Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym r Nałęczów

Transkrypt

1 Seminarium zadań badawczych Seminarium ZB1, ZB2, ZB5 Projektu Kluczowego Nowoczesne Zakładu technologie Automatyzacji, materiałowe Obrabiarek stosowane i Obróbki w Skrawaniem przemyśle lotniczym r Nałęczów Badania realizowane w ramach Projektu Kluczowego Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym ZB1 Opracowanie zaawansowanych procesów obróbki HSM trudnoobrabialnych stopów lotniczych Opracowanie podstaw technologii obróbki ubytkowej nowych materiałów PRZYSPIESZONE BADANIA SKRAWALNOŚCI TRUDNOOBRABIALNYCH STOPÓW LOTNICZYCH dr inż. Joanna Kossakowska prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO Plan prezentacji Cel pracy Metody badania skrawalności Metoda klasycznego badania trwałości ostrza Metoda przyspieszonego badania trwałości ostrza Zastosowanie przyspieszonego badania trwałości ostrza do badania skrawalności Inconelu 718 Podsumowanie 1

2 Cel pracy Zapotrzebowania przemysłu lotniczego na usprawnienie procesu obróbki części wykonanych z materiałów trudnoobrabialnych Niska powtarzalność twardości półfabrykatów Inconelu 718 Różnica twardości między kolejnymi partiami półfabrykatów o nominalnie tym samym składzie chemicznym wynosi nawet kilka HRC Zmiana twardości materiału przekłada się na zmianę skrawalności/trwałości ostrza konieczność określania skrawalności/trwałości ostrza dla każdej dostawy materiału Cel badań: opracowanie metodyki przyspieszonych badań skrawalności materiału wykorzystywanej docelowo do badania skrawalności danej partii materiału na niewielkiej ilości materiału Metody badania skrawalności Metody badania trwałości ostrza POŚREDNIE BEZPOŚREDNIE Badanie temperatury Klasyczne Przyspieszone Badanie ścieralności szybkie wymagają specjalistycznego sprzętu wymagają specjalistycznej wiedzy Toczenia wzdłużnego Intensywności zużycia dokładne długotrwałe nieekonomiczne Toczenia promieniowego Wcinania poprzecznego Inne? szybkie mniej dokładne konieczność odpowiedniego przygotowania próbek materiału Inne ograniczenia, uniemożliwiające zastosowanie przemysłowe szybka brak konieczności zastosowania specjalistycznej aparatury, wyszkolonej kadry, odpowiedniego przygotowania próbek materiału 2

3 Metoda klasycznego badania trwałości ostrza* toczenie wzdłużne wału w określonych warunkach skrawania, z różnymi prędkościami skrawania do czasu stępienia ostrza wyznaczeniu zależności okresu trwałości ostrza od prędkości skrawania T(v c ) w postaci równania Taylora w którym: - wykładnik k zależy od materiału ostrza i kryterium stępienia - stała C v zależy od materiału obrabianego i innych warunków skrawania wyznaczeniu okresowej prędkości skrawania v ct - kluczowej wielkości w doborze warunków skrawania T B T A v c * wg Normy PN-ISO 3685 Badanie trwałości noży tokarskich punktowych oparta na badaniach wstępnych do metody klasycznej załącznik E Normy PN-ISO 3685 Badanie trwałości noży tokarskich punktowych toczenie wzdłużnym próbki materiału z czasie t pierwszą, niską prędkością v c1 w powtarzanie zabiegu aż do wystąpienia stępienia ostrza, zwiększając za każdym razem prędkość skrawania w postępie geometrycznym R, prędkość krytyczna, v ck przy której ostrze ulega stępieniu, jest wskaźnikiem skrawalności materiału obrabianego - dla odpowiedniego t jest ona w przybliżeniu równa stałej C v (prędkość odpowiadająca okresowi trwałości T=1 min) stosunek uzyskanych prędkości krytycznych dla dwóch materiałów A i B: v cka i v ckb (czyli C va i C vb ) jest prędkościowym wskaźnikiem skrawalności względnej materiału A względem B t =? 3

4 rezultat skrawania ze zmiennymi parametrami skrawania: kumulacja zużycia ostrza z poszczególnych zabiegów w 0 zużycie po docieraniu w 1 zużycie po pracy z 1 zestawem parametrów, w czasie t 1, w 2 skumulowane zużycie po pracy z 1 i 2 zestawem parametrów, w czasie t 1 i t 2 Materiał narzędzia Liczba zabiegów m=4 m=5 m=6 HSS R=1.06 oraz k = -8 0,441 0,413 0,397 węgliki spiekane R= 1.12 oraz k = -4 0,436 0,407 0,390 ceramika R= 1.26 oraz k = t = 0.5 min 4

5 Przebieg wykorzystanej części okresu trwałości ostrza T dla przyspieszonych badań skrawalności, dla różnej liczby zabiegów m Przykładowy przebieg zużycia ostrza dla przyspieszonych badań skrawalności, ze wzrastająca prędkością skrawania 5

6 Przyspieszone badania skrawalności Inconelu 718 warunki badań obróbka dwóch wałków z Inconelu 718 dostarczonych przez partnera przemysłowego z bieżącej produkcji tokarka TUD 50 dwa narzędzia Przyspieszone badania skrawalności Inconelu 718 wyniki badań Krytyczne prędkości skrawania v ck = C v Weryfikacja badań: próby trwałości ostrza obróbka narzędziem 2 f=0.2 mm/obr, a p =1.2 mm, v c =40 m/min Założenia do obliczeń: C va = 63 m/min, C vb = 80 m/min, k = -3 Porównanie teoretycznej oraz rzeczywistej trwałości ostrza dla v c =40 m/min T [min] teoretyczne T [min] rzeczywiste Wałek A Wałek B

7 Podsumowanie W ramach pracy opracowano i zweryfikowano metodę przyspieszonego badania skrawalności materiałów Zalety opracowanej metody: krótki czas przeprowadzanych testów niewielka ilość materiału niezbędną do przeprowadzania próby brak wymagań odnośnie wymiarów próbki brak konieczności stosowania specjalnych urządzeń pomiarowych jest łatwa do zaimplementowania w zakładach przemysłu lotniczego Przez porównanie prędkości krytycznej badanej próbki materiału z prędkością krytyczną dla wzorcowego materiału można dokonać szybkiej korekty prędkości skrawania, tak, aby otrzymać oczekiwaną trwałość ostrza Dziękuję za uwagę 7