FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

EME FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA Kolozsvár, 2000. március 24-25.

HENGERES CSIGAKEREKEK FOGAZÁSA SZABÓ ATTILA

A kitérő tengelyek közötti teljesítmény-, illetve mozgásátvitelre alkalmazott csigahajtópárok egy csigából és - első közelítésben - annak konjugált párjából, többnyire csigakerékből állnak. A csigahajtópárok funkciójuk szerint teljesítmény- átvivő és kinematikai hajtásokra oszthatók. A csigahajtópárok további, úgynevezett konstrukciós szempontok szerint, a csiga alakja alapján feloszthatók: hengercsiga - hajtópárokra, amelyek a henger alakú csavarflületü hengeres csigából és a csigát átölelő csigakerékből állnak; globoidcsiga - hajtópárokra, amelyknél a körgyűrűre írt csavarfelületü globid csiga részben átöleli a csigakereket és a globoid alakú kerék is a csigát; különleges csigahajtópárokra, amelyek különleges alakú csigából vagy csigakerékből állnak.

1. Hengeres csigakerekek marása Csigakereket csak lefejtő - marógépen lehet gyártani. Elméletileg a lefejtőszerszám olyan lefejtőmaró, amelynek burkoló csavarfelületének valamennyi jellemző mérete és teljes geometriája azonos azzal a csigáéval amelyik majd a lefejtett csigakerékkel dolgozik. Tisztában kell lennünk azzal, hogy a csigakerék fogainak profilja - egyetlen síkmetszetet kivéve - nem evolvens, hanem olyan különleges görbe amelyet a szintén nem evolvens profilú csigamaró saját profiljához viszinyítva helyesen alakít ki. Éppen ezért elméletileg szükséges a csigamaró és a csiga mértani azonosságát biztosítani. Gyakorlatilag viszont fennáll a csigamaró méreteinek változása újraélezéskor. Ennek következtében ha az új csigamaró esetén a szerszám ds osztókör átmérője egyenlő a csiga d osztókörátmérőjével, a y/ szöggel való ujraélezése után osztókörátmérője a következőképpen alakul:

117

EME

ds*F=ds - 2 Tz/cK/360 O

(1)

ahol zk a csigamaró fogszáma; K a hátramunkálási paraméter. H a ezzel a maróval dolgoznák m e g a csigakereket a tehnológiai tengelytáv kissebb lessz mint a működési tengelytáv. E n n e k következtében a két egymást burkoló felület a kerék két oldalán átlósan érintkezik. Ilyen érintkezés nem m e g f e l e l ő kapcsolódást és gyors kopást eredményez . A kérdést két egymástól külömböző m ó d o n lehet megoldani:

a ) Nagy pontosságú (kinematikai) csigahajtások esetén A z új csigamaró osztókör átmérőjét 5... 10 % - al növeljük, a fogvastagság megtartása mellett. Mivel az átmérő csökkenésével csökken a csigamaró burkolócsavarfekületének az emelkedési szöge, maráskor a szerszám tengelyét Ay szöggel kell elfordítani a merőleges helyzethez viszonyítva. Ebben az esetben a tehnológiai tengelytáv nagyobb lessz a konstruktívnál és pontos csigamaró esetén a hordkép a csigakerék szimmetriasíkja körül alakul. A szerszámtengely Ay elfordulási szögét a következő összefüggéssel határozzuk meg:

Ay = ycs + ys

(2)

ahol ycs - a csiga - és ys - a m a r ó osztóhengeri emelkedési szöge .

b) Nagy teljesítményű csigahajtások gyártásánál

E b b e n az esetben már megengedhetetlen az érintkezési felület (hordkép) olyan nagyméretű összevonása mint az előbbi esetben. A minél kissebb felületi n y o m á s érdekében, szükséges minél nagyobb hordképet megvalósítani. Ennek érdekében a csigamaró osztóhengeri átmérője a csigáéval megeggyezik, v a g y egyes esetekben:

(3)

ds = 1,005dcs

és ezt a méretet megtartjuk a m a r ó egész használati ideje alatt, úgy, hogy az újraélezési méretváltozást a foghúrméret csökkenésével értelmezzük. A fogak közti megfelelő működési játék megvalósítása érdekében a csigákat csoportokra osztva köszörüljük, a csigamaró fogvastagságának f ü g g v é n y é b e n .

118

EME M i v e l a külső átmérőn n e m kerülhető el a hátramunkálás, befolyása az á t m é r ő értékére, az új csigamaró f e j m a g a s s á g á t n a g y o b b r a készítjük:

das = ds + 2(hfö2m + cOm + 2x)

(4)

ahol a m a x i m á l i s a n m e g e n g e d e t t ujraélezésnek m e g f e l e l ő sugárcsökkenés:

x=KlFmaxzk/i

60

(5)

A fogásvételi m o z g á s iránya szerint a marás lehet: radiális tangenciális radiális-tangenciális

A radiális m a r á s nagy termelékenységet biztosít, mivel az érintkezési z ó n á b a n f e k v ő v a l a m e n n y i szakasznál részt vesz a forgácsolásban. E n n e k következtében ez a legelterjedtebb eljárás. K i s á t m é r ő j ű csigák esetén a csigamaró zk f o g s z á m a is aránylag kicsi, tehát az aktív lefejtésben kevés vágóéi f o g részt venni és ez által a felületi érdesség nagy lessz. E z a káros j e l e n s é g f o k o z ó d i k ha a kerék zk pontosan osztható a szerszám bekezdéseinek zsz számával, v a g y ha a szerszám zk f o g s z á m a pontosan osztható a zsz bekezdések számával. A tangenciális m a r á s kevésbé termelékeny viszont n e m áll fenn az alámetszés veszélye . A szerszám általában b e k e z d ő k ú p o s (de lehet henegeres is) és a m u n k a l ö k e t abban a helyzetben kezdődik, a m i k o r a b e k e z d ő k ú p érinti a csigakerék külső felületét és addig tart a m í g az első teljes f o g profilja túlhalad a kapcsolóvonal végpontján. A radiális - tangenciális m a r á s abból áll, h o g y radiális eljárással n a g y o l u n k és axiálissal simítunk. E z t ö b b okból igen célszerű. Elsősorban azért mert nagyolásra a radiális eljárás n a g y o b b t e r m e l é k e n y s é g e miatt, simításra viszont az axiális eljárás pontossága miatt előnyösebb. A m a r ó g é p e t az axiális eljárásnak megfelelően állítjuk be, de nagyolásnál levesszük az utolsó differenciálcserekereket, h o g y ne legyen axiális előtolás. A nagyoláshoz beállítjuk az asztalmozgás ütközőjét is. Ütőkéssel v é g z e n d ő m u n k a esetén a radiális marási f o l y a m a t n a k a profil kialakítási övezeten kivül kell v é g h e z menni. A tangenciális utat olyan nagyra kell választani, h o g y a profil kialakítási övezetet teljesen átfedje.

2. Csigakerekek simítása A csigakerekek fogazatának minősége, a nagyoló és elősimító marást követő

vagy simító marással javítható.

119

foghántolással,

EME A hántolócsiga csiga alakú szerszám és méretei a csiga méreteivel azonosak. M i n d k é t f o g o l d a l o n forgácsolóélek v a n n a k kiképezve. E z a szerszám drága, de a hátramunkált m a r ó m é r e t c s ö k k e n é s é b ő l származó eltérések kiküszöbölése és a felületi érdesség javítása érdekében célszerű a l k a l m a z n i . A hantolási ráhagyás 0 , 0 1 . . . 0 , 0 2 m m . A hántolócsigát a lefejtőmarógépen a m a r ó hejére f o g j u k fel, és a zn/zcs

áttételnek m e g f e l e l ő e n beállított kinematikai

láncon

keresztül

meghajtjuk.

A

B r o n z b ó l készült csigakerekek hántolásánál, mivel a szerszám nagy felületen éintkezik

a

csigakeréknek l e g f e l j e b b 2 - 3 fordulatot szabad megtennie .

m u n k a d a r a b b a l , a súrlódás viszonylag nagy és ennek következtében a fellépő helyi f e l m e l e g e d é s igen káros hatással bír a felületi minőségre a méretpontosságra. E z a káros j e l e n s é g f ő l e g kis ( a = 8 ° . . . 15°) alapprofilú csigahajtások esetén lép fel.

SZABÓ ATTILA V-éves egyetemi halgató B-dul Muncii nr. 103-105

120

EME FIATAL MŰSZAKIAK

TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Kolozsvár, 2000. március 24-25,

AZ INTEGRÁLT SZÁMÍTÓGÉPES TERMÉKTERVEZÉSI MÓDSZER COMPUTER INTEGRATED PRODUCT DEVELOPMENT VARGA ANDREI

ABSTRACT The paper presents comprehensive review of issues for methodology of design that originated due to radical change of product development process structure. Difficult markét and strong competition between producers enforce concurrent approach to the product development. This has dramatically changed the organization of engineering design team and way designers work. To deal with previously known issues of parallel processing of incomplete information sequential models of engineering design must be changed. This new concept name is "Simultaneous engineering or concurrent engineering". Simultaneous engineering is based on parallel and collaborative actions of designers, production engineers, managers and other people involved in the product development. This concept assumes that groups of experts in different fields, covering the product life cycle, work simultaneously to meet customer needs and markét challenges. Product quality and cost and time-to-market are the most important objectives of the SE.

1. Bevezetés Az elmúlt években bekövetkezett politikai és gazdasági változások nehéz feladatok elé állítják csaknem a világ minden országának gazdaságát. A megváltozott piaci feltételekre,

a kutatási-

fejlesztési ráfordítások növelésével válaszolnak a fejlett ipari országok. A Budapesti Műszaki Egyetem és a Kolozsvári Műszaki Egyetem együttműködési megálapodása kereretében Kolozsvárról is részt vettek négyen az első, oktatókat, tudományos kutatókat kiképző

121

EME tanfolyamon Budapesten, 1994január 24 és 29 között. Azóta sikerült oktatni és bevezetni Romániában ezt a módszert. A DFA szoftware-rel már jó pár ipari elemzés volt elvégezve és az eredmények igen jók. Ezen eredményekről már be is volt számolva az első Középeurópai "Integrált számitógépes tervezés " cimű konferencián.

2. DFMA a gyártmány, a tehnologia és a minőségfejlesztés támogatására A

világ

versenyképes

vállalatainak

figyelme

az

utóbbi

évtizedben

a

versenyképes

termékekre irányul. Korszerű-e a termék, milyen a minősége, mit t u d n a k a versenytársak?

-

sorolhatnánk azokat a kérdés feltevéseket, amelyek egyre újjab válaszokat követelnek azoktol a vállalatoktól a m e l y e k a világpiaci verseny kihívásainak m e g akarnak felelni. A

hagyomány

legyártjátok".

A

szerint a tervezők n é z ő p o n t j a a következő volt: " m i

gyártó

ménökök

azok,

akiknek

meg

kell

küzdeniük

a

megtervezzük, felmerülő

problémákkal, mivel n e m v o n j á k be őket a tervezésbe. Egy módja van a probléma

ti

gyártási

megoldásának

az,

hogy konzultájanak a gyártó mérnökökkel eggyütt a tervezési fázisban. A létrejövő csoportmunkával elkerülik a problémákat. E z e k b e n a szimultán mérnöki csoportokban szükség

van elemző

eszközökre,

amelyek segítsegével a kialakított tervek tanulmányozhatók és elemezhetők a gyártási nehezségek és költségek szempontjából A z integrált termékfejlesztés és az ú j módszertani megoldásainak kutatásában n a p j a i n k b a n k i e m e l k e d ő e r e d m é n y e k e t ért el az amerikai R h o d e Islandi E g y e t e m szellemi bázisán álló Boothroyd-

Dewhurst Inc. (BDI), a m e l y a nyolcvanas évek elejétől kezdve kifejlesztette a Design for Manufacture and Assembly (Gyártás és szereléshelyes terméktervezés) módszertanát, számítógépes tervezőrendszereit és tervezési törzsadattárait. A

DFMA

módszertan

a

világ

fejlett

országainak

vállalatainál

a

saját

termékek

költségcsökkentésének, gyártás- és szereléshelyeségi analízisének és áttervezésének ú j módszertana a szakértői t a n á c s a d á s egyik legkeresetteb irányzata. A DFMA m ó d s z e r e k és adattárak alkalmazásával lehetőseg van a m á r m e g l é v ő v a g y a m é g r a j z táblán lévő g y á r t m á n y o k szerelés- és gyártáshelyességét értékelni és költségbecslést végezni a t e r m é k e k valós, reális várható költségeiről. A szofitwerek lehetővé teszik a vállalatok számára a saját tervezési adattárak kialakítását is.

122

EME

I

CAD

I

A DFMA-val elért eredmények:

-

Alkatrész - szám c s ö k k e n é s

51.4%

-

A l k a t r é s z - költség csökkenés

37.0 %

-

Piacra kerülési idő lerövidlése

50.0%

-

Javulás m i n ő s é g b e n és megbízhatóságban

68.0 %

-

Szerelési idő csökkenés

62.3 %

-

Gyártási ciklusidők csökkenése

57.3 %

Hol alkalmazzuk ? -

hadipari berendezésk (fegyverek, harci j á r m ü v e k , repülőgép tehnikák, stb.)

-

jármüvek

illetve azok alkatrészei

(haszonjármüvek,

személygépkocsik,

generátorok, stb.) -

háztartási gépek (porszívok, kávéfőzők, lámpák melegítők, zárak, stb.)

-

e l e k t r o m o s gépek (számítógépek, videók, m a g n ó k , stb.)

123

motorok,

hűtők,

EME A DFMA módszertant több mint 500 válalat vásárolta meg, a sikeres tervezési proiektek száma több mint ezer, a gyártmányok áttervezése eredményeként több milliárd dolláros költségcsökkentést értek el, a világ több mint 50 egyetemén tanítják, a világ iparvállataináltobb tízezer mérnök használja azokat

VARGA ANDREI V-éves egyetemi halgató B-dul Muncii nr. 103-105 e-mail:[email protected]

124


GENETIKAI ALGORITMUSOK ALKALMAZÁSAI A GÉPGYÁRTÁSBAN

Tudose Lucián, Sóbester András

Throughout the last 20 years Artificial Intelligence has been increasingly successful in satisfying the ever growing demand for optimál design and manufacturing solutions. Optimál design based on Genetic Algorithms is one of the most promising areas in this relatively new field. Developed in the 70's, it has found a wide rangé of applications in mathematics, operations management, systems engineering, machine design etc. This article contains an overview of the method and an application: the minimum weight design of a spur gear drive.

A Genetikai Algoritmusokról általában

A többváltozós optimizálási problémák tanulmányozásában az utóbbi évtizedek egyik legfontosabb újdonsága a mesterséges intelligencia térhódítása volt. Ezen az irányzaton belül jelentős szerepet töltenek be az evolucionista

szimulációk körébe tartozó

Genetikai

Algoritmusok. John Holland, a Michigan University professzora dolgozta ki az első ilyen programot 1975-ben. A módszer azóta számos alkalmazást talált olyan változatos területeken mint

a matematika,

áramkörök,

gépelemek

és

bonyolult

mechanizmusok

tervezése,

telekommunikációs műholdak optimális elhelyezése, üzemszervezés stb.[l][2] A Genetikai Algoritmus a természetes evolúció biológiai folyamatának egy sztochasztikus modellezése. A modellezett folyamat kiindulópontja a megoldani kivánt optimizálási probléma néhány véletlenszerűen generált lehetséges megoldásának halmaza (populáció). Ahogy a természetben a legalkalmazkodóképesebb egyének maradnak fenn és hoznak létre utódokat, amelyekbe átörökítik bizonyos tulajdonságaikat, úgy itt is az optimizálás objektívfüggvényébe

125

EME

behelyettesítve a legjobb értékeket adó megoldások evoluálnak tovább. Az új generációk szintén a genetikában jól ismert természetes folyamatokat másoló operátorok segítségével jönnek létre; ezek a reprodukció, rekombináció és a mutáció. A kromoszómákat az egyes potenciális megoldások kódolt változatai képviselik, az őket alkotó gének pedig a vizsgált mechanikai rendszer tulajdonságai (azaz az optimizálási probléma változói). Az evolúciós folyamatot modellező sorozatos iterációk eredményeképpen olyan populációk (megoldáshalmazok) jönnek létre, amelyekben egyes egyedek remélhetőleg jobbak lesznek szüleiknél. Ezzel elérkeztünk a Genetikai Algoritmusok hagyományos optimizálási módszerekkel szembeni egyik legfontosabb előnyéhez: több lehetséges megoldás is fejlődik párhuzamosan egy populáción belül, ezáltal lehetővé téve azt, hogy a keresés ne "akadjon fenn" egy lokális optimumon -a populáció egy része mindig a lehetséges megoldások újabb és újabb területei felé evoluál.

Legyen f(xl,x2,...,xm)

a függvény, amelynek a minimumát (vagy maximumát) keressük. Ez

lehet a vizsgált rendszer tömege, költsége, az általa felhalmozott potenciális energia stb. A függvény változóit a rendszer m paramétere képviseli. Az előbbiekben vázolt természeti analógiát folytatva ezeket a továbbiakban géneknek fogjuk nevezni, az m génből álló lehetséges megoldást pedig kromoszómának. A génektől függ a feladathoz csatolt n korlátozás is: 9 x2 ? .,x • •m)<0 &2 ? X2 >..,x • m)<0 S\

0)

. . ,' x j < 0 \>X2>

X

<&n{

Ezek általában szilárdságtani, méretbeni, gazdasági stb. természetűek - a megnevezés arra utal, hogy korlátozzák a lehetséges megoldások halmazát. E két elemből épül fel az optimizálás objektív függvénye, amely az algoritmusban a környezethez való alkalmazkodóképességet fogja mérni: n

v

7=1

ahol gj az nv megsértett korlátozás,

pedig az együttható, mely az illető korlátozás

megsértésének súlyosságát mutatja.

126

EME

A Genetikai Algoritmus lehetővé teszi, hogy pontosan, változónként meghatározzuk azt a halmazt, amelyben a megoldások keresendők. Ezek a halmazok lehetnek (kvázi)folyamatos intervallumok, de lehetnek diszkrét elemekből állók is. Ez különösen fontos a gépelemek tervezésében, ahol bizonyos változók csak meghatározott vagy szabvány értékeket vehetnek fel: normalizált méretek, fogaskerék modulok, kódolt változók (például egy anyagtípus) stb. A következőkben egy konkrét alkalmazás segítségével próbáljuk mevilágítani egy Genetikai Algoritmus működését.

Egy egyenesfogú hengeres fogaskerékhajtás optimális tervezése [3]

A tervezési feladat a következő volt: méretezni kell egy egyenesfogú általános fogazású lassító fogaskerékhajtást, ismerve a bemenő teljesítményt (Pi), a kiskerék fordulatszámát (nj), az áttételt (Í12), az anyagot, a hőkezelést, valamint a kívánt élettartamot (LtJ. A minimizálni kívánt objektív függvény a hajtás tömege (a jelölések a szokásosak): ^ _

71+

dl2)-b-

p 4

A megoldás első lépése a kromoszóma felépítése, amely, amint az 1.ábrán látható, 5 génből áll.Az értékhalmazok

elemszámait összeszorozva megkapjuk a lehetséges

megoldások

halmazának elemszámát: 3,4.1010.

O.gén

2.gén

1-gén

3.gén

4.gén

Zl

m

aw

Xi

A KISKERÉK

MODUL

TENGELYTÁV

A KISKERÉK PROFILELTOLÁSI

FOGSZÁMA

V * A

a

FOGSZÉLESSÉG

ÉS A

TENGELYTÁV

TÉNYEZŐJE

VISZONYA

32 egész érték

32 szabv. érték

32 szabv. érték

1024 érték

1024 érték

{14,...,45}

{0.55,...,20}

{40,...,1400}

1-0.5,1]

[0.25,0.75]

l.ábra A fogaskerék-feladat kromoszómájának szerkezete (az utolsó két soroban a változó értékhalmaza) Az objektív függvényhez 9 korlátozást is kapcsolunk (a (2)-es összefüggés alapján): gi: A fogfelületi terhelés ellenőrzése (Hertz) 127

EME

g2,3i A kiskerék/nagykerék ellenőrzése fogtőhajlítási igénybevételre g4,5:A kiskerék/nagykerék fogazatának ellenőrzése alámetszésre g6,7:A kiskerék/nagykerék ellenőrzése foghegyesedésre gg:A kapcsolószám minimális értékének biztosítása g9:A kiskerék fogszámának összehasonlítása egy minimális értékkel John Greffenstette Genesis 1.6 genetikai programját alkalmazva a fent leírt feladat megoldására, az evolucionista szimuláció 1,000,000 generáció után egy olyan fogaskerékpárt generált, melynek a tömege kb. 15%-al kisebb volt a hagyományos módszerrel tervezettnél (ugyanazon adatokból kiindulva). Következtetések

A fent bemutatott alkalmazás, valamint a Kolozsvári Műszaki Egyetemen tanulmányozott más alkalmazások is (csavaros összeszerelések optimális tervezése, egy tartálysorozat gyártási költségeinek

minimizálása

stb.)

egyértelműen

bizonyítják

a

Genetikai

Algoritmusok

alkalmasságát olyan feladatok megoldására, amik a változók nagy száma, a megoldások terének nagy mérete, vagy az objektív függvény komplexitása (esetleg diszkontinuitása, differenciálhatatlansága) miatt nagyon nehezen vagy egyáltalán nem lennének megoldhatók hagyományos módszerekkel.

Irodalom

1. Chacksfield J. E. Multivariate Optimisation Techniques and their Impact on the Aircraft Design Process, Prog. Aerospace Sci., Vol. 33, p. 731-757, 1997

2. Goldberg D. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, AddisonWesley Publishing Co., New-York, 1989 3. Tudose L., Giurgiu H. Proiectare optimáld. Organe de ma§ini, Ed. U.T.Pres, Cluj-Napoca, 1999

Tudose Lucián egyetemi docens, Sóbester András gépészmérnök Universitatea Tehnicá Cluj-Napoca,Catedra de Organe de Ma§ini §i Tribologie, Bdul. Muncii nr. 103-105, Tel. (0040)64-415007

128

EME FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA Kolozsvár, 2000. március 24-25*

DFE - A RENDSZERES ÚJRAHASZNOSÍTÁS ESZKÖZE

Jana VARGOVÁ, Karolina JERGOVÁ, Renáta BANÍKOVÁ

Abstract

In short term, design for environment (DFE) is a systemic approach to decision support for designers, developed within industrial ecology framework. DFE practices are meant to develop environmentally compatible products and processes while maintaining product performance and quality standards.

BEVEZETÉS A DFE (Design For Environment) egy rendszerszerű megközelítése a tervező döntéshozási alapjának, melyet az ipari környezetvédelem keretén belül fejlesztettek ki. A DFE célja oly módon fejleszteni ki környezetvédelmi szempontból megfelelő termékeket, hogy ezek ne veszítsenek teljesítőképességükből vagy minőségi követelményükből.

ESZKÖZÖK ÉS TEVÉKENYSÉGEK A cégen belül két féle DFE tevékenység van.

129

EME A

generikus DFE általános p r o g r a m o k a t foglal magába, a m e l y e k m e g a d j á k az összes felépítő

f u n k c i ó k ö r n y e z e t v é d e l m i jellemzőit. Ezek m a g u k b a foglalják a zöld könyvelési rendszerek, normalizált alkatrészek, szállítók, belső j e l l e m z ő k és n o r m á k fejlődését. A

specifikációs DFE tevékenységek h o z z á j á r u l n a k a végtermék m e g v a l ó s í t á s á h o z és a lehetőségek

kiértékeléséhez. A konstruktőr csoportok m a g u k b a sűrítik a D F X programokat és ellenőrző listákat, h o g y ezek környezetvédő m ó d o n legyenek egyidejűleg csoportosítva a szerkezeti szempontok, mint pld. a szerkezet legyárthatósága, ellenőrzése és biztonsága szerint.

K é t f é l e D F E szerkezeti eszköz van leírva: 1.

A gyakorlatban a D F E egy generikus összességű folyamat, amely megfelelteti a tervező (szerkesztő) tudását

egy

adott

cég

követelményeivel.

Ez

az

eszköz

kompatibilis

a

már

meglévő

DFX

rendszerekkel. L e h e t ő v é teszi a szerkesztőnek, h o g y grafikusan vezesse be a j e l l e m z ő gondokat, a m e l y e k károsan sújtják az élőkörnyezetet, gyártási folyamatot és közpolitikai kérdéseket. A grafikus k i f e j e z é s e k u g y a n ú g y lehetővé teszik a rendelkezésre álló információk biztonságos besorolását. 2.

( D E I S ) élőkörnyezet

információs rendszerének tervezése

fontos információkat foglal

magába,

a m e l y e k érintik az élőkörnyezetet, egészséges és biztonságos társadalmi és közgazdasági köröket, a m e l y e k a speciális szerkesztői lehetőségekhez viszonyulnak (ezek az adatok m i n d e n cég részére elérhetőek). L e g y e n a DEIS:

•

érthető,

rendszeres,

kiegyensúlyozott

termékértékelés

vagy

folyamatjavaslás

információs

szolgáltatása •

multidimenziónális hozzáállás

•

szükséges az eldöntött f o l y a m a t és üzlet részére összefüggést nyújtani

•

minőségi, n e m pedig mennyiségi

•

ezekkel az adatokkal összekötött bizonytalan indikált fokozat.

D F E t ö b b f u n k c i ó r a integrálja a munkát: marketing, gyártás, minőség. D F E k e z d v e a gyártótól u g y a n ú g y n a g y o b b személyi integrációt idéz elő a szerkesztői folyamatban. E n n e k az bevezetése kiváló szervezést

követel.

Követelmény

elérni

kombinált

kiterjedését a D F E keretén belül.

130

szervezési,

pénzügyi

és

technikai

változások

EME DFE HOZZÁJÁRULÁS

D F E az egész rendszerben m a g á v a l v o n z z a a környezetvédelmi és anyagi feltételek együttes felmérését. E g y e n l ő módszerrel

határolja a környezetvédelmi

szerkesztés

és ipari v a g y

mérnöki

szerkesztés szempontjait, mint a legyárthatóság, költségvetés és minőséget is. A D F E rendszerekbe való belépést e f f e k t í v e b b módszerrel kellene t ö b b s z e m p o n t b ó l integrálni, amelyeket a szerkesztőnek kötelezően a mérnöki gyakorlattal kell összehasonlítania.

BEFEJEZÉS

A g y á r t m á n y kialakítása a D F E által korlátolhatja tágabb körű szükségességét,

egyszerűen

a b b a h a g y v á n a t e r m é k gyártását. A z ipari a n y a g o k r a nincs effektív adatbázisunk, amelyek m e g b í z h a t ó és h o z z á f é r h e t ő információt n y ú j t a n á n a k sok a n y a g hatásáról, vegyi a n y a g o k és f o l y a m a t o k az élőkörnyezetre. A

DFE

teljes

körű

alkalmazása

meghatározott

értékben

megköveteli

a

nyilvános

részleg

összevonását. M a g a az ipar n e m lehet felelős a viszonylagos értékek f e l m é r é s é n e k befolyásáért - egy anyag e g é s z s é g e m á s a n y a g relatív hiányát jelentheti.

FELHASZNÁLT IRODALOM

[1]

B A D I D A , M . - M A J E R N Í K , M . - S E B Ő , D.: Strojárska vyroba a zivotné prostredie. Vienala, Kosice 1998, 201 s.

[2] L O W E , E.A. - W A R R E N , J . L . - M O R A N , S.R.: Discovering Industrial Ecology, Battelle Press, C o l u m b u s 1997, 191 p.

131

EME

Ing. Jana VARGOVÁ Ing. Karolina JERGOVÁ Mgr. Renáta BANÍKOVÁ Katedra environmentalistiky a riadenia procesov Strojnícka fakulta T U K o s i c e Park K o m e n s k é h o c.5 041 87 K o s i c e tel.:(095) 602 2924, e-mail: m u d r o n @ t u k e . s k , [email protected], [email protected]

132


A FÉMPORHENGERLÉS A PORKOHÁSZAT EGYIK JELENTŐS ÁGA Prezensky István

ABSTRACT: Powder metallurgy is an important and new branch of techniques and modern technology. In this paper ar presented the possible technology of metál powder rolling and a scheme of modem equipment for green strip rolling.

K U L C S S Z A V A K : Porkohászat, a f é m p o r h e n g e r l é s technológiája, m o d e r n f é m p o r h e n g e r l ő berendezés.

1. BEVEZETÉS A porkohászat lehetővé teszi a k o m p l e x és nagy sorozatban gyártott, adott t u l a j d o n s á g o k k a l rendelkező alkatrészek gazdaságos gyártását. A z eddig ismert és alkalmazott technológiákhoz képest a porkohászat m a g a s a b b anyagfelhasználási f o k o t biztosít, kisebb energiaráfordítás mellett [2]. A z összehasonlítást az

1. ábra tartalmazza.

1. ábra A különböző gyártástechnológiák összehasonlítása [2]

133

EME a műveletek száma és m e g n ő az anyagok felhasználási f o k a a klasszikus technológiákkal gyártott t e r m é k e k é h e z képest.

2. A FÉMPORHENGERLÉS A különböző, m i n ő s é g i f é m p o r o k gazdaságos előállítását célzó kutatások e r e d m é n y e i lehetővé tették a porkohászati

úton

gyártott olcsó szalagok előállítását. A f é m p o r o k hengerlése n a g y

hatásfokkal

rendelkező technológiai f o l y a m a t és m i n d f o n t o s a b b részt foglal el a m o d e r n gyártástechnológiában. A f é m p o r h e n g e r l é s a lemezek gyártásának egy m o d e r n és érdekes változata, amely további fejlesztéseket is lehetővé tesz. A 2. ábra a f é m p o r o k b ó l hengerelt szalagok gyártástechnológiájának lehetséges változatait tartalmazza a szükséges műveletekkel. A z ábra j o b b oldala a szalag porozitását szemlélteti az egyes m u n k a f á z i s o k során.

2. ábra A fémporokból hengerelt szalagok gyártástechnológiájának vázlata a remanens porozitás feltüntetésével [3] (MH- meleghengerlés, HH- hideghengerlés, Sz - szinterizálás, MU - meleg újrahengerlés, HU - hideg újrahengerlés )

134

EME A hideghengerlés célja egy folytonos, állandó vastagságú és sűrűségű nyersszalag gyártása. E g y m o d e r n f é m p o r h e n g e r l ő b e r e n d e z é s m ű k ö d é s i elvét a 3. ábra segítségével m u t a t j u k be.

3. ábra Modern fémporhengerlőberendezés Jelölések: 1. fémporokat tartalmazó konténer; 2. keverő berendezés; 3. szállítószalag; 4. fémporkeverék tároló; 5. adagolóberendezés, állítható oldallappal; 6. hengermű, állítható hengerekkel; 7. széllevágó tárcsaollók; 8. támasztó henger;

működési elve [1]

9. porelszívó berendezés; 10. szalagvastagságmérő műszer; 11. szalagsűrűségmérő műszer; 12. szalagvágó olló; 13. tárolódobok; M]. a fémpor hozamát beállító motor; M2. az adagolási szöget beállító motor; M3. a hengerek közötti távolságot beállító motor.

A j e l e n esetben a hengerlés f ü g g ő l e g e s irányú. E z azért előnyösebb a vízszintes irányúhoz képest, mert így nincs szükség komplikált adagoló berendezésre, a f é m p o r szabadon folyik b e a m u n k a h e n g e r e k közé. A széllevágó tárcsaollók használata azért indokolt, mivel a nyersszalag a széleken n e m szabályos, illetve a sűrűsége is kisebb. E z m i n ő s é g i hátrányt jelent, újrahengerléskor ezek a szélek akár be is repedhetnek.

A szalagvastagság- és szalagsűrűségmérő m ű s z e r e k által kapott m é r é s e k eredményeit felhasználva, a beállító m o t o r o k a u t o m a t i k u s a n korrigálhatják a szalag gyártása során fellépő paraméterek értékeit. így változtatható az adagolótölcsérben található f é m p o r r é t e g magassága, az adagolási szög értéke, a hengerek

közötti

távolság,

valamint

a munkahengerek

fordulatszáma. E z utóbbi

befolyásolja a

legnagyobb m é r t é k b e n a kapott nyersszalag minőségét. A hengerlési sebesség növelésével csökken a hengerek közötti m u n k a t é r b e n található f é m p o r r a ható préselési idő és ezáltal a nyersszalag sűrűsége és vastagsága is csökken.

135

EME A m u n k a h e n g e r e k á t m é r ő j é n e k a mérete a nyersszalag vastagságának a s z e m p o n t j á b ó l lényeges. A f é m p o r o k hengerlése esetében, optimális hengerlési feltételek mellett, a m u n k a h e n g e r e k á t m é r ő j e és a szalag vastagságának az aránya 50 ... 2 0 0 között váltakozhat.

3. KÖVETKEZTETÉSEK A f é m p o r h e n g e r l é s i t e c h n o l ó g i a egyik igen f o n t o s előnye, h o g y lehetővé teszi a f i n o m és egyenletes eloszlású porozitással rendelkező f é m e s anyagok gyártását. A pórusok közepes méretei és a porozitás százalékos értéke k é n y e l m e s e n befolyásolható és széles határok között, a k i v á n a l m a k szerint pontosan beállítható a kiinduló porok finomságával, a porszemcsék a l a k j á n a k optimizálásával és a hengerlési illetve a zsugorítási t e c h n o l ó g i a m e g f e l e l ő változtatásával. A f é m p o r h e n g e r l é s a porkohászati termékek gyártásának egy f o l y a m a t o s művelete, ezért könnyen automatizálható. E z n e m c s a k gazdasági szempontból jelentős, mivel m e g n ő a termelékenység, h a n e m a hengerelt f é l k é s z t e r m é k e k m i n ő s é g é n e k a garantálása s z e m p o n t j á b ó l is fontos. É r d e m e s kihangsúlyozni, h o g y bizonyos esetekben a f é m p o r o k hengerlésével k ö n n y e b b e n és olcsóbban állíthatunk elő v é k o n y és igen v é k o n y szalagokat és lemezeket. K ü l ö n ö s j e l e n t ő s é g g e l bír a speciális összetételű és egyedi t u l a j d o n s á g o k k a l rendelkező szalagok f é m p o r o k b ó l történő hengerlése, amelyeket klasszikus kohászati eljárással n e m lehet legyártani.

SZAKIRODALOM [1] KALNING, I., LIETZMANN, K-D.: Anwendung des Pulverwalzens zur Herstellung von Bándern aus Chrom- und Chrom-Nickel-Stáhlen

und anderen Sonderwerkstoffen, Leipzig, Neue Hütte, 24.

Jahrgang, Januar 1979, pag. 1-7. [2]

KRAUS,

P.,

Eisenpulvermetallurgie

LEIMBACH,

M.,

MÜLLER,

R.,

WATZEK,

H.:

Entwicklung

der

in der DDR - Grundlage für die Anwendung von Sinterformteilen in der

metallverarbeitenden Industrie als Kritérium für deren Effektivitátserhöhung, Leipzig, Neue Hütte, 33. Jahrgang, F e b r u á r 1988, pag. 41-44. [3] S C H L E G E L , J., H E N S E L , A., K L E M M , P.: Pulverdichten

durch Warmwalzen,

23. Jahrgang, S e p t e m b e r 1978, pag. 336-341.

Prezensky István, okleveles gépészmérnök, doktorandusz CARGOTRANS ROMANIA K.F.T., Kolozsvár, Motilor u. 1 / 31 t e l / f a x . 0 6 4 - 191729

136

Leipzig, N e u e Hütte,


ZE CSIGAKERÉK CSIGAMARÓJÁNAK ÚJRAÉLEZÉS UTÁNI PROFILMÓDOSULÁSÁNAK MINIMALIZÁLÁSA Dr. Kismihály János

Dr. Gyenge Csaba

Összefoglalás Csigamarók

hátraköszörülésekor

a

köszörűkorong

profiljának

számítása

esetén

matematikai

meghatározatlanság lép fel, ami abban nyilvánul meg, hogy a megmunkálás során a köszörűkorong profilja változó kellenne legyen. Mivel ez gyakorlatilag megvalósíthatatlan, a maghatározatlanságot úgy oldják fel, hogy a köszörűkorong profilját az új csigamaró vágóéléhez rendelik hozzá, mely a maximális burkolócsigafelületen helyezkedik el. Újraélezés után profilmódosulás lép fel, melynek nagysága egyenesen arányos az újraélezés

mértékével.

A

módosulás,

megfelelő

tervezéssel

csökkenthető

de

nem

kiküszöbölhető.

Dolgozatunkban egy olyan tervezési módszert mutatunk be, mely nem az első pontos vágóélből származtatja a köszörükorong profilját, hanem az újraélezési tartomány közepén elhelyezkedő vágóélből. A profilmódosulás legalább a felére csökken. Az egymást kölcsönösen burkoló felületek elméletét alkalmazva a számításokat a MathCad programcsomaggal, az eredmények kiértékelését pedig felületmodelezéssel az Euclid szoftverrel végeztük.

1. Az elméletileg pontos hátfelület meghatározása E g y p a r a m é t e r e s egyenlettel felírjuk a Z E c s i g a m a r ó b u k o l ó c s i g á j á n k a vezéregyenesét, m e l y

az

a l a p h e n g e r h e r érintő s í k j á b a n van, és a c s i g a m a r ó tengelyére merőleges egyenessel Yb szöget z á r be. xc(p) -Rb

yc(p) : = J r O 2 - Rb 2

pcos(yb)

zc(p) : = gO + p s i n ( y b )

(j)

E g y p a r a m é t e r e s b u r k o l á s s a l , v p a r m é t e r szerint k é p e z z ü k a b u r k o l ó c s i g a k é t p r a m é t e r e s egyenletét. x ( p , v ) : = xc(p) c o s ( v ) - y c ( p ) sin(v) y ( p , v ) - x c ( p ) sin(v) -t- y c ( p ) c o s ( v )

(2)

z ( p , v ) : = zc(p) + h v H a s o n l ó a n s z á m í t j u k a homlokfelület k é t p a r a m é t e r e s egyenletét. A homlokfelület helyzete a z újraélezési p a r a m é t e r (\j/) mértékétől f ü g g . H a a \|/ változik a (v|/max, - y m a x ) újraélezési t a r t o m á n y b a n egy homlokfelület-sereget k a p u n k . xf\\t ( t , vy ) : = - (t sin(i|/ - vy ))

yy\|/(t, vy ) = t cos(i|/- vy )

137

zyi|/ ( t , vy ) : = H vy

EME A b u r k o l ó c s i g a axiális p r o f i l j á t m e g h a t á r o z v a s z á r m a z t a t j u k a borkolócsiga-felületek s o k a s á g á t

a

h á t r a k ö s z ö r ü l é s i p a r a m é t e r f ü g g v é n y é b e n a telyes (\|/max, -v|/max) újraélezési t a r t o m á n y b a n . xQ|/(p,v)

(xa(p) + dif(\j/)) c o s ( v ) - y a ( p ) sin(v)

yOv|/(p,v)

(xa(p) •+- dif(i|/))sin(v) + y a ( p ) c o s ( v ) zCK|/(p,v) -za(p)

A

külömböző

v|/ p a r a m é t e r n e k

megfelelő

^

+ h v

borkolócsiga-felület

és

homlokfelület

metszésgörbéje

m e g h a t á r o z z a a z elméletileg p o n t o s vágóéleket, melyek m é r t a n i helye a z elméletileg p o n t o s hátfelület. xti|/(i|/,p) = ( x a ( p ) -t- dif(\|/)) c o s ( v 2 ( p ) ) - y a ( p ) s i n ( v 2 ( p ) ) ytv|/(i|/,p) : = (xa(p) + dif(\|/)) s i n ( v 2 ( p ) ) + y a ( p ) c o s ( v 2 ( p ) )

(5)

ztvj/(i|/,p) =za(p) + h v 2 ( p ) K o n k r é t p é l d á n k b a n a b u r k o l ó c s i g a vezérgörbéjét 9 p o n t b a n h a t á r o z t u k meg, a z újraélezési p a r a m é t e r t 2 . 5 f o k o n k é n t v á l t o z t a t t u k a [5°, - 5 ° ] t a r t o m á n y b a n , így a z elméletileg p o n t o s hátfelületet 45 p o n t b a n k a p t u k m e g (1. á b r a ) . A k o o r d o n á t á i által m e g a d o t t p o n t h a l m a z t , a z Euclid s z o f t v e r segítségével B s p l i n e felülettel b u r k o l t u k .

10 30

30

20

zti|/(y,p)

ytM>(v,p)

1. ábra. Az elméletileg pontos hátfelületet két vetülete 45 pontban meghatározva. 2. A köszörűkorong axiális profiljának származtatása Felhasználva

a

pontos

vágóéleket,

az

egymást

kölcsönösen

burkoló

felületek

módszerével,

m e g h a t á z o z z u k a k ö s z ö r ü k o r o n g p r o f i l j á t két esetben (2. á b r a ) : a), a z első elméletileg p o n t o s vágóéllel ( h a g y o m á n y o s m ó d s z e r ) , b). a z újraélezési t a r t o m á n y k ö z e p é n elhelyezkedő elméletileg p o n t o s vágóéllel (új módszer). xsa

xsa

i 5 -

ysa.

xsa1

ysa.

2.4841S

-8.02897

2.668621 -8.61088

2.51941

-7.61647

2.53135 -7.74918

2.69369

-6.45513

2.69966 -6.59474 3.10134 -4.76750

3.10569

-4.61551

3.81461

-2.18645

3.80123 -2.35258

4.8392C

0.73893

4.81933

6.16816

4.07344

6.14376

3.88114

7.77309

7.74066

7.74553

7.53785

9.61871

11.67655

9.58903

11.46507

0.55900

2. ábra. Az első- és középső elméletileg pontos vágóéllel származtatott köszörűkorong profilok.

138

EME 3. A valódi hátfelület meghatározása A két külömböző köszörűkorong két külömböző valódi hátfelületet fog burkolni. A valódi hátfelület a kétparaméteres burkolás során, a köszörükorong és a köszörülendő hátfelület közötti karakterisztikus görbék mértani helye a csigamaró <|) forgásparaméterének függvényében. xaR(<|>,i) =xsa-cos(w2((j) ,i))cos(<|)) + (ysa. + rO- PA<|) ^ sin((|)) yaR(<|>,i) : = -xsa-cos(w2(<|> ,i)) sin(<|>)-H (ysa. ^ rO-PA-<|) Ycos((J>) 1 \ i / zaR((|) ,i) : = xsa-sin(w2(<|), i)) -t- C— h<|)

(6)

A z elméletileg pontos hátfelülethez hasonlóan, a két valódi hátfelületet is 45 pontban határoztuk meg (3. ábra), m a j d az Eucliddal modelleztük a felületeket (4. ábra).

X W ^ T

6 Első

xaR( (|), i) 10 XXX

4. ábra. Az első-és középső vágóéllel származtatott hátfelültek modellrészlete.

3. ábra. Az első vágóéllel származtatott valódi hátfelület45 pontban. 4. Kiértékelések, következtetések

A 5. ábrán látható a három hátfelület kölcsönös helyzete. A z elméletileg pontos-, és az első végóéllel származtatott hátfelület az első vágóéi környékén metszik egymást, mely az ú j marónak felel meg, Ujraélezés során a két felület távolodik egymástól. Az elméletileg pontos- és középső vágóéllel származtatott hátfelület a középső vágóéi környékén metszik egymást, előtte és mögötte is eltér a két felület, de az eltérés kisebb mint az első éllel származtatott hátfelület esetén ( 5 , 6 . ábra). Elméleti hátfelület

-Elméleti

Középső mtszésgörbe

Első metszésgörbe

6. ábra. Első és középső metszési görbe az elméleti hátfelületen..

5. ábra. Az elméleti, az első és középső vágóéllel származtatott hátfelület. 139

EME M i n d a h á r o m felületet metszve a külömböző mértékű újrafenésnek megfelelő homlokfelülettel h á r o m vágóélet kapunk: az elméletileg pontosat, a valódi elsőt és a valódi középsőt. A elméletileg pontos- és a valódi vágóélek közötti eltérés a d j a meg a csigamaró profilmódosulását (7.ábra).

A mért értékekből következik (7, 8. á b r a és 1 táblázat), hogy a középső vágóéllel származtatott köszörűkoronggal való hátraköszörülés esetén a profileltérés a felére csökkenthető a telyes újrafenési tartományban. 1. táblázat N> [deg] 5,0 2,5 0,0 -2,5 -5,0

[mm] o,ooi

fjftm] :

0,053

-

0 -0,027 -0,052

-0 S 054

Úfilt

bx [mm]

bRi [mm]

bTk [mm]

0,853 0,788 0,752 0,707 0,670

0,863 0,815 0,768 0,726 0,690

0,858 0,812 0,791 0,723 0,688

Irodalom [1] Gyenge, Cs. Contributii a s u p r a imbunátátirii preciziei frezelor-melc pentru executarea angrenajului melcat duplex. T e z á de doctorat, I P C N , 1979. [2] Kismihaly J. Cercetári legate de imbunátátirea tehnologiei de fabricatie a angrenajelor hipoide. T e z á de doctorat, U T C N , 1999.

Dr. Kismihály János / C A D / C A D tervező A R M A T Ú R A R T. / Gárii u. 19, Kolozsvár Tel. 64-435367/108, Fax. 6 4 - 4 3 5 3 6 8 Email, a r m a t u r a @ c l u j . i i r u c . r o

Dr. Gyenge Csaba / tanszékvezető egy. tanár Kolozsvári M ű s z a k i Egyetem / Muncii u. 103-105 Tel /Fax. 6 4 - 4 1 5 0 0 1 Email, c g y e n g e @ t c m l . e a s t . u t c l u j . r o

140



Kolozsvár, 2000. március 24-25.

A MIKROFORGÁCSOLÁS ATOMI MODELLEZÉSE ÉS A FORGÁCSOLÓERŐ SZÁMÍTÁSA Dr. Szabó Ottó - Gurzó József

Abstract

The microcutting belong to the cutting processes in which an big amount of specific cutting force develves in the immediate of forming (chip removal process). The result of the computer simulation shows the cutting forces and the atomic models of microcutting of copper monocrystalline.

Bevezetés

A

mikroforgácsolási

folyamatok

ún.

molekuláris

dinamikai

szimulációja,

atomok

potenciális

energiájának és a t o m o k közötti erők számításán alapuló modellezése egyre j o b b közelítését a d j á k a valós anyagleválasztási f o l y a m a t o k n a k és azokat kisérő j e l e n s é g e k n e k (pl. ultrapontos esztergálás gyémánt késsel). A m ó d s z e r lényegét és eredményeit [2, 3] k ö z l e m é n y e k f o g l a l j á k össze.

Alakváltozás vizsgálata

A számítógépi szimulációt egy 1200 atomot tartalmazó, tiszta réz egykristály-munkadarab és egy 400 atomot tartalmazó szerszám, tehát összesen 1600 atom segítségével f o g j u k elvégezni. M e g j e g y e z z ü k , h o g y ilyen "kicsi" a t o m s z á m esetén is j e l e n t ő s a számítási idő.

A m u n k a d a r a b és a szerszám jellemzőit, valamint a "beállított technológiai adatokat" az 1. táblázatban a d j u k meg. A forgácsolás szimulációja során a szerszámra az 1. ábra szerinti erők

hatottak.

Megállapítható, hogy a közelítőleg A c =0,3 nm 2 forgácskeresztmetszet f o r g á c s o l á s á h o z kb.8*10" 1 0 N

141

EME nagyságú erő szükséges. E z f a j l a g o s a n elég nagy, de vegyük figyelembe, h o g y rendkívül kicsi a forgács vastagsága, m í g a f o g á s m é l y s é g és a szerszám csúcssugarának aránya igen kicsi [4].

Forgácsoló erők változása 1,6E-07 1.4E-Ö7 1,2E-07 1.0E-07 8,0E-08 6.0E-08 S. ÍO 4,0E-08 111 2.0E-08

0.0E+00

-2,0E-08 -4.0E-08 -6.0E-08 -8.0E-08

~-Fx (előtoló)

—Fy (passzív)

1. ábra. A f o r g á c s o l ó e r ő k alakulása az adatfile szám f ü g g v é n y é b e n .

1. táblázat BEMENŐ ADATOK

SZIMULÁCIÓ

munkadarab kristályosodási típusa: munkadarab kristályosodási iránya: szerszám kristályosodási típusa: szerszám kristályosodási iránya: környezeti hőmérséklet (T °C): forgácsoló sebesség (v c m/min):

Felületen középpontos köbös (réz) X tengely || <100> iránnyal gyémánt köbös Y tengely || <100> iránnyal 20 30 0,6 0,45

előtolás (f nm/ford.): fogásmélység (a p nm): főéi elhelyezési szög (KF °):

45

oldalhátszög (af °):

0

terelőszög (Xs °):

0

oldalhomlokszög (yf °):

0

mellékél elhelyezési szög (K r ' °):

0

tengely-mellékhátszög (otp °):

0

élsugár (rp nm):

0 0,2

csúcssugár (r £ nm):

A szimuláció kezdeti állapotáról a 2. ábra ad felvilágosítást. Közelítésként a szimuláció során a szerszámot tökéletesen m e r e v n e k tételeztük fel.

A 20. adatfile számnál

(0,4 n m megtétele után) a szerszám megkezdi a behatolását a m u n k a d a r a b b a

és kb. 4E-8 N n a g y s á g ú erő lép fel. A z 1. ábrából láthatjuk, hogy ebben a pillanatban az előtolás és a

142

EME fogásvétel irányú erő n e m j e l e n t ő s . E z érthető is, hiszen m é g csak most kezd belépni a szerszám a munkadarabba.

2. ábra. A t o m o k b ó l felépített szerszám és m u n k a d a r a b modellek.

A 28. adatfile szám körüli állapotnál m á r kb. 6E-8 N nagyságú a f ő f o r g á c s o l ó erő, m é g m i n d i g nulla körüli az előtolás irányú erő, m í g a passzív erő m á r j e l e n t ő s 4 E - 8 N . A z eredő f o r g á c s o l ó erő kb. 7,2E-8 N (1. ábra).

A 47. adatfile szám körüli állapototnál kb. 6E-8 N nagyságú a f ő f o r g á c s o l ó erő, kb. 2 E - 8 N körüli az előtolás irányú erő, m í g a passzív erő kicsit kevesebb, mint az előbb: 3E-8 N nagyságú. Bekövetkezik az a j e l e n s é g , amit gyakorlatban is tapasztalunk, hogy a szerszám éle m é l y e b b e n fekszik, mint a m u n k a d a r a b forgácsolás utáni visszamaradt felszíne ( m e g m u n k á l t felület). E n n e k o k a a m u n k a d a r a b rugalmas alakváltozási k é p e s s é g é b e n keresendő.

A hely hiányában csak nagy ugrásokban haladunk és mutatunk m e g m é g egy-egy datfile számra j e l l e m z ő esetet.

A 3. ábra a 57. adatfile szám körüli állapotot mutatja. Itt hasonlóan kb. 6E-8 N nagyságú a f ő f o r g á c s o l ó erő, ismét kb. nulla körüli az előtolás irányú erő, m í g a passzív erő kicsit kevesebb, mint az előbb: 3,2E-8 N nagyságú. Itt m á r j ó l kivehető a nyírási sík is.

3. ábra. A szerszám (bal oldali levezetett rész) t o v á b b hatol a m u n k a d a r a b b a (57. adatfile szám).

143

EME A z 4. ábra a 117. adatfile szám körüli állapotot mutatja. Itt 8E-8 N n a g y s á g ú a f ő f o r g á c s o l ó erő, kb. 1E-8 N körüli az előtolás irányú erő, a passzív erő kb. kétszerese az előző állapotnak: 4 E - 8 N nagyságú. A z eredő f o r g á c s o l ó erő 9 E - 8 N . Ezen az ábrán j ó l látható, h o g y kb. 4-5 atomsík mélységben m a r a d ó alakváltozás (felkeményedett réteg) keletkezik a m e g m u n k á l t felület mentén.

4. ábra. A m u n k a d a r a b o n felkeményedett réteg j ö n létre (117. adatfile szám).

Következtetések

V i s z o n y l a g kisszámú m u n k a d a r a b és szerszám a t o m m a l a végzett modell a forgácsolási folyamat lefolyását (rugalmas, r u g a l m a s képlékeny-, képlékeny-alakváltozások, nyirási felület, stb.) j ó l a d j a vissza, szinte m o z g ó f i l m s z e r ű e n . így lemodellezhető a felületi m i n ő s é g alakulása (pl. maximális egyenetlenség,

felkeményedett

felületi

réteg

vastagsága)

és

a

forgácsoló

erő

összetevői

is

számolhatók.

A kutató m u n k á t O T K A T 0 3 0 6 6 8 és O T K A F 0 1 9 1 0 5 . sz. támogatással végezzük.

Irodalom

[1]

Kittel, C.: Introduction to Solid State Physics, John Wiley and Sins, Inc. N e w Y o r k

[2]

Szabó O. - G u r z ó J.: C o m p u t e r M o d e l l i n g of Microcutting Process, C A M P ' 9 4 , M T A S Z T A K I Sept. 13-15. B u d a p e s t , 1994. pp.130-137.

[3]

Szabó O. - G u r z ó J.: Variation of T e m p e r a t u r D u e to the Sliding of A t o m i c Planes, IXth International C o n f e r e n c e on Tools, University of Miskolc, Sept. 3-5. 1996. Miskolc, pp.307-312.

[4]

Bali J.: Forgácsolás (2. kiad.), Tankönyvkiadó, Budapest, 1988. pp.72-103.

Dr. Szabó Ottó egyetemi docens, a műszaki t u d o m á n y kandidátusa, Ph.D. G u r z ó József oki. g é p é s z m é r n ö k , doktorandusz Miskolci E g y e t e m Gépgyártástechnológiai T a n s z é k 33515. M i s k o l c - E g y e t e m v á r o s , M a g y a r o r s z á g T e l e f o n : 3 6 - 4 6 - 5 6 5 - 1 1 1 mellék: 15-21 Fax: 36-46-362-615

144

1996.




MIKROFORGÁCSOLÁS SZIMULÁCIÓJA A DISZLOKÁCIÓK FIGYELEMBEVÉTELÉVEL Dr. Szabó Ottó - Gurzó József Abstract

The ultraprecisional turning, microcutting belongs to the forming processes in which an big amount of heat develves in the immediate vicinity of forming (chip - removal process). The heat generated during machining makes chip removal easier and at the same time more diffícult, as the materials is more plastic and more easly to form, etc. This is why it is very important to know the amount of dislocation developing during machining.

Bevezetés Ultrapontos forgácsolásnál (pl. esztergálásnál) a klasszikus forgácsolás elmélet számítási módszerei n e m adnak kielégítő eredményeket. Ú j , számítógépi

szimulációs m ó d s z e r e k e t (pl.

molekuláris

dinamikai szimuláció) kell alkalmazni. K o r á b b i dolgozatainkban m á r bemutattuk a vizsgált a t o m o k potenciális e n e r g i á j á n a k és az atomra ható erőnek változását az a t o m s o r o k e g y m á s o n való elmozdulása esetén [2, 3, 4]. A számítógépi m ó d s z e r lehetővé teszi mikroforgácsolásnál (pl. ultrapontos esztergálással) a forgácsolási erő és hőmérséklet számítását, a kialakuló felületi érdesség várható értékének meghatározását. Ezek a kísérleti eredményekkel j ó egyezést mutatnak. A vizsgálatokat pl. réz egykristály esetén végeztük el.

A díszlokációk hatása a képlékeny alakításra

Az

eddigi

vizsgálódás

során

feltételeztük,

hogy

a

kristálytani

síkok

elcsúszására

felállított

m o d e l l e k b e n a csúszási síkban m i n d e n atom egyszerre m o z d u l el. E z a jelenlegi ismereteink szerint pontosbításra szorul [5]. T u d j u k , hogy az anyagban j e l e n l é v ő kristálytani hibák - a díszlokációk miatt az elcsúszás n e m egyszerre, h a n e m atomonként m e g y végbe. Felvetődik a kérdés, hogy akkor miért értünk el j ó közelítő e r e d m é n y e k e t a számítások során?

145

EME E n n e k az egyik oka az, h o g y a forgácsoló erőt n e m az a t o m o k közötti erőből, h a n e m az atomok elcsúszás során b e k ö v e t k e z ő potenciális energia változásból vezettük le, ez pedig f ü g g e t l e n attól, hogy a sok atom egyszerre v a g y külön-külön m o z d u l el. A másik ok pedig az, h o g y a potenciális energia számítására v o n a t k o z ó modell n e m is olyan pontatlan, mint amilyennek első ránézésre tűnik. E n n e k igazolásához tekintsük m e g a következő 1. és 3. ábrát és h o z z á j u k tartozó potenciális energia változását ábrázoló d i a g r a m o k a t (2. és 4. ábra).

1. ábra. Díszlokáció mentes atomok. A z 1. ábra egy díszlokáció mentes, közelítőleg e g y m á s h o z képes S/2 távolsággal elcsúszott álló és m o z g ó sík ( a t o m o k ) környezetét mutatja. E n n e k az állapotnak m e g f e l e l ő potenciális energiát a következő grafikon szemlélteti (2. ábra).

2. ábra. A potenciális energia az atom átugrása előtt és után.

A 2. ábra az a t o m átugrás előtti és utáni egyensúlyi helyzetét is mutatja. Hasonlítsuk m o s t össze az 1. ábrát és a 2. ábrán közölt d i a g r a m m o t a következő, díszlokációt tartalmazó csúszó rendszerrel (L. 3. ábra).

146

EME

3. ábra. A t o m o k díszlokáció esetén.

A 3. ábrán látható, h o g y a felső m o z g ó sík atomjait egymástól n e m S, h a n e m S* távolságra vannak. E n n e k az az oka, h o g y a j e l ö l t helyen egy éldíszlokáció foglal helyet, a m i n e k köszönhetően a díszlokáció felett egy n y o m o t t állapot alakul ki, ezért lesz S* kisebb, mint S.

N a g y o n f o n t o s észrevenni, h o g y a díszlokáció közvetlen közelében olyan állapot alakult ki, mintha egy díszlokáció mentes, de közelítőleg S/2 távolsággal elcsúszott rendszert látnánk, holott n e m történt elcsúszás. A következő grafikon szemléletesen m u t a t j a ezt (L. 4. ábra).

4. ábra. Díszlokáció esetén a potenciális energia.

A 4. ábrából j ó l látható, h o g y a díszlokáció közelében egy átbillenés körüli állapot alakul ki (anélkül, hogy bármilyen elcsúszás történt volna az álló és a m o z g ó síkok között), m i g a díszlokációtól távolodva egyre inkább hasonlít a potenciális energiánk alakja és nagysága a kristályhiba mentes és el n e m csúszott állapotra.

147

EME Következtetések

M e g á l l a p í t h a t j u k tehát, h o g y a díszlokációk közelében oly mértékben torzul a potenciális energia, hogy a csúszó síkban lévő a t o m o k minimális külső erővel kimozdíthatóak egyensúlyi helyzetükből, illetve

gyakran

a

meglévő

mozgási

energiájuk

is m á r

elegendő

ahhoz,

hogy

tetszőleges

a

díszlokációhoz közeli s z o m s z é d o s helyre átugorjanak. E z utóbbi esetben annál szélesebb az a tartomány, melyet pusztán mozgási energiájukból kifolyólag bejárhatnak, minél t ö b b kristályrács között oszlik m e g a díszlokáció potenciális energiát torzító hatása. E g y éldíszlokációnak a hatása egy igen g o n d o s a n növesztett tiszta egykristály esetében több ezer S távolság is lehet, m i g egy erősen hidegen alakított f é m n é l ez n é h á n y tíz S távolság csak [5].

A kutató m u n k á t O T K A T 0 3 0 6 6 8 és O T K A F 0 1 9 1 0 5 . sz. támogatással végezzük.

Irodalom

[1]

Kittel, C.: Introduction to Solid State Physics, John W i l e y and Sins, Inc. N e w Y o r k

[2]

Szabó O. - G u r z ó J.: C o m p u t e r M o d e l l i n g of Microcutting Process, C A M P ' 9 4 , M T A S Z T A K I Sept. 13-15. B u d a p e s t , 1994. pp.130-137.

[3]

Szabó O. - G u r z ó J.: Variation of T e m p e r a t u r D u e to the Sliding of A t o m i c Planes, IXth International C o n f e r e n c e on Tools, University of Miskolc, Sept. 3-5. 1996. Miskolc,

1996.

pp.307-312. [4]

Szabó O. - G u r z ó J.: A t o m s í k o k elcsúszásakor bekövetkező hőmérséklet változás felületen k ö z é p p o n t o s kristályrács esetén. IV. F M T Ü , 1999. március 19-20. Erdélyi M ú z e u m Egyesület, Kolozsvár, 1999. pp.85-88.

[5]

Z o r k o c z y B.: M e t a l l o g r á f i a és anyagvizsgálat, Tankönyvkiadó, Budapest, 1990.

[6]

Bali J.: F o r g á c s o l á s (2. kiad.), T a n k ö n y v k i a d ó , Budapest, 1988. pp.72-103.

Dr. Szabó Ottó egyetemi docens, a műszaki t u d o m á n y kandidátusa, Ph.D. G u r z ó József oki. g é p é s z m é r n ö k , doktorandusz Miskolci E g y e t e m Gépgyártástechnológiai Tanszék 33515. M i s k o l c - E g y e t e m v á r o s , M a g y a r o r s z á g T e l e f o n : 36-46-565-111 mellék: 15-21 Fax: 36-46-362-615

148

EME

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA Kolozsvár, 2000. március 24-25.

KORSZERŰ MULTIMÉDIÁS KARBANTARTÁS TÁMOGATÁS Markovics Róbert

Abstract An ongoing research project of the INCO-Copernicus program at the Technical University of Budapest aims at creating the methodology of Intelligent Product Manuals. These manuals cover all features of the conventional manuals, supplying them with the benefits of hypermedia technology. This article focuses on the requirements concerning to Intelligent Product Manuals and the tools that can be used to create them. The procedure of creating Intelligent Product Manuals, its integration with the Enterprise Information Management System and a prototype manual of a C N C lathe are presented.

Bevezetés A Budapesti Műszaki Egyetemen az INCO-Copernicus Promanual 96/0231 számú kutatási program az intelligens termék gépkönyvek módszertanával foglalkozik Minden műszaki berendezéshez tartozik egy úgynevezett gépkönyv (vagy használati utasítás), melyben a felhasználó minden szükséges információt megtalálhat az adott termékről: szállítás, üzembehelyezés, beállítások, használat, karbantartás, stb. A hagyományos

gépkönyv

egy dokumentum, amely leírja és megmagyarázza, hogyan kell használni és

karbantartani egy műszaki terméket. Alapvetően papírra íródik, hasonlóan a könyvekhez vagy az aktarendszerekhez, de ide tartozik az olyan, számítástechnika segítségével feldolgozott gépkönyv is, amely a papír formátumút veszi alapul. Lefedi a termék életciklusát: üzembehelyezés, üzemeltetés, karbantartás, hibakeresés és megsemmisítés. Az intelligens

gépkönyv

tartalmilag azonos a hagyományos gépkönyvvel, de kiegészül a hipermédia és a

tudásbázisú rendszerek számos előnyével, valamint a termék elektronikus adataival integrált. Ilyen

149

EME

számára külön közlik (például kezelési gépkönyv az üzemeltetéshez, vagy elektromos kapcsolási rajz és folyamatábrák az elektromos gépkönyvben).

1. A hagyományos gépkönyvekre vonatkozó szabványok és követelmények Jelenleg n e m létezik sem olyan nemzetközi (ISO), sem olyan európai (EN) szabvány, mely magára a gépkönyvre vonatkozik, bár van néhány ISO szabvány, mely részlegesen tartalmazza a rájuk vonatkozó elvárásokat, követelményeket. Számos géphez, berendezéshez (például a mezőgazdasági és erdészeti gépekhez) létezik speciális ISO szabvány, de ezek csak az adott típusú termék gépkönyvével foglalkoznak

[6]. A szabványosítás alacsonyabb szintjén, a nemzeti szinten már léteznek általános szabványok és irányelvek a gépkönyvek elkészítésére vonatkozóan. Magyarországon kevés szabvány található, mely kimondottan a gépkönyvekre vonatkozik. A fellelhető szabványok közül legjellemzőbbek a szerszámgépek, a gépek biztonságának és a gépek villamos berendezéseinek gépkönyveire vonatkozó szabványok. A kutatásban résztvevő országok közül, és talán egész Európában is Nagy-Britannia

szabályozza

legrészletesebben a gépkönyvekre vonatkozó követelményeket (BS 4888 és B S 4899 szabványok). A másik ország, Bulgária is rendelkezik hasonló szabványokkal ( B D S 2.601 - 82 és B D S 2.602 - 82 szabványok), de ezek inkább a használatra és a karbantartásra koncentrálnak. A vállalatok a létező szabványokon kívül úgynevezett „kvázi szabványokat" és „íratlan törvényeket" követnek, melyek a termékeik fejlesztése és gyártása során alakultak ki. Ilyen kvázi szabványok például a gépkönyvek

közti

információ-megosztás,

úgymint

műhely-,

kenési-

vagy

eladási

gépkönyv,

mestergépkönyv egy termékcsalád különböző változataihoz, a vezérlőberendezés és a gépkönyv közötti információ-megosztás, a részletesség különböző szintjei, az információ megismétlődése, a szimbólumok használata,

a beszállítók termékinformációjának beolvasztása,

az elektronikus

szerkesztőeszközök

használata.

2. Az intelligens gépkönyv tulajdonságai A hagyományos gépkönyvből egy példányt egyszerre csak egy személy használhatta, míg egy olyan intelligens gépkönyvhöz,

ami a vállalat információs hálózatán fut, egyszerre több felhasználó is

hozzáférhet. A gépkönyv felhasználóinak különböző hozzáférési jogosultságai lehetnek, ami alapján korlátozható, hogy mely részeket kik tekinthetik meg. Például a gyártó szakemberei a teljes gépkönyvhöz hozzáférhetnek, míg egy vásárló előtt titkosíthatják a tervezési és fejlesztési információkat. A

hagyományos

gépkönyveknél

alkalmazható

megjelenítési

technikák

nem

igazán

ösztönzik

a

felhasználókat a tanulásra. A z intelligens gépkönyvekben a korszerű számítástechnikának köszönhetően sokkal érdekesebb és látványosabb elemek is elhelyezhetők, melyek nagyobb hatást gyakorolnak a felhasználókra, akik így szívesebben használják. A

felhasználók

gépkönyvekkel

sokféle hardverrel szemben

az

egyik

és rendszerrel legfontosabb

dolgozhatnak elvárás

a

világszerte,

ezért

platformfüggetlenség.

az Az

intelligens Internethez

kifejlesztett H T M L nyelv minden rendszerből olvasható [1.]. Bár már léteznek újabb szabványok is, mint az S G M L vagy az X M L , az általánosan használt böngészők egyelőre csak a H T M L nyelvet ismerik. A z intelligens gépkönyv három javasolt formában jelenhet meg:

150

EME

-

autonóm

gépkönyv:

egy multimédiás (akár hordozható) PC egy beépített C D - R O M - m a l , mely képes a

gépkönyv megjelenítésére szabványos multimédia böngésző segítségével. -

intranet

alapú

gépkönyv:

egy

vállalati

információs

rendszerbe

gépkönyv.

Több

felhasználó

használhatja egyszerre, akiknek a hozzáférési jogosultságát egy felhasználó menedzseri funkció kezeli. [3] -

Internet

alapú

gépkönyv:

az előzőhöz hasonló, a felhasználó kapcsolatba tud lépni a gyártó

adatbázisával. A z információ-szolgáltatásnál szakemberek, katalógusok, adat- és tudásbázisok állnak rendelkezésre. A készítési folyamat során az Internet alapú gépkönyvet veszik alapul. E z a mester gépkönyv, szükség esetén ebből lehet, illetve kell automatikusan generálni az intranetes vagy az autonóm gépkönyvet. Mindhárom verzió támogatja a kívánt dokumentáció-rész nyomtatott formában történő megjelenítését. A fentiek tükrében megfogalmazhatunk egy új, pontosabb definíciót az intelligens gépkönyvekre: az

intelligens gépkönyvek számítógépesített interaktív terméktámogatási rendszerek, melyek a termék teljes életciklus információját, szakértői tudást és hipermédiát használnak, hogy „just-in-time" támogatást nyújtsanak a felhasználónak a termék élete során. 2.1. Az intelligens gépkönyv három fő jellemzője A z intelligens gépkönyveknek három fő jellemzője különböztethető meg: -

a termékadatokkal integrált: gépkönyv készítése szorosan összekapcsolódik a termékadatokkal.

-

tudásbázisú: nagy mennyiségű információ tárolódik. A z itt felhasznált tudás több mint információ.

-

hipermédiás:

a

hipermédia

tulajdonképpen

a

multimédia

kibővítése

az

Internet

kezelésének

bevonásával. Sokkal interaktívabb, a hivatkozások pedig nem csak lineárisan követhetik egymást, mint a hagyományos értelemben vett multimédiánál, hanem tetszőlegesen. A hipermédia részeként említhető m é g a 3 dimenziós megjelenítés alkalmazása (3D animációk, virtuális valóság), melyek interaktívak is lehetnek.

3. Az intelligens gépkönyvekhez használható eszközök A z intelligens gépkönyvhöz használható eszközöknek lehetőleg szabványosaknak kell lenniük, hogy ne legyen szükség speciális, esetleg nehezen hozzáférhető hardver- vagy szoftverelemek beszerzésére csak azért, hogy a felhasználó használhassa a gépkönyvet. [5] A z intelligens gépkönyvek készítéséhez és használatához felhasználandó hardver- és szoftvereszközöknek az alábbi viszonylag

követelményeknek alacsony

ár,

kell

Internet

eleget tenniük: hozzáféréssel

felhasználó-barátság; rendkívüli

rendelkezzen.

A

ma

megbízhatóság;

megvásárolható

leglassúbb

számítógépek is bőségesen kielégítik a sebességre vonatkozó kritériumokat. A multimédiás elemek miatt olyan operációs rendszerre van szükség, mely grafikus interfésszel rendelkezik. A m a alkalmazott rendszerek legtöbbje rendelkezik ilyen felülettel [2].

4. A prototípus gépkönyv A kutatási programban résztvevő magyar ipari vállalat, az Excel-Csepel Szerszámgépgyártó K f t által gyártott SL 320/600 típusú C N C esztergagép gépkönyvének prototípusa készült illetve készül az egyetemen. [7]

151

EME

A megvalósított gépkönyv prototípus a papír alapú hagyományos gépkönyv hipertextesített változata, kiegészítve azokkal az új eszközökkel, melyeket a korszerű számítástechnika biztosít. A cél a lehetőségek bemutatása volt, n e m pedig egy teljes és kész gépkönyv megvalósítása. A z 1. ábrán nyomon követhetjük az elkészített prototípus eredeti fejlesztési környezetét.

Információ publikálás 1. ábra. A z intelligens gépkönyv eredeti fejlesztési környezete A gépkönyv fejlesztési környezete már kezd átalakulni, ahogy egyre újabb technikák jelennek meg. Ilyen például a CGI, ami a Java mellett a programozást és az adatbázis-kezelést segíti.

2. ábra. Multimédiás alkalmazások az Internetes gépkönyvben

152

EME

A 2. ábrán két m u l t i m é d i á s a l k a l m a z á s látható: a z első azt szemlélteti, hogy h o g y a n kell kiszerelni a főorsót,

lépésről-lépésre.

A

második

egy

CNC

nyelvet

tanító

alkalmazás,

mely

teszteket

és

vizsgakérdéseket is tartalmaz, így a f e l h a s z n á l ó leellenőrizheti tudását.

3. ábra. A z intelligens gépkönyv m ű k ö d é s k ö z b e n A 3. ábra bal oldalán egy J a v a nyelven írt hibakereső applet látható, mely h i b a f a a l a p j á n m ű k ö d i k . A z ábra j o b b oldalán p e d i g egy virtuális valóságot használó oktatórendszer

látható, a m e l y segítségével

a

f e l h a s z n á l ó k ö n n y e d é n e l s a j á t í t h a t j a a kezelőpanel működtetését, és m ű k ö d é s k ö z b e n láthatja a virtuális gépet. A z e d d i g e l m o n d o t t a k a l a p j á n érezhető, hogy egy ennyi m i n d e n t t u d ó gépkönyvre j o g o s az igény, hiszen az intelligens g é p k ö n y n a g y b a n m e g k ö n n í t i és m e g g y o r s í t j a egy t e r m é k használatának elsajátítását.

IRODALOM [1]

FÜSTÖS JÁNOS: World Wide Web. Bevezetés a hálózati információszolgáltató rendszer tervezésébe

[2]

HORVÁTH SÁNDOR - TAMÁS PÉTER - TÓTH BERTALAN - HOLL BALÁZS - CSUTORA RÓBERT:

és használatába.

Bicske, Szak K i a d ó , 1996

Operációs rendszerek előadásjegyzet [3]

DR. KELEMEN GÁSPÁR: Számítógépes

[4]

AURUM - BOCA: 3D Studio MAX. A u r u m D T P Stúdió, Szolnok, 1997

informatikai hálózatok

előadásjegyzet

[5]

DELIVERABLE 1.1 PART 1: A survey of the existing advanced systems for product life-cycle support. Brussels, 1998

[6]

DELIVERABLE 1.1 PART 2: The requirements of the relevant ISO standards and companies' guidelines towards the structure and the contents of conventional manuals. Brussels, 1998

[7]

GUSZTÁV ARZ, ANDRÁS TÓTH, TAMÁS MÉSZÁROS, RÓBERT MARKOVICS, NORBERT GONDA:

Intelligent Product Manual for Machine Tools. XIII. Szerszámgép Konferencia, Miskolc, 1998

Markovics Róbert, PhD hallgató Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépgyártástechnológia Tanszék 1111 Budapest, Egry J. u. 1. Telefon: (36 1)463-2123 Fax: (36 1)463-3517 E-mail: [email protected]

153

EME

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA Kolozsvár, 2000. március 24-25.

SEJTRENDSZEREK KVANTITATÍV TOPOLÓGIAI JELLEMZÉSE Réti Tamás, Zsoldos Ibolya ABSTRACT In o r d e r t o c h a r a c t e r i z e t h e t o p o l o g i c a l a n d g e o m e t r i c a l p r o p e r t i e s o f 2 - D c e l l u l a r s t r u c t u r e s , experiments h a v e been p e r f o r m e d with artificially constructed regular patterns. Our i n v e s t i g a t i o n s h a v e b e e n f o c u s e d o n t h e s t u d y o f t h e s o - c a l l e d A b o a v l a w w h i c h is w i d e l y a p p l i e d t o t h e c l a s s i f i c a t i o n o f r a n d o m c e l l u l a r s t r u c t u r e s o f v a r i o u s t y p e s . It h a s b e e n demonstrated that a reliable and precise topological description of 2 - D cellular structures can not be p e r f o r m e d by using parameters " a " and "^2" of Aboav-equation only.

1. BEVEZETÉS Jelen dolgozatban kétdimenziós sejtrendszerek topológiai jellemzésének problémáival f o g l a l k o z u n k . K o r á b b i á t f o g ó k u t a t á s o k azt i g a z o l t á k , h o g y e z e k a s e j t r e n d s z e r e k e l ő n y ö s e n h a s z n á l h a t ó k fel a f é m ö t v ö z e t e k e t a l k o t ó s z e m c s e s z e r k e z e t 2 - illetve 3-dimenziós modellezéséhez. Szabályos, h o m o g é n 2-dimenziós sejtrendszerek topológiai szerkezetét elemezve megmutatjuk, hogy az ismert A b o a v - f o r m u l a " a " paramétere valójában egy t o p o l ó g i a i i n v a r i á n s n a k t e k i n t h e t ő , a m e l y n e k b e c s l é s e t ö b b f é l e m ó d s z e r r e l is m e g v a l ó s í t h a t ó . A z ismertetett háromféle becslési eljárás mindegyike a súlyozott legkisebb négyzetek módszerének elvén alapul. Kísérleti eredményekre t á m a s z k o d v a bizonyítjuk, hogy a sejtrendszerek topológiai struktúrájának számszerű jellemzése a hagyományos, kétparaméteres Aboav-formulával nem oldható meg. A topológiai mátrix valamint a komplexitási index f o g a l m á n a k bevezetésével, kísérletet tettünk a sejtrendszerek szerkezetének eddiginél h a t é k o n y a b b k v a n t i t a t í v j e l l e m z é s é r e , h a s o n l ó s á g u k ill. k ü l ö n b ö z ő s é g ü k o b j e k t í v k r i t é r i u m o n alapuló minősítésére.

2. KÉTDIMENZIÓS SEJTRENDSZEREKRE VONATKOZÓ TOPOLÓGIAI ALAPÖSSZEFÜGGÉSEK A vizsgálat tárgyát képező sejtrendszerek közös tulajdonsága, hogy sokszögekből ( p o l i g o n o k b ó l ) é p ü l n e k fel. E sejtrendszerek végtelen kitérjedésűek, és az egymáshoz h é z a g m e n t e s e n i l l e s z k e d ő s o k s z ö g e k e g y r é t ű e n f e d i k le a síkot, m é g p e d i g o l y m ó d o n , h o g y

154

EME egy csúcsban mindig 3 él találkozik. A sejtrendszer struktúráját a síkban homogénnek feltételezzük. A fentiekben taglalt sejtrendszerekre, mint ismeretes, érvényesek az alábbi összefüggések [1]: = £ p n n = 6 (1/1) n>3

2

= X P n n 2 = M 2 + 3 6

(1/2)

n>3

=Xp„nm(n)=
(1/3)

n>3

• • •

ahol: 'nf a sejtrendszert alkotó egyes poligonok (sejtek) oldalélszáma (n > 3) pn > 0, az n-oldalélszámú poligonok előfordulási gyakorisága ( ezek összege 1) (f^n)) = ^ p n [f (n)]k az f(n) függvény k-adik közönséges momentuma n>3

• •

m(n) egy n-oldalú sejt közvetlen szomszédjai oldalélszámának átlaga \Í2 — 0, az 'n1 oldalélszám ún. második centrális momentuma (szórásnégyzete), amelyet a X Pn(n-3

n>3

képlettel definiálunk. 3. AZ ABOAV-FORMULA ÉS AZ ABOAV-PARAMÉTER BECSLÉSE

Aboave "természetes" (random) sejtrendszerek, így többek között ötvözetek síkmetszeti szemcseszerkezetét elemezve empirikus összefüggést állapított meg, amellyel egy adott sejtrendszerre vonatkozóan adott pn >0 gyakorisággal előforduló n-oldalú sejt szomszédainak m(n) átlagos oldalélszáma az 'n' függvényében megbecsülhető. A feltételezések szerint m(n) az 'n' hiperbolikus függvénye, és ez a függvénykapcsolat az alábbi formulával reprezentálható: m(n) = 6 - a + p/n (3) A (3) egyenletben 'a' és fpf konstansok, közülük az "a" -t Aboav-paraméternek is nevezik. Aboav azzal a további feltételezéssel élt, hogy 'P' nem független konstans, hanem eleget tesz a p= 6a + \i2 összefüggésnek. A következőkben egy sejtrendszert Aboav-rendszernek nevezünk, ha léteznek olyan a és P konstansok, amelyeket a (3) egyenletbe helyettesítve az m(n) hiba nélkül számítható az 'nf függvényében. Bizonyítható, hogy ilyen sejtrendszerek léteznek, feltételezésünk szerint minden binér típusú, azaz (3,N), (4,N) és (5,N) alakú sejtrendszer (ahol N hatnál nagyobb természetes szám) Aboav-rendszer. A következőkben megmutatjuk, hogy a (3) egyenlet konstans paraméterei - a súlyozott legkisebb négyzetek módszerét alkalmazva - többféleképpen is becsülhetők. Ezt három példán is demonstráljuk. Az alkalmazott becslési eljárások az E(a,P) = £\V n [m(n)-(6-a + p/n)]2 (4) n>3

hibafüggvény minimalizálásán alapulnak, ahol Wn súlyfüggvények alkalmasan választott pozitív mennyiségek. A (3) és (4) képletekből következik, hogy egy sejtrendszer akkor és csak akkor Aboav-rendszer, ha léteznek olyan a , p paraméterek, amelyekre E(a , p ) = 0. / . Módszer. Amennyiben a súlyfüggvényeket Wn = npn alakúnak választjuk, speciális esetként a ER(a,P) = Z npn [m(n) - (6 - a + p/n)]2 = I pn [nm(n) - (6 -a)n - p]2 (5) 155

EME

hibafüggvényt kapjuk. Az

'a' és '(3f p a r a m é t e r e k

ismeretlen

becslése szokásos módon

a

ö E R / ö a = 0 és SEr/ÖPÔ l i n e á r i s e g y e n l e t r e n d s z e r m e g o l d á s á r a v e z e t h e t ő v i s s z a . E r e d m é n y ü l aR = 6 — — £pnn(n -6)m(n) = 1 2 + — 216-(n2m(n) \i 2 |i2

(6)

valamint p R = 6 a R + -36 =

6 a R + |n 2 .

(7)

minimalizáló p a r a m é t e r e k h e z jutunk. A fentiekből adódik, hogy az aR paraméter ismeretében l e h e t ő s é g n y í l i k arra, h o g y 'n ! f ü g g v é n y é b e n a z n m ( n ) é r t é k é t a

g(n) = ( 6 - a R ) n + 6 a R + ja2.

(8) f o r m u l á v a l b e c s ü l h e s s ü k . A (8) e g y e n l e t e t a s z a k i r o d a l o m b a n a z A b o a v - f o r m u l a linearizált változatának nevezik. II. Módszer. H a a s ú l y f i i g g v é n y e k e t W n = p n ö s s z e f ü g g é s s e l d e f i n i á l j u k , t o v á b b á m é g azt is f e l t é t e l e z z ü k , h o g y P p a r a m é t e r r e a p = 6 a + \i 2 ö s s z e f ü g g é s t e l j e s ü l , a k k o r a (4) k é p l e t b ő l adódóan az Ez(a) -

I p n [ m ( n ) - (6 - a + p / n ) ] 2 = I p n [ m ( n ) - (6 - a +

)] 2

(9) n h i b a f ü g g v é n y t k a p j u k e r e d m é n y ü l . A z 'a' p a r a m é t e r b e c s l é s e e k k o r E z = E z ( a ) m i n i m u m á n a k , következésképpen a dEz/da=0 lineáris egyenlet megoldásának meghatározására egyszerűsödik. A s z á m í t á s o k a t e l v é g e z v e a z E z h i b a f ü g g v é n y t m i n i m a l i z á l ó 'az' p a r a m é t e r r e a z E P . Í " "n 6 )

\

az

)

Z

6 + — - m(n) n

(10)

i n -6

Pn

j

n

kifejezés adódik. III. Módszer. A m e n n y i b e n a s ú l y f ü g g v é n y e k e t W n = p n ö s s z e f ü g g é s s e l d e f i n i á l j u k , és a f p f p a r a m é t e r r e v o n a t k o z ó a n s e m m i f é l e k o r l á t o z ó f e l t e v é s t n e m t e s z ü n k , a k k o r a (4) k é p l e t speciális eseteként E w ( a , P ) = I p n [ m ( n ) - (6 - a + p / n ) ] 2 h i b a f ü g g v é n y a d ó d i k . A m i n i m a l i z á l á s a l a p j á t k é p e z ő 3 E w / 5 a = 0 és

(11) ő E w / 3 p = 0 lineáris

e g y e n l e t r e n d s z e r t m e g o l d v a , k a p j u k a z aw és Pw p a r a m é t e r e k e t : a

w

=

6 -

XpnV(n)[m(n)-(m(n))] <m(n)> - — —*

(12)

2 > n V (n) p w =

a

w +

(m(n))-6

( j 3 )

É P " " n ahol a V(n) f ü g g v é n y a V(n)=l

r n

Z P n ~

alakban értelmezett.

156

(14)

EME

A becsült paraméterek visszahelyettesítésével kapjuk az m(n) becslésére hivatott alábbi h w ( n ) függvényt h w ( n ) - (6 - a w ) V ( n ) + [1 - V ( n ) ] * <m(n)> = -

6 - aw +

aw

+ W( m ( n ) ) - 6

(15)

n

Z P n ~ n A z előző m e g g o n d o l á s o k b ó l következik, hogy a (15) formulával értelmezett hw(n) függvény f szolgáltatja a legjobb becslést m(n) é r t é k é r e . A z is igaz, h o g y a z az paraméter felhasználásával definiált h z ( n ) = 6 - a z + ( 6 a z + \ii)ln (16) f ü g g v é n y m ( n ) b e c s l é s e k o r j o b b e r e d m é n y t ad m i n t a h R ( n ) = 6 - a R + ( 6 a R + \i 2 )/n

(17)

képlettel értelmezett közelítő függvény. E n n e k magyarázata a négyzetes közelítés "jóságát" m i n ő s í t ő h i b a f u g g v é n y e k e l t é r ő j e l l e g é b e n rejlik. A z aR 9 a z és a w paraméterek topológiai invariánsok, ezért a sejtrendszerek topológiai s z e r k e z e t é n e k k v a n t i t a t í v j e l l e m z é s é r e is e l ő n y ö s e n f e l h a s z n á l h a t ó k . A b o a v - f é l e s e j t r e n d s z e r esetén a háromféle becslési eljárás azonos paraméterekhez vezet, ennek következtében a z = aR = aw é r v é n y e s .

4. SEJTRENDSZEREK KVANTITATÍV TOPOLÓGIAI JELLEMZÉSE S e j t r e n d s z e r e k t o p o l ó g i a i s z e r k e z e t é n e k m i n ő s í t é s e k o r az " a " A b o a v p a r a m é t e r és a (i 2 s z ó r á s n é g y z e t - s z a k i r o d a l m i t a p a s z t a l a t o k szerint - a l e g i n k á b b h a s z n á l a t o s s z á m s z e r ű , statisztikai m ó d s z e r r e l b e c s ü l t j e l l e m z ő k . B á r e z e k a l g e b r a i l a g f ü g g e t l e n m e n n y i s é g e k , m i n d a z o n á l t a l k ö n n y ű m e g m u t a t n i , h o g y a z o n o s " a " é s \i 2 p a r a m é t e r e k k e l j e l l e m z e t t s e j t r e n d s z e r e k t o p o l ó g i a i s z e r k e z e t e m e g l e h e t ő s e n e l t é r ő j e l l e g ű lehet. S z e m l é l e t e s p é l d a erre a z l . a és l . b á b r á n l á t h a t ó 5, 6 és 7 o l d a l ú p o l i g o n o k b ó l k o n s t r u á l t A és B j e l ű s e j t r e n d s z e r e k . M i n d k é t s e j t r e n d s z e r b e n a z 5, 6 és 7 - s z ö g e k a z o n o s g y a k o r i s á g g a l t a l á l h a t ó k m e g , n e v e z e t e s e n p 5 = 1/6, p6= 4 / 6 , p 7 = 1/6. M á s r é s z t b e l á t h a t ó a z is, h o g y m i n d k é t s e j t r e n d s z e r r e n é z v e a 1x2 é s a R p a r a m é t e r e k is m e g e g y e z n e k , k o n k r é t a n , f e n n á l l a \x2 = 1/3 és a R = 1 összefüggés. I g a z o l h a t ó t o v á b b á , h o g y a z B s e j t r e n d s z e r A b o a v - r e n d s z e r , v i s z o n t a z A r e n d s z e r n e m az. A k o r á b b i m e g f o n t o l á s o k b ó l k ö v e t k e z i k ezért, h o g y a B r e n d s z e r r e n é z v e a h á r o m eltérő módszerrel becsült " a " paraméter szükségképpen azonos értékű, ( vagyis aR = a z = a w = 1 teljesül). Ezzel s z e m b e n az A rendszerre vonatkozóan a h á r o m f é l e becslési eljárás eltérő e r e d m é n y r e v e z e t , n e v e z e t e s e n : a R = 1, a z = 0 . 8 9 1 8 9 illetve aw = 0 . 8 9 0 9 1 . A z l a és b. á b r á n t á b l á z a t o s f o r m á b a n k ü l ö n f e l t ü n t e t t ü k a két s e j t r e n d s z e r topológiai felépítését j e l l e m z ő ún. topológiai mátrixokat, továbbá a megfelelő m(n) mennyiségeket, amelyek a táblázatok utolsó oszlopát képezik. A topológiai mátrix a szomszédos sokszögek kapcsolódási módozatait jellemzi, és oszlopainak száma mindig megegyezik a sejtrendszert alkotó poligontípusok számával. (Jelen esetben mindkét sejtrendszerben h á r o m f é l e sokszög t a l á l h a t ó , e z é r t a z o s z l o p o k s z á m a is h á r o m . ) A m á t r i x s o r a i n a k s z á m a a z o n o s , v a g y n a g y o b b m i n t a z o s z l o p o k s z á m a . A t o p o l ó g i a i m á t r i x i - e d i k s o r á h o z és j - e d i k o s z l o p á h o z t a r t o z ó (i,j)

157

EME

elem (amely egy természetes szám), megadja, hogy a sejtrendszerben az i-oldalszámú poligonnak, hány darab j-oldalszámú szomszédja van. A topológiai mátrix ismeretében lehetőség kínálkozik a sejtkapcsolódások árnyaltabb s z á m s z e r ű m i n ő s í t é s é r e , így t ö b b e k k ö z ö t t d e f i n i á l h a t ó a s e j t r e n d s z e r Ic k o m p l e x i t á s i i n d e x e . E z utóbbit a topológiai mátrix N s sorainak és N o oszlopainak különbségeként, azaz az Ic= N s - N o k i f e j e z é s s e l é r t e l m e z z ü k . A d e f i n í c i ó b ó l k ö v e t k e z ő e n a k o m p l e x i t á s i i n d e x egy n e m n e g a t i v e g é s z s z á m , és Ic é r t é k e a k k o r és c s a k a k k o r z é r u s , h a a t o p o l ó g i a i m á t r i x s o r a i n a k és o s z l o p a i n a k s z á m a a z o n o s . H a a komplexitási index zérus, akkor a különböző oldalszámú poligonok (sejtek) egymáshoz "egyszerű m ó d o n " kapcsolódnak, következésképpen a sejtrendszert alkotó i-oldalszámú poligonnak nincs többféle, topológiailag "eltérő típusú" környezete az i-számú közvetlen s e j t s z o m s z é d o k v o n a t k o z á s á b a n . A m i n t a z 1. á b r á b ó l k i t ű n i k , a k o m p l e x i t á s i i n d e x e k a l a p j á n a két sejtrendszer m á r megkülönböztethető egymástól. A z A sejtrendszer topológiai indexe 6-3=3, míg a B rendszeré 12-3=9. Mint megállapítható, az utóbbi rendszer struktúrája b o n y o l u l t a b b is: a B r e n d s z e r b e n a z e g y e s p o l i g o n o k k a p c s o l ó d á s a a s z o m s z é d o s s e j t e k h e z lényegesen többféle konfiguráció szerint történhet, mint az A rendszer esetében.

db 2 2 2

Típus 5

5 0

6 4

7 1

6a 6b

0 2

4 3

2 1

2

6c

1

4

1

2

6d 7

1

3 6

2

2

1

0

m(n) 31/5

73/12 41/7

1. a. ábra

db 1

Típus 5a

5 0

6 3

2

5b 6a 6b

0 1 2

4

1

3 1

3 4

2 0

1 1

6c 6d

2

2 3

2 3

2 2

6e 6f

0 1 0

5 5

0 1

2 1

6g 7a

1 1

4

1

5

1

1

7b

2

4

1

1

7c

1

6

0

l.b. ábra

158

7 2

m(n) 94/15

109/18

124/21

EME

5. KÖVETKEZTETÉSEK A z "a" A b o a v paraméter becslésére három különböző módszert ismertettünk. A z elemzésből kitűnt, hogy becslés eredményeként kapott a z , aR és a w mennyiségek topológiai invariánsok, a m e l y e k s e j t r e n d s z e r e k t o p o l ó g i a i s t r u k t ú r á j á n a k m i n ő s í t é s é r e is a l k a l m a s a k . A b o a v - t í p u s ú sejtrendszerek esetében a háromféle eljárással becsült " a " paraméter szükségképpen megegyezik. Példával demonstráltuk, hogy az I c komplexitási index eredménnyel alkalmazható 2-dimenziós sejtrendszerek topológiai szerkezetének számszerű kritériumon alapuló minősítéséhez. [1] S. N . C h i u : A b o a v - W e a i r e ' s a n d L e w i s ' L a w s - A R e v i e w , M a t e r i a l s C h a r a c t e r i z a t i o n , V o l . 34, 1995, p. 1 4 9 - 1 6 5 . KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A t é m a k ö r b e n készült m u n k a az Országos T u d o m á n y o s Kutatási A l a p támogatásával történt a T 0 3 0 5 2 1 sz. p r o j e k t k e r e t é b e n .

Réti Tamás Budapesti Műszaki Főiskola, Budapest

Zsoldos Ibolya

Szent István Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Gödöllő

159


A HTS ALKALMAZÁSA A VASALAPÚ PORKOHÁSZATI ANYAGOKNÁL ÉS EZEK TULAJDONSÁGAI A C-TARTALOM FÜGGVÉNYÉBEN Zsók János Csaba

1. ABSTRACT This paper studies

the mechanic properties as tensile strength, impact energy and hardness of

DP200

(made by Ductill SA, Romania) low-alloyed ferrous M P materials, mixed with different cantities of carbon. Two methods are adopted as Classical technology (sintering at 1120 °C) and High Temperature Sintering (sintering at 1260 ° C ) .

2. Bevezető A p o r k o h á s z a t a k o r s z e r ű t e c h n i k á n a k e g y v i s s z o n y l a g ú j és f o n t o s ága, a m e l y i k az u t ó b b i é v t i z e d e k b e n l á t v á n y o s f e j l ő d e s e n m e n t át, f ő l e g t e r m é k e i n e k m ű s z a k i és g a z d a s á g i e l ő n y e i , v a l a m i n t e g é s z sor ú j , k ü l ö n l e g e s t u l a j d o n s á g o k k a l r e n d e l k e z ő a n y a g e l ő á l l í t á s á n a k l e h e t ő s é g e miatt. A m o d e r n m ű s z a k i e l k é p z e l é s e k m e g v a l ó s í t á s a ú j a n y a g o k és j ó l m e g t e r v e z e t t ú j gyártási t e c h n o l ó g i á k n é l k ü l elképzelhetetlen. A f é m p o r o k a t és a z e z e k b ő l k é s z ü l t a n y a g o k a t e g y r e s z é l e s e b b k ö r b e n h a s z n á l j á k a z a u t ó g y á r t ó illetve a g é p g y á r t ó i p a r b a n . J a p á n b a n k í s é r l e t e z t é k ki e l ő s z ö r ipari m é r e t e k b e n a m a g a s h ő f o k o n v a l ó szinterelést, a H i g h T e m p e r a t u r e S i n t e r i n g ( H T S ) -t, a m e l y e t k é s ő b b átvettek m á s e u r ó p a i és a m e r i k a i c é g e k is. A m e t ó d u s lényege az

1 2 5 0 - 1 3 5 0 °C-os szinterelési h ő m e r s é k l e t ( H T S ) h a s z n á l a t a a z

k l a s s z i k u s szintereléssel s z e m b e n . A H T S f ő b b előnyei: -a mechanikai tulajdonságok feljavítása, -a k o r o z i ó v a l s z e m b e n i ellenállás n ö v e l é s e , - a szinterelési s ű r ű s é g n ö v e l é s e ,

160

1120 °C-os, illetve a

EME -a szinterelési f o l y a m a t során a méretváltozás precíziós kontrolljával, a kariblálási utóműveletek kiiktatása. E dolgozat célja a Ductill SA, Buzau-i gyártmányú, hazai D P 200-as v a s p o r

grafitporral való

dúsítása, a p o r k e v e r é k e k tömörítése m a j d 1120 illetve 1260 °C-on való szinterelése és ezt követően a mechanikai t u l a j d o n s á g o k tesztelése, az autóipar számára, minél ú j a b b és j o b b

tulajdonságokkal

rendelkező a n y a g o k kikísérletezése.

3. A vaspor grafittal történő ötvözése és a kísérletek feltételei A hazai g y á r t m á n y ú D P 2 0 0 - a s vaspor fizikai tulajdonságai az 1 .táblázatban v a n n a k feltüntetve 1. Táblázat. A DP200-as típusú vaspor fizikai tulajdonságai

A vaspor

Granulómetrikus összetétel (%)

tipúsa

Látszólagos

Folyási

sűrűség

idő

<63 (xm

63-100|um

100-160|xm

(g/cm3)

s(50g)

10-45

20-40

25-45

2,8-3,1

max.30

DP200

A C típusú, minimálisan 96 % - o s széntartalmú és 2 % - o s nedvességtartalmú grafitport a R m . Valceai Salrom Rt. szállította. A keverés, h o m o g e n i z á l á s és a préselés elősegítése érdekében 0,5%-os cinksztearát adalékot alkalmaztunk. A kísérlet paraméterei: •

kompaktizáló préselés: 600 M P a ,

•

szinterelési hőmérséklet: 1120, illetve 1260 °C, és időtartam: 30 perc,

•

védőatmoszféra: - 1 1 2 0 °C-on endogáz, -1260 °C-on hidrogén,

•

szinterelési k e m e n c e : - 1 1 2 0 °C-on, szállítószalagos ipari kemence, -1260 °C-on, laboratóriumi cső-kemence.

A f é m p o r o k préselését a Kolozsvári M ű z s a k i Egyetem, Anyagtechnológiai tanszékén végeztük, míg a szinterelést a kolozsvári Sinterom Rt.-ben.

4.Eredmények, következtetések

A szakító szilárdság kiszámításához szükséges erőt Fritz Heckert féle Z D 4 0 - e s szakítógépen, a lökésszerű energiát, Fritz Heckert féle Psd 15 típusú gépen, míg a k e m é n y s é g e t egy E m c o t e s t M 4 típusú digitális k e m é n y s é g m é r ő gépen mértük.

161

EME

500

. 1

400

§

£

300

l.ábra A szakító szilárdság

200

változása a széntartalom és a

100

1260 C

f

1120 C

szinterelési hőmérséklet függvényében

0.8 Széntart alom (%)

2.ábra

A

energia

lökésszerű

változása

széntartalom

'2rti -Vg

és

a a

szinterelési hőmérséklet

o

függvényében

Széntartalom (%)

3.ábra

A

megnyúlás

szakító

változása

széntartalom

és

a a


4.ábra

A

keménység

Vickers változása

széntartalom

és


162

a a

EME M i n t az 1. ábrán látható a széntartalom 0%-ról 0,8%-ra való növelésével, a szakító szilárdság: - 6 4 % - a l nő, a klasszikus technológia alkalmazása esetében, és - 1 9 4 % - a l nő, a H T S alkalmazása esetében. A D P 2 0 0 - a s vasporral elért e r e d m é n y e k közelítik az N C 1 0 0 . 2 4 - e s típusú, a H ö g a n á s Co. cég által gyártott porral világszínvonalon elért eredményeket. M i n t észrevehető a H T S alkalmazásával sokkal j o b b e r e d m é n y e k e t értünk el, mint a klasszikus technológia esetében. A 2. ábrán a t ö r é s h e z felhasznált lökésszerű energia értékei v a n n a k ábrázolva. E z fokozatosan csökken a széntartalom növelésével

195%-al, az 1120 °C-os szinterelés esetében és kiemelkedően

csökken az 1260 °C-os szinterelés esetében. A szakító m e g n y ú l á s o k mért adatai (3.ábra)

evidens csökkenést m u t a t n a k a széntartalom és a

szinterelési hőmérséklet növelésével, az értékek 4-4,5%-ról indulva 2 % alá csökkenek. A

4. ábrán látható a H V l O - e s keménységváltozás a széntartalom és a szinterelési hőmérséklet

f ü g g v é n y é b e n . A z 1120 °C szinterelés esetében jelentéktelen változás tapasztalható, m í g az 1260 °C szinterelés esetében. 124%-os f o l y a m a t o s n ö v e k e d é s érhető el. T e h á t a nemzetközi és a fentebbi e r e d m é n y e k is indokolják a H T S minnél szélesebbi bevezetését és elterjesztését.

5. Szakirodalom 1 .Zsók, J á n o s Csaba, Cercetári experimentale legate de obtinerea unor materiale sinterizate feroase slab aliate pentru industria constructiilor de ma§ini. Referat de doctorat, nr.3, U T C N , 1999. 2. Zsók, J á n o s C s a b a , Studiul proprietáîlor fizico-mecanice §i tehnologice ale materialelor sinterizate. R e f e r a t de doctorat, nr.2, U T C N , 1999.

Zsók János Csaba, okleveles gépészmérnök, doktorandusz ,Kolozsvári M ű s z a k i E g y e t e m SC D R M D r á x l m a i e r SRL, Satu M a r e , str. Vulturului, nr.34, 3900, Jud. Satu M a r e Tel: 061-706116, e-mail: Z s o k . C s a b a @ D r a e x l m a i e r . d e

163




REKONFIGURÁLHATÓ SZABÁLYZÓ VÁLTÓÁRAMÚ MOTOROK VEKTOR SZABÁLYOZÁSÁBAN Vásárhelyi József 1 , Imecs Mária2 ABSTRACT Re-configurable systems are mainly used in configurable computing and embedded control systems. This paper is focused on the concept of system reconfiguration and on the re-configurable computing paradigm. Electrical drives could be a suitable field of its application. As example, the application of re-configurable controller concept for vector control for an AC electrical drive will be presented. We present an analysis for a possible implementation of the vector control using the Triscend's Configurable System on a Chip (CSoC). It is presented the structure of this chip and a possible implementation of vector control. A critical analyze of performances are presented. The idea of possible re-confíguration for control is alsó introduced. The controller can be considered a state machine and adaptive control can be avoided. The changes in control law due to re-configuration may improve the performances of the controlled system. Further research work needs to investigate the effects of the reconfiguration transition process. K e y w o r d s : embedded control, run-time reconfiguration, vector control

1. BEVEZETÉS A

dinamikus

rekonfigurációról

rekonfiguráció akkor

meghatározására

beszélünk,

amikor

valós

különböző idejű

értelmezések

alkalmazások

adhatóak.

Rendszer

(szoftver) módosítják

a

s z á m í t ó g é p ( h a r d v e r ) f e l é p í t é s é t [ V C C 99]. A r e n d s z e r r e k o n f i g u r á c i ó t g y a k r a n n e v e z i k „ a d a p t í v " v a g y f e l h a s z n á l ó o r i e n t á l t a l k a l m a z á s o k n a k , a z a z a s z o f t v e r a s a j á t i g é n y e i szerint m ó d o s í t j a a r e n d s z e r e r ő f o r r á s a i t . [ H a u c k 9 8 a , S m i t h 9 7 a , S m i t h 9 7 b , V i l l a s e n o r 9 7 , V u i l l e m i n 9 6 ] . E z azt j e l e n t i , hogy a számítógépen

f u t ó a l k a l m a z á s letölti a r e n d s z e r k o n f i g u r á c i ó j á t a h a r d v e r

úgynevezett

k o n f i g u r á c i ó s t e r é b e [ V á s á r h e l y i 98]. A l e g t ö b b a l k a l m a z á s i p é l d a a „ p l u g - a n d - p l a y " s z á m í t ó g é p b e illeszthető k á r t y á k illetve m i k r o p r o c e s s z o r m e l l e t t m ű k ö d ő c o - p r o c e s s z o r k é n t f o r d u l elő.

168

EME Egy

másfajta

megközelítés

eredményeként

Maciejowski

a

rekonfigurálható

rendszere

ket f ő l e g a h i b a t ű r ő r e n d s z e r e k b e n találta f o n t o s n a k . [3]. Szerinte e z e k a k é r d é s e k e l s ő d l e g e s e n a k k o r f o n t o s a k , h a a b i z t o n s á g s z e m p o n t j á b ó l kritikus r e n d s z e r e k r ő l b e s z é l ü n k . J e l e n c i k k a r e k o n f i g u r á l h a t ó rendszerekre adott mindkét értelmezés alapján egy megoldást mutat be a váltóáramú

aszinkron

motorok vektorszabályozása terén.

2. TUDOMÁNYOS HATTER A l e g t ö b b a l k a l m a z á s a m o t o r s z a b á l y o z á s terén a s z i n k r o n m o t o r o k s z a b á l y o z á s á v a l f o g l a l k o z i k . A mezőorientált indukciós motorok szabályozási módszere nyújtja a legjobb dinamikus jellemzőket A v e k t o r s z a b á l y o z á s e l v e a z e l s ő á b r á n látható [1]. Coordinate Transformation

Flux Controllei

J

Position Controller

Í sd^-r sd^r

TA

System Transformations í sd 1 sq

Two-Level Current Traking

Rectifier CF H h

~ ÍM*

d

VSI

WXr)]

Speed Controller

cosA., [is]

^Fr

Current Sensors

70-

Integrátor

Orientation-field Computation

9 Induction machine

fa

C0R

Two Phase AC Quantities

Field Oriented DC Quantities 1.

A

Park

transzformációk

Three-Phase AC Quantities

Á b r a : Váltóáramú motor szabályozása.

felhasználásával

a váltóáramú

motorok

szabályozása

az

egyenáramú

m o t o r s z a b á l y o z á s á h o z h a s o n l a t o s . A l e g j o b b h a t á s f o k a k k o r é r h e t ő el, a m i k o r a m á g n e s e z ő á r a m ( v ) konstans. u sd U sq

=

R s,

V

d

T s

"isd"

dt

-GL

'sd

m mr mr

V

mr

0

mr

imr+^r sq

m

s

dt

(2)

0

(3)

e = 2 Z p ( 1 ~ C T ) L S Í m r Í sq

m

e

- m

r

(1)

J dco = — — z„ dt

(4)

169

EME A z (1) - (4) egyenletek a l a p j á n a szabályzó megvalósítható. A kővetkező részben b e m u t a t j u k röviden a dinamikus rekonfigurációt megvalósító

hardver

erőforrásokat. E l e m e z z ü k a Triscend R e c o n f i g u r á l h a t ó Rendszerét ( C S o C ) a d i n a m i k u s rekonfiguráció szempontjából. V é g ü l a m e g v a l ó s í t a n d ó szabályozó n é h á n y p r o b l é m á j á r a m u t a t u n k rá.

3. RENDSZERERŐFORRÁSOK A berendezés-orientált á r a m k ö r ö k alternatív megoldásaként j e l e n t e k m e g a p r o g r a m o z h a t ó logikai cellák

(Field

Programmable

Gate

Arrays

- FPGA).

Az

FPGA

áramkörök

konfigurációja

a

konfigurációs m e m ó r i a segítségével oldható meg. A konfiguráció megvalósítható a tápfeszültség bekapcsolási f o l y a m a t - vagy egy külső vezérlő eszköz által kezdeményezett f o l y a m a t elemeként a rendszer f e j l ő d é s é n e k részeként. A z F P G A áramkör és k ü l ö n b ö z ő konfigurációi felhasználhatók multifunkcionális hardver megvalósításokra. Ezen áramkörök f ő hátránya, h o g y a rekonfiguráció megvalósításához áramköri

külső

modulokat

vezérlő melyek

elemre elemei,

van

szükség.

lehetnek

a

Hauck jövőben

1998-ban

meghatározta

megjelenő

azon

rekonfigurálható

á r a m k ö r ö k n e k [2]. A Triscend cég 1999-ben jelentette be rekonfigurálható rendszerét (CSoC), mely tartalmazza a H a u c k által említett m o d u l o k többségét (2. Ábra). Industry Standard Microprocessor Core

Internál Memory Memory Control Interface

System, Test and Control Functions

System Bus

Configurable System Logic Mátrix

Progr. Input Output

Boundary Scan Confíguration Interface

Confíguration Memory

2. ábra. A k o n f i g u r á l h a t ó r e n d s z e r f e l é p í t é s e . A Triscend E5 C S o C f ő elemei a mikroprocesszor mag, adat/program m e m ó r i a , nagysebességű rendszer sin, k o n f i g u r á l h a t ó logikai modult, mely a rendszersínhez kapcsolódik. A konfigurálható logikai m o d u l az F P G A á r a m k ö r ö k h ö z hasonlóan a C S o C logikai erőforrásait jelenti. A C S o C m e g o l d á s a k o n f i g u r á l h a t ó szabályzó megvalósítására a következő feltételek teljesítése mellet: •

K ü l s ő m e m ó r i a szükséges a k ü l ö n b ö z ő konfigurációk tárolására.

•

Szükség esetén úgy a szoftver, mint a hardver kezdeményezheti a rendszer rekonfigurációját.

•

A rendszer e v o l ú c i ó j a m e g j ó s o l h a t ó a különböző konfigurációk kiszámítása s z e m p o n t j á b ó l .

•

A szabályozó állapotai kvantáltak és végesek a külső konfigurációs m e m ó r i a s z e m p o n t j á b ó l .

•

A többváltozós rendszerek számítási algoritmusainak szempontjából lényeges rendszermodellek léte.

170

EME 4. A REKONFIGURÁLHATÓ SZABÁLYZÓ MEGVALÓSÍTÁSA A z általunk j a v a s o l t alkalmazásban a rekonfiguráció igénye azon m e g f i g y e l é s b ő l származik, hogy a

feszültség

inverterrel

vezérelt

váltóáramú

motor

teljesítménye

az

elektromágneses

fluxus

identifikációjának módszerétől, a terheléstől és a fordulatszám nagyságától f ü g g . A z általunk ismert implementációk által felhasznált D S P processzorok n e m alkalmasak a rekonfígurálható alkalmazások megvalósítására. [4] E z e n alkalmazások hátránya főleg kis fordulatszámnál alacsony hatásfokúak. Alacsony

fordulatú

üzemmód

szabályozásánál

főleg

az

állórész

elektromágneses

fluxusának

szabályzása előnyös. A megvalósítás első célja a két szabályzó mely a m o t o r alacsony és n a g y f o r d u l a t s z á m ú működését teszi lehetővé. A szabályzó k ü l ö n b ö z ő ü z e m m ó d j a i t egy állapotgép k ü l ö n b ö z ő

üzemmódjainak

tekintjük. (3. Ábra).

2. ábra. A rekonfígurálható szabályzó állapotráíja 5. KÖVETKEZTETÉSEK Jelen cikkben a C s o C - n alapuló rekonfígurálható szabályzó implementációját mutattuk be. A z állapotok

közötti

átmenetek

kvantáltak.

A

rendszer

teljesítménye

javítható

a

szabályzó

újrakonfigurálásával. A m o t o r viselkedése a szabályzó rekonfigurációja alatt további elemzés tárgyát képezi.

Köszönet illeti a Triscend Céget és alelnökét Chris Balough-ot a kutatómunka támogatásáért. FELHASZNÁLT IRODALOM [1] [2] [3] [4]

[5]

Á R P Á D K E L E M E N , M Á R I A I M E C S : Vector control of AC Drives, O M I K K publisher Budapest, I S B N 963-593-140-9, Budapest, 1991 S. H A U C K : The Future of Re-configurable Systems Keynote Address, 5th Canadian C o n f e r e n c e on Field P r o g r a m m a b l e Devices, Montreal, June 1998 J.M. M A C I É J O W S K I : Re-configurable Control Using Constrained Optimization, P r o c e e d i n g of E u r o p e a n Control C o n f e r e n c e E C C 9 7 , Bruxelles, Belgium, 1997 pp. 107-130.

Vector Control of AC Machines, O x f o r d University Press, 1990 JÓZSEF VÁSÁRHELYI Proiectarea cu circuite logice programabile (Designing with programmable logic), Editura Albastra, 1998, ISBN 973-9215-79-3, Cluj, PETER VAS:

Románia, 1998 1. Vásárhelyi J ó z s e f Miskolci E g y e t e m , Automatizálási tanszék, H 3 5 1 5 Egyetemváros, T e l e f o n / f a x : + 3 6 46 3 5 0 877, E-mail: [email protected] 2. Imecs Mária, egyetemi tanár Kolozsvári M ű s z a k i Egyetem, 3400 Kolozsvár, PO. 1 B o x 99. T e l e f o n / f a x : + 4 0 64 194924. E-mail: Maria.ImecsíS)edr.utclui.ro

171



REGIONÁLIS SZOLGÁLTATÓ VFALMTTIKSHRCIN 21-23. RAKTÁROZÁSI RENDSZEREINEK FEJLESZTÉSE Barna Lajos

Summary For the sake of long-term, stabilé and effective operation, régiónál public utility companies are forced to adapt to the changes going through in the world and in our country related to economy, markét, society, culture and social conditions, and to work out a service system tailored to users' needs which maintains/increases the competitiveness of the company. Well-organised operation of the logistical processes of the company is one of the most emphasised areas from the point of view of ensuring a continuous, safe and high-quality service. Development of warehousing systems, as fundamental elements of logistical performance, may be an area of improving the quality of the service systems.

Bevezetés N a p j a i n k b a n a r e g i o n á l i s szolgáltató v á l l a l a t o k a h o s s z ú t á v ú stabil és e r e d m é n y e s m ű k ö d é s é r d e k é b e n rákényszerülnek, hogy a világban és hazánkban lezajló gazdasági - a termelés növekedése, a termelés s z e r k e z e t i változásai, a piaci v i s z o n y o k á t a l a k u l á s a , az i n f o r m a t i k a és az i n f o r m á c i ó s t e c h n o l ó g i á k r o h a m o s f e j l ő d é s e - piaci, t á r s a d a l m i , k u l t u r á l i s és szociális v á l t o z á s o k h o z i g a z o d j a n a k . F e j l ő d é s ü k e t követve egy új, magas színvonalú, a felhasználók igényeihez igazodó, ezen igények

rugalmas

k i e l é g í t é s é t l e h e t ő v é t e v ő , a vállalat piaci v e r s e n y k é p e s s é g é t t o v á b b r a is m e g t a r t ó / n ö v e l ő szolgáltatási r e n d s z e r t a l a k í t s a n a k ki.

A szolgáltatás folyamatossága, biztonsága, minősége szempontjából egyik hangsúlyos terület

az

ellátás, b e s z e r z é s , a n y a g g a z d á l k o d á s , e s z k ö z ö k , b e r e n d e z é s e k , e m b e r e k i d ő b e n és s z ü k s é g e s h e l y e n v a l ó biztosítása, a z a z a logisztikai f o l y a m a t o k j ó l s z e r v e z e t t m ű k ö d é s e . S z o l g á l t a t ó v á l l a l a t o k n á l a logisztikai f u n k c i ó k a z é r t é k l á n c e l s ő d l e g e s t e v é k e n y s é g e i biztonságos

és f o l y a m a t o s m ű k ö d é s

mellett

az

időtényező,

k ö z é t a r t o z n a k , f ő l e g azért, m e r t és

a tevékenységek

összehangolt,

s z e r v e z e t t v é g z é s e a f o g y a s z t ó i m e g í t é l é s f ő s z e m p o n t j a , a szolgáltatás m i n ő s é g é t t é n y e z ő . E n n e k t ü k r é b e n h a l a s z t h a t a t l a n n á v á l i k a vállalat logisztikai f o l y a m a t a i n a k k é s z l e t e z é s , r a k t á r o z á s , ellátás, stb.) k o r s z e r ű s í t é s e , átalakítása.

172

a

meghatározó (beszerzés,

EME U g y a n a k k o r a szolgáltatási struktúra átalakítás szükségességének igénye a szolgáltató-gazdálkodó szervezet fenntartási, üzemeltetési és létesítési költségeinek vizsgálatakor is felmerül, mint ezen k ö l t s é g f o r m á k csökkentésének egyik lehetséges és k é z e n f e k v ő eszköze.

E két szempont ellentétes hatással van a szolgáltatás rendszerének fejlődési ü t e m é r e és mértékére, v é g e r e d m é n y b e n az átalakítási f o l y a m a t o k r a , ugyanis, m í g az egyik oldal egy erőteljes fejlődési k é n y s z e r k é n t hat, addig a másik oldal a f e j l ő d é s ütemét visszafogó, gátló t é n y e z ő k é n t jelentkezik.

Célul tűzhető ki tehát a mindkét igényt kielégítő szolgáltatási színvonal és m i n ő s é g elérése, amelynek kialakítása során a költség bizonyos m é r t é k b e n szabályozó elemnek tekinthető, mint a fejlődést m e g h a t á r o z ó , befolyásoló tényező (optimumkritérium).

A logisztika, a számítástechnika és az i n f o r m á c i ó s technika kialakulása és f e j l ő d é s e révén a cél eléréséhez

ma

már

rendelkezésünkre

állnak

olyan

optimalizálási,

vizsgálati-értékelési,

rendszerszervezési, és ezeket támogató informatikai m ó d s z e r e k és eszközök, m e l y e k alkalmazásával

nemcsak

a fent vázolt

ellenhatás-jelenség

kerülhető

el, h a n e m

a

célirányos szolgáltatás

színvonalának és minőségének növelésével e g y i d e j ű l e g j e l e n t ő s költségcsökkenés és h o s s z a b b távon költségmegtakarítás érhető el.

1. A raktározási rendszerek fejlesztése, mint a szolgáltatási rendszer szín vonalnövelésének egyik lehetséges területe

A b e v e z e t ő b e n említett módszerek és eszközök gyakorlati alkalmazásának egyik k i e m e l k e d ő területe j ó l lehatárolható, gyakorlatilag a vállalat m e g l é v ő raktározási rendszerének

rendszerszemléletű,

integrált koncepcionális és strukturális elemzését, átértékelését és átalakítását jelenti.

A raktárak fontos szerepet töltenek b e a vállalatok logisztikai rendszerében, mint a szükséges logisztikai teljesítmény, a logisztikai f o l y a m a t o k - így a szolgáltatás színvonalának m e g h a t á r o z á s á b a n is - alapvető és nélkülözhetetlen elemei. E b b e n a szellemben az elmúlt évtizedekben a regionális szolgáltató

vállalatoknál

a feladataik ellátása

érdekében

igen

kiterjedt, területileg

elkülönülő,

f u n k c i o n á l i s a n strukturált, raktári bázis rendszereket hoztak létre. Sajnos ezek gyakran az „építsünk j ó nagy raktárat, raktárakat, amiben m i n d e n e l f é r " elv épültek.

A

raktározási

rendszerekkel

szemben

támasztott

követelmények

felhasználás-specifikusak,

kialakításuk (építészeti és technikai s z e m p o n t b ó l egyaránt), m ű k ö d é s ü k n a g y m é r t é k b e n

függ a

tárolandó árufajták, rakodási egységek számától, dinamikájától. A vállalatok logisztikai rendszerében,

173

EME a folyamatos m ű k ö d é s t biztosító anyagok és eszközök „ é l e t ú t j á n a k " n y o m o n k ö v e t h e t ő s é g e , valamint a bekerüléstől a felhasználásig t e r j e d ő időszakban a materiális (anyagi) f o l y a m a t o k a t követő, kiegészítő és integráló információs, financiális és egyéb r e n d s z e r f o l y a m a t o k

megléte,

illetve

felügyelete

kiemelkedő fontosságú.

E n n e k tükrében elmondható, hogy m á r a m á r - az általános tapasztalat szerint - ezek a rendszerek, m i n d struktúrájukban, m i n d az egyes raktárak állapotának (telephelyek kialakítása, épület állaga, raktározási technológia és az alkalmazott technikai e s z k ö z ö k és b e r e n d e z é s e k , stb.) tekintetében elavultak, a m a követelményeit maradéktalanul kielégíteni n e m k é p e s e k és a jelenlegi

állapot

fenntartása mellett a szolgáltatási színvonal emelése csak j e l e n t ő s és f o l y a m a t o s többlet költség ráfordítással érhető el. A hazai viszonyok között a költséges b e r u h á z á s o k helyett célszerű elsősorban a meglévő, általában

korszerűtlen,

alacsony technikai

színvonalat

képviselő

raktárak

fejlesztése,

modernizálása.

2. A raktározási rendszerek új szemléletű fejlesztésének alapjai A fentiekben kitűzött cél csak úgy érhető el, ha a vállalati t e v é k e n y s é g e k h a g y o m á n y o s funkcionális szemlélete helyett, a feladatok horizontális, f o l y a m a t o k b a n történő szemlélete kerül előtérbe. A f u n k c i ó k vizsgálata helyett a f o l y a m a t o k r a kell koncentrálni. R ö g z í t e n ü n k kell a folyamatokat,

kapcsolódási

pontjaikat,

kölcsönhatásaikat,

szervezeti

meghatározó

megoldásaikat.

Ezáltal

kialakítható a vállalat rendszerszemléletű folyamat- és k a p c s o l a t m o d e l l j e . E z kifejezi a feladatok, tevékenységek, szerepkörök, osztályok, f u n k c i ó k összefüggéseit, lehetővé teszi a belső határok átjárhatóságát, a kölcsönhatások érvényesülését. M i n d e n f o l y a m a t m é r h e t ő - b e m e n e t , kimenet - és a valódi m ű k ö d é s h a t é k o n y s á g a is kimutatható. M i n d e z széles szakmai területet érintő előkészítést igényel.

Tehát el kell vonatkoztatnunk a raktárépítés feladatát az öncélú lét és m ű k ö d é s ideológiájától, ehelyett m e g kell határoznunk, hogy a raktár milyen helyet tölt b e a vállalat logisztikai folyamataiban, melyek a raktár előtti és utáni f o l y a m a t e l e m e k sajátosságai. M e g kell h a t á r o z n u n k , h o g y melyek azok a követelmények, melyeket a vállalat anyagokhoz k a p c s o l ó d ó logisztikai tevékenységei - szükséglettervezés, beszerzés, készletvezetés, beérkezés, raktárgazdálkodás, számlaellenőrzés - a kialakítás és m ű k ö d é s milyenségével s z e m b e n támasztanak, f i g y e l e m b e v é v e ezen f o l y a m a t o k reengineering-jének lehetőségét, gyakran szükségességét is.

A részletes rendszertervezés során, fenti szempontok alapján elvégzett vizsgálatok e r e d m é n y e k é p p e n kialakuló objektív helyzetkép,

valamint az elemzés

során kapott i n f o r m á c i ó k feldolgozása

és

kiértékelése után m e g h a t á r o z h a t u n k néhány f o n t o s a b b területet, ahol rendszerátalakítási feladatok végrehajtása szükségessé válhat:

174

EME • A beszerzési feladatok újraértékelése, centralizációval a beszerzések és a beszerzők s z á m á n a k csökkentése.

• Optimális raktározási struktúra kialakítása, m e l y során m e g kell vizsgálni, hogy a jelenlegi rendszer mely szintjei és az egyes szintek m e l y elemei vonhatók össze. A

telephelyek

kialakítása a készletnagyságnak m e g f e l e l ő e n . •

A struktúra-átalakítással p á r h u z a m o s a n az e g y e s szinteken, elemenkénti

optimális készletszint

meghatározása, a készletek csökkentése az Ü B T ( Ü z e m b i z t o n s á g i Tartalék) szintjére. •

A m e g l é v ő és az ú j raktározási feladatok m a r a d é k t a l a n végrehajtása, ellátása érdekében (mely az átfutási idők csökkentését

eredményezheti)

a

megfelelő berendezések, és eszközök

beszerzése, a szükséges és elégséges, m e g f e l e l ő e n kvalifikált munkaerő biztosítása. •

A készletek nyilvántartására, a felhasználás n y o m o n k ö v e t é s é r e , anyagszükséglet tervezésére alkalmas információs rendszer kialakítása.

•

A

szállítások optimalizálása az anyagellátás tervezésével, a direkt szállítások s z á m á n a k

csökkentésével, járatok alkalmazásával.

Általában elvárás - tehát n e m lehet f i g y e l m e n kívül h a g y n i a tervezés során - a vállalatok részéről, h o g y a raktárfejlesztéseket teljes üzemvitel mellett kell elvégezni, lehetőleg a m e g l é v ő létesítményi feltételekre támaszkodva.

Fontos, h o g y ezeket a vizsgálatokat és elemzéseket, valamint az ezen alapuló értékeléseket a döntéselőkészítés fázisában végezzük el, mivel így m á r itt rá t u d u n k világítani, a f o l y a m a t m ű k ö d é s é h e z tartozó

vállalati

gazdasági,

gazdaságossági

elvárások

tükrében,

a

rendszer

(esetleges

rendszerváltozatok) m ű k ö d é s é n e k költség vonzataira.

Irodalom [1] Logisztika I. Szerkesztette: Dr. Prezenszki József. Budapesti M ű s z a k i Egyetem, Budapest, 1997. [2] Logisztika a 21. században, P r o f i t n ö v e k e d é s logisztikai eszközökkel: Prof. Dr. Knoll Imre. K é p z ő m ű v é s z e t i K i a d ó és N y o m d a Kft., Budapest, 1999.

Barna Lajos Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet H - 3 5 1 9 Miskolctapolca, Iglói út 2. Tel.: 36 4 6 560133; Fax: 36 4 6 3 6 9 4 3 8 E-mail: [email protected]

175




FERRITES ACÉLOK EJTŐSULYOS VIZSGÁLATÁNAK BEVEZETÉSE MAGYARORSZÁGON Klementis Ottó, Lenkeyné Biró Gyöngyvér, Tóth László, Horváth Ákos

ABSTRACT The standard test method for drop-weight tear testing of ferritic steels has been introduced and experiments were carried out on X 5 2 steel material. Different plate thicknesses and two directions of the specimens (longitudinal and transversal to the rolling direction) have been used. The percentage shear area has been determined from the fracture surfaces of the specimens tested in the rangé from 120 °C to 20 °C. The used drop-weight machine has been designed and built in Hungary.

BEVEZETÉS A ferrites acélok ejtősúlyos vizsgálatára ( D W T T - Drop-Weight Tear Test) vonatkozó A S T M E436 szabványt már

1971-ben kidolgozták

[1],

amelynek célja a terjedő repedés viselkedésének tanulmányozása

az átmeneti

mányban.

ferrites

A

hőmérséklet

acélok

tarto-

hőmérsékleti

elridegedésének vizsgálatára elterjedten alkalmazott Charpy-féle ütővizsgálat esetén nem minden esetüzemi hőmérséklet

ben van lehetőség a teljes lemezvastagságú próbatest vizsgálatára. A z ütőpróbatest kis méretei miatt az ütővizsgálatból meghatározott átmeneti hőmérséklet általában nem egyezik m e g a tényleges szer-

Hőmérséklet

1. ábra. A szerkezetek alulméretezése a nem megfelelő vastagságú próbatest alkalmazása miatt [2]

kezet viselkedését jellemző átmeneti hőmérséklettel (1. ábra) [2]. Ez alulméretezéshez és kritikus esetekben katasztrófához vezethet. A D W T vizsgálatot elsősorban az olaj és gázvezetékek, valamint a tartályok lemezanyagainak vizsgálatára használják, de eredetileg a hajóiparban alkalmazták. A módszert ugyanakkor a nyomás-

176

i

EME tartó edények, valamint a nyomásnak kitett berendezések lemezanyagainak vizsgálatára is használják (tengeralattjárók, repülők, fegyverek, stb.). Újabban a radioaktív anyagok tárolásánál alkalmazott tartályok, valamint a nukleáris erőművek berendezéseinek anyagainál is léteznek előírások a D W T vizsgálatra vonatkozóan.

A VIZSGÁLATI MÓDSZER LÉNYEGE A D W T vizsgálathoz nagy méretű (76,2x305 mm), teljes lemezvastagságú próbatestet használnak. A próbatesten hidegalakítással, egy éles szerszám benyomásával V-alakú bemetszést kell kiképezni, ami segíti a rideg repedésindulást. A módszer azon a megfigyelésen alapszik, hogy a próbatest törése az átmeneti tartományban általában ridegtöréssel indul, majd átvált szívósra. A szívós (nyírásos) töretfelület százalékos aránya adja meg a D W T T mérőszámot. A különböző hő-

100

mérsékleten végzett vizsgálatok alapján meghatá35

rozható az a hőmérséklet tartomány, amelyben a DWTT API - átlag

W e s t Jefferson vizsgálat

DWTT API - szórás

törés jellege változik, illetve definiálható egy átmeneti hőmérséklet. Általában a 85% nyírásos töretarányhoz tartozó hőmérsékletet tekintik referenciának, mivel ez jól egyezik a szerkezet vizsgálat (pl. West-Jefferson vizsgálat) során meghatározott átmeneti hőmérséklettel [3,5] 2.ábra.

Hőmérséklet

2. ábra. A szerkezeti (West Jefferson) és a DWT vizsgálati eredmények összehasonlítása [5]

A vizsgálati eredményeket számos tényező befolyásolja. Például a kísérletekből egyértelműen kimutatható az átmeneti hőmérséklet eltolódása a próbatest vastagságával [4], azaz a növekvő lemez-

vastagság az átmeneti hőmérséklet emelkedésével jár. A módszer alkalmazhatóságát korábbi kutatások széleskörűen vizsgálták. így például a D W T vizsgálat megbízhatónak bizonyult a szerkezeti vizsgálattal (West-Jefferson vizsgálat) összehasonlítva (2. ábra), amely csővezetékek esetén jelentősen nagyobb költségeket igényel. Annak ellenére, hogy általában a szabványokban nincs egyértelmű követelmény a D W T T mérőszámra vonatkozóan, egyes felhasználók előírják ennek minimális értékeit. Ezen eljárással is vizsgált nyersanyag tehát megbízhatóbban minősített és a piac követelményeinek jobban megfelelhet.

AZ EJTŐSÚLYOS VIZSGÁLAT HAZAI MEGVALÓSÍTÁSA ÉS EDDIGI TAPASZTALATAI A repedésindító bemetszés besajtolásához speciális hidegalakító szerszámot terveztünk és építettünk (3. ábra). A sajtoló kés cserélhető, szerszámacélból készült. Eddigi tapasztalataink szerint egy használt élszakasz élettartama 10-12 alakítás (X52 anyag esetén), és ezután újra kell élezni. Egy

177

EME két lépéses sajtoló eljárás bevezetésével a kés élettartama ugyanazon geometriájú repedésindító bemetszés esetén több mint 10-szeresére nőtt. A két esetben a sajtoló él kopása a 4. ábrán látható. Az első vizsgálat sorozatot X52 anyagminőségű, 7.8 és 9.5 m m vastagságú lemezből kimunkált próbatesteken végeztük el. (Ez az anyagminőség a hazai tranzit gáz és olajszállító csővezetékek egyik alapanyaga is.)

3. abra. A bemetszes sajtolo szerszám es be-

metszett próbatestek

párhuzamosan (hosszirány) illetve merőlegesen (keresztirány) lettek kimunkálva. Irányonként és

lemezvastagságonként 10-10 próbatestet vizsgáltunk különböző hőmérsékleteken.

1. táblázat A vizsgált anyagminőség jellemzői

Anyag X52

s

C

Mn

Si

P

%

%

%

%

0,229

0,011

0,093

1,27

%

A1

Cu

Cr

Ni

V

%

%

%

%

%

%

0,061

0,04

0,05

0,004

0,008 0,048 0,12

Nb

A V I Z S G A L A T O K K I E R T E K E L E S E ES E R E D M E N Y E I A D W T vizsgálat kiértékelése során először 481.3 mm2 132.2 mm

a töretfelület alapján m e g kell határozni a nyírásos töretrész

arányát.

Pontos

meghatározása

planimetrálással történhet, de a szabvány megenge-

419.5 mm2 130.3 mm

. 240.2 rnm2 111.9 mm

di közelítő módszerek alkalmazását is (pl. "vonal módszer") [1]. Az értékelési idő csökkentése érdekében a kiértékelést a próbatestek töretfelületének

videó

5. ábra. Különböző módszerekkel kiértékelt töretfelület (X52 anyagminőség, T--10 °C, keresztirány)

kamerával rögzített, majd digitalizált képén végeztük el számítógépen. Egy ilyen kiértékelt képet

mutat az 5. ábra. A kiértékelés ideje így jelentősen lecsökkent, illetve lehetővé vált az adatok megbízható és gyors elektronikus tárolása. Egy ilyen rendszer könnyen implementálható egy vállalati minőségbiztosítási rendszerbe.

178

EME A vizsgálatokból meghatározott, nyírásos töretarányra vonatkozó átmeneti görbék a 6. ábrán láthatók.

KÖVETKEZTETÉSEK Az első kísérletsorozat tehát bizonyította a megépített berendezés alkalmazhatóságát az A S T M E 436

szabvány

vizsgálatok

szerinti

elvégzésére.

A kidolgozott, viszonylag gyors kiértékelési eljárás pedig

lehetővé

teszi

a

különböző

értékelési

módszerek

alkalmazását

és összehasonlítását. A

különböző

mód-

szerekkel végzett kiértékelések közel azonos , „ x i f "ia. u t eredmenyt szolgáltattak a

6. ábra. DWTT átmeneti görbékX52 °

anyagminőség J ö ö

esetén

nyírásos töretarányra, az eltérés 9%-on belül van. Az eredmények alapján egyértelműen látszik a lemezvastagság növekedésének ridegítő hatása, mivel az átmeneti hőmérséklet jelentős növekedését eredményezte. A hosszirányú próbatestek minden esetben alacsonyabb átmeneti hőmérsékletet mutattak. IRODALOMJEGYZÉK [1] A S T M E 436-91: Standard Test Method for Drop-Weight Tear Tests of Ferritic Steels, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03.01.,1996. [2] Matthews, W. T.: The Role of Impact Testing in Characterizing the Toughness of Materials, Impact Testing of Metals STP 446, American Society for Testing and Materials, Seventy second Annual meeting, Atlantic City, 22-27 June 1969, pp. 3-20. [3] Maxey, W. A.; Koch, F.O.; Peck., A.; Junker, G.; Vogt, G.H.; Peters, P. A.; Kügler, J.; Seifert, K.: Transition Temperature Test Show Fracture Behavior, Oil &gas Journal, Apr. 22 1985 TECHNOLOGY, pp. 75-80. [4] Heberling, T. G.; G. E. Selby: Drop-Weight Tear test-Effect of Variables on test results, Impact testing of metals STP 446, American Society for Testing and Materials, Seventy second Annual meeting, Atlantic City, 22-27 June 1969, pp.224- 240. [5] Junker, G.; Kosch, F. O.; .Kügler, W.; Maxey, A.; Peters, P. A., Seifert, K.; Vogt, G.H.: Transition Temperature Determination on Large Diameter Heavy-wall Tigh-toughness Pipes, 3R International 23. Jahrgang, Helt 11. November 1984.

Klementis Ottó Ph. D. Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány, Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet Miskolctapolca, Iglói ú. 2. H-3519, Magyarország Tel: +36 (46) 560139, Fax: +36 (46) 369-438, E-mail: [email protected]

179




Logisztikai rendszerek területén alkalmazható szimulációs technikák összehasonlító vizsgálata Pétermann Szabolcs Péter

Summary On the demonstrated example we can see, how well the model approaches the real system so for the further experiments (for example: optimisation) we have to use not the real system but the simulations model. On the "what is going on, if

" question one can get a fast, exact answer without so much as further costs would arise.

The simulation is widely accepted tool for planning, execution and operation of logistics systems. The importance of computer aided simulation grow on in the future and increasingly faster, more flexible and more cost effective simulation software is getting on the markét, which can be applied in an increasingly wide rangé.

Bevezetés A m o d e r n i p a r b a n az a n y a g á r a m l á s i és l o g i s z t i k a i r e n d s z e r e k t e r v e z é s e e g y r e n a g y o b b és n e h e z e b b feladatot jelent, amelynek optimális megvalósítása jelentős költségcsökkenéssel jár, mind a tervezés, m i n d a z ü z e m e l t e t é s területén. A t é v e s d ö n t é s e k k o m o l y a n y a g i v o n z a t t a l j á r n a k , a m e l y a t e r v e z ő k m u n k á j á t és f e l e l ő s s é g é t n a g y m é r t é k b e n b e f o l y á s o l j a . A s z i m u l á c i ó d ö n t ő e l ő n y ö k k e l szolgál a k o m p l e x f e l a d a t o k m e g o l d á s á n á l , e z é r t c é l i r á n y o s a l k a l m a z á s a az ü z e m t e r v e z é s és irányítás területén m e g f i g y e l h e t ő e n j e l e n t ő s e b b é válik.

Az

anyagáramlási

és

logisztikai

rendszerek

tervezéshez

szükséges

modellek

alkalmazását a számítástechnika rohamos fejlődésével egyre több és szélesebb

megépítését

és

alkalmazhatóságú

f e l h a s z n á l ó - o r i e n t á l t s z i m u l á c i ó s s z o f t v e r segíti, a m e l y e k szolgáltatásai m a g a s s z í n v o n a l ú tervezést és optimalizálást valósítanak meg.

1. Szimuláció alapjai: A szimuláció definíciója: Egy dinamikus folyamat leképezése egy modellbe, ahol a leképezés általában egy számítógépes program segítségével valósul meg. A szimulációs modell minőségi és mennyiségi v á l t o z t a t á s a i n keresztül j u t u n k el a z sorozatával

létrejön

az

előre

a d o t t r e n d s z e r kiértékeléséig, a m i b ő l ú j a b b

megadott

célfüggvények

180

által

optimalizált

változtatások

modell,

a

kívánt

EME paraméterekkel rendelkező valós rendszer megtervezéséhez. A f o l y a m a t a 1 ábrán látható. A valóság lehet egy m á r megtervezett, vagy éppen tervezés alatt álló rendszer.

2. Egy

anyagmozgató

berendezés

modellezése

és

szimulációja,

valamint

összehasonlítása a valós rendszerrel egy szimulátor program segítségével A szimulációs tervezés technikája egy létező ( D o r t m u n d i E g y e t e m A n y a g m o z g a t á s és Raktározás Tanszék) könnyített kivitelű darabos szállító és szortírozó b e r e n d e z é s modellezésén kerül bemutatásra és utána összehasonlításra kerül - k ü l ö n b ö z ő p a r a m é t e r e k kiértékelése mellett - a valós rendszerrel.

M a g a a berendezés egy kísérleti célokra használt szállító és p a p u c s o s szortírozó berendezés, így egyes szállító elemei a legkülönfélébb és f a j t á j ú berendezésekből: •

szállítószalagból;

•

görgős pályából;

•

görgős torlasztópályából;

•

f o r g ó asztalból;

•

és csúszdából

állnak össze. Két szintje közül az alsó f ő b b feladata a beérkező e g y s é g r a k o m á n y o k torlasztása, a felső pályáé az egyenletes a n y a g á r a m biztosítása a szortírozó b e r e n d e z é s felé, a két p á r h u z a m o s

torlasztópálya

segítségével, valamint m a g a a nagysebességű ( 1 - 5 m / s ) szortírozás. A rendszer felépítését a 2. ábra mutatja.

2.1

A rendszer modellezése

A modell felépítésénél f i g y e l e m b e kell venni, hogy n e m m u s z á j olyan részletesnek lennie, amilyen csak

lehet,

hanem

csak

olyan

részletes

legyen,

amilyen

m e g o l d á s á h o z szükséges.

181

a

felmerülő

problémák,

kérdések

EME

3.

ábra A szállító és szortírozó berendezés felépítése

A rendszermodell egy számítógépes szimulációs p r o g r a m , A u t o M o d felhasználásával készült. A z elrendezési

r a j z o k közvetlenül

CAD-hez

hasonló

felületről vihetők

be

és külső

CAD-adatok

átvitelével állíthatók elő mérethelyesen. A modell nagyságát és bonyolultságát csak a rendelkezésre álló hardver (Pentium l-es P C ) korlátozta. K ü l ö n b ö z ő rendszerelemek , azok diszpozíciós szabályai, a fölérendelt

vezérlés, a szállítást j e l l e m z ő

i n f o r m á c i ó k , stb. -

a valós rendszer

tulajdonságait

f i g y e l e m b e véve - u g y a n a b b a a szimulációs m o d e l l b e integrálhatók. A beépítésre került logisztikai rendszerelemek paraméterei méréssel illetve számítással határozhatók m e g . A modell felépítését segítette, hogy az A u t o M o d p r o g r a m rendelkezik saját beépített parametrizálható logisztikai rendszerekkel (különböző raktártípusok, convejorok, vezető nélküli szállító rendszerek, portálrobotok és futódaruk, h u m á n erőforrás, k ü l ö n b ö z ő egyéb a n y a g m o z g a t ó - r e n d s z e r

típusok),

m e l y e k k e l a rendszer különleges programozói t u d á s nélkül is biztonságosan, gyorsan felépíthető. A p r o g r a m másik nagy előnye, hogy a s z o f t v e r f e j l e s z t ő cég nagy hangsúlyt h e l y e z arra, hogy a h á r o m d i m e n z i ó s animációt bizonyítási és bemutatási eszközként használja. A v a l ó s idejű a n i m á c i ó lehetővé

teszi,

hogy

a

szimulációs

modell

egy

tetszőleges

kameraállásból

(vagy

kameraállásból) tetszőleges nagyságban és tetszőleges sebességgel m o z g ó perspektivikus

változó ábrán

m e g t e k i n t h e t ő legyen.

2.2

Szimulációs futtatás és összehasonlítás

A szimulációs modell előre megadott idő intervallumban történő lefutása alatt az előre m e g h a t á r o z o t t paramétereket (bizonyos pályaszakaszok átfutási ideje, e g y e keresztmetszetek

átbocsátóképessége,

várakozási idő az egyes helyeken) a program a háttértárolóra mentette a további adatfeldolgozás céljából. A kiértékelt diagrammokat a 3. ábrán lehet látni.

182

EME Összehasonlítás

Prioritásvizsgálat az összevezetésnél 300

~ 4 o 0) 3> 3 10 ]D 2 < 'N/> 1 Ô CB 0 a. >

•Pos.17

o
•Pos.28

*Pos.1

• Valós renszer Modell

OOCOOOOOCOOOOOOOOOCOOOOOCOOO ( ű n O l t ü W O l l f l W O O l f l r - O O ' í r ro ^ ,. ^

co

.tr- oo o>

2

Idő (sec.)

3

4

5

Pályaszakaszok

3. ábra P á l y a s z a k a s z o k ö s s z e h a s o n l í t á s a és p r i o r i t á s v i z s g á l a t

A

pályaszakaszok

összehasonlítása

6

különböző,

egymást

minimális

úthosszakon

átfedő

p á l y a s z a k a s z o k o n történt m e g . A v a l ó s r e n d s z e r és a m o d e l l adott p á l y a s z a k a s z a i n a k k ü l ö n b s é g é t m a g y a r á z h a t j a a r e n d s z e r kísérleti k i a l a k í t á s á b ó l s z á r m a z ó k é t e l e m k ö z ö t t i

sebességkülönbségből

a d ó d ó átadási n e h é z s é g e k , v a l a m i n t a s z á l l í t ó e l e m e n belüli k ü l ö n b ö z ő m e g h a j t á s i v i s z o n y o k .

A

p r i o r i t á s v i z s g á l a t a v á r a k o z á s i i d ő k f e l h a s z n á l á s á v a l történt, a m e l y i k e l e m n e k k i s e b b a v á r a k o z á s i i d e j e n a g y o b b a prioritása.

Összefoglalás A b e m u t a t o t t p é l d á n k e r e s z t ü l is j ó l látható, h o g y a m o d e l l m e n n y i r e j ó l m e g k ö z e l í t i a valós r e n d s z e r t , tehát t o v á b b i kísérletek (pl. o p t i m a l i z á l á s ) e l v é g z é s é h e z n e m a v a l ó s r e n d s z e r t kell a t o v á b b i a k b a n használni, h a n e m a szimulációs modellt. A „Mi lenne, ha?" kérdésekre gyors, pontos

válaszok

k a p h a t o k , anélkül, h o g y t o v á b b i k ö l t s é g e k m e r ü l n é n e k fel. A s z i m u l á c i ó m a m á r á l t a l á n o s a n elismert e s z k ö z a logisztikai r e n d s z e r e k t e r v e z é s é k o r , m e g v a l ó s í t á s a k o r é s m ű k ö d é s e k o r . A

számítógépes

szimuláció jelentősége a jövőben tovább nő, egyre gyorsabb, rugalmasabb és kifizetődőbb szimulációs s z o f t v e r e k k e r ü l n e k a piacra, a m e l y e k e g y r e s z é l e s e b b k ö r b e n f e l h a s z n á l h a t ó a k .

Irodalom [1]

R. Jünemann: MaterialfluB und Logistik: systemtechnise grundlagen mit Praxisbeispiel, SpringerV e r l a g , Berlin, H e i d e l b e r g , N e w Y o r k , L o n d o n , Paris, T o k i o , H o n g K o n g 1989.

[2]

R . J ü n e m a n n : V o n d e r F ö r d e r t e c h n i k zur L o g i s t i k , V e r i . P r a x i s w i s s e n , D e u t s c h l a n d , D o r t m u n d 1997

[3]

A u t o S i m u l a t i o n ' s : A u t o M o d U s e r ' s M a n u a l V o l u m e 1+2, U S A , B o n t i f u l , U t a h 8 4 0 1 0 1998

Pétermann Szabolcs Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány L o g i s z t i k a i és G y á r t á s t e c h n i k a i Intézet H - 3 5 1 9 M i s k o l c t a p o l c a , Iglói út 2. Tel.: 3 6 4 6 5 6 0 1 3 4 ; F a x : 3 6 4 6 3 6 9 4 3 8 E-mail: [email protected]

183


TUDOMÁNYOS

ÜLÉSSZAKA Kolozsvár, 2000. március 24-25.

KEMÉNY ESZTERGÁLÁS ÖSSZEHASONLÍTÓ VIZSGÁLATA ÉLTARTAMKÍSÉRLETEK ALAPJÁN Kundrák János Vajda Gyula

Summary Hard turning has been used more and more widely for finishing of hardened and superhard steels and cast irons. The substitution of types of machining (for example abrasive machining) can become generally used if - besides the accuracy and quality requirements concerning the parts - this type of machining is more economical, too. This paper outlines comparative examinations concerning tool life in hard turning carried out with CBN tools. The results of experiments with tools of different quality and edge form were evaluated with a relationship in a way, which may promote not only the determination of technological data, but alsó decisions of cost efficiency.

Bevezetés A m i n é h á n y é v e csak elképzelés volt, m á r a v a l ó s á g g á vált: n a g y k e m é n y s é g ű a n y a g o k b e f e j e z ő m e g m u n k á l á s a k o r a köszörülés reális alternatívája lett a határozott élű s z e r s z á m o k k a l végzett forgácsolás. A kiváló felületminőség mellett biztosítható az alkatrész előírt p o n t o s s á g a is, az i d ő e g y s é g alatt leválasztható n a g y o b b a n y a g m e n n y i s é g pedig g a z d a s á g o s a b b á teheti e szerszámok

alkalmazását.

K ü l ö n ö s e n n a g y ez az előny f u r a t m e g m u n k á l á s n á l , hiszen a furat átmérője m e g h a t á r o z z a

az

a l k a l m a z h a t ó k o r o n g á t m é r ő t . A C B N szerszámok v i s z o n y l a g m a g a s ára, és az alkatrészekre v o n a t k o z ó szigorú

követelmények

szükségessé

tették

a

forgácsolási

folyamat

tanulmányozását,

a

törvényszerűségek m e g i s m e r é s é t . A z alábbiakban a teljes sebességtartományra é r v é n y e s éltartam összehasonlító vizsgálatait, valamint az éltartam-összefüggés m e g h a t á r o z á s á t m u t a t j u k be.

1. Éltartamegyenlet A z éltartamot m e g h a t á r o z ó k o p á s igen bonyolult m e c h a n i k a i , vegyi, termikus, elektromos, stb. f o l y a m a t o k során alakul ki. A forgácsolási feltételek változásával a szerszám mechanikai és t e r m i k u s terhelése változik, a k o p á s ö s s z e t e v ő k aránya m ó d o s u l , s ez m a t e m a t i k a i l a g n e h e z e n kezelhető. A z évek során igen sok j a v a s l a t született a f ü g g v é n y egyszerűsítésére a p p r o x i m á c i ó s görbék segítségével. M i a kísérletek kiértékelésére egy új, általános éltartamegyenletet (Kundrák, 1996 [1]) alkalmaztunk. A javasolt ú j általános éltartamegyenlet forgácsolási j e l e n s é g e k

fizikai

az eddigiektől teljesebben és pontosabban

törvényszerűségeit.

A

teljes

éltartamgörbe

leírására

tükrözi

alkalmas

ö s s z e f ü g g é s a forgácsolásban alkalmazott jelölésekkel k i f e j e z v e a k ö v e t k e z ő alakban írható fel:

184

a

EME (C T i, C T 2 , C T 3 a f o r g á c s o l á s paramétereitől f ü g g e n e k ) A forgácsolt úthossz pedig: cTi

L = T-v *

A j a v a s o l t f o r m u l a leírja az éltartam f ü g g v é n y p o l i e x t r e m á l i s struktúráját, m i k ö z b e n a szélsőértékek h e l y e (a T és a v c tengely m e n t é n ) a f o r g á c s o l á s i p a r a m é t e r e k t ő l -

előtolás, f o g á s m é l y s é g és

m e g m u n k á l t á t m é r ő - f ü g g . A T = f ( v c ) f ü g g v é n y L = f ( v c ) ö s s z e f ü g g é s s é alakítása r é v é n az éltartamhoz t a r t o z ó forgácsolt úthosszra egy m a x i m u m m a l r e n d e l k e z ő f ü g g v é n y adódik, a m e l y h ű e n kifejezi a kísérletek során kapott eredményeket.

2. Kísérleti feltételek Kísérletünket furatesztergáláskor v é g e z t ü k , m i v e l furatesztergálásnál a forgácsleválasztást intenzívebb f o l y a m a t o k j e l l e m z i k , és a szakirodalom esztergálásra m á r s z á m o s e r e d m é n y t tartalmaz. A kísérleti feltételek az alábbiak voltak: •

forgácsolószerszámok: -

K o m p o z i t 01 és K o m p o z i t 10; /y=-5°; a - a - 1 5 ° ; X=0°; K r =45°; K r '=2°; K r "=15°; b 8 =0,3 m m / ;

-

K 1 0 D köralakú forgácsolólapka

-

K 1 0 D köralakú

-

X=0°; K r =45°; K r '=2°; K r "=15°; b E =0,3 m m / ; K10D rombusz alakú forgácsolólapka CNVN 040404 03,97 mm; H= 3,97 mm;

R N M N 0 5 0 4 0 0 0 5,56; H - 3 , 9 7 m m ;

élezett forgácsolólapka

R N M N 0 5 0 4 0 0 0 5,56; H = 3 , 9 7 m m /y=-5°; a = a f = 1 5 ° ;

•

m u n k a d a r a b : edzett csapágyacél: 100Cr6 H R C 6 2 ± 2 ; 0 6 0 m m ;

•

s z e r s z á m g é p : E 4 0 0 - 1 0 0 0 e g y e t e m e s eszterga;

•

technológiai adatok: f = 0 , 0 6 2 m m / f o r d ; a p = 0 , l m m ; kopáskritétium: V B = 0 , 4 m m .

3. Kísérleti eredmények és kiértékelésük A C B N s z e r s z á m o k kopását is a polikristályos j e l l e g h a t á r o z z a m e g . A k o p á s elsősorban a hátfelületen lép fel, és döntően ez határozza m e g az éltartamot is. Ezért a k o p á s j e l l e m z é s é r e a hátkopást, s kritériumként e n n e k 0,4 m m - e s n a g y s á g á t v á l a s z t j á k . A h á t k o p á s ilyen értékéig a C B N s z e r s z á m o k m e g ő r z i k j ó forgácsolóképességüket, a f o r g á c s o l ó e r ő n ö v e k e d é s e j e l e n t é k t e l e n , a m e g m u n k á l t felület é r d e s s é g e n e m r o m l i k észrevehetően [1] [2]. A kísérleti e r e d m é n y e k azt mutatták, h o g y a f o r g á c s o l ó s e b e s s é g f ü g g v é n y é b e n az éltartam az 1. ábrán b e m u t a t o t t j e l l e g g ö r b e szerint változik. A m é r é s i e r e d m é n y e k e t az 1. és 2. táblázatban foglaltuk össze. A kísérletek során azt tapasztaltuk, h o g y a k o m p o z i t ( C B N ) s z e r s z á m m u n k a k é p e s s é g é r e j e l e n t ő s hatással v a n a szerszám h o m l o k f e l ü l e t é n k e l e t k e z ő v é d ő r é t e g , a f é m e s f e l r a k o d á s . E z a forgácsolási f o l y a m a t o t alapvetően m e g h a t á r o z ó j e l e n s é g . A z első s e b e s s é g - t a r t o m á n y b a n (v c v c 2 3 ) pedig teljesen hiányzik [1] [2]. A t ö b b v á l t o z ó s nemlineáris regressziós p r o b l é m á t a S i m p l e x m i n i m u m k e r e s é s i eljárással m e g o l d v a m e g h a t á r o z t u k az éltartam-egyenlet C T i, C T 2 és C T 3 paramétereit. A 3. táblázatban e p a r a m é t e r e k számított értékei mellett m e g a d t u k m i n d e n g ö r b é h e z az R 2 (korrelációs k o e f f i c i e n s ) és az R a 2 (korrigált korrelációs k o e f f i c i e n s ) mutatóit is.

185

EME

40

60

Forgácsolósebesség,

80

100

40

120

60


v, m/min

80

100

120

v, m/min

15000

5000

20

40

60


80

100

20

120

40

250

250

E

H ED C

150

1

1 |

1 t 1 y~ i V 1

« 100

+, 1 40

60

80

20

100

i -1

100

i i 40

_l 1 1 .1 60


v, m/min

i +-

| 1 S ^[o 1 - TÓ1 \ / 1 \/ i jr iL Q \ i

_L


80 v, m/min

K o m p o z i t 10

K o m p o z i t 01

20

60


v, m/min

is l\ IC 1 1.

80

—

J

100

120

100

120

v, m/min

£

20

40

60


80

100

20

120

K 1 0 D köralakú élezett

40

60


v, m/min

+ K 1 0 D köralakú;

o K 1 0 D r o m b u s z alakú

1. ábra A z szerszáméitartam és a forgácsolt úthossz j e l l e g g ö r b é i

186

80 v, m/min

EME A szerszáméitartam mért értékei

1. táblázat

T [min] vc [m/min] 55 62

68

82

92

105

120

80

196 95 87

155 50 98

114 31 128

51 15 160

24 8 71

16 7 32

133 152

138 170

133 171

110 112

38 37

32 12 138 32

16 14

11 9

Szerszám KOI K10 K10D k.a. K10D k.a.é. K10D r.a.

11

20

29

40

50

302 181 125

225 154

212 172

211 141

76

131 128

98 107

75 90

227 206 69 112

90

102

25

A forgácsolt ú t h o s s z m é r t értékei

2. táblázat L[m]

Szerszám

K01 K10 K10D k . a . K 1 0 D k.a.é. K10D r . a .

vc [m/min]

11

20

29

40

3322 1991 1375 1441 1408

4500 3080 1520 1960 2140

6148 4988 2175 2610 2610

9080 8240 2760 4480 4080

50

62

55

10550 10780 9 6 1 0 7050 5225 3100 4000 4785 6076 6650 7590 8246 7 6 0 0 9 3 5 0 10602

68

82

92

105

120

7752 2108 8704 7480 7616

4182 1230 13120 3116 3034

2944 1104 12696 2944 2300

2520 840 7455 1680 1470

1920 840 3840 1320 1080

A z éltartamegyenlet együtthatói és a korreláció paraméterei

3. táblázat

Szerszám

Cxi

CT2

Cj3

R

K01

7,60-10 6

- 103,51

3385,3

98,74 %

K10

2,21-10"

-84,17

2034,2

97,78 %

Rr 97,88 % 96,92 %

7,19-10 6

- 170,68

7824,1

94,89 %

93,75 %

6

- 121,68

4209,3

98,22 %

97,82 %

3,68-10 6

- 118,75

3898,9

93,74 %

92,35 %

k.a. K10D k.a.é. 1 K 1 0 D r.a. K10D

4,11•10

4. Következtetés Bizonyítást nyert a javasolt éltartamegyenletnek az az előnye, h o g y a teljes forgácsolósebességtartományra érvényes, és a gyakorlatban alkalmazható. A kopás- és éltartamkísérleteket a m e g s z o k o t t m ó d o n elvégezve meghatározhatók az egyenlet együtthatói. T o v á b b i feladat, h o g y irodalmi adatok feldolgozásával és éltartamkísérletek segítségével kielégítően széles adatbázist h o z z u n k létre.

Irodalom [1]

J. K u n d r á k : T h e Scientific Principles of Increasing the E f f e c t i v e n e s s of Inner Surfaces' Cutting with C B N Tools, A c a d e m i c Doctoral Dissertacion. H a r k o v , 1996.

[2]

J. K u n d r á k : Results of research on the field of cutting with C B N tools. 2 n d International C o n f e r e n c e on D e v e l o p m e n t of Metál Cutting, Kosice, Slovakia, 1998, p p . H 6 - H l 1.

Dr. K u n d r á k János, a m ű s z a k i tud. doktora

Vajda Gyula

Miskolci E g y e t e m

B a y Zoltán Alkalmazott Kutatási A l a p í t v á n y

Gépgyártástechnológiai Tanszék

Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet

H-3515 Miskolc Egyetemváros

H - 3 5 1 9 Miskolctapolca, Iglói út 2.

Tel.: 36 4 6 565111/1583; Fax: 36 4 6 3 6 4 9 4 1

Tel.: 3 6 46 560132; Fax: 36 46 3 6 9 4 3 8

E-mail: [email protected]

E-mail: v a j d a @ b z l o g i . h u

187




Hűtőgép újrahasznosítás menedzsment problémái gyakorlati tapasztalatok alapján Garamvölgyi Ernő István Zsolt

Summary T h e take-back, reverse logistics and recycling of end-of-life electrical and electronic equipment is one of the m a j o r and most controversial environmental issues being addressed by the E u r o p e a n Union, M e m b e r States, and various m a n u f a c t u r i n g , logistics, treatment and recycling industry areas. In 1999, D G X I of the European C o m m i s s i o n issued a Thrid D r a f t of a "Proposal f o r a Directive on W a s t e f r o m Electrical and Electronic (EE) E q u i p m e n t " . T h e E U R E K A - M I R O ( M a n a g e m e n t Strategies f o r the Implementation of R e u s e and Recycling in Industrial Organisations - E U 1 6 4 8 ) project w a s f ö r m e d by research institutes and producers in E u r o p e to implement m a n a g e m e n t strategies to improve the connection between the participants in the closed loop e c o n o m y . B A Y L O G I - as a partner in the M I R O project - teamed u p with the Hungárián subsidiary c o m p a n y of Electrolux C o . to start a research w o r k financed by the Hungárián National C o m m i t t e e f o r Industrial D e v e l o p m e n t to build u p the theoretic bases of the environmentally sound electric product recycling. Results of the project will b e presented in this paper.

Bevezetés A z elhasznált elektronikai és elektromos t e r m é k e k visszavétele, b e g y ű j t é s e és újrahasznosítása egyike a l e g f o n t o s a b b környezetvédelmi p r o b l é m á k n a k az Európai U n i ó b a n , illetve a kelet-európai régióban. A z Európai U n i ó a kérdés m e g o l d á s á n a k elősegítésére olyan elvek kidolgozását tűzte ki célul, amely az U n i ó tagországai számára irányt m u t a t n a k a törvényi szabályozás kidolgozásához. A szabályozás előírja m a j d , hogy a gyártók kötelezően felelősséget kell vállaljanak t e r m é k e i k begyűjtéséért és újrahasznosításáért a termékek elhasználódása után. A z irányelvek teljesítéséhez szükséges kutatási feladatok elvégzésére számos gyártó részvételével k o n z o r c i u m o k alakultak, m e l y e k

nemzetközi

projektek keretében közösen készülnek fel az irányelvek alapján kidolgozásra kerülő E U direktíva kihívásaira. A Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézete ( B A Y L O G I ) s z á m o s olyan nemzetközi kutatási p r o g r a m b a n vett és vesz részt, a m e l y az elektronikai termékek újrahasznosításával

foglalkozik. A z

EUREKA-INTO-CLEANTECH[2]

és

az

INCO-RECAP[3]

projektek az elhasznált hűtőgépek újrahasznosításának technológiai fejlesztését tűzték ki célul. A z E U R E K A - M I R O [ l ] p r o g r a m az elhasznált elektronikai termékek ú j r a h a s z n o s í t á s á n a k m e n e d z s m e n t

188

EME kérdéseivel

foglalkozott.

A

jelenleg

futó

EUREKA-CARE-Electronics

program

-

számos

multinacionális gyártó (Philips, N o k i a , I B M , Sony, stb.) és kutatóintézet együttműködésével elektronikai

termékek

környezetbarát

kialakítását,

gyártását

és

újrahasznosítását

az

tudományos

megközelítésben vizsgálja.

1. Az újrahasznosítási ipar támogatási rendszere Magyarországon A z elektronikai t e r m é k e k egy része M a g y a r o r s z á g o n az ún. t e r m é k d í j a s termékek c s o p o r t j á b a tartozik -

ilyen t e r m é k például a hűtőszekrény - , de a k ö z e l j ö v ő b e n várhatóan a t e r m é k d í j a s t e r m é k e k

csoportjába az összes elektronikai termék bekerül. A t e r m é k d í j a s finanszírozási rendszer elve, h o g y minden gyártó, amely e k ö r b e tartozó terméket gyárt, t e r m é k é n e k újrahasznosításához anyagilag hozzájárul oly m ó d o n , hogy az e h h e z szükséges pénzt egy m e g h a t á r o z o t t alapba (ún. K A C ) befizeti. E pénzalapból államilag finanszírozzák a t e r m é k e k b e g y ű j t é s é t és környezetbarát újrahasznosítását. A z újrahasznosítást

végző

cégek

elszámolási

ívek

kitöltésével

igazolják

az

általuk

elvégzett

ártalmatlanítási feladatokat, m a j d ezen ívek alapján részesülnek a gyártók által befizetett termékdíjból. A

Lehel-Electrolux

-

mint

Európa

egyik

legnagyobb

hűtőszekrény

gyártója

-

hűtőgépek

újrahasznosításával f o g l a l k o z ó ü z e m é n e k beindításakor m e g k ö t ö t t szerződés értelmében m i n d e n átvett hűtőszekrényért 1500 Ft támogatást kapott a termékdíj alapból. E z a z összeg n e m volt e l e g e n d ő arra, hogy a beszállítást v é g z ő alvállalkozók költségeit fedezze, így a kezdeti begyűjtött m e n n y i s é g a feldolgozható mennyiségtől m e s s z e elmaradt. A z ü z e m fellendítése érdekében a t á m o g a t á s összegét 4 2 0 0 Ft-ra emelték, így viszont a beszállítóknak kifizetett h ű t ő s z e k r é n y e n k é n t i 2 7 0 0 Ft az elhasznált hűtőszekrények begyűjtését igen j ó l j ö v e d e l m e z ő vállalkozássá emelte. S z á m o s kisvállalkozás alakult a tevékenység elvégzésére és a begyűjtött hűtőszekrények s z á m a m e g s o k s z o r o z ó d o t t . E z az ugrásszerű növekedés a Lehel újrahasznosítással kapcsolatos m e n e d z s m e n t r e n d s z e r é n e k újragondolását követelte meg, amely az E U R E K A - M I R O p r o g r a m keretében került megvalósításra.

2. A menedzsment rendszer feladatai és felépítése A kialakított m e n e d z s m e n t rendszer feladatai a következők: •

beszállításütemezés, a raktárkészlet optimalizálása,

•

hűtők átvételének kezelése,

•

bontás optimalizálása és n y o m o n követése a raktárkészlet ellenőrzésével,

•

a bontott anyagok kiszállításának nyilvántartása,

•

teljes pénzügyi adminisztráció

•

vezetői döntés-előkészítés naprakész információk biztosításával.

A Lehel-Electrolux törökszentmiklósi telephelye, a b o n t ó ü z e m és a J á s z b e r é n y b e n található Electrolux központ közötti nagy távolságok miatt a rendszert több részre kellett osztani: •

a hűtőgépek átvételét a törökszentmiklósi b o n t ó ü z e m területén végzik, ide került az átvételi rendszer,

•

a kimutatások és pénzügyi adminisztráció a törökszentmiklósi telephelyen történik,

•

a vezetői döntések Jászberényben

születnek,

illetve itt történik

a kifizetés és a

számlák

kiegyenlítése. A z információs rendszer m a g j a , és adatbázisa a törökszentmiklósi telephelyen található, így a Jászberényben található központ, illetve a b o n t ó ü z e m s z á m í t ó g é p e i m o d e m e n kapcsolódhatnak a rendszerbe (ábra 1).

189

EME

Előjegyzések karbantartása Előjegyzett dátumok:

A beszáHítók:

Banderas Bau Kft Chip ElektronikGmk.

A szállítási dátum: A beszarták listája:

adószám-

ft

Mennyiségek: Kompresszoros

db Kompresszor nélküli: r V ^ & l

IffgféS&l

Bontás felügyelet

1. á b r a A kialakított m e n e d z s m e n t r e n d s z e r

db Abszorpcios F L l f e l l

db

\>:>m*»t*'i

2. Á b r a R a k t á r n y i l v á n t a r t á s és ü t e m e z é s

felépítése A bontóüzem működésében kezdetben az ingadozó raktárkészlet rendkívül komoly gondokat okozott. A k e z d e t i a l a c s o n y beszállítási arány u t á n i hirtelen f e l l e n d ü l é s h a t á s á r a a r a k t á r k a p a c i t á s e l é g t e l e n n e k b i z o n y u l t , ú j a b b , bérelt r a k t á r h e l y e k k i a l a k í t á s á r a volt s z ü k s é g , a m e l y a t e r v e z e t t k ö l t s é g - b e v é t e l viszonyt felborította. A probléma megoldására a menedzsment rendszerben kialakításra került egy beszállítás e l l e n ő r z ő é s raktárkészlet o p t i m a l i z á l ó m o d u l , a m e l y b e ü t e m e z i a beszállítást oly m ó d o n , h o g y a z a l e h e t ő l e g h a m a r a b b m e g t ö r t é n j e n és a r a k t á r k é s z l e t k ö z e l o p t i m á l i s szinten m a r a d j o n , illetve egyes beszállítások elmaradása, vagy feldolgozási kapacitásváltozás

esetén a beszállításokat

az

a k t u á l i s h e l y z e t n e k m e g f e l e l ő e n á t ü t e m e z i (2.ábra). A h ű t ő g é p e k á t v é t e l e s z e m r e v é t e l e z é s s e l történik, a z átvett h ű t ő g é p e k e t h á r o m c s o p o r t b a s o r o l j á k : h i á n y o s h ű t ő k ö r ű k o m p r e s s z o r o s , t e l j e s h ű t ő k ö r ű k o m p r e s s z o r o s , illetve a b s z o r p c i ó s e l v e n m ű k ö d ő g é p e k . A z á t v é t e l k o r a z á t v e v ő a r e n d s z e r b e a z átvett t e r m é k e k a d a t a i t felviszi, t o v á b b á a b e s z á l l í t ó e g y átvételi e l i s m e r v é n y t k a p , a m e l l y e l a L e h e l j á s z b e r é n y i k ö z p o n t j á b a n a beszállított h ű t ő g é p e k ellenértékét átveheti. M i n d e n átvételi e l i s m e r v é n y r e speciális b i z t o n s á g i a z o n o s í t ó kerül, a m i a l a p j á n annak valódisága egyértelműen eldönthető. A

b o n t á s k o r k e l e t k e z ő a n y a g f r a k c i ó k , illetve a l k a t r é s z e k

kiszállításának teljes nyilvántartása

a

r e n d s z e r f e l a d a t a . A kiszállított a n y a g f r a k c i ó k t o v á b b i s o r s a a k ö r n y e z e t b a r á t ú j r a h a s z n o s í t á s e s e t é b e n k u l c s k é r d é s . A L e h e l a b o n t o t t a n y a g o k a t s z a k v á l l a l k o z ó k n a k a d j a át, akik az a n y a g b ó l ú j t e r m é k e t állítanak elő. A hűtőgép feldolgozás költség-bevétel rendszerének áttekintése naprakész adatokkal megoldható. A m e n e d z s m e n t a r e n d e l k e z é s r e álló a d a t o k a l a p j á n h o z h a t d ö n t é s e k e t a r e n d s z e r s e g í t s é g é v e l ( 4 . á b r a ) . A Lehel, mint a magyarországi hűtőgép újrahasznosítás programgazdája - az újrahasznosításra és ártalmatlanításra hivatalosan feljogosított szakvállalkozó - a K A C felé köteles évenkénti elszámolást k ü l d e n i , a m e l y t a r t a l m a z z a a teljes a n y a g m é r l e g e t és k ö l t s é g s z á m í t á s o k a t . A k i d o l g o z o t t r e n d s z e r a tárolt a d a t o k a l a p j á n a u t o m a t i k u s a n összeállítja a s z ü k s é g e s d o k u m e n t u m o k a t (3.ábra).

3. Következtetések A z e l e k t r o n i k a i t e r m é k e k ú j r a h a s z n o s í t á s a m i n d az E u r ó p a i U n i ó b a n , m i n d K e l e t - E u r ó p á b a n s ü r g e t ő , n a p i p r o b l é m a m e n n y i s é g i és v e s z é l y e s s é g i s z e m p o n t b ó l is. A b e g y ű j t é s i és ú j r a h a s z n o s í t á s i f o l y a m a t

190

EME 6.9Ezánú melléklet a 10/1195.(IX.28) rendelet 14.§ -hoz Igénylőlap rendszeres támogatásra I. 1998. évre A bontás ideje: 1998 január 1998 február 1998 március 1998 április 1998 május 1998 junius 1998

A termékmegnevezése:

A termék azonosítója:

Háztartási hűtőgép

8418 21-022

Háztartási hűtőgép Háztartási hűtőgép

8418.22-025 8418 21-022


8418.22-025 8418.21-022


8418.22-025 8418.21-022


8418.22-025 8418.21-022


8418.22-025 8418 21-022


8418.22-025 8418.21-022

Da

3. A b r a K A C jelentés készítése

4. A b r a A d a t o k szemléltetése grafikonon

n e m teljesen önfinanszírozó tevékenység,

beindításához

pénzalapokra,

állami

támogatásra

van

szükség. A b e g y ű j t é s és újrahasznosítás, mint ipari t e v é k e n y s é g m e g f e l e l ő t á m o g a t á s i rendszerrel j ö v e d e l m e z ő gazdasági ágazat lehet. E z az ágazat sok e m b e r számára j e l e n t h e t biztos megélhetést, f i g y e l e m b e véve, hogy

a t e v é k e n y s é g nagyrészt kézi

m u n k á r a épül, m é g

az E U - b a n

is,

az

automatizáltsági f o k alacsony. A t e v é k e n y é g e l v é g z é s é h e z különleges képzettségre nagyrészt nincsen szükség, a munkát betanított m u n k á s o k végzik, így az újrahasznosítási iparág a z o k n a k jelenthet megélhetési lehetőséget, akik a gazdasági változások során a leginkább kiszolgáltatottá váltak.

4. Összefoglalás A z elektronikai termékek p r o b l é m á j a a veszélyes-anyag tartalom és a nagy m e n n y i s é g miatt komoly környezeti problémát okoz a t e r m é k e k használatból kikerülése után. E p r o b l é m a m e g o l d á s a sürgető feladat. A z E U k e z d e m é n y e z é s e k felgyorsították a p r o b l é m a megoldását célzó f o l y a m a t o k a t , a gyártók m i n d n a g y o b b erőfeszítéseket tesznek a rendkívül Electrolux

magyarországi

hűtőgépbontó

komplex probléma megoldására.

üzemének

kialakítása

mintaként

szolgált

A a

Lehelmagyar

újrahasznosítási ipar számára, m e g o l d v a a m e n e d z s m e n t (finanszírozás, nyilvántartás) kialakítása során felmerült problémákat, nehézségeket.

Irodalom [1] Cser, L., István, Zs., Garamvölgyi, E. C o m p u t e r Integrated L y f e Cycle M a n a g e m e n t , T h e Next Millenium, 6 th International C I R P S e m i n a r on L i f e Cycle Engineering, Kingston, Ontario, Canada, 1999., p p 314-322. [2] Cser, L., M a n g , B., István, Zs. D e s i g n f o r disassembly technologies of used h o u s e h o l d appliences concerning recycling and reuse, Proceedings of I C E D ' 9 7 , T a m p e r e , Finland, 1997., pp.355-358. [3] Cser, L., Schwarz, N., István, Zs. Material & Technological Aspects of L i f e C y c l e & Ecodesign, Proceedings

of International W o r k s h o p

on E n v i r o n m e n t a l

and E c o n o m i c

Issues in

Metál

Processing, Nara, Japan, 1998., pp. 247-255.

Garamvölgyi Ernő

István Zsolt

Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány

Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány





Tel.: 36 4 6 560119; Fax: 36 4 6 3 6 9 4 3 8

Tel.: 36 4 6 560144; Fax: 3 6 4 6 3 6 9 4 3 8



191

EME FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA


A hűtőgépfeldolgozás magyarországi helyzete Bodnárné Sándor Renáta, Murvai József

1. Summary: Realisation of waste' s value and it's recycling and operation has already started in H u n g a r y as well as in other East E u r o p e a n countries. T h e main m o m e n t of initial stages are surveys and getting acquainted with production processes, c o m p o n e n t s and parts. T h e n the v i e w of life cycle gives a starting-point to the collection of waste. Further to getting population interested, creating optimál w o r k i n g method and suitable logistics network, the role of g o v e r n m e n t is very important in treatment of waste. T h e Bay Zoltán Institute and the L E H E L factory worked out together a conceptual and practical system f o r recycling refrigerators. T h i s system has been w o r k i n g u p to n o w . At the m o m e n t the L E H E L as the recycling system proprietor is the only one in the country w h o f o l l o w s this method. This article provides an inside view into this process.

2. Bevezetés A környezetvédelem l e g f o n t o s a b b célja m e g f e l e l ő életkörülmények révén az e m b e r egészségének és f e n n m a r a d á s á n a k biztosítása, anyagi, szellemi j a v a i n a k védelme. A z e g y i k m e g h a t á r o z ó területe a hulladék káros környezeti hatásai elleni védelem. A termelés környezetterhelésének felismerésével megváltozott a t e r m é k e k korszerűségének ismérve. A termelékeny és hatékony gyárthatóság, ill. a tartósság, az a l k a l m a z h a t ó s á g és az e r g o n ó m i a követelményei mellett m a m á r az is n a g y o n fontos, hogy a termék s e m gyártása, s e m felhasználása során, sem pedig hulladékká válása után ne terhelje károsan a környezetet. A hulladék keletkezésének m e g e l ő z é s e , m e n n y i s é g é n e k csökkentése és a legalacsonyabb szinten tartása a hulladékgazdálkodás feladata.

3. A hulladék mennyiségének alakulása: Az

előző

fejezetben

hangsúlyozott

elveket

követve

kezdte

elhasználódott

hűtőszekrény

és

fagyasztóberendezés begyűjtési és feldolgozási tevékenységét a L E H E L - E l e c t r o l u x Hűtőgépgyár

192

EME Kft., m e l y n e k szakmai hátterét a Bay Zoltán A l k a l m a z o t t Gyártástechnikai

Intézetének

újrahasznosítási

osztálya

Kutatási Alapítvány Logisztikai

adta.

Ez

alapján

felmérésre

és

került

Magyarországon - a KSH évkönyv szerint - a háztartásokban megtalálható hűtőszekrények száma, mely kb. 3.600.000 db ,míg a fagyasztók száma 2.100.000 db körüli értéken mozgott ( i . Táblázat).

7. Táblázat A hűtők és fagyasztók száma régiónként (KSH évkönyv, 1996) A hűtőberendezések elavulási idejét M a g y a r o r s z á g o n m e g l e h e t ő s e n n e h é z meghatározni, mivel: •

A r á n y l a g szegény n é p e s s é g n e m vásárol ú j hűtőt, és ragaszkodik a régihez annak ellenére, h o g y az kopott, divatjamúlt és „energiafaló".

•

A régi b e r e n d e z é s megfelel a háztartás „ m á s o d i k b e r e n d e z é s i é n e k , vagy a hétvégi házban időszakos üzemeltetéssel, csökkentett használati értékkel m é g ü z e m k é p e s .

4. Támogatási rendszer Az

1995 vége óta szedett környezetvédelmi t e r m é k d í j a k b ó l b e f o l y ó bevételekből t á m o g a t t a

a

Központi Környezetvédelmi A l a p ( K K A ) , a k ö r n y e z e t v é d e l m i tevékenységet folytató vállalatokat, többek között a j á s z b e r é n y i Lehel H ű t ő g é p g y á r K f t . azon pályázatait, amelyek keretében a K f t . 23.5 millió forint vissza n e m térítendő és 10 millió forint k a m a t m e n t e s t á m o g a t á s fejében évente 30-40 ezer használt,

kidobott

hűtőgépet

szerelt

szét,

hogy

a

bennük

levő

freont

visszanyerje,

majd

újrahasznosítsa. E g y használt hűtőberendezés visszagyűjtéséért és ártalmatlanításáért egyébként az arra kijelölt úgynevezett p r o g r a m g a z d a - ez ideig a L e h e l az egyetlen erre vállalkozó c é g darabonként 1400 forintos rendszeres támogatásban részesült. A későbbiekben változott a t á m o g a t á s mértéke, így a m e g n ö v e k e d e t t támogatástól a felek a rendszer javulását várták. D e n e m számoltak azokkal a kisvállalkozókkal, akik a támogatás n ö v e k e d é s é n e k a hallatán egy h ó n a p leforgása alatt közel 30.000 d b h ű t ő b e r e n d e z é s t szállítottak be, illetve adtak át a törökszentmiklósi telepen. E z az Electrolux-nál is n é m i zavart keltett, mivel a beszállítók z ö m e kisbeszállító volt, s n e m voltak felkészülve ilyen nagy m e n n y i s é g n e k az átvételére és tárolására sem. Ezért az Electrolux 1998 első negyedévének a végén, egy h ó n a p r a befagyasztotta a h ű t ő g é p átvételt, és egy ú j rendszer kialakításába kezdett. (Ez látszik az 1. Á b r a adataiból, illetve h o z z á kapcsolódik a 2. Ábra).

193

szorosan

EME Hűtőgép beszállítás mennyiségi adatai:

A bontott hűtők arányai: 12000/ 10000 8000

(db) 6000

(db)

•ABSZORC.:

4000

• KOMPR.N.: BKOMPR-OS:

S

i I

S

* f

S

s

8?

Í

2000

Mú^í

mN

I

I I

IF

• NYITOTT: • ZÁRT: BKOMR.OS:

I

0 ) 0 1 0 ) 0 ) 0 1 0 ) 0 1 0 ) 0 ) 0 ) 0 1

s i I

1. Ábra

2. Ábra

5. Hűtőberendezések, fagyasztóberendezések feldolgozása A hűtőgépfeldolgozás két j ó l elkülöníthető ü t e m b e n valósult meg, m e l y f i g y e l e m b e veszi

az

alkotóelemek veszélyességi osztályát és arányát.(Az összetételt a 4. Á b r a mutatja).

Kézi feldolgozás Kézi

munkával

történő

szétszerelés

idő és m u n k a i g é n y e s

feladat. E z volt

a

hűtőszekrények

szétszerelésének első lépése, ahol először a veszélyesnek m i n ő s ü l ő freont választották el, m a j d kézi vágóberendezéssel a berendezés ajtaját. A szintén veszélyesnek számító szigetelőréteget: a P U R habot a gépi feldolgozás után különítették el a f é m e s részektől. A z ú j r a f e l h a s z n á l h a t ó alkatrészek értékesítéséből fedezni lehet a szétszerelés egy részét, de ez n e m számít j e l e n t ő s bevételi forrásnak. A m e g m a r a d ó n a g y o b b mennyiséget további feldolgozással lehet - például m á s o d n y e r s a n y a g k é n t

-

hasznosítani (ilyen, pl.: a f é m , a m ű a n y a g , és m a m á r értékesíthető a veszélyes gáztól mentesített, tömörített szigetelő réteg is).

Gépi feldolgozás A gépi feldolgozás ebben az esetben két k ü l ö n fázisra bontható: •

A z elsőben az ajtó nélküli hűtőszekrényt tették l a p f o r m á j ú v á , hiszen ez által k ö n n y e b b é vált a további elválasztás

•

M a j d a leválasztott P U R - h a b b ó l szívták el egy zárt rendszerben a veszélyes freont, a tömörített brikett alakú anyagot a t o v á b b i a k b a n értékesítették építőelem gyártó cégeknek.

A Lehel- Electrolux által ü z e m b e h e l y e z é s r e kerülő feldolgozási technológia az A d e l m a n n fejlesztése, m e l y technológiai lépéseit a k ö v e t k e z ő 3. Á b r á n lehet látni.

194

AG

EME

3. Ábra A hűtőgép szétszerelés és újrahasznosítás technológiájának lépései

A bontott hűtőgép alkotóelemeinek aránya

EGYEB:

KÁBEL:

R-12

ALU. HULL: RÉZ HULL:

MŰANYAG:

4. Ábra Összetétel A h ű t ő b e r e n d e z é s e k f e l d o l g o z á s a M a g y a r o r s z á g o n m e g k e z d ő d ö t t , d e t o v á b b i m ó d o s í t á s o k r a és t á m o g a t á s o k r a szorul. A z e g y ü t t m ű k ö d é s é r t , - m e l y a k ö r n y e z e t , így a z e m b e r j a v á t is s z o l g á l j a - m i n d a s z a k e m b e r e k n e k , m i n d a l a k o s o k n a k t e n n i ü k kell.

Bodnárné Sándor Renáta / tudományos munkatárs B a y Z o l t á n A l k a l m a z o t t Kutatási A l a p í t v á n y L o g i s z t i k a i és G y á r t á s t e c h n i k a i Intézet 3 5 1 9 M i s k o l c t a p o l c a , Iglói u. 2. [email protected]

Murvai József H u n t s m a n H u n g a r y Rt. jozsef-murvai @huntsman.com

195



MISIÉT Kolozsvár, 2000. március 24-25.

ELMÉLETI MÓDSZER A LEFEJTŐMARÓVAL GYÁRTOTT HOMORÚ PROFILÚ CSIGAHAJTÁSOK HORDKÉPÉNEK JAVÍTÁSÁRA

Mosoni Tibor

Summary This work represent a simple method to optimize the geometry of the worm hob.

196

EME 1. BEVEZETÉS A

simitó

csigakerék

lefejtomaró

éleinek

olyan

helyetesítö

csiga

fogfelületen kell

elhelyezkedniük, amely azonos annak a valós csigának a fogfelületével, amellyel a megmunkált kerék fog kapcsolódni. A lefejtomaró geometriai kialakítását alapvetően a csiga geometriája határozza meg. Azonban a marónak újraélezési tartalékkal kell rendelkeznie ezért a lefejtomaró osztóhenger atméro értéke függ a maró élezési állapotától. Azáltal, hogy a csigakereket megnövelt átmérőjű szerszámmal munkáljuk meg, két származtatófelületes leképzést hozunk létre. Ezzel megszűnik az agzakt kapcsolódás lehetősége csiga-csigakerék között. A megmunkálásnál alkalmazott korrekciók (technológiai tengelytávolság, megmunkálási tengelyszög) nem adnak lehetőséget az egzakt kapcsolódásra, csak a durva kapcsolódási hibát küszöböli ki és segíti a lokalizált hordkép kialakítását. A lefejtomaró osztohenger átmérő értéke fíigg a maró élezési állapotától. Ameddig a csigakerék származtató felülete kisebb görbületi! (Ddf>Ddi) mint a csigakerékkel kapcsolódó csiga származtató felülete, addig a görbületi viszonyok kedvezőek és a hordképlokalizálast segítik. Határesetben (D d f=Ddi) megvalósűl a teljes leképzés, (Ddf
Ezek figyelembevételével D df =Ddi maximális utánaélezési állapotig használható a lefejtőmaró. A homorú profilú csigahajtások esetén a kapcsolódás egy homorú és egy domború felület között jönn létre, igy a helyes hordkép kialakítása (bejáratása) hosszadalmasabb és költségesebb mint más szabványosított csigahajtások gyártásakor. A műszaki gyakorlatban ismert különböző számítási eljárások [1, 4] esetén a csigamaró burkolócsigáját a csiga normál - vagy axiálprofiljának csavarmozgása hozza létre. Az itt bemutatásra kerülő eljárás mélyebb térgeometriai ismereteket igényel és segítségével olyan bukolócsigát kapunk, amelyik segíti a hordkép lokalizálását.

2. Csigakerék lefejtőmarók optimális burkolócsigájának meghatározása A burkolócsiga meghatározására a szerző egy szoftvert keszített, melynek lényege, hogy a valós és elméleti kerékfogfelületek SR, S2 egy központosított L5 görbe mentén érintkezzenek.

L ábra Lokalizált hordkép kialakításának elméleti módszere. 197

EME A burkolócsiga osztohenger átmérője a [4] alapján: ^dfmax

+

^dfmin

(i)

^dfO ~~ -Ddf max és Ddf min a csigamaró legnagyobb és határestben legkisebb osztóhenger átmérője. Az SR és S2 felületek érintkezésének feltételei az L5 görbe mentén: =

(2)

N2 = N r ; -R 2 , RR az S2 és SR felületek helyvektorainak oszlopa egy adott S rendszerben; - N 2 , NR az S2 és SR felületek normálisainak oszlopa egy adott S rendszerben; A meghatározandó burkolócsiga helikoid ezért a következő összefüggés érvényes:

(3)

y 0 -n x0 -Xo-nyo=P(riizo; -y 0 , x 0 a burkolocsiga helyvektorai; -n x0 , n y , n z0 a burkolócsiga normálisai; -p 0 a burkolócsiga menetemelkedése(a csigamaró bedöntési szögének függvénye);

Adotnak tekintve az S 2 felület egyenletét meg kell határozni a burkolócsigát leíró L 0 görbe egyenletét úgy, hogy a (2) és (3) egyenletek érvényesek maradjanak a görbe minden pontjára. Kitűnik, hogy van két egyentet egy változóval és egy változtatható paraméterrel (csigamaró bedöntési szöge), fgy csak az M pontra érvényesek a (2) és (3) összefüggések. A görbe többi pontját pontról-pontra a számítógépes gyakorlatban jól ismert megközelítéssel (két egyenlet egy változóval, mert a bedöntési szöget már meghatároztuk) számíthatjuk ki. Ismerve az Lo göbe pontjait a helikoid származtatására, használhatjuk az [5] egyenleteit. A fent emiitett algoritmust az [1] és [4]-ben javasolt módszerekkel összevetve, Cavex típusú csigamarók tervezésénél ellemezték. A különböző eljárásokkal keletkezett hordképeket a 2,3,4 ábrák szemléltetik.

2.ábra A bejáratás elején elméletileg elérheti hordkép ha L0 a csiga axiálmetszete. 198

EME

3. ábra A bejáratás elején elméletileg elérhető hordkép ha L0 a csiga normálmetszete.

A kapott eredményeket alapul véve, valamint más kutatási endmények alapján megállapítható, hogy a fenti módszerrel kb. 10%-kal megnövelhető az elérhető hordkép és kb. 20%-kal csökkentheti a bejáratás időtartama. A kapott bedöntési szög számottevően különbözik a szakirodalomban ismert összefüggésekkel kapott értékektől.

199

EME Irodalom

1. Dudás, I. Csavarfelületek gyártásának elmélete. Doktori értekezés tézisei, Miskolc, 1988. 2. Dudás, I. ívelt profilú hengeres csigahajtások egyszerftsítet gyártása és minősítése.

Egyetemi doktori

disszertáció. Miskolc, 1973. 3. Dudás, I. ívelt profilú csigahajtasok szerszámozásának és gyártásának fejlesztése. Kandidátusi értekezés. Miskolc, 1980. 4. Gyenge, Cs. Contributii asupra imbunatatirii preciziei frezelor-melc pentru executarea angrenajului melcat duplex. Doktori értekezés tézisei. I. P. Kolozsvár, 1979. 5. Litvin, F.L. A fogaskerék kapcsolás elmélete. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1972. 6. Mosoni, T. si Gyenge, Cs. Consideratii fimctionale si tehnologice asupra angrenajelor melcate cavex, M.T.M. Cugir, 1991. 7. Szapanyos, M. Contributii la ímbunátatirea performantelor angrenajelor melcate cilindrice prin reprofilarea flancurilor melcului. Doktori értekezés tézisei. I. P., Kolozsvár, 1983.

Mosoni Tibor doktorandusz 3900 Szatmárnémeti, Miron-Costin u. 23/A tel. 061/710417

200




AZ ELLENÁLLÁSPONTHEGESZTÉS VÉGESELEMES MODELLEZÉSÉNEK SAJÁTOSSÁGAI Szabó Péter This paper contains the results of a research work, in w h i c h the results of Finite E l e m e n t M o d e l i n g of resistance spot w e l d i n g w e r e used in interpretation of f o r m a t i o n process of resistance spot w e l d e d joint. T h e task of the w o r k w a s to build a mechanical and a thermal m o d e l for resistance spot w e l d i n g simulation.

Bevezetés A z ellenállásponthegesztést 1877-ben Elihn T h o m s o n találta fel és alkalmazása gyorsan el is terjedt a v é k o n y l e m e z e s konstrukcióknál. A n n a k ellenére, hogy a technológia t ö b b mint 100 éves az eljárás fizikai j e l e n s é g e i t m é g n e m sikerült teljes m é r t é k b e n megérteni.

1.

Célkitűzés

A szakirodalom áttekintése után arra a következtetésre j u t o t t a m , hogy a legalapvetőbb problémát az ellenállásponthegesztésben

a két

lemez

közötti

érintkezési

ellenállás

kezelése jelenti.

Ennek

meghatározása azért is bizonytalan, m e r t kémiai, mechanikai, termikus és metallurgiai j e l e n s é g e k összetett kölcsönhatásából áll. A z elméleti és gyakorlati e r e d m é n y e k összehasonlításakor t ö b b szerző is az érintkezési ellenállás fontosságára hívta fel a figyelmet, valamint az elméleti alacsonyabb h ő f e j l ő d é s t is ezen j e l e n s é g n e m tökéletes modellezésével magyarázták [ld. Bentley, K n o w l s o n , Baker, G r e e n w o o d (1963); N i e d (1984); C h o és C h o (1989); W e i és H o (1990);

Henrysson,

A b d u l w a h a b , Josefson, F e r m e r (1998)]. Jelen t a n u l m á n y az ellenállásponthegesztés korai szakaszának modellezését tűzte ki célul, így a fázisátalakulással, illetve a további folyamatokkal m é g n e m foglalkozik. E z e n f o l y a m a t o k a kutatási terv további lépéseit képezik.

2.

Az ellenállásponthegesztésnél lejátszódó főbb fizikai folyamatok A n y a g t u l a j d o n s á g o k (hő- és elektromos) változása a hőmérséklet f ü g g v é n y e k é n t : A m e c h a n i k a i terhelés hatása,

201

EME A z elektród geometriája, A z elektród belső vízhűtése, A z e l e k t r o m o s á r a m á t f o l y á s helye, illetve a z á r a m s ű r ű s é g e l o s z l á s a . Érintkezési ellenállás a különböző felületeken, mert ezeken Joule-hő fejlődik, A z á r a m e r ő s s é g , a f e s z ü l t s é g és a z e l l e n á l l á s időbeli v á l t o z á s a , K o n d u k t í v h ő v e z e t é s a m u n k a d a r a b o k b a n és a z e l e k t r ó d o k b a n , K o n v e k t í v h ő v e z e t é s a l e m e z , illetve a z e l e k t r ó d f e l ü l e t é r ő l , A f á z i s á t a l a k u l á s látens h ő j e , A folyadékfázisban végbemenő hővezetés.

3.

A modellezés elméleti háttere

A 3 . p o n t b a n f e l s o r o l t j e l e n s é g e k k ö z ü l j e l e n m o d e l l m é g c s a k n é g g y e l (a f e l s o r o l á s szerint: 1, 2, 4, 8, 9,) f o g l a l k o z i k , és s z é t v á l a s z t j a a h ő - és m e c h a n i k a i j e l e n s é g e k e t .

3.1. A hőmodell Szilárd t e s t e k b e n a h a g y o m á n y o s c s o p o r t o s í t á s szerint a v e z e t é s e s h ő á t v i t e l a j e l l e m z ő . E z azt j e l e n t i , h o g y a h ő t e r j e d é s a m o l e k u l á r i s ü t k ö z é s e k r é v é n ú g y j ö n létre, h o g y a m o l e k u l á k a k i n e t i k u s e n e r g i á j u k e g y r é s z é t a z a n y a g m a k r o s z k o p i k u s m o z g á s a n é l k ü l a d j á k át e g y m á s n a k [16]. A

szilárd

testekben

fellépő

vezetéses

hőátvitel

(hővezetés)

differenciálegyenletét

transzportfolyamatok energiaegyenletéből nyerhetjük a következő formában.

Q&r\

ox, ahol:

p: C: T: x: Pí: k: a: f:

2

T

d2T

ő27\

dxx

ox2

dx3

1rd

„

.

az anyag sűrűsége, hőkapacitás, hőmérséklet (az ismeretlen), a helykoordináta, a hőáramlási sebesség i irányban, hővezetési tényező, abszorpciós tényező, a deformáció során keletkező hőmennyiség.

További egyenletek: (1)

Konvektív hővezetés a környezetbe:

qc=ac(T-Tc) Ahol:

(2)

qc: ac: Tc:

hőáramsűrűség, felületi hőátadási tényező konvektív úton, külső környezeti hőmérséklet, amerre a konvektív áramlás történik

Hősugárzás a környezetbe:

qâJP-T?)

a

EME Ahol:

qr: ar:

hőáramsűrűség, felületi hőátadási tényező sugárzás esetén,

Tr:

külső környezeti hőmérséklet, amerre a sugárzás végbemegy.

A h ő v e z e t é s i d i f f e r e n c i á l e g y e n l e t m e g o l d á s a k é n t a d ó d ó h ő m é r s é k l e t a test b e l s e j é b e n a h e l y n e k és az i d ő n e k f o l y t o n o s , l e g a l á b b k é t s z e r d i f f e r e n c i á l h a t ó f ü g g v é n y e . A test f e l ü l e t é n e n n e k a f e l t é t e l n e k n e m kell t e l j e s ü l n i e , ott a h ő m é r s é k l e t n e k l e h e t n e k f o l y t o n o s s á g s z a k a d á s a i . U g y a n í g y a k e z d ő h ő m é r s é k l e t - e l o s z l á s n a k is l e h e t n e k a test b e l s e j é b e n f o l y t o n o s s á g - s z a k a d á s a i , a m e l y e k a h ő v e z e t é s i f o l y a m a t k ö v e t k e z t é b e n m a j d ú g y i s m e g f o g n a k szűnni. A k e z d ő f e l t é t e l , a z a z a f o l y a m a t k e z d e t é t j e l e n t ő t = 0 i d ő p o n t b a n a test b e l s e j é b e n u r a l k o d ó hőmérséklet-eloszlás:

T ( x, y, z, 0 ) = T 0 .

J e l e n e s e t b e n p e r e m f e l t é t e l k é n t a p o t e n c i á l e l m é l e t h a r m a d i k p e r e m f e l t é t e l é t kell m e g a d n i , a m i n e m m á s , m i n t a n e w t o n i f e l ü l e t i h ő á t a d á s i t ö r v é n y n e k a vizsgált test f e l ü l e t é n v a l ó é r v é n y e s í t é s e :

k&F+a(TF-TK) on Ahol:

k: a: Tf: Tk:

=0

hővezetési tényező, hőátadási tényező, felületi hőmérséklet, környezeti hőmérséklet.

3.2. A mechanikai modell A mechanikai modellben a mozgásegyenlet alábbi alakját oldjuk meg:

Qv

őcr, p v i =

Ahol:

J L

ox,

H l - f l T ) p g - d ^ - + fl

T

az anyag surusege, sebesség az i irányban, feszültség mátrix, helykoordináta, expanziós tényező, hőmérséklet,

gi

gravitációs gyorsulás

p v

i

a x P d í Az

T

alakváltozás

öx,

csillapítási tényező, térfogati erő tömegegységre vonatkoztatott fajlagos értéke. esetén

fontos megemlíteni,

hogy

kisebb terhelés hatására

az anyag

még

rugalmasan viselkedik, azonban egy bizonyos határ átlépése után már képlékenyen. Ez a jellemző érték a f o l y á s i határ, így a m o d e l l e z é s s o r á n e g y k é p l é k e n y s é g i feltételt kell e l ő í r n u n k . A f é m e k n é l a V o n - M i s e s k é p l é k e n y s é g e t h a s z n á l j u k a r u g a l m a s - , illetve k é p l é k e n y szétválasztására. A z ekvivalens von Mises feszültség:

Ahol a deviátor feszültség:

Sjj=Gjj-Gmöjj.

203

alakváltozás

EME 4. Modellalkotás A modellalkotás kezdeti lépéseként válasszunk nagyon egyszerű geometriát, amit később bővíteni lehet,

és

a

bővített

lépések

ellenállásponthegesztést

hatásai

bontsuk

világosan

érzékelhetők,

magyarázhatók.

szét e g y m e c h a n i k a i - és e g y h ő m o d e l l r e ,

így a

Kezdetben

az

későbbiekben

l e h e t ő s é g n y í l i k e z e n k é t f o l y a m a t csatolt j e l e n s é g k é n t v a l ó v i z s g á l a t á r a .

4.1.

A geometria

A z e l l e n á l l á s p o n t h e g e s z t é s b e n r é s z t v e v ő e l e m e k által alkotott r e n d s z e r t e n g e l y s z i m m e t r i k u s volta miatt lehetőség nyílik egy egyszerűsített 2D-s modell felépítésére. Mivel elsősorban a lemezben végbemenő

folyamatokra

vagyunk

vonalelemként

vizsgálhatjuk,

helyettesíthető

az

elektród.

és Ez

kíváncsiak,

a vonalelemen egy

így

az

olyan

egyszerűsítés,

de

elektród-lemez

érintkezési

felületet

peremfeltételeket

definiálunk,

amellyel

ezáltal

jelentős

számú

csomóponttól

s z a b a d u l t u n k m e g , a m e l y a k é s ő b b i e k b e n t ö b b e l ő n y t is j e l e n t h e t . U g y a n i l y e n v o n a l e l e m k é n t d e f i n i á l h a t j u k a l e m e z - l e m e z é r i n t k e z é s i f e l ü l e t e t is, a m e l y e n k é s ő b b majd a hő fejlődik. A m o d e l l x y k o o r d i n á t a r e n d s z e r b e n i f e l é p í t é s é t az 1. és 2. m e l l é k l e t j ó l m u t a t j a . A l e m e z e k j e l l e m z ő m é r e t e i e z e k a l a p j á n (1. T á b l á z a t ) . 1. t á b l á z a t A lemez méretei Jellemző

Méret

Anyagvastagság (y méret)

2 mm

X irányú mérete

27 mm

4.2.

Anyagtulajdonságok 2. t á b l á z a t Anyagjellemzők Sűrűség

7,87 kg/m3

Fajhő

456 J/kg/K

Hövezetési tényező

78,2 W/m/K

Rugalmassági modulusz

212 Gpa

Poisson tényező

0,291

Folyás határ

240 Mpa

A l e m e z a n y a g a k é n t a l a c s o n y k a r b o n - t a r t a l m ú ( m a x : 0 , 1 7 % ) csillapított a l a p a c é l t v á l a s z t o t t a m , m e l y n e k a m o d e l l e z é s s z e m p o n t j á b ó l f ő b b t u l a j d o n s á g a i t a 2. t á b l á z a t f o g l a l j a ö s s z e .

4.3. A

folyamat

Egyenletek és peremfeltételek leírására

szolgáló

egyenleteket

a 3. f e j e z e t t a r t a l m a z z a ,

p e r e m f e l t é t e l e k is a z o t t a n i f o r m á b a n lettek m e g a d v a .

4.3.1.

A mechanikai modell

A m e c h a n i k a i m o d e l l f e l é p í t é s é t és p e r e m f e l t é t e l e i t a z 1. á b r a szemlélteti:

204

illetve

a kezdeti

és

EME " vy

v x =0; v y =0 1. ábra A mechanikai peremfeltételek: A felső elektród által kifejtett nyomást a felső elektród-lemez érintkezési felületen egy y-irányú sebességvektorral vesszük figyelembe. A z alsó elektród n e m m o z d u l el. A rendszer n e m m o z o g , n y u g a l o m b a n van. Kezdeti feltételek: A rendszer feszültségmentes állapotban van. A felállított modell e r e d m é n y e a következő lett (2. Ábra):

I

I01.81

-3243.9 -6SB9.6 9935.4

1

13281 16627 -19973 -23318 -26664

2. ábra

4.3.2.

m

A hőtani modell

A hőtani modell felépítését és a hőáramlási viszonyokat a 3. ábra szemlélteti: /V\

H ő f o r r á s az elektród- lemez érintkezési felületen

"TTT W 3. ábra A hőtani peremfeltételek: A h ő az a n y a g b a n konduktív úton áramlik. A hővezetést a lemezek külső felületén hőátadási tényezővel vesszük f i g y e l e m b e a n e w t o n i felületi hőátadási törvény alapján (ld. 2. Melléklet). A z elektród hűtő hatását a terhelési felületeken állandó külső hőmérséklettel veszem figyelembe. A két lemez érintkezési felületén egy hőforrást definiálok, m e l y biztosítja a szükséges hőáramsűrűséget.

205

EME K e z d e t i feltétel: A z a n y a g h ő m é r s é k l e t e t = 0 i d ő p i l l a n a t b a n 2 0 °C. A k ü l s ő k ö r n y e z e t i h ő m é r s é k l e t t = 0 i d ő p i l l a n a t b a n 2 0 °C. A h ű t ő v í z h ő m é r s é k l e t e á l l a n d ó 10 °C. A felállított m o d e l l e r e d m é n y e a k ö v e t k e z ő lett (4. Á b r a ) :

4. á b r a

fü

FELHASZNÁLT IRODALOM [1]

H. A. Nied: The Finite Element Modelling of the Resistance Spot Welding Process Welding Research Supplement, 1984. Apr. pp.: 123s-132s

[2]

Bentley, Greenwood, Knowlson, Baker: Temperature Distributions in Spot Welds British Welding Journal, 1963. Dec. pp.:613-619

[3]

H. S. Cho, Y. J. Cho: A Study of the Thermal Behavior in Resistance Spot Welds Welding Research Supplement, 1989. Jun. pp.: 236s-244s

[4]

Wei, Ho: Axisymmetric Nugget Growth During Resistance Spot Welding Journal of Heat Transfer, 1990. May. pp.: 309-316

[5]

Henrysson, Abdulwahab, Josefson, Fermer: Residual Stresses in Resistance Spot Welds: Finite Element Simulations, X-Ray Measurements and Influence on Fatigue Behaviour Fatigue Design 1998, Vol. I. pp.: 179-190

[6]

Czibere Tibor: Vezetéses hőátvitel Miskolci Egyetemi Kiadó, 1998

Szabó Péter, doktorandusz Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék Tel: 3 6 - 4 6 - 5 6 5 - 1 1 1 / 1 8 - 4 4 ; F a x : 3 6 - 4 6 - 3 6 3 - 9 2 9 E-mail: [email protected]

206

EME

SZERZŐK JEGYZÉKE A Adorján Gábor

I 9

Imecs Mária

168 188 69

István Zsolt

B dr.Bányai T a m á s Barna Lajos Baross Botond Baniková Renáta Bodnárné Sándor Renáta

Iványi A m á l i a 105 172 57, 2 9 129 192

J Jergová Karolina Joó Ervin

K

cs Dr.Cselényi József Csernáth Géza

Kádár Tamás Dr.Kiss Antal Keppler István Dr.Kismihály János Klátyik T a m á s Klementis Ottó Králik Gyula Krizsán Zoltán Kundrák János

5 , 9 3 , 113, 105 81 41

Csizmadia Béla

D Damian Mihai Dr.Dúl Jenő

89 33

F 17 25 73,77

Forgo Zoltán Fekete T a m á s Fűzi János

Hojtsy Sándor Horváth Ákos Horváth Gábor

45 13 85 149 21 21 53 196 192

Magó László Majoros Zoltán Magyar István Markovics Róbert Mezei Sándor ifj.Mezei Sándor Mészáros Imre Mosoni Tibor Murvai József

89, 137

H Hegedűs Csaba Hegman Norbert

37 176

M

GY dr.Gyenge Csaba

137 105 29, 85 97 184

L

188 141, 145

Gurzó József

93 9 41

Dr. Laib Lajos Lenkeyné Biró

G Garamvölgyi Ernő

129 49

113 29 101

N

176 61

207

dr.Németh János

109

Nyirő József

65

EME

p Petermann Szabolcs Péter Prezensky István

180 133

R Dr.Réger Mihály

85

Revnic Ildikó

89

Réti T a m á s

101, 154

S Sátori S z a b o l c s Sóbester András Stefan Péter Smid László

53 125 1 5

SZ Szabó Attila Szabó Péter

117 201

Dr.Szabó Ottó Szabó Zsolt Dr.Szaladnya Sándor Szász András Szélig Á r p á d

141, 145 69 109 49 85

T Tatár Levente Telek Péter Tóth Gábor

25 109 61

Tóth László Tóth László Tudose Lucián

61 176 125

V Vajda Gyula Varga Andrei Varga László VargováJana Vásárhelyi József Virág Zoltán dr.Verő Balázs

184 121 33 129 168 37 85

ZS Zsoldos Ibolya

154

Zsók János Csaba

160

208

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Recommend Documents