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.