a forgácsoló eljárások osztályozása sokféle szempont...

1. A megmunkálási módok osztályozása

Bővebb értelmezésben: - tömeg csökkentő

(anyagszétválasztó)- tömeg megtartó - tömeg növelő

pl. forgácsoló megmunkálások

pl. hőkezelések, öntés, szintereléspl. bevonatolás, hegesztés, ragasztás

Alaptechnológiák: - forgácsolás- képlékeny alakítás- egyéb

A forgácsoló eljárások osztályozása sokféle szempont szerint lehetséges

- esztergálás- fúrás - marás- gyalulás- köszörülés- stb.

a) Szerszámgép (megmunkálási mód) alapján

- határozott élű szerszámokkal- határozatlan élú szerszámokkal

b) Szerszám élgeometria alapján

- forgácskeresztmetszetállandóváltozó

- a forgácsleválasztás jellegefolyamatosszakaszos

c) A leválasztott forgács elméleti jellemzői alapján

- profilozás ( a szerszám alakjának negatívja alakul ki a munkadarabon)

- generálás,lefejtés: a szerszám él és a mdb relatív mozgása alakítja ki a felületet

- (másolás): mesterdarab alakját követi a szerszám

d) Az alakképzés geometriája alapján

- egyenesvonalú- forgó- rezgő- stb.

e) A megmunkálás mozgásviszonyai (főmozgás) alapján

- mechanikai- hő (elektro-termikus)- kémiai- elektro-kémiai

f) A a hsznosított energia tipusa alapján

- Kifejlesztésüket a megmunkálandó anyagok fejlődése indikálta- anyagválasztás ⇒ anyagkészítés

- A szerszám (ha van) nem kell keményebb legyen a munkadarabnál- Különböző energia formák hasznosítása:

2. Kükönleges megmunkálások

Új anyagszétválasztási technológiák

- Mechanikai- Hő - Kémiai- Elektrokémiai

Különleges megmunkálás:

Fizikai folyamatuk lényegében vagy folyamatjellemzőkben jelentősen különböznek a hagyományos eljárásoktól

Kükönleges megmunkálások felosztása

(A hőenergiát különféle módokon hozhatjuk létre,e szerint különböztetjük meg az eljárásokat)

- szokták ezt az eljárást az ún. villamos megmunkálások közé is sorolni- a villamos energiát nem mechanikaivá alakítja, hanem hőenergiává- az anyagleválasztásra fordított hányad kevés, a hatásfok kicsi- csak villamosan vezető anyagok munkálhatók meg így- szerszáma: elektróda, a mechanikai tulajdonságok nem fontosak

2.1. Elektroeróziós megmunkálások(Szikraforgácsolás, EDM Electro Discharge Machining)

- vezetőképesség- hőkapacitás- olvadáshő

Hőenergiát hasznosító eljárás

Elektroeróziós megmunkálások

Erózió: Külső hatásra létrejövő jelentős mértékű roncsolódás

Kisülések szabályozása

- szikrakisülés- ívkisülés

hatására megy végbe

Elektroeróziós megmunkálás

Elecktro-erózió: Elektromos kisülés hatására jön létre

1: dielektrikum2: előtoló mű3: generátorE: szerszámW: munkadarab

Szikraforgácsoló rendszer elemei

Szikraforgácsolás:

- elektródákat (T – W) egyenfeszültségre kapcsol- dielekrikumba (szigetelő folyadékba) merülve- kisüléssorozat létrehozása az elektródák között

2.1.1 Az anyagleválasztás folyamata szikraforgácsoláskor

- feszültség kapcsolása az elektródákra- potenciálkülönbség létrejötte a dielektrikumban az elektródás között (80-250V)

- ionizáció a folyadékban (a)- a szigetelő „átüt”, vezető csatorna jön létre (szikra, ív) (b, c, d)- az ív hőmérséklete nő (10000K), gázbuborék keletkezik (c, d, e)- az anyag megolvad, gőzzé válik, szétfröccsen (e)- az ívfeszültség gyorsan esik, az energia utánpótlás megszűnik, a kisülési csatorna összeomlik, a gázbuborék szétrobban (f)

- a megolvadt fém apró cseppekben szilárdul, kényszeröblítés- deionizáció, a teljes ciklusidő ~ 10-50µs

Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése

2.1.2. A szikraforgácsoló rendszer elemei

Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése a) A szikraforgácsoló gép gerjesztése

A megmunkálási ciklust ún. impulzusgenerátorokkal vezéreljük

- vezérelt impulzusgenerátora generátor egyenfeszültségét tranzisztor és kapcsoló segítségévelvisszük az elektródákra

- relaxációs generátor (olcsó)kapcsoló és tároló elemként kapacitást és induktivitást alkalmaznak

- számítógépes vezérlés

b) Dielektrikum

Szükséges tulajdonságok:

- kis vezetőképesség (kisebb távolságnál jön létre a kisülés,nagyobb energiasűrűség, jobb leképzés)

- viszkozitás: nagyoláshoz nagysimításhoz kicsi

- ne legyen egészségre ártalmas, - nagy forráspont ill lobbanáspont- anyaguk jellegzetesen: petróleum bázisú paraffinok vagy

deionizált víz (kis furatok pl.)- hűteni és szűrni kell- a munkatérben mindig friss kel (áramoltatás)

Öblítési technikák

Normál

Fordított

Sugár

Rezgetéses

c) Szerszám elektróda

Szükséges tulajdonságok:

- magas olvadáspont - jó elektromos vezető- könnyen megmunkálható

Leggyakoribb szerszámanyagok:

- vörösréz, sárgaréz - grafit

Hőtágulási együtthatója a negyede a rézének, (alak és mérethűség)

Sűrűsége ötöde a rézének, (könnyebb)

Leválasztóképessége 1,5-3 –szor nagyobb

Kisebb a kopása

Nagyobb méretek alakíthatók ki belőle

Nagyobb hősokkal szembeni ellenállás

Megmunkáhatósága sokkal könnyebb

A grafit napjainkban kezdi kiszorítani a rezet:

Az elektróda kopása

- mennyiségi- sarok- frontális- oldal

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

d) Technológiai jellemzők

- a leválasztott anyagrész annál nagyobb, minél nagyobb akisülés energiatartalma

Egyszeri szikrakisülés okozta kráter fémfelületen

Technológiai jellemzők

- anyagáram, mm3/min, időegység alatt leválasztott anyag - az elektróda relatív kopása, %, elektróda kopás/mdb fogyás

- áramerősség: Iv- ciklusidő: ti

általában <10% elérhető(van példa 2 %-ra is)

Az áramerősség hatása a relatív kopásra

Az optimumérték 3-4 Aáramerősségnél van

e) A felület minősége

- irányítottság nélküli kráterek áthatása

d, h (Rmax) méretekkeljellemezhető

- a felületi rétegben jelentős változások történnek

- a ciklusidő és az áramerősség befolyásolja elsősorban

Az áramerősség és a ciklusidő hatása a felület érdességére

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

A felület alatti rétegek tulajdonságai

A hőhatás zónájában megváltozik a szövetszerkezet ill. az anyag tulajdonsága

pl. edzett acél

- Felület nagyon kemény- Maradófeszültség: az

ujraszilárdult rétegben húzó, alatta nyomó (kedvezőtlen)

- Rossz kifáradási tulajdonságok- Felületi réteg hálós

repedésének veszélye

f) A megmunkálás pontossága

Elsősorban az alkképzés pontosságát értjük alatta. Több tényező befolyásolja:

- a gép kinematikai pontossága

- beállítás pontossága- szerszám gyártási pontossága- hő okozta deformációk- elektróda rés egyenetlensége- elektródafogyás- egyenlőtlen anyagleválasztás

g) A szikraforgácsolás változatai

- tömbelektródás- huzalelektródás

Valódi változatok:

Huzalos szikraforgácsolás

- huzal: 0,05-0,3 mm átmérőjűvörös- vagy sárgaréz

- szigetelő folyadék: deionizált víz- a huzal lassan fogy, pótolják- elektróda rés egyenetlensége- elektródafogyás- egyenlőtlen anyagleválasztás

Ma már CNC vezérlésűek

Léteznek kombinált berendezések is.

Lézersugárzás: 1917 Einstein elmélete

Az első ipari lézereket (rubin és He‐Ne lézerek) 1960‐ban alkalmazták.

Lézer: nagy energiasűrűségű (koncentrált), párhuzamosított fénynyaláb, mintha végtelenben lévő fényforrásból jönne, kis átmérőben szabályozható.

2.2. Lézer sugaras megmunkálások(LBM, Laser Beam Machining)

Ipari megmunkálások: vágás, fúrás, hegesztés, feliratozás, hőkezelés, átolvasztás, felületi mikroötvözés

‐ Energia bevitellel (fény, hő) gerjesztjük az atomok, molekulák, ionok elektronjait, vagy megváltoztatjuk a molekulák rezgési állapotát.

‐ A gerjesztett elektronok magasabb energianívójú elektronpályára kerülnek.‐ Az alapállapotba történő visszatérés során a két elektronpálya energiakülönbségének megfelelő hullámhosszúságú fényt sugároznak ki.

‐ A kisugárzott fényt rezonanciával erősítjük (a lézerkamra a hullámhossz felének egész számú többszöröse, egyik vége teljesen visszaveri a fényt, a másik részlegesen).

Lézersugár előállítása Jellegzetes ipari lézer fényforrások

‐ Rubin lézer‐ Nd‐YAG lézer (Neodímium‐Yttrium‐Alumínium‐Gránát)‐ CO2 lézer

Rubin lézer

‐ csak azok a sugarak maradnak meg arendszerben, amelyek szigorúan párhuzamosak a kristály hossztengelyével.

‐ amikor a fény energiája meghaladja azt amértéket, amely már ki tud lépni a féligáteresztő tükrön, a lézer világítani kezd.

‐ a két tükör miatt a kilépő fény már nagyonpárhuzamos nyalábokból áll

‐ a sugár széttartása (divergenciája)elhanyagolhatóan kicsi.

Jellegzetes ipari lézer fényforrások

‐ CO2 lézer – elektromos gerjesztés (hő)

A lézerfény jellemzői

Párhuzamos fénynyaláb (egy közönséges izzóval ellentétben).

Monokromatikus, mivel a gerjesztett atomok meghatározott frekvenciájú sugárzást bocsátanak ki (a közönséges izzó fehér fénye különböző frekvenciájú sugárzások keveréke).

Polarizált (egy síkban rezgő) fény.

A lézerek energiája kis térrészben koncentrálódik, impulzus üzemmód esetén nagyon rövid időtartamban.

A lézerfény teljesítménysűrűsége nagy (a megszokott fényforrásokénak sokszorosa lehet).

A lézerek hatásfoka nagyon kicsi (0,1‐18%).

A lézerfény tulajdonságai

Nem befolyásolja a mágneses tér.

Nem szükséges, hogy a munkadarab elektromos vezető legyen.

Minden anyaggal kölcsönhatásba lép (fém, műanyag, fa, kerámia).

Működéséhez nem kell vákuum.

Nem keletkezik röntgen‐sugárzás.

Lézerek alkalmazása

Megmunkálások:VágásFúrásHegesztésJelölés, gravírozásFelület strukturálásMarás, üregképzésÖtvözés, hőkezelésBevonás

Speciális alkalmazások:Prototípus gyártás (SLA, SLS, LOM..)Speciális bevonatok (LCVD, ..)Képalkotás, optikaSpektroszkópiaMérésLézer sebészetLézer fogászat

A lézersugaras megmunkálások lényege

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

A lézeres megmunkálógépek felépítése

‐ lézersugár előállítása

‐ sugárvezetés

‐ sugárformálás, fókuszálás

‐ kezelés (relatív mozgás)

A relatív mozgás többféleképpen is megoldható

Mozgatórendszerek

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

Lézersugárral megmunkálható anyagvastagságok

‐ acél: 15 (20) mm‐műanyag. 25 mm

Lézersugaras technológiák


Lézersugaras fúrás


Lézersugaras hegesztés


Lézersugaras gravírozás

2.3. Plazmasugaras megmunkálások (Plasma Beam Machining, PBM)

Plazma

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

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

Plazma előállítása A plazmavágás berendezései

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

2.4. Elektronsugaras megmunkálások(EBM, Electron Beam Machining)

A munkadarabra irányított sugár felgyorsított elektronokból áll, melyet élesen fókuszálnak. Az elektronsugár mozgási energiája becsapódáskor hőenergiává alakul, helyi felmelegedést okoz. A felületi réteg megolvad és elgőzölög még mielőtt a fejlődött hő vezetés útján az anyagba jutna.Az elektronsugár elektromágneses tér segítségével jól fókuszálható, gyorsan mozgatható, mozgása programozható. Hátránya hogy az elektronsugár a levegő nitrogén és oxigén molekuláival ütközve szétszóródik és így csak vákuumban alkalmazható. Ipari megmunkálások: Használják: polimerizálásra, felületi edzésre, hegesztésre,

fúrásra, vágásra, marásra, gravírozásra. Ezzel megmunkálható az acél a gyémánt a kerámia az üveg a kvarc stb. Finommechanikában, mikroméretűmegmunkálásokra, vékony rétegek lemunkálására.

Elektron ágyú

‐ Kibocsátja az elektronokat (katódsugárcső)

‐ katód: volfrám, tantál‐ felgyorsítja az elektronsugarat 200 000 km/s (a fénysebesség 66%‐a!)

‐ elektromágneses mező: kis‐ (<30 kV) és nagyfesz. (>100 kV) rendszerek

‐ fókuszálja a munkadarabra (elektromágneses lencse )

‐ nagy energiasűrűség (1 MW/mm2)‐ röntgen‐sugár veszély

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

A vákuum feladata

Elektronsugár vákuumban Elektronsugár levegőben

‐ a munkadarab a másodperc milliomod része alatt 1000 °C‐rahevül, helyi olvadás és elpárolgás ‐ az üreg belsejében kialakult nagy nyomás ki‐ és felfelépréseli az olvadékot a lyukból, ‐ rendkívül pontos, kis átmérőjű furatok

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

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

‐ lemezvastagság0,01‐5mm

‐ a sugár könnyeneltéríthető

‐ hátrány: vákuum kell

Az elektronsugaras megmunkálás energiasűrűsége 2.5 Kémiai megmunkálásokCHM (Chemical Machining)

A kémiai megmunkálások a• marandó munkadarab és a • marószer

között lejátszódó vegyi reakciókon alapulnak.

Az anyagleválasztás tehát közvetlenül a marószer és a munkadarab kölcsönhatásában történik, nincs szükség áramforrásra.

A folyamatokat legfeljebb hevítéssel vagy keveréssel intenzifikáljuk.Elsősorban agresszív maró anyagok alkalmasak.Alumínium, színesfémek és nemfémek (pl. üveg megmunkálására alkalmasak).Nem nagyméretű alkatrészek gyártásakor.

2.5 Kémiai megmunkálásokCHM (Chemical Machining)

MaratásA megmunkálandó munkadarab felületet a megfelelő marószerrel közvetlen kapcsolatba kell hozni.Amelyeket nem akarunk megmunkálni, a marószer elől el kell takarni.Az alkatrészek felülettel párhuzamos rétegeinek meghatározott helyen való eltávolítására ill. vékony lemezek külső kontúrjának, áttöréseinek kialakítása.

Megmunkálás lényege:• fémből készült munkadarabot megfelelő marószerbe helyezzük,• a felületük és az oldószer (marószer) között kémiai folyamatok játszódnak le, • a reakció termékek eltérő tulajdonságaik révén leválnak a felületről, ezzel biztosítva a további felületelemek marószerrel való érintkezését.


3.1. MaratásTechnológiai paraméterei:

‐ A munkadarab és a vegyszer anyaga ‐‐‐‐‐ elsősorban ez határozza meg‐ a merítés időtartama‐ a hőmérséklet

Oldószerként acélnál: sósav, kénsav, foszforsav keverékeüvegnél: hidrogénfluorid (folyékony – üvegszerű, fényes

gázállapot – matt )

Takaráshoz: acélnál: tisztítás után különböző állapotú gumi, amit rászárítanaküvegnél: viasz, parafin

Védő réteggel részben fedett felületeknél a bevonat határánál alámaródás tapasztalható (maratás mélységével egyezik meg).


Maratás

Pontosság: elsősorban a munkadarab pontossága határozza megFelület minősége

Érdesség: munka jellegéből adódóan nem lényegesközelítőleg eredeti felületnek felel meg

Felületi réteg állapota : változásokat (keménység, szövetszerkezet, felkeményedés) a megmunkálás (!) nem okoz.

Kifáradást rontó tényező nincs.

Leggyakoribb alkalmazása:• finommechanikában, műszertechnikában főként vékony (néhány tized mm

vastagságú) lemezekből készült, bonyolult alakú alkatrészeket gyártása• üveg maratás

2.5. Kémiai megmunkálásokCHM (Chemical Machining)

Maratás

Leggyakoribb alkalmazása:• finommechanikában, műszertechnikában főként vékony (néhány tized mm

vastagságú) lemezekből készült, bonyolult alakú alkatrészeket gyártása• üveg maratás• félvezetőtechnika• nyomatott áramkörök készítése• homogén és heterogén szövetszerkezetek vizsgálata, egyes fázisok

megkülönböztetése és a szemcsehatárok láthatóvá tétele


Kémiai polírozásMegfelelően választott erős savba mártott érdes felületről a csúcsok lemaródnak, míg a mélyedésekben az anyag nem oldódik.Ennek oka, hogy a

csúcsokon és a mélyedésekben különböző az oldószer koncentrációja (és ennek megfelelően a pH értéke is),a mélyedésekben passziváló hártya képződik, amely gátolja a fém oldódását.

Túlmaratás lehetséges!


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

2.6 Elektrokémiai megmunkálások(Electron Chemical Machining, ECM)

A folyamat lényege az un. anódikus oldódás

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

Katód (‐):‐ töltéscsere‐ H2 keletkezik

Elektrolit: NaCl vizes oldata‐ csapadékkeletkezik (Fe‐OH)‐ hőfejlődés‐ csak a vizet kellpótolni‐ az intenzitás az áramerősségtől függ

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

Jellegzetes eljárások

1. Elektrokémiai süllyesztés2. Elektrokémiai sorjátlanítás3. Elektrokémiai polírozás4. Elektrokémiai köszörülés

(elizálás)

Elektrokémiai süllyesztés vázlata

Elektrokémiai süllyesztés

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


NaCl→molekulái felbomlanak, nátrium + víz → nátrium hidroxid + hidrogén2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

anód: vas oldódik, vasklorid2 Cl + Fe→ FeCl2

a nátriumhidroxid és a vasklorid reakciója következtében nátriumklorid és vashidroxid2 NaOH + 2 FeCl2→ 2 NaCl + Fe(OH2)

Jellemzői:• A munkakéregből a vashidroxidot tartalmazó elektrolitot elszívjuk, tisztítás és

szűrés (ülepítés) után az elektrolitot ismét visszavezethetjük az elektrolit tartályba.

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

Jellemző adatok (techn. adatok):Elektrolit: NaNO3, NaCl, KCl, HNO3 vizes oldataMunkafeszültség: 5 ÷ 20 VÁramsűrűség: 0,1 ÷ 4 A/mm2

Munkarés (s): 0,05 ÷ 1 mmvf előtolósebesség: 0,2 ÷ 10 mm/minAnyagáram: 1 ÷ 2,5 mm3/A min

Elektrokémiai süllyesztésJellemzői:• A katódon hidrogén válik ki, robbanásveszélyes gázbuborék formájában ... →

csökken az anyagleválasztási sebesség.• Öntöttvas acélok megmunkálásakor az ionsav gyakran mérgező anyagokat

tartalmaz → környezetvédelmi utasítások.• Elektrolit elektromos ellenállása miatt hő keletkezik, hűtésről gondoskodni kell.


Felületminőség: igen kedvezően alakul– ausztenites, saválló, rozsdamentes acéloknál Rmax < 1 μm– szénacélok Rmax = 5‐10 μm– szemcseszerkezet nem szenved változásokat– jól tükrösíthető

Alkalmazási terület:– Nagy keménységű, nehezen megmunkálható anyagok.– Néhány nemesfém és nem nemesfém (karbidok miatt) nem.

Elektrokémiai süllyesztés Elektrokémiai sorjátlanítás

• Hatásmechanizmus azonos az elektrokémiai süllyesztéssel, de nincs előtoló mozgás.

• Az elektródákat a munkafeszültség bekapcsolása és az elektrolit hozzávezetése előtt megfelelő távolságra (0,5–1 mm) beállítjuk

• A szerszám nem dolgozó részeit szigeteljük.

Elvi vázlat

Elektrokémiai sorjátlanítás

• Az áramerősség a csúcshatás és a kis elektródaköz miatt a kiálló sorjánál(csúcs‐hatás) a legnagyobb.

• Faraday –törvény – itt a legnagyobb az anyagleválasztási sebesség is.• Az elektródák megfelelő kialakításával, különösen bonyolult alakoknál,

nagysorozat és tömeggyártásban rendkívül gazdaságosan alkalmazható.

Elvi vázlat

Elektrokémiai polírozás

‐ Munkadarabot elektrolittal megtöltött kádba helyezzük.

‐ Elektródok közötti távolság lényegesen nagyobb mint elektrokémiai süllyesztésnél.

Következmény:+ áramsűrűség nagyon alacsony+ mdb. felületéről nagyon vékony réteg válik le+ az áramsűrűség a mdb. érdesség csúcsain nagyobb (mélyebb rétegeket az elektroliton képződő sófilm tölti ki

+ a felület egyenetlenségei fokozatosan lemunkálódnak, a felületi érdesség javul


Speciális alkalmazások, finom felületek létrehozása.

Orvosi implantátumok (térdízület)


kiindulási állapot durva sorjátlanítás csiszolással 10 perc elektro polírozás

Elektrokémiai köszörülés (elizálás)Anódmechanikai megmunkálás

‐ A hagyományos köszörülés és az elektrokémiai anyagleválasztás kombinációja.

‐ Az elektrokémiai megmunkálás előnyeit (szerszámkopás elmaradása, az alacsony megmunkálási hőmérséklet, szövetszerkezeti változások elmaradása) a köszörülésre tudjuk átültetni.

‐ Szerszám: fémkötésű (elektromosan vezető) köszörűkorong

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

Elektrokémiai köszörülés (elizálás)

‐ szerszám: abrazív szemcsék, pl. bórnitrid (szigetel) fémeskötőanyagban (vezető)

‐ alapvetően anódos megmunkálás‐ a szemcsék csak a leválasztott anyag eltávolításában segítenek

‐ fontos a megfelelő résméret biztosítása

1: csiszoló szemcsék2: fémes kötőanyag3: munkadarab4: fellazított réteg5: elektrolit

Elektrokémiai köszörülés (elizálás)Alkalmazás:‐ keményfém szerszámok élezése nagy‐ sorozat és tömeggyártásban‐ alakos keményfém élezése‐ NC köszörűgépen komplex profilok kialakítására‐ kemény anyagok (zsugorított karbidok, alaktartó ötvözetek: Inconel, Nimonic, titánötvözetek, fémkompozitok: Al‐Al2O3) megmunkálása

‐ Speciális szerszám‐elektródokat használnak polikristályos gyémánt (PCD) csiszolóporral


Speciális alkalmazás:Elektrokémiai korongszabályozás


• fordított polaritás• elektrokémiai úton a korong fém kötőanyagát oldja, a szemcsékre nincs

hatással• minden szemcse hasznosan, a megmunkálás során kopik el, majd a kopott

szemcse kihullása biztosítja az új, éles szemcsék felszínre kerülését• az intenzitást (a kötőanyag oldásának sebességét) az áramsűrűség (A/m2)

értéke határozza meg, amit az anód‐katód távolságával (az elektrolit réteg vastagságával) állíthatunk be

• folyamatosan, megmunkálás közben is alkalmazható, kiküszöbölve a korong szabályozása által igényelt holtidőket

Az áramerősség hatása az elektrokémiai megmunkálásokjellemzőire

2.7. Ultrahangos megmunkálás (USM)

Ultrahang: azok a hangok, amelyek az emberi hallásküszöb, azaz 20 kHz feletti frekvenciatartományba esnek.

Két csoportra osztjuk az ultrahangot, aszerint, hogy a hang intenzitása 1W/m2‐nél kisebb vagy nagyobb. Eszerint:

• aktív ultrahangok, 1 W/m2‐nél nagyobb intenzitás esetén, • passzív ultrahangok, 1 W/m2‐nél kisebb intenzitás esetén.

2.7. Ultrahangos megmunkálások

- terjedésükhöz közvetítő közeg kell- a közegek határától visszaverődnek- a jellemző ultrahang frekvencia:

16 kHz - 100 MHz - hallható: 20 Hz - 20 kHz.- infrahangok: 20 Hz alatt

Ultrahang: Rugalmas közegben terjedő mechanikai hullám

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

- energiasűrűség: 10W/cm2

- ágyú elsütésekor az ágyúcső nyílásamellett közvetlenül 0,001 W/cm2

hangenergia mérhető,- 10 000 ágyút kell elsütni egyszerre

Aktív ultrahangokat a műszaki életben megmunkálásra (forgácsolás, vágás,hegesztés, forrasztás, hőfejlesztés, gáztalanítás, tisztítás, stb.) alkalmazzák.Ilyenkor a mechanikus rezgés munkavégző képességét használják ki.

Passzív ultrahangokat elsősorban a mérés‐ és híradástechnikában, valamint akatonai felderítésben alkalmaznak.

Az ultrahangok (általában) longitudinális, azaz hosszirányú hullámok, melyekaz átvivő közeg molekuláinak gerjesztésével terjednek, elhanyagolhatóan kicsicsillapítással.A levegőben az ultrahang hangsebességgel terjed (20 °C‐on 343 m/s).A terjedési sebesség a közvetítő közegtől függ:

• acél és alumínium: 5100 m/s, • beton: 3800 m/s, • víz: 1460 m/s.

Aktív ultrahangok alkalmazási területe elsősorban a kemény, rideg anyagok megmunkálása:

o üvego zafíro korund (alumínium oxid) o ferrito PCD (polikristályos gyémánt)o piezokerámiao kvarco szilícium karbid bevonato műszaki kerámia

Ultrahangos anyagleválasztás:

1. Munkadarab2. Rezgő szerszám3. Csiszoló‐szuszpenzió

Víz vagy olaj + csiszoló anyag (30‐60 %)Csiszoló anyag:legjobb a gyémánt lenne (drága!),bór‐karbid (B4C) vagy szilícium‐karbid (SiC), esetleg alumínium oxid (Al2O3)

Ultrahangos anyagleválasztás animáció:

Ultrahangos anyagleválasztó berendezés elvi felépítése:

Ultrahangos megmunkálógépek

Magnetosztriktor és koncentrátorPiezoelektromos generátor

Koncentrátor kialakítások Ultrahangos megmunkálás paraméterei

1. A szerszám oszcilláció amplitúdója (a0) ( 15 ‐50 µm)2. A szerszám oszcilláció frekvenciája (f) (19 kHz ÷ 25 kHz)3. A szerszám előtoló ereje (F)4. Szerszám anyaga (lágyacél, titán ötvözés)5. Az abrazív anyag típusa (bórkarbid, szilícium karbid, alumínium oxid)6. Az abrazív anyag mérete (d) (100‐800um)7. A szerszám érintkező felület nagysága (A)8. Az abrazív anyag koncentrációja (C)9. A munkadarab és a szerszámanyag szilárdságának aránya λ=σw/σt

Ultrahangos megmunkálás paraméterei

Ultrahangos hegesztés:

Ultrahangos hegesztés:

2.8. Abrazív vízsugaras vágásI.e. : természetes folyósodrás ásványok tisztításához (Egyiptom)I.e. : mesterséges vízsugár ásványok tisztításához (Róma)

1850: vízsugár használata az arany bányászatában (USA)1930: vízsugár alkalmazása a szénbányászatban (Oroszország, 7

bar)1950: vízsugaras tisztítás1960: a vízsugaras vágás kutatása1970: nagynyomású rendszerek kifejlesztés ( 4000 bar)1972: első ipari alkalmazások (FLOW)1980: abrazív por adagolása a vízsugárhoz1983: kereskedelemben beszerezhető abrazív vízsugaras

berendezések2000: 6000 bar

2.8.1. Az abrazív vízsugaras technológiák történeti áttekintése

2.8.2 Az abrazív vízsugaras vágás elve

Vízsugaras vágófej

Vágófej kialakítások

A vágófej működési elve

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

A vízsugaras rendszerek elemei

te x t

zy

x

Abrazív vízsugaras vágófej

Munkadarab

Nyomásnövelő szivattyú

Vízsugár energiát elnyelő tartály

Abrazív adagoló készülék

Rezgős adagoló

Megmunkáló rendszer A nyomásfokozó

Nyomás: max. 360 MPaLöketszám: max. 60 1/minDugattyúarány: 21.5

2.8.4 CAD/CAM tervezés lépéseiMegaCAD Program

Formátum konverzióMG Converter Program

Elhelyezési terv, szimulációNesting Program

Különböző alakzatok előállítása

Üvegek

Műanyagok

Kerámiák

Fémek

Fa

AcélNagy vastagságban is !!pl. 132 mmKompozitok

Különböző alakzatok előállítása Abrazív vízsugaras vágás

Abrazív vízsugaras vágás

Víz Víz Víz

Nyomáslétrehozása



Víz-fúvóka

Víz-fúvóka

Abrazív anyag tároló

Szívótér(keverőtér)Abrazív

fúvóka Szuszpenziós fúvóka

Abrazív anyag szuszpenzió

Abrazív anyag nyomástartó

Vízsugaras vágás (WJ)

Injektoros abrazívvízsugaras vágás (AWJ)

Abrazívszuszpenziós vágás (ASJ)

2.8.5 A vágósugarak fajtái

szuperszonikus sebességv=500‐1400 m/s

Sebesség és energia‐eloszlás a sugárban

v p= 2ρ

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

Bernoulli törvény:

2.8.6 A megmunkáló sugár jellegzetességei A sugár belső struktúrája

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

Közvetlenül a kilépésnél célszerű forgácsolni !

A sugár becsapódásának iránya

Becsapódási szög: 0‐90oa) merőleges sugár: ~90ob) ferde sugár: <90oc) érintő sugár: ~0o

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

Injektoros sugár alkotóelemei

Tömegarány Térfogatarány

víz, abrazív szemcsék, levegő

2.8.7 Az anyagleválasztás lényege abrazív vízsugaras vágáskor

Erózió: szilárd részecskékkel való ütközés hatására bekövetkezett jelentős anyagveszteség

Nagy energiasűrűség Felgyorsult erózió

Megmunkálás• képlékeny alakváltozásnyírással• kopás• repedések összenövése• rideg törés• helyi megolvadás(szikrázás)

Rideg és szívós erózió vízsugaras vágáskor

Szívós erózió Rideg erózió

Szívós anyagokratipikus anyagjellemző:

HV

Jellegzetes vízsugárral vágott felület

Rideg anyagokratipikus anyagjellemző:

KIc

‐ forgácsolási zóna‐ átmeneti zóna‐ elhajlási zóna

2.8.8 A vízsugaras vágás paraméterei

AWJ Berendezés Anyag Eredményabrazív anyag abrazív mérete abrazív tömegáram fúvóka hossz és átmér ő nyomás

vágási sebesség fúvóka magasság

keménység repedési tulajdonság keménység szilárdság lemez vastagság

anyagleválasztásisebesség tűrés felületi érdesség vágórés szélesség ésforma

2.8.9 Pontossági kérdések

Az irányváltás okozta pontatlanságok A vágórés lehetséges alakjai(anyag: laminált papír)

Megmunkálási hiba > 0.1 mm

Változó vágási frontα α1 2

v v v v

α α1 2

v v v v

Vágófej döntése azelőtolás síkjában

vv vv

β

vv vv

β

Vágófej döntése az előtolássíkjára merőlegesen

A pontosság növelése a vágófej döntésével 2.8.10 A bevágási mélység értelmezése

1 m

m

Wi

Wtop

Wj

We 1 m

m

Wb,min

Wb,max

30 m

m

1 m

m

Wi

Wtop

Wj

We 1 m

m

Wb,min

Wb,max

30 m

m

Bevágási mélység: kmax

Átvágott felület

Az anyagleválasztás a bevágásimélységgel jellemezhető

Bevágott alumínium ill. üveg

2.8.11 A technológiai paraméterek hatása a vágórésre és pontosságra

A vágórés alakja az egyik legnehezebben kézben tartható minőségi jellemző

Alapvetően az időegység alatt bevittenergiával szabályozható

A technológiai paraméterek hatása

Nyomás

Bev

ágás

i mél

ység

Előtolás

Bev

ágás

i mél

ység

Fúvóka magasság

Bev

ágás

i mél

ység

Abrazív áram

Bev

ágás

i mél

ység

A technológiai paraméterek hatása Az előtolás és az abrazív áram hatása a bevágási mélységre

p=3000 bar

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150traverse rate f ,mm/min

dept

h of

ker

f k, m

m

ma=6 g/s ma=5 g/s ma=4 g/s

X12Cr13 stainless steel

05

1015202530354045

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

traverse rate f, mm/min

dept

h of

ker

f k, m

m

m=400

m=200

m=100

p=250 MPa

05

1015202530354045

80 280 480 680 880


dept

h of

kerf

k, m

m

m=400

m=200

m=100

p=200 MPa

05

1015202530354045

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900


dept

h of

ker

f k, m

m

m=400

m=200

m=100

p=300 MPa

AlMgSi0,5

Az előtolás és az abrazív áram hatása a bevágási mélységre

AlMgSi0,5

05

1015202530354045

150 200 250 300 350

pressure p, MPa

dept

h of

ker

f k, m

m

f=100

f=300

f=500

f=700

f=800

m=100g/min

05

1015202530354045

150 200 250 300 350

pressur p, MPa

dept

h of

kerf

k, m

m

f=100

f=300

f=500

f=700

f=800

m=200g/min05

1015202530354045

150 200 250 300 350

pressure p, MPa

dept

h of

ker

f k, m

m

f=100

f=300

f=500

f=700

f=800

m=400g/min

Az előtolás és az abrazív áram hatása a bevágási mélységre

Különböző anyagminőségek bevágási mélységei

05

101520253035404550

0 250 500 750 1000 1250 1500

traverse rate f, m/min

dept

h of

ker

f k, m

m

AlMgSi0.5, p=2000 bar marble, p=2000 bar Steel X12Cr13, p=2000 barKétféle lehetséges erózió

Rideg (pl. márvány)

Szívós (pl. alumínium)

nehézkes szívós erózió,jelentéktelen rideg erózió

Acél:

acélmárványAlMgSi0,5

2.8.12 A megmunkált felület érdessége

(200 mm/min) (250 mm/min)

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

0 5 10 15 20

depth of kerf, mm

surf

ace

roug

hnes

s Ra,

um

p=207 Mpap=345 Mpa

aluminiumf=127 mm/mingarnet 80ma=3,8 g/sdn=0,25 mmdm= 0,76 mm

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

0 5 10 15 20

depth of kerf, mm

surf

ace

roug

hnes

s Ra,

um

p=207 Mpap=345 Mpa

aluminiumf=127 mm/mingarnet 80ma=3,8 g/sdn=0,25 mmdm= 0,76 mm

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10 15 20 25

depth of kerf, mm

surf

ace

roug

hnes

s Ra,

um

f=64 mm/minf=191 mm/minf=254 mm/min

aluminiump=345 Mpadn=0,25 mmdm=0,76 mmgarnet 80ma=3,8 g/s

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10 15 20 25

depth of kerf, mm

surf

ace

roug

hnes

s Ra,

um

f=64 mm/minf=191 mm/minf=254 mm/min

aluminiump=345 Mpadn=0,25 mmdm=0,76 mmgarnet 80ma=3,8 g/s

Irodalmi adatok [B. Havlik, Z. Krajny]

A megmunkált felület átlagos érdessége

0

2

4

6

8

10

12

0 100 200 300 400 500 600

feed rate, mm/min

Ra,

um

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

f=100 mm/minRa ~ 5÷8 μm



A megmunkált felület átlagos érdessége

Saját mérések

p=250 MPa,ma=400 g/min ,f=100 mm/min p=200 MPa,ma=400 g/min ,f=300 mm/min

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

Ra= 6.03 μmRz=69.41 μm

Ra= 6.74 μmRz=68.25 μm

Ra= 6.21 μmRz=57.51 μm

A megmunkált felület érdessége

Wt=10.70 μmPt= 61.52 μm

Wt=57.60 μmPt= 94.36 μm

Wt= 54.37 μmPt= 101.6 μm

A megmunkált felület érdessége

AlMgSip=320 MPadn=0,25 mmdm=0,8 mmgarnet 80ma=6 g/ss=3 mm170x

35x

17x

f=100

f=300 mm/min

A megmunkált felület topográfiája Scanning elektron mikroszkóppal vizsgálva 2.8.13 Abrazív anyagok

Használatos abrazív porok: természetes vagy mesterséges

•Gránát homok•Olivin•Cu salak•C salak•Kvarc homok•Korund Al2O3•SiC•Porcelán

Szempontok:

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

Gránát homok

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

andradit uvarovit Ca3Cr2[SiO4]3

almadin

andradit kvarc

olivin

100x

250x150x

25x

Új állapotú gránát 80 abrazív por elektronmikroszkópos képe

77x

200x200x

38x

Használt gránát 80 abrazív por elektronmikroszkópos képe 2.8.14 A vízsugaras vágás költséghatékonysága

Előny Hátrányszéles tartományú anyag megmunkálhatórelatív nagy vastagságú lemez vághatófolyamat alatt nincs hőfejlődésminimális alátámasztó erőkevés hulladékanyagra nézve nincs káros kihatás

(repedés, edződés)nincs megolvadás és füst termelődés

magas zajszinthigroszkópos anyag nem megmunkálhatópor és gőz termelődésrövid a fúvóka élettartamapontossági problémák (vágási hézag

formája, felületi érdesség, stb.)költésges

2.8.15 A vízsugaras vágás előnyei és hátrányai 2.8.16 Alkalmazási lehetőségekLaminált szerkezetek és térbeli alakzatok vágása

t2t1

hwhp tw

Térbeli alakzatok vágása

•Többtengelyes robotok alkalmazása•Biztonságtechnikai feltételek megoldása

A vízsugaras megmunkálás alkalmazási lehetőségei

A vízsugaras megmunkálás alkalmazási lehetőségei

Kb. 420MPa Kb. 600MPa

2.8.17 További lehetséges megmunkálások

„Műveleti sorrend” – sakkfigura készítés

Lehetséges műveletek

•vágás•fúrás•esztergálás•marás

Esztergálás

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

Esztergálás

Esztergálás

Fúrás

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

Korrekt geometria biztosítása nehéz

Marás

Probléma:A bevágási mélység kézbentartása

3D-s megmunkálási kísérletek

MarásVízsugaras anyagleválasztási kísérletek

MarásVízsugaras anyagleválasztási kísérletek

Szállított vízmennyiség [l/min]

Üzemi nyomás [M

Pa]

0

50

100

150

200

250

300

350

400

250200150100500

1

7

2

3 45

6 8

1. Vízsugaras vágás2. Falazatok bontása3. Burkolatok, bevonatok eltávolítása

4. Nagy sík beton felületek gépi eltávolítása

5. Aszfalt érdesítése, eltávolítása6. Felülettisztítás7. Bányászat8. Csatornatisztítás

2.8.18 További nagynyomású vízsugaras technológiák alkalmazási területei

Azonnali orvosi intézkedés szükséges !!

2.8.19 Munkavédelmi kérdések

Munkavédelmi kérdések

Gépek működésekor ⇒ igénybevétel

4. Élettartam növelő megmunkálások(tartósság növelő)

• felületi• felületi réteg• belső keresztmetszet

Felületi mikrogeometria (érdesség) hatással van a:

• kopásállóságra• fáradási tulajdonságokra

feszültséggyűjtés ⇒ kifáradás• működési tulajdonságokra

Tartósságnövelő megmunkálások célja:

A felületi réteg tulajdonságainak megváltoztatása

⇓

elsősorban képlékeny alakítással

Eredményeként megváltoznak a felületi réteg tulajdonságai:

• érdesség (felületi mikrogeometria)• keménység• maradó feszültségek• szövetszerkezet

Felületminőség:

A megmunkált felületet érő hatás szerint a tartósságnövelő megmunkálások lehetnek:

• felületvasalás• felülethengerlés• ütőtestes szilárdítás

⇓

• nő a keménység• csökken az érdesség• nő a hordfelület

4.1 Külső hengeres felület felületvasalása

Csúszási súrlódás közbeni jelenségek játszódnak le a vasaláskor, melynek eredményeként:

• a felületi érdesség csökken (Ra)• keménység nő• felületi szilárdság nő

A forgácsoló technológiák: pl. • köszörülés• Szuperfiniselés, hónolás• tükrösítés

• a felületi érdességet javítják• a felületi réteg szilárdságtani tulajdonságait rontják

1

2

3

4

• egyetemes eszterga• célgép

Gép:

Felületvasalás

Szerszám:mesterséges vagytermészetes gyémánt

1: feszítő csavar2: mérőóra (erő)3: szerszám4: munkadarab

VasalószerszámGyémánt

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

munkálható

120°15

0° R1,2;3,4

32

1

a) b)

120°15

0°

R3,35

1

23

hengeres gömbalakú

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

• rugalmas szerszámkonstrukció• merev szerszámkonstrukció

Lehet

Technológiai adatok

vc: 25-200 m/minf: 0,02-0,2 mm/minF: 100-600 N

Felületi érdesség

• elméleti maximális érdesség: f2/8r• tényleges elérhető érdesség: 0,04-0,16 μm

Kemény anyagokhoz is alkalmazható:

pl. edzett acélok (golyóscsapágy acél, 63-65 HRc)

Felületi érdesség

200 400 6000.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.04 0.08 0.12

100 200 300

F, N

mm/ford

v, m/min

0

f,

Ra

m μ

F, N

v, m/min

f, mm/ford

100

0.04

200

0.08

300

0.12

200 400 600

5200

4600

4000

34000

HV

M ,M

N/m

2

Keménység

Maradó feszültségek

300

0

-300

-600

-900

-12000 100 200 300 400

köszörülés

esztergálás

esztergálás+vasalás

köszörülés+vasalás

m ,

MN

/m2

σ

l, m

vc= 93 m/minf = 0,08mm/minF= 196 N

4.2 Külső hengeres felület felülethengerlése• szerszám: kemény (acél), szférikus vagy gyűrű alakú• gördülő súrlódás történik• kopásállóság és kifáradási határ javul

Jellegzetes gőrgő alakok:

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

Jellegzetes eljárások

1: egygörgős2: egygolyós3: kétgolyós4: kétgörgős5: kétgörgős

ferde6: kétgörgős

simító7: kétgörgős

kúpos8: golyós + eszt.9: görgős + eszt.

Technológiai adatok

vc: 30-90 m/minF: 200-200000 N

• pneumatikus• hidraulikus• rugós

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

e

r

e

r

f f

Megelőző érdesség Görgő sugara

1: eredeti érdesség: Rz= 80 μm2: eredeti érdesség: Rz= 40 μm.

z

Erő, előtolás

Rm

zμ ,

1000 2000F , N

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1

2

Rz,

µm

fogások száma 2 4 6 8 10 12 14 16

12

10

8

6

4

2

0

Fogások száma

A keményedett réteg vastagsága: 0,2-20 mm

• geometriai viszonyoktól• technológiai adatoktól• anyagminőségtől

Függ:

( )1

22 1121

33

4 −

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

ΔΔ⋅++

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ+

⋅=⋅ a

larctgal

alRa

FeH

υπ

Δl: a képlékenyen alakított réteg vastagságaF: görgőerőa: az érintkezési ellipszist helyettesítő kör sugaraυ: poisson számReH: folyáshatár

Ábrázolva az összefüggést

Ha υ=0,3 és efa ⋅=

akkor ( )3

13E

RFa ⋅⋅−⋅=

ν

ahol

rDdR gw

1221++=

„a” ismeretében F/a2ReH leolvasható

Pontszerű érintkezést feltételezve: eHR

Fl2

=Δ

4.3 Külső hengeres felületek ütőtestes szilárdítása

• szabad vagy korlátozott mozgású testek ütődnek a felülethez

• a réteg tulajdonságai dinamikus kölcsönhatás miatt változnak meg

Elterjedt eljárások:

• szabad ütőtestes: sörétezés• Kötött elhelyezésű:

- szilárdítás forgó ütőtestekkel- szilárdítás vibrációs ütőtestekkel

• Sűrített levegő nyomása• Forgó lapátkerék röptető ereje• Gravitáció (saját tömeg)

Sörétezés

Ezek eredménye: mozgási energiával szilárdítanak

Sörét: legtöbbször öntöttvas 0,5-5 mm

v: 70-150 m/sRa: 6,3-25 μmΔl: 0,2-0,5 mm

Technológiai adatok:

Pneumatikus sörétező

Gravitációs sörétezés Forgó ütőtestes felületszilárdítás

• Szerszám: tárcsa szerű, a kerületén elhelyezett gyűrű vagy golyó alakú ütőtestekkel

• Gép: pl. eszterga, az ütőtestes berendezés a késtartó helyére fogható

munkadarab

alaptárcsa

alakos gyűrűütőtest

felfogócsap

1: alaptárcsa2: oldaltárcsa3: golyókosár4: acélgolyó5: szorítócsavar6: munkadarab

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

Az eljárást befolyásoló tényezők:

sü

w w

k n iNd f nπ

⋅ ⋅=

⋅ ⋅

A mikrogeometriát a fajlagos ütésszám határozza meg:k: a golyók száma

Elérhető érdesség, Ra= 0,02-0,05 μm

Az alakváltozás mértékére hat még:

• az ütőerő nagysága• az ütési impulzus

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

Nü: 30-70 ütés/mm2

h: 0,05-0,8 mmF: 5-120 N

Technológiai adatok:

h

A keménység nagymértékben növekszik

1: vsz: 41 m/s; h=0,15 mm2: vsz: 41 m/s; h=0,05 mm3: vsz: 15 m/s; h=0,15 mm4: vsz: 15 m/s; h=0,05 mm

4.4 Belső hengeres felületek hideg képlékeny megmunkálása

Cél:

• mikrogeometria• Pontosság• Felületi réteg tulajdonságai

(keménység, hordozó felület,maradó feszültségek)

Vasalás• Golyóval vagy• kúpos alakító elemmel

F

merev (tömör) merev (szerelt)

hátsó kúp

kalibráló kúp

alakító kúp

Kettős kúpos alakító elem:

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

D

F

f0

φ

φd

Golyós:

vffF

F

F

f

Hengerlés

• Golyóval vagy• kúpos alakító elemmel

3

2

1

kosár

alakító elem(görgő)

támasztó kúp

alakító elem(golyó)

l

/2

szerszám

Morse

olaj kenés

δ

β

α

12345 67 8

fúrórúdbefogó

Furathengerlő szerszám konstrukciója

fffn n

n

n

Ütőtestes

Ritkán, inkább csak nagyátmérők esetén

a forgácsoló eljárások osztályozása sokféle szempont...

Documents