Lemezalkatrész gyártás Vastag lemezek vágása

Kecskeméti Főiskola GAMF Anyagtechnológia Tanszék

Lemezalkatrész gyártás Vastag lemezek vágása 2014 Dr. Weltsch Zoltán [email protected] 1

Lemezek darabolása, darabolási módok • Alakító vágás, darabolás hidegen (nyíró vágás ollóval) • Forgácsoló vágás (fűrészelés) • Termikus vágások – Lángvágás (3…500 mm vastagságig) – Plazmavágás (1…100 mm vastagságig) – Lézervágás (1…30 mm vastagságig)

• Eróziós vágás (vízvágás) 2 GAMF Anyagtechnológia Tanszék, Dr. Weltsch Zoltán, [email protected]

Lángvágás  Elve: a fémet helyileg tiszta O2-vel elégetjük. A fémet gyulladási hőmérsékletre hevítjük → O2 sugarat fújunk rá. Az O2 hőfejlődés közben elégeti az alapanyagot, - az O2 sugár a keletkező oxidot elsodorja az anyagról.  A lángvágás feltételei: a, a vágandó anyag gyulladási hőmérséklete alacsonyabb legyen az anyag olvadási hőmérsékleténél; b, a keletkező fémoxid olvadáspontja kisebb legyen, mint az alapanyagé (hígfolyós és könnyen eltávolítható salak képződjön); c, az elégés közben fejlődő hő eléggé nagy legyen az anyag hővezető képességéhez viszonyítva. A vágandó anyag égéshője nagy, hővezetőképessége kicsi legyen; d, a fém O2-ben elégethető legyen.

GAMF Anyagtechnológia Tanszék, Dr. Weltsch Zoltán, [email protected]

Lángvágás  jól vághatók lánggal: - ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok (C=0,25%-ig, e felett edződésre hajlamosak. Az edződés elkerülhető: előmelegítéssel!); - acélöntvények.  nem vagy rosszul vághatók lánggal: - nagy C –tartalmú acélok C > 2 %, - erősen ötvözött acélok, - szürkeöntvény, - nemvas fémek.  vágási sebesség: anyagvastagság és O2 tisztaság függvénye. Felületi szennyeződések csökkentik a vágás sebességét, rontják a minőségét.



A vágópisztoly szerkezeti felépítése - A fúvókák koncentrikusan helyezkednek el; - Az előmelegítő láng körgyűrű alakú kiömlőnyílása veszi körül az O2 központos kiömlőnyílását. Előnye: a vágó O2 mindig az előmelegített felületet fújja.


Lángvágás  A vágás menete: - a munkadarab szélét semleges lánggal előmelegítjük, - a fehérizzás hőmérsékletén a vágóoxigén szelepet nyitjuk, - az O2 sugárban az előmelegített vasat elégetjük, a keletkező kis olvadáspontú salakot az O2 nyomása kifújja, - kezdés után az égő folyamatosan, egyenletesen mozgatható a vágás irányában. A vas égése során fejlődő hő biztosítja a vágandó rész előmelegítését  Azon fémeknél, melyek oxidációja kevesebb hőt termel, az előmelegítő lángot nagyobbra kell állítani.  Az égési hőmérséklet a gyulladási hőmérsékletnél nagyobb → az elégéskor fejlődő hő által az égés önmagától folytatódik.  Az ötvözők hatása a lángvághatóságra: Mn segíti; Si, Mo, Ni csökkenti GAMF Anyagtechnológia Tanszék, Dr. Weltsch Zoltán, [email protected]

8 GAMF Anyagtechnológia Tanszék, Dr. Weltsch Zoltán, [email protected]



Plazmavágás

 Csak plazmavágással darabolhatók: korrózióálló acél, öntöttvas, Cu, Al és ötvözetei;  Plazmavágás során nem megy végbe hőtermelő folyamat, a vágandó anyag nem ég el oxigénben;  Lényege: a vágandó résben a koncentrált plazma a fémet megolvasztja, a gázok kinetikai energiája a megolvasztott fémet a vágási résből eltávolítja.




Plazmavágás  Plazmavágáshoz használt gázkeverékek: - Ar + H2 : 60-80% Ar + 20-30 % H2 (kézi)…30-40% H2 (gépi) - Ar+N2; - H2+N2 : 20-50 % H2; 50-80% N2 ; - Ar+H2+N2 ; - Színesfémek: 35…50% H2 (összes vágható); - H2 ↑ vvágó ↑ (1-6 m/p) és szebb a vágott felület;  A plazmavágás fő előnyei: - a vágás sikere nem függ a vágandó anyagtól, - a HHÖ kicsi- leélezésre, hegesztés előtt nem kell mechanikai élelőkészítés, - berendezése könnyen kezelhető, 10…100kW, s=80mm-ig (100-120mm), kézi és gépi, (Al:150mm).  Sűrített levegős plazmavágás: a hordozóanyag levegő → több területen kiszorította a lángvágást (hajógyártás) de: mérgező, zajos, hatékony elszívás!  O2 mint plazmagáz: tisztább, salakmentesebb élek, kevesebb por, füst. GAMF Anyagtechnológia Tanszék, Dr. Weltsch Zoltán, [email protected]


16

Lézersugaras vágás • Lézersugaras vágás is a termikus vágási eljárások közé tartozik, amelynél azonban a sugárnak nincs hőmérséklete, hanem az adott vágandó anyagban való elnyelődésével alakul ki a kívánt hőmérséklet. Vágáshoz nagy teljesítmény és a tized-milliméteres átmérőre fókuszált elektromágneses sugárra van szükség. • A 106-108W/cm2 teljesítménysűrűségnek köszönhetően a munkadarab hőmérséklet növekedése gyorsabban következik be, mint az eddigi eljárásoknál. • A lézerfényt a létrehozás helyétől (rezonátortól) a munkadarabhoz vezetve, a lézeres megmunkáló fejben a kívánt átmérőre fókuszáljuk a munkadarabra.


Lézersugaras vágófej

18

Lézersugaras vágás A lézersugár fókuszálásával nagy teljesítménysűrűség érhető el → hatására az anyag elolvad, elgőzölög. CO2 lézer:  W  2,5 106  2  mm 

Nd-imp. lézer:  W  10  2  mm  12

Lézersugaras vágás folyamata



Lézer tulajdonságai A munkadarabot érő lézerfény teljesítményének időbeni lefolyása alapján a lézersugaras vágás történhet • folyamatos, illetve • impulzus üzemmódban. A technológiát lézeres oldalról több tényező befolyásolja, melyek közül a legfontosabbak: • lézer teljesítménye, • foltméret a munkadarabon és • vágási sebesség. Impulzus üzemű lézersugár további jellemzői az impulzus csúcsteljesítménye, az impulzusidő és az impulzus frekvenciája. A lézersugaras vágásnál a foltméret állandó értéken tartása miatt a fej és a munkadarab közötti távolságot szabályozott módón állandó értéken kell tartani ahhoz, hogy a vágás minősége emiatt ne változzon. 22

Lézersugaras vágás  Jellemzői: - a vágás mechanikai érintés nélküli, - az anyag mechanikai tulajdonságai nem befolyásolják a vágást, - a vágórés: 0,2mm, sorjamentes, HHÖ kicsi, - a vágott felület minősége: Rmax= 30…50μm, utánmunkálás:- kis anyaghidak, éles bemetszések, - s = 8-10mm; vvágó: 1-12 m/p  Lánggal nem vágható anyagoknál a vágórés elgőzölögtetett anyagát nem reakcióképes gáz (pl. N2) fújja ki.  Alakos fém mdb-ok, nemfémes anyagok (polimerek, fa, textil, kompozitok, kerámiák) igen jó minőségben vághatók (tömeggyártás), rugalmas anyagok: műanyag, gumi;  Előny: nagyfoku automatizálhatóság: NC és CNC-vezérlésű vágóberendezés, rugalmas programozású robotok. GAMF Anyagtechnológia Tanszék, Dr. Weltsch Zoltán, [email protected]

24


Vízsugaras vágás  Ipari elterjedése a 70-es években: High Pressure Waterjet; a vízsugár sebessége:v = 500…900 m/s; p = 300…600 Mpa;  Nyomásfokozó: 5…20 l/perc vízmennyiség;  Fúvóka Ø: 0,08…0,5mm; anyaga: kopásálló kerámia: zafír  Eljárásváltozatok: - vízsugaras, - abrazív vízsugaras: 0,08-0,1 μm-es abrazív anyagot (SiC, Al2O3) jutattnak a vízsugárba → kerámia, kőzet, keményfém gazdaságos vágása.



28

Vízsugaras vágás - Vágási rés: 0,5…2,5 mm - Vágható lemezvastagság: acél: 200 mm-ig Al ötvözet: 75 mm-ig Ti és ötv.: 250 mm-ig kerámia: 50 mm-ig (abrazív vízsugaras vágás)


Vízsugaras vágás  Előnyök: más termikus anyagszétválasztó eljárással szemben: - az anyag nem deformálódik, nincs edződés, repedés veszély; - fizikai-kémiai változás nem éri az éleket, nincs salak, olvadék; - ugyanazon szerszámmal: kivágás, fúrás, élmegmunkálás végezhető; - bonyolult alak (CNC-vezérlés) kivágható, 2D, 3D-s szétválasztás; - a vágott felület sorjamentes; - nem keletkeznek gázok, az anyagrészecskék a vízzel eltávoznak (környezet kímélő); - nagyfokú automatizáltság.


A vágási eljárások összehasonlítása A bemutatott eljárások összehasonlítása a • vágható anyagvastagság, • pontosság, • vágási rés szélessége • hőérintett zóna szempontjai alapján érdekes. A vágható anyagvastagság a lángvágás esetén a legnagyobb, azonban a vágható anyagok köre korlátozott. A plazmasugaras vágásnál a vastagság kisebb, de a vágható anyagok az acélok esetén kibővülnek és a nemvasalapú fémek is vághatóak. A vízsugaras vágással a lézeres vágáshoz képest vastagabb anyagok véghatóak, ráadásul hőhatás nélkül, azonban előfordul, hogy a vizes környezet miatt a vízsugaras vágás nem használható. 31


A hőérintett zóna és a vágási rés alakulása a különböző vágási eljárásoknál


Gazdaságosság Konkrét esetre vonatkozóan a műszaki szempontokon kívül a gazdasági szempontok figyelembevételével születhet megfelelő döntés. A döntést befolyásolja még a vágás tömegszer ű-sége, a gyártás rugalmassága, illetve a berendezés egyéb célokra való alkalmazhatósága is (pl.: lézeres berendezésnél lézeres hegesztés, felületi hőkezelések).


Felhasznált irodalom • Takács J. Korszerű technológiák a felületi tulajdonságok alakításában, Műegyetem Kiadó, ISBN 963 420 789 8, Budapest 2004 • Markovits T. Járműgyártás Folyamatai I. Typotex kiadó, egyetemi jegyzet, 2012 • Vincze I. Termikus vágás darabolás • Dr. Szigeti F. Gázhegesztés (OALH) Lángvágás, előadásanyaga 35 GAMF Anyagtechnológia Tanszék, Dr. Weltsch Zoltán, [email protected]

Köszönöm a figyelmet! Kapcsolat: [email protected]


Lemezalkatrész gyártás Vastag lemezek vágása

Recommend Documents