KÜLÖNLEGES MEGMUNKÁLÁSOK

BMGE

KÜLÖNLEGES MEGMUNKÁLÁSOK HSM

LBM

LOM

EDM

CHM

UPM

EBM

SLA

WEDM

ECM

MAM HDM WJM AJM

SLS

WEDG

ECG

CVD PVD

FDM

PEDM

ECP

USM

Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

1

2

Különleges megmunkálások indokoltsága BMGE

A megmunkált anyag keménysége, szilárdsága túlságosan nagy. A munkadarab túlságosan rugalmas vagy karcsú ahhoz, hogy elviselje a forgácsolás közben fellépő erőket. Összetett bonyolult alakzatot kell megmunkálni (külső, belső). Hő keletkezése, felületi hőmérséklet növekedése nem megengedett. Maradó feszültség nem keletkezhet. Felületi minőség igénye nem kielégítő. Pontosság nem kielégítő.


1

HSM, Nagy sebességű marás BMGE

3 tengely

5 tengely


3

4

HSM kutatás, fejlesztés múltja BMGE 1929

C. Salomon 16.500 m/min, fűrésztárcsa

1947

Kuznetsov, 50.000 m/min, ballisztikai teszt.

1958

Kronenberg 72.000 m/min, ballisztikai teszt.

1972

Arndt 132.000 m/min, ballisztikai teszt. laboratóriumban

1979

Schulz, PTW Darmstadt, 4700 m/min, mágnes csapágyazás, marás, aluminium ötvözetek, ipari alkalmazás

1979

Komanduri, DARPA projekt, USA 24.500 m/min, esztergálás, marás, aluminium és titánötvözet

1989

Schulz, PTW Darmstadt+41 németh vállalat, hsc szerszámok, szerszámgépelemek, HSC folyamat, esztergálás, fúrás, marás, ipari alkalmazás

1998

FANUC, Kobe University, UG: NURBS spline interpoláció


2

HSM Szerszámanyagok BMGE

-Finomszemcsés keményfém szerszám anyagok - CBN, PKD szerszámok - Speciális bevonatok


5

Párhuzamos megmunkálás HSM-hez BMGE

Sarok, Sarok, hirtelen irá irányvá nyváltoztatá ltoztatás nélkü lküli pálya Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

6

3

UP esztergálás BMGE

- Hűtést nem igényel – köszörülési iszap nincs - Kisebb ráhagyás – anyagtakarékos - Kovácsolási hőt felhasználva edzik – energiatakarékos - Egy él dolgozik – kis deformáció, nagy pontosság - Nagy anyagleválasztási sebesség - Jó felületminőség - Egyszerű szerszámmal bonyolult profilt lehet gyártani


7

Mikroforgácsolás BMGE

Elefánt 2m

Kéz, madár 10cm

Atom 0,1- 0,4nm

IC Chip 1cm

DNS lánc 2nm


Homokszem Ø1mm

Hajszál Ø100µm

Betűk atomokból 6,5nm

Sejt Ø10µm

Porszem Ø1- 5µm

Elektronikai struktúra 20nm

From Taká TakácsM

8

4

Mikromarás BMGE

50µ m

50µm

50µm

10µm

•

Keményfém: WC-Co, mikroszemcsés, 2 élű, bevonat nélküli szerszámok

•

Többféle gyártmány elérhető (Magafor, HAM, Jabro Tools, Kobelco, Gloor), min Ø100µm

• • •

Élezési problémák Éllekerekítési sugár: 3-5µm Éltartam = élettartam

From9 Taká TakácsM


Mikromarási példák BMGE

500µm

200x200x1000µm

• • • • •

Kedvező optikai benyomás

•

Felhasználási példa: mikroméretű fröccsszerszám

500µm

100x100x1000µm

200µm

50x50x500µm

Jó felületi minőség (Rz =ca. 1µm) l/d viszony = 10 Egyenes oszlopok Sorjaképződés, eltávolítása pl. elektrokémiai polírozással


Paraméterek:Ø 150µm Ck45 V300 (HRC 51) vc=30m/min,fz=1 µm, ap=5 µm Kb. 3 óra

10

5

KÉMIAI MEGMUNKÁLÁSOK BMGE pH 1

pH 0

oxidhártya

Marószer

pH 2

Aluminium


11

Üveg maratása BMGE Az üveg maratásakor lejátszódó vegyi reakció SiO2

+4HF üveg munkadarab

=

SiF4

+marató

Reakció

anyag

termék

+2 H2O + víz

(folyadék) Az üveg és a hidrogénfluorid reakciójaként folyékony sziliciumtetrafluorid és víz keletkezik. Az üvegnek azon felületeit, amelyeket nem akarunk maratni, el kell takarni. Takaráshoz viaszt, vagy parafint használnak.


12

6

ELEKTROKÉMIAI MEGMUNKÁLÁSOK BMGE

+

Elektrolit, pl. NaCl, NaNO3 vizes oldata

-

+

Na Cl 2+ Fe Fe + 2e H 2 Anódikus oldás

Fe (OH)2 + Anód (Munkadarab)

- Katód (szerszám)


13

14

Elektrokémiai süllyesztés BMGE

Egyenáramúgenerátor +

Előtolómű vf Katód (szerszám)

Anód

Elektrolittartály S s

Elektrolit Munkadarab + Anód

M M

szűrő

iszap

s -

Na+

Cl

2+

Fe

-

H2

Fe(OH)2 Uel Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

Katód (szerszám)

Elektrolit: NaNO3 , NaCl, KCl HNO3 vizes oldata Munkafeszültség: 5÷20 V 2 Áramsűrűség : 0.1÷4 A/mm Munkahézag (s) : 0.05÷1 mm vf előtolási seb. : 0.2÷10 mm/min 2 Anyagáram : 1÷2.5 mm /A mi

7

A munkarés BMGE


15

16

Elektrokémiai köszörülés BMGE Elektrolit : NaCl

Generátor

NaNO3, vizes oldata

Szerszá Szerszám: Gyé Gyémántszemcsé ntszemcsés Köszörűtárcsa korong fé fém

= u + Fn

(vezetõ) kö kötéssel Relatív mozgás Munkafeszü Munkafeszültsé ltség : 5÷ 5÷15 V (forgácsolá ramsûrûség :0.5÷ :0.5÷2 A/mm2 sebesség) Áramsû

Munkadarab

Szorí Szorítónyomá nyomás: 2÷ 2÷12daN/cm2

Elektrolit

Köszö 20÷30 m/s szörülési seb.: 20÷


8

Elektrokémiai polírozás BMGE Szerszám -

Szigetelés

=

Sorja -

+

+

-

Elektrolit

Egyenáramú generátor

Elektrolit oldat

Munkadarab

Munkadarab


17

18

ECM alkalmazások BMGE


9

SZIKRAFORGÁCSOLÁS BMGE


19

20

Szikraforgácsolás elve BMGE td te ti t0 tp

- kisülési késedelem - kisülési idő - impulzusidő - szünetidő - periódusidő 1 fp = t - követési frekv p

Az anyagleválasztási sebességet befolyásoló folyamat paraméterek: ¾ impulzus feszültség (Ue), ¾ áramerősség (Ue, Ie), ¾ impulzusfrekvencia (fp) ¾ szünetidő (to)


10

Felületi réteg problémája BMGE Nagyolás után az átolvasztott réteg vastagsága ≥10 mikron

Egy simitás után az átolvasztott réteg vastagsága ≤ 5 mikron 4 simitás után az átolvasztott réteg vastagsága ≤ 1 mikron

Repedés

Átolvasztott réteg Közbenső réteg Szerkezeti átalakulás. Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

21

22

EDM változatok BMGE

Előtolás iránya

Előtolás iránya

Szerszám

Szerszám

Munkadarab

Munkadarab

a, Üregkészítés, gravírozás Huzal haladási iránya Szerszám Munkadarab

b, Fúrás Előtolás iránya

Szerszám Munkadarab

Előtolás iránya

c,

d,

Huzalos szikraforgácsolás

Vágás lemezelektróddal


11

Elektródaanyagok BMGE

Elektró Elektródaré daréz

Grafit elektróda ¾Könnyű, nagyobb méretű elektródákhoz csak grafitból ¾Hőterhelés magasabb


23

24

Elektróda felfogás egységesítése BMGE

1

2

Előgyártmány felfogása

3

Elektróda megmunkálás huzallal Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

Elektróda marása

4

Elektróda felhasználása

12

Tömbelektródás változat alkalmazása BMGE


25

26

Tömbelektródás szikraforgácsolás BMGE


13

Öblítés BMGE


27

28

Szikraforgácsolás forgó fejjel BMGE


14

Elektróda bolygatás BMGE


29

30

Huzalelektródás szikraforgácsolás BMGE Energia forrá forrás


15

SUGARAS MEGMUNKÁLÁSOK BMGE

Lézer Plazma Elektron Víz Abrazív sugár


31

32

BMGE LÉZEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI MEGMUNKÁLÁSI ALKALMAZÁSOKHOZ LÉZER TÍPUSA

EXCIMER

ND:YAG

CO2

(HARMONICS)

0.157 - 0.351 µm

HULLÁMHOSSZ

FOTON ENERGIÁJA

INTERAKCIÓ

A FOLYAMAT JELLEGE

FELBONTÁS

0.266 – 1.06 µm

10.6 µm

UV ? NIR

MID IR

4.6 – 1.2 eV

0.12 eV

DUV ? UV 7.8 – 3.5 eV

ELECTRONIC EXCITATION PHOTOCHEMICAL BOND BREAKING ABLATION NEM-TERMIKUS

MAGAS (< µm’s)


RO-VIBRATIONAL EXCITATION THERMAL DISSOCIATION VAPORIZATION TERMIKUS

ALACSON (10’s TO 100’s of

16

A leggyakrabban alkalmazott ipari lézerek BMGE (Hullámhossz)


33

34

Megmunkálás laser sugárral BMGE


17

BMGE A lézersugár előállítása

A lézeres megmunkálás elméleti felépítése

Lézerforrás

Sugárvez etés Irányter elő tükör

Fókuszál ó tükör

Sugárformál ás Irányter elő tükör Munkadara b Kezelés A munkadarab és a lézersugár viszonylagos mozgatása CNC vezérlésű

From Taká Takács


35

Tükrös fókuszáló berendezés felépítése BMGE

Lézersugár Sugárbelépés Fókuszáló tükör

‘A’ részlet

Irányterelő tükör

Munkatávolság

Fókuszpont/fókuszfolt

‘A’ részlet: Fókuszáló tükrök típusai

Kör

Szférikus tükör Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

Parabola

Parabola tükör

From36 Taká Takács

18

Lencsés fókuszáló berendezés felépítése BMGE Lézersugár Fókuszáló lencse Védőgáz (munkagáz) Gyújtótávolság Fúvóka

Fókuszáló lencsék típusai

From37 Taká Takács


Bevonatképzés BMGE

2 lépcsős folyamat 1. Hozaganyag felvitele -Plazmaszórás -Lángszórás -Galvanikus -Ráfektetett fólia

Lézersugár

Védőgáz Hozaganya g

2. Lézersugaras beolvasztás

1 lépcsős folyamat

Hozaganyag felvitele egyidejűleg: -gáz, -por, -paszta alakban.


Hozagany ag Védőgáz Lézersugá r

38

19

Vízsugaras megmunkálások BMGE


39

40

Vízzel vágható anyagok BMGE Vízzel vágható anyagok ¾ Lágy gumi, Hab, zink fólia, szőnyeg, lágy gasket anyag Abrazív vízsugárral vágható anyagok: ¾ Titán, aluminium, kő, kemény gumi, inconel, edzett acél


20

RP TECHNOLÓGIÁK BMGE

Egy jellegzetes folyamat

Egy jellegzetes RP darab


41

42

A rétegelt gyártás múltja BMGE


21

SFM eljárások csoportosítása BMGE


43

44

RP technológia alkalmazásának fejlődése BMGE Sectors

M otor Vehicles

5.5%

7.7%

Consumer Products

31.7%

8.2%

Business M achines M edical Academic

8.6%

Aerospace

8.8% 11.2%


18.4%

Government/M ilitary Others

22

RP megmunkálási folyamat BMGE


45

46

Rétegelt megmunkálás BMGE

3D3D-s modell felé felépítése 2D2D-s rétegekbő tegekből

Sztereolithográ ztereolithográfia Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

23

Rétegekből felépített objektumok BMGE


47

Geometriai megfontolások BMGE A rétegelés iránya befolyásolja a munkadarab minőségét és a termelékenységet

Rétegek száma

Megtámasztás-kontaktus


Megtámasztás igénye

Felület minősége

48

24

A rétegképzés elve BMGE A rétegképzés alapja a VOXEL geometria

Anyaga eljárástól függően lehet műanyag, fém, papír, .. Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia

49

50

Az információ áramlás BMGE


25

RP műveletek BMGE

3D CAD Modeling RP Interfész (STL file)

Szeletelés

Munkaállomás

2D rétegenkénti feldolgozás

Utófeldolgozás • utókezelés • polírozás ...

RP alkatrész megmunkálás


51

52

RP módszerek az ősminta előállítására BMGE

SLA

LOM HSM

3DP

SLS

FDM BPM

¾ Mintá Mintától elvá elvárt pontossá pontosság, ¾ Pontossá Pontossági kö követelmé vetelmény irá irányultsá nyultsága ¾ Minta megkí megkívánt anyaga ¾ Minta mé mérete, tagoltsá tagoltsága ¾ Egysé Egységnyi té térfogatra eső eső költsé ltség


26

SLA - „Stereolithography” BMGE

Előnyök

- sebesség - CAD adatok érvényesítése - pontosság

Korlátok

- Anyagok (fotópolimerek) Rideg - hydroszkopikus - Folyamat


53

Sztereolitográfia ( Stereolithography, SLA) BMGE Lézer fényforrás Fókuszáló optika

Pásztázó tükör Asztalemelő berendezés

Kád Folyadékszint- m Asztal


•Az első lépésben az asztalt a beállított rétegvastagságnak megfelelő mélységbe süllyesztik az oldatba. • Ott ahol a modell adott rétegében anyag van, ott a lézersugárral végigpásztázzák az oldatot, melynek hatására ott részben megszilárdul. • A következő lépésben az asztalt lejjebb süllyesztik, és elkészítik a következő réteget. Ismétlés a darab elkészültéig. • Ezután a darabokat kiemelik a folyadékból, megtisztítják és UVkemencében 10- 24 óra alatt teljesen térhálósítják. • Az eljárással 0.1 -0.05 mm méret és alakpontosság érhető el, a felületi érdességet elsősorban a rétegek vastagsága határozza meg ( 0.1 -0.05 mm ).

54

27

SLA termék BMGE


55

56

Szelektív lézeres szinterelés (SLS ) BMGE Lézer fényforrás Fókuszáló optika Pásztázó tükörrendszer Henger

Por

Tartály Munkadarab

Asztal

Poradagoló


Az eljárással minden olyan anyag feldolgozható, melyből megfelelő por készíthető, és a por szinterelhető marad, tehát: • A por egyenletes, kis szemcsenagyságú • Nem hajlamos a csomósodásra, kenődésre, statikus feltöltődésre • Nem alakul ki a szemcsék felületén olyan réteg, amely megakadályozza a szinterelés (oxid-, nitrid-réteg, az őrlés során valamely alkotó felületi feldúsulása stb.) • Az abszorpciós képessége a lézer hullámhosszán elegendően nagy.

28

Rétegelt Darabgyártás (LOM) BMGE Lézer fényforrás

Tükör Fűtött henger

Sugárvezető

• Olyan eljárás, amelynél fóliaszerű anyagból (papír vagy laserrel vágható más anyag) vágja ki és erősíti egymáshoz az egyes rétegeket a megmunkáló gép. •Az előbb elkészített rétegre kerülő oldal, ragasztóval van bevonva, amit egy fűtött henger aktivizál.

Asztal Papírtekercs


•Az új rétegbe a lézersugár belevágja az aktuális külső és belső kontúrt, amit CAD rendszer hozott létre. • Passzív részek darabolása eltávolíthatóság miatt

57

58

Rétegelt darabgyártás (LOM) BMGE


29

Rétegképzés felrakással (FDM) BMGE 3D extrudálás


59

„Fused Deposition Modelling” (FDM) BMGE

Előnyök • FDM az anyagok sokféleségének alkalmazását teszi lehetővé az ABS dominanciája mellett. A huzal cseréjével a szín könnyen megváltoztatható. • Vékony alkatrészek egészen gyorsan állíthatók elő, és a ±0.12 mm-es pontosság az alkalmazások többségénél megfelelő. Az anyagok nem toxikusak, és a folyamat alacsony hőmérsékleten valósul meg. Hátrányok • Összecsapás vonalak a rétegek között, az alkatrész szilárdsága gyenge az extrudálás irányára merőlegesen. Ha az extruder fej nem egyenletesen mozog zárványok lehetnek a rétegek között. • Mechanikai vizsgálatok igényelte mechanikai szilárdság gyenge.


60

30

BEVONATOLÁS BMGE

Korrózióvédelem, Külcsiny emelése, Méretváltoztatás •

Kopásállóság növelése, magas hőmérsékleten is.

• Magasabb érzékenység)

repedésállóság

(kisebb

hősokk-

•

Megnövekedett kémiai stabilitás

•

Kisebb súrlódási tényező és hővezető képesség

•

Megnövelt forgácsolási sebesség és előtolás

•

Hosszabb szerszáméltartam


61

62

Rétegstruktúrák BMGE


31

Gyémánt (szerű) bevonat előállítása BMGE


63

64

Fémfelszórás BMGE

-

Nagy sebességű áramló közeg 100 m/s;

-

Felületek megtisztítva

-

Keményfém, kerámia is felhordható

-

A plazma sugár hőmérséklete 15,000 °C,


32

KÜLÖNLEGES MEGMUNKÁLÁSOK

Recommend Documents