Kulonleges Megmunkalasok HU

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 hogy elviselje a forgácsolás forgácsolás közben közben fellépő erőket. 

 Összetett bonyolult alakzatot kell megmunkálni (külső, belső).

Hő keletkezése, felületi h őmérséklet növekedése nem megengedett. 



Maradó feszültség nem keletkezhet. keletkezhet.



Felületi minőség igénye nem kielégít ő.



Pontosság nem kielégít ő.




1

HSM, Nagy sebesség ű marás BMGE 3 tengely

5 tengely




3





4



HSM kutatás, fejlesztés múltja BMGE 1929 1947

C. Salomon Salomon 16.50 16.500 0 m/min, f űrésztárcsa 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 Komanduri, DARPA projekt, USA 24.500 m/min, esztergálás, marás, aluminium és titánötvözet titánötvözet Schulz, PTW Darmstadt+41 németh vállalat, hsc szerszámok, szerszámgépelemek, HSC folyamat, esztergálás, fúrás, marás, ipari alkalmazás FANUC, Kobe Kobe Univers University, ity, UG: NURBS spline inter interpoláció poláció

1979 1989

1998


2

HSM, Nagy sebesség ű marás BMGE 3 tengely

5 tengely




3





4



HSM kutatás, fejlesztés múltja BMGE 1929 1947

C. Salomon Salomon 16.50 16.500 0 m/min, f űrésztárcsa 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 Komanduri, DARPA projekt, USA 24.500 m/min, esztergálás, marás, aluminium és titánötvözet titánötvözet Schulz, PTW Darmstadt+41 németh vállalat, hsc szerszámok, szerszámgépelemek, HSC folyamat, esztergálás, fúrás, marás, ipari alkalmazás FANUC, Kobe Kobe Univers University, ity, UG: NURBS spline inter interpoláció poláció

1979 1989

1998


2

HSM Szerszámanyagok BMGE

-Finomszem Finomszemcsés csés keményfém keményfém szersz szerszám ám anyago anyagok k - CBN, PKD szerszámok szerszámok - Speciá Speciális lis bevona bevonatok tok




5



Párhuzamos megmunkálás HSM-hez BMGE

Sarok , hirtelen irá irányvá nyváltoztatá ltoztatás nélk üli pálya Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia



6



3

UP esztergálás BMGE

- H űt ést nem igényel – köszörülési iszap nincs - Kisebb ráhagyás – anyagtakarékos - Kovácsolási hő t felhasználva edzik – energiatakarékos - Egy él dolgozik – kis deformáció, nagy pontosság - Nagy anyagleválasztási sebesség - Jó felületminő ség - Egyszer ű szerszámmal bonyolult profilt lehet gyártani Dr. Markos Sándor, Gépgyártástechnológia



7



Mikroforgácsolás BMGE

Elefánt 2m

Kéz, madár IC Chip 10cm 1cm

Atom 0,1- 0,4nm

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




9



From Taká TakácsM

Mikromarási példák BMGE

500µm

200x200x1000µm

• • • • •

Kedvező optikai benyomás Jó felületi minőség (Rz =ca. 1µm) l/d viszony = 10

•

Felhasználási példa: mikroméretű fröccsszerszám

Egyenes oszlopok Sorjaképződés, eltávolítása pl. elektrokémiai polírozással


500µm

100x100x1000µm

200µm

50x50x500µm

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 + An ód (Mu nkadarab )

- Katód (szerszám)




13



14



Elektrokémiai süllyesztés BMGE

Egyenáramúgenerátor +

Előtolómű v f Katód (szerszám)

Anód

Elektrolittartály S s

Elektrolit Munkadarab

M M

szűr ő

iszap

s -

Na+

Cl + Anód

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 Áramsűr űség : 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 m 

7

A munkarés BMGE




15



16



Elektrokémiai köszörülés BMGE Elektrolit : NaCl

Generátor

NaNO3, vizes oldata

Szerszá Szerszám: Gyé Gyémántszemcsé ntszemcsés Köször űtárcsa korong f ém

= u + Fn

(vezetõ) kö kötéssel Relatív mozgás Munkafeszü Munkafeszültsé ltség : 5÷15 V (forgácsol ûr ûség :0.5÷2 A/mm2 Áramsû sebesség) Árams

Munkadarab

Szor ítónyomá nyomás: 2÷12daN/cm2

Elektrolit

Köszö ször ülési seb.: 20÷30 m/s




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 t p

- kisülési késedelem - kisülési id ő - impulzusidő - szünetidő - periódusidő 1 f p = t p - követési frek

Az anyagleválasztási sebességet befolyásoló folyamat paraméterek:  impulzus feszültség (Ue),  áramer ősség (Ue, Ie),  impulzusfrekvencia (fp)  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 Közbens ő 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,

Huzalo s szikrafo rgácso lás

V ágás lemezelektró ddal


11

Elektródaanyagok BMGE

Grafit elektróda

Könnyű, nagyobb

Elektródaréz

méretű elektródákhoz csak grafitból Hőterhelés 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

DUV ? UV

FOTON ENERGIÁJA

7.8 – 3.5 eV

0.266 – 1.06 µm

10.6 µm

UV ? NIR

MID IR

4.6 – 1.2 eV

0.12 eV

INTERAKCIÓ

ELECTRONIC EXCITATION PHOTOCHEMICAL BOND BREAKING ABLATION

RO-VIBRATIONAL EXCITATION THERMAL DISSOCIATION VAPORIZATION

A FOLYAMAT JELLEGE

NEM-TERMIKUS

TERMIKUS

FELBONTÁS

MAGAS (< µm’s)


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 Lézerforrás

A lézeres megmunkálás elméleti felépítése

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





36



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

From Taká Takács

18

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

Fókuszáló lencsék típusai




37





38



From 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

19

Vízsugaras megmunkálások BMGE




39





40



Vízzel vágható anyagok BMGE Vízzel vágható anyagok  Lágy gumi, Hab, zink fólia, szőnyeg, lágy gasket anyag Abrazív vízsugárral vágható anyagok:  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 fejl ődése BMGE Sectors

Mot or Vehicles

5.5% 7.7%

Consumer Products

31.7%

8.2%

Business M achines Medical Academic

8.6%

Aerospace

8.8% 11.2%

18.4%

Government/Military Others


22

RP megmunkálási folyamat BMGE




45





46



Rétegelt megmunkálás BMGE

 3D3D-s modell felé felépí tése 2D2D-s rétegekből

Sztereolithográfia 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 min ősége



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

SLS

3DP

FDM BPM



Mintá Mintától elvá elvárt pontossá pontosság,

Pontossá Pontossági k övetelmé vetelmény irá irányultsá nyultsága 




Minta megk í ív ánt anyaga



Minta mé mérete, tagoltsá tagoltsága



Egysé Egységnyi té térfogatra es ő k öltsé 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 erendezés

Kád FolyadékszintAsztal


•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 érhet ő 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, ken ődésre, 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 fóliaszer ű anyagból (papír vagy laserrel vágható más anyag) vágja ki és er ősíti egymáshoz az egyes rétegeket a megmunkáló gép. •Az elő bb elkészített rétegre kerülő oldal, ragasztóval van bevonva, amit egy f űtött 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 mer őlegesen. 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

h ősokk-

•

Megnövekedett kémiai stabilitás

•

Kisebb súrlódási tényez ő és hővezető képesség

•

Megnövelt forgácsolási sebesség és el őtolás

•

Hosszabb szerszáméltartam




61





62



Rétegstruktúrák BMGE


31

Kulonleges Megmunkalasok HU

Recommend Documents