Ultralujien terästen konepajakäytettävyys

Transkriptio

1 Särmättävyyden ja lastuttavuuden tutkiminen Oulun yliopisto

2 Tutkimuksen sisältö tutkii ja kehittää yhteistyössä teräksenvalmistajien kanssa lujia kuumavalssattuja teräksiä keskittyen niiden särmättävyyteen, muovattavuuteen ja lastuttavuuteen. Tutkimukset koostuvat erikseen määritetyistä tilauksista sekä projekteista.

3 TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN Standardikokeet Tavoitteena on arvioida kokeellisesti terästen muovattavuutta, erityisesti särmättävyyttä. Särmäyskokeiden avulla haetaan minimiarvo sisäpuoliselle taivutussäteelle, jolla särmäys voidaan luotettavasti tehdä konepajaolosuhteissa kaikkiin suuntiin valssaussuuntaan nähden kullekin lujuus - paksuusyhdistelmälle. Samalla määritetään terästen takaisinjousto.

4 TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN Särmäyskokeet tehdään pitkittäin ja poikittain valssaussuuntaan nähden kunnes on löydetty raja särmäyssäteelle, jolla teräs kestää särmäyksen 90 o kulmaan. Koelevyjen koko on normaalisti 300 x 300 mm, mutta voidaan särmätä myös muun kokoisia koelevyjä tarpeen mukaan. Materiaalin paksuudelle asettaa ylärajan maksimi puristusvoima 100 tn eli 1000 kn.

5 TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN Haetaan painimen kriittinen pyöristyssäde valssaussuuntaisesti ja poikittain ja tulos varmistetaan tekemällä vähintään 5 kpl toistoja. Kukin koelevy särmätään Z - muotoon 90 o kulmin. Tällöin molempien pintojen särmäyskestävyys tulee tarkistetuksi ja mekaanisesti leikatussa reunassa sekä kiillottunut että murtunut vyöhyke ovat särmäyksessä ulko- ja sisäpuolella.

6 TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN Z-muotoon särmätty koelevy:

7 TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN Särmäyskokeiden tulokset arvioidaan silmämääräisesti ja koelevyn katsotaan kestäneen särmäyksen, jos siinä ei havaita säröjä tai muita virheitä ilman suurentavia optisia apuvälineitä. Takaisinjoustot mitataan ainakin minimisäteellä tehdyistä särmäyksistä ja mahdollisuuksien mukaan myös eri säteillä ja alatyökalun leveyksillä. Särmäysvoimat mitataan tarvittaessa. Kustakin työstä tehdään raportti, johon sisällytetään ainakin seuraavat tiedot: koetulokset takaisinjousto särmäysvoimat muut havainnot

8 TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN - Särmien arviointi Särmistä arvioidaan silmämääräisesti: Toteutuneet pyöristyssäteet Särmän muoto Pintaviat Säröt Murtumat Materiaalin ohenema Naarmut

9 Esimerkkejä särmien arvioinneista

10 TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN Ylätyökalut: Työkalun pituus 400 mm: R1 (>) 50 mm, 2-5 mm välein Työkalun pituus 1000 mm: R 5, 10, 15, 20 mm Vaihdettavalla tangolla oleviin painimiin voidaan tehdä periaatteessa millainen säde tahansa. Lisäksi työkalu kestää paremmin ja säteen kontrollointi on helppoa tankoa vaihtamalla / kääntämällä. Alatyökalut: Työkalun pituus 400 mm V-aukolliset, aukon leveys 25, 45, 60, 75, 100, 140 mm Säädettävä alatyökalu, max. 330 mm Elastiset alatyökalut: neliöprofiili 60x60 ja v-profiili leveys, 90 mm Kääntyvillä tuilla varustettu alatyökalu

11 Kiinteät ylätyökalut 1 15 mm

12 Ylätyökalut vaihdettavalla tangolla

13 Särmäys

14 Alatyökalut

15 Alatyökaluja

16 Säädettävä alatyökalu

17 Kääntyvä alatyökalu

18 Lamellialatyökalu

19 Joustava alatyökalu - Adipreeni - uretaanikumia

20 ORaS-särmäyskokeet 3-9 / 2011 ~ 5000 särmäystä

21 Oulun eteläisen instituutti Tulevaisuuden tuotantoteknologiat tutkimusryhmä (FMT): Levymäisen materiaalin tuotteeksi jalostamisen tekniikat ja menetelmät Laser- ja laseravusteiset prosessit (hitsaus, leikkaus, pinnoitus ja lämpökäsittely) Ultralujat materiaalit ja niiden konepajakäyttö

22 Oulun eteläisen instituutti Tulevaisuuden tuotantoteknologiat tutkimusryhmä (FMT): Ohutlevytuotteiden valmistustekniikka Muovaus Suurnopeustyöstö Tuotannon kustannustehokkuus ja kustannustehokas tuotantoautomaatio Valmistustekninen suunnittelu ja prototypointi Kiinnitin- ja työvälinetekniikka Mekaaninen kestävyys.

23 Oulun eteläisen instituutti / Tulevaisuuden tuotantoteknologiat tutkimusryhmä (FMT): Mekaaninen leikkaus Rullamuovaus Terminen leikkaus (laser, plasma ym.) Abrasiivinen vesisuihkuleikkaus Liittämismenetelmät Paikalliset laserkäsittelyt Materiaalien ja rakenteiden testaukset

24 Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeilla Tutkitaan annetun materiaalin lastuamisominaisuuksia porauskokeilla siten, että koelevyjä porataan määrätynlaisilla kierukkaporilla. Tutkimuksen aikana seurataan poran kulumista sekä muita porauksessa esiintyviä ilmiöitä. Tietyt muuttujat, kuten esimerkiksi porien halkaisijat ja materiaalit voidaan tarvittaessa sopia tilaajan kanssa erikseen. Raportissa esitetään tutkimuksen suoritus ja käytetyt parametrit. Tuloksina esitetään käytetyille poratyypeille soveltuvat työstöarvot kyseiselle materiaalille.

25 Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeilla Työstön aikana tarkkaillaan poran viistekulumista ja kirjataan mittauspöytäkirjaan kulumisen kehitys. Lisäksi seurataan karatehon käyttöä työstökoneen tehomittarista sekä arvioidaan työstötapahtumaa työstöäänen perusteella. Kullakin poralla työstetään niin kauan kunnes se on saavuttanut kulumiskriteerin ja kirjataan ylös saavutettu porausmatka. Poran kulumiskriteeri on saavutettu silloin kun viistekuluminen on ylittänyt määritellyn maksimiarvon, tai pora murtuu. Viistekulumisen maksimi mitataan mahdollisuuksien mukaan kulumisen suoralta osalta. Jos kulumismaksimi on pelkästään nirkossa, voidaan porausta jatkaa kunnes joku muu kriteeri ylittyy (esim. porausteho, työstön ääni).

26 Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeilla Vakio porauskoelevyt 500 x 600 mm Materiaalit ja paksuudet vaihtelevat Porataan 5, 15 ja 25 mm reikiä 5 ja 15 mm reikiä 742 kpl / levy ja 25 mm 204 kpl / levy Käytetään pinnoittamattomia HSS / HSS-Co poria tai kovametallikärkiporia / U-poria Pääasiassa läpireikiä Normaali määrä emulsiota / kuivana

27 Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeilla

28 Porauskokeita 6 11 / 2009:

29 Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeilla Tool: Drill with replaceable carbide tip diam. 16 mm Feed Feed No. of Material: v m/min n r/min mm/r mm/min holes Wear resistant steel 450 HBW , (15 mm) , * Wear resistant steel 500 HBW , * (10 mm) Structural steel 1500 Mpa , * (6,35 mm) * test interrupted

30 Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeilla Optim 700 MC Plus -työstöarvot HSS 5 mm 15 mm 25 mm f 0,14 0,18 0,23 f 0,25 0,3 0,36 f 0,3 0,4 0,5 v 1,29 1,28 v 1,20 1,20 v 1, , , , , , HSS-Co 5 mm 15 mm 25 mm f 0,14 0,18 0,23 f 0,25 0,3 0,36 f 0,3 0,4 0,5 v 1,29 1,28 v 1,20 1,20 v 1,33 1, , , , , * KESKEYTETTY yht

31

32 Myös kierteitystutkimusta

33 Jyrsintä ym

34 Kiitos! Lisätietoja tarvittaessa: Yhteystiedot: Postiosoite: Puhelimet: Oulun yliopisto PL 4200 Tuotantotekniikan laboratorio OULUN YLIOPISTO puh. (08) faksi (08) Laboratorioinsinööri p ,