (!) nem okoz. Kifáradást rontó tényező nincs.

Leggyakoribb alkalmazása: • finommechanikában, műszertechnikában főként vékony (néhány tized mm vastagságú) lemezekből készült, bonyolult alakú alkatrészeket gyártása • üveg maratás • félvezetőtechnika • nyomatott áramkörök készítése • homogén és heterogén szövetszerkezetek vizsgálata, egyes fázisok megkülönböztetése és a szemcsehatárok láthatóvá tétele

Leggyakoribb alkalmazása: • finommechanikában, műszertechnikában főként vékony (néhány tized mm vastagságú) lemezekből készült, bonyolult alakú alkatrészeket gyártása • üveg maratás


Kémiai polírozás Megfelelően választott erős savba mártott érdes felületről a csúcsok lemaródnak, míg a mélyedésekben az anyag nem oldódik. Ennek oka, hogy a csúcsokon és a mélyedésekben különböző az oldószer koncentrációja (és ennek megfelelően a pH értéke is), a mélyedésekben passziváló hártya képződik, amely gátolja a fém oldódását. Túlmaratás lehetséges!


Kémiai polírozás Az egyenlőtlen maródás következtében a felület fokozatosan simább lesz, fényesedik. Polírozáshoz általában foszforsav–salétromsav–ecetsav megfelelő keverékét használják. Leggyakoribb alkalmazási területe : különböző munkadarabok fényesítése.

2.6 Elektrokémiai megmunkálások

Jellegzetes eljárások

(Electron Chemical Machining, ECM) A folyamat lényege az un. anódikus oldódás

Anód (+): ‐ töltéscsere ‐ fémleválás ‐ O2 keletkezik

Katód (‐): ‐ töltéscsere ‐ H2 keletkezik

Elektrolit: NaCl vizes oldata ‐ csapadék keletkezik (Fe‐OH) ‐ hőfejlődés ‐ csak a vizet kell pótolni ‐ az intenzitás az áramerősségtől függ

Az elektrokémiai megmunkálások előnyei: • A szerszámkopás elmaradása. • Az alacsony megmunkálási hőmérséklet. • A szövetszerkezeti változások elmaradása.

Elektrokémiai süllyesztés

1. 2. 3. 4.

Elektrokémiai süllyesztés Elektrokémiai sorjátlanítás Elektrokémiai polírozás Elektrokémiai köszörülés (elizálás)

Elektrokémiai süllyesztés vázlata


Szerszám (katód): vörösréz, sárgaréz vagy rozsdaálló acél A szerszámba furatokat készítenek, ezeken keresztül vezetik be az elektrolitot mintegy 10‐25 bar nyomáson. Az elektrolit áramlási sebessége a munkahézagban 10÷50 m/s.

NaCl →molekulái felbomlanak, nátrium + víz → nátrium hidroxid + hidrogén 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 anód: vas oldódik, vasklorid 2 Cl + Fe → FeCl2 a nátriumhidroxid és a vasklorid reakciója következtében nátriumklorid és vashidroxid 2 NaOH + 2 FeCl2 → 2 NaCl + Fe(OH2)

Elektrokémiai süllyesztés Jellemző adatok (techn. adatok): Elektrolit: NaNO3, NaCl, KCl, HNO3 vizes oldata Munkafeszültség: 5 ÷ 20 V Áramsűrűség: 0,1 ÷ 4 A/mm2 Munkarés (s): 0,05 ÷ 1 mm vf előtolósebesség: 0,2 ÷ 10 mm/min Anyagáram: 1 ÷ 2,5 mm3/A min Jellemzői: •

A munkakéregből a vashidroxidot tartalmazó elektrolitot elszívjuk, tisztítás és szűrés (ülepítés) után az elektrolitot ismét visszavezethetjük az elektrolit tartályba.

•

A katód, az elektrolit nátriumklorid része nem fogy; a víz fogy → utánpótlás + koncentráció biztosítás.


Elektrokémiai süllyesztés Jellemzői: •

A katódon hidrogén válik ki, robbanásveszélyes gázbuborék formájában ... → csökken az anyagleválasztási sebesség.

•

Öntöttvas acélok megmunkálásakor az ionsav gyakran mérgező anyagokat tartalmaz → környezetvédelmi utasítások. Elektrolit elektromos ellenállása miatt hő keletkezik, hűtésről gondoskodni kell.

•

Felületminőség: igen kedvezően alakul – ausztenites, saválló, rozsdamentes acéloknál Rmax < 1 μm – szénacélok Rmax = 5‐10 μm – szemcseszerkezet nem szenved változásokat – jól tükrösíthető Alkalmazási terület: – Nagy keménységű, nehezen megmunkálható anyagok. – Néhány nemesfém és nem nemesfém (karbidok miatt) nem.

Elektrokémiai sorjátlanítás

Elvi vázlat

• Hatásmechanizmus azonos az elektrokémiai süllyesztéssel, de nincs előtoló mozgás. • Az elektródákat a munkafeszültség bekapcsolása és az elektrolit hozzávezetése előtt megfelelő távolságra (0,5–1 mm) beállítjuk • A szerszám nem dolgozó részeit szigeteljük.

Elektrokémiai sorjátlanítás

Elektrokémiai polírozás

‐

Munkadarabot elektrolittal megtöltött kádba helyezzük.

‐

Elektródok közötti távolság lényegesen nagyobb mint elektrokémiai süllyesztésnél.

Elvi vázlat

• Az áramerősség a csúcshatás és a kis elektródaköz miatt a kiálló sorjánál (csúcs‐hatás) a legnagyobb. • Faraday –törvény – itt a legnagyobb az anyagleválasztási sebesség is. • Az elektródák megfelelő kialakításával, különösen bonyolult alakoknál, nagysorozat és tömeggyártásban rendkívül gazdaságosan alkalmazható.

Következmény: + áramsűrűség nagyon alacsony + mdb. felületéről nagyon vékony réteg válik le + az áramsűrűség a mdb. érdesség csúcsain nagyobb (mélyebb rétegeket az elektroliton képződő sófilm tölti ki + a felület egyenetlenségei fokozatosan lemunkálódnak, a felületi érdesség javul



Speciális alkalmazások, finom felületek létrehozása.

kiindulási állapot

Orvosi implantátumok (térdízület)

durva sorjátlanítás csiszolással 10 perc elektro polírozás

Elektrokémiai köszörülés (elizálás) Anódmechanikai megmunkálás

Elektrokémiai köszörülés (elizálás)

‐ A hagyományos köszörülés és az elektrokémiai anyagleválasztás kombinációja. ‐ Az elektrokémiai megmunkálás előnyeit (szerszámkopás elmaradása, az alacsony megmunkálási hőmérséklet, szövetszerkezeti változások elmaradása) a köszörülésre tudjuk átültetni. ‐ Szerszám: fémkötésű (elektromosan vezető) köszörűkorong

A mdb. felületén keletkező anód‐filmet (amely az elektrokémiai oldást hátráltatja) a mozgó szemcsék eltávolítják.

Elektrokémiai köszörülés (elizálás)

‐ szerszám: abrazív szemcsék, pl. bórnitrid (szigetel) fémes kötőanyagban (vezető) ‐ alapvetően anódos megmunkálás ‐ a szemcsék csak a leválasztott anyag eltávolításában segítenek ‐ fontos a megfelelő résméret biztosítása 1: csiszoló szemcsék 2: fémes kötőanyag 3: munkadarab 4: fellazított réteg 5: elektrolit

Elektrokémiai köszörülés (elizálás) Alkalmazás: ‐ keményfém szerszámok élezése nagy‐ sorozat és tömeggyártásban ‐ alakos keményfém élezése

‐ NC köszörűgépen komplex profilok kialakítására ‐ kemény anyagok (zsugorított karbidok, alaktartó ötvözetek: Inconel, Nimonic, titánötvözetek, fémkompozitok: Al‐Al2O3) megmunkálása ‐ Speciális szerszám‐elektródokat használnak polikristályos gyémánt (PCD) csiszolóporral

Elektrokémiai köszörülés (elizálás) Speciális alkalmazás: Elektrokémiai korongszabályozás

Az áramerősség hatása az elektrokémiai megmunkálások jellemzőire

• fordított polaritás • elektrokémiai úton a korong fém kötőanyagát oldja, a szemcsékre nincs hatással • minden szemcse hasznosan, a megmunkálás során kopik el, majd a kopott szemcse kihullása biztosítja az új, éles szemcsék felszínre kerülését • az intenzitást (a kötőanyag oldásának sebességét) az áramsűrűség (A/m2) értéke határozza meg, amit az anód‐katód távolságával (az elektrolit réteg vastagságával) állíthatunk be • folyamatosan, megmunkálás közben is alkalmazható, kiküszöbölve a korong szabályozása által igényelt holtidőket

2.7. Ultrahangos megmunkálások 2.7. Ultrahangos megmunkálás (USM)

Ultrahang:

Rugalmas közegben terjedő mechanikai hullám

Ultrahang: azok a hangok, amelyek az emberi hallásküszöb, azaz 20 kHz feletti frekvenciatartományba esnek. Két csoportra osztjuk az ultrahangot, aszerint, hogy a hang intenzitása 1W/m2‐ nél kisebb vagy nagyobb. Eszerint: • aktív ultrahangok, 1 W/m2‐nél nagyobb intenzitás esetén, • passzív ultrahangok, 1 W/m2‐nél kisebb intenzitás esetén.

- terjedésükhöz közvetítő közeg kell - a közegek határától visszaverődnek - a jellemző ultrahang frekvencia: 16 kHz - 100 MHz - hallható: 20 Hz - 20 kHz. - infrahangok: 20 Hz alatt - energiasűrűség: 10W/cm2 - ágyú elsütésekor az ágyúcső nyílása mellett közvetlenül 0,001 W/cm2 hangenergia mérhető, - 10 000 ágyút kell elsütni egyszerre

Gázban, folyadékban: longitudinális hullám, szilárd anyagokban emellett transzverzális és tágulási hullámok is jellemzőek

Aktív ultrahangokat a műszaki életben megmunkálásra (forgácsolás, vágás, hegesztés, forrasztás, hőfejlesztés, gáztalanítás, tisztítás, stb.) alkalmazzák. Ilyenkor a mechanikus rezgés munkavégző képességét használják ki. Passzív ultrahangokat elsősorban a mérés‐ és híradástechnikában, valamint a katonai felderítésben alkalmaznak. Az ultrahangok (általában) longitudinális, azaz hosszirányú hullámok, melyek az átvivő közeg molekuláinak gerjesztésével terjednek, elhanyagolhatóan kicsi csillapítással. A levegőben az ultrahang hangsebességgel terjed (20 °C‐on 343 m/s). A terjedési sebesség a közvetítő közegtől függ: • acél és alumínium: 5100 m/s, • beton: 3800 m/s, • víz: 1460 m/s.

Ultrahangos anyagleválasztás:

Aktív ultrahangok alkalmazási területe elsősorban a kemény, rideg anyagok megmunkálása: o üveg o zafír o korund (alumínium oxid) o ferrit o PCD (polikristályos gyémánt) o piezokerámia o kvarc o szilícium karbid bevonat o műszaki kerámia

Ultrahangos anyagleválasztás animáció: 1. Munkadarab 2. Rezgő szerszám 3. Csiszoló‐szuszpenzió Víz vagy olaj + csiszoló anyag (30‐ 60 %) Csiszoló anyag: legjobb a gyémánt lenne (drága!), bór‐karbid (B4C) vagy szilícium‐ karbid (SiC), esetleg alumínium oxid (Al2O3)

Ultrahangos megmunkálógépek Ultrahangos anyagleválasztó berendezés elvi felépítése:

Magnetosztriktor és koncentrátor Piezoelektromos generátor

Koncentrátor kialakítások

Ultrahangos megmunkálás paraméterei

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

A szerszám oszcilláció amplitúdója (a0) ( 15 ‐50 µm) A szerszám oszcilláció frekvenciája (f) (19 kHz ÷ 25 kHz) A szerszám előtoló ereje (F) Szerszám anyaga (lágyacél, titán ötvözés) Az abrazív anyag típusa (bórkarbid, szilícium karbid, alumínium oxid) Az abrazív anyag mérete (d) (100‐800um) A szerszám érintkező felület nagysága (A) Az abrazív anyag koncentrációja (C) A munkadarab és a szerszámanyag szilárdságának aránya λ=σw/σt

Ultrahangos megmunkálás paraméterei Ultrahangos hegesztés:

Ultrahangos hegesztés:

2.8. Abrazív vízsugaras vágás

2.8.1. Az abrazív vízsugaras technológiák történeti áttekintése I.e. : természetes folyósodrás ásványok tisztításához (Egyiptom) I.e. : mesterséges vízsugár ásványok tisztításához (Róma) 1850: vízsugár használata az arany bányászatában (USA) 1930: vízsugár alkalmazása a szénbányászatban (Oroszország, 7 bar) 1950: vízsugaras tisztítás 1960: a vízsugaras vágás kutatása 1970: nagynyomású rendszerek kifejlesztés ( 4000 bar) 1972: első ipari alkalmazások (FLOW) 1980: abrazív por adagolása a vízsugárhoz 1983: kereskedelemben beszerezhető abrazív vízsugaras berendezések 2000: 6000 bar

2.8.2 Az abrazív vízsugaras vágás elve

Vízsugaras vágófej

Vágófej kialakítások

A vágófej működési elve

A vízsugaras rendszerek elemei

1: nagynyomású víz; 2: elsődleges (vizes) fúvóka; 3: keverőkamra; 4: védősapka; 5: fröccsenő víz; 6: munkadarab; 7: a munkadarabot tartó rács; 8: a kádban lévő víz; 9: a munkadarab már vágott része; 10: abrazív fúvóka; 11: abrazív homok

Megmunkáló rendszer

z

A nyomásfokozó

y x

Nyomásnövelő szivattyú

Abrazív adagoló készülék

Abrazív vízsugaras vágófej Rezgős adagoló

Munkadarab

te x t

Vízsugár energiát elnyelő tartály

Nyomás: max. 360 MPa Löketszám: max. 60 1/min Dugattyúarány: 21.5

2.8.4 CAD/CAM tervezés lépései MegaCAD Program

Elhelyezési terv, szimuláció

Formátum konverzió MG Converter Program

Különböző alakzatok előállítása

Nesting Program

Üvegek

Kerámiák

Fémek

Műanyagok

Különböző alakzatok előállítása

Abrazív vízsugaras vágás

Fa

Kompozitok

Abrazív vízsugaras vágás

Acél Nagy vastagságban is !! pl. 132 mm

2.8.5 A vágósugarak fajtái Víz

Víz

Víz

Nyomás létrehozása



Abrazív anyag tároló Vízfúvóka

Vízfúvóka Szívótér (keverőtér)

Abrazív fúvóka

Vízsugaras vágás (WJ)

Abrazív anyag nyomástartó

Injektoros abrazív vízsugaras vágás (AWJ)

Abrazív anyag szuszpenzió Szuszpenziós fúvóka

Abrazív szuszpenziós vágás (ASJ)

2.8.6 A megmunkáló sugár jellegzetességei szuperszonikus sebesség v=500‐1400 m/s

A sugár belső struktúrája

Bernoulli törvény:

v = 2ρp

Sebesség és energia‐ eloszlás a sugárban

v: a sugár sebessége p: víznyomás p=150‐500 MPa ρ: a közeg sűrűsége

A sugár becsapódásának iránya

Kölcsönhatás a környezettel: ‐ a koherens sugár sérül ‐ a levegő mennyisége növekszik ‐ megkezdődik a divergencia ‐ a terhelés változhat: statikus – dinamikus ‐ a környezet elnyeli az energia egy részét

Közvetlenül a kilépésnél célszerű forgácsolni !

Injektoros sugár alkotóelemei

Becsapódási szög: 0‐90o a) merőleges sugár: ~90o b) ferde sugár: <90o c) érintő sugár: ~0o

‐ Kis vízáram 0.5‐5 l/min ‐ Kis forgácsoló erők, max. 100 N ‐ Alacsony hőmérséklet 60‐90 °C ‐ Nincs károsodás az anyagban

víz, abrazív szemcsék, levegő

Tömegarány

Térfogatarány

2.8.7 Az anyagleválasztás lényege abrazív vízsugaras vágáskor Erózió: szilárd részecskékkel való ütközés hatására bekövetkezett jelentős anyagveszteség

Nagy energiasűrűség • képlékeny alakváltozás nyírással • kopás • repedések összenövése • rideg törés • helyi megolvadás (szikrázás)

Berendezés

Anyag

abrazív anyag vágási sebesség keménység abrazív mérete fúvóka magasság repedési abrazív tömegáram tulajdonság fúvóka hossz és keménység átmérő szilárdság nyomás lemez vastagság

Szívós erózió

Rideg erózió

Felgyorsult erózió

Megmunkálás Jellegzetes vízsugárral vágott felület Szívós anyagokra tipikus anyagjellemző: HV

2.8.8 A vízsugaras vágás paraméterei

AWJ

Rideg és szívós erózió vízsugaras vágáskor

‐ forgácsolási zóna ‐ átmeneti zóna ‐ elhajlási zóna

Rideg anyagokra tipikus anyagjellemző: KIc

2.8.9 Pontossági kérdések

Eredmény anyagleválasztási sebesség tűrés felületi érdesség vágórés szélesség és forma

Az irányváltás okozta pontatlanságok Megmunkálási hiba > 0.1 mm

A vágórés lehetséges alakjai (anyag: laminált papír)

A pontosság növelése a vágófej döntésével

30 mm

Vágófej döntése az előtolás síkjában

α2

α1

1 mm

Wtop Wi

Átvágott felület

Wj We

1 mm

Változó vágási front

2.8.10 A bevágási mélység értelmezése

Wb,min v

v

v

v

Wb,max β

Vágófej döntése az előtolás síkjára merőlegesen

v

v

Bevágott alumínium ill. üveg Az anyagleválasztás a bevágási mélységgel jellemezhető

Bevágási mélység

A vágórés alakja az egyik legnehezebben kézben tartható minőségi jellemző

A technológiai paraméterek hatása


2.8.11 A technológiai paraméterek hatása a vágórésre és pontosságra

Bevágási mélység: kmax

Előtolás


Alapvetően az időegység alatt bevitt energiával szabályozható


Nyomás

Fúvóka magasság

Abrazív áram

A technológiai paraméterek hatása

Az előtolás és az abrazív áram hatása a bevágási mélységre ma=6 g/s

ma=5 g/s

ma=4 g/s

depth of kerf k, mm

20,00 18,00 16,00

X12Cr13 stainless steel

14,00 12,00 10,00

p=3000 bar

8,00 6,00 50

m=100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

p=300 MPa

m=400 m=200 m=100

0

traverse rate f, m m /m in

100

200

300

400

500

600

700

800

900

p=250 MPa

m=400 m=200 m=100

80

280

480

680


880

p=200 MPa

90

100

110

120

130

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 150

f=100 f=300 f=500 f=700 f=800

m=400g/min 200

250

300

350

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 150

140

150

f=100 f=300 f=500 f=700 f=800

m=200g/min 200

pressure p, MPa


45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

80

traverse rate f ,mm/min

depth ofkerf k, mm

m=200

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

AlMgSi0,5

250

300

350

pressur p, MPa

depth of kerf k, mm

m=400

70

Az előtolás és az abrazív áram hatása a bevágási mélységre depth of kerf k, mm

depth of kerf k, mm

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

depth ofkerf k, mm

depth of kerf k, mm

Az előtolás és az abrazív áram hatása a bevágási mélységre

60

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 150

f=100 f=300 f=500 f=700 f=800

m=100g/min 200

250 pressure p, MPa

300

350

AlMgSi0,5

Különböző anyagminőségek bevágási mélységei

depth of kerf k, mm

AlMgSi0.5, p=2000 bar

marble, p=2000 bar

Steel X12Cr13, p=2000 bar

2.8.12 A megmunkált felület érdessége

Kétféle lehetséges erózió

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

(200 mm/min)

(250 mm/min)

Rideg (pl. márvány) Szívós (pl. alumínium)

0

250

500

750

1000

1250

Acél:

1500

traverse rate f, m/min

AlMgSi0,5

nehézkes szívós erózió, jelentéktelen rideg erózió

acél

márvány

A megmunkált felület átlagos érdessége

A megmunkált felület átlagos érdessége Saját mérések 12

aluminium aluminium f=127 f=127mm/min mm/min garnet garnet80 80 ma=3,8 ma=3,8g/s g/s dn=0,25 dn=0,25mm mm dm= dm=0,76 0,76mm mm

66 5,5 5,5 55 4,5 4,5 44 3,5 3,5 33

p=207 p=207Mpa Mpa p=345 p=345Mpa Mpa 00

55

10 15 10 15 de depth pthof ofke kerf, rf,mm mm

20 20

99

aluminium aluminium p=345 p=345Mpa Mpa dn=0,25 dn=0,25mm mm dm=0,76 dm=0,76mm mm garnet 80 garnet 80 ma=3,8 ma=3,8g/s g/s

88 77 66 55

f=64 f=64mm/min mm/min f=191 f=191mm/min mm/min

44 33

p=200, 250, 300 Mpa, ma= 200, 400 g/min

10

8

Ra, um

77 6,5 6,5

surfaceroughness roughnessRa, Ra,um um surface

surfaceroughness roughnessRa, Ra,um um surface

Irodalmi adatok [B. Havlik, Z. Krajny]

f=100 mm/min Ra ~ 5÷8 μm

6


4

2

f=254 f=254mm/min mm/min 00

55

10 15 10 15 de depth pthof ofkerf, ke rf,mm mm

20 20

25 25

0 0

100

200

300

feed rate, mm/min

400

500

600


A megmunkált felület érdessége p=250 MPa,ma=400 g/min ,f=100 mm/min

A megmunkált felület érdessége

p=200 MPa,ma=400 g/min ,f=300 mm/min

Ra= 6.03 μm Rz=69.41 μm

Ra= 6.74 μm Rz=68.25 μm

Ra= 6.21 μm Rz=57.51 μm

p=200 MPa, ma=200 g/min , f=300 mm/min

A megmunkált felület topográfiája Scanning elektron mikroszkóppal vizsgálva

Wt=10.70 μm Pt= 61.52 μm

Wt=57.60 μm Pt= 94.36 μm

Wt= 54.37 μm Pt= 101.6 μm

2.8.13 Abrazív anyagok

35x

f=100

17x

170x

AlMgSi p=320 MPa dn=0,25 mm dm=0,8 mm garnet 80 ma=6 g/s s=3 mm f=300 mm/min

Használatos abrazív porok: természetes vagy mesterséges •Gránát homok •Olivin •Cu salak •C salak •Kvarc homok •Korund Al2O3 •SiC •Porcelán

Szempontok:

•fizikai tulajdonságok •környezeti hatások •költséghatékonyság •technológiai hatások •ár

Gránát homok A gránát azon szilikátok (SiO4)összefoglaló neve, melyek tetraéderesen kristályosodnak pl. Mg, Ca, Fe, Mn vegyületei. Pl.: almadin pyrope Mg3Al2[SiO4]3 andradit uvarovit Ca3Cr2[SiO4]3 andradit

kvarc

almadin

olivin

Használt gránát 80 abrazív por elektronmikroszkópos képe

38x

200x

77x

200x

Új állapotú gránát 80 abrazív por elektronmikroszkópos képe

25x

100x

150x

250x

2.8.14 A vízsugaras vágás költséghatékonysága

2.8.16 Alkalmazási lehetőségek Laminált szerkezetek és térbeli alakzatok vágása

2.8.15 A vízsugaras vágás előnyei és hátrányai

Hátrány

t1

magas zajszint higroszkópos anyag nem megmunkálható por és gőz termelődés rövid a fúvóka élettartama pontossági problémák (vágási hézag formája, felületi érdesség, stb.) költésges

tw

t2

hp

széles tartományú anyag megmunkálható relatív nagy vastagságú lemez vágható folyamat alatt nincs hőfejlődés minimális alátámasztó erő kevés hulladék anyagra nézve nincs káros kihatás (repedés, edződés) nincs megolvadás és füst termelődés

hw

Előny

Térbeli alakzatok vágása •Többtengelyes robotok alkalmazása •Biztonságtechnikai feltételek megoldása

A vízsugaras megmunkálás alkalmazási lehetőségei

A vízsugaras megmunkálás alkalmazási lehetőségei

2.8.17 További lehetséges megmunkálások Lehetséges műveletek •vágás •fúrás •esztergálás •marás

Kb. 420MPa

„Műveleti sorrend” – sakkfigura készítés

Kb. 600MPa

Esztergálás

Esztergálás Esztergálás

A befejező megmunkáláshoz: •finomabb abrazív anyag •Fogásvétel nélküli megmunkálás

Fúrás •körpályán mozgó sugárral (vágás) •álló sugárral – a megmunkált átmérő a sugárátmérővel azonos

Marás Probléma: A bevágási mélység kézbentartása

Korrekt geometria biztosítása nehéz

3D-s megmunkálási kísérletek

Marás Vízsugaras anyagleválasztási kísérletek

Marás Vízsugaras anyagleválasztási kísérletek

Üzemi nyomás [MPa]

2.8.18 További nagynyomású vízsugaras technológiák alkalmazási területei 400

1. Vízsugaras vágás 2. Falazatok bontása 3. Burkolatok, bevonatok eltávolítása 4. Nagy sík beton felületek gépi eltávolítása 5. Aszfalt érdesítése, eltávolítása 6. Felülettisztítás 7. Bányászat 8. Csatornatisztítás

350 300

1

250

2

200 150

4

3

100 50

6

7

5 8

0 0

50

100

150

200

250

Szállított vízmennyiség [l/min]

Munkavédelmi kérdések

2.8.19 Munkavédelmi kérdések

Azonnali orvosi intézkedés szükséges !!

4. Élettartam növelő megmunkálások (tartósság növelő) Gépek működésekor ⇒ igénybevétel • felületi • felületi réteg • belső keresztmetszet Felületi mikrogeometria (érdesség) hatással van a: • kopásállóságra • fáradási tulajdonságokra feszültséggyűjtés ⇒ kifáradás • működési tulajdonságokra

A megmunkált felületet érő hatás szerint a tartósságnövelő megmunkálások lehetnek: • felületvasalás • felülethengerlés • ütőtestes szilárdítás ⇓ • nő a keménység • csökken az érdesség • nő a hordfelület

Tartósságnövelő megmunkálások célja: A felületi réteg tulajdonságainak megváltoztatása ⇓ elsősorban képlékeny alakítással Eredményeként megváltoznak a felületi réteg tulajdonságai: Felületminőség:

• • • •

érdesség (felületi mikrogeometria) keménység maradó feszültségek szövetszerkezet

4.1 Külső hengeres felület felületvasalása Csúszási súrlódás közbeni jelenségek játszódnak le a vasaláskor, melynek eredményeként: • a felületi érdesség csökken (Ra) • keménység nő • felületi szilárdság nő A forgácsoló technológiák: pl. • köszörülés • Szuperfiniselés, hónolás • tükrösítés • a felületi érdességet javítják • a felületi réteg szilárdságtani tulajdonságait rontják

4

• egyetemes eszterga • célgép

Lehet • rugalmas szerszámkonstrukció • merev szerszámkonstrukció

2

3

2

R1,2

;3,4

R3,35

120°

1

a)

b)

• 1: vasaló gyémánt • 2: foglaló fém • 3: foglalat

1

vc: 25-200 m/min f: 0,02-0,2 mm/min F: 100-600 N

Felületi érdesség

Keménység

0.6

5200

0.5

HVM ,MN/m 2

Technológiai adatok

R a μm

1: feszítő csavar 2: mérőóra (erő) 3: szerszám 4: munkadarab

3 2 1

150°

3

Gyémánt • kemény • μ kicsi • jó hővezető • kicsi a hőtágulása • nagyon kis érdességűre munkálható

gömbalakú

120°

Szerszám: mesterséges vagy természetes gyémánt Gép:

hengeres

Vasalószerszám

150°

Felületvasalás

0.4

Felületi érdesség • elméleti maximális érdesség: f2/8r • tényleges elérhető érdesség: 0,04-0,16 μm Kemény anyagokhoz is alkalmazható: pl. edzett acélok (golyóscsapágy acél, 63-65 HRc)

0.3

4600

4000

0.2

3400 0.1

0

0

200

400

0.12 0.08 f, mm/ford

0.04

0.08 0.12 f, mm/ford

300 v, m/min

100

200 300 v, m/min

200

400 F, N

0.04 100

200

600

600 F, N

4.2 Külső hengeres felület felülethengerlése

σ m ,MN/m 2

Maradó feszültségek 300

vc= 93 m/min f = 0,08mm/min F= 196 N

köszörülés 0

-300

• szerszám: kemény (acél), szférikus vagy gyűrű alakú • gördülő súrlódás történik • kopásállóság és kifáradási határ javul Jellegzetes gőrgő alakok:

esztergálás

Dg= 20-200 mm R = 0,5-200 mm

-600 esztergálás+vasalás -900 köszörülés+vasalás 100

200

300

400 l, m

Jellegzetes eljárások

Technológiai adatok 1: egygörgős 2: egygolyós 3: kétgolyós 4: kétgörgős 5: kétgörgős ferde 6: kétgörgős simító 7: kétgörgős kúpos 8: golyós + eszt. 9: görgős + eszt.

vc: 30-90 m/min F: 200-200000 N

f

f e

0

e

-1200

r

• pneumatikus • hidraulikus • rugós

Felületi érdesség: Ra= 0,01-1 μm kb. tizedére csökken

r

Megelőző érdesség

Erő, előtolás

Görgő sugara

Fogások száma 12 Rz, µm

R z , μm

1.2 1.0

10 8

0.8

6

2

0.6

4 2

0.4 0.2

z

1: eredeti érdesség: Rz= 80 μm 2: eredeti érdesség: Rz= 40 μm .

A keményedett réteg vastagsága: 0,2-20 mm Függ:

Δl ⎞ ⎛ Δl + 2(1 + υ ) ⋅ ⎜ arctg − 1⎟ 2 a ⎝ a ⎠ ⎛ Δl ⎞ 1+ ⎜ ⎟ ⎝ a ⎠ 3

Δl: a képlékenyen alakított réteg vastagsága F: görgőerő a: az érintkezési ellipszist helyettesítő kör sugara υ: poisson szám ReH: folyáshatár

1000

2

4

6

2000 F ,N

8 10 12 14 16 fogások száma

Ábrázolva az összefüggést

• geometriai viszonyoktól • technológiai adatoktól • anyagminőségtől

F 4π = ⋅ 2 a ⋅ ReH 3

0

1

a=

Ha υ=0,3 és

−1

akkor

a=3 ahol

3 ⋅ (1 − ν ) ⋅ F ⋅ R E

1 2 2 1 = + + R d w Dg r

„a” ismeretében F/a2ReH leolvasható Pontszerű érintkezést feltételezve: Δl =

f ⋅e

F 2 ReH

4.3 Külső hengeres felületek ütőtestes szilárdítása

Sörétezés

• szabad vagy korlátozott mozgású testek ütődnek a felülethez • a réteg tulajdonságai dinamikus kölcsönhatás miatt változnak meg

• Sűrített levegő nyomása • Forgó lapátkerék röptető ereje • Gravitáció (saját tömeg) Ezek eredménye: mozgási energiával szilárdítanak

Elterjedt eljárások: • szabad ütőtestes: sörétezés • Kötött elhelyezésű: - szilárdítás forgó ütőtestekkel - szilárdítás vibrációs ütőtestekkel

Sörét: legtöbbször öntöttvas 0,5-5 mm Technológiai adatok:

v: 70-150 m/s Ra: 6,3-25 μm Δl: 0,2-0,5 mm

Forgó ütőtestes felületszilárdítás

Gravitációs sörétezés

• Szerszám: tárcsa szerű, a kerületén elhelyezett gyűrű vagy golyó alakú ütőtestekkel • Gép: pl. eszterga, az ütőtestes berendezés a késtartó helyére fogható

Pneumatikus sörétező

munkadarab alaptárcsa

alakos gyűrű ütőtest

felfogócsap

1: alaptárcsa 2: oldaltárcsa 3: golyókosár 4: acélgolyó 5: szorítócsavar 6: munkadarab

Az alakváltozás mértékére hat még:

Az eljárást befolyásoló tényezők: • • • • • • • •

• az ütőerő nagysága • az ütési impulzus

ütőtestek alakja és mérete az átfedés nagysága „h” v: kerületi sebesség ütőtestek száma anyaga (acélgolyó) f, vw Fogásszám munkadarab anyaga

A mikrogeometriát a fajlagos ütésszám határozza meg:

Nü =

k ⋅ ns ⋅ i d wπ ⋅ f ⋅ nw

k: a golyók száma

A felületi réteg tulajdonságait befolyásolja: • a munkadarab anyaga • ütések száma • ütési impulzus • szilárdítási technológia Technológiai adatok:

Elérhető érdesség, Ra= 0,02-0,05 μm

Nü: 30-70 ütés/mm2 h: 0,05-0,8 mm F: 5-120 N

4.4 Belső hengeres felületek hideg képlékeny megmunkálása

A keménység nagymértékben növekszik Cél: 1: vsz: 41 m/s; h=0,15 mm 2: vsz: 41 m/s; h=0,05 mm 3: vsz: 15 m/s; h=0,15 mm 4: vsz: 15 m/s; h=0,05 mm

h

• mikrogeometria • Pontosság • Felületi réteg tulajdonságai (keménység, hordozó felület, maradó feszültségek)

Vasalás • Golyóval vagy • kúpos alakító elemmel

Kettős kúpos alakító elem:

Golyós:

F

Hengerlés

φD

F

hátsó kúp

3 kosár

kalibráló kúp φd

alakító kúp

1 alakító elem (görgő)

alakító elem (golyó)

f 0

2 támasztó kúp merev (tömör)

merev (szerelt)

Vasalás történhet rugalmas elemmel is (ld. Külső felület vasalása)

• Golyóval vagy • kúpos alakító elemmel

F F

F

f

fv

f

Furathengerlő szerszám konstrukciója 7 β

8 l

5

6

4

3

2

Ütőtestes

1 szerszám befogó fúrórúd

Ritkán, inkább csak nagy átmérők esetén

δ α /2

Morse olaj kenés

n f

f n

f n

n

1. A megmunkálási módok osztályozása

Recommend Documents