saját fejlesztésű komplex termomechanikus vizsgáló berendezés bemutatása

Anyagvizsgálat a Gyakorlatban 7. Szakmai Szeminárium, 2014. június 19 – 20, Kecskemét Granada Konferencia Wellness És Sport Hotel

Saját fejlesztésű komplex termomechanikus vizsgáló berendezés bemutatása

Saját fejlesztésű komplex termomechanikus vizsgáló berendezés fejlesztése

Készítette: Mikó Tamás

1


Ti, akik az igazságot keresitek, bölcsen tartózkodtok az ítélkezéstől. Csak az érvelésnek és a kísérleteknek hihettek, nem pedig egyetlen ember szavának. Az igazság keresőjének kételkednie kell a saját ötleteiben is, hogy a vizsgálódásai közben ne essen az előítéletek és a felületes gondolkodás csapdájába. Maradjatok végig ezen az úton, és az igazság feltárul előttetek.

Ibm Al Haitham, Basra ≈1000 2


3


Tartalom• Termomechanikus kezelés• Iparban alkalmazott termomechanikus

szimulátorok• Servotest• Gleeble

• Alkalmazott saját megoldások– Szabályozott alakítás– Szabályozott hevítés és hőntartás– Mikroszerkezet befagyasztása

• Összefoglalás3


4Saját fejlesztésű komplex termomechanikus vizsgáló berendezés bemutatása

Termomechanikus kezelés• Az anyag hőmérsékletének és alakváltozásának a

céljainknak megfelelő egyidejű szabályozott változtatása

• Melegalakítás is egy ilyen folyamat– Gazdasági jelentőség (költséghatékony eljárás)

– Szemcseszerkezet jelentősége (kedvező tulajdonságok)

• fémes anyagok képlékeny tulajdonságainak megméréséhez az egyik legjobb módszer a zömítővizsgálat.

• A zömítővizsgálat során állandó hőmérsékleten, állandó alakváltozási sebességgel alakítjuk a kívánt mértékben a hengeres próbát, amelyben a vizsgálat során egytengelyű feszültségi és alakváltozási állapotnak kell uralkodik.

4



Termomechanikus kezelés• A vizsgálathoz olyan berendezésre van szükség,

ami biztosítja számunkra az optimális körülményeket.

– Az anyag viselkedéséről kapjunk információt, és ne a vizsgáló rendszer hatásait mérjük

• Léteznek célberendezések– Sokoldalú, pontos, de rendkívül drága

• Választás (DIY or Buy?)– Vizsgálatok elvégeztetése

– Saját berendezés kialakítás

• „Amit az ember el tud maga is végezni, azt próbálja meg”

– Több információ

– Mérnöki kihívás

– „Imposible is nothing”

5



Servotest

Max. terhelés: 500 kN

Sebesség tartomány: 0,0001 s-1 –től 100 s-1

Max. hőmérséklet: 1100 °C

Maximális adatgyűjtési sebesség: 20 kHz

Előmelegítés: indukciós tekercs

Zömítés: előmelegített kemencében

Hűtés: kemencén kívül vízpermettel

Próbatest mozgatása: manipulátorral

Kenőanyag: grafit- vagy üvegpor

6



Gleeble

Max. terhelés: 200 kN

Sebesség tartomány: 0,0001-130 s-1

Max. hőmérséklet: 1700 °C

Max. felfűtési sebesség 10.000 °C/s

Melegítés: darabon átfolyó árammal

Hűtés: kemencén belül

Kenőanyag: grafitfólia

7



ÖsszehasonlításServotest

• Minimális hordósodás• Van alakítási hő• Hőmérséklet mérés

termoelemmel a darab belsejében furat segítségével

• Próba helyzete változik

Gleeble• Mérhető nagyságú

hordósodás• Nincs alakítási hő• Hőmérséklet mérés a darab

felületére hegesztett termoelemmel

• Próba helyzete nem változik

8



Saját fejlesztésű vizsgáló berendezés bemutatása

Terhelőkeret: Instron 5982Hevítőberendezés: iew TTh5 (5 kW)Hűtés: porlasztott folyékony nitrogénSzoftwer: Bluehill 3Szabályozó: Eurotherm 2208 e

9



Szabályozott alakítás• Elektromechanikus módon• Szabályozás lehetőségei:

– erőre– Sebességre– Feszültségre– Alakváltozási sebességre

• Specifikáció– Sebesség: 0,0001-1000 (mm/min)– Terhelhetőség: max. 100 kN– Adatgyűjtés: 1 kHz

• Korrigált alakváltozás– terhelőkeret rugalmasságának kimérése

10



Szabályozott alakítás• Bluehill 3• Teljeskörű vizsgálati kiértékelés• Valódi feszültség-valódi alakváltozás diagram• Többlépcsős alakítás• Szabályozott fel és leterhelés, elő, utó, és ciklikus terhelés

11



Állandó alakváltozási sebességHogy a mérési eredményeinket fel tudjuk használni ipari technológiák tervezéséhez, nélkülözhetetlen az állandó alakváltozási sebesség (ξ) biztosítása.

𝜉=

𝑚𝑚𝑠

𝑚𝑚=𝑚𝑚𝑠

∗1

𝑚𝑚=1𝑠=𝑠−1

𝜉=𝑣h

12



Nyomószerszám

Követelmények:• nagy szilárdság, merevség• paramágneses anyag• hőálló, hősokkáló• jó felületi minőségMegoldás:• AlO2 kerámia

13



Hordósodás

A szerszám és a próbadarab érintkező felületén kialakuló súrlódás miatt (μ≠0) kialakul egy tapadási zóna, mely gátolja a radiális irányú alakváltozás állandóságát a palástfelület mentén. Így sem az egyenértékű alakváltozás sem pedig az egyenértékű feszültség nem lesz azonos a test minden egyes pontjában

Egytengelyű alakváltozás

14



Kenőanyag

Követelmények:• Adott hőmérsékleten

biztosítsa a megfelelő kenést

Kenőanyagok típusok• Grafitpor, üvegpor,

grafitfólia, molibdén diszulfid

Bevált megoldás:• teflon korong (0,25 mm)

15



Próbatest típusok

16



HordósodásA valóságban (μ≠0)A hordósodás függ• Érintkező felületek

tulajdonságai• Kenőanyag típusa• H/D• Geometria

17



Szabályozott hevítés• Indukciós módon• Előnyei:

– Gyors– pontos– Jól szabályozható– Gazdaságos– Gyors hűtés biztosítható

• Hőmérséklet szabályozó:– Eurotherm 2208e– PID értékek automatikus

hangolása

18



Hőmérséklet mérés• K- típusú termoelem segítségével• Termoelem előkészítés és

hegesztés jelentősége• Próbatest előkészítése (Ø0,7

mm) furat 2,5 mm mélységben • Darab hőmérsékletének

kimérése különböző helyeken

19



Hőmérséklet szabályozás

20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 20050

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Alul ...

idő (s)

Hőm

érséklet (°C)

hevítés (500 °/min) hőmérséklet beállás

hőntartás alakítás hűtés (100 °/s)



Gyors hűtés• Cél: mikroszerkezet

befagyasztása a próbatest mozgatása nélkül

• Megoldás: Folyékony nitrogén porlasztása két ellentétes irányból az induktor menetei között

21



Hőmérséklet szabályozásRossz szabályozás Jó szabályozás

22



Összefoglalás• Hordósodás mentes egytengelyű alakváltozás

biztosítása• Teflon kenőanyag• Peremes próbakaialítás

• Állandó alakváltozási sebesség biztosítása• Próbatest befagyaszthatósága• Állandó hőmérséklet (4-5 °C ingadozás, 10-15

°C-os hőmérséklet különbség a hideg szerszám miatt)

• Hátrány: kis alakváltozási sebesség maximum

23



Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!

24


saját fejlesztésű komplex termomechanikus vizsgáló berendezés bemutatása

Documents