V Novom Smokovci sa stretla pestrá škála vedcov

31. aug. 2016 • Technické vedy

V Novom Smokovci sa stretla pestrá škála vedcov

Vplyv technologických faktorov hydroabrazívnej dezintegrácie rotujúceho Monel K-500.Také niečo bolo predstavené v rámci medzinárodnej vedeckej konferencie ICMEM 2016 (International Conference on Manufacturing Engineering and Materials) v Novom Smokovci.

Konferenciu ICMEM 2016 v dňoch 6. – 10. júna 2016 zorganizovala Fakulta výrobných technológií TUKE so sídlom v Prešove, pod záštitou dekana fakulty prof. Ing. Jozefa Zajaca, CSc.,v spolupráci s Ústavom geoniky AV ČR, v. v. i Ostrava – Poruba. V tomto prípade záštitu prebral riaditeľ prof. RNDr. Radim Blaheta, CSc.

(Ne)konvenčné technológie

Konferencia zachytávala rôzne aspekty pokroku v oblasti (ne)konvenčných výrobných technológií, potrebné pre zvýšenie konkurencieschopnosti priemyslu s ohľadom na udržateľný rozvoj, zachovanie životného prostredia a prírodných zdrojov.

Riešiteľský tím zaoberajúci sa zliatinou Monel K-500 mal skutočne pestré zastúpenie.Technickú univerzitu v Košiciach, konkrétne Fakultu výrobných technológií so sídlom v Prešove, zastupovali Ján Cárach, František Botko, Dušan Mitaľ, Dominika Lehocká a Sergej Hloch. Za Českú republiku boli z Ústavu geoniky, Ostrava – Poruba, Petr Hlaváček a Dagmar Klichová a Inštitút technológií a podnikania v Českých Budějoviciach reprezentoval Miroslav Gombár.

Ich práca sa sústredila na hydro-abrazívnu dezintegráciu rotujúceho obrobku zliatiny Monel K-500. Cieľom bolo analyzovať vplyv technologických faktorov (rýchlosť pohybu reznej hlavy, otáčku vretena) a abrazívne faktory (hmotnostný tok abraziva, MESH) na kvalitu povrchu; vedci využívali plánované experimenty.

Zaujímavé výsledky

Parametre drsnosti (Ra, Rq, Rz) boli merané optickým profilometrom a analyzované s použitím matematicko-štatistických spôsobov. Výsledky, ktoré vedecký tím prezentoval, ukazujú, že hlavný vplyv na finálnu kvalitu povrchu predstavujú rýchlosť pohybu reznej hlavy a hmotnostného toku abrazíva. Vplyv otáčok vretena a MESH brúsnych častíc nebol silný.

Ako uvádzajú autori, hydro-abrazívna dezintegrácia rotujúceho obrobku spája technológiu abrazívneho vodného prúdu (AWJ) a technológiu zmeny na jednu aplikáciu obrábania. Pre komerčné účely je v súčasnosti najrozšírenejšou AWJ verzia s dvojitým piestom vytvárajúcim tlaky p = 400 MPa a ďalšie. „Špecializované aplikácie sa vykonávajú pomocou použitia dodatočnej šiestej sekery, ktorá umožňuje otáčanie obrobku,“ hodnotí riešiteľský tím vo zverejnenom príspevku.

Rôzne experimenty

Hlavným cieľom experimentu bolo popísať vplyv vybraných faktorov na výslednú kvalitu povrchu (drsnosť parametrov Ra, Rq a Rz) a mieru odstránenia materiálu (material removal rate, MRR). Predbežné experimenty boli vykonané na stanovenie intervalov hodnôt faktorov. Podľa predbežných pokusov bola spracovaná metodika. Dizajn metódy experimentov bol použitý na analýzu finálnej kvality povrchu (parametre drsnosti Ra, Rq a Rz) a mieru odstránenia materiálu (material removal rate, MRR). Experimentálna časť výskumu sa realizovala v Inštitúte geoniky AV ČR v Ostrave.

Na vzorkách s dĺžkou 100 mm bolo vykonaných celkovo 26 samostatných experimentov. Váženie vzoriek sa uskutočnilo na laboratórnych váhach s 10-timi opakovaniami. Priemer vzoriek sa menil v rozmedzí 14,22 – 16,4 mm. „Výsledky experimentu potvrdzujú predpoklad, že parametre drsnosti povrchu a miera odstraňovania materiálu boli ovplyvnené rýchlosťou pohybu reznej hlavy a mierou abrazívneho hmotnostného prietoku. Je potrebné poznamenať, že odstránenie materiálu a výsledná kvalita je závislá od charakteru materiálu, priemeru obrábania, hĺbky rezu a technologických parametrov,“ konštatuje riešiteľský tím.

Nové spôsoby

Vedci vo svojej práci uviedli, že neustály vývoj nových zliatin a kompozitných materiálov by mohol otvoriť nový priestor pre aplikácie abrazívnym vodným lúčom. „Nový spôsob generovania hydro-abrazívneho rezania vodným lúčom – závesným vodným lúčom poskytuje výrazne vyššiu účinnosť v porovnaní s klasickým abrazívnym vodným lúčom. Obrábanie materiálov s využitím závesného vodného lúča by mohlo priniesť lepšie výsledky aj pre hrubovanie zliatin.“

V rámci tejto vedeckej práce boli prezentované ďalšie výsledky experimentov z dezintegrácie grafitu a zliatiny hliníka. „Pri postupnom navyšovaní hĺbky rezu (prechodom po trajektórii pohybu) došlo u obrobku grafitu k navyšovaniu hodnôt parametrov drsnosti. To platí pre fokusačnú dýzu s priemerom df1 = 0,5 mm aj df2 = 0,78 mm,“ uviedol prof., Ing. Sergej Hloch, PhD. Podobný stav možno sledovať aj pri obrábaní zliatiny hliníka.

obrábanie grafitu (a) a obrábanie zliatiny hliníka (b)

 

Pokračuje, že z pohľadu hodnôt obrobených priemerov možno sledovať zmeny u obidvoch materiálov. „Pri priemere fokusačnej dýzy df1 = 0,5 mm aj df2 = 0,78 mm nedošlo k obrobeniu na presný požadovaný priemer, čo bolo zapríčinené rozpadom hydroabrazívneho prúdu so vzrastajúcou vzdialenosťou od ústia dýzy. Vzrastajúca hĺbka rezu pri úbere materiálu navyše spôsobovala odraz AWJ od steny neobrobeného materiálu. Na základe menšieho počtu abrazívnych zŕn (fokusačná dýza s priemerom df1= 0,5 mm) možno sledovať u obrobku grafitu aj zliatiny hliníka podstatne väčšie zaoblenia pri prechodoch.“

Podľa vedca, hydroabrazívny prúd  nemal dostatok abrazívnych častíc pre rýchle odobratie materiálu, takže dochádzalo k väčšiemu odrazu prúdu a dlhšiemu vymieľaniu obrobených miest. „Tento rozdiel je možné pozorovať najmä pri zliatine hliníka. Tvarové rozdiely možno opäť sledovať najmä pri zliatine hliníka, takže záverom možno konštatovať, že na výsledný tvar najviac vplývajú vlastnosti obrábaného materiálu a množstvo abrazívnych častíc rozptýlených vo vodnom prúde.“

Bude treba experiment

Prof. Ing. Sergej Hloch, PhD. konštatoval, že pre budúci výskum je vhodné realizovať experiment (obrábanie krehkých, ťažných, pružných a tvrdých materiálov), pri použití fokusačných dýz s rôznym priemerom (df = 0,5; 0,78 a 1,2 mm) a rovnakým množstvom abrazíva pridávaného do vodného prúdu. „Pri obrábaní grafitu došlo u obidvoch prípadoch k ulomeniu koncovej časti, takže možno konštatovať, že smer začiatku a konca obrábania nebol zvolený správne. Vhodným nastavením hodnôt technologických faktorov, korekcií a trajektórií pohybov by ale bolo možné pripravovať jednoduché tvary obrobkov, pre následné dokončovanie konvenčnými metódami.“

Uvedená práca bola podporená Slovenskou agentúrou pre výskum a vývoj na základe zmluvy č. APVV-207-12.

 

Spracovala: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR

Autorizoval: prof. Ing. Sergej Hloch, PhD., TUKE

Ilustračné foto: Pixabay.com

Zdroj: ICMEM 2016, sciencedirect.com

Uverejnila: ZVČ

Súvisiace:

Hore
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
FVF 2019
Prechod VK na VND - jar
Vedec roka 2018
Veda v Centre
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
TVT 2018 články
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Svetlu by trvalo 0.13 sekundy obletieť zem.