Ireneusz Zagórski Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny
Transkrypt
Ireneusz Zagórski Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny
Ireneusz Zagórski Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny Katedra Podstaw Inżynierii Produkcji [email protected] Wpływ warunków technologicznych na efektywność i bezpieczeństwo frezowania stopów magnezu Lekkość konstrukcji ma decydujący wpływ na zużycie paliwa. Stosując nowoczesne materiały konstrukcyjne, możemy jednocześnie obniżyć masę oraz podnieść wytrzymałość. Stopy magnezu są więc, bardzo atrakcyjnym materiałem konstrukcyjnym, ostatnio coraz częściej stosowanym, mimo iż są one znane już od około drugiej wojny światowej. Wytwarzane elementy motoryzacyjne bądź lotnicze, w znacznej większości obrabiane są poprzez frezowanie. Wydajna a zarazem bezpieczna obróbka jest głównym przedmiotem zainteresowania m.in. firm lotniczych, takich jak PZL-Świdnik S.A. oraz WSK "PZLRzeszów" S.A. Wraz z poszerzaniem obszaru zastosowań stopów magnezu, jako materiału konstrukcyjnego w różnych gałęziach przemysłu wzrasta znacznie sposób jego racjonalnej i wysoko dokładnej obróbki. Stopy magnezu są interesującym tworzywem konstrukcyjnym nowej generacji m.in. ze względu na swoją gęstość, wytrzymałość właściwą, wysoką sztywność, zdolność do tłumienia drgań, świetną izolację fal elektromagnetycznych, niski współczynnik tarcia, możliwość pełnego recyklingu. Wytwarzanie (odlewanie) elementów ze stopów magnezu jest tańsze, niż ze stopów aluminium, cynku oraz kompozytów polimerowych o podobnej wytrzymałości. Ponadto odlewy wykonywane ze stopów magnezu mogą mieć mniejsze grubości ścianek (odlewy cienkościenne) a przez to mniejsze naddatki obróbkowe. Z punktu widzenia obróbki skrawaniem, stopy magnezu odznaczają się bardzo dobrą skrawalnością: wykazują mały opór właściwy skrawania, niewielkie siły i temperatury skrawania, wysoką trwałość narzędzi, krótkie wióry (frezowanie), wysoką jakość powierzchni obrobionej, wysokie prędkości skrawania. Ujemną właściwością stopów magnezu jest powstawanie podczas obróbki na sucho narostu (podobnie jak przy obróbce stopów aluminium), powstawanie pyłu magnezowego (szkodliwego dla elementów maszyn oraz zdrowia obsługujących), skłonność do samozapłonu drobnych wiórów i pyłów magnezowych. W przypadku stosowania emulsji mieszalnej z wodą, przyczyną występującego zagrożenia jest tworzenie się wodoru (wybuch lub zapłon). Głównym powodem podjęcia tematu, jest brak wytycznych dla doboru parametrów skrawania, oczekiwania zakładów przemysłowych obrabiających stopy magnezu, oraz brak obszernej bazy wiedzy dotyczącej skrawania stopów magnezu w publikacjach polskich oraz zagranicznych. Tematyka realizowanej pracy doktorskiej jest częścią realizowanego projektu celowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Nr POIG.01.01.02-00-015/08-00 w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka (POIG), zadanie badawcze ZB5 Nowoczesna obróbka mechaniczna stopów magnezu i aluminium. Ponadto tematyka i zakres realizowanej pracy pokrywa się z wytycznymi Regionalnej Strategii Innowacji Województwa Lubelskiego oraz należy do dziedziny Innowacyjne technologie - nowoczesne technologie w przemyśle. Zakres pracy obejmuje: dobór narzędzi i materiałów do obróbki frezowaniem, wykonanie oprzyrządowania do pomiarów temperatury poza obrabiarką, pomiary masy, temperatury oraz czasu do zapłonu wiórów ze stopów Mg, pomiary właściwości stereometrycznych powierzchni, pomiary sił skrawania oraz ich amplitud, pomiary temperatury podczas obróbki, wyznaczenie optymalnych (tzw. bezpiecznych oraz wydajnych) parametrów frezowania dla badanych materiałów. Podsumowując, wyniki pracy doktorskiej pozwolą określić bezpieczne obszary obróbki stopów magnezu, a jednocześnie pozwolą na wzrost parametrów technologicznych skrawania, powodując wzrost wydajności oraz efektywności wytwarzania. Badania wskażą również obszary, których należy unikać, aby nadal bezpiecznie prowadzić obróbkę. Wzrost parametrów skrawania pozwoli na skrócenie czasów maszynowych, czyli oszczędność kosztów wytwarzania. Wyniki pracy pozwolą również na wytypowanie najlepszego materiału narzędziowego, ze względu na jakość powierzchni po obróbce. Badania temperatury w strefie skrawania, masy wióra oraz temperatury i czasu do zapłonu pozwolą na określenie tzw. bezpiecznych obszarów obróbki. Wymiernym sukcesem, będzie przyjęcie wyników badań przez środowiska przemysłowe oraz ich ewentualne wdrożenie w procesach technologicznych, powodując tym samym wydajniejszą oraz bezpieczniejszą obróbkę tych stopów.