T E C H N I K I L AS E R OWE W I N Ż Y N I E R I I W Y T W AR Z AN IA

Transkrypt

1 : Studium: stacjonarne, I st. : : MiBM, Rok akad.: 2016/1 Liczba godzin - 15 T E C H N I K I L AS E R OWE W I N Ż Y N I E R I I W Y T W AR Z AN IA L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S ) Prowadzący: dr inż. Damian Przestacki pok. 620, tel damian.przestacki@put.poznan.pl mgr inż. Tadeusz Chwalczuk pok. 620, tel tadeusz.chwalczuk@put.poznan.pl Konspekt: (materiały do pobrania) T E M A T Y Ć W I C Z E Ń 1. Hartowanie laserowe - wpływ parametrów lasera na parametry geometryczne SWC. 2. Efekty laserowego drążenia otworów w różnych warunkach. 3. Wyznaczanie ogniskowej zewnętrznego układu optycznego lasera. 4. Anzaliza dokładności geometrycznej laserowego wycinania otworów. 5. Struktura geometryczna powierzchni po cięciu termicznym stali. LITERATURA 1. BURAKOWSKI T., WIERZCHOŃ T., Inżynieria powierzchni metali, WNT Warszawa, Warszawa ION J.C., Laser processing of engineering materials, Elsevier Butterworth-Heinemann, Norfolk, Wielka Brytania, JÓŹWICKI R., Technika laserowa i jej zastosowania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa KUSIŃSKI J., Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej, Wydawnictwo Naukowe Akapit, Kraków, Oczoś K., Hybrydowe procesy obróbki ubytkowej - istota, przykładowe procesy, wyzwania rozwojowe, Mechanik, 2000 nr 5-6, s Oczoś K., Kształtowanie materiałów skoncentrowanymi strumieniami energii. WUPR, Rzeszów Twardowski P. (red.): Interakcja proces-obrabiarka. Mechanik, 2013, nr 8/9, Materiały konferencyjne VII Szkoły Obróbki Skrawaniem 8. ZIMNY J., Laserowa obróbka stali, seria: Monografie, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, PN-EN :2010 Bezpieczeństwo urządzeń laserowych Część 1. Klasyfikacja sprzętu i wymagania.

2 HARTOWANIE LASEROWE WPŁYW PARAMETRÓW LASERA NA PARAMETRY GEOMETRYCZNE SWC 1. Zasada działania lasera molekularnego CO 2 2. Ogólna budowa laserów technologicznych 3. Budowa układów optycznych lasera 1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Przygotować próbki do ćwiczeń. 3. Narysować strukturę geometryczną śladów obróbkowych badanych powierzchni. 1. Przeprowadzić pomiar szerokości przetopienia a różnych mocy lasera oraz prędkością skanowania powierzchni. 2. Wykonać pomiary głębokości przetopienia badanych próbek. 1. Opisać przebieg doświadczenia. 2. Przedstawić wyniki przeprowadzonych badań. 3. Wykonać odpowiednie wykresy. 4. Przeprowadzić analizę statystyczną otrzymanych wyników. Opracować wnioski końcowe EFEKTY LASEROWEGO DRĄŻENIA OTWORÓW W RÓŻNYCH WARUNKACH 1. Strategie laserowego drążenia otworów. 2. Zalety i wady laserowego drążenia otworów. 3. Wpływ parametrów technologicznych na efekty geometryczne i fizyko-chemiczne drążonych otworów. 1. Zapoznać się z budową i zasadą działania stanowiska laserowego do drążenia otworów. 2. Zapoznać się ze stanowiskiem do pomiaru wykonanych otworów. 3. Wykonać ćwiczenie zgodnie z zaleceniami prowadzącego. 4. Dokonać pomiaru średnicy wiązki zgodnie ze wzorem raportu. 1. Przedstawić graficzne opracowanie wyników pomiarów. 2. Omówić wpływ analizowanych parametrów na wymiary drążonego otworu. 3. Porównać otrzymane wyniki z danymi literaturowymi. 4. Wnioski końcowe. WYZNACZENIE OGNISKOWEJ ZEWNĘTRZENGO UKŁADU OPTYCZNEGO LASERA 1. Zjawisko powstawania wiązki laserowej. 2. Zasada działa i budowa rezonatorów laserowych. 3. Budowa układu optycznego lasera molekuranego CO Wpływ ogniskowej na proces technologiczny. 1. Zapoznanie się ze stanowiskiem do pomiaru optycznego przygotowanych próbek. 2. Rejestracja wyników. 1. Przedstawić wykres zależności f(h)=d l, f(d l )=GP. 2. Przyporządkować wartości GP różnym procesom obróbek laserowych. 3. Opisać zasadę ogniskowania wiązki laserowej. 4. Wnioski i analiza wyników.

3 ANZALIZA DOKŁADNOŚCI GEOMETRYCZNEJ LASEROWEGO WYCINANIA OTWORÓW 1. Parametry fizyczne wiązki laserowej. 2. Charakterystyczne parametry wiązki w zależności od rodzaju źródła wiązki. 1. Zapoznać się z technologią wytwarzania próbek. 2. Zapoznanie się ze stanowiskiem do pomiaru optycznego przygotowanych próbek. 3. Dokonać pomiaru średnic otworów wyciętych za pomocą dwóch metod. 4. Wyznaczyć różnice pomiędzy dolną a górną średnicą otworu. 5. Opracować wyniki badań 1. Opisać wpływ motody cięcia na dokładnośc wykonania otworu. 2. Przedstawić interpretację graficzną dokonancy hpomiarów. 3. Wnioski i analiza wyników. STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI PO CIĘCIU TERMICZNYM STALI 3. Parametry fizyczne wiązki laserowej. 4. Parametry technologiczne w procesie cięcia laserowego. 5. Parametry chropowatości i zasady pomiaru parametru Ra, Rz. 6. Charakterystyczne parametry wiązki w zależności od rodzaju źródła wiązki. 6. Zapoznać się z zasadą obsługi profilografometru T Dokonać pomiarów chropowatości zgodnie z zaleceniami prowadzącego. 4. Opisać wpływ parametrów procesu na jakość powierzchni obrobionej. 5. Przedstawić wykresy i porównać z danymi literaturowymi. 6. Wnioski i analiza wyników.

4 Hartowanie laserowe - wpływ parametrów lasera na parametry geometryczne SWC 1. Warunki badań czynniki stałe. Rodzaj materiału Grubość materiału [mm] Średnica wiązki lasera [mm] 2. Badanie wpływu mocy P na szerokość strefy wpływu ciepła oraz szerokości i głębokości przetopienia. Warunki badań - czynnik stały: v fl = 2240 [mm/min] Szkic obrobionej powierzchni P = 1040 [W] P = 1560 [W] P = 2080[W] P = 2600 [W] 3 mm P [W] Strefa wpływu ciepła l s l s [mm] l s [mm] Szerokość przetopienia l p s x l p [mm] l p [mm] x Głębokość przetopienia s h p [mm]

5 3. Badanie wpływu prędkość przemieszczania się wiązki lasera po powierzchni obrabianejv fl na szerokość strefy wpływu ciepła oraz szerokości i głębokości przetopienia. Warunki badań czynnik stały: P = 1560 [W] Szkic obrobionej powierzchni v fl = 84 [mm/min] v fl = 1120 [mm/min] v fl = 2240 [mm/min] v fl = 4480 [mm/min] v fl [mm/mi n] Strefa wpływu ciepła l s l s [mm] l s [mm] Szerokość przetopienia l p s x l p [mm] l p [mm] x Głębokość przetopienia s h p [mm]

6 Efekty laserowego drążenia otworów w różnych warunkach Materiał obrabiany Metaplex Moc P [W] 1040 Średnica wiązki lasera d l [mm] 2 t [ms] h [mm] Materiał obrabiany Metaplex Czas t [ms] 50 Średnica wiązki lasera d l [mm] 2 P [W] h [mm]

7 Wyznaczanie ogniskowej zewnętrznego układu optycznego lasera P = 1000 W; t = 50 ms Nr h [mm] d l1 d l2 d l3 d l4 1 0 d l 1A 5 1B 80 1C d l3 d l1 d l4 d l2

8 Anzaliza dokładności geometrycznej laserowego wycinania otworów Nr otworu Jednoimpulsowe d g11 [mm] d g12 [mm] d g13 [mm] d [mm] d d11 d g11 d d12 d g12 d d13 d g13 d d d11 [mm] d d12 [mm] d d13 [mm] d [mm] d g21 [mm] d g22 [mm] d g23 [mm] d [mm] d d21 d g21 d d22 d g22 d d23 d g23 d d d21 [mm] d d22 [mm] d d23 [mm] d [mm] d g31 [mm] d g32 [mm] d g33 [mm] d [mm] d d31 d g31 d d32 d g32 d d33 d g33 d d d31 [mm] d d32 [mm] d d33 [mm] d [mm] Nr otworu Trepanacyjne d g11 [mm] d g12 [mm] d g13 [mm] d [mm] d d11 d g11 d d12 d g12 d d13 d g13 d d d11 [mm] d d12 [mm] d d13 [mm] d [mm] d g21 [mm] d g22 [mm] d g23 [mm] d [mm] d d21 d g21 d d22 d g22 d d23 d g23 d d d21 [mm] d d22 [mm] d d23 [mm] d [mm] d g31 [mm] d g32 [mm] d g33 [mm] d [mm] d d31 d g31 d d32 d g32 d d33 d g33 d d d31 [mm] d d32 [mm] d d33 [mm] d [mm] d l3 d l1 d l2

9 Struktura geometryczna powierzchni po cięciu termicznym stali Materiał obrabiany: stal kwasoodporna AISI 316L ( wg. EN 10088) Technologia: cięcie laserowe Gróbość próbki [mm] Moc lasera [kw] Ciśnienie gazu [bar] Prędkość cięcia [m/min] Ra Ra Rz Rz u u 5 Producent 5 Operator 15 Producent 15 Operator Technologia: cięcie plazmowe Gróbość próbki [mm] Natężenie I [A] Napięcie U [V] Prędkość cięcia v [m/min] Ra Ra Rz Rz u u 5 Producent 5 Operator 15 Producent 15 Operator