12. Špeciálne technológie výroby

Patria sem progresívne technológie, ktoré využívajú na obrábanie  a úber materiálu inú energiu ako mechanickú.

Progresívne technológie sú založené na elektrických, chemických a tepelných princípoch. využívajú elektrickú, chemickú a tepelnú energiu na úber materiálu. V mieste oddeľovania častíc materiálu nevzniká rezný odpor, rezná sila, preto sa obrobky nedeformujú vplyvom mechanického zaťaženia. Úber materiálu nezávisí a mechanických vlasatostiach materiálu. Ako pevnosť, tvrdosť, húževnatosť a klasický pojem obrobitelnost stráca svoj význam.

Úber materiálu – oddeľovanie častíc je počas jedného cyklu a dochádza k nemu na veľkom počte lokalít súčasné. Úber materiálu môže byť vyjadrený jedno, dvoj, alebo trojrozmernými hodnotami (dĺžkou, plochou alebo objemom obrábaného materiálu).

Delenie:

  1. Mechanické – obrábanie ultrazvukom, vodným lúčom, abrazívnym lúčom
  2. Chemické a elektrochemické -chemické obrábanie, elektrochemické obrábania
  3. Tepelné a elektrotepelné – obrábanie laserom, plazmou, elektroerozívne obrábanie

    Vodný lúč

    Technologický proces využíva úzky vysokotlakový a vysoko-rýchlostný prúd vody (tlak vody okolo 400MPa) ako rezný nástroj. Pridaním jemného brusiva sa jeho použitie rozšírilo – Abrazívny vodný lúč AWJM.

    Z hľadiska použitého pracovného média sa rozlišujú dve základné metódy:

    • WJM – čistý vodný lúč
    • AWJM – abrazívny vodný lúč

    Princíp rezania vodným lúčom spočíva v odoberaní materiálu mechanickým účinkom dopadu úzkeho vodného prúdu s vysokou rýchlosťou a kinetickou energiou. Lúč vody preniká do obrobku, postupne stráca svoju kinetickú energiu a vychyľuje sa. V každom bode materiálu sa lúč pohybuje po zaoblenej dráhe. Lúč alebo prúd je generovaný vysokým tlakom vody, ktorý prechádza cez medzeru dýzy okolo 0,3 mm. Rozdiel medzi čistým a abrazívnym vodným lúčom je v pridávaní jemného brusivá do prúdu vody. Rezanie AWJM a WJM je definované ako vysoko-rýchlostný erozívny proces.

    Obrábanie ultrazvukom

    Predstavuje proces, ktorý využíva ultrazvukové vlny s frekvenciou okolo 20 kHz na úber materiálu rozrušovaním povrchu nárazovým účinkom rozkmitaného brusiva. V súčasnosti ním obrábame tvrdé a krehké, nevodivé a tiež nekovové materiály.

    Pozostáva z dvoch metód:

    1. ultrazvukové opracovanie s použitím brúsnej suspenzie a nerotujúceho nástroja
    2. ultrazvukové opracovanie rotačným nástrojom bez použitia abrazívnej suspenzie

    Princíp ultrazvukového opracovania je založený na brúsnom účinku suspenzie kvapaliny a jemného brusiva cirkulujúceho medzi obrobkom a nástrojom. Nástroj kmitá frekvenciou v oblasti ultrazvukového vlnenia. Nástroj rozkmitaný na frekvenciu 18 – 25 kHz. Počet zŕn dopadnutých na 1 cm2 povrchu je 30 000 pri týchto kmitoch. Vysokofrekvenčný zdroj aktivuje zväzok magnetostričného materiálu, ktorý vytvára kmitanie s nízkou amplitúdou v držiaku nástroja. Tento kmitavý pohyb je prenášaný malým tlakom nástroja suspenziu, ktorá obrusuje povrch, vytvára požadovaný tvar obrobku a zároveň odplavuje triesky.

    Elektrochemické obrábanie

    Proces, pri ktorom sa úber materiálu dosahuje elektrochemickým rozpúšťaním anodicky polarizovaného obrobku. Základom procesu je elektrolýza. V súčasnosti patrí medzi bežne progresívne metódy opracovania ťažkoobrobitelných mat a predmetov zložitých tvarov. Je to bezsilové opracovanie. Majú ďaleko väčšie úbery, väčšiu presnosť tvarov a rozmer oproti chemickým postupom úberu materiálu.

    Špeciálne postupy výroby ECM opracovania:

    • elektrochemické brúsenie ECG
    • elektrolytické obrábanie tvarovou trubkou STEM
    • elektrolytické vŕtanie prúdom elektrolytu
    • kombinované metódy elektrochem. a elektroerozívneho uberu mat ECAM, ECDM, ECSM

    Princíp ECM:

    ECM je riadený lokalizovaný úber materiálu jeho anodickým rozpúšťaním v elektrolyte, kde obrobok je anóda a nástroj katóda, ktorej tvar sa kopíruje na obrábanú plochu. Elektrolyt preteká v medzere medzi elektródami zapojenými do obvodu jednosmerného napätia. Princíp úberu materiálu nastáva počas elektrolýzy. Elektrolýza ako základný jav elektrochemického obrábania je chemicky proces rozkladov elektrolytu pôsobením elekrickeho prúdu, ktorý prechádza medzi dvoma kovovými elektródami. Prenos elektrického náboja je pohybom iónov a elektrónov. Katóda privádza prúd do elektrolytu vo forme elektrónov. V elektrolyte prenášajú elektrický náboj ióny a z anódy je odvádzaný opäť elektrónmi. Katódy prijímajú elektróny a z anódy sa elektróny uvoľňujú. Z chemického hľadiska na katóde prebiehajú redukčné deje a na anóde dochádza k oxidácii iónov alebo molekúl.

    Elektorerozívne obrábanie

    Elektroerozívne EDM metódy obrábania materiálu sú založené na využití tepelnej energie, na ktorú sa premení elektrický výboj vznikajúci medzi elektródami.

    V závislosti od druhu výboja poznáme:

    • elektroiskrové
    • elektroimpulzné
    • elektrokontaktné
    • anodomechanické elektroerozívne obrábanie

    V súčasnosti sa klasifikuje podľa technologických možností – hĺbenie alebo tvarové elektroerozívne obrábanie, drôtové rezanie, brúsenie.

    Princíp:

    K úberu materiálu dochádza elektricky, pomocou rýchlo sa opakujúcich periodických impulzov iskrového výboja za prítomnosti dielektrika (kvapálne médium). Veľmi malé častice vo forme dutých guličiek sú odstraňované z materiálu tavením a odparením t = 3000°C. Medzi obrobkom a nástrojom je pracovná medzera. Obrábanie prebieha medzi dvoma elektródami ponorených v dielektriku s vysokým odporom. Na povrchu obrobku vznikajú krátery, ktoré majú svoj priemer, hĺbku a veľkosť krátera závisí od veľkosti privedenej energie a doby výboja. Veľkosť krátera ma vplyv na drsnosť obrobenej plochy, presnosť rozmerov a celkovej účinnosti procesu. Impulzy získavame z jednopólových impulzných generátorov zo striedavých impulzov a dvojpolových symetrických impulzov. Všetky impulzy sa vytvárajú pomocou generátorov.

    Obrábanie plazmovým lúčom

    Plazma je elektricky vodivý stav plynu. Vzniká ionizáciou plynu pri vysokých teplotách nad 20 000°C alebo ako elektrický výboj medzi anódou a katódou. Podlieha účinkom elektrického a magnetického poľa. Môže sa tvoriť najčastejšie ohriatím látky na vysokú teplotu alebo elektricky oblúkovým výbojom medzi dvoma uhlíkovými elektródami. Ako zdroj tepla pre ionizáciu plynov sa najviac používa elektricky oblúk.

    Zváranie plazmovým oblúkom – teplota plazmy je závislá od toho, aké plyny sa budú uvádzať do plazmového stavu. Jednotlivé plyny majú rôzne fyzikálne vlastnosti, vrátané ionizačných potenciálov a kontrolovaný elektrický oblúk ma vzhľadom na použité plyny tieto teploty:

    • dusíková plazma 7 000 °C
    • argónová plazma 15 000 °C
    • héliová plazma 20 000 °C

    Je charakterizovaný veľmi vysokou koncentráciou tepla a vysokou pracovnou teplotou. Na mieste natavenia kovov pri zváraní sa využíva predovšetkým najhorúcejšia časť oblúka – plazma. Podobá sa oblúkovému zváraniu v ochrannej atmosfére netaviacou sa elektródou (metóda TIG/GTAW). Používa sa plazmový horák s výtokovou dýzou veľmi malého priemeru, ktorú oblúk tvaruje, a tak sústreďuje tepelnú energiu na pomerne malú plochu zváraného predmetu. Na vytvorenie vhodného stavu plazmového oblúka sa zaužíval názov stabilizácia oblúka.

    Obrábanie laserom

    Laser – kvantovo elektronický zosilňovač a generátor svetelných vĺn. Využíva tzv. stimulovanú emisiu žiarenia na produkciu svetelného lúča.

    Rezanie laserom:

    • vytavením materiálu – pri rezaní a delení materiálu vytláčaním prúdom plynu, pri rezaní je potrebné dodržať konštantu vzdialenosť rezacej hlavice od obrobku a zväzok lúčov sústrediť, rez je rovný pri vstupe lúčov, pri výstupe je okraj natavený.
    • vyvolaním tepelných pnutí – na delenie krehkých materiálov, využíva teplotný spad, ktorý vzniká pri ohreve vonkajších vrstiev, na povrchu – tlak, vo vnútri – ťah

    Technológie:

    • technológia rezania
    • technológia vŕtania
    • technológia mirkroobrábania
    • Laserové obrábanie/opracovanie LM
    • Laserom podporovane obrábanie LAM
    • technológia ELACAM

    LM – predstavuje alternatívu k tradičnému opracovaniu a používa sa pre rezanie, vŕtanie a tvarové opracovanie rôznych materiálov. Z technologického hľadiska sa LM rezanie delí na 2 metódy:

    • rezanie/delenie materiálu.
    • tvorenie drážky na povrchu materiálu a potom jeho lom, aplikuje sa na krehké materiály ako sklo a keramika

    Na rezanie sa najviac používa CO2 lasery. Vo všeobecnosti je možné výhody a poznatky v procesoch obrábania LM zahrnúť nasledovne:

    • laserom sa obrábajú všetky druhy materiálov bez ohľadu na tvrdosť, krehkosť, pevnosť
    • šírka rezu je úzka a získavajú sa ostré hrany
    • vysoká rýchlosť a presne rezanie je možné zabezpečiť vhodnou voľbou prídavného plynu
    • tvar rezu môže byť riadený NC a CNC
    • deformácia rezných časti je veľmi malá
    • bezkontaktné opracovanie materiálov
    • spoľahlivé a veľmi vysokokvalitné rezanie v automatickom cykle

    Počet komentárov: 2 k téme “12. Špeciálne technológie výroby”

    1. Strojárska technológia » 25. Klasifikácia procesov obrábania a ich stručná charakteristika | zlievarenstvo, obrábanie, tvárnenie, tepelné spracovanie povrchov, povrchové úpravy povlakovaním, montáž:

      […] Viac o progresívnych technológiách v projetovaní výroby č. 12. Špeciálne technológie výrob… Tagy: brúsenie, chemické obrábanie, delenie materiálu, elektrotepelné obrábanie, frézovanie, hobľovanie, honovanie, lapovanie, mechanické obrábanie, obrábanie, obrážanie, preťahovanie, pretláčanie, progresívne technológie, rezanie, ručné obrábanie, strojné obrábanie, superfinišovanie, sústruženie, tepelné obrábanie, voľné kovanie, vŕtanie, vyvrtávanie, zápustkové kovanie 05.31.2009  VERZIA PRE TLAČ […]

    2. Kohai:

      Mas to celkom dobre urobene, tu by som este doplnil obrazky. a mohol by si dodat aj pouzitu literaturu.

    Nechaj komentár

    • [ Vyhľadaj ]

        


    • [ odkazy Etarget ]



    • [ Zaujímavé linky ]

      Error. Page cannot be displayed. Please contact your service provider for more details. (26)




      • 1. Strojárska technológia náuka o procesoch, ktorými sa za pomoci mechanickej alebo tepelnej energie menia konštrukčné materiály na strojnícke výrobky – zlievarenstvo, obrábanie, tvárnenie, tepelné spracovanie povrchov, povrchové úpravy povlakovaním, montáž
      • 2. kvalita produkcie Kvalita – splnenie požiadaviek zákazníka… spokojný zákazník, systém manažérstva kvality, zlepšovanie kvality, nástroje kvality