ADALÉKOK ÖTVÖZETLEN SZERKEZETI ACÉLOK RIDEGEDÉSÉNEK VIZSGALATAHOZ ROMVARI PÁL - TÓTH LÁSZLÓ -BÉRES LAJOS Kézirat beérkezett: 1973. január 4-én
Bevezetés Az acélszerkezetek és különösképpen a hegesztett acélszerkezetek alkalmazásával egyidejű probléma ezek - makroszkópíkus értelemben vett - képlékeny alakváltozás nélküli, ún. ridegtörése. Már az első ilyen törést (Barnaby, 1879) kommentáló cikk megjelenése után Kirk két fontos következtetésre jutott [l]: - a törés dinamikus igénybevétel hatására, szobahőmérsékletnél kisebb hőmérsék leten, minimális (< 1%) képlékeny alakváltozás után következett be, - ugyanez az acél szobahőmérsékleten elvégzett szakítóvizsgálat során megfelelő képlékenységi tulajdonságokkal rendelkezett. Az utóbbi megállapítás nagyban hátráltatta a ridegtörés okainak alaposabb kutatása! . A hegesztés elterjedésével ugrásszerűen emelkedett a gyakran emberéleteket kiolló s hatalmas anyagi károkat okozó ridegtörések száma. A elsők között említhetők az Albert csatorna közúti hídjai; 1938 márciusától kezdve, pozitív hőmérsékleten rövid idö alatt négy híd ridegtörését jegyezték fel [2]. A legsúlyosabb és egyben legalaposabban kivizsgált katasztrófák a hajósze rkezctek ridegtöréséhez fűzödnek. A probléma súlyosságát mutatja az atény is, hogy a Il. világháborúban az Egyesült Allamokban épített csaknem 5000 hegesztett hajó közül mintegy 1000 hajón észleltek repedést [3]. Közülük több mint 100 súlyosan megsérült, s nem egy teljesen kettétört. Hasonlóan súlyos katasztrófákhoz vezettek a nyomástartó edényeken és csővezetékeken bekövetkezett ridegtörések. NME lüizlemdnyal, ill. sorozat, (iıljııfszet, .-.-'.ı`(!077), 11.1 12.?
| |_;
A nagy katasztrófák a jelenség okainak alapos megismerésére inspirálták a kutatókat. Megállapították, hogy a szerkezeti acélok ridegtörési hajlama --- kohászati tényezőktöl (az acél összetételétől, a dezoxidálási feltételektől, a homogenitásától, az öntés és feldolgozás módjától, stb.), - gyártástechnológiai tényezőktöl (az alkatrészekben megmunkálás hatására kialakult feszültségállapottól, pl. hengerlés, kovácsolás, hőkezelés, hegesztés, stb. következtében), - konstrukciós tényezőktöl (a szerkezet feszültséggyűjtő helyeitől, az egyes elemekben ébredő feszültségektől, stb.), és a - szerkezet üzemi körülményeitől függ. Az előzők alapján nem vezethettek teljes sikerre azok a törekvések, melyek kizárólag a nagyobb szilárdságú acélok előállításával és alkalmazásával kívánták e problémát megoldani, ugyanis már Kirk megállapításaiból is az következett, hogy a ridegség olyan állapot, melyet a következő tényezők határoznak meg: - a feszültségállapot, - a hőmérséklet, - az igénybevétel változásának sebessége. A fentiekből természetesen az következett, hogy a kutatások három nagy területre szakadtak. - elméleti (mechanikai, fémtani) kutatásokra, - a vizsgálati módszerek kutatására, és a már említett - ridegtörési hajlamot befolyásoló állapottényezők megfelelő behatárolására. Az elméleti kutatások eredményeképpen kialakult a mechanika egy új ága: a törésmechanika. Ennek alkalmazása gyökeres változást hozott mind a szerkezettervezés, mind az anyagvizsgálat terén. Az elméleti kutatásokkal foglalkozó szakemberek az anyagban mikroszkópos méretű repedéseket tételeznek fel, és a mechanika módszereivel vizsgálják e repedések terjedésének feltételeit. Az anyagvizsgáló szakemberek ennek ismeretében határozzák meg adott anyagoknál az egyértelműen kimutatható repedés terjedésének feltételeit a szerkezet üzemi jellemzőinek függvényében, mivel a szerkesztő ezen adatok birtokában tud a folyáshatár alatt bekövetkező ridegtörésre méretezni. Törésmechanikai vizsgálatok végrehajtása nem minden esetben célszerű és könnyen elvégezhető, így különösen anyagátvételnél számos más vizsgálati módszer terjedt el. E vizsgálatok közös jellemzője, hogy a rideg állapotot meghatározó három állapottényező közül kettő értékét állandóra választják, s a harmadik állapottényező hatását vizsgálják. Ennek megfelelően sebességérzékenységi, feszültségérzékenységi és hőmérsékletérzékenységi vizsgálatokról beszélhetünk. Tekintetbe kell azonban venni. hogy e vizsgálati eljárások csupán az acélok rangsorolására szolgálnak abban és csakis abban az esetben, ha a má-
Il-'l
sik két állapottéııyező aztıııtıs eı lektı l~rs1ıılt.-„egt*ıııikeııysegıe kıı|t)iıılıüzt'i l`cs/.tıltséggyttj lő bcmetszéseket lartalıııazti pıt'ılıtıtı?stt~k vıısgıllııtalıúl. sclıességérzékcııységre kttltiııbtııő sebességgel végrehajtott vizsgálatok crctltııéııyeılıtil lehet ktıvetkcztetni. |4|. Az érzékeııy
ségi vizsgálatok közül a lıőmérséklelérzékeııység vizsgálata legelterjedtebb. A kis méretű próbatestekeıı kapott vizsgálati eredmények szerkezetckrc közvet-
lenül nem alkalmazhatók, mivel a szerkezet és a próbatest állapottényezői közel sem azonosak. A kettő között kapcsolatot a bekövetkezett törésekteremtettek azoıı koztis jellemző alapján, hogy bizonyos hőmérsékletek felett a próbatest és a szerkezet is egyaránt szívósan viselkedik, míg kisebb hőmérsékleteken mindkettő ridegen tört. E két hőmérséklet egybeesése nem szükségszerű. Átmeneti vagy kritikus hőmérsékletnek tekintik azt a hőmérsékletet vagy hőmérsékleti tartomány középértékét, melynél az acél szívós állapotából a rideg állapotba való átmenete megfigyelhető. Az átmeneti hőmérséklet kijelölhető [5] -- a próbatest alakváltozásának mértéke, - a töretfelület szemcsés vagy szívós hányada, és -- egy tetszőleges segédparaméter alapján. Tetszőleges segédparaméternek leggyakrabban a Charpy U vagy Charpy V próbatesten meghatározott ütőmunka vagy fajlagos ütőmunka értékét tekintik. Az érzékenységi vizsgálatok elvégzése újonnan készítendő szerkezetnél különösebb problémát nem jelent, hiszen nagyobb számú próbatest vizsgálatával az átmeneti hőmérséklet megfelelő biztonsággal kijelölhető [6]. Az átmeneti hőmérséklet és az acél lemezvastagsága azután meghatározza a szerkezet minimális üzemi hőmérsékletet. Törésre nem méretezett, már üzemelő szerkezeteknél korántsem biztosítható olyan nagy mennyiségű anyag kivágása, mely elegendő lenne az átmeneti hőmérséklet kijelölésére. különösen akkor, ha figyelembe vesszük az ütővizsgálattal kapott eredmények jelentős szórását. A szerkezetek megbontása, új lemez visszahegesztése, az esetleges utóhőkezelése nemcsak anyagi terhet jelenthetnek, hanem az esetek egy részében a szerkezet üzemi idejének jelentős mértékű csökkentéséhez vezethet. Ezért célszerűnek mutatkozik egy másik paraméter bevezetése, melynek alapján az átmeneti hőmérséklet rövid. roncsolásmentes helyszíni vizsgálattal kijelölhető. A káresetek adathalmazát figyelembe véve célszerű az új paramétert az ütővizsgálat eredményeivel kapcsolatba hozni. A Poldi-keménység és az ütőmunka kapcsolata Az anyagok szívós vagy rideg állapotára minden esetben valamilyen időben lefolyó alakítással következtethetünk. Az igénybevétel hatására kialakult maradó alakváltozás általában diszlokációk mozgásával kapcsolatos. Ismeretes, hogy a ferritben levő szennyező anyagok atomjai és a ferritben levő diszlokációk kölcsönhatására a diszllS
lokáclók körül egy szennyezőkben dúsabb térfogat, ún. Cottrell-felhő alakul ki, mely lényeges hatással lehet az anyag képlékenységére. Az alakváltozás során - legalábbis annak kezdetén - az éldiszlokáció elmozdítása a felhő elmozdítását is megköveteli, így a maradó alakváltozás késni fog a terhelés növekedéséhez képest. Ez a késés a hőmérséklet csökkenésével növekszik. Ezt mutatja az 1. ábra [8].
. 80)
Í
1
1
1
I
_
_
1
L.-.
Í
.L
el
,
Í
1
1
1
7
1
H
gı
1
*_T""`1 A ıss °t . 1
~
1
.
'
1
.
1
z
1-132 1°C
1
iıA "11
míg
' 't
is
-1 .
JLA J4
1
.
-60°č
ip., 1
A
á
2
-1
5
0 10-S
1
1
1
j
1
fi 1
1 1 1
.
II
1
10”
.
309"
1
r
1
ıjıç í;íki zei
1 40
.
1
j
1
L
A r
*
. 10°*
1
11 1~ z
ıo
1
103
Maradó alakváltozás késése, sec 1. ábra. A maradó alakváltozás késése a terhelésből származó feszültség és a hőmérséklet függvényében
A fentiekből következik, hogy az azonos hőmérsékleten végzett vizsgálatok eredményei jelentősen eltérhetnek, ha a vizsgálatok során a terhelés sebessége különböző. Megfelelően lassú terhelésváltozást a diszlokációk mozgása követhet és így az anyag képlékenynek mutatkozhat, mig gyors terhelésváltozást már nem, vagy csak lényeges késéssel követ, így az anyag ridegnek, keménynek mutatkozik. Az előzőket figyelembe véve a közel azonos sebességű és feszültségállapotú vizsgálatok között korreláció tételezhető fel, így a dinamikus (Poldi) keménységmérés és az ütvehajlító vizsgálat között is. E feltételezés alátámasztható energetikai megfontolással is, mert ötvözetlen vagy gyengén ötvözött szerkezeti acéloknál az ütővizsgálat során befektetett munka összehasonlíthatatlanul nagyobb része, a Poldi keménységmérésnél pedig annak teljes egésze az alakváltozásra fordítódik.
llfı
Feltételezésünk igazolására az I. talıltlzııtlmıı It-ltttııtvletl ttııytıgııılııőségekeıı ülvehajlítóvizsgálat0t,valamint Poldikeıııéııysegıııéıeıt vege/.ttlıık. Az ütővizsgálatra Clıarpy U
próbatesteket használtunk. Hőmérsékletcnkóııt I S IS tıtővizsgálatot és ugyanennyi kcménységmérést végeztünk. Keménységmérésııél ülésre 0,5 kp súlyú kalapácsothasználtunk 1. táblázat. 1
Az acél összetétele súlyszázalékban
Anyagiel 1 2 3
3
.
5
C
Mn
Si
P
0,20 0,20 0,14
0,61 0,64 0,66
0,21 0,22 0,31
0,032 0,040 0,032
_
_
z ..._
...__ _
1
Al
0,02 0.05 I 0,05
._
J
Megjegyzés: Az acélok több éve üzemelő nyomástartó edények anyagai
A hőmérsékletenkénti átlagértékeket a 2. táblázat tartalmazza. A korrelációs együtthatót a tapasztalati korrelációs együtthatóval (p) beesültük.
ı_§1(H8,„-- 1-Íz.) tzzz., -íz.) pi'
'
,__
Š1(HB,.z-1?B,,)21/išltaz.,-5.)” , melyben: HBPÍ- aki az összetartozó í-edik próbatesten mért Poldi-ke ménység - fajlagos ütőmunka.
E8P"-1Z,-ŠHBPÍ' " -
ˇ“F-1" Z,-§1“'ff
A két változó között lineáris kapcsolat van, amennyiben lp (HBP , ak)| = l, Ez zi kapcsolat ak = - m HBp+ b alakú p(HBp, ak) = -1 esetén, ill. ak = m HBP + b alakú. amennyiben P (HBP , dk) = 1 feltétel teljesül. A korrelációs együtthatót az összes adat (anyagıninőségenként 60) és a hő mérsékletenkénti átlagok figyelembevételével is meghatároztuk. A kapott eredményeket a 2. !db~ lázatban tüntettük fel, melyekből látható, hogy vizsgálataink során biztosított körülmények között a műszaki gyakorlat szempontjából igen szoros a korreláció. A hőmérsékletenkénti átlagok alapján számított korrelációs együtthatók jobban tükrözik a tényleges viszonyokat, mivel az ütővizsgálat és a keménységmérés szórását kiküszöbölik. Az ütőmuııka (fajlagos ütőmunka) és a Poldi-keménység között a vizsgált feltételek mellett jó közelítéssel ak = - m HBP + b alakú lineáris kapcsolat áll fenn. A vizsgált anyagoknál az ütőmunka és a Poldi-keménység közötti kapcsolatot a 2. ábra mutatja.
ll7
2. táblázat. fi
_ ewf
w
__
_ _ _ _
'
Z___
___ T*
'
_
7*
__
__
_ ___
0
Hőmérséklet ( C) r...
,
_.
_ _
O
+20 Anyagje
dk
HBP
._ __
i dk
_.
_
_.
_
Í HB
_ Eu - __._
_________ ____
l
L__
__`_
~~~~
_
Íz
_
I
_____
__
_
__
_
_
__
__
_
___ __ _
___
_ _______
77
7
T
l
___*_____i__________,______
L
7 W*
_
_
“0,88
U-ll
::: T7777: 7 "ie
Zf_ Í _? _
*" 40 az összes adat ;\ a hőmérsékleten ,__ _ __ kéntiátlagok ak HBP L figyelembevételével számítva
„ı j 13,74 ıos I 10, ×°zë ._3* °==vë 8.*__ 1 »-á 2 \ 5,5 144 Ă M 2 13,2 107,7; 9 124, 6,9; 134i 5,8 ıss ` 27,-fıi 103 3 28, oeöo 100 27,9; 1O823,1J 122 l 3 - »+-
_ +“7i'f_'_'_ _ If
Korrelációs együttható
._ ._,____.. ...._..__________________ __ .___J.________
Š
2.-z
_“f+______ __
j
20 itt
'D
__
-0,899 -0,864 7
_____ _____ı
__ _
""0,982
__
i j
_
`_ _
____
"`l
-0,953 -0,952 _
_
_ “ 7 “ıııı
Megjegyzés: A 3. jelű anyagnál a próbatest bemetszésének iránya párhuzamos a hengerlési iránnyal. HBP - az acél Poldi-kalapáccsal mért keménysége, “E -~ fajlagos ütőmunka (mkpIcm2).
ax.(mkp{cm2 _) +
+
3
1'
3ö
1'
1. Ó
ZÖ, 4
O
2' 11 0
Í ı`ŠO
10
°
A
Ü
200
'”BvÜ“P"“'“ 1
2. ábra. Összefüggés a vizsgált acélok Poldi-kemény sége és ütőmunkája között, több éves üzemeltetés, valamint mesterséges öregítés után.
H8
Megvizsgáltuk tovalhlıá ıı ırıı-slr-ısılgmı ııwgllıisııvk (I()%-os lıidegalakíttis lııizılssrıl.
250 °C-on 0,5 órás lıóııtartıis) 117.11* (MHP) k1ı|1cı1ılııtı`1ı gyakorolt hatását is. E vizsgıllut-su. rozatnál is Charpy U próbatesteket lıuszısırtltıııık. llömérsékletenként I2---12 próbatest ütővizsgálatát és keménységmérését végeztük el. A hőmérsékletenkénti átlagértékeket és a kiszámított korrelációs együtthatókat a 3. táblázat tartalmazza. H Í
W
Í
É
Hőmérséklet (OC) 0 ~20
+20 _ __ ak
z :Qua1-Anxagjel I
__r
_
HBP *1
,Ü
,_
_mg__._g ~40 _ g
ak 1HBp é ak
HBP
ak
Í
_
l(orreláci_ó_s_együttható azösszes adat í ahőmérnékletoıı-
*_ HBP
5 164 1,5 186 10,68 1931 0,6 199 5,6 163 el 3,6 1 179 1 2,0 208 R 1 214 20,6 141 10,5 170 l 6,0 189 1 0,97 208
3. tdbldzaf
kéntiátlagok fıgyelembevételévelszámltvı
-0,81 -0,864 -0,954
i
-0.984 -0.876 -0.996 mıııı
Megjegyzés: HBP -- az acél Poldi-kalapáccsal mért keménysége,
ak - fajlagos ütőmunka (mkplcmz ).
A korrelációs együtthatók alapján öregített állapotban is lineáris kapcsolat tételezhető fel az ütőmunka és a Poldi-keménység között,melyet a 2. ábra mutat. Az ábrában levő számok az anyag jelével azonosak, az „Ö ” betű pedig az öregített állapotra utal. Igen lényeges annak eldöntése, hogy az ütőmunka értéke és a Poldi-keménység közötti korreláció megváltozik-e az öregítés hatására, illetve annak az eldöntése, hogy a vizsgált acéloknál kapott korrelációs együtthatók milyen szigni kancia szinten egyeznek meg. Az elw kérdésre a két, a másodikra a több tapasztalati korrelációs együttható összehasonljtásával adható meg a válasz [7]. Az 1. és 2. jelű anyagokról a két állapotban kapott korrelációs együtthatók 95%-os szinten, a 3. jelű anyagnál 99%-os szinten nem mutatnak szignifikáns eltérést. A vizsgált anyagokról - állapottól függetlenül - a kapott korrelációs együtthatók 95%-os szinten nem mutatnak szigrıifıkáns eltérést, ami azt bizonyítja, hogy a vizsgált feltételek között az ütőmunka és a Poldi-keménység közötti korrelációs egy Üllható az anyag állapotától független. Értéke p = - 0,85 "-== - 0,9. Átmeneti hőmérséklet meghatározására ez a módszer úgy használható, hogy az. egye nes egyenletében szereplő két konstans (m, b) értékét meghatározva, kiszámítj uk az adott ütömunkához tartozó HBP értéket. Amely hőmérsékleten az acél ezt a kemény séget elé rl azt tekinthetjük átmeneti hőmérsékletnek. Az átmeneti hőmérséklet meghatározására más lehetőség is kínálkozik. Többek kozött a Poldi-keménységméréssel is meghatározható egy olyan hőmérésklet vagy höınérsékleti intervallum, melyben a keménység ugrásszerű emelkedése tapasztalható. E célból két különböző - a 4. táblázatban feltüntetett - összetételű acélon -- 20 °C és - 193 "C között v = 2 mlsec ütési sebességgel keménységmérést végeztünk. Ennek eredményeit tı 3. ábra mutatja. H9
4. táblázat _
1
7
7
77777
; Anyagjel `
I É
7777
77
77
77
7
7
7
7
7
77
7
77
7
7
7,7
Az elemek súlyszázalékban ___ _ C ýgMn Si*
_ ,P
77
___
_ __ SFHAI
(mm)
Š0,08 0,219770,722 0,015 0,016 0,037 0,19 0,56 0,19 0,020 0,029 0,04
12 12
HBp[ kplmrnz ] `
.
`
300
L
|> 250
b ,
6'
L
l
_
I t
I
200
1- 150 l 100 l
___*
-200
ˇ
--100
___
Lemezvastagság
-_
.
.§.
20 71°C]
3. ábra. Ötvözetlen lágyacélok Poldi-keménységének változása a hőmérséklet függvényében.
Ugyanezen anyagok Charpy V bemetszésű próbatesten meghatározott, 2,8 ıııkplcııı* fajlagos ütőmunkához tartozó átmeneti hőmérsékleteit (TTKV, g) az 5. táblázat tartalmazza, ahol feltüntettük a HBP = 200 kplmmz értékhez tartozó átmeneti hőmérsékletet
(TTHE,,,„„) is. 5. táblázat.
Fnymzı a b
TTKv,,,,(°c) - 21,3 - 20,7
TTHEp,„„(°c) I
- 125 - 120
A fajlagos ütőmunka vizsgálatával és a Poldi-keménységméréssel meghatározott átmeneti hőmérsékletek között a bemutatott eljárást alkalmazva jelentős eltérés van. A keménységmérés körülményeinek tanulmányozása során azonban arra a következtetésre jutottunk, hogy az ütés sebességének emelésével és a szerszám alakjának célszerű megváltoztatásával a két módszerrel meghatározott átmeneti hőmérséklet egymáshoz jelentősen közelíthető, sőt előzetes kísérleteink szerint kb. azonos is lehet. A további kísérletek célja a bemutatott eredmények birtokában tehát az, hogy az átmeneti hőmérséklet Poldi-kalapáccsal történő meghatározásának elvi lehetőségét bizonyítva, a gyakorlat számára megfelelő roncsolásmentes módszer kidolgozásához alapot nyújtson. Összefoglalás Két lehetőséget mutattunk be az átmeneti hőmérsékletnek Poldi keménységméréssel történő meghatározására. Az első módszer használhatóságának alapfeltétele a |p(HBp, ak )| Š l korrelációs együtthatót biztosító vizsgálati körülmények meghatározása ill. ebben az esetben az ütőmunka és Poldi-keménység közötti lineáris kapcsolat két állandój ának meghatározása. A másik módszernél konstans ütési sebességgel meghatározott átmeneti hőmérsék let alapján, előre kidolgozott korrelációs rendszerrel következtethetünk a keménységıııérés eredményeiből az ütővizsgálattal meghatározható átmeneti hömérsékletre. A szerzők köszönetüket fejezik ki a Nagyalföldi Köolaj- és Földgáztermelö Vállalatnak a közlemény alapjául szolgáló kutatásokhoz nyújtott segítségért. IRODALOM [1]
LEAN J. B.: Az acél ridegtörése. - Métaux, 1959, I. p. l-19.
[2]
DR. GĂLIK ISTVÁN: Hegesztett hídszerkezetek ridegtörése és az új acélanyagok. sz. Budapest, 1970.
[3]
KARL RÜHL: Die Sprödbruchsicherheit von Stahlkonstruktionen. ~ Düsseldorf. l959. p.
UKI 38.
9--12.
|4]
WELLINGER K. WITTWER H. J.: Hozzászólás ötvözetlen acélok rldegtörésének kérdérıéhez lltésszerű lgényhcvételnél. - Archív für das Iiisenhtlttenvösen. l9ó3l2. p. l25 I34. l 2l
|5|
I"l{H ER VARI ATTILA -- DR. RITTINGER JÁNOS: Acélok kiválasztása nyomástartó szerkezetekhez ridegtörési érzékenység alapján. - Bányászati és Kohászatı' Lapok, Kohászat, l97lI6.
p. 241 - 25 1. [6]
FEHÉRVARI ATTILA: Statisztikai módszer ridegtörési érzékenység megállapítására. - Megjelenés alatt.
[7]
VINCZE ISTVÁN : Matematikai statisztika ipari alkalmazásokkal. - Budapest,l968.
[8]
DR. VERÖ JÓZSEF: Vaskohászati enciklopédia. IX. 1. kötet. - Akadémiai Kiadó, Budapest, 1960.
CONTRIBUTION TO INVESTIGATION THE BRITTLE TENDENCY OF THE STRUCTURAL STEELS P. ROMVARI - L. TÓTH - L. BÉRES
Summary In this paper were presented two ways to determine the transition temperature of structural steels from results of the temperature dependence of the dynamic ball indentatíon hardness. One of them can be used if the conditions of the measure of the hardness like so, that the cor-
relation between the Charpy-obsorbed energy and the dynamic hardness is linear, independently of the temperature of the investigationsln this case have to determine the two constant of this linear relation. The other method is based on that, the hardness of the structural steels measured dynamically suddenly rises at low temperatures. From these transition temperatures can be determined the
transition temperatures belong to the Charpy impact testing by a correlation system is worhed out previously. In this case the energy and the speed of the hit are constant. BEITRÃGE ZUR PRÜFUNG DER SPRÖDBRUCHNEIGUNG UNLEGIERTEN BAUSTÃHLE P. ROMVARI - L. TÓTH - L. BÉRES
Zu sammenfassung Zwei Möglichkeite wurden zur Erfassung der Übergangstemperatur mit Poldi Härtemessungen gezeigt. Für die Anwendung der ersten Methode ist die Sicherung der Prüfungsbedingungen fúr den Korrelations-Koeffizient als Grundbedingung anzunehmen, bzw. die Bestimmung der zwei Konstan-
ten in Zusammenhang der linearen Gleichung zwischen Kerbschlagzähigkeit und Poldi-I-lãrte. Nach der anderen Methode wird die Übergangstemperatur durch Poldi-Härte mit konstanter Schlagsgeschwindigkeit bestimınt. Daraus wird auf das mit Kerbschlagprüfung bestimmte Übergangstemperatur auf Grund des ausgearbeiteten Korrelations-System vorgefıihrt.
122
K BOHPOCY MCCHEHOBAHMH CHHOHHOCTM H XãñHHOMY PABPYMEHMM KOHCTPYRHMOHHHX CTAH
H. POMBAPM - H. TOTX - H. BEPEM P e 3 n M e B cTaTLe paccMaTpnBamTca HoBHe MeTonH onãeneneHnH ouennn KpnTnaecRo TeMnepaTH nepexona KoHcTpyRuzOHHH craze na EnaKoro B xpynaoe cocToaHne c nomomw namepenna nnnamnuecao TnëpHocrz. Ocnoenne yczoena npnmenennn nepaoro Meronae cOanaTL OocTOaTeaLcTEa nsmepenna nnnamnqecao Tsëpzocrn, oóecneqneanmne nnneünyn Roppezaunonnyn Bones Menny yzapnoü Ba8ROcTn n nnaamnqecaoü TBëpnOcTm Hesazzcnmo OT TeMnepaTypH nccnenoeanna. B nanHoä czyqae Hynno onpenennTL nna napaMeTpa nnneüno QynnuzonansHO Bcasn. Hpn ncnonssonannn ETopoTo MeTona Heoóxonnmo nMeTL Ppa@nK Bapaaammn Bones Menny znnammuecaoü Tsëpnocrm n TeMnepaTypo ncnHTaHna. B zannom czyqae Heoóxonnmo oóecneaaTL nocToaHcTBo eneprnn n cROpocTn ynapa. Ha ETOTO rpaýnaa Mozno onpeneznrs Rpzrnaecayn TeMHepaTypy. Mcnozssyn E panee pa8paóoTaHHyn Koppenauzonnyn cncremy z snaqenne Bumeyaaaannoü TeMnepaTypn, Moano onpenennrs KpzTzqecRym Temneparypy nepexona zccnenonanno crann B xpynoe cocToaHze.
A szerzők címe: DR. ROMVÁRI PÁL
DR. TÓTH LÁSZLÓ
DR. BÉRES LAJOS
tszv. egy. tanár
tud. munkatárs
egy. adjunktus
NME Mechanikai-technológiai Tanszék 35 15. Miskolc-Egyetemváros
ll
szERszÁMcEı>EK szÁNvEzETEK-RENDSZEREINEK TART0s1>oNTossÁcı vızsGÁLATA SZÁMÍTOGEPES MODSZERREL MOLNÁR LÁSZLÓ-CSÁKI TIBOR A kézirat beérkezett: 1977. január 12-én
A szerszámgépek vezetéket igen fontos szerepet töltenek be a munkadarab --- gép - szerszám kapcsolatában, a megmunkálandó darabok geometriai pontossága, felületi egyenetlensége és a megmunkáló gép termelékenysége tekintetében, valamint a szerszámgéppel tartósan és ismételhetően biztosítható „tetszőleges” nagyságú szakaszos és „tetszőleges” sebességű folyamatos relatív helyváltoztatás megvalósíthatóságában. Hogy a csúszóvezeték-konstrukciók mennyiben tesznek eleget a fokozott tartóspontossági követelményeknek, az döntően a vezetékek közt kialakuló súrlódási és kopási viszonyoktól függ. A súrlódási viszonyok alapvetően befolyásolják a munkadarab és szerszám relatív helyzetét megvalósító mozgások pillanatnyi pontosságát; azaz a maximális pozicionálási pontosságot, az egyenletes előtolás minimális értékét, valamint a legkisebb fogás mértékét. Az 1. ábrán látható például egy súrlódási modellvizsgálat eredménye, mely szerint v ~ 0,1 mmlmin egyenletes elmozditás esetén (3. görbe) az érintkezési felület súrlódási paramétereitől függően az elmozdulás szakaszossá válik (2. görbe) és az elmozditás erószükséglete F0 és F között változik (1. görbe) (stick-slip jelenség). A kopási viszonyok hatnak a gép megmunkáló pontosságának tartósságára, vagyis a kopás következtében megváltozik a szerszám és munkadarab relatív mozgáspályája, megváltoznak a forgácsolás feltételei és ezek hatása közvetlenül jelentkezik a megmunkált darab méret- és alakpontosságában. A 2. ábrán látható egy hazai gyártmányú, öt éve üzemelő eszterga vezetékeinek kopás következtében eltorzult felülete. Az ábrán jól megfigyelhető az egyenetlen vezetékfelületi kopáseloszlás, amely a megmunkálandó darab ismeretlen rendszeres hibáját eredményezi. NME Közleményei, lll. sorozat, Gépészet, 2.ı'(l977), 125- 140
|25
É Š*§O_<äWãN“_wÉgEWIGgăO_wHOÉšë QEa_ã_w0%ãN i`_`
i QT: La W Lg vv _`l`$ *H ,TˇLRL`U`l",Hl_`1k7lli`
L_)
ü ir Íi_;i
ly l
*W |,l_iH___l1"` "lF
_” #3 Dk_` Lñ ` TLF` `lTLr" ";F` H `_`
i*pr\L*L ,l,ilJT hšl __ „_lv\
_
#" lwv_`W_Ü ",
itv I* `HU``_,lıtk
g(__unomeac J1_(_]_H,i4 ıj
= T 'Il1. ,JFll __`` `
1 W+\*N
`ŠLW :`
ÍQÚWOI_EE
Zú _Z
i
#" Ja1LT I`gHÍ inJ`g` ,`“D_HJ_ _U`
47*,1_J_ 'T __` T
JF*___ ÍLUH1*\` `.Q if
__,*_
*` Hy“P LLT, LÍ"`?i`Á`"",ú`1`r\*_T l
F ÉLig_ iLk," `\r L__f_[
Á|I___l ` " l",ii lL__Tmi _
`L_T`
`T`
H
_`ıiv *WL_
_ im LT "HF __\l+` ;ty` `\t"iI ",A;
il_LTFF1 lji,
Hr`ír_? i`p_,JT1ı__H`
` __V
É Í
mg LŠE,
év`Flit g" `_`J`
M__ u2_HIw_E`ãwm Nm>=%°E QOIEEC
1_'_
l
JigAT `li,Á_gi`,
išguã_Égxlä*_3š_ãawa_ ,l``l \li`
li __`l``L, T ` _`ll
v°_°_WEE: Ex _`
A\N IEıEach Im mmă __,_
ÁĂly `lH_``ll
H`
_`
WEE 36 :Š :_ I
_*` L`"l_H`
gy, _ "_``
f`Škp 1`
* "` lll
ll`` `Mú__y
-“K __o EÉEE H__
ll) _
R
I
26
`l\___
ll `_
l"`
ı
_
lvl
i
NŠE “__Ha
W_ tág_k__“D_is_ *___ _ûı_M__w%' „__ / _|:_ŠWN ____'A
“_K_' _______„ ___
__'
W /4 |ıl_|l_'|1_`_„J'4_____\ _ _F:f_T_iá_ k| _ _ F
A“__ LımH mfm m m._ ıo _ ` J1_; _w_“@í ısmw Arw
M Q_k/_YŠ_í`/_Ég” '_ ` My0'_wupı_iiÉ” lãw _ha__0`ıy_4_§“ ä„___gš_ošwmlm ` fW _J,__”_wûmm _ww/,ä“___ u~_ _iWÍ_? áí \É/Hiý_Mz___V" ___Á_H,m 6_ j_ V“úi W
B _]_. uk
3___1/'Í' _
5hó
g li h,..,'O\ _” _N_ 'W' k __ _
.___` _ W ' ___" ._____ ___\
'__w __'
M
g_ _H_5„1L_/“af
/I m \\ _ “wv _* '___
,_Ü __m“m 41*____ _„/ı/I'
_ %, ,I “Ami _ Í/ _” _1_ n“_] \ A M B L,II _:MLY8 11 _ _` _1 _ _I 1Š
gi_ýA_šš`müm \
Hıjl Í” 1_ ılí 3I____ir ___“_ `__"__
A “W T C M /__;O___
_,ý// “ Xh /___
ˇÖ_'_
X ä_ `
_ _ _ _/
__*
_ý Í I, /Ă\ ` ____H_, _,mm§_ `“` _`M\ / "A___$ HM ÉL _/1/_! \_W__*4N C01/ W “:M __W "N "` 1_L B A I” _ -_.Al '_”_____
_1 _
L 5I*lr ai _ _ AB ,_
_m“N_____W_%Lw______l
4 ___.-4LT_ L____ı|___ ___.
__"
____“_4% _: _.__`%`_
É __,_û_ `_`\_
/ my _
M M__
_\__
Kl|l__H f'wv _____
m H Ü_ y ____ .
w *Í t L 0
,___ _Ú D_
_7”
W6ZB é
2 á b M E “M t 6 I g 3 'H
t
_K
É
Í
üI6 tC n3 k i
B H0I Z
U 1á m
_K O D__ á S _K "OV 6 t __K B Z vw
mD
'Iobb kutató kopási és súrlódási vizsgálatainak eredményeit elemezve azok igen el téröek. A várható súrlódás és kopás mértékét egzaktul, valamennyi befolyásoló paraméter figyelembevételével még nem tudjuk számítással előre meghatározni, bár erre vonatkozóan is vannak már eredmények. Ugyancsak kockázatos lenne a szakirodalomban közölt kísérleti eredmények számszerű értékeinek az átvétele is a vizsgálati körülmények pontos ismerete nélkül. Gazdaságossági szempontból igen lényeges meghatározni azt a felülettípust, amely egy meghatározott működési feladat elvégzésére a legjobban megfelel. Ismereteink jelenlegi szintjén optimális döntést még nem tudunk hozni, így előírásaink a megengedhető felületminőségre inkább az igények túlbecsülését, a megmunkálási költségek megnövekedését eredményezik. A esúszóvezetékek egymással szoros kölcsönhatásban levő súrlódási és kopási viszonyait döntően meghatározzák a csúszófelületek és a felületekhez közeli rétegek metallográfiai, molekuláris, elektromos és mechanikai tulajdonságai, valamint a működő felületeken és felületi rétegekben a relatív helyváltoztatás közben lejátszódó bonyolult termikus, fizikai és vegyi folyamatok, rugalmas és képlékeny alakváltozások. Ezért ma a csúszófelületek tartóspontossági vizsgálatainak fő területeit a felület minőségét meghatározó felületmorfológia, a felület energiaviszonyai, a felületi réteg fizikai- kémiai- mechanikai jellemzői, a kenő közegek hatásai, s ezeknek kölcsönhatásai, valamint működés közbeni változásai jelentik. A működő felületek vizsgálata így elválaszthatatlan a felületek felületi geometriájának vizsgálatától, amely egyúttal a tartóspontosságot befolyásoló valamennyi jellemző hordozója, és amely közvetlenül és közvetve is részt vesz a súrlódás és kopásjellegének meghatározásában. A kutatási példák is bizonyítják, ahhoz, hogy a felületgeometria szerepét a súrlódás és kopás mechanizmusában kellően megismerjük és a fennálló ellentmondásokat feloldjuk, a felületet megfelelően le kell írni, a felületi geometriát valamennyi viszonylatában fel kell tudnunk tárni. Ismert gyakorlati tapasztalat, hogy egyaránt jelentős eltérésvanacsúszópárok bekopási szakaszában azonos megmunkálási mód, de különböző felületgeometriai jellemzők esetében, vagy azonos érdességi értékek, de különböző megmunkálási módok mellett, vagy: az érdesség növelésével növekszik ugyan a domborulatok és mélyedések okozta ütközésen alapuló mozgási ellenállás, viszont teljesen sik felületek érintkezése mentén nagyobb az adhézió. Ezért minden esetben meg kell keresni azokat a felületgeometriát jellemző közvetett vagy közvetlen mérőszámokat és összefüggéseket, amelyek a működő felületek adott üzemelési viszonyait leobban definiálják. Célszerű tehát az egymáson relatíve elmozduló felületek felületgeometriáját működés közben és önmagukban is vizsgálni. Működés közben a felületgeometria változásainak befolyásoló hatását közvetlenül, egzaktul kimutatni még nem tudjuk. Az érintkező felületek minősítésére azonban több közvetett jellemző szolgál; mint pl. az előző128
ekben bemutatott stick-slip példa, vagy vezetékkopás, de hasonló értékelő jellemző a súrlódási teljesítmény, a súrlódási hő, a kopásintenzitás, stb. is. Ezen jellemzők azonban a felület geometrián kívül még számos ismert és ismeretlen, nehezen különválaszthutó befolyásoló tényező komplex hatását is tartalmazzák. A felületgeometria jellemzésére közvetlenül szolgáló, az üzemelés viszonyait is jól tükröző értékmérő lenne a csúszás közbeni tényleges érintkezési viszonyoknak és azok változásainak pontos ismerete. Ezen a téren ismereteink azonban még hiányosak. de ill is igen intenzív kutatások folynak. A felületeknek önmagukban terhelésmentes állapotban közvetett és közvetlen mérőszámokkal történő értékelése egyúttal a különböző megrnunkálási módok és technológiák vízsgálatát is jelenti. A működő felületek makro- és mikrogeometriai karakterét pedig a felületi réteg strukturális felépítésétől függően a befejező megmunkálási módok alakítási viszonyai határozzák meg. A csúszófelületek súrlódási és kopási jellemzőinek a befejező megmunkálással való kapcsolata tekintetében elsődlegesen a mikroszkópikus és szubmikroszkópikus felületi alakzatoknak van jelentősége. A felületi és felületi-réteg jellemzői e mérettartományban érvényesülnek. Az amjkroszkópos mérettartományban nincsenek fizikai-kémiai értelembe vett felületi diszkontinuitások, ennek megfelelően felületi jelenségekről itt nem beszélhetünk. A megmunkálás makro-egyenlőtlenségei pedig közvetlenül a súrlódási és kopási viszonyok kialakulásában nem vesznek részt, azonban a hordfelület tényleges nagyságát módosítják, valamint a csúszófelületek közti hidrodirıamikus hatást a szűkülő rések képzésével befolyásolják. A súrlódó csúszófelületek felületgeometriájának leírására és értékelésére a mikrosz kópikus és szubmikroszkópikus mérettartományban elsődlegesen az elektromechanikus. optikai és elektromikroszkópikus módszerek szolgálnak. A gyakorlatban, de a kutatásban is a legelterjedtebb felületminősítő eszközök az E vagy M rendszerben dolgozó elektromechanikus proflográfok, amelyek a nemzetközileg szabványosított érdességi jellemzők nagy számát tudják meghatározni. Ezek a magyar szabvány esetében: integrált értékek (Ra , ha)-diszkrét átlagértékek (RZ ;Sw; W, )-diszkrét morfológiai adatok (R , ; Rmax; Wmax ; Rf) és funkcionális jellemzők (KP ; Kh) lehetnek. Ezen a felület szabálytalanságait leíró értékek önmagukban sok esetben nem felelnek meg a tervező igényeinek, - nem tükrözik a megmunkálás sajátosságait, - nem adnak megfelelő képet a felületek morfológiájáról és - nem értékelik a felületek funkcionális lehetőségeit. Ezért a gyakorlat szükségessé tette több érdességi paraméter egyidejű megadását. Az utóbbi években a külföldi felületminősítő szabványok mind több morfológiai és funkll”
cıomilis értéknıérőt alkalmaznak, sőt mind jobban előtérbe kerül a felületminősítésre szolgáló mérőszámok helyetta felületet, illetőleg a felületi réteget jellemző függvénykapcsolatok alkalmazása. llyen ismert görbe az Abbot-féle támfelületgörbe is. Az Abbot-görbe különösen fontos információt jelent a megmunkálási módok funkcionális jellemzésére. Az elterjedését felvételének nehézkes volta akadályozta. A Perthen-cég 1975-ben jelent meg először a minősített profil támfelület görbéjét közvetlen kiadó profilográffal. Angol példára tanszékünkön is folynak kísérletek a megmunkált felületek minél komplexebb értékelési lehetőségeinek vizsgálatára. Vizsgálatunk elvi alapja; hogy a felületprotˇıl analógjelét digitalizáltuk és számítógépre vittük. Ezáltal lehetőséget kaptunk, egyrészt tetszőleges felületjellemző mérőszám, vagy függvénykapcsolat meghatározására másrészt a felületgeometria üzemközbeni változásait, a kopás mértékét és nagyságát is figyelemmel kísérhetjük. A mérésösszeállítás blokkvázlata a 3. ábrán látható. A 4. ábrákon táblázatosan összefoglaltuk a számítógépes módszerrel meghatározott felületjellemzőket, amelyek elsődlegesen a felületek funkcionális, morfológiai és megmunkálási sajátosságait tükrözik. Ezek: Profílhossz: az alaphosszra vonatkoztatott profl hossza. Hordfelület: az anyaghányad változása az érdességmélység függvényében. Érdesség-gyakoriság: az érdesség-gyakoriság eloszlása az érdességmélység függvényében. Fiktív csúcs: az adott felületre jellemző egyetlen szimmetrikus érdesség-alakzat. Egységııyi hordfelületre jutó terhelés: a vonalnyomás változása, a hordfelületen az érdességmélység függvényében. Egy csúcsra jutó terhelés: az egy csúcsra jutó terhelés változása az érdességmélység függvényében. Csúcsszámgyakoriság: a konvex csúcsok gyakorisága az érdesség függvényében. Autokorrelációs függvény: a felületi mikrogeometria periodicitására jellemző, egy felületelem és a tőle „a” távolságra levő felületelem kapcsolatának valószínűségét adja meg. Teljesítmény-sűrűség spektrum: az autokorrelációs függvény Furier transzformáltja, a felület különböző periódusú ismétlődő elemeinek súlyát adja meg. Érdesség átlagdó'lése: a felület meredekségére jellemző. Érdesség átlaggörbülete: a felület görbületére jellemző. Érdesség iránytényezője: a felületi barázdáltság szimmetrikusságára jellemző a vizsgált irányban. Csúcsosság: a megmunkálásra jellemző érték. Tördeltségi fok: a profilhosszra eső töréspontok száma. A profilogrammnak digitális formában való ismerete, s annak számítógépes feldolgozási lehetősége még további értékelő jellemzők meghatározását teszi lehetővé, mint pl. az y = y (x) profilogramm első y`= y”(x) és második y”= y”(x) deriváltjának megfelelő függvényvizsgálata. Ugyancsak az értékelési mód bővítését jelenti a lıossz- és keresztirányú profilogramınok együttes elemzése. l30
x âwe e EgutWwwwähmšwgwzuˇ ãmmub
5:86
ÜÉÉN Eã ä zma
3N%_°_u_u_ TWNT
3383_äš_:mE ;_:*3
FPCS
ãnăë mH äãšä šInÉÉg H0E_U_“_ ë__o:
:E
ãšă
U<2
U
Btpčsm
_
_\__
33:” _ mwgmmgwwmm:Nä_ _O_
|ä EÉm__ hˇãšo: Cohow
%`ˇ:
ı_ m E_m2_É
_\__ a_ m_v_
_
___
'_
É
:Š
:_ il Éošu'Év _*__:;_:ı
H. ma
&d3_ˇ=_ ~wmmN;;_m_ã
Éuăãw :EE aga
`\\
_::_ı = "__
::_\ `
l
l
l~ı:lıı|utiııiııó.seg fogalmak
1 Profilhossz
Ertelnıezése
Matematikai formula
A
I
1 -
iytxı _-_„_„__
S* 'TJOJ-l+_t"(x)d.r »
O
_.)
.X
.l'*"“;Ífíjf _
, - z
ÁJHXI
r
H|_v(.x`)]
„.....„
Hortifelület
H
ytx l
AL
.
0 filc
'I 8 .bb 9}Rnıax
I
il
5 Í (K
ı
i 'ˇ
f
É
R
f“'Z.."`“""“
Í
lytxl
i l
ytxi
RÍMJEL
i
jl
Erciességgyakoriság
2
(z`|_vtx)|
_4
5
'Iz
s
F
0-...~_.:__-1-._ i^y(xl
F[_v(x)]=
Fiktív csúcs
H
() ez O
L;znm
E FJ:
I +il
Áytrl Egységnyi hordfelületre jutó terhelés
A | y(x)] = FI-áç
1
O
Íx
E Iz l
fi
l
i
}'(Xl
l
Egy csúcsra jutó terhelés
l
3 lytxll = Üñ,`(,?,`]" 0
x N
!
l
l l
4a. ábra. Felületminősítő függvények és merószămok I
132
I
Felüietnıinöség foalnıak
j
Matematikai formula
Ertelıııezése
Pl!) „E .
Csúcsgyakoriság
ytxl =="
(`[_i-`tx)|
iı
1'
.l
---
ıı-
Í'
__ mi--.
L__
_
_
,
*
Autokorrelációs függvény
--
x
l
.p(a)="'-'ı ı-1
"<
(x)y(x+a)dx
,___,
ota)
y(x)
JL. Á r
“ifi v zz
Ó'*ı--ı
»-2
' *"`
l
,
I
„ Y, 1 .
,
_ _ btwi
l em) = Í°~p(=1)2'*“'“ de
Teljesitménysürüség spektrum
*D
_f_-_-__„__...f |y`ı.zı1=a.r-
D
Erdesség átlagdőlése L
0
_._I_______ Erdesség átlaggörbül eı r [E
Ez
f [_v"tx)l2dx
i
Erdesség irányténye-
ll
zője
Csúcsosság
0
Í: "
U1
'Hı ı -ı
is" [.v'tr) ld-Y
2*-sl--.
“f fr. Š./rr _..--ni az T: _. -__í___
Tördeltségi fok
"""'-ii
i
Rt
If CıyıxıızaRf
4b. ábra. Felületminôˇsítő függvények és mérőszãmok
(JJ
_ --
Az értékelő jellemzők közül a leghasználhatóbbakat a gyakorlatban kell kiválasztania. Természetesen valamennyi a magyar szabványban található felületminőség-értékelő mérőszám is vizsgálható (Ra; hq ;Rmax, stb.). Az előzőekben ismertetett funkcionális, morfológiai és megmunkálási módra jellemző felületminősítő értékelésnek célszerűségét kívánjuk bemutatni az 5. ábrán feltüntetett vizsgálati eredménygkkel. Négyféle megmunkálási módot vizsgáltunk: homlokköszörülést, palástköszörüléšt, hornlokmarást és gyalulást. A minősített felületek érdességmérő etalonok voltak, valamemıyi megmunkálási eljárás esetén az RJ értéke 1,6 pm volt. A felvett: hordfelület-, érdességgyakoriság-, terhelési-, és ñktívcsúcs-görbék egyértelmű sorrendűséget jelölnek ki a felületek mikrogeometriai alakzatától függő kopásállóság, illetőleg terhelhetőség tekintetében, mégpedig a legmegfelelőbb a homlokköszörült, majd a palástköszörült, a homlokmart és a gyalult felület. Vagy pl. a homlokrnarás és gyalulás tördeltségi fokát összevetve: gyalulásnál ez 2,5 X 10-4, homlokmarásnál pedig 2,0X 10.4 érték, ez pedig a homlokmarás esetében 25 %-kal nagyobb difformáltsági értéket jelent. A nagyobb difformáltság nagyobb felületi energiát eredményez, ami a fokozott adszorpciós képesség miatt jobb kenési lehetőséget biztosít. A 6. ábrán lemezgra tos öntöttvasnak hántolással, homlokpalást- és homlokgyémánt-köszörüléssel megmunkált felületeiről kapott eredmények láthatók. Az ábrán feltüntetett hordfelület-, fktív csúcs-, terhelési- és érdességgyakoriság eloszlásgörbékből leszűrhető, hogy a megmunkálástól függő felületi mikrogeometria alapján a kopásállósági hajlam tekintetében legjobb a hántolt, majd a gyémánt-, homlok- és végül a palástköszörült felület. A várható leggyorsabb bekopási szakasszal a palástköszörült felület rendelkezik, a leghosszabbal a honılokköszörült. A legnagyobb adszorpciós hajlama, vagyis kenőanyag-megkötő képessége: a hántolt (T = 1,9 X 10-4 ), a gyémántköszörült
(T = 2,4× 10'* ), majd a honuoıaõszõfüıı (T = 2,9 × 1O'“), végül z palástköszörült (T = 3,5 X 10-4) felületnek van. A bemutatott görbék és a 4. ábrában táblázatosan összefoglalt értékmérők meg további számtalan információt adnak a felület funkcionális, morfológiai és megınunkálással kapcsolatos jellegéről. De minden esetben figyelembe kell venni, hogy a mikrogeometriai alakzatok üzemközbení viselkedésére még számtalan más befolyásoló paraméter is hatással van. A felületeknek önmagukban történő elemzése csak irányértékeket tartalmaz a súrlódó párok súrlódási és kopási viszonyaira. Előzőekben már említettük, hogy a számítógépes felületanalízis a felületgeometria kopás közbeni alakulásának értékelésére is alkalmas. A megmunkálási módok kopási és súrlódási viszonyaira vonatkozó összehasonlító vizsgálatoknak természetesen csak addig van jelentősége, amíg az azokra jellernző felületi geometria a súrlódó-kopó felületeken megtalálható.
l 34
_O_$_„ÉoăEÉ _„ N u_ š_ëãmÉ
*!\_ ;íj* g70if *u __ Ti* Wš4`l jb+ vwu:Á#-lhITF, ,:š+ `" `1`$ ti`ü_"
“H _m_P_b_ı _ __m l._ı\_ __,
IL _`_ `___`_,ÍM\__ luyä __ıI____j;_
h` Z =:H_o\_ N` _\ m__oU/UI _I___ :J* m _E3: Hã I/
gp po __AÃ,ÁŠM\ÉklyújAz,lE@šDm amii_ *T_Ú4Tphpl*liLHTlaUp#1l1.`pl1vp_+l,jšpW#l3+
\\_\ `z_ _/.,II, \\ If, _<_ ,II
l
ŠOo* OoH__ EŠă;_g+2 ˇ3.cm _\ipompl opow1 Esm `g,!lpWpWmmj} __ I .___,_ 1%!
\I" ` ___, ` I__/_ I_ _ _ I_ _ _ _
_` \/_! _1 _ ı\_w__ `_“ _\_
__Í__\*__ `/\
cm 2: Own w _l oU_ ;m _w_ „_3Ew
___! `Ü_“
I_`__\ 6 / ___. _` \\
` I` 'ııl .Q I
\ `_ J_\Ö I III_/ _t___`__
/_, “_ ã5NŠˇ_°I/ E'2i____` _ '_I_|_ _,`xˇ_\ ___„
Í`I\ _.. __ ` D. Š / \ `,...O..__. fo/ .I
\___`_ff' `___9 "(` \"_1__“_I_\_
I... Í. .\ .., I
\ t /l_:I__v"
` _. . ll I § `.If. _____" I_._'.._ .___ \_\__.' ` _â_:.O:___"`\_ IllıIK ı.I
`__O
/...Í `._ I' ._` ` .I .CI .O..'. DI. ./ı
/_`_\\_; /,II _
_\_\ šK /I _/Ã) _š_jI|Í| `__"\ ___p f I__UL/ ______ _ `.
W§WNBwmmãmÉg5E3Š_Eäzäšaăgăëgã
`I \.\.\í I I. .U 1./ Í-
íO í. Í ` 'Y
T* f \\_ii/_
R I `__ ,FCI __.IO 'I
I` .\_` Í ll' II;..__."` .` _ /,J _/
`\_\_\ ___\\_`\ `_:O` _" '^_Il___'Í_,_/I!
/____{\_\ / M `_,ý__ı/|`\ ;
Jătwaz 3oga woãä$280
`_ \\_ Í_: /_ \J`_4_ /_“__/__:,___ I! ÍW,HVWÍ __J_/
"____ _.\_\_\ _`„_f__/ _/_ '_ _ I%_'_ _ _'_ _ _ :
ıııl .IO_.Inn II! _
'_L `
f 2
cmj _
ig
gm
48
Pop
\
én
ÓÖ
02
HH9 Ea gcwawgu ungëhg :b_ _D_ Eo:
[\_\_ıI`____ıiıl w
didg`!` Tl*LH TFE4 v` *" T_w H #`\: __ 7V`Ti `A"+;+``"l_ `UııT\ *`l`H„*"U` l `#
Í3_*N__*dril\\*išA3im!iŠ;
+`\O: *kiú___.
oñ_w ı__' ı ııı ıIl ızIllıuIllıııl ııııııl ...zl ı ı
ÉOswÉÉ 9OOOoŠC9 EŠgın3 ëš OgOg cm w mcoımãw amuühm
\_“ ___t`_ı _\ l_ |_.1 _ _ı H{._
_\`_ 12;_WEŠQO ÉHQ _H*N@_mäˇ_o'_IE2I _F*IH __šäš M9Oi%“i=bOx;_E©Në_“:wEwä%
Eoëwz 'E ` __HWEŠÉ Q l_m__ Hmm \ \\ f I_`___O*`_
_../.._ \_`__:___.___|_"“.'\ \` _\__ :__Í 'Q __________\\
\` _\I\ _I ,_ /I,
\ _\
__ M __2šwã;_Haz HREo§_3ã_ã
____ ___ /_ ____I .lÍ_:|____~__”
_`won W\__? __4H_“,KW/_ _
SU_ __ _ı_ Ú Í ____ ._ _H _I _ _ I_ I_ _ _ "_ `_ _ _
`\`\ “__m _
\_/I \` Il. ___.._._
" _I__f„„, __` ___,_ _, _,_O_
O' I:I_ı_.ıI_' \l.` II'._ I` .I. _II_.
cmkiiI*:_,_:“_\`_; _
É ____` c_o_Eýo_
_ ON ___/_ * íz." Í í \:JĂ _ I.IIIIIIIIII _ .I\..` I Í '_.'-fn.. .\\ _Üç.I_\ü"I` ____._...III _ I1*I!mIll'l| :If
nI`_ H`_ _ý/_ _ Ü_\ _
_ \_` _ __ˇ_Š“_VVıI Ă_d__!Hv„, _
1P~_ _ _ _ı__ _____ı__ "
\ \ _'I
:__Ü l\_\\ II___________________._
I I`II _Í. '_:__\__` :I(`: __'\ Í__rb`H”IÍf __II/ll______l ov:I_U“3_ |f___ı_
._ `._ ___ _ __\_ __
`“ Á “_ :ııí _
Í \_M/ &"__" “__f|_ f, ___ı I__'_ :__' ______ _ _ _ _l Q'.I_ _ _ _
`_ _ Í ~_
%
I
Í
t_3 *_
__^“__ w 3 atH P„__
L ifdr_L ű\»+tt M\TVA `\n*iŠHLT&+iı\ı;! `NaWih;U\ _
po Q Šl 1_oo_ `N\Í 1; §š_o_N ű_ u_ëh\Oı1
ÉÉB m_É*Ésmã 6ăãNvããäg 3egã_Š_ä 5_ã%E%? cgaäa
_gomgmmL:HÉWE;ýaz :IoknıÉ am_,E2Hí“_|"R_qE~|_`š1o_O_ o`_m\ +1A.T“_ŠÉTŠ! 4NW_`u;ĂÁLN\:T\!1
` ill'. -llılllılıy. ıııı-II':__lı.'.Il_l'-loı ıuıvı ı ı-ı'ıh. l.l
Jill!! ,. I __IIIIIIIIIIII I.`.
*T & L_` «" _ `_ T Ü #" __*'Ü " “Y b # ı*"`n`T:1`q f"`J `T`1 +`` _` _\_
moš ___? ha NEO šš _"IN h_t_,|_l__~__
#\\_* \W:td\ü\MNŠ :1\2\r\ilá
É8* 32O ON3Scm 8_Š >Eâ_ ˇu_ë& 8_ 8 3 Wm_ Hu=_ _ °_=_ :°=
On ãcäšuuhm
`i 'I 2 _'
,I `\\ I / _? \\ " /_/
I,\/\/\/
I
`_\_`\ _/ /` _
I
/ _`.` \ F.:
.Í ` I.I`l.|.ı.l.ıÍi ıfılí.
'I/ III .I ` '/Í IIIlılıf. ..I\I
Éwäšiz É HmăŠHW Nãišãäã \ _l'ı"Iı_ .___-ı_____`_
\_\_ˇ.IııIı' /I 'lıl-I..-I'
(_ I IIII
` I I_ _ _ _ `II/ Il,
\ I/I \_/I
II ` I I, I`
/ \`\\ __-` l'rhi-
` I!/I' _ / .-_ I;
. 'll' \_` ,_ /_! ifi!!! /ll Í.
\\\ 5 /ff
8_3_
,I W/_' \
'Jill' III'
_ _ _ _ l_ _l __'
I I
Í/
I I
/I__
O
I O
2
ha
gm
em
Om_ Mb
“_ ,MW
3P1 3
8
OF
CW
2
8_
Kopásméréseinknél mérőbázisként magát a megmunkálás következtében létrejött felületi geometria anyagba nyúló árokpontjait használtuk fel. A mérési eljárásunk lényege az, hogy a kopásvizsgálatok előtt és a kopás különböző fázisaiban - a mérőhasábnak, mint merev ütközőelemnek a felhasználásával ugyanazon mérési helyeken a felületi mikrogeometnát ismételten regisztráltuk, s az így kapott pro logrammokat az ismertetett számítógépes módszerrel értékeltük. Természetesen mivel a kopás által okozott mikrogeometria-változás az érintkező felületeken nem mindenütt azonos, a gyakorlatban a kopást több pontban mérjük, és a kopási folyamat jellemzésére közepes kopásértéket állapítunk meg. A 7. ábrán a felületminősítő jellemzők alakulása látható a lemezgrafitos öntöttvas homlokmarással megmunkált felületének 0 m; 5000 m és 50 000 m súrlódási út után. Az ábrán a hordfelület-görbe az érdességi gyakoriság-eloszlás és a ktícsúcsgörbe változását ábrázoljuk. A kopás értéke 5 kın után 2,7 um és 50 km után 12,3 pm volt. Megfigyelhető pl. hogy a kopás folyamán a súrlódási viszonyoktól függően a felületi mikrogeometria átalakul; az érdességi alakzatok tőmörülrıek (fiktívcsúcs-görbe s = = Skm-nél); vagy pl. a súrlódásban közvetlenül résztvevő felületeken másodlagos, az eredeti megmunkálásoktól független mikrogeometriai jön létre (érdességgyakorisággörbe s = S0 km-nél, a tördeltségi fok csökkenése) stb. Ez esetben is, ha a többi felületminősítő jellemzőt is elemezzük, a kopás folyamatára, a mikrogeometria alakulására számtalan további értékes információt kapunk. Összefoglalóan mondhatjuk, hogy a működő felületek tartóspontossági vizsgálata elengedhetetlen a különböző befejező megmunkálási módoknak megfelelő felületgeometria és annak üzemközbení alakulásának elemzésétől. A felületi profldiagramm digitális formában való számítógépes kezelhetősége és értékelhetősége további segítséget jelenthet a tribológia: a súrlódás, kopás és kenés bonyolult összefüggéseinek vizsgálatához. o
Összefoglalás
A cikk szerzői a felületgeometriát jellemző olyan mérőszámokat és összefüggéseket igyekeztek meghatározni, amelyek a működő felületek adott üzemelési viszonyait legjobban defıniálják. Elektro-mechanikus elven működő proñlográffal felvett analóg jelet digitalizálták és az adatokat számítógép segítségével dolgozták fel. A cikkben gyakorlati példákat is találunk a javasolt felületi jellemzők célszerű használatára. IRODALOM [1]
|38
ZEICHEN, G.: Bearbeitungsverfahren und Anderung der Oberflächengüte in ebenen Gleitführungen (Werkstatt und Betrieb, 1965, 98. Jg. 1. Ht. 223-229. p.)
|2]
KÁLÍSZIŠR. II. URI!-ÍVl"., I). I
itt ıWlf . li W. lltglml (hıııpııliıtlıııı ol Suı'lııt`L-. 'l`o|ıugıup|ıy.
(Proceedings of the 'l`we!jHı hıımıuılııııul Maelmıı- hm! Ilrsigıı and Research (brıfererıre, Manchester, 15-- 17. September IWI. 54.! S50. p.) [3]
COLLETTE, H.: Mesures de falblos usurcs sur glissieres de machincs-Outils. (Machine Outíl, 1974. No. 312, 67-68. p.)
LONG-TERM ACCURACY TESTING OF SLIDEWAY SYSTEMS OF MACHINE T00 LS USING COMPUTER METHODS
LÁSZLÓ MOLNÁR - TIBOR CSÁKI Summary The object of the authors was to determine index numbers and relationships that would definite best the operation ratios of the effective surfaces. Digitalisation of the analogue signal recordcd by a profilograph operating on the electro-mechanical principle was carried out and data processing was made by means of a computer. The paper also contains practical examples for the practical utlllzation of the surface characteristics suggested.
MIT RECHENTECHNISCHEN METHODEN DURCHGEFÜHRTE HALTBARKEITSGENAUIGKEITS UNTERSUCHUNGEN VON SCHLITTENFÜHRUNGSSYSTEMEN BEI WERKZEUGMASCHINEN
LÁSZLÓ MOLNÁR - TIBOR CSAKI Zusammenfassung Die Verfasser dieses Beitrages versuchten es, solche die Flächengeometrie charakterisiercııılcıı Meiăzahlen und Zusammenhänge zu bestimmen, did die gegebenen Betriebsverhältnisse der Wirkächen am besten definieren können. Das mit einem elektro-mechanisch funktionierenden Profilograph aufgenómmene Analogsignal wurde digitalisiert, und die Daten wurden mit Hilfe eincs Rechenautomaten bearbeitet. Im Beitrag findet man auch praxisbezogene Beispiele für die zweckmäiăige Anwendung von den vorgeschlagenen Flächenkenngröíäen.
l39
MCCHEEOBAHHE HAHPABHHEMHX CHCTEM CYHHOPTA CTAHRA HA HPOQHOCTHFE TOÉHOCTB C HOMOMBB BHHMGHMTEHBHHX MAMHH.
aono Monnap - Tnóop qann P e a m M e AETopn cTaTLn cTapaEncE onpenennTL nona8aTenn n saenonmocTn xapaKTepn8ynmne nOEepxHocTHyn TeoMeTpnn, Koropne nyqme Ecero ne@nHnpynT pennm paóorn neñcTEymnnx nOEepxHocTeü. Ananornn cnrnan, OHHTHÉ npo®nnorpa@OM, paóoTanmnM no eneKTpO-MexaHnqeoKomy npnnnnny, npeoópasonann B Hnëpoeym nH®opMannn n nannne oópaóaTnEann c nomoman BnnncnnTenEHHx Mamma. B cTaTEe npnnenenn H npanTnqecKne npnmepn nna neneoooópaanoro npnnenennn npennonenHnx noBepxHocTHHx xapaKTepncTnR.
A szerzők címe:
MOLNÁR LÁSZLÓ
egyetemi adjunktus NME Szerszámgépek Tanszéke
3515 Miskolc - Egyetemváros CSÁKI TIBOR tanszéki mérnök NME Szerszámgépek Tanszéke 3515 Miskolc - Egyetemváros
|40
TARTALOMJEGYZÉK
Kulcsár Béla: Nagy teljesítményű fokozatnélküli hajtórnűvek analitikai vizsgálata Lechner Egon - Lipka István: Körkörös szelvények rnéréséről - - - - - Terplán Zénó: A fogaskerék-bolygóművek áttételi viszonyai a működési határok figyelembevételével
~
a~ I f Í ~~
e~
~
~
Romvárı' Pál ~ Tóth László - Béres Lajos: Adalékok ötvözetlen szerkezeti acélok -
ridegedésének vizsgálatához ~~
~~ az zi
a~
9
Molnár László - Csáki Tibor: Szerszámgépek szánvezeték-rendszereinek tartóspontossági vizsgálata számítógépes módszerrel ~ f
A NEHEZIPARI MŰSZAKI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI
III. sorozat
OEPÉSZET 23. KÖTET- 1-2. FUZET
MISKOLC, I )77
SZERKESZTŐ BIZOTTSÁG:
DR. TERPLÁN ZENO felelős szerkesztő DR. CZIBERE TIBOR, DR. KOZÁK IMRE, DR. ROMVĂRI PÁL, DR. TAJNAFŐI JÓZSEF
A kiadásért felelős: Dr. Tajnafőí József rektorhelyettes Sajtó alá rendezte:Dr. Vincze Endre egyetemi tanár Technikai szerkesztő: Németh Zoltánné Megjelent az NME Közleményei Szerkesztőségének gondozásában Kézirat szedése: 1976. dec. 10-1977. febr. 28-ig, nyomása: 1977. máj. 1-1977. jún. 15-ig Példányszám: 450 Készült: IBM - 72 composer szedéssel, rotaprint lemezről az MSZ 5601-59 és MSZ 5602-55 szabványok szerint, 9 BI5 ív terjedelemben Engedély száma: MTT!-I-III-318311976. A sokszorosításért felelős: Tóto Ottó mb. üzemvezető Nyomdaszámz KSZ 77-661-NME
