PRZEGLĄD MECHANICZNY 9/2014

15.02.2015 Views

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) PL ISSN 0033-2259 INDEKS 245836 9’14 MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY rok za∏o˝enia 1935

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT)<br />

PL ISSN 0033-2259<br />

INDEKS 245836<br />

9’14<br />

MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY<br />

rok za∏o˝enia 1935


Z KRAJU I ZE ÂWIATA<br />

W polskim skanerze do wykrywania<br />

niebezpiecznych przesy∏ek<br />

wykorzystano fale terahercowe,<br />

które przechodzà przez wi´kszoÊç<br />

suchych niemetalicznych substancji,<br />

takich jak plastik, tekstylia,<br />

papier. Elementy potrzebne do<br />

jednego z pierwszych tego typu<br />

urzàdzeƒ na Êwiecie powstajà<br />

w Warszawskim Instytucie Wysokich<br />

CiÊnieƒ PAN (UNIPESS) przy<br />

wspó∏pracy Parku Innowacyjnego<br />

Celestynów i Centrum Zaawansowanych<br />

Technologii i Materia∏ów<br />

(CEZAMET) w Warszawie. Zakres<br />

zastosowania fal terahercowych,<br />

nazywanych submilimetrowymi,<br />

wykracza poza kontrol´ bezpieczeƒstwa.<br />

Opracowane przez polskich<br />

naukowców êród∏o i detektor<br />

promieniowania terahercowego<br />

mogà byç przydatne w kontroli<br />

jakoÊci produkcji, zastosowaniach<br />

medycznych.<br />

W ramach projektu BIOPOL<br />

polscy naukowcy opracowali technologi´<br />

wytwarzania biodegradowalnych<br />

poliestrów, a tak˝e polilaktydu<br />

(PLA). W badaniach uczestniczyli<br />

naukowcy z CBMM PAN,<br />

Instytutu Biopolimerów i W∏ókien<br />

Chemicznych w ¸odzi oraz Wydzia∏u<br />

Chemicznego PW. Z polimerów<br />

biodegradowalnych mo˝na<br />

produkowaç nie tylko opakowania<br />

foliowe, ale tak˝e – po modyfikacji<br />

ich w∏aÊciwoÊci – produkty codziennego<br />

u˝ytku, czy bardziej<br />

trwa∏e przedmioty, np. siding. Materia∏y<br />

te rozpada∏yby si´ w wyniku<br />

odpowiedniego kompostowania.<br />

Innym zastosowaniem biodegradowalnych<br />

polimerów mo˝e byç<br />

tworzenie z nich otoczek do Êrodków<br />

ochrony roÊlin, które by∏yby<br />

stopniowo uwalniane, oraz os∏onek<br />

do leków, które uwalnia∏yby substancj´<br />

czynnà dopiero po jakimÊ<br />

czasie.<br />

Projekt Bio-Implant zdoby∏ z∏oty<br />

medal Ministerstwa Edukacji,<br />

Szkolnictwa Wy˝szego i Badaƒ<br />

Naukowych Francji na Mi´dzynarodowych<br />

Targach WynalazczoÊci<br />

Concours Lepin w Pary˝u. Celem<br />

projektu Bio-Implant jest opracowanie<br />

i przygotowanie do wdro-<br />

˝enia nowatorskich produkcji in-<br />

˝ynierii tkankowej (bioimplantów)<br />

wspomagajàcych regeneracj´ i odtworzenie<br />

rozleg∏ych ubytków tkanek<br />

kostnych. Wspó∏pracujà w nim<br />

zespo∏y majàce doÊwiadczenie<br />

oraz odpowiednià baz´ badawczà<br />

w zakresie medycyny, biologii,<br />

in˝ynierii materia∏owej, technik wytwarzania<br />

CAD/CAM oraz informatyki.<br />

Sandvik Coromant wprowadzi∏<br />

na rynek nowe narz´dzie, które<br />

upraszcza gwintowanie ró˝nych<br />

materia∏ów. CoroTap TM –XM to rodzina<br />

gwintowników dla klientów<br />

wykonujàcych obróbk´ ró˝nych<br />

materia∏ów i produkujàcych na<br />

przemian przedmioty w Êrednich<br />

i ma∏ych seriach. ElastycznoÊç zastosowania<br />

tych gwintowników jest<br />

wynikiem unikatowych geometrii<br />

zaprojektowanych specjalnie do<br />

prac w zak∏adach o du˝ej zmiennoÊci<br />

profilu produkcji. Gwintowniki<br />

CoroTap TM –XM sà dost´pne<br />

w trzech gatunkach spe∏niajàcych<br />

wymagania niemal wszystkich<br />

segmentów przemys∏u.<br />

Firma Haas Automation produkuje<br />

rocznie ponad 13 000 maszyn<br />

CNC – pionowych centrów obróbkowych,<br />

poziomych centrów<br />

obróbkowych i centrów tokarskich<br />

– a tak˝e 4800 sto∏ów obrotowych<br />

i aparatów podzia∏owych. Firma<br />

produkuje obecnie oko∏o 60 maszyn<br />

Haas dziennie, a od jej za∏o-<br />

˝enia w 1983 r. sprzeda∏a na ca∏ym<br />

Êwiecie ponad 150 000 maszyn.<br />

Obrabiarki CNC firmy Haas wyrobi∏y<br />

sobie równie˝ mark´ w dziedzinie<br />

edukacji. Firma Haas utrzymuje<br />

relacje partnerskie z ponad<br />

2200 szko∏ami i uczelniami na<br />

ca∏ym Êwiecie. Wed∏ug rankingów<br />

uniwersytetów z ca∏ego Êwiata<br />

przeprowadzonych przez firm´<br />

QS (Quacquarelli Symonds)<br />

w 2013 i <strong>2014</strong> r., 21 z 25 najlepszych<br />

uniwersytetów na Êwiecie<br />

wykorzystuje obrabiarki CNC<br />

firmy Haas w ramach prowadzonych<br />

zaj´ç edukacyjnych,<br />

badaƒ oraz programów rozwoju,<br />

a 9 z 10 najlepszych uniwersytetów<br />

nale˝y do programu centrów<br />

edukacji technicznej firmy Haas<br />

(HTEC).<br />

Nast´pny zeszyt<br />

Innowacje w technologii obróbki korpusów<br />

˝eliwnych<br />

– w publikacji przedstawiono metod´ szybkiej<br />

oceny dok∏adnoÊci wykonania korpusów odlewanych<br />

z wykorzystaniem bezdotykowego<br />

skanera optycznego, a tak˝e propozycj´ metody<br />

ustawienia korpusu w przestrzeni obróbczej,<br />

wykorzystujàcej wyniki pomiaru geometrii<br />

korpusu; obie metody zosta∏y zweryfikowane<br />

w warunkach przemys∏owych.<br />

Koncepcja monolityczna a hierarchiczna<br />

w harmonogramowaniu monta˝u – analiza<br />

porównawcza wybranych metod<br />

– porównano trzy metody harmonogramowania<br />

monta˝u, opracowane przez autora<br />

artyku∏u, dotyczà one jednokierunkowych,<br />

wielostadialnych linii monta˝owych, w których<br />

równoczeÊnie mogà byç montowane ró˝ne<br />

typy produktów, wszystkie metody przeznaczone<br />

sà do wyboru dok∏adnie jednej sekwencji<br />

monta˝owej dla ka˝dego produktu.<br />

Wp∏yw warunków skrawania ekologicznego<br />

(MQCL i MQL) na struktur´ geometrycznà<br />

obrobionej powierzchni ze stali nierdzewnej<br />

2H13<br />

– w pracy przedstawiono wyniki badaƒ wp∏ywu<br />

sposobu ch∏odzenia na wybrane parametry<br />

chropowatoÊci powierzchni obrobionej stali<br />

nierdzewnej ze stali 2H13, porównywano<br />

metody skrawania na sucho, ch∏odzenia spr´-<br />

˝onym powietrzem, metodami Minimum<br />

Quantity Cooling Lubrication (MQCL) oraz Minimum<br />

Quantity Lubrication (MQL) przy toczeniu<br />

z ró˝nymi posuwami i pr´dkoÊciami skrawania.<br />

Modu∏owy manipulator pneumatyczny z chwytakiem<br />

podciÊnieniowym<br />

– w artykule przedstawiono budow´ modu∏owego<br />

manipulatora pneumatycznego z chwytakiem<br />

podciÊnieniowym; zastosowanie unikalnego<br />

systemu mocowania pozwala na ∏atwà<br />

i szybkà wymian´ chwytaka w zale˝noÊci od<br />

wymogów procesu technologicznego.<br />

Wykorzystanie lasera pomiarowego wspó∏pracujàcego<br />

z robotem przemys∏owym do<br />

sortowania cz´Êci<br />

– w artykule przedstawiono mo˝liwoÊci wykorzystania<br />

wspó∏pracy robota przemys∏owego<br />

z laserem pomiarowym do realizacji okreÊlonego<br />

zadania.


ROK WYD. LXXIII<br />

PRZEGLÑD <strong>MECHANICZNY</strong><br />

PATRONAT:<br />

Stowarzyszenie In˝ynierów<br />

Mechaników i Techników Polskich<br />

WRZESIE¡ <strong>2014</strong> • NR 9/14<br />

WYDAWCA:<br />

Instytut Mechanizacji Budownictwa<br />

i Górnictwa Skalnego<br />

ul. Racjonalizacji 6/8<br />

02-673 Warszawa<br />

Informacje dla autorów<br />

Za treÊç og∏oszeƒ i p∏atnych wk∏adek redakcja nie odpowiada<br />

Miesi´cznik notowany na liÊcie czasopism punktowanych<br />

Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego – 5 pkt.<br />

Wydanie publikacji dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego<br />

Wersja pierwotna: druk<br />

Nak∏ad 1000 egz.<br />

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT)<br />

SPIS TREÂCI<br />

PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE<br />

ARTYKU¸Y G¸ÓWNE<br />

Badanie charakterystyk statycznych wybranych<br />

sprz´gie∏ podatnych – Krzysztof Filipowicz,<br />

Maciej KwaÊny<br />

Badania doÊwiadczalne przebiegu deformacji<br />

miedzianych próbek walcowych podczas<br />

symetrycznego testu Taylora – Jacek Janiszewski,<br />

Marcin Sarzyƒski, Kamil Kociszewski<br />

Zgrzewanie rezystancyjne cienkich elementów<br />

oraz mikrozgrzewanie – Micha∏ Baranowski,<br />

Adam Kondej<br />

Application of laser speckles to localized necking<br />

and cracking detection in Erichsen cupping<br />

test – Cezary Jasiƒski, Andrzej Kocaƒda<br />

METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE<br />

Tomografia komputerowa w przemyÊle – przyk∏ad<br />

zastosowania<br />

TECHNOLOGIE CHRONIÑCE ÂRODOWISKO<br />

Piec do recyklingu z∏omu obiegowego stopów<br />

magnezu – Piotr Dudek, Aleksander Fajkiel<br />

Dane topograficzne umo˝liwiajà proekologicznà<br />

jazd´<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

str.<br />

2<br />

3<br />

31<br />

37<br />

44<br />

49<br />

55<br />

56<br />

56<br />

ADRES REDAKCJI:<br />

IMBiGS – „Przeglàd Mechaniczny”<br />

ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa<br />

tel./fax: 22 8538113, tel. 22 8430201 w. 255<br />

e-mail: pmech@imbigs.pl<br />

http://www.przegladmechaniczny.pl<br />

REDAGUJE ZESPÓ¸:<br />

Redaktor naczelny: dr in˝. Martyna Jachimowicz<br />

Zast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew Dàbrowski<br />

Sekretarz redakcji: mgr Anna Massé<br />

Redaktorzy tematyczni: prof. nzw. dr hab. in˝. Dariusz<br />

Boroƒski (Mechanika p´kania), dr in˝. Rafa∏ Dalewski<br />

(Aerodynamika), prof. dr hab. in˝. Andrzej Kocaƒda (Technologie<br />

wytwarzania), prof. nzw. dr hab. in˝. Gabriel Kost<br />

(Automatyka i robotyka), prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ<br />

(Podstawy konstrukcji maszyn), prof. dr hab. in˝. Tadeusz<br />

Smolnicki (Komputerowe metody CAD/CAM/CAE), prof.<br />

nzw. dr hab. in˝. Robert Sobiecki (In˝ynieria materia∏owa),<br />

dr in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hydraulika i pneumatyka)<br />

Redaktor statystyczny: dr in˝. Tomasz Miros∏aw<br />

Redaktor j´zykowy: mgr Anna Massé<br />

RADA PROGRAMOWA:<br />

Prof. Witold Gutkowski – przewodniczàcy (IMBiGS), dr in˝.<br />

Tomasz Babul (SIMP), prof. Jan B∏achut (University of<br />

Liverpool), prof. Aleksander S. Bokhonsky (Sewastopol<br />

National Technical University), prof. Czes∏aw Cempel<br />

(Polit. Poznaƒska), prof. Grzegorz Glinka (University of<br />

Waterloo), prof. Krzysztof Go∏oÊ (Polit. Warszawska,<br />

IMBiGS), prof. Tadeusz Kacperski (IMBiGS), prof. Jaromir<br />

K. Klouda (Technical and Test Institute for Construction<br />

Prague), prof. Janusz Kowal (AGH), prof. Mychaj∏o Lobur<br />

(Lviv Technical University), prof. Jerzy Ma∏achowski (WAT),<br />

prof. Aleksander N. Mikhaylov (Donetsk National Technical<br />

University), prof. Konrad Okulicz (Cologne University<br />

of Applied Sciences), prof. Eugeniusz Rusiƒski (Polit.<br />

Wroc∏awska), prof. Ryszard Pyrz (Aalborg University), prof.<br />

Andrzej Seweryn (Polit. Bia∏ostocka), dr hab. in˝. Roman<br />

Staniek, prof. nzw. (SIMP), prof. Jan Szlagowski (Polit.<br />

Warszawska), prof. Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska),<br />

prof. Wies∏aw Tràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), prof.<br />

W∏adys∏aw W∏osiƒski (PAN), prof. Nenad Zrnic (University<br />

of Belgrade), prof. Xu Bingye (Tsinhua University)<br />

KIEROWNIK ZAK¸ADU WYDAWNICTW I PROMOCJI:<br />

Ryszard Kwiecieƒ – tel. kom. 602 390 703<br />

e-mail: r.kwiecien@imbigs.pl<br />

WARUNKI PRENUMERATY<br />

Przyj´cie prenumeraty – wy∏àcznie na podstawie dokonanej<br />

wp∏aty.<br />

Na blankiecie wp∏at nale˝y podaç nast´pujàce dane:<br />

dok∏adnà nazw´ i adres (z kodem pocztowym) zamawiajàcego,<br />

nazw´ czasopisma, liczb´ egzemplarzy i okres<br />

prenumeraty.<br />

Wp∏aty – zgodnie z podanymi cenami nale˝y dokonaç<br />

w banku lub UPT na konto IMBiGS – BPH S.A.<br />

O/Warszawa nr 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850.<br />

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – osoby<br />

prawne i fizyczne. Nale˝y podaç dok∏adny adres odbiorcy<br />

za granicà. Cena prenumeraty jest dwukrotnie wy˝sza od<br />

ceny normalnej. Zmiany w prenumeracie, np. zmian´<br />

liczby tytu∏ów, liczby egzemplarzy, rezygnacj´ z prenumeraty<br />

itp. mo˝na zg∏aszaç pisemnie, z mocà obowiàzujàcà<br />

od nast´pnego kwarta∏u.<br />

Cena prenumeraty na <strong>2014</strong> r.:<br />

kwartalnie – 72 z∏<br />

pó∏rocznie – 144 z∏<br />

rocznie – 288 z∏<br />

Informacji o prenumeracie udziela redakcja.<br />

Dtp: „AWiWA” - tel. 22 7804598<br />

Druk: Oficyna Poligraficzna APLA Sp. j.<br />

ul. Sandomierska 89, 25-325 Kielce<br />

1


Informacje dla autorów<br />

Do redakcji nale˝y przys∏aç zg∏oszenie autorskie zawierajàce dane teleadresowe autora, tytu∏ proponowanego<br />

artyku∏u, liczb´ stron, rys. i tabel oraz krótkie streszczenie pracy*. Po otrzymaniu informacji o zaakceptowaniu<br />

proponowanego tematu, nale˝y przys∏aç tekst pracy przygotowany zgodnie ze wskazówkami redakcyjnymi oraz<br />

wype∏niony formularz oÊwiadczenia i 2 egzemplarze podpisanej umowy licencyjnej*. Licencja niewy∏àczna oznacza,<br />

˝e Autor mo˝e w dalszym ciàgu samodzielnie korzystaç z utworu, a tak˝e udzielaç kolejnych licencji nowym<br />

licencjobiorcom, które upowa˝niajà ich do korzystania z utworu na tym samym polu eksploatacji, co licencja<br />

licencjobiorcy pierwotnego.<br />

Nades∏ane artyku∏y sà poddawane redakcyjnej ocenie formalnej i otrzymujà numer redakcyjny identyfikujàcy je na<br />

dalszych etapach procesu wydawniczego.<br />

Wszystkie artyku∏y przysy∏ane do redakcji sà recenzowane. Warunkiem publikacji jest uzyskanie pozytywnej recenzji.<br />

Redakcja nie wyp∏aca honorariów autorskich.<br />

Wskazówki dotyczàce przygotowania artyku∏u<br />

Artyku∏y przeznaczone do opublikowania w „Przeglàdzie Mechanicznym” powinny mieç naukowo-techniczny charakter<br />

i byç powiàzane z aktualnymi problemami przemys∏u.<br />

Artyku∏y powinny byç oryginalne, przez co nale˝y rozumieç, ˝e nie by∏y dotychczas publikowane w ca∏oÊci lub<br />

znaczàcej cz´Êci (jeÊli artyku∏ jest fragmentem innej pracy, np. doktorskiej, habilitacji, to informacja o tym powinna znaleêç<br />

si´ w spisie literatury).<br />

Artyku∏ powinien obejmowaç wàski temat, ale potraktowany mo˝liwie wyczerpujàco. Nale˝y unikaç powtarzania<br />

wiadomoÊci ogólnie znanych, uj´tych w wydawnictwach ksià˝kowych.<br />

Je˝eli dane zagadnienie jest obszerne, nale˝y rozbiç je na fragmenty stanowiàce odr´bne artyku∏y, które mogà byç<br />

publikowane niezale˝nie od siebie.<br />

Artyku∏y powinny odznaczaç si´ jasnà i logicznà budowà: materia∏ powinien byç podzielony na cz´Êci, których tytu∏y<br />

muszà odtwarzaç treÊç w nich zawartà. Wnioski z przeprowadzonych rozwa˝aƒ powinny byç wyraêne i jasno sformu∏owane<br />

na koƒcu artyku∏u.<br />

TreÊç artyku∏u powinna byç odpowiednio uzupe∏niona rysunkami, fotografiami, schematami itp., jednak liczb´ ilustracji<br />

nale˝y ograniczyç do niezb´dnych.<br />

Tytu∏ artyku∏u nale˝y podaç w j´z. polskim i j´z. angielskim i do∏àczyç krótkie streszczenie w j´zyku polskim i angielskim<br />

oraz s∏owa kluczowe polskie i angielskie.<br />

Obj´toÊç artyku∏u nie powinna przekraczaç 8 stron (1 strona – 1800 znaków).<br />

Do artyku∏u nale˝y do∏àczyç adres do korespondencji i adres poczty elektronicznej autorów.<br />

Praca powinna byç dostarczona w wersji elektronicznej w formacie*doc, *docx. Równania powinny byç zapisane<br />

w edytorach wzorów, z wyraênym rozró˝nieniem 0 i O. Je˝eli równania przekraczajà szerokoÊç szpalty (8 cm), nale˝y<br />

je przenieÊç, a niedajàce si´ przenieÊç zapisaç na szerokoÊç 2 szpalt (16 cm).<br />

Redakcja nie przepisuje tekstów i nie wykonuje rysunków. Oprócz pliku *doc, *docx zalecane jest, aby autorzy<br />

dostarczali pliki êród∏owe rysunków (najlepiej w formacie *.eps, *jpg lub * tif).<br />

Rysunki oraz wykresy muszà byç wykonane czytelnie, z uwzgl´dnieniem faktu, ˝e szerokoÊç szpalty w czasopiÊmie<br />

wynosi 8 cm, szerokoÊç kolumny – 17 cm, wysokoÊç kolumny – 24,5 cm.<br />

Opisy na rysunkach zmniejszonych do tej wielkoÊci powinny byç czytelne i nie ni˝sze od 2 mm.<br />

Autorzy sà zobowiàzani do podawania na koƒcu artyku∏u pe∏nego wykazu êróde∏ wykorzystywanych przy jego<br />

opracowaniu i podawania w treÊci odpowiednich odsy∏aczy do kolejnego numeru pozycji cytowanej w spisie literatury.<br />

Spis literatury, przygotowany wg kolejnoÊci powo∏aƒ, powinien zawieraç: przy ksià˝kach – nazwisko i pierwszà liter´<br />

imienia autora, tytu∏ ksià˝ki, wydawc´, rok i miejsce wydania (ewentualnie numery stron); przy czasopismach – nazwisko<br />

i imi´ autora, tytu∏ artyku∏u, nazw´ czasopisma, numer i rok (ewentualnie numery stron). Nie stosujemy cyrylicy – taki<br />

tekst nale˝y podaç w transkrypcji wydawniczej na alfabet ∏aciƒski. Spis literatury powinien przedstawiaç aktualny stan<br />

wiedzy i uwzgl´dniaç pozycje z literatury Êwiatowej.<br />

Autorzy gwarantujà, ˝e treÊç pracy i rysunki sà ich w∏asnoÊcià (lub podajà êród∏o pochodzenia rysunków). Autorzy<br />

zg∏aszajàc artyku∏, przekazujà Wydawcy prawa do jego publikacji w formie drukowanej i elektronicznej.<br />

Redakcja b´dzie dokumentowaç wszelkie przejawy nierzetelnoÊci naukowej, zw∏aszcza ∏amania i naruszania zasad etyki<br />

obowiàzujàcych w nauce.<br />

Procedura recenzowania<br />

Procedura recenzowania artyku∏ów w czasopiÊmie jest zgodna z zaleceniami Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa<br />

Wy˝szego zawartymi w opracowaniu „Dobre praktyki w procedurach recenzyjnych w nauce”, Warszawa 2011.<br />

Autorzy, którzy przysy∏ajà artyku∏ do publikacji, sà Êwiadomi (Informacje dla autorów), ˝e wszystkie prace publikowane<br />

w „Przeglàdzie Mechanicznym” podlegajà ocenie recenzentów i wyra˝ajà zgod´ na procedur´ recenzowania, a redakcja<br />

wysy∏a do autorów informacj´ o przyj´ciu artyku∏u i wys∏aniu go do recenzentów. Do oceny ka˝dej publikacji powo∏uje<br />

si´ co najmniej dwóch niezale˝nych recenzentów.<br />

Redakcja dobiera recenzentów rzetelnych i jak najbardziej kompetentnych w danej dziedzinie, którzy nie sà cz∏onkami<br />

redakcji pisma, sà specjalistami w danej dziedzinie oraz nie sà zatrudnieni w placówce wydajàcej pismo. Nades∏ane<br />

artyku∏y nie sà nigdy wysy∏ane do recenzentów z tej samej placówki, z której pochodzi autor. Prace recenzentów sà poufne<br />

i anonimowe. Recenzja musi mieç form´ pisemnà i koƒczyç si´ jednoznacznym wnioskiem o dopuszczeniu artyku∏u<br />

do publikacji w „Przeglàdzie Mechanicznym” lub jego odrzuceniu. W przypadku pracy w j´zyku obcym, co najmniej jeden<br />

z recenzentów jest afiliowany w instytucji zagranicznej innej ni˝ narodowoÊç autora pracy. Autorzy sà informowani<br />

o wynikach recenzji oraz otrzymujà je do wglàdu. W sytuacjach spornych redakcja powo∏uje dodatkowych recenzentów.<br />

Ka˝dy artyku∏ zawierajàcy wyniki badaƒ doÊwiadczalnych kierowany jest tak˝e do redaktora statystycznego.<br />

Lista recenzentów publikowana jest w ostatnim zeszycie ka˝dego rocznika.<br />

Informacja dla recenzentów<br />

Redakcja zwraca si´ do Recenzentów z uprzejmà proÊbà o zwrot recenzji w ciàgu 4 tygodni (formularz recenzji<br />

dost´pny na stronie internetowej)*.<br />

* Formularze dost´pne na stronie internetowej www.przegladmechaniczny.pl.<br />

2 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

Innowacje – Technologie – Maszyny Polska <strong>2014</strong><br />

W tegorocznej edycji ITM Polska<br />

w ramach 6 salonów tematycznych<br />

wzi´∏o udzia∏ kilkaset firm<br />

z Polski i z 30 krajów. Zagraniczni<br />

wystawcy pochodzili m.in. z Austrii,<br />

Belgii, Chin, Czech, Danii, Francji,<br />

Hiszpanii, Holandii, Niemiec, Rumunii,<br />

S∏owacji, S∏owenii, Szwajcarii,<br />

Szwecji, Tajwanu, Turcji,<br />

Ukrainy, W´gier, Wielkiej Brytanii,<br />

Fot. 1 AM<br />

W∏och (fot. 1). W tym roku<br />

w Poznaniu mo˝na by∏o zobaczyç<br />

India Show – najwi´kszà w Polsce<br />

ekspozycj´ mo˝liwoÊci przemys∏u<br />

in˝ynieryjnego z Indii, które by∏y<br />

Krajem Partnerskim ITM Polska<br />

<strong>2014</strong>. W ramach Salonu Mach-Tool<br />

wystawia∏o si´ ponad 100 indyjskich<br />

firm z sektora technologicznego<br />

(fot. 2). Wystawcy zagraniczni<br />

ze Szwajcarii, Landu Badenii-<br />

-Wirtembergii, Tajwanu i Chin zorganizowani<br />

byli w wystàpienia narodowe.<br />

W bie˝àcym roku odnotowano<br />

wy˝szà od ubieg∏orocznej liczb´<br />

zwiedzajàcych – 16 728 osób<br />

Fot. 2 AM<br />

z Polski i zagranicy (na targi zarejestrowali<br />

si´ goÊcie m.in. z Australii,<br />

Czech, Danii, Finlandii, Francji,<br />

Hiszpanii, Holandii, Indii, Izraela,<br />

Kazachstanu, Litwy, Niemiec, Norwegii,<br />

Polski, Portugalii, Rumunii,<br />

S∏owacji, S∏owenii).<br />

Targi by∏y dobrà okazjà do zapoznania<br />

si´ z nowoÊciami rynkowymi<br />

z zakresu produktów, us∏ug<br />

i technologii dla<br />

ró˝nych ga∏´zi<br />

przemys∏u. W 9 pawilonach<br />

wystawcy<br />

zaprezentowali<br />

innowacyjne rozwiàzania<br />

dla takich<br />

bran˝, jak: maszynowa,<br />

motoryzacyjna,<br />

zbrojeniowa,<br />

energetyczna, kolejnictwo.<br />

Ekspozycja<br />

obejmowa∏a<br />

najnowsze modele<br />

robotów, pras kraw´dziowych,<br />

wycinarek<br />

plazmowych,<br />

laserowych i wodnych,<br />

centrów obróbkowych<br />

tokarskich,<br />

elektroerozyjnych,<br />

ró˝nych systemów pomiarowych,<br />

g∏owic spawalniczych,<br />

nitownic pneumatycznych i stacjonarnych,<br />

wciàgników ∏aƒcuchowych,<br />

gratowarek, ukosowarek,<br />

a tak˝e nowych systemów do<br />

manualnego programowania obrabiarek<br />

CNC, programów do zarzàdzania<br />

produkcjà i gospodarkà<br />

narz´dziami. Wielu wystawców<br />

zaprezentowa∏o stanowiska zrobotyzowane<br />

i elementy<br />

automatycznych<br />

linii produkcyjnych<br />

(fot. 3).<br />

W przedstawionych<br />

rozwiàzaniach<br />

dominujàca<br />

by∏a tendencja do<br />

oszcz´dnoÊci surowców,<br />

materia-<br />

∏ów i energii oraz<br />

elastycznoÊci produkcji.<br />

Poniewa˝ metale<br />

zosta∏y przyznane<br />

przed targami, nagrodzone<br />

produkty<br />

by∏y dodatkowo<br />

Fot. 3 AM<br />

eksponowane na stoiskach przez<br />

stosowne oznaczenie (fot. 4).<br />

NowoÊcià tegorocznych targów<br />

ITM Polska by∏ Salon CAD/CAM,<br />

w ramach którego kilkanaÊcie firm<br />

tworzàcych programy, np.: Man<br />

and Machine, Prosolutions, Delcam,<br />

Siemens, 3D Master, WMP<br />

Systems, Nicom, Lantek, 3D Lab,<br />

Smart Solutions, prezentowa∏o<br />

m.in. oprogramowanie z zakresu<br />

symulacji odlewania metali, projektowania,<br />

konstruowania wyrobów,<br />

tworzenia dokumentacji i analiz<br />

in˝ynierskich, programowania<br />

obróbki mechanicznej na maszynach<br />

CNC, skanery 3D wspierajàce<br />

in˝ynieri´ odwrotnà oraz<br />

drukarki 3D s∏u˝àce m.in. do<br />

szybkiego prototypowania. Firma<br />

Procad zorganizowa∏a po raz<br />

pierwszy warsztaty dla specjalistów<br />

pt. „360 stopni wokó∏ projektowania”.<br />

Swojà pierwszà edycj´ mia∏o<br />

w tym roku Forum Odlewnicze<br />

FOCAST. Wzi´∏o w nim udzia∏<br />

ponad 100 firm: odlewni, producentów<br />

maszyn i urzàdzeƒ, dostawców<br />

komponentów i instytutów<br />

bran˝owych. Zakres tematyczny<br />

Forum to m.in.: odlewy ˝eliwne,<br />

ze staliwa i ze stopów metali<br />

nie˝elaznych, odkuwki oraz<br />

projektowanie i wytwarzanie maszyn,<br />

urzàdzeƒ i ca∏ych linii dla<br />

odlewnictwa, materia∏y formierskie,<br />

obróbka cieplna odlewów, wspomaganie<br />

komputerowe w projektowaniu<br />

odlewów.<br />

Najwi´kszym salonem tematycznym<br />

targów ITM Polska by∏<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

3


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

Fot. 4 AM<br />

MACH-TOOL. Firmy prezentowa∏y<br />

ofert´ z zakresu technologii<br />

plastycznej obróbki blach, ofert´<br />

skierowanà do s∏u˝b utrzymania<br />

ruchu i obs∏ugi linii produkcyjnych,<br />

manipulatory (fot. 5),<br />

najnowszà ofert´ narz´dzi i aparatury<br />

kontrolno-pomiarowej, najnowoczeÊniejsze<br />

rozwiàzania z zakresu<br />

obrabiarek do obróbki ubytkowej<br />

metali. Liczne firmy prezentowa∏y<br />

roboty przemys∏owe<br />

(Fanuc Robotics, Kuka Roboter,<br />

Mitsubishi Electric, Panasonic,<br />

Yaskawa).<br />

Wiele produktów pokazano jako<br />

„nowoÊç”. WÊród nich znalaz∏ si´<br />

robot Yaskawa SDA20D, który<br />

wspó∏pracuje z prasà kraw´dziowà<br />

firmy Boschert (fot. 6), wiertarka<br />

promieniowa EKODRILL60,<br />

firmy Ekomet, której konstrukcja<br />

jest ciàgle modernizowana, prasy<br />

kraw´dziowe Dyna-Pres i Toolcell<br />

z automatycznà zmianà narz´dzi<br />

firmy LVD. Firma Stigal jako nowoÊç<br />

przedstawi∏a zrobotyzowane stanowisko<br />

do obróbki profili i kszta∏towników:<br />

robot (Fanuc) wspó∏dzia∏a<br />

z przecinarkà plazmowà<br />

(Stigal) wyposa˝onà w g∏owic´<br />

Multi3D, co umo˝liwia szybkà obróbk´<br />

profili i kszta∏tów – pe∏na<br />

automatyzacja ci´cia i frezowania<br />

zapewnia wielokrotny wzrost wydajnoÊci<br />

produkcji (fot. 7). NowoÊcià<br />

na rynku jest tak˝e wycinarka<br />

laserowa 2D TrueLaser 5030<br />

fiber z opcjà BrightLine, umo˝liwiajàca<br />

ci´cie ró˝nego rodzaju<br />

blach grubych i cienkich na jednej<br />

maszynie. Nowym rozwiàzaniem<br />

by∏o tak˝e nagrodzone Z∏otym Medalem<br />

mobilne urzàdzenie pomiarowe<br />

SCHATZ INSPECT, pozwalajàce<br />

na pomiar wielu wartoÊci:<br />

momentu, kàta, si∏y mocujàcej,<br />

momentu na gwincie Êruby oraz<br />

nakr´tki. WÊród bardzo licznych<br />

nowoÊci znalaz∏y si´ tak˝e nowe<br />

modele drutowego i wg∏´bnego<br />

centrum elektroerozyjnego Agie<br />

Charmilles i centrum obróbkowe<br />

Mikron.<br />

Targowà ekspozycj´ przemys-<br />

∏owà uzupe∏nia∏y prezentacje redakcji<br />

pism bran˝owych.<br />

Targom, ju˝ tradycyjnie, towarzyszy∏y<br />

imprezy cykliczne, takie<br />

jak XII Forum In˝ynierskie „Innowacje<br />

w budowie mostów” organizowane<br />

przez FSNT NOT i MTP,<br />

Fot. 6 AM<br />

Fot. 7 AM<br />

podczas którego przedstawiono<br />

m.in. ofert´ nauki w zakresie<br />

innowacji w budownictwie mostowym<br />

(fot. 8). W ramach Forum<br />

odby∏y si´ cztery panele dyskusyjne:<br />

wsparcie innowacji w nowej<br />

perspektywie finansowej<br />

<strong>2014</strong> – 2020, oferta nauki w zakresie<br />

innowacji w budownictwie<br />

mostowym, zastosowane innowacje<br />

w budowie mostów oraz<br />

in˝ynier budownictwa innowatorem.<br />

Tak jak co roku, podczas<br />

targów odbywa∏y si´ tak˝e seminaria<br />

organizowane przez firmy<br />

i instytuty oraz warsztaty „Poligon<br />

Umiej´tnoÊci”.<br />

Nowà imprezà towarzyszàcà<br />

by∏a II Powszechna Wystawa<br />

Krajowa „Konkurencyjna Polska”<br />

1989 – <strong>2014</strong>, b´dàca formà uczczenia<br />

wolnej Polski. Wystawa z∏o˝ona<br />

zosta∏a z fotografii przedstawiajàcych<br />

polskie sukcesy i osiàgni´cia<br />

z ostatnich 25 lat.<br />

Fot. 5 AM<br />

Fot. 8 AM<br />

4 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

Z∏oty Medal MTP<br />

1. Pionowe centrum obróbcze FEHLMANN PICO-<br />

MAX ® 75 Fehlmann AG Maschinenfabrik, Szwajcaria,<br />

2. 5-osiowe frezarskie Centrum obróbkowe DMU 70<br />

ecoline FAMOT PLESZEW, Pleszew,<br />

3. Diament Fiber Laser z systemem PCS (System<br />

Kontroli Przebijania) Eckert AS sp. z o.o., Legnica,<br />

4. BASIC Tower elementy d∏ugie Friedrich Remmert<br />

GmbH, Niemcy,<br />

5. Centrum obróbkowe Mikron HSM 500 LP wraz<br />

z optycznym systemem pomiarowym ITM Mikron<br />

Agie Charmilles AG, Szwajcaria,<br />

6. Iskrobezpieczny System Sterowania KOGAster<br />

GABRYPOL sp.j. Z. i R. Juszczyk, Katowice,<br />

7. Prasa kraw´dziowa z automatycznà zmianà narz´dzi<br />

TOOLCELL LVD COMPANY NV, Belgia,<br />

8. Nitownica wspó∏rz´dnoÊciowa sterowana numerycznie<br />

RNC BalTec Maschinenbau AG, Szwajcaria,<br />

9. Laser PowerCut 8kW Firma Kimla, Cz´stochowa,<br />

10. Indukcyjne formy wtryskowe dla z∏àczy elektrotechnicznych<br />

i elektronicznych Konsorcjum PHOENIX-<br />

TECH w sk∏adzie: Phoenix Contact Wielkopolska<br />

sp. z o.o., Politechnika Poznaƒska, Wydzia∏ Budowy<br />

Maszyn i Zarzàdzania, Instytut Technologii Mechanicznej,<br />

Instytut Technologii Materia∏ów, Poznaƒ,<br />

11. Wycinarka laserowa Mitsubishi eX 4,5 kW z przystawkà<br />

do ci´cia w rurach i profilach, obszar roboczy<br />

1500x 3000 Mitsubishi Electric Corporation, Japonia,<br />

12. SCHATZ INSPECTpro SCHATZ AG, Niemcy,<br />

13. Shear Genius SGe6, zintegrowana wykrawarka<br />

z gilotynà kàtowà Prima Power, Finlandia,<br />

14. P∏ytki skrawajàce z pow∏okà w technologii Inveio<br />

SANDVIK POLSKA sp. z o.o., Warszawa,<br />

15. SINUMERIK Funkcja wykrywania kolizji Siemens AG,<br />

16. Robot spawalniczy TM-1400WG3 PANASONIC IN-<br />

DUSTRIAL DEVICES SALES EUROPE GmbH, Niemcy,<br />

17. Wycinarka laserowa 2D TruLaser 5030 fiber – z opcjà<br />

BrightLine fiber TRUMPF GmbH + Co. KG, Niemcy.<br />

Z∏oty Medal MTP – Salon Nauka dla Gospodarki<br />

18. Analizator w∏aÊciwoÊci akustycznych produktów<br />

spo˝ywczych Centralny OÊrodek Badawczo-Rozwojowy<br />

Aparatury Badawczej i Dydaktycznej COBRABID<br />

sp. z o.o., Warszawa,<br />

19. Technologia otrzymywania stopów ren-nikiel IN-<br />

STYTUT METALI NIE˚ELAZNYCH, Gliwice,<br />

20. O∏owiowe akumulatory kwasowe 12V GALAXY<br />

GOLD POWER PPUH AUTOPART JACEK BÑK sp.<br />

z o.o., Mielec,<br />

21. Reaktor ciÊnieniowy do wytwarzania materia∏ów<br />

wysokoporowatych (gazarów struktur typu „lotus”)<br />

INSTYTUT ODLEWNICTWA, Kraków,<br />

22. Metoda i urzàdzenie do zgrzewania z serwomechanicznym<br />

dociskiem INSTYTUT SPAWALNICTWA,<br />

Gliwice,<br />

23. Multiplikujàca przek∏adnia hydrostatyczna do Ma∏ych<br />

Elektrowni Wodnych Zak∏ad Hydrauliki Si∏owej<br />

HYDROMAR, Szamotu∏y,<br />

24. Satelitowy agregat pompowy Politechnika Gdaƒska,<br />

Wydzia∏ Mechaniczny,<br />

25. System do manualnego programowania obrabiarki<br />

CNC Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny<br />

w Szczecinie.<br />

Wiert∏a do zadaƒ specjalnych<br />

Do wykonywania bardzo precyzyjnych otworów<br />

w aluminium dotàd wybierane by∏y supertwarde<br />

wiert∏a na bazie polikrystalicznego diamentu (PCD).<br />

Stosowano je w ponad 80% aplikacji w przemyÊle<br />

samochodowym (obróbki bloków cylindrów, g∏owic,<br />

skrzyni biegów, cz´Êci zawieszenia i wielu innych komponentów).<br />

Narz´dzia wykonane z polikrystalicznego<br />

diamentu sà jednak kosztowne. Firma Kennametal<br />

oferuje teraz pe∏now´glikowe wiert∏o Beyond TM specjalnie<br />

przystosowane do obróbki aluminium.<br />

Gatunek w´glika Beyond KN15, z którego wykonane<br />

sà wiert∏a, odznacza si´ bardzo g∏adkà powierzchnià,<br />

która redukuje tarcie na rowkach, obrze˝ach i kraw´dziach<br />

skrawajàcych. Dzi´ki temu uzyskuje si´<br />

doskona∏e odprowadzanie wiórów, nawet w procesach<br />

z minimalnym smarowaniem. Konstrukcj´ nowego<br />

narz´dzia cechuje bardzo wydajne 135-stopniowe<br />

ostrze wiert∏a o doskona∏ej zdolnoÊci centrowania<br />

i zwi´kszonym posuwie oraz ostrych kraw´dziach skrawajàcych,<br />

które ograniczajà si∏y skrawajàce i zwi´kszajà<br />

˝ywotnoÊç narz´dzia. Powi´kszone rowki spiralne<br />

jeszcze bardziej przyspieszajà odprowadzenie wiórów i<br />

redukujà si∏y skrawajàce.<br />

Nowe wiert∏a dost´pne sà w zakresie Êrednic<br />

od 3,0 mm do 20,0 mm i d∏ugoÊciach 3xD i 5xD<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

5


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

(z wewn´trznym doprowadzeniem<br />

ch∏odziwa). Wiert∏a sà dost´pne<br />

w wymiarach metrycznych, calowych,<br />

u∏amkowych i w wersjach do<br />

gwintowania.<br />

Nowe wiert∏o B55_DAL firmy<br />

Kennametal przeznaczone jest do<br />

pakietów kompozytowo-tytanowych<br />

(CFRP-Ti) stosowanych w<br />

przemyÊle lotniczym. W celu zwi´kszania<br />

wytrzyma∏oÊci i minimalizowania<br />

ci´˝aru, przemys∏ lotniczy<br />

stale rozwija wykorzystywanie<br />

kompozytów polimerowych<br />

wzmacnianych w∏óknem szklanym<br />

(CFRP) umieszczanych pomi´dzy<br />

warstwami tytanu lub innych materia∏ów.<br />

Zapewnia to wytrzyma-<br />

∏oÊç skrzyde∏, kad∏ubów, kokpitów<br />

i wielu innych komponentów. Ze<br />

wzgl´du na ca∏kowicie ró˝ne w∏asnoÊci<br />

mechaniczne w∏ókien w´glowych<br />

i metali, wydajne wiercenie<br />

otworów dla elementów z∏àcznych<br />

wymaga od narz´dzi skrawajàcych<br />

du˝ej odpornoÊci na zu˝ycie i stosowanie<br />

optymalnych geometrii.<br />

Istotne jest uzyskanie wysokiej jakoÊci<br />

otworów bez zadziorów i odprysków.<br />

Wiert∏o B55_DAL doskonale odprowadza<br />

wióry zarówno przy stosowaniu<br />

wewn´trznego doprowadzenia<br />

ch∏odziwa, jak i bez ch∏odziwa.<br />

Umo˝liwia wykonywania otworów<br />

w pakietach CFRP-metal w zakresie<br />

Êrednic otworów 3/16–5/8"<br />

(4,763–15,875 mm). Mo˝e byç stosowane<br />

we wszystkich kombinacjach<br />

pakietów: CFRP-Ti-Al, jak<br />

równie˝ CFRP-Ti, CFRP-Al oraz do<br />

zestawów sk∏adajàcych si´ tylko<br />

z Ti lub Al. Wiert∏a te mogà pracowaç<br />

ze standardowym wewn´trznym<br />

doprowadzeniem ch∏odziwa,<br />

z systemem minimalnego smarowania<br />

lub nawet na sucho.<br />

Konstrukcja nowego wiert∏a<br />

B55_DAL o podwójnym kàcie wierzcho∏kowym<br />

cechuje si´ doskona-<br />

∏ym centrowaniem i ostrymi kraw´dziami<br />

pozwalajàcymi na czyste<br />

ci´cie CFRP w górnej warstwie<br />

pakietów i wyjÊcie bez zadziorów<br />

i odprysków po stronie tytanu<br />

lub aluminium. Drobnoziarnisty<br />

gatunek w´glika Beyond KN15<br />

jest mocno wypolerowany w celu<br />

jak najlepszego odprowadzania<br />

wiórów w operacjach z u˝yciem<br />

systemu minimalnego smarowania<br />

lub na sucho.<br />

6 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

7


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

50 lat igus, 30 lat iglidur<br />

– konferencja prasowa firmy igus<br />

Firma igus Êwi´tuje w tym roku 50-lecie istnienia i 30-lecie marki<br />

iglidur. Z tej okazji podczas targów ITM <strong>2014</strong> w Poznaniu, 5 czerwca<br />

br. odby∏a si´ konferencja prasowa. W konferencji udzia∏ wzi´li<br />

przedstawiciele firmy igus, w tym: prezes igus Polska Sp. z o.o.<br />

Marek Wzorek oraz wiceprezes igus GmbH, Head of International<br />

Group Development&Marketing – Artur Pelpliƒski (fot. 1).<br />

Firma igus zosta∏a<br />

za∏o˝ona w<br />

1964 r. w Kolonii.<br />

Obecnie firma zatrudnia<br />

2400 pracowników<br />

na ca-<br />

∏ym Êwiecie, obs∏uguje<br />

ok. 200 tys.<br />

klientów w 35 krajach.<br />

Przedstawiciel<br />

firmy igus Kamil<br />

Kozio∏ przedstawi∏<br />

mark´ iglidur,<br />

która jest obecna na rynku od<br />

30 lat. ¸o˝yska Êlizgowe iglidur<br />

stworzone na bazie trybopolimerów<br />

znajdujà wiele zastosowaƒ,<br />

m.in. sà stosowane w przemyÊle<br />

motoryzacyjnym. Z okazji 30-lecia<br />

marki iglidur 20 stycznia br. w Êwiatowà<br />

podró˝ z Kolonii wystartowa∏<br />

samochód Smart, wyposa-<br />

˝ony w 56 ∏o˝ysk Êlizgowych firmy<br />

igus, który przez wiele tygodni<br />

by∏ poddawany modyfikacjom<br />

w warsztacie Fachhochschule Köln<br />

(Wy˝sza Szko∏a Techniczna w Kolonii].<br />

Samochód rozpowszechnia<br />

motto firmy „plastics for longer<br />

Fot. 1. Firma igus Êwi´tuje w tym roku 50-lecie istnienia<br />

i 30-lecie marki iglidur – z tej okazji podczas targów ITM <strong>2014</strong><br />

w Poznaniu odby∏a si´ konferencja prasowa (fot. mj)<br />

Fot. 2. Na stoisku firmy igus w Poznaniu pokazano 114 nowoÊci<br />

<strong>2014</strong> roku (fot. mj)<br />

life”. Pierwszym etapem podró˝y<br />

by∏a wyprawa do Indii, gdzie samochód<br />

zosta∏ zaprezentowany<br />

na targach Auto Expo. Kolejnym<br />

etapem by∏a podró˝ do Chin. Japonia,<br />

Korea Po∏udniowa i Tajwan<br />

to kolejne kraje na azjatyckiej trasie<br />

pojazdu przed jego wyprawà<br />

do Ameryki. Tam planowany jest,<br />

mi´dzy innymi, etap wiodàcy od<br />

wybrze˝a do wybrze˝a przez<br />

Kanad´ i USA. Kolejny punkt na<br />

planie podró˝y stanowi Europa,<br />

gdzie samochód odwiedzi ró˝nych<br />

klientów, targi i oddzia∏y firmy<br />

igus.<br />

W pojeêdzie<br />

Smart tworzywami<br />

sztucznymi firmy<br />

igus zosta∏o zastàpione<br />

wszystko,<br />

co tylko mo˝liwe<br />

ze wzgl´dów technicznych<br />

(z uwzgl´dnieniem<br />

wymogów<br />

TÜV). Metalowe<br />

∏o˝yska<br />

przy pedale hamulca,<br />

wycieraczkach<br />

i podnoÊnikach<br />

szyb w<br />

oknach, w module<br />

prze∏àcznika biegów, w konsoli<br />

siedzenia, przy hamulcu r´cznym,<br />

generatorze startowym, przy przepustnicy<br />

oraz sk∏adanym dachu<br />

zastàpiono ∏o˝yskami wykonanymi<br />

z polimerów.<br />

114 nowoÊci<br />

Podczas konferencji oraz na<br />

stoisku firmy igus zaprezentowane<br />

zosta∏y te˝ nowe produkty,<br />

wprowadzone do oferty w <strong>2014</strong> r.<br />

(fot. 2).<br />

Jednym ze 114 nowych produktów<br />

jest, pierwszy na Êwiecie,<br />

trybofilament igus do drukarek 3D.<br />

Filament, zaprojektowany specjalnie<br />

do aplikacji ruchomych, jest<br />

Fot. 3. Laureatem z∏otego vectora zosta∏a<br />

portalowa zgrzewarka wysokiej<br />

cz´stotliwoÊci z obrotowà g∏owicà<br />

firmy ZEMAT z ¸odzi (fot. mj)<br />

do 50 razy bardziej odporny<br />

na Êcieranie ni˝ konwencjonalne<br />

materia∏y do druku 3D. Ponadto,<br />

igus oferuje nowà trybotaÊm´<br />

o gruboÊci 0,5 mm wykonanà<br />

z materia∏u iglidur A160. TaÊma ta<br />

mo˝e byç ∏àczona na ró˝ne sposoby,<br />

zapewniajàc swobod´ projektowania<br />

trybologicznych powierzchni<br />

Êlizgowych odpornych<br />

na Êcieranie. Dost´pny jest równie˝<br />

nowy materia∏, który pomaga<br />

usprawniç dotychczasowe zastosowania<br />

– iglidur W300, przez-<br />

8 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

naczony do zapewnienia wysokiej<br />

odpornoÊci na Êcieranie w aplikacjach<br />

w ciàg∏ym ruchu.<br />

Zaprezentowana zosta∏a gama<br />

produktów bezsmarowych, w tym<br />

wytrzyma∏y system ochrony uk∏adu<br />

nap´du drylin SLW do pracy<br />

w trudnych Êrodowiskach oraz<br />

nowe produkty dla przemys∏u spo-<br />

˝ywczego – polimerowe ∏o˝yska<br />

kulkowe nale˝àce do linii xiros.<br />

Wszystkie polimerowe ∏o˝yska<br />

kulkowe xiros sà samosmarowne,<br />

bezobs∏ugowe i odporne na<br />

korozj´.<br />

Na tegorocznych targach Mach-<br />

-Tool igus zaprezentowa∏ nowe<br />

komponenty i systemy zasilania do<br />

pracy w wymagajàcym Êrodowisku<br />

– do usuwania wiórów w obrabiarkach,<br />

do aplikacji heavy duty<br />

w zastosowaniach offshore bàdê<br />

w newralgicznych procesach produkcyjnych<br />

i pomieszczeniach<br />

czystych. By∏y to m.in.: gotowy<br />

do pod∏àczenia system zasilania<br />

readychain speed, szczelny e-prowadnik<br />

typu tuba otwierany z obu<br />

stron, przeznaczony specjalnie dla<br />

przemys∏u obrabiarek. Aby u∏atwiç<br />

wype∏nianie przewodami, mo˝e on<br />

byç otwierany zarówno z lewej,<br />

jak i z prawej strony. Ekstremalna<br />

szczelnoÊç i ochrona przewodów<br />

przed wiórami i odpryskami jest<br />

uzyskiwana dzi´ki specjalnemu<br />

kszta∏towi, który umo˝liwia ich osuwanie<br />

z powierzchni e-prowadnika.<br />

Dodatkowo, prowadnik R2.75<br />

oferuje bardzo ciasny promieƒ<br />

gi´cia rz´du 130 mm.<br />

igus pokaza∏ te˝ nowe, modu-<br />

∏owe rami´ robolink D. W nowym<br />

systemie robolink jest nap´dzany<br />

bezpoÊrednio przez silnik umiejscowiony<br />

na osi. Rozwiàzanie wykorzystuje<br />

lini´ samosmarownych,<br />

talerzowych ∏o˝ysk Êlizgowych PRT<br />

firmy igus, które sà zainstalowane<br />

w polimerowej obudowie. Nowy<br />

system robolink D ró˝ni si´ od poprzednich<br />

rozwiàzaƒ robotowych<br />

firmy igus technologià nap´du.<br />

Do tej pory silniki krokowe nie<br />

by∏y umiejscowione bezpoÊrednio<br />

na ramieniu przegubowym, lecz<br />

na oddzielnej jednostce nap´dowej<br />

zasilanej za pomocà ci´gien,<br />

które by∏y z nià po∏àczone. Nowe<br />

rozwiàzanie sprawia, ˝e system<br />

jest bardzo lekki, a nap´d bezpoÊredni<br />

powoduje, ˝e rami´ przegubowe<br />

jest bardziej wytrzyma∏e<br />

i trwa∏e.<br />

Nagrody vector<br />

Podczas konferencji zaprezentowano<br />

laureatów polskiej edycji<br />

konkursu vector. Nagroda vector<br />

jest przyznawana za innowacyjne<br />

zastosowania systemów zasilania<br />

z wykorzystaniem polimerowych<br />

e-prowadników oraz przewodów.<br />

Do konkursu zg∏oszono 34 rozwiàzania<br />

wykorzystujàce prowadniki<br />

kablowe igus. Laureatem z∏otego<br />

vectora zosta∏a portalowa<br />

zgrzewarka wysokiej cz´stotliwoÊci<br />

z obrotowà g∏owicà firmy ZEMAT<br />

z ¸odzi (fot. 3). Ponadto wyró˝niono:<br />

srebrnym vectorem – wiertnic´<br />

gàsienicowà firmy WAMET<br />

(fot. 4), bràzowym vectorem –<br />

maszyn´ transportowà do nadwozi<br />

samochodowych firmy Fiat Auto<br />

Poland z Tychów.<br />

Fot. 4. Nagrodzona srebrnym vectorem wiertnica gàsienicowa firmy WAMET<br />

(fot. WAMET)<br />

Wiertnica gàsienicowa SWK200 firmy WAMET – nagrodzona srebrnym vectorem – s∏u˝y do wykonywania<br />

otworów ró˝nokierunkowych w gruncie za pomocà nast´pujàcych metod:<br />

– wiercenie obrotowo-udarowe górnà g∏owicà obrotowà (np. do ˝erdzi kotwiàcych „TITAN” itp.),<br />

– wiercenie obrotowe Êwidrem Êlimakowym na sucho dolnà g∏owicà obrotowà,<br />

– wiercenie obrotowe dolnà g∏owicà obrotowà z u˝yciem m∏otka dolnego zasilanego zewn´trznà<br />

spr´˝arkà oraz instalacji odpylajàcej,<br />

– iniekcja za pomocà pompy p∏uczkowej PPT150,<br />

– wiercenie dwuprzewodowe jednoczesne górnà i dolnà g∏owicà obrotowà z u˝yciem rur ok∏adzinowych<br />

nap´dzanych dolnà g∏owicà obrotowà oraz pompy p∏uczkowej,<br />

– wiercenie i iniekcja wysokociÊnieniowa Jet-Grauting.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

9


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

Szeroka gama mo˝liwoÊci projektowania<br />

z produktami igus do ka˝dego ruchu<br />

igus specjalista od trybopolimerów<br />

prezentuje swojà nowà kampani´ dry-tech do aplikacji ruchomych<br />

Firma igus na targach Mach-Tool zaprezentowa∏a ponad 114 nowoÊci, w tym pierwszy na Êwiecie<br />

trybofilament igus do drukarek 3D.<br />

Odporny na Êcieranie materia∏<br />

i trybotaÊma iglidur do drukarek 3D<br />

igus prezentuje swój pierwszy filament do drukarek<br />

3D, zaprojektowany z wykorzystaniem tych samych<br />

w∏aÊciwoÊci, jakimi cechujà si´ samosmarowne ∏o˝yska<br />

iglidur. Filament, zaprojektowany specjalnie do aplikacji<br />

Fot. 2. TrybotaÊma igus<br />

mo˝e byç ∏àczona na<br />

ró˝ne sposoby, zapewniajàc<br />

swobod´ projektowania<br />

trybologicznych<br />

powierzchni Êlizgowych<br />

odpornych na Êcieranie<br />

(êród∏o: igus GmbH)<br />

ruchomych, jest do 50 razy bardziej odporny na Êcieranie<br />

ni˝ konwencjonalne materia∏y do druku 3D. Teraz<br />

mo˝na drukowaç prototypy jakoÊciowe lub cz´Êci<br />

specjalne, które nadal majà doskona∏e w∏aÊciwoÊci<br />

Êcierne i zu˝ycie jak ∏o˝yska Êlizgowe iglidur. Filament<br />

jest oferowany w standardowej gruboÊci 1,75 mm, natomiast<br />

z czasem w asortymencie firmy b´dà pojawia∏y<br />

si´ inne, dodatkowe wymiary. Ponadto, igus oferuje<br />

nowà trybotaÊm´ o gruboÊci 0,5 mm wykonanà z materia∏u<br />

iglidur A160. TaÊma ta mo˝e byç ∏àczona na<br />

ró˝ne sposoby, zapewniajàc swobod´ projektowania<br />

trybologicznych powierzchni Êlizgowych odpornych<br />

na Êcieranie. TrybotaÊma cechuje si´ wysokim wspó∏czynnikiem<br />

tarcia i du˝à odpornoÊcià na Êcieranie oraz<br />

spe∏nia wymogi FDA. Dodatkowo, popularne pó∏produkty<br />

igus sà teraz dost´pne w postaci okràg∏ych<br />

pr´tów, co praktycznie dwukrotnie zwi´ksza ró˝norodnoÊç<br />

dost´pnych materia∏ów do obróbki elementów<br />

specjalnych. Te okràg∏e pr´ty umo˝liwiajà in˝ynierom<br />

swobod´ projektowania przejawiajàcà si´<br />

w wyborze w∏aÊciwego materia∏u do praktycznie ka˝dej<br />

aplikacji, od zastosowania z ˝ywnoÊcià po rozwiàzania<br />

pod wodà. Dost´pny jest równie˝ nowy materia∏,<br />

który pomaga usprawniç dotychczasowe zastosowania<br />

– iglidur W300, zapewniajàcy wysokà odpornoÊç na<br />

Êcieranie w aplikacjach w ciàg∏ym ruchu. Du˝a odpornoÊç<br />

na Êcieranie i wysokie temperatury oraz znakomity<br />

stosunek wydajnoÊci do ceny czynià ten materia∏<br />

niezwykle uniwersalnym rozwiàzaniem o d∏ugiej<br />

˝ywotnoÊci.<br />

Fot. 1. igus prezentuje swój pierwszy filament do drukarek 3D,<br />

zaprojektowany specjalnie do aplikacji ruchomych; jest on do<br />

50 razy bardziej odporny na Êcieranie ni˝ konwencjonalne<br />

materia∏y do druku 3D (êród∏o: igus GmbH)<br />

Ca∏a gama<br />

produktów bezsmarownych<br />

Wytrzyma∏y system ochrony uk∏adu nap´du drylin<br />

SLW jest odpowiedni do pracy w trudnych Êrodowiskach.<br />

Âruba nap´dowa prowadnicy liniowej<br />

jest chroniona przez obudow´ drylin W. Zarówno nakr´tka<br />

trapezowa, Êruba nap´dowa, jak i prowadnica<br />

liniowa drylin W mogà ∏atwo i bezpiecznie pracowaç.<br />

Dla mniej wymagajàcych warunków otoczenia oraz<br />

wi´kszej ∏atwoÊci zastosowania, puste aluminiowe<br />

wa∏ki AWMR pracujà razem z polimerowymi ∏o˝yskami<br />

liniowymi drylin o Êrednicach 12 i 16 mm. Ze<br />

wzgl´du na gruboÊç Êciany 2 mm, jest to niezwykle<br />

lekki system, odpowiedni do aplikacji, gdzie bardzo<br />

istotnà funkcj´ spe∏nia ci´˝ar i/lub pr´dkoÊç. Powierzchnia<br />

jest wykonana z twardo anodowanego aluminium,<br />

co powoduje doskona∏à odpornoÊç na korozj´<br />

oraz wysokie wspó∏czynniki tarcia. Nowy zestaw konstrukcyjny<br />

drylin E jest bardzo przydatny wsz´dzie tam,<br />

10 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

gdzie sà ograniczone przestrzenie instalacyjne. Silnik<br />

elektryczny mo˝e byç zamontowany obok stolika liniowego<br />

przez pasek z´baty, co umo˝liwia du˝à swobod´<br />

konstrukcji. Âruby sà dost´pne z ∏o˝yskiem ko∏nierzowym<br />

DST-JFCRM, odpowiednim ze wzgl´du na p∏askà<br />

konstrukcj´ oraz ∏atwoÊç zastosowania w ograniczonych<br />

przestrzeniach. Rozwiàzanie, dost´pne w wymiarze 10,<br />

zapewnia dodatkowà odpornoÊç na moment obrotowy.<br />

Produkty dost´pne sà do wszystkich gwintów szybkich<br />

dryspin, podobnie jak w przypadku nap´dów Êrubowych<br />

dryspin, i mogà byç ∏àczone ze stolikami liniowymi<br />

drylin E z silnikiem.<br />

Fot. 3. dryspin DST-JFCRM to ∏o˝ysko ko∏nierzowe odpowiednie<br />

do stosowania w ograniczonych przestrzeniach; rozwiàzanie,<br />

dost´pne w wymiarze 10, zapewnia dodatkowà odpornoÊç na<br />

moment obrotowy (êród∏o: igus GmbH)<br />

Nowe produkty dla przemys∏u spo˝ywczego<br />

– xiros polimerowe ∏o˝yska kulkowe<br />

Wszystkie polimerowe ∏o˝yska kulkowe xiros, jak<br />

równie˝ wiele nowych rozszerzeƒ linii, majà wspólne<br />

cechy: sà samosmarowne, bezobs∏ugowe i odporne na<br />

korozj´. W∏aÊciwoÊci te sprawiajà, ˝e polimerowe ∏o˝yska<br />

kulkowe xiros sà doskona∏e do zastosowania w przemyÊle<br />

spo˝ywczym. xirodur M180 to nowy, wykrywalny<br />

materia∏, który jest lekki i odporny na media. ¸atwe<br />

w u˝yciu ∏o˝ysko kulkowe xiros F180 jest równie˝ zgodne<br />

z wymogami ESD i zapobiega wy∏adowaniom statycznym<br />

ze wzgl´du na swojà przewodnoÊç elektrycznà.<br />

igus wprowadza kulki z anodowanego aluminium do<br />

bezobs∏ugowych rolek prowadzàcych. Rolki sà dost´pne<br />

w wersji jasnej, ciemnej i anodowanej do maksymalnej<br />

d∏ugoÊci 3000 mm. Niezwykle wszechstronny xirodur<br />

B180 jest wykorzystywany jako materia∏ ko∏nierzowych<br />

∏o˝ysk kulkowych. Produkty te, tak jak wszystkie inne oferowane<br />

przez igus, zosta∏y przetestowane we w∏asnym<br />

laboratorium testowym igus o powierzchni 1750 m 2 ,<br />

aby zapewniç niezawodnà ˝ywotnoÊç i wydajnoÊç podczas<br />

pracy.<br />

Laboratorium oraz stanowiska testowe firmy igus<br />

dla ∏o˝ysk Êlizgowych w Kolonii (Niemcy) mo˝na obejrzeç<br />

korzystajàc z linku: https://www.youtube.com/<br />

watchv=p7hxKUHPz8w&feature=youtu.be<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

11


Technologia skrawania metali + ekonomika produkcji<br />

= maksymalna wydajnoÊç<br />

Nowe rozwiàzania w obszarze<br />

technologii skrawania metali mogà<br />

zapewniç maksymalne korzyÊci<br />

ekonomiczne, pod warunkiem, ˝e<br />

proces obróbki jest opisany jako<br />

jeden spójny model. Podstawowe<br />

znaczenie ma porównanie ró˝nych<br />

mo˝liwych scenariuszy technologicznych<br />

przy uwzgl´dnieniu ogólnej,<br />

czyli globalnej ekonomiki produkcji.<br />

Definicja globalnej ekonomiki<br />

produkcji brzmi: „Zapewnienie<br />

maksymalnego bezpieczeƒstwa<br />

i przewidywalnoÊci procesu obróbki<br />

skrawaniem przy jednoczesnym<br />

utrzymaniu najwy˝szej zdolnoÊci produkcyjnej<br />

i najni˝szych kosztów produkcji”.<br />

Przed przeprowadzeniem<br />

szczegó∏owej optymalizacji poszczególnych<br />

operacji w skali 1:1, nale˝y<br />

zrównowa˝yç i zoptymalizowaç<br />

w skali makro zdolnoÊci produkcyjne<br />

i efektywnoÊç kosztów. Po zakoƒczeniu<br />

tego etapu dalsze korzyÊci<br />

mo˝na osiàgnàç przez dok∏adnà<br />

analiz´ sytuacji, w których mo˝e byç<br />

korzystna optymalizacja w skali 1:1<br />

(rys. 1).<br />

Rys. 1<br />

Modele mikro i makro<br />

Tradycyjne podejÊcie majàce na<br />

celu uzyskanie maksymalnych wyników<br />

skrawania metali polega na<br />

przyj´ciu zaw´˝onego modelu mikro<br />

opartego na optymalizacji 1:1, jednego<br />

narz´dzia w jednej operacji.<br />

Z kolei, modele makro ujmujà produkcj´<br />

z szerszej perspektywy.<br />

W przypadku modeli makro, czyli<br />

globalnych, istotnà rol´ spe∏nia ca∏kowity<br />

czas wymagany do wyprodukowania<br />

danego elementu obrabianego<br />

(rys. 2).<br />

Uproszczony przyk∏ad globalnej<br />

optymalizacji to dwie maszyny wykorzystywane<br />

szeregowo do produkcji<br />

podzespo∏u. Optymalizacja<br />

czasów skrawania i zwi´kszanie wydajnoÊci<br />

obrabiarki A jest zb´dne,<br />

jeÊli nie jest to mo˝liwe dla obrabiarki<br />

B. Zwi´kszona wydajnoÊç<br />

przysporzy∏aby tylko dodatkowych<br />

kosztów wynikajàcych z utrzymywania<br />

zapasów elementów oczekujàcych<br />

na przetworzenie w drugiej<br />

maszynie. Dla tego przypadku znacznie<br />

lepszym rozwiàzaniem by∏aby<br />

optymalizacja kosztów skrawania<br />

w obrabiarce A. Mog∏oby to ograniczyç<br />

zdolnoÊç produkcyjnà obrabiarki<br />

A, ale zmniejszy∏oby koszty<br />

ogólne przy jednoczesnym zachowaniu<br />

wydajnoÊci.<br />

Natomiast w sytuacji, gdy obrabiarka<br />

B pozostaje w gotowoÊci,<br />

oczekujàc na przetworzenie cz´Êci<br />

produkowanych w obrabiarce A,<br />

zwi´kszenie wydajnoÊci obrabiarki A<br />

spowoduje wzrost produkcji ca∏kowitej.<br />

Wiele zale˝y od tego, w jaki<br />

sposób zak∏ad organizuje operacje<br />

produkcyjne – czy jest to produkcja<br />

liniowa, w partiach, czy równoleg∏a.<br />

Nie ma jednego prawid∏owego rozwiàzania,<br />

ale te przyk∏ady wskazujà,<br />

˝e potrzebna jest szersza perspektywa<br />

i du˝a ostro˝noÊç przy przeprowadzaniu<br />

optymalizacji w skali<br />

mikro. Wymaganie przyj´cia szerszej<br />

perspektywy mo˝na stosowaç do<br />

samych obrabiarek. Typowym przyk∏adem<br />

mo˝e byç zak∏ad eksploatujàcy<br />

frezark´ z pe∏nym obcià˝eniem<br />

przez 40 godzin w tygodniu, który<br />

decyduje si´ zamieniç jà na szybkà<br />

maszyn´. Gdy maszyna pracuje z pe∏nà<br />

wydajnoÊcià, okazuje si´, ˝e przez<br />

po∏ow´ czasu oczekuje w trybie gotowoÊci<br />

do dzia∏ania. Wtedy zak∏ad<br />

Rys. 2<br />

musi podjàç wyzwanie i ponieÊç<br />

dodatkowe koszty na pozyskanie<br />

wi´kszej liczby zleceƒ, aby wykorzystaç<br />

zdolnoÊci produkcyjne maszyny<br />

i uzasadniç zainwestowane<br />

w nià Êrodki. Lepiej by∏oby spojrzeç<br />

na to z szerszej perspektywy i wczeÊniej<br />

przewidzieç skutki wynikajàce<br />

z wy˝szej wydajnoÊci maszyny.<br />

Optymalizacja<br />

czasu skrawania<br />

w funkcji kosztów skrawania<br />

Optymalizacja 1:1 dotyczy jednego<br />

zastosowania i jednego narz´dzia<br />

skrawajàcego. Jej celem jest okreÊlenie<br />

wysokich pr´dkoÊci usuwania<br />

materia∏u przy mo˝liwie najni˝szym<br />

koszcie. Proces obejmuje wybór<br />

oprzyrzàdowania najlepiej dopasowanego<br />

do maszyny i obrabianego<br />

elementu oraz wykorzystanie mo˝liwie<br />

jak najwi´kszej g∏´bokoÊci skrawania<br />

i jak najwy˝szej pr´dkoÊci posuwu.<br />

OczywiÊcie maksymalne g∏´bokoÊci<br />

skrawania i pr´dkoÊci posuwu<br />

podlegajà ograniczeniom wynikajàcym<br />

z dost´pnej mocy i momentu<br />

maszyny, stabilnoÊci zamocowania<br />

obrabianego elementu oraz<br />

bezpieczeƒstwa mocowania narz´dzia.<br />

Ostatnim etapem optymalizacji<br />

1:1 jest dobór odpowiedniego<br />

kryterium ze wzgl´du na minimalny<br />

koszt lub maksymalnà zdolnoÊç produkcyjnà<br />

oraz wykorzystanie pr´d-<br />

12 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


koÊci skrawania do precyzyjnego<br />

spe∏nienia tego kryterium. Wa˝ne<br />

jest, aby pami´taç o modelu Taylora<br />

przy okreÊlaniu trwa∏oÊci narz´dzia.<br />

Ten model pokazuje, ˝e dla danej<br />

kombinacji g∏´bokoÊci skrawania<br />

i posuwu istnieje okreÊlony zakres<br />

pr´dkoÊci skrawania, w którym<br />

trwa∏oÊç narz´dzia jest bezpieczna,<br />

przewidywalna i mo˝liwa do<br />

regulacji. Przy pracy w tym zakresie<br />

mo˝na okreÊliç jakoÊciowo i iloÊciowo<br />

zwiàzek mi´dzy pr´dkoÊcià<br />

skrawania, zu˝yciem narz´dzia i jego<br />

trwa∏oÊcià.<br />

Poczàtkowo, wraz ze wzrostem<br />

pr´dkoÊci skrawania, czas obróbki<br />

maleje, a zdolnoÊç produkcyjna roÊnie.<br />

Lecz po przekroczeniu pewnego<br />

punktu koszty znowu zaczynajà<br />

rosnàç. Powy˝ej pewnej pr´dkoÊci<br />

skrawania trwa∏oÊç narz´dzia jest<br />

tak ma∏a, ˝e wymagana jest cz´sta<br />

wymiana kraw´dzi skrawajàcej.<br />

W ostatecznym rozrachunku obni-<br />

˝enie kosztów wynikajàce z krótszego<br />

czasu obróbki skrawaniem ma<br />

mniejsze znaczenie ni˝ szybko rosnàcy<br />

koszt narz´dzia. Pomi´dzy tymi<br />

wartoÊciami skrajnymi mieÊci si´<br />

pr´dkoÊç skrawania, przy której<br />

suma tych kosztów równowa˝y si´<br />

i w rezultacie daje minimalny koszt<br />

ca∏kowity. Zak∏ady, dà˝àc do zwi´kszenia<br />

zdolnoÊci produkcyjnej, nie<br />

powinny koncentrowaç si´ na szczegó∏ach<br />

bez wystarczajàcego uwzgl´dniania<br />

obrazu ca∏oÊci, tzn. jednostkowego<br />

czasu produkcji elementu<br />

obrabianego.<br />

JakoÊç i zdolnoÊç<br />

produkcyjna:<br />

wystarczajàca,<br />

lecz nie nadmierna<br />

Poziom jakoÊci cz´Êci wymagany<br />

obecnie jest znacznie wy˝szy ni˝<br />

w przesz∏oÊci. Jednak˝e osiàganie<br />

najwy˝szego poziomu jakoÊci jest<br />

czasami przesadne. Wysoka jakoÊç<br />

jest dobra, ale zbyt wysoka jakoÊç<br />

oznacza strat´ pieni´dzy. Proste teoretyczne<br />

pytanie podsumowujàce sytuacj´<br />

brzmi: „W jaki sposób mo˝emy<br />

wyprodukowaç mo˝liwie najgorszy<br />

element obrabiany, który b´dzie<br />

jeszcze akceptowany ze wzgl´dów<br />

funkcjonalnych”. Mo˝na radykalnie<br />

obni˝yç koszty i radykalnie zwi´kszyç<br />

zdolnoÊç produkcyjnà, spe∏niajàc jedynie<br />

minimalne wymagania.<br />

Analogicznie, koncentrujàc si´ ca∏kowicie<br />

na maksymalnej zdolnoÊci<br />

produkcyjnej uzyskiwanej przez<br />

skrócenie czasów cykli,<br />

mo˝na doprowadziç<br />

do pogorszenia niezawodnoÊci<br />

procesu obróbki<br />

metalu. Gdy proces<br />

jest prowadzony<br />

przez ca∏y czas na granicy<br />

mo˝liwoÊci i jeÊli<br />

te granice zostanà<br />

przekroczone, powstajà<br />

koszty wynikajàce<br />

z odrzucenia lub z∏omowania<br />

elementów<br />

obrabianych oraz straconego<br />

czasu.<br />

JakoÊç, czas<br />

i koszt produkcji<br />

Rys. 4<br />

Rys. 3<br />

Na wydajnoÊç produkcji wp∏ywajà<br />

trzy czynniki: jakoÊç, czas produkcji<br />

i koszt produkcji. Nale˝y równie˝<br />

uwzgl´dniç takie czynniki Êrodowiskowe,<br />

jak zu˝ycie energii i usuwanie<br />

lub ponowne wykorzystanie zu˝ytych<br />

narz´dzi bàdê odpadów z obróbki<br />

skrawaniem, a tak˝e czynniki zwiàzane<br />

z bezpieczeƒstwem oraz komfortem<br />

pracy. Na wydajnoÊç produkcji<br />

wp∏ywa wiele indywidualnych<br />

czynników technicznych. Dla<br />

procesów skrawania metali normalne<br />

jest, ˝e znaczny wp∏yw na wydajnoÊç<br />

ma co najmniej jeden<br />

z 50 – 70 indywidualnych czynników.<br />

Do typowych czynników nale˝à<br />

systemy narz´dzi/oprzyrzàdowania,<br />

konfiguracja i materia∏y elementów<br />

obrabianych, mo˝liwoÊci i parametry<br />

wyposa˝enia procesowego,<br />

czynnik ludzki, urzàdzenia zewn´trzne<br />

i aspekty konserwacyjne. Jednym<br />

z czynników, które wywierajà najwi´kszy<br />

wp∏yw, jest interakcja mi´dzy<br />

narz´dziem a elementem obrabianym.<br />

Istotne znaczenie dla kontroli<br />

procesu skrawania metalu ma zrozumienie<br />

procesu zu˝ycia narz´dzia<br />

i trybów awaryjnych. Objawy zu˝ycia<br />

sà zazwyczaj stopniowe i przewidywalne,<br />

natomiast inne tryby awaryjne,<br />

takie jak z∏amanie narz´dzia,<br />

cechujà si´ brakiem przewidywalnoÊci<br />

wymaganej do utrzymania niezawodnego<br />

procesu skrawania.<br />

Narz´dzia uniwersalne<br />

Zrównowa˝enie zdolnoÊci produkcyjnej,<br />

niezawodnoÊç i wzgl´dy kosztowe<br />

narz´dzi wymagajà oprzyrzàdowania,<br />

które oferuje wszechstronnoÊç<br />

i elastycznoÊç w szerokim zakresie<br />

zastosowaƒ. Wszechstronne<br />

oprzyrzàdowanie jest równie˝ odpowiedzià<br />

na wyraênà sk∏onnoÊç<br />

producentów do produkcji mniejszych<br />

serii. Przesuni´cie w kierunku<br />

mniejszych serii elementów obrabianych<br />

wynika z szerszego wykorzystywania<br />

strategii produkcji „just<br />

in time” (we w∏aÊciwym czasie)<br />

i wzrostu outsourcingu (rys. 3).<br />

Podwykonawcy otrzymujà zlecenia<br />

na mniejsze serie, które majà<br />

byç produkowane regularnie, ale nie<br />

w sposób ciàg∏y. W przesz∏oÊci, automaty<br />

do zmiany narz´dzi pomaga∏y<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

13


skróciç przestoje przeznaczone na<br />

zmian´ narz´dzi, a automaty do zmiany<br />

palet zmniejsza∏y przestoje wynikajàce<br />

z manipulacji elementami<br />

obrabianymi. Narz´dzia uniwersalne<br />

mogà skróciç przestoje przez minimalizacj´<br />

czasu zmiany narz´dzia<br />

wymaganej po zmianie elementu<br />

obrabianego oraz wyeliminowanie<br />

potrzeby ustawienia i przetestowania<br />

nowego narz´dzia. Zminimalizowanie<br />

liczby ró˝nych narz´dzi w warsztacie<br />

skraca czas manipulacji narz´dziami<br />

i wyd∏u˝a czas, który mo˝na<br />

przeznaczyç na obróbk´ skrawaniem<br />

(rys. 4).<br />

Tradycyjne myÊlenie o wyborze<br />

narz´dzia jest ukierunkowane na poszukiwanie<br />

specjalnego narz´dzia<br />

np. do stali, do stali nierdzewnej<br />

bàdê do obróbki zgrubnej lub frezowania.<br />

Od wyboru narz´dzia wa˝niejsze<br />

jest to, jak pojedyncza operacja<br />

pasuje do ca∏ego procesu. Wybór<br />

powinien zmierzaç w stron´ tego,<br />

co jest wymagane ze wzgl´du na<br />

zdolnoÊç produkcyjnà, efektywnoÊç<br />

kosztów lub niezawodnoÊç i tego, co<br />

najlepiej pasuje do ca∏ego procesu<br />

produkcji.<br />

Proste rozwiàzania<br />

Przyj´cie szerokiej perspektywy<br />

w procesie optymalizacji nie musi<br />

byç skomplikowane; mo˝e obejmowaç<br />

podstawowe, proste dzia∏ania<br />

i analizy. Wa˝nym przyk∏adem jest<br />

sprawdzanie zu˝ytych narz´dzi. Prawid∏owa<br />

interpretacja widocznego<br />

zu˝ycia narz´dzi mo˝e dostarczyç<br />

wielu informacji na temat tego, co<br />

dzieje si´ warsztacie. Przyk∏adowo,<br />

jeÊli w warsztacie g∏ównie u˝ywa<br />

si´ p∏ytek o 12-milimetrowej kraw´dzi<br />

skrawajàcej i Êlady zu˝ycia na narz´dziach<br />

majà d∏ugoÊç tylko 2 mm<br />

lub 2,5 mm, oznacza to, ˝e warsztat<br />

stosuje o wiele za du˝e p∏ytki. Zupe∏nie<br />

wystarczà narz´dzia o kraw´dziach<br />

skrawajàcych o d∏ugoÊci<br />

6 mm; narz´dzie z 6-milimetrowà<br />

kraw´dzià skrawajàcà jest znacznie<br />

taƒsze od narz´dzia z kraw´dzià<br />

o d∏ugoÊci 10 mm. Taka prosta obserwacja<br />

mo˝e zmniejszyç koszt narz´dzi<br />

o 50 procent bez uszczerbku dla<br />

zdolnoÊci produkcyjnej (rys. 5).<br />

Rys. 5<br />

opracowane, uniwersalne narz´dzia<br />

zwi´kszajà wydajnoÊç, a tak˝e<br />

zmniejszajà koszt zapasów narz´dzi<br />

oraz obs∏ugi, ponownego ustawiania<br />

i testowania narz´dzi.<br />

Jednym z przyk∏adów takich narz´dzi<br />

jest seria g∏owic frezarskich<br />

Turbo firmy Seco. Narz´dzia te oferujà<br />

wszechstronnoÊç i elastycznoÊç<br />

w szerokim zakresie zastosowaƒ,<br />

zapewniajàc po∏àczenie oszcz´dnoÊci<br />

i wysokiej wydajnoÊci. Frezy sà zaprojektowane<br />

z myÊlà o bezproblemowej<br />

produkcji i wysokiej jakoÊci<br />

wykoƒczenia elementów obrabianych.<br />

Frezy o odpowiedniej geometrii<br />

ostrza zmniejszajà zu˝ycie<br />

energii, co prowadzi do wyd∏u˝enia<br />

trwa∏oÊci narz´dzia oraz umo˝liwia<br />

zwi´kszenie g∏´bokoÊci skrawania<br />

i pr´dkoÊci posuwu. Ich mo˝liwoÊci<br />

przyczyniajà si´ do optymalizacji<br />

procesu.<br />

Inne podejÊcie polega na stworzeniu<br />

zestawu narz´dzi, które nadajà<br />

si´ do wielu zastosowaƒ. Narz´dzia<br />

Seco Selection sà skonstruowane<br />

tak, aby zapewniç elastycznoÊç.<br />

Wybrana grupa sk∏ada si´<br />

z ograniczonej liczby narz´dzi, które<br />

nie muszà zapewniaç maksymalnej<br />

produktywnoÊci ani oszcz´dnoÊci.<br />

Jednak b´dà stanowiç najlepszy<br />

i najoszcz´dniejszy wybór w przypadku,<br />

gdy potrzebna jest maksymalna<br />

elastycznoÊç do obróbki<br />

szybko zmieniajàcych si´ materia∏ów<br />

elementów obrabianych i podzespo∏ów.<br />

Naturalnie takie podejÊcie<br />

nie spe∏ni ka˝dych wymagaƒ. Stanowi<br />

przeciwieƒstwo np. wysoko<br />

wyspecjalizowanych produktów<br />

takich jak narz´dzia PCBN, które sà<br />

przeznaczone do zastosowaƒ wymagajàcych<br />

bardzo wysokiej jakoÊci<br />

obróbki lub do obróbki skrawaniem<br />

elementów z materia∏ów specjalnych.<br />

Narz´dzie PCBN nie jest<br />

tanie, ale stanowi najlepszy wybór<br />

dla niektórych zastosowaƒ specjalnych.<br />

Innym rozwiàzaniem dla produkcji<br />

seryjnej sà narz´dzia Custom Engineered<br />

Tooling (CET), które reprezentujà<br />

indywidualne podejÊcie do<br />

produkcji wielkoseryjnej dla zastosowaƒ<br />

specjalnych. Celem tych narz´dzi<br />

jest ograniczenie zapasów ró˝nych<br />

narz´dzi, niemniej jednak<br />

oferujà one mo˝liwoÊci optymalizacji<br />

w skali mikro i makro.<br />

Zak∏ady produkcyjne muszà wybieraç<br />

technologi´ skrawania metali,<br />

uwzgl´dniajàc szerokà perspektyw´<br />

ca∏ego procesu produkcji, wi´c<br />

producenci narz´dzi powinni rozwijaç<br />

ofert´ swoich produktów, tak<br />

aby zaspokajaç ró˝ne potrzeby<br />

klienta.<br />

www.secotools.com.<br />

Odpowiedê<br />

producentów narz´dzi<br />

Obecnie producenci narz´dzi uwzgl´dniajà<br />

popyt na wszechstronne<br />

systemy narz´dzi, które ∏àczà produktywnoÊç<br />

z oszcz´dnoÊcià. Nowo<br />

SECO TOOLS POLAND Sp. z o.o.<br />

ul. Naukowa 1, 02-463 Warszawa<br />

tel. +48 22 637-53-83, fax +48 22 637-53-84<br />

seco.pl@secotools.com<br />

www.secotools.com/pl<br />

14 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

15


Profesjonalne systemy mocowania elementów i narz´dzi<br />

Rosnàce wymagania stawiane nowym produktom oraz powszechna automatyzacja procesów obróbkowych<br />

i operacji przetwórstwa blach wymuszajà poszukiwanie nowych, optymalnych rozwiàzaƒ w zakresie systemów<br />

mocowania. Grupa Roemheld od kilkudziesi´ciu lat skupia si´ na rozwiàzaniach zwi´kszajàcych<br />

efektywnoÊç i rentownoÊç procesów produkcyjnych zarówno w zakresie mocowania elementów, jak i narz´dzi<br />

np. w prasach.<br />

Systemy mocowaƒ mo˝na podzieliç na cztery zasadnicze<br />

grupy, które mogà byç ze sobà ÊciÊle powiàzane,<br />

tworzàc rozwiàzania modu∏owe:<br />

imad∏a precyzyjne,<br />

przyrzàdy obróbkowe,<br />

systemy paletowe,<br />

systemy mocowaƒ narz´dzi w prasach.<br />

Pierwsza grupa – imad∏a precyzyjne nale˝à do najbardziej<br />

uniwersalnych i najcz´Êciej stosowanych, w produkcjach<br />

jednostkowych, systemów mocowaƒ. Imad∏a<br />

precyzyjne Roemheld-Hilma cechujà si´ dok∏adnoÊciami<br />

mocowaƒ rz´du ±0,01/0,02 mm, bardzo stabilnymi<br />

∏o˝ami oraz pe∏nà powtarzalnoÊcià si∏y mocowania,<br />

uzyskanà dzi´ki zastosowaniu przek∏adni mechaniczno-<br />

-hydraulicznej. Dost´pne sà równie˝ warianty zasilane<br />

tylko hydraulicznie – do stosowania wsz´dzie tam, gdzie<br />

wymagana jest automatyzacja procesu mocowania.<br />

Standardowe szerokoÊci szcz´k w zakresie 40 – 160 mm<br />

oraz szeroki asortyment szcz´k dodatkowych lub szybkozmiennych<br />

nak∏adek magnetycznych pryzmowych, g∏adkich,<br />

ryflowanych, schodkowych czy te˝ wa∏eczkowych,<br />

pozwalajà znacznie zwi´kszyç mo˝liwoÊci mocowania<br />

Rys. 1. Imad∏o precyzyjne z serii KNC do pracy poziomej,<br />

pionowej i bocznej<br />

i sprostaç nawet najbardziej skomplikowanym zleceniom.<br />

Wersje imade∏ z nak∏adkami górnymi majà dodatkowo<br />

kilka zakresów mocowaƒ. Zastosowanie imade∏<br />

wieloelementowych lub imade∏ standardowych z dodatkowymi<br />

przegrodami pozwala obrabiaç jednoczeÊnie kilka<br />

takich samych elementów, zwi´kszajàc jednoczeÊnie<br />

efektywnoÊç procesu. Imad∏a precyzyjne Hilma mogà<br />

pracowaç w poziomie, pionie i na boku. Mogà byç ∏àczone<br />

w wie˝e i pracowaç w systemach paletowych. KilkanaÊcie<br />

grup imade∏, zró˝nicowanych pod wzgl´dem<br />

konstrukcyjnym i wymiarowym, pozwala dobraç optymalne<br />

rozwiàzanie do specyficznych wymagaƒ niemal<br />

wszystkich Klientów.<br />

Druga grupa systemów mocowaƒ – przyrzàdy<br />

obróbkowe – sà wyspecjalizowanymi narz´dziami,<br />

Rys. 2. Przyk∏adowe komponenty hydrauliczne stosowane w<br />

budowie przyrzàdów obróbkowych<br />

s∏u˝àcymi do produkcji seryjnej lub masowej. Przyrzàdy<br />

obróbkowe konstruowane sà indywidualnie do konkretnych<br />

cz´Êci, a elementami mocujàcymi mogà byç<br />

ró˝nego rodzaju komponenty z asortymentu grupy<br />

Roemheld. Wykorzystujàc komponenty Roemheld, mo˝na<br />

tworzyç przyrzàdy obróbkowe, które umo˝liwiajà pozycjonowanie<br />

i mocowanie elementów oraz bardzo szybkà<br />

ich wymian´. Pozwala to na zwi´kszenie efektywnoÊci<br />

procesu wytwarzania i wygospodarowanie znacznych<br />

oszcz´dnoÊci przy zachowaniu pe∏nej powtarzalnoÊci<br />

i jakoÊci obróbki.<br />

Tak du˝a liczba komponentów hydraulicznych znajduje<br />

tak˝e zastosowanie w innych ga∏´ziach in˝ynierii:<br />

budowie maszyn i urzàdzeƒ czy te˝ w przetwórstwie<br />

tworzyw sztucznych (komponenty do budowy form).<br />

Kolejnà grup´ systemów mocowania stanowià systemy<br />

paletowe. Sà to najbardziej wyspecjalizowane<br />

uk∏ady sk∏adajàce si´ z przyrzàdów obróbkowych oraz<br />

Rys. 3. Gniazda z punktem zerowym Stark do pozycjonowania<br />

i mocowania przyrzàdów lub elementów<br />

16 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


gniazd z punktem zerowym Stark. Ideà takiego rozwiàzania<br />

jest mo˝liwoÊç ekspresowej wymiany przyrzàdów obróbkowych<br />

– w trakcie obróbki na jednym przyrzàdzie operator<br />

ma czas, by uzbroiç drugà palet´, a nast´pnie w ca∏oÊci jà<br />

wymieniç. Elementy mocujàce Stark spe∏niajà dwie zasadnicze<br />

funkcje: mocowanie z si∏ami 12 – 55 kN/punkt i pozycjonowanie<br />

z dok∏adnoÊciami


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

EuroBLECH <strong>2014</strong><br />

W dniach od 21 do 25 paêdziernika <strong>2014</strong> r. w Hanowerze odb´dà si´ organizowane co dwa lata targi EuroBLECH<br />

– najwi´ksze w Êwiecie targi specjalistyczne technologii obróbki blach. Do czerwca br. 1411 wystawców<br />

z 41 krajów zarezerwowa∏o stoiska, zajmujàce ∏àcznà powierzchni´ 86 500 m 2 netto. Dzi´ki temu ju˝ w tym<br />

terminie EuroBLECH mog∏o pochwaliç si´ lekkim wzrostem powierzchni wystawienniczej (o 3%) w porównaniu<br />

z poprzednià edycjà targów.<br />

u∏atwi zwiedzajàcym wybór interesujàcego<br />

ich tematu.<br />

Tegoroczna impreza zajmuje ponownie<br />

hale 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17<br />

i 27 terenów targowych w Hanowerze,<br />

w których prezentowane b´dà<br />

Êwiatowe premiery nowych rozwiàzaƒ<br />

w technologii obróbki blachy.<br />

Rozplanowanie stoisk w halach ukazuje<br />

logicznà kolejnoÊç procesów<br />

technologicznych tej obróbki.<br />

Oferta targowa skierowana jest do<br />

specjalistów ze wszystkich szczebli<br />

zarzàdzania bran˝y obróbki blach,<br />

z ma∏ych i Êrednich przedsi´biorstw<br />

oraz z wielkich koncernów. G∏ówne<br />

trendy tegorocznych targów to elastyczne<br />

procesy produkcji, automatyzacja<br />

produkcji, oszcz´dnoÊç zasobów<br />

i energii, obróbka laserowa<br />

blach.<br />

Odwiedzajàcymi targi sà mi´dzy<br />

innymi konstruktorzy, kierownicy<br />

produkcji, mened˝erowie do spraw<br />

jakoÊci, handlowcy, przedstawiciele<br />

rzemios∏a, dyrektorzy techniczni,<br />

a tak˝e eksperci ze stowarzyszeƒ<br />

i zwiàzków bran˝owych oraz specjaliÊci<br />

ds. badaƒ i rozwoju. Jak podajà<br />

organizatorzy targów, 83% odwiedzajàcych<br />

to osoby decydujàce o zakupach<br />

w swoich firmach. Wi´kszoÊç<br />

zagranicznych goÊci targowych pochodzi<br />

z krajów europejskich.<br />

Najwi´kszymi wystawcami zaraz<br />

po Niemczech, podobnie jak<br />

w 2012 r., sà takie kraje jak: W∏ochy,<br />

Chiny, Turcja, Holandia, Hiszpania,<br />

Szwajcaria, Austria i Stany Zjednoczone.<br />

Przedsi´biorstwa zagraniczne stanowià<br />

w grupie wszystkich wystawców<br />

50%. Bran˝a technologii obróbki<br />

blach to ma∏e i Êrednie przedsi´biorstwa.<br />

WÊród wystawców dominujà<br />

wi´c niewielkie firmy zatrudniajàce<br />

do 100 osób.<br />

Profil wystawienniczy 23. Mi´dzynarodowych<br />

Targów Technologii Obróbki<br />

Blach obejmuje ca∏y ∏aƒcuch<br />

procesów obróbki: pó∏fabrykaty,<br />

cz´Êci dostarczane przez poddostawców,<br />

handling, ci´cie, obróbk´ plastycznà,<br />

elastycznà obróbk´ blach,<br />

∏àczenie, montowanie, spawanie,<br />

obróbk´ rur i profilów, przetwarzanie<br />

struktur hybrydowych, obróbk´<br />

powierzchniowà, narz´dzia, technik´<br />

sterowania i regulacji, systemy CAD/<br />

CAM, zapewnienie jakoÊci, wyposa˝enie<br />

i organizacj´ zak∏adu oraz<br />

badania i rozwój.<br />

Ekspozycja zosta∏a podzielona na<br />

15 sektorów technologicznych, co<br />

Polsk´ reprezentuje w tym roku<br />

11 wystawców: Concept Stal, Dachpol<br />

Sp. z o.o., Euro-Box Sp. z o.o.,<br />

FCPK Bytów Sp. z o.o., Globmetal,<br />

MFO S.A., Perfopol Sp. z o.o.,<br />

Promotech, P.W. Bud. Masz. Maciej<br />

Stachlewski Rais Tools, Techni Waterjet<br />

Sp. z o.o.<br />

Szczegó∏owà informacj´ o targach<br />

mo˝na znaleêç na stronie<br />

www.euroblech.com.<br />

Fot. Targi EuroBLECH<br />

18 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

19


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

Nowe ∏o˝yska SKF<br />

Nowa generacja ∏o˝ysk bary∏kowych SKF Explorer<br />

Wszystkie ∏o˝yska bary∏kowe SKF<br />

Explorer zosta∏y ulepszone do nowego<br />

poziomu osiàgów. Udoskonalenia<br />

wynikajà z zastosowania<br />

wysokiej jakoÊci stali i ulepszonego<br />

procesu obróbki cieplnej. Nowa<br />

generacja ∏o˝ysk bary∏kowych SKF<br />

Explorer zapewnia uzyskiwanie<br />

a nawet zwi´kszenie wydajnoÊci<br />

i obni˝enie temperatury pracy maszyn.<br />

Nowa ulepszona konstrukcja ∏o-<br />

˝ysk SKF Explorer obejmuje tak˝e<br />

uszczelnione ∏o˝yska bary∏kowe SKF<br />

Explorer. W warunkach du˝ych zanieczyszczeƒ<br />

cechujà si´ one znacznie<br />

wi´kszà trwa∏oÊcià eksploatacyjnà<br />

ni˝ ∏o˝yska otwarte.<br />

¸o˝yska te sà fabrycznie wype∏nione<br />

smarem plastycznym o specjalnym<br />

sk∏adzie oraz uszczelnione<br />

za pomocà bardzo skutecznych<br />

uszczelnieƒ stykowych. Uszczelnienia<br />

chronià ∏o˝ysko i Êrodek smarny<br />

przed zanieczyszczeniami, które<br />

mog∏yby doprowadziç do ich przedwczesnego<br />

uszkodzenia.<br />

W wielu zastosowaniach fabrycznie<br />

na∏o˝ony smar plastyczny<br />

wystarcza na ca∏y okres trwa∏oÊci<br />

∏o˝yska. Zmniejszenie wymaganej<br />

cz´stotliwoÊci dosmarowywania<br />

– albo nawet wyeliminowanie takiej<br />

potrzeby – przek∏ada si´ na istotne<br />

obni˝enie kosztów zakupu, dozowania<br />

i usuwania smaru.<br />

¸o˝yska bary∏kowe SKF Explorer<br />

majà swoje zastosowanie w bardzo<br />

wielu aplikacjach, takich jak np.:<br />

przek∏adnie przemys∏owe,<br />

turbiny wiatrowe,<br />

pompy,<br />

aplikacje górnicze i budowlane,<br />

przesiewacze i sita wibracyjne,<br />

przenoÊniki,<br />

silniki elektryczne,<br />

maszyny stosowane do produkcji<br />

stali.<br />

nawet dwukrotnie wy˝szej trwa-<br />

∏oÊci eksploatacyjnej, zw∏aszcza<br />

w aplikacjach, gdzie wyst´puje wysoki<br />

poziom zanieczyszczeƒ lub<br />

gdzie smarowanie jest niewystarczajàce.<br />

¸o˝yska bary∏kowe SKF Explorer<br />

majà znaczàco lepsze g∏ówne parametry<br />

eksploatacyjne. W typowych<br />

trudnych warunkach trwa∏oÊç ich<br />

pracy mo˝e byç kilkakrotnie d∏u˝sza<br />

ni˝ trwa∏oÊç ∏o˝ysk, które nimi<br />

zastàpiono. Zastosowanie nowej generacji<br />

∏o˝ysk pozwala na obni˝enie<br />

kosztów zu˝ycia energii, zmniejszenie<br />

zu˝ycia Êrodków smarnych,<br />

Nowe energooszcz´dne<br />

∏o˝yska kulkowe samonastawne Y SKF E2<br />

Zmniejszone tarcie to zmniejszone zu˝ycie energii<br />

¸o˝yska energooszcz´dne SKF<br />

(SKF Energy Efficient – E2) cechuje<br />

minimum o 30% mniejszy moment<br />

tarcia w porównaniu z ∏o˝yskami<br />

SKF o konstrukcji podstawowej.<br />

Zmniejszenie tarcia osiàga wielkoÊç<br />

50% w ∏o˝yskach typu Y (kulkowych<br />

samonastawnych) produkowanych<br />

w klasie E2, w których<br />

zastosowano nowe, opracowane<br />

specjalnie uszczelnienia stykowe<br />

oraz nowy smar plastyczny.<br />

Energooszcz´dne ∏o˝yska Y o konstrukcji<br />

zoptymalizowanej mogà<br />

uzyskiwaç takà samà trwa∏oÊç u˝ytkowà<br />

jak ∏o˝yska o konstrukcji podstawowej.<br />

Zale˝nie od warunków<br />

roboczych, temperatura energooszcz´dnych<br />

∏o˝ysk kulkowych<br />

samonastawnych mo˝e byç nawet<br />

o 30°C ni˝sza ni˝ ∏o˝ysk SKF o konstrukcji<br />

podstawowej, co wp∏ywa<br />

na trwa∏oÊç eksploatacyjnà smaru<br />

plastycznego i co potencjalnie<br />

20 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

mo˝e wyd∏u˝yç trwa∏oÊç eksploatacyjnà<br />

∏o˝ysk. Energooszcz´dne<br />

∏o˝yska SKF sà wymiarowo zamienne<br />

z ∏o˝yskami SKF o konstrukcji<br />

podstawowej, wi´c dokonywanie<br />

modernizacji ∏o˝yskowaƒ<br />

w istniejàcych urzàdzeniach jest<br />

∏atwe.<br />

¸o˝yska Y SKF E2 sà dost´pne<br />

w serii YAR 2, YET 2 i YSP 2 zarówno<br />

w wymiarach metrycznych, jak<br />

i calowych.<br />

Wsparcie dla in˝ynierów mechaników<br />

Firma COMSOL udost´pni∏a na<br />

swojej stronie: comsol.com/showcase/mechanical<br />

Analyzing Mechanical<br />

Systems & Designs (analiza<br />

uk∏adów i projektów mechanicznych)<br />

– zasoby internetowe zawierajàce<br />

materia∏y na temat tworzenia<br />

modeli urzàdzeƒ mechanicznych.<br />

Dzi´ki tym materia∏om in˝ynierowie<br />

zajmujàcy si´ ró˝nymi dziedzinami<br />

mogà zapoznaç si´ z zastosowaniami<br />

obejmujàcymi efekty<br />

mechaniczne i wszechstronne<br />

symulacje fizyczne przed zaprojektowaniem.<br />

Firma COMSOL przez swoje oddzia∏y<br />

i sieç dystrybutorów na ca∏ym<br />

Êwiecie dostarcza oprogramowanie<br />

do symulacji przydatne przy projektowaniu<br />

produktów. Jej g∏ównym<br />

produktem jest Multiphysics ®<br />

– Êrodowisko oprogramowania s∏u-<br />

zjawiska fizyczne w sposób pozwalajàcy<br />

odtworzyç ich wzajemne<br />

interakcje w warunkach rzeczywistych.<br />

Prezentacje mechaniczne stworzono<br />

w celu przedstawienia znacznych<br />

mo˝liwoÊci modelowania programu<br />

COMSOL Multiphysics i symulowania<br />

warunków fizycznych wp∏ywajàcych<br />

na uk∏ady mechaniczne.<br />

Pozwala to zobrazowaç zjawiska mechaniczne,<br />

dok∏adnie zapoznaç si´<br />

z nimi i poddaç je analizie. Materia∏y<br />

obejmujà szeroki zakres treÊci, w tym<br />

filmy, analizy przypadków, prezentacje<br />

i przyk∏adowe modele przedstawiajàce<br />

prototyp fizyczny lub<br />

koncepcj´ projektowà, które mo˝na<br />

bardzo dok∏adnie przedstawiç za pomocà<br />

metody elementów skoƒczonych.<br />

BezpoÊrednie opinie znanych<br />

Êwiatowych firm szczegó∏owo opisujà,<br />

w jaki sposób modelowanie<br />

Energooszcz´dne ∏o˝yska Y SKF<br />

E2 sà przeznaczone do zastosowaƒ<br />

tam, gdzie zu˝ycie energii ma istotne<br />

znaczenie.<br />

Typowe aplikacje ∏o˝ysk kulkowych<br />

samonastawnych obejmujà:<br />

wentylatory przemys∏owe,<br />

przenoÊniki,<br />

maszyny tekstylne.<br />

Wi´cej informacji na temat nowych<br />

energooszcz´dnych ∏o˝ysk<br />

Y SKF E2 znajduje si´ na stronie<br />

www.skf.pl.<br />

˝àce do modelowania i symulacji<br />

uk∏adów opartych na w∏aÊciwoÊciach<br />

fizycznych. Oprogramowanie<br />

COMSOL Multiphysics pozwala na<br />

wykonywanie ujednoliconych symulacji<br />

uwzgl´dniajàcych ró˝ne<br />

w∏aÊciwoÊci fizycznych pomog∏o im<br />

poprawiç budow´ urzàdzeƒ, skróci∏o<br />

czas potrzebny do wprowadzenia<br />

produktu na rynek i pozwoli∏o w krótkim<br />

czasie zastosowaç innowacyjne<br />

koncepcje.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

21


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

Âwiatowe Targi<br />

Kooperacji Przemys∏owej<br />

4 – 7 LISTOPADA<br />

CENTRUM WYSTAWOWE PARIS NORD VILLEPINTE<br />

44. edycja Âwiatowych Targów Kooperacji Przemys∏owej MIDEST <strong>2014</strong>, która odb´dzie si´<br />

od 4 do 7 listopada br. w Centrum Wystawowym Paris Nord Villepinte, b´dzie pierwszà pod<br />

kierownictwem nowego prezesa targów Patricka Munini i nowego dyrektora Jean-Fran˜ois Sol-Dourdin.<br />

Po raz pierwszy goÊciem honorowym targów b´dzie kraj z Afryki Pó∏nocnej – Tunezja. G∏ównym<br />

tematem tegorocznego salonu b´dzie wa˝ny sektor europejskiego rynku – lotnictwo.<br />

Organizatorzy oceniajà, ˝e powierzchnia<br />

sektorów targowych<br />

b´dzie o 13% wi´ksza w porównaniu<br />

z edycjà 2013. Wzrost odnotowa∏y<br />

g∏ównie sektory tworzyw sztucznych<br />

(+50%) i elektroniki. W targach<br />

wezmà udzia∏ firmy b´dàce<br />

liderami obu tych ga∏´zi przemys∏u.<br />

Sektory obróbki powierzchni, obróbki<br />

na automatach tokarskich i us∏ug<br />

tak˝e zwi´kszy∏y swojà powierzchni´.<br />

Sektor ci´cia metali b´dzie zajmowa∏<br />

podobnà powierzchni´ jak<br />

w 2012 roku.<br />

W tym roku g∏ównym tematem<br />

targów b´dzie jeden z najdynamiczniej<br />

rozwijajàcych si´ w Europie i na<br />

Êwiecie sektorów – lotnictwo. Podczas<br />

salonu zostanie zorganizowany<br />

cykl konferencji i debat z udzia-<br />

∏em ekspertów z tej dziedziny. Wiele<br />

uwagi zostanie poÊwi´cone równie˝<br />

maszynom specjalnym, zagadnieniom<br />

zwiàzanym z drukiem 3D oraz<br />

tekstyliom technicznym.<br />

WÊród licznych wydarzeƒ i animacji<br />

proponowanych odwiedzajàcym<br />

i wystawcom targów wa˝ne<br />

miejsce zajmujà nagrody „Trofea<br />

MIDEST” przyznawane najlepszym<br />

produktom z sektora kooperacji przemys∏owej.<br />

Podczas salonu zaplanowano<br />

ponad szeÊçdziesiàt konferencji<br />

na temat najnowszych osiàgni´ç<br />

technologicznych, strategicznych<br />

i gospodarczych. Po raz kolejny<br />

w ramach targów zorganizowany<br />

zostanie Sektor Technologiczny<br />

we wspó∏pracy z CETIM (Centrum<br />

Technicznym Przemys∏u Mechanicznego).<br />

W ciàgu ostatnich lat targi MIDEST<br />

dà˝y∏y do tego, aby o˝ywiaç sektor<br />

kooperacji przemys∏owych przez ca∏y<br />

rok, nie tylko w trakcie czterech dni<br />

trwania salonu. Temu celowi ma<br />

s∏u˝yç strona www.midest.com,<br />

która dostarcza informacji na temat<br />

poszczególnych sektorów salonu.<br />

PODSTAWOWE INFORMACJE:<br />

Termin targów od wtorku 4 do piàtku 7 listopada <strong>2014</strong> r.<br />

Miejsce Centrum Wystawowe Paris Nord Villepinte – Hall 6<br />

Tematyka:<br />

Obróbka metali<br />

Obróbka tworzyw sztucznych, gumy, kompozytów<br />

Elektronika i elektrotechnika<br />

Mikrotechnika<br />

Obróbka powierzchni<br />

Us∏ugi przemys∏owe<br />

Obróbka drewna<br />

Tekstylia techniczne<br />

Przeglàd i konserwacja<br />

Strona Internetowa www.midest.com<br />

Wi´cej informacji Tel : +00 33 1 47 56 21 66 – info@midest.com<br />

Rozwiàzanie FlexMT firmy ABB<br />

zwi´ksza wykorzystanie obrabiarki nawet o 60%<br />

FlexMT jest ustandaryzowanym,<br />

ale te˝ elastycznym rozwiàzaniem,<br />

które zwi´ksza stopieƒ wykorzystania<br />

obrabiarki nawet o 60%<br />

przy jednoczesnym obni˝eniu kosztów<br />

pracy.<br />

Dost´pne w dwóch wersjach<br />

– FlexMT 20 (20 kg/1,65 m zasi´gu)<br />

oraz FlexMT 60 (60 kg/2,05 m zasi´gu)<br />

– rozwiàzanie sprzedawane<br />

jest w zestawie z kontrolerem robota<br />

w ca∏kowicie zintegrowanej szafce<br />

sterowniczej. FlexMT to gotowe,<br />

dok∏adnie przetestowane i niezawodne<br />

rozwiàzanie automatyki.<br />

Jego konfiguracja i programowanie<br />

sà ∏atwe, szybkie i elastyczne,<br />

co odpowiada wymaganiom<br />

u˝ytkowników. Rozwiàzanie FlexMT<br />

pozwala tak˝e zwi´kszyç stopieƒ<br />

zautomatyzowania w przypadku<br />

ma∏ych i Êrednich przedsi´biorstw.<br />

Odpowiednie do obs∏ugi zarówno<br />

ma∏ych, jak i wi´kszych partii<br />

produkcji rozwiàzanie FlexMT<br />

umo˝liwia korzystanie z dwu- lub<br />

trzypalcowego chwytaka oraz oferuje<br />

szeÊç opcji pod∏àczenia plug<br />

and play urzàdzeƒ peryferyjnych:<br />

dwóch niezale˝nych narz´dzi do<br />

gratowania, sto∏u do regulacji<br />

uchwytu, jednostki z ig∏à do zaznaczania,<br />

stacji obrotowej, modu∏u<br />

czyszczenia pneumatycznego i przenoÊnika<br />

podajàcego/wyprowadzajàcego.<br />

Rozwiàzanie FlexMT gwarantuje<br />

uzyskiwanie produktu wyjÊciowego<br />

z obrabiarki w sta∏y i przewidywalny<br />

sposób. Pozwala na<br />

zwi´kszenie stopnia wykorzystania<br />

obrabiarek nawet do 90%, co jest<br />

znacznym wzrostem w porównaniu<br />

z tradycyjnymi obrabiarkami,<br />

których wykorzystanie jest na poziomie<br />

50%.<br />

Dzi´ki systemowi wizyjnemu<br />

dla robotów rozwiàzanie FlexMT<br />

umo˝liwia za∏adunek i roz∏adunek<br />

tradycyjnych obrabiarek, w tym<br />

równie˝ poziomych i pionowych<br />

tokarek oraz urzàdzeƒ do obróbki<br />

skrawaniem, a tak˝e 5-osiowych<br />

maszyn i szlifierek.<br />

Wi´cej informacji:<br />

portal Robotyki ABB<br />

22 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

23


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

Fot. AM<br />

SYSTEM KONTROLI PRZEBIJANIA<br />

(PIERCING CONTROL SYSTEM)<br />

Innowacyjny system, który oferuje<br />

firma ECKERT, jest oparty na<br />

optycznej analizie barwy i temperatury<br />

punktu przebijania. Za pomocà<br />

uzyskanych parametrów sterowanie<br />

LPM (Laser Power Monitor)<br />

przejmuje kontrol´ nad emisjà<br />

wiàzki lasera i zapobiega mikrowybuchom<br />

w trakcie przebijania oraz<br />

ogranicza wytwarzanie szlaki na<br />

spodniej cz´Êci materia∏u.<br />

Zastosowany system PCS impulsowo<br />

dobiera odpowiednià moc<br />

wiàzki tak, aby temperatura podczas<br />

przebijania nie osiàgn´∏a punktu<br />

krytycznego, który prowadzi∏ do<br />

wybuchu. Dodatkowo obserwacja<br />

barwy wytwarzanej plazmy podczas<br />

przebijania dok∏adnie precyzuje<br />

etap zaawansowania procesów,<br />

które zachodzà w miejscu skupienia<br />

wiàzki lasera.<br />

System kontroli przebijania sam<br />

analizuje i precyzyjnie dobiera czas<br />

przebijania w zale˝noÊci od rodzaju<br />

materia∏u. Z doÊwiadczenia wynika,<br />

˝e blachy tego samego rodzaju<br />

wyst´pujàce na rynku ró˝nià si´ od<br />

siebie nieznacznie sk∏adem lub gatunkiem.<br />

Do tej pory ka˝dy producent<br />

laserów Êwiat∏owodowych na<br />

sta∏e tworzy∏ tabele, które z góry<br />

narzuca∏y czas i moc przebijania.<br />

Nie by∏ to efektywny czas, a jakoÊç<br />

przebicia zostawia∏a wiele do ˝yczenia.<br />

Du˝ym problemem by∏o rozgrzewanie<br />

si´ arkusza blachy podczas<br />

ci´cia. Przebijanie goràcej lub<br />

bardzo sch∏odzonej blachy zgodnie<br />

z parametrami ustalonymi przez<br />

producenta cz´sto koƒczy∏o si´<br />

wybuchami lub brakiem przebicia<br />

materia∏u. Dlatego producenci na<br />

wyrost szacowali czas przebijania,<br />

aby zapobiec problemowi braku<br />

przebicia i b∏´dnemu rozpocz´ciu<br />

kolejnego procesu, jakim jest ci´cie.<br />

W systemie firmy ECKERT nad<br />

ca∏ym systemem czuwa LPM (Laser<br />

Power Monitor), który z cz´stotliwoÊcià<br />

kilku tysi´cy razy na sekund´<br />

monitoruje i przetwarza otrzymywane<br />

dane, co umo˝liwia Êledzenie<br />

procesów zachodzàcych w przebijanym<br />

materiale. Tego typu rozwiàzanie<br />

by∏o mo˝liwe dzi´ki post´powi<br />

w technologii elektrooptycznej<br />

i laserowej.<br />

Shear Genius SGe6<br />

Zalety stosowania Systemu Kontroli<br />

Przebijania:<br />

Zredukowanie czasu przebijania<br />

do minimum: czas przebijania dostosowywany<br />

jest w czasie rzeczywistym<br />

do materia∏u,<br />

Znaczne zredukowanie czasu<br />

ci´cia arkusza: oszcz´dnoÊç czasu,<br />

energii elektrycznej i gazu tnàcego,<br />

Zniwelowanie zanieczyszczeƒ<br />

szlakà oraz odpryskami,<br />

Znaczàce zwi´kszenie ˝ywotnoÊci<br />

filtrów i dysz,<br />

Wykrywanie nieprawid∏owego<br />

procesu ci´cia.<br />

Po raz pierwszy w Polsce w tegorocznym<br />

salonie MACH-TOOL publicznie<br />

zosta∏a zaprezentowana maszyna<br />

szóstej generacji z serii Shear<br />

Genius firmy Prima Power.<br />

Zintegrowana wykrawarka rewolwerowa<br />

z gilotynà kàtowà SGe6 tworzy<br />

jeden system do przetworzenia<br />

pe∏nowymiarowego arkusza wyjÊciowego<br />

w gotowy wyci´ty element,<br />

który mo˝e zostaç poddany dalszej<br />

obróbce. Obecnie technologia SGe<br />

(gilotyna kàtowa z wykrawarkà) jest<br />

stosowana w przemyÊle jako niezale˝ne<br />

urzàdzenie produkcyjne z nap´dem<br />

serwoelektrycznym lub jako<br />

jednostka centralna w zintegrowanym<br />

systemie produkcji i magazynowania<br />

produktów z blachy.<br />

Nowy Shear Genius daje mo˝liwoÊç<br />

szybkiego niblowania (1000 u/min)<br />

oraz zapewnia pe∏nà kontrol´ ruchu<br />

bijaka podczas operacji t∏oczenia, co<br />

pozwala na wykorzystanie narz´dzi<br />

t∏oczàcych. Za pomocà tej jednej maszyny<br />

mo˝na przetworzyç arkusz<br />

wyjÊciowy (1500x3000 mm) w gotowy<br />

produkt.<br />

Shear Genius umo˝liwia redukcj´<br />

kosztów produkcji i zu˝ycia materia∏u<br />

nawet o 10% oraz skrócenie samego<br />

czasu obróbki nawet o 60%, co pozwala<br />

na bardziej ekonomicznà i elastycznà<br />

produkcj´. WydajnoÊç urzàdzenia<br />

zosta∏a zwi´kszona przez zastosowanie<br />

wielu dodatkowych opcji, takich<br />

jak gwintowanie czy grawerowanie.<br />

Maszyna jest przyjazna Êrodowisku<br />

naturalnemu, poniewa˝ zu˝ywajàc<br />

mniej energii, emituje mniej CO 2<br />

do<br />

atmosfery, a zastosowanie nap´dów<br />

serwoelektrycznych wyeliminowa∏o<br />

koniecznoÊç wymiany i utylizacji oleju.<br />

Dzi´ki wzrostowi sprawnoÊci energetycznej<br />

nawet o 80% w stosunku<br />

do poprzednich modeli, przy pracy<br />

dwuzmianowej mo˝na zaoszcz´dziç<br />

100 000 kWh energii elektrycznej i zredukowaç<br />

odpad, zyskujàc 1 z 10 ton<br />

blachy.<br />

Fot. Karol Staƒczak<br />

24 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Lipsk, 24 – 27 lutego 2015 r.<br />

Targi Intec i Zuliefermesse 2015:<br />

europejskie spotkanie bran˝y metalowej i maszynowej<br />

w Lipsku ze Êwietnymi wynikami<br />

Odbywajàce si´ od 24 do 27 lutego targi Zuliefermesse i Intec b´dà w 2015 roku najwa˝niejszym wydarzeniem<br />

dla bran˝y obróbki metali i bran˝y maszynowej w Niemczech. G∏ównymi zagadnieniami obu imprez sà maszyny<br />

i technologie produkcji obróbki metali oraz przemys∏ poddostawców. „W trakcie ostatnich tygodni<br />

prowadziliÊmy intensywne rozmowy z wspó∏pracujàcymi z nami organizacjami bran˝owymi oraz naszymi<br />

wystawcami. Wyniki tych spotkaƒ sà bardzo pozytywne. Bran˝a metalowa i maszynowa cieszy si´ aktualnie<br />

bardzo dobrà koniunkturà, co ma bezpoÊrednie prze∏o˝enie na udzia∏ w targach bran˝owych”, mówi dr Deliane<br />

Träber, Dyrektor Pionu Targów Przemys∏owych. „W po∏owie kwietnia liczba zg∏oszonych wystawców na targi<br />

Intec by∏a o 30 procent wy˝sza ni˝ w porównywalnym okresie jej ostatniej edycji. WÊród otrzymanych zg∏oszeƒ<br />

znajduje si´ wiele nowych, znanych na rynku, firm”.<br />

Kersten Bunke-Njengué, Dyrektor targów Intec<br />

i Zuliefermesse, uzupe∏nia: „Tak du˝a liczba zg∏oszonych<br />

wystawców pozwoli∏a nam rozpoczàç proces przyznawania<br />

lokalizacji stoisk ju˝ w maju. Swojà obecnoÊç<br />

zaanonsowa∏y tak˝e wiodàce firmy z Polski”.<br />

W 2015 roku targi Intec zajmowaç b´dà powierzchni´<br />

a˝ 3 hal targowych, a targi Zuliefermesse powierzchni´<br />

1 hali. ¸àczna powierzchnia wystawiennicza obydwu<br />

imprez targowych wynosiç b´dzie 80 000 metrów kwadratowych.<br />

Kontakt: Targi Lipskie Polska Sp. z o.o.,<br />

ul. Bagno 2/112, 00-112 Warszawa<br />

tel.: 22 414 44 71,<br />

e-mail: info@targilipskie.pl<br />

www.targilipskie.pl<br />

Wyzwania dla produkcji przemys∏owej<br />

Nowoczesna produkcja przemys∏owa musi dziÊ<br />

sprostaç wielu wyzwaniom, pozwalajàcym na zachowanie<br />

konkurencyjnoÊci i innowacyjnoÊci zak∏adów.<br />

Rozwiàzaniem jest wprowadzenie automatyzacji procesów<br />

technologicznych, innowacyjnych rozwiàzaƒ<br />

technicznych oraz konsekwentne i efektywne wykorzystywanie<br />

wszystkich dost´pnych zasobów. Widoczne<br />

jest to równie˝ na stoiskach wystawców obu imprez<br />

bran˝owych.<br />

Do g∏ównych zagadnieƒ targów Intec nale˝y zarówno<br />

najnowsza oferta maszyn i obrabiarek, automatyzacja<br />

produkcji i robotyka, technika laserowa i technika<br />

spawania, technologie, technika pomiarowa i kontrola<br />

jakoÊci, jak i narz´dzia precyzyjne, przyrzàdy oraz produkcja<br />

narz´dzi i form.<br />

Targi Zuliefermesse nale˝à do wiodàcych w Europie<br />

imprez wystawienniczych dla dostawców cz´Êci,<br />

komponentów i podzespo∏ów dla przemys∏u motoryzacyjnego,<br />

maszynowego i lotniczego oraz tworzyw<br />

sztucznych, elektroniki i elektrotechniki. W gronie<br />

wystawców sà zak∏ady produkujàce na zlecenie, zak∏ady<br />

poszukujàce partnerów projektowych i technologicznych<br />

oraz us∏ugodawcy z Europy Ârodkowej.<br />

30 procent wystawców targów Zuliefermesse pochodzi<br />

z zagranicy.<br />

Targom Intec i Zuliefermesse towarzyszy bogaty<br />

program konferencji, wystaw specjalnych i prezentacji<br />

organizowanych bezpoÊrednio w halach oraz na terenie<br />

Lipskiego Centrum Kongresowego (CCL).<br />

Firmy zainteresowane nawiàzaniem konkretnych<br />

kontaktów biznesowych majà mo˝liwoÊç skorzystania<br />

z Mi´dzynarodowej Gie∏dy Kooperacji „CONTACT:<br />

Business Meetings”, organizowanej w ramach europejskiej<br />

sieci „enterprise europe network”. Wybór partnerów<br />

do spotkaƒ odbywa si´ na kilka miesi´cy przed<br />

targami, natomiast rozmowy kooperacyjne odbywajà<br />

si´ w trakcie trwania imprezy. Dla wystawców udzia∏<br />

w gie∏dzie jest bezp∏atny.<br />

Ostatnia edycja targów Intec i Zuliefermesse w roku<br />

2013 zakoƒczy∏a si´ rekordowym wynikiem. Na obydwu<br />

imprezach obecnych by∏o 1352 wystawców z 29 krajów<br />

oraz 21 400 odwiedzajàcych z 27 krajów, z czego<br />

98% stanowili przedstawiciele bran˝y.<br />

Dalsze informacje dla wystawców wraz z formularzami<br />

zg∏oszeniowymi mo˝na znaleêç pod adresem<br />

www.targi-intec.pl oraz www.poddostawcy.pl.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

25


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />

W Sosnowcu<br />

padnie kolejny rekord<br />

Przed nami 7. edycja uznanych<br />

na rynku Targów TOOLEX, które<br />

swojà ugruntowanà pozycjà potwierdzajà,<br />

˝e bran˝a szeroko poj´tej<br />

obróbki metali ma si´ bardzo<br />

dobrze. O tym jak Sosnowiec sta∏<br />

si´ zag∏´biem obróbki metalu, rozmawiamy<br />

z Agnieszkà CieÊlik, Dyrektorem<br />

Mi´dzynarodowych Targów<br />

Obrabiarek, Narz´dzi i Technologii<br />

Obróbki TOOLEX w EXPO SILESIA.<br />

– Jakie sà Pani przewidywania<br />

jako Dyrektora Projektu dotyczàce<br />

zbli˝ajàcych si´ Targów<br />

Tegoroczna edycja Mi´dzynarodowych<br />

Targów Obrabiarek, Narz´dzi<br />

i Technologii Obróbki TOOLEX,<br />

które odb´dà si´ w dniach od<br />

30 wrzeÊnia do 2 paêdziernika br.,<br />

faktycznie zapowiada si´ wyjàtkowo.<br />

Nie tylko ze wzgl´du na fakt,<br />

i˝ ponownie Targi b´dà rekordowe<br />

pod wzgl´dem wielkoÊci zajmowanej<br />

powierzchni czy liczby wystawców,<br />

wp∏yw na to ma tak˝e<br />

wsparcie instytucji i organizacji<br />

zwiàzanych z rozwojem przemys∏u w<br />

Polsce i za granicà.<br />

– Jak wyglàda to wsparcie<br />

w tym roku<br />

Pozyskujemy licznych Partnerów<br />

Merytorycznych, Honorowych,<br />

Wspierajàcych, aby wiedza i doÊwiadczenie<br />

tych instytucji pomaga∏y<br />

w jeszcze wi´kszym rozwoju<br />

Targów, w budowaniu pozycji wydarzenia<br />

nie tylko w Polsce, wspierajà<br />

nas równie˝ liczni agenci<br />

zagraniczni oraz izby handlowe.<br />

Warto podkreÊliç, ˝e tegorocznà<br />

edycj´ wspierajà zupe∏nie nowe<br />

organizacje, takie jak G∏ówny Urzàd<br />

Miar, Instytut Techniki Górniczej<br />

KOMAG, Wschodni Klaster Obróbki<br />

Metalu oraz stali Partnerzy, tacy<br />

jak Politechniki: Âlàska, Krakowska,<br />

¸ódzka, Gdaƒska, Rzeszowska,<br />

Wroc∏awska, Urzàd Dozoru Technicznego,<br />

Regionalna Izba Gospodarcza<br />

w Katowicach, Instytut Mechaniki<br />

Precyzyjnej, stowarzyszenia<br />

in˝ynierskie i wielu innych.<br />

Nasi Partnerzy dbajà tak˝e o dost´p<br />

do wiedzy podczas Targów. Klaster<br />

Automotive organizuje konferencj´<br />

o tematyce obróbki metalu, w du˝ej<br />

mierze poÊwi´conej bran˝y motoryzacyjnej,<br />

a pismo „Stal Metale<br />

& Nowe Technologie” zaprasza<br />

w pierwszym dniu Targów na dyskusj´<br />

pt. „Obróbka Stali w Polsce<br />

– Rynek, Biznes, Informacje”.<br />

– Czy w tym roku przewidujà<br />

Paƒstwo jakieÊ misje gospodarcze<br />

Tak, w tym roku mo˝emy pochwaliç<br />

si´ kolejnymi planowanymi<br />

misjami gospodarczymi. Z pomocà<br />

Polsko-Niemieckiej Izby Przemys∏owo-Handlowej<br />

z Gliwic odwiedzà<br />

nas niemieccy przedsi´biorcy,<br />

którzy b´dà mogli uczestniczyç<br />

równie˝ w merytorycznym<br />

panelu organizowanym przez Izb´.<br />

Ponadto nawiàzaliÊmy wspó∏prac´<br />

z Allianz Francais. Planowana jest<br />

tak˝e misja gospodarcza w∏oskich<br />

i hiszpaƒskich firm. To tylko cz´Êç<br />

z planowanych przez nas wydarzeƒ<br />

uatrakcyjniajàcych spotkania targowe,<br />

o wszystkich informujemy<br />

na bie˝àco w naszym biuletynie<br />

oraz na stronie Targów i profilu na<br />

Facebooku.<br />

– Czy na tegorocznà edycj´ lista<br />

wystawców jest ju˝ zamkni´ta<br />

OczywiÊcie, ˝e nie. Ale musz´<br />

przyznaç, ˝e miejsc zosta∏o w∏aÊciwie<br />

kilka – w hali C. Zape∏nione<br />

mamy wszystkie pawilony wystawiennicze:<br />

A, B, C. Pe∏na lista<br />

wystawców dost´pna jest ju˝ na<br />

naszej stronie internetowej. Musz´<br />

podkreÊliç, ˝e w tym roku znaczàco<br />

zwi´kszy∏a si´ liczba wystawców,<br />

którzy po raz pierwszy zaufali<br />

Targom TOOLEX, przede wszystkim<br />

wystawców zagranicznych. Umi´dzynarodowienie<br />

TOOLEX-u jest<br />

wi´c w tej chwili najwi´ksze w historii<br />

Targów. To bardzo wa˝ny sygna∏,<br />

który wskazuje, i˝ nasze wydarzenie<br />

jest presti˝owe nie tylko<br />

w Polsce, ale i za granicà. Wiele lat<br />

Agnieszka CieÊlik<br />

Dyrektor Mi´dzynarodowych Targów<br />

Obrabiarek, Narz´dzi<br />

i Technologii Obróbki TOOLEX<br />

systematycznej pracy daje z roku na<br />

rok coraz lepsze efekty, co pozwala<br />

okreÊlaç Targi, ze wzgl´du na ich<br />

lokalizacj´ w Sosnowcu – zag∏´biem<br />

obróbki metalu. To trafne okreÊlenie<br />

przyj´∏o si´ i zaczyna funkcjonowaç<br />

w opinii zewn´trznej.<br />

– Czy zwiedzajàcy ponownie<br />

mogà liczyç na dodatkowe wsparcie<br />

w postaci Targów WIRTO-<br />

TECHNOLOGIA i LASERexpo<br />

Tak. Jak w ubieg∏ych edycjach<br />

Targom towarzyszà wydarzenia<br />

uzupe∏niajàce tematyk´ bran˝owà:<br />

7. Mi´dzynarodowe Targi Metod<br />

i Narz´dzi do Wirtualizacji Procesów<br />

WIRTOTECHNOLOGIA oraz<br />

Targi Techniki Laserowej LASERexpo.<br />

To po∏àczenie daje mo˝liwoÊç<br />

wymiany informacji w zbli˝onym<br />

zakresie tematycznym, porównania<br />

ofert, spotkaƒ i pozyskania kontraktów<br />

w jednym miejscu i w tym<br />

samym czasie. Dodam, ˝e Targi<br />

LASERexpo odbywajà si´ razem<br />

z Targami TOOLEX po raz ostatni,<br />

ju˝ w przysz∏ym roku stanà si´<br />

wydarzeniem samodzielnym. Ale<br />

o tym poinformujemy niebawem.<br />

Dodatkowo wa˝nym eventem podczas<br />

Targów b´dzie nowy Salon<br />

Automatyki i Pneumatyki, znakomicie<br />

wype∏niajàcym przestrzeƒ<br />

mi´dzybran˝owà.<br />

Dzi´kujemy za rozmow´.<br />

26 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


WARUNKI PRENUMERATY<br />

„Przeglàdu Mechanicznego” w <strong>2014</strong> r.<br />

Prenumerat´ czasopisma mo˝na zamawiaç za poÊrednictwem nast´pujàcych instytucji:<br />

Zak∏ad Kolporta˝u<br />

Wydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o.<br />

ul. Ku WiÊle 7<br />

00-707 Warszawa<br />

tel. 22 8403086,<br />

tel./fax 22 8911374<br />

www.sigma-not.pl<br />

RUCH S.A. Oddzia∏ Warszawa<br />

oraz oddzia∏y w ca∏ym kraju<br />

Infolinia: 801 800 803<br />

www.prenumerata.ruch.com.pl<br />

KOLPORTER S.A.<br />

ul. Zagnaƒska 61<br />

25-528 Kielce<br />

Infolinia: 801 404 044<br />

www.kolporter.com.pl<br />

GARMOND PRESS S.A.<br />

ul. Nakielska 3<br />

01-106 Warszawa<br />

tel. 22 8367059, 22 8367008<br />

www.garmond.com.pl<br />

Redakcja PRZEGLÑD <strong>MECHANICZNY</strong><br />

ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa<br />

tel. 22 8538113, 22 8430201 w. 255<br />

www.przegladmechaniczny.pl<br />

Cena 1 egz. w <strong>2014</strong> r.:<br />

•wersja drukowana – 24 z∏ (w tym 5% VAT)<br />

•wersja na CD – 12,20 z∏ (w tym 23% VAT)<br />

Cena prenumeraty w <strong>2014</strong> r. (w tym VAT)<br />

wersja drukowana<br />

na noÊniku CD (pdf)<br />

kwartalnie – 72 z∏ kwartalnie – 36,60 z∏<br />

pó∏rocznie – 144 z∏ pó∏rocznie – 73,20 z∏<br />

rocznie – 288 z∏ rocznie – 146,40 z∏<br />

Redakcja przyjmuje zamówienia na prenumerat´ przez<br />

ca∏y rok. Warunkiem przyj´cia i realizacji zamówienia jest<br />

otrzymanie z banku potwierdzenia wp∏aty.<br />

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – dla osób<br />

prawnych i fizycznych – jest dwukrotnie wy˝sza.<br />

Wp∏at na prenumerat´ mo˝na dokonaç na ogólnie dost´pnych<br />

blankietach w urz´dach pocztowych (przekazy pieni´˝ne)<br />

lub w bankach (polecenie przelewu), przekazujàc<br />

Êrodki pod adresem:<br />

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego<br />

„Przeglàd Mechaniczny”<br />

ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa<br />

konto: BPH S.A. O/Warszawa<br />

97 1060 0076 0000 3210 0014 6850<br />

Na blankiecie wp∏aty nale˝y podaç liczb´ egzemplarzy,<br />

okres prenumeraty oraz adres wysy∏kowy.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

27


O FIRMACH<br />

Valk Welding otwiera<br />

nowy oddzia∏ w Polsce<br />

Integrator systemowy Valk<br />

Welding rozszerza swojà dzia∏alnoÊç<br />

na rynek polski, otwierajàc<br />

oddzia∏ pod nazwà Valk Welding PL<br />

Sp. z. o.o. Valk Welding jest liderem<br />

na rynku elastycznych systemów<br />

zrobotyzowanego spawania z zastosowaniem<br />

robotów spawalniczych<br />

zaprogramowanych w trybie off-line.<br />

Firma Valk Welding, która ma g∏ównà<br />

siedzib´ w Holandii oraz oddzia∏y we<br />

Francji, Danii i Czechach, dostarczy∏a<br />

ju˝ ponad 2500 robotów spawalniczych<br />

i to nie tylko na rynek europejski.<br />

Zadaniem oddzia∏u w Polsce<br />

ma byç spe∏nienie wymagaƒ i oczekiwaƒ<br />

polskich przedsi´biorstw.<br />

Oferujàc zrobotyzowane systemy<br />

spawalnicze pod klucz, firma koncentruje<br />

si´ przede wszystkim na<br />

potrzebach przedsi´biorstw, które<br />

wytwarzajà krótkie serie.<br />

Polski oddzia∏ firmy Valk Welding<br />

PL Sp. z o.o. b´dzie ÊciÊle wspó∏pracowaç<br />

z czeskim oddzia∏em firmy<br />

Valk Welding CZ, który dostarczy∏<br />

i zainstalowa∏ ju˝ zrobotyzowane<br />

systemy spawalnicze w wielu polskich<br />

przedsi´biorstwach.<br />

Nagrody dla firmy Mimaki<br />

podczas targów FESPA Digital <strong>2014</strong><br />

Mimaki, producent wielkoformatowych<br />

drukarek atramentowych,<br />

zosta∏ wyró˝niony podczas targów<br />

FESPA Digital <strong>2014</strong> dwoma nagrodami<br />

European Digital Press Association<br />

(EDP) i dwoma nominacjami.<br />

Szerokoformatowa drukarka Mimaki<br />

JFX200-2513 z funkcjà utrwalania<br />

diodami LED zosta∏a wybrana spo-<br />

Êród licznych zg∏oszeƒ w kategorii<br />

najlepsza drukarka p∏aska/hybrydowa<br />

w cenie do 200 000 EUR, natomiast<br />

opcja Mimaki KEBAB do bezpoÊredniego<br />

druku 360° na produktach<br />

cylindrycznych zdoby∏a tytu∏<br />

najlepszej wielofunkcyjnej drukarki<br />

do przedmiotów.<br />

Model JFX200-2513 zosta∏ po raz<br />

pierwszy zaprezentowany podczas<br />

targów Viscom Dusseldorf 2013. Ta<br />

p∏aska drukarka atramentowa UV<br />

drukuje w tempie do 25 mkw. na godzin´<br />

na materia∏ach o wymiarach<br />

15 lat Kirchhoff Automotive w Polsce<br />

Valk Welding, jako dystrybutor<br />

produktów spawalniczych, koncentruje<br />

si´ wy∏àcznie na robotach japoƒskiego<br />

producenta Panasonic<br />

i zainstalowa∏ niedawno 1800. robota<br />

spawalniczego tej firmy.<br />

Przy zastosowaniu oprogramowania<br />

Panasonica z tak zwanà Nawigacjà<br />

Spawalniczà, która automatycznie<br />

przygotowuje parametry<br />

spawalnicze, programowanie nie<br />

stanowi du˝ego problemu. Dla bardziej<br />

kompleksowych rozwiàzaƒ<br />

Valk Welding opracowa∏ w∏asny<br />

program dla robotów spawalniczych:<br />

„Custom Made Robot Software”,<br />

opierajàc si´ na oprogramowaniu<br />

off-line Panasonic DTPS do<br />

tworzenia symulacji. Umo˝liwia on<br />

klientom wykonanie spawania krótkich<br />

serii produktów lub nawet pojedynczych<br />

sztuk w sposób zrobotyzowany.<br />

do 2500 x 1300 mm, o gruboÊci do<br />

50 mm. Niewielkie wymiary drukarki<br />

JFX200-2513, przyjazne dla Êrodowiska<br />

utrwalanie diodami LED oraz<br />

atrakcyjna cena sprawiajà, ˝e jest<br />

to doskona∏y produkt dla firm z bran-<br />

˝y oznakowaƒ i grafiki.<br />

Opcj´ Mimaki KEBAB mo˝na w<br />

prosty sposób zamontowaç w p∏askich<br />

drukarkach biurkowych Mimaki<br />

UJF-3042HG i UJF-6042. Za pomocà<br />

obrotowych wa∏ków opcja KEBAB<br />

obraca przedmiot, umo˝liwiajàc urzàdzeniom<br />

UJF-3042HG i UJF-6042<br />

bezpoÊredni wydruk na ca∏ej powierzchni<br />

cylindrycznego przedmiotu.<br />

W rezultacie powstajà jednolite<br />

360-stopniowe nadruki. Ta<br />

opcja zapewnia mo˝liwoÊç produkcji<br />

indywidualnie dostosowanych trójwymiarowych<br />

produktów z nadrukami<br />

na ˝àdanie przy minimalnej<br />

liczbie 1 szt., od puszek po Êwiece.<br />

Firma Kirchhoff Automotive obchodzi<br />

15. rocznic´ swojej dzia∏alnoÊci<br />

na polskim rynku. Przedsi´biorstwo<br />

w zak∏adach zlokalizowanych<br />

w Mielcu i Gliwicach zatrudnia<br />

aktualnie ponad 1400 osób.<br />

Cz´Êci dla przemys∏u samochodowego<br />

powstajàce w polskich<br />

zak∏adach koncernu KIRCHHOFF<br />

Automotive sà wysy∏ane nie tylko<br />

do przedsi´biorstwa w ca∏ej Europie,<br />

ale tak˝e do Stanów Zjednoczonych,<br />

Chin, Brazylii. W Polsce pierwsze<br />

produkty marki Kirchhoff Automotive<br />

wyprodukowano w kwietniu<br />

1999 r. w zak∏adzie w Mielcu.<br />

Od tego czasu firma zainwestowa∏a<br />

w Polsce przesz∏o 160 mln euro.<br />

W zak∏adach grupy Kirchhoff zlokalizowanych<br />

w kilkunastu krajach<br />

zatrudnienie znajduje a˝ 11 tys. osób.<br />

Jej najwi´ksza cz´Êç, korporacja<br />

KIRCHHOFF Automotive, nale˝y do<br />

g∏ównych dostawców dla producentów<br />

samochodów na Êwiecie.<br />

WÊród najwi´kszych klientów firmy<br />

sà General Motors i Ford. W ciàgu<br />

ostatnich lat znacznie wzros∏y dostawy<br />

dla niemieckich producentów:<br />

VW, BMW i Daimler.<br />

Jeszcze w tym roku firma planuje<br />

realizacj´ kolejnych inwestycji<br />

w Mielcu i Gliwicach, o ∏àcznej wartoÊci<br />

oko∏o 70 mln z∏. W Mielcu dobudowane<br />

zostanie 1200 m 2 powierzchni<br />

produkcyjnej wraz z kana-<br />

∏em pod pras´ i konstrukcjà dla poruszania<br />

si´ suwnicy. W przysz∏ym<br />

roku stanie tam nast´pna prasa<br />

transferowa, a w istniejàcych halach<br />

zostanà umieszczone kolejne stacje<br />

spawalnicze i zgrzewalnicze. Podobne<br />

inwestycje planowane sà równie˝<br />

w Gliwicach. Rozbudowa i zakup<br />

maszyn umo˝liwi uruchomienie produkcji<br />

nowego asortymentu oraz<br />

zwi´kszenie liczby miejsc pracy.<br />

W firmie sukcesywnie wdra˝ane sà<br />

28 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


O FIRMACH<br />

wysoko zautomatyzowane technologie,<br />

które majà wzmocniç jej konkurencyjnoÊç.<br />

W ciàgu pi´tnastu lat dzia∏alnoÊci,<br />

firma KIRCHHOFF Automotive<br />

znalaz∏a si´ w czo∏ówce polskich<br />

dostawców dla Êwiatowych samochodów.<br />

Nowe czujniki<br />

firmy Balluff<br />

Firma Balluff wprowadzi∏a do<br />

swojej oferty czujniki fotoelektryczne<br />

BOS 6K nowej generacji. Czujniki<br />

cechujà si´ ma∏ymi wymiarami<br />

– 31,5 x 19,5 x 10,8 mm – co u∏atwia<br />

ich monta˝ wewnàtrz maszyn. Majà<br />

trwa∏e i wytrzyma∏e mechanicznie<br />

obudowy z tworzywa sztucznego.<br />

Asortyment obejmuje 70 modeli<br />

wyposa˝onych w emiter Êwiat∏a<br />

czerwonego lub laser (w przypadku<br />

bardziej wymagajàcych zastosowaƒ).<br />

Dost´pne sà m.in. wersje<br />

dyfuzyjne, through-beam i odbiciowe,<br />

z t∏umieniem oÊwietlenia t∏a<br />

lub bez, analogowe czujniki odleg-<br />

∏oÊci oraz warianty do pracy w trybie<br />

prze∏àczania pojawieniem si´ lub<br />

zanikiem Êwiat∏a padajàcego na detektor<br />

(light/dark switching). Wysoki<br />

stopieƒ ochrony IP 67 & IP 69K, powierzchnia<br />

soczewek wykonana ze<br />

szk∏a akrylowego PMMA oraz zatwierdzenie<br />

Ecolab umo˝liwiajà ich<br />

zastosowanie w przemyÊle spo˝ywczym.<br />

Czujniki wyposa˝ono w przyciski<br />

funkcyjne teach o dobrze wyczuwalnej<br />

sygnalizacji prze∏àczenia.<br />

JeÊli czujnik jest zainstalowany<br />

w miejscu o utrudnionym dost´pie,<br />

mo˝e byç równie˝ programowany<br />

zdalnie. Istnieje mo˝liwoÊç<br />

konfiguracji czujników w trakcie<br />

pracy. Dwie wbudowane diody LED<br />

pozwalajà szybko sprawdziç status<br />

i stan wyjÊcia czujnika, a wytrzyma∏e,<br />

metalowe wtyki zmniejszajà ryzyko<br />

roz∏àczenia nawet przy du˝ych obcià˝eniach<br />

mechanicznych.<br />

PrzejÊcie od starszych czujników<br />

BOS 6K do modeli nowej generacji<br />

jest proste, poniewa˝ ich wymiary,<br />

przebieg instalacji, zasada pracy sà<br />

identyczne.<br />

Na uwag´ zas∏ugujà czujniki retrorefleksyjne<br />

z autokolimacjà, które<br />

mogà z ∏atwoÊcià wykrywaç obiekty<br />

przezroczyste wykonane ze szk∏a,<br />

takie jak: butelki, ampu∏ki i menzurki<br />

oraz obiekty wykonane z przeêroczystych<br />

tworzyw sztucznych.<br />

Przy u˝yciu jako analogowe mierniki<br />

odleg∏oÊci, czujniki BOS 6 mogà<br />

byç zastosowane np. przy pozycjonowaniu<br />

zacisków w maszynach do<br />

produkcji ∏o˝ysk kulkowych.<br />

Firma NSK rozszerza ofert´ prowadnic liniowych<br />

Dzia∏ajàca na rynku globalnym<br />

firma NSK, specjalista od ∏o˝ysk<br />

tocznych i dostawca cz´Êci samochodowych,<br />

wprowadzi∏a do sprzeda˝y<br />

w lipcu br. nowà seri´ prowadnic<br />

liniowych NH i NS.<br />

Prowadnice liniowe z serii NH i NS<br />

przeznaczone sà dla wszystkich odmian<br />

urzàdzeƒ produkcyjnych, tj.<br />

robotów przemys∏owych, obrabiarek,<br />

urzàdzeƒ stosowanych do produkcji<br />

pó∏przewodników, systemów<br />

LCD, samochodów itp. Mo˝na je<br />

stosowaç równie˝ w takich urzàdzeniach,<br />

jak drzwi peronowe pojazdów<br />

szynowych, skanery CT itp.<br />

W seriach NH i NS zastosowano<br />

nowy kszta∏t bie˝ni, co pozwoli∏o<br />

osiàgnàç dwukrotnà ˝ywotnoÊç konwencjonalnych<br />

prowadnic liniowych.<br />

Nowe prowadnice liniowe NSK<br />

cechuje noÊnoÊç dynamiczna wi´ksza<br />

o 30% w porównaniu z konwencjonalnymi<br />

prowadnicami liniowymi<br />

z serii LS i LH. Majà one kompaktowà<br />

budow´, co umo˝liwia redukcj´<br />

wymiarów w urzàdzeniu.<br />

Wymiary monta˝owe sà takie<br />

same, jak w tradycyjnych seriach<br />

produktów LH i LS, tak wi´c nowe<br />

prowadnice liniowe z serii NH i NS<br />

mogà byç u˝ywane bez koniecznoÊci<br />

zmian konstrukcji urzàdzeƒ.<br />

Dodatkowo wraz z nowymi prowadnicami<br />

liniowymi mogà byç<br />

stosowane opcjonalnie popularne<br />

zespo∏y smarujàce NSK K1, które<br />

zapewniajà bezobs∏ugowà prac´<br />

przez d∏ugi czas. Dla nowej serii<br />

prowadnic liniowych istnieje równie˝<br />

mo˝liwoÊç dowolnej kompletacji<br />

prowadnic liniowych z dowolnych<br />

elementów sk∏adowych: wózków<br />

z szynami.<br />

KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24@<br />

Informujemy, ˝e „Przeglàd Mechaniczny” jest ju˝ dost´pny online<br />

www.kiosk24.pl<br />

KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24@<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

29


30 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Badanie charakterystyk statycznych wybranych<br />

sprz´gie∏ podatnych<br />

Research of the static characteristics of selected flexible<br />

couplings<br />

KRZYSZTOF FILIPOWICZ<br />

MACIEJ KWAÂNY<br />

Streszczenie: Prawid∏owo dobrane sprz´g∏o podatne do uk∏adu nap´dowego maszyny roboczej powinno t∏umiç powstajàce<br />

w jej nap´dzie drgania skr´tne. Aby uzyskaç po˝àdany efekt w praktyce, nale˝y znaç charakterystyk´ zastosowanego w tym<br />

uk∏adzie sprz´g∏a podatnego oraz wyznaczone na jej podstawie wspó∏czynniki: sztywnoÊci skr´tnej i t∏umienia. W artykule<br />

przedstawiono stanowisko badawcze i metodyk´ badaƒ charakterystyk statycznych oraz przyk∏adowe charakterystyki<br />

wybranych sprz´gie∏ podatnych.<br />

S∏owa kluczowe: uk∏ad nap´dowy, sprz´g∏o podatne, charakterystyka statyczna<br />

Abstract: Correctly matched flexible coupling to drive of machines should reduce torsional amplitude of vibrations generated<br />

in the drive. To obtain the desired effect, in practical application we must know the characteristics of the flexible coupling,<br />

i.e. twisting rigidity and coefficient of damping. This paper describes a test stand and research methodology of static<br />

characteristics and sample characteristics of selected flexible couplings have been presented.<br />

Keywords: drive system, flexible coupling, static characteristic<br />

Dr hab. in˝. Krzysztof Filipowicz, prof. nzw. w Pol. Âl.<br />

– Politechnika Âlàska, Wydzia∏ Górnictwa i Geologii, Instytut<br />

Mechanizacji Górnictwa, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice,<br />

e-mail: krzysztof.filipowicz@polsl.pl; dr in˝. Maciej KwaÊny<br />

– Politechnika Âlàska, Wydzia∏ Górnictwa i Geologii, Instytut<br />

Mechanizacji Górnictwa, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice,<br />

e-mail: maciej.kwasny@polsl.pl.<br />

Zastosowanie sprz´gie∏ podatnych skr´tnie w uk∏adach<br />

nap´dowych, obcià˝onych okresowo zmiennym<br />

momentem obrotowym, umo˝liwia zmniejszenie<br />

obcià˝enia tego nap´du dzi´ki redukcji przez sprz´g∏o<br />

nadwy˝ek przenoszonego momentu obrotowego.<br />

Aby proces ten by∏ mo˝liwy, sprz´g∏o musi byç poprawnie<br />

dobrane do charakteru pracy maszyny roboczej,<br />

tzn. musi cechowaç si´ odpowiednim wspó∏czynnikiem<br />

sztywnoÊci i t∏umienia. Wspó∏czynniki te<br />

powinny byç wyznaczone w badaniach doÊwiadczalnych<br />

charakterystyk statycznych i dynamicznych<br />

[1 – 7].<br />

PodkreÊliç nale˝y, ˝e sztywnoÊç skr´tna sprz´g∏a<br />

ma istotny wp∏yw na cz´stotliwoÊç drgaƒ w∏asnych<br />

uk∏adu. Zatem po˝àdany efekt zmniejszenia amplitudy<br />

momentu przekazywanego z cz∏onu czynnego<br />

na cz∏on bierny sprz´g∏a, a tym samym np. na wa∏<br />

przek∏adni, uzyskuje si´ wtedy, gdy dla funkcjonalnie<br />

okreÊlonego uk∏adu nap´dowego dobrana zostanie<br />

odpowiednia charakterystyka sprz´g∏a podatnego<br />

[1, 2, 5].<br />

Nale˝y zwróciç uwag´ na fakt, ˝e niew∏aÊciwy<br />

dobór sprz´g∏a podatnego, ze wzgl´du na jego charakterystyk´,<br />

mo˝e spowodowaç, ˝e b´dzie ono<br />

pracowa∏o w zakresie oko∏orezonansowym. W stanie<br />

tym nawet ma∏e zaburzenia wymuszeƒ mogà powodowaç<br />

du˝e wzrosty amplitudy drgaƒ, co mo˝e<br />

prowadziç do nadmiernego wzrostu wartoÊci momentu<br />

obcià˝enia.<br />

Charakterystyka statyczna<br />

sprz´g∏a podatnego<br />

Charakterystyka statyczna sprz´g∏a podatnego<br />

wyra˝a wzajemnà relacj´ momentu obrotowego M O<br />

oraz wzgl´dnego kàta skr´cenia ϕ cz∏onów sprz´g∏a<br />

i definiowana jest zale˝noÊcià:<br />

M O<br />

= f(ϕ) (1)<br />

gdzie:<br />

M O<br />

– wartoÊç momentu obrotowego, Nm,<br />

ϕ – wzgl´dny kàt skr´cenia cz∏onów sprz´g∏a,<br />

rad lub stopnie.<br />

Charakterystyka statyczna dla sprz´gie∏ podatnych<br />

mo˝e mieç przebieg liniowy lub nieliniowy<br />

i mo˝e cechowaç si´ t∏umieniem bàdê jego brakiem.<br />

Opisuje ona cechy spr´˝yste i umo˝liwia wyznaczenie<br />

wspó∏czynnika sztywnoÊci skr´tnej k sprz´gie∏<br />

podatnych:<br />

k = dMO , Nm/rad lub Nm/stopieƒ (2)<br />

dϕ<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

31


Sprz´g∏a podatne oprócz cech spr´˝ystych cechuje<br />

równie˝ t∏umienie ∏agodzàce przebieg rozruchu<br />

i chwilowych nadwy˝ek dynamicznych. T∏umienie<br />

przejawia si´ w postaci histerezowych strat energii<br />

podczas odkszta∏cania si´ elementu podatnego<br />

sprz´g∏a (rys. 1).<br />

O wielkoÊci rozproszonej energii decyduje praca<br />

tarcia wewn´trznego w niemetalowym elemencie<br />

∏àcznika lub praca tarcia konstrukcyjnego w metalowych<br />

sprz´g∏ach podatnych.<br />

Jednà z miar t∏umienia jest bezwymiarowy wspó∏czynnik<br />

t∏umienia , który wyznaczany jest w wyniku<br />

badaƒ doÊwiadczalnych, na podstawie analizy charakterystyki<br />

statycznej i powsta∏ej tzw. p´tli histerezy,<br />

której powierzchnia jest miarà intensywnoÊci<br />

t∏umienia (rys. 1) jednego cyklu drgaƒ uk∏adu.<br />

Wspó∏czynnik t∏umienia wyra˝a si´ wzorem:<br />

= A r<br />

(3)<br />

gdzie:<br />

A r<br />

– praca t∏umienia podczas jednego cyklu<br />

drgaƒ,<br />

A s<br />

– praca odkszta∏cenia spr´˝ystego podczas<br />

jednego cyklu obcià˝ania.<br />

Wspó∏czynnik sztywnoÊci skr´tnej k, wspó∏czynnik<br />

t∏umienia oraz charakterystyka statyczna okreÊlajà<br />

cechy u˝ytkowe sprz´g∏a podatnego i sà miarami<br />

oceny jakoÊci sprz´gie∏. Na rys. 1 pokazano przyk∏adowe<br />

charakterystyki statyczne sprz´g∏a wk∏adkowego<br />

i oponowego, obcià˝anego znamionowym<br />

momentem obrotowym M n<br />

dla danego typoszeregu<br />

sprz´gie∏ podatnych.<br />

Przedmiot badaƒ<br />

Przedstawione w dalszej cz´Êci niniejszego artyku∏u<br />

stanowisko badawcze umo˝liwi∏o przeprowadzenie<br />

badaƒ, których celem by∏o wyznaczenie charakterystyk<br />

statycznych wybranych rodzajów sprz´gie∏<br />

podatnych, a mianowicie:<br />

– sprz´g∏a jednowk∏adkowego typu ASR (005 ASR,<br />

moment znamionowy M n<br />

= 410 Nm) produkcji FENA<br />

(rys. 2),<br />

A s<br />

a)<br />

Rys. 1. Przyk∏adowe charakterystyki statyczne sprz´gie∏ podatnych<br />

skr´tnie [8]<br />

b)<br />

Rys. 2. Sprz´g∏o jednowk∏adkowe<br />

typu ASR produkcji FENA (005 ASR):<br />

a) widok ogólny, b) schemat budowy<br />

sprz´g∏a, gdzie: D, D 1<br />

, d 1<br />

, d 2<br />

, d 3<br />

, l 1<br />

, l 2<br />

,<br />

f, L – katalogowe dane geometryczne<br />

sprz´g∏a [9]<br />

32 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


a)<br />

a)<br />

b)<br />

b)<br />

Rys. 4. Sprz´g∏o przeponowe typu ASM produkcji FENA (003<br />

ASM): a) widok ogólny, b) schemat budowy sprz´g∏a, gdzie:<br />

D, D 1<br />

, d 1<br />

, d 2<br />

, d 3<br />

, l 1<br />

, l 2<br />

, f, L – katalogowe dane geometryczne<br />

sprz´g∏a [9]<br />

Rys. 3. Sprz´g∏o oponowe typu ASO produkcji FENA (080<br />

ASO): a) widok ogólny, b) budowa sprz´g∏a, gdzie: D, D 1<br />

, d 1<br />

, d 2<br />

,<br />

d 3<br />

, l 1<br />

, l 2<br />

, f, L – katalogowe dane geometryczne sprz´g∏a [9]<br />

– sprz´g∏a oponowego typu ASO (080 ASO, moment<br />

znamionowy M n<br />

= 375 Nm) produkcji FENA<br />

(rys. 3),<br />

– sprz´g∏a przeponowego typu ASM (003 ASM,<br />

moment znamionowy M n<br />

= 440 Nm) produkcji FENA<br />

(rys. 4),<br />

– sprz´g∏a metalowego podatnego skr´tnie (moment<br />

znamionowy M n<br />

= 410 Nm); zosta∏o ono zaprojektowane,<br />

skonstruowane i zbudowane w Instytucie<br />

Mechanizacji Górnictwa Politechniki Âlàskiej<br />

w Gliwicach (rys. 5).<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

Wyznaczanie charakterystyk statycznych<br />

sprz´gie∏ podatnych<br />

Widok i schemat budowy stanowiska badawczego<br />

przeznaczonego do wyznaczania charakterystyk<br />

statycznych sprz´gie∏ podatnych skr´tnie, które<br />

znajduje si´ w Katedrze Logistyki i Transportu<br />

Przemys∏owego Wydzia∏u Transportu Politechniki<br />

Âlàskiej w Katowicach, pokazano na rys. 6. Rysunek<br />

przedstawia widok stanowiska badawczego z za∏o-<br />

˝onym sprz´g∏em podatnym przeponowym. Stanowisko<br />

zamontowano na sztywnej podstawie 1,<br />

posadowionej na betonowym fundamencie. Do<br />

podstawy 1 przykr´cono sta∏à podpor´ 2 i podpor´<br />

obrotowà 3. W podporze sta∏ej 2, unieruchomionej<br />

wzgl´dem podstawy 1 za pomocà wsporników 8 i 9,<br />

osadzono za pomocà wpustu czop 10, na którym<br />

33


a)<br />

Rys. 5. Sprz´g∏o metalowe podatne skr´tnie [1]: a) widok<br />

ogólny, b) budowa sprz´g∏a, gdzie: 1 – wa∏ wejÊciowy z gwintem,<br />

2 – tuleja przesuwna z gwintem wewn´trznym i wielowypustem,<br />

3 – obudowa z wielowypustem, 4 – zestawy spr´˝yn<br />

talerzowych, 5 – pokrywa, 6 – piasta wyjÊciowa, 7, 8 – tuleje<br />

ustalajàce spr´˝yny, 9 – tuleja ustalajàca ∏o˝ysko, 10 – element<br />

uszczelniajàcy, 11 – ∏o˝yska sto˝kowe, 12 – pierÊcieƒ uszczelniajàcy,<br />

13, 14, 15 – elementy po∏àczenia Êrubowego<br />

b)<br />

a)<br />

Rys. 6. Stanowisko badawcze do wyznaczania charakterystyk<br />

statycznych sprz´gie∏ podatnych, a) widok ogólny, b) schemat<br />

budowy stanowiska badawczego, gdzie: 1 – podstawa stanowiska,<br />

2 – podpora sta∏a, 3 – podpora ruchoma (obrotowa),<br />

4 – cz∏on bierny badanego sprz´g∏a, 5 – cz∏on czynny badanego<br />

sprz´g∏a, 6 – badane sprz´g∏o podatne skr´tnie, 7 – wymienny<br />

czop podpory ruchomej, 8, 9 – wsporniki podpory sta∏ej,<br />

10 – wymienny czop podpory sta∏ej, 11 – dêwignia pomiarowa,<br />

12 – szalka, 13 – ci´˝arki, 14 – skala odczytu kàta, 15 – wskaênik<br />

laserowy<br />

b)<br />

34 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


mo˝na zamocowaç jeden z cz∏onów 4 (tzw. cz∏on<br />

bierny) badanego sprz´g∏a podatnego 6. W podporze<br />

obrotowej 3 u∏o˝yskowano obrotowo tulej´, w której<br />

znajduje si´ wymienny czop 7 z wpustem, na którym<br />

mo˝na zamontowaç drugi cz∏on 5 (tzw. cz∏on czynny)<br />

badanego sprz´g∏a 6. Cz∏on czynny 5 sprz´g∏a ma<br />

swobod´ obrotu i mo˝e byç obcià˝ony momentem<br />

obrotowym M O<br />

. Pod dzia∏aniem tego momentu cz∏on<br />

czynny 5 obraca si´ wzgl´dem nieruchomego cz∏onu<br />

biernego 4 sprz´g∏a o kàt ϕ. W celu pomiaru<br />

wzgl´dnego kàta obrotu cz∏onów sprz´g∏a ϕ na<br />

ruchomym cz∏onie 5 sprz´g∏a, w p∏aszczyênie osi<br />

obrotu, zamontowano znacznik laserowy 15 znajdujàcy<br />

si´ w zdefiniowanej odleg∏oÊci (l = 3000 mm)<br />

od wycechowanej w jednostkach kàta (stopniach)<br />

skali 14. Do zadawania zdefiniowanego momentu<br />

obrotowego s∏u˝y dwustronna dêwignia pomiarowa<br />

11 o okreÊlonej d∏ugoÊci ramienia równej<br />

r = 1000 mm, na której koƒcu zamocowane sà<br />

szalki 12, s∏u˝àce do obcià˝ania dêwigni zadanym<br />

ci´˝arem 13.<br />

Metodyka wyznaczania charakterystyki statycznej<br />

sprz´g∏a podatnego<br />

Badanie charakterystyki statycznej polega na obcià˝aniu<br />

statycznym momentem obrotowym M O<br />

badanego sprz´g∏a w sposób dyskretny, ze ÊciÊle<br />

zdefiniowanym „krokiem”, za pomocà dêwigni pomiarowej.<br />

Dla ka˝dego „kroku” zadanej wartoÊci<br />

momentu obrotowego M O<br />

nast´puje odczyt kàta<br />

wzgl´dnego obrotu ϕ cz∏onów sprz´g∏a.<br />

Po zamontowaniu sprz´g∏a na stanowisku badawczym<br />

(rys. 6) i wypoziomowaniu dêwigni 11<br />

nale˝y w∏àczyç zasilanie lasera 15. Nast´pnie, za<br />

pomocà mechanizmu dêwigniowego umieszczonego<br />

po obu stronach sprz´g∏a, obcià˝ane sà szalki 12<br />

ci´˝arkami 13 o znanej (odpowiednio okreÊlonej)<br />

masie, co powoduje wzgl´dny obrót cz∏onów sprz´g∏a<br />

o kàt ϕ.<br />

Po ka˝dorazowym na∏o˝eniu kolejnego ci´˝arka<br />

na szalk´ i ustabilizowaniu si´ ruchu plamki lasera<br />

na wycechowanej skali, dokonywany jest bie˝àcy<br />

odczyt kàta obrotu ϕ cz∏onów sprz´g∏a dla konkretnej<br />

wartoÊci momentu obrotowego M O<br />

. Sprz´g∏o<br />

obcià˝ano w sposób dyskretny a˝ do wartoÊci momentu<br />

nominalnego +M n<br />

sprz´g∏a, tzn. wartoÊci<br />

katalogowych wg danych producenta. Nast´pnie<br />

sprz´g∏o by∏o odcià˝ane przez zdejmowanie kolejnych<br />

ci´˝arków z jednoczesnym, bezpoÊrednim odczytem<br />

kàta wzgl´dnego obrotu cz∏onów sprz´g∏a. Po<br />

osiàgni´ciu zerowej wartoÊci momentu obrotowego<br />

ca∏y cykl obcià˝ania by∏ powtarzany, ale przy obcià˝eniu<br />

drugiego ramienia dêwigni, tzn. do wartoÊci<br />

momentu nominalnego –M n<br />

sprz´g∏a. W celu uÊrednienia<br />

otrzymanych wyników przeprowadzono 6 serii<br />

pomiarowych, na podstawie których do wykreÊlenia<br />

charakterystyk wykorzystano wartoÊç Êredniej arytmetycznej<br />

z tych pomiarów.<br />

Na podstawie otrzymanych wyników wykreÊlono<br />

charakterystyki statyczne badanych sprz´gie∏ po-<br />

datnych, które umo˝liwi∏y wyznaczenie statycznych<br />

wspó∏czynników sztywnoÊci i t∏umienia sprz´gie∏.<br />

Wyniki badaƒ<br />

Na rys. od 7 do 10 zaprezentowano uzyskane, na<br />

podstawie badaƒ doÊwiadczalnych, charakterystyki<br />

statyczne badanych typów sprz´gie∏ podatnych<br />

skr´tnie.<br />

Na podstawie otrzymanych z badaƒ doÊwiadczalnych<br />

charakterystyk statycznych z histerezà w warunkach<br />

obcià˝enia statycznego wyznaczono wspó∏czynniki<br />

sztywnoÊci skr´tnej k i t∏umienia badanych<br />

sprz´gie∏ podatnych. Wspó∏czynniki te uj´to<br />

w tabeli.<br />

WartoÊci wspó∏czynników sztywnoÊci skr´tnej k i t∏umienia<br />

badanych sprz´gie∏<br />

Wspó∏czynnik Wspó∏czynnik<br />

Sprz´g∏o sztywnoÊci skr´tnej t∏umienia,<br />

k (wartoÊç Êrednia),<br />

Nm/° -<br />

Metalowe 4,192 0,796<br />

Jednowk∏adkowe 153,924 1,047<br />

Oponowe 42,281 1,082<br />

Przeponowe 25,923 1,185<br />

Rys. 7. Charakterystyka statyczna sprz´g∏a jednowk∏adkowego<br />

typu 005 ASR<br />

Rys. 8. Charakterystyka statyczna sprz´g∏a oponowego typu<br />

080 ASO<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

35


Rys. 9. Charakterystyka statyczna sprz´g∏a przeponowego typu<br />

003 ASM<br />

skr´tnie, takich jak np.: jednowk∏adkowe, wielowk∏adkowe,<br />

oponowe, przeponowe, kab∏àkowe,<br />

metalowe z pakietem spr´˝yn i inne z ∏àcznikami<br />

metalowymi lub elastomerowymi. Najwi´ksza<br />

Êrednica zewn´trzna badanego sprz´g∏a mo˝e<br />

wynosiç 500 mm.<br />

Otrzymana charakterystyka statyczna z t∏umieniem<br />

mo˝e byç wykorzystywana do oceny jakoÊciowej<br />

sprz´gie∏ oferowanych przez producentów.<br />

Charakterystyk´ statycznà sprz´gie∏ mo˝na<br />

okreÊlaç jedynie w wyniku badaƒ doÊwiadczalnych.<br />

Informacje o sztywnoÊci i t∏umieniu powinny<br />

znaleêç si´ w katalogach producentów<br />

obok innych informacji, takich jak: dopuszczalny<br />

moment przenoszony przez sprz´g∏o, maksymalna<br />

pr´dkoÊç obrotowa, przy jakiej mo˝e pracowaç<br />

sprz´g∏o itd.<br />

Na podstawie uzyskanych wyników badaƒ eksperymentalnych<br />

mo˝na stwierdziç, ˝e charakterystyki<br />

statyczne trzech badanych sprz´gie∏ podatnych majà<br />

przebieg nieliniowy (progresywny) z t∏umieniem<br />

(sprz´g∏a typu ASR, ASO, ASM), natomiast metalowe<br />

sprz´g∏o podatne skr´tnie ma charakterystyk´<br />

liniowà z t∏umieniem.<br />

Otrzymane charakterystyki statyczne pos∏u˝y∏y<br />

równie˝ do wyznaczenia podstawowych parametrów<br />

dynamicznych cechujàcych sprz´g∏o podatne,<br />

tj. wspó∏czynnika sztywnoÊci skr´tnej k i t∏umienia<br />

.<br />

Rys. 10. Charakterystyka statyczna metalowego sprz´g∏a podatnego<br />

skr´tnie z pakietem spr´˝yn talerzowych<br />

Wyznaczone wspó∏czynniki sztywnoÊci skr´tnej k<br />

i t∏umienia oraz charakterystyki sprz´g∏a opisujà<br />

tylko jego cechy spr´˝yste. Informacje o wp∏ywie tych<br />

charakterystyk na wartoÊç obcià˝enia dzia∏ajàcego<br />

na uk∏ad nap´dowy mo˝na uzyskaç na podstawie wyników<br />

z badaƒ doÊwiadczalnych ca∏ego uk∏adu z zastosowanym<br />

sprz´g∏em podatnym, w czasie których<br />

mo˝na symulowaç rozruchy i prac´ ustalonà nap´du<br />

[2 – 5].<br />

Podsumowanie i wnioski<br />

Odpowiedni dobór charakterystyki statycznej,<br />

a na jej podstawie sztywnoÊci skr´tnej i t∏umienia<br />

sprz´g∏a, umo˝liwia z∏agodzenie obcià˝eƒ dynamicznych<br />

w czasie pracy uk∏adu nap´dowego<br />

maszyny roboczej, co w konsekwencji pozytywnie<br />

wp∏ywa na trwa∏oÊç i niezawodnoÊç ca∏ej<br />

maszyny.<br />

Przedstawione w opracowaniu stanowisko badawcze<br />

i zaproponowana metodyka badawcza<br />

pozwalajà na poprawne wyznaczenie charakterystyk<br />

statycznych i innych cech spr´˝ysto-t∏umiàcych<br />

grupy ró˝nych rodzajów sprz´gie∏ podatnych<br />

LITERATURA<br />

1. Filipowicz K.: Dwukierunkowe metalowe sprz´g∏a podatne<br />

skr´tnie. Wydawnictwo Politechniki Âlàskiej, Gliwice<br />

2011.<br />

2. Kowal A., Filipowicz K.: Metalowe sprz´g∏a podatne skr´tnie<br />

do maszyn górniczych. Monografia 154. Wydawnictwo<br />

Politechniki Âlàskiej, Gliwice 2007.<br />

3. KwaÊny M.: Identyfikacja wp∏ywu charakterystyk sprz´g∏a<br />

podatnego na obcià˝enie przek∏adni z´batej w aspekcie<br />

aplikacji w uk∏adzie nap´dowym maszyny górniczej. Praca<br />

doktorska. Gliwice 2013.<br />

4. KwaÊny M., Skoç A., Filipowicz K.: Badania wp∏ywu sprz´g∏a<br />

przeponowego na prac´ uk∏adu nap´dowego maszyny roboczej.<br />

Biblioteka TEMAG. Vol. XX, ISBN–978–83–61442–20–0,<br />

Gliwice – Ustroƒ 2012, ss. 127 – 137.<br />

5. Markusik S.: Sprz´g∏a mechaniczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,<br />

Warszawa 1979.<br />

6. Opasiak T.: Wp∏yw zmian momentu obrotowego na charakterystyk´<br />

statycznà i dynamicznà sprz´gie∏ podatnych<br />

oponowych. Praca doktorska, Katowice 2005.<br />

7. Skoç A., Spa∏ek J., Markusik S.: Podstawy konstrukcji maszyn.<br />

Tom 2, WNT, Warszawa 2008.<br />

8. Chmurawa M.: Metody i stanowisko do wyznaczania statycznych<br />

charakterystyk sprz´gie∏ podatnych. Zeszyty Naukowe<br />

Politechniki Âlàskiej, seria: Transport, z. 34, Gliwice<br />

1998.<br />

9. FENA Sp. z o.o. – katalog produktów. Katowice 2011.<br />

36 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Badania doÊwiadczalne przebiegu deformacji<br />

miedzianych próbek walcowych<br />

podczas symetrycznego testu Taylora<br />

Experimental studies of the deformation history<br />

of cylindrical copper samples during symmetric<br />

Taylor impact test<br />

JACEK JANISZEWSKI<br />

MARCIN SARZY¡SKI<br />

KAMIL KOCISZEWSKI<br />

Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badaƒ doÊwiadczalnych miedzi obcià˝onej udarowo w warunkach<br />

symetrycznego testu Taylora. Obcià˝one próbki miedziane poddano analizie doÊwiadczalnej w celu jakoÊciowej oceny<br />

przebiegu deformacji plastycznej podczas udarowego obcià˝enia. Analizy tej dokonano na podstawie rejestracji optycznych<br />

kamerà szybkà, pomiarów geometrycznych próbek, pomiarów rozk∏adu twardoÊci i obserwacji mikroskopowych.<br />

Stwierdzono mi´dzy innymi, ˝e miedziane próbki otrzymane w wyniku zderzenia z pr´dkoÊciami w zakresie od 212<br />

do 257 m/s wykazujà osiowe uszkodzenia (pustki), pomimo wysokiej ciàgliwoÊci materia∏u badanego.<br />

S∏owa kluczowe: w∏aÊciwoÊci dynamiczne materia∏ów, symetryczny test Taylora, zarodkowanie pustek<br />

Abstract: The results of experimental studies on impact loaded copper at symmetric impact Taylor test condition were<br />

presented in the paper. The impact-loaded copper samples were tested for the qualitative analysis of the plastic deformation<br />

during the impact. The analysis was performed on the base of high-speed photography, geometric measurements<br />

of samples, hardness distributions and microscopic observations. It was found, inter alia, that the Cu samples obtained<br />

from the impact with velocity in the range of 212 to 257 m/s revealed extensive voids near the central axis, despite the high<br />

ductility of the tested material.<br />

Keywords: high strain rate property, symmetric Taylor impact test, voids nucleation<br />

Uderzeniowy test Taylora jest jednà z najbardziej<br />

popularnych technik badaƒ dynamicznych [1, 2].<br />

Umo˝liwia on wyznaczanie charakterystyk mechanicznych<br />

materia∏ów w warunkach deformacji plastycznych<br />

zachodzàcych z pr´dkoÊciami odkszta∏cenia<br />

obejmujàcymi zakres od 10 3 do 10 4 s -1 . Test ten<br />

w pierwotnej postaci, zaproponowanej przez Taylora<br />

w 1948 roku [3], polega na wystrzeleniu cylindrycznego<br />

pocisku wykonanego z materia∏u badanego<br />

i deformacji plastycznej w jego czo∏owej cz´Êci<br />

w wyniku prostopad∏ego uderzenia w twardà i masywnà<br />

tarcz´ (rys. 1). W trakcie testu rejestrowana<br />

jest pr´dkoÊç zderzenia, natomiast po teÊcie wykonywane<br />

sà pomiary kszta∏tu próbki. Na podstawie<br />

tak otrzymanych danych doÊwiadczalnych mo˝liwe<br />

jest mi´dzy innymi oszacowanie wartoÊci dynamicznej<br />

granicy plastycznoÊci Y za pomocà nast´pujàcego<br />

równania:<br />

gdzie:<br />

ρ – g´stoÊç materia∏u próbki,<br />

V – pr´dkoÊç zderzenia,<br />

L – d∏ugoÊç próbki przed testem,<br />

Dr hab. in˝. Jacek Janiszewski – Wojskowa Akademia<br />

Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa<br />

49, jacek.janiszewski@wat.edu.pl; mgr in˝. Marcin<br />

Sarzyƒski – Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra<br />

Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, e-mail:<br />

msarzynski@wat.edu.pl; mgr in˝. Kamil Kociszewski – Wojskowa<br />

Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2,<br />

00-908 Warszawa 49, e-mail: kocisz87@tlen.pl.<br />

Rys. 1. Schematyczna ilustracja istoty testu Taylora<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

37


L f<br />

– ca∏kowita d∏ugoÊç próbki po zderzeniu,<br />

l f<br />

– d∏ugoÊç cz´Êci niezdeformowanej próbki.<br />

Niestety to równanie pozwala jedynie na przybli˝onà<br />

ocen´ zachowania si´ materia∏u w warunkach<br />

dynamicznego odkszta∏cenia. Wynika to g∏ównie<br />

z faktu, i˝ do wyprowadzenia zale˝noÊci na dynamicznà<br />

granic´ plastycznoÊci Taylor przyjà∏ wiele<br />

uproszczeƒ. Za∏o˝y∏ on przede wszystkim, ˝e rozpatruje<br />

przypadek deformacji plastycznej materia∏u<br />

idealnie plastycznego. Ponadto Taylor przyjà∏, ˝e pr´dkoÊç<br />

fali plastycznej jest sta∏a podczas deformacji,<br />

a jej amplituda odpowiada fali spr´˝ystej. Pominà∏<br />

on tak˝e odkszta∏cenia spr´˝yste oraz si∏´ tarcia wyst´pujàcà<br />

w p∏aszczyênie zderzenia.<br />

Mimo to test Taylora jest wspó∏czeÊnie wykorzystywany,<br />

g∏ównie jako prosty sposób na pozyskanie<br />

danych eksperymentalnych do walidacji modeli<br />

numerycznych [4], identyfikacji parametrów<br />

materia∏owych równaƒ konstytutywnych (np. równania<br />

Johnsona-Cooka) [5] lub analizy rozwoju uszkodzeƒ<br />

[6].<br />

Test Taylora doczeka∏ si´ równie˝ kilku modyfikacji.<br />

Jednà z odmian tej techniki jest uderzeniowy test<br />

symetryczny [7]. Polega on na tym, ˝e próbka cylindryczna<br />

zderza si´ czo∏owo ze stacjonarnym walcem<br />

(przeciwpróbkà) o tych samych wymiarach i wykonanym<br />

z tego samego materia∏u (rys. 2a). W wyniku<br />

zderzenia obydwa walce ulegajà identycznej deformacji<br />

plastycznej (rys. 2b).<br />

a)<br />

b)<br />

powierzchni [8 – 11]. Tworzà si´ one w postaci pojedynczych<br />

porów lub skupisk porów, które mogà<br />

tak˝e przybieraç kszta∏t nieregularnego krateru. PodkreÊlenia<br />

wymaga to, ˝e te charakterystyczne uszkodzenia<br />

nie sà obserwowane w próbkach obcià˝onych<br />

w warunkach klasycznego testu Taylora, pomimo<br />

stosowania du˝ych pr´dkoÊci zderzenia.<br />

W przypadku zderzenia próbki z tarczà, uszkodzenia<br />

pojawiajà si´ typowo na powierzchniach czo∏owych<br />

i bocznych próbek. Przyjmujà one ró˝nà postaç<br />

sp´kaƒ promieniowych lub/i skoÊnych, które rozchodzà<br />

si´ cz´sto wzd∏u˝ pasm adiabatycznego<br />

Êcinania (rys. 3).<br />

a) b) c)<br />

Rys. 3. Widok uszkodzonych próbek po klasycznym teÊcie<br />

Taylora: a) stal stopowa niskow´glowa, b) stal do ulepszania<br />

cieplnego, c) stop aluminium serii 7000<br />

Metodyka badaƒ<br />

Do badaƒ wytypowano miedê gatunku Cu-ETP<br />

cechujàcà si´ dobrà ciàgliwoÊcià. Parametry okreÊlajàce<br />

w∏aÊciwoÊci mechaniczne badanej miedzi<br />

zestawiono w tabeli I. Na podstawie tych danych<br />

mo˝na stwierdziç, ˝e miedê jest w stanie utwardzonym.<br />

Stan ten jest efektem przeróbki plastycznej<br />

(ciàgnienie) materia∏u wyjÊciowego, w wyniku czego<br />

nadano mu kszta∏t pr´ta. Wszystkie próbki do badaƒ<br />

wykonano z pr´ta o Êrednicy 40 mm.<br />

TABELA I. W∏aÊciwoÊci mechaniczne miedzi Cu-ETP<br />

Rys. 2. Schemat uk∏adu do realizacji uderzeniowego testu<br />

symetrycznego (a); widok próbek miedzianych po obcià˝eniu<br />

dynamicznym (b)<br />

Pomimo du˝ych trudnoÊci technicznych zwiàzanych<br />

z realizacjà symetrycznego testu uderzeniowego<br />

(problem z zapewnieniem wspó∏osiowego zderzenia<br />

walców), ten sposób obcià˝enia próbek pozbawiony<br />

jest b∏´dów interpretacyjnych, wynikajàcych z wp∏ywu<br />

tarcia wyst´pujàcego mi´dzy powierzchnià czo-<br />

∏owà walca a p∏aszczyznà tarczy podczas odkszta∏cania<br />

si´ próbki w warunkach klasycznego testu<br />

Taylora.<br />

Interesujàcym zjawiskiem wyst´pujàcym podczas<br />

deformacji plastycznej walców w warunkach uderzeniowego<br />

testu symetrycznego jest powstawanie<br />

uszkodzeƒ w pobli˝u osi próbki i jej czo∏owej<br />

Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie R m<br />

, MPa 263<br />

Granica plastycznoÊci R 0,2<br />

, MPa 239<br />

Wyd∏u˝enie A 5<br />

0,34<br />

TwardoÊç HV1 94<br />

WielkoÊç ziarna, µm 25 – 120<br />

Próbki walcowe u˝yte do badaƒ w warunkach<br />

uderzeniowego testu symetrycznego mia∏y nast´pujàce<br />

wymiary nominalne: Êrednica 12 mm; d∏ugoÊç<br />

48 mm. Wykonano 12 próbek walcowych (Êrednia<br />

masa wynosi∏a 48,59 g), które nast´pnie zosta∏y pogrupowane<br />

ze wzgl´du na podobieƒstwo wymiarowe<br />

i masowe w celu spe∏nienia podstawowych wymagaƒ<br />

metodyki symetrycznego testu Taylora. W ten<br />

sposób otrzymano 6 zestawów próbek walcowych,<br />

które nast´pnie poddano obcià˝eniu dynamicznemu<br />

zgodnie z metodykà uderzeniowego testu symetrycznego.<br />

38 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Przeciwpróbka by∏a mocowana za pomocà pierÊcienia<br />

mocujàcego (rys. 2a), przy czym poczàtkowe<br />

po∏o˝enie próbki przed monta˝em pierÊcienia<br />

w tulei by∏o ustalane za pomocà przyrzàdu gwarantujàcego<br />

osiowe po∏o˝enie próbki wzgl´dem lufy.<br />

Próbki po zderzeniu i opuszczeniu tulei ustalajàcej<br />

by∏y wychwytywane za pomocà kulochwytu (niewidoczny<br />

na rys. 4) wype∏nionego Êcinkami pianek<br />

z tworzyw sztucznych i papieru.<br />

Analizy przebiegu deformacji próbki dokonano<br />

tak˝e na podstawie pomiarów kszta∏tu próbki<br />

po obcià˝eniu dynamicznym. Ogranicza∏y si´ one<br />

tylko do pomiaru d∏ugoÊci ca∏kowitej próbki oraz<br />

do okreÊlenia po∏o˝enia powierzchni granicznej<br />

rozdzielajàcej odkszta∏conà plastycznie cz´Êç<br />

próbki od niezdeformowanej. Pomiary te wykonano<br />

za pomocà przyrzàdu czujnikowego i przy<br />

wykorzystaniu portalowej maszyny wspó∏rz´dnoÊciowej<br />

Vista firmy ZEISS (rys. 6), dla której<br />

opracowano procedur´ pomiarowà, opisanà szczegó∏owo<br />

w pracy [13].<br />

Rys. 4. Widok uk∏adu badawczego realizujàcego uderzeniowy<br />

test symetryczny: 1 – helowy uk∏ad miotajàcy, 2 – kamera<br />

o szybkiej rejestracji obrazu Phantom v12, 3 – oÊwietlacz,<br />

4 – tuleja ustalajàca, 5 – przciwpróbka<br />

a) b)<br />

Rys. 5. Obszar obserwacji kamery cyfrowej<br />

Testy dynamiczne zrealizowano za pomocà uk∏adu<br />

badawczego przedstawionego na rys. 4.<br />

G∏ównym komponentem tego stanowiska jest<br />

helowy uk∏ad miotajàcy 1. Sk∏ada si´ on z lufy o d∏ugoÊci<br />

2400 mm i o Êrednicy 12,1 mm, zespo∏u membrany<br />

i zbiornika ciÊnieniowego oraz elektrozaworu<br />

sterowanego zdalnie elektrospustem. Uk∏ad miotajàcy<br />

zasilany jest helem z butli o ciÊnieniu maksymalnym<br />

200 barów. Ponadto w sk∏ad stanowiska<br />

badawczego wchodzi oÊwietlacz halogenowy 3 oraz<br />

cyfrowa kamera 2 – Phantom v12 z szybkà rejestracjà<br />

obrazu. Rejestracje optyczne przy u˝yciu<br />

wymienionej aparatury realizowano, wykorzystujàc<br />

metod´ cienia przedstawionà w pracy [12]. Zastosowano<br />

nast´pujàce parametry rejestracji: rozdzielczoÊç<br />

– 304 x 104 piksele; szybkoÊç klatkowania<br />

– 120 787 klatek na sekund´; czas ekspozycji – 2 µs.<br />

Obszar obserwacji kamery zosta∏ dobrany do okna<br />

wziernikowego tulei ustalajàcej 4 (patrz tak˝e rys. 2a).<br />

Obejmowa∏ on czo∏owà cz´Êç przeciwpróbki 5 oraz<br />

przestrzeƒ przed przeciwpróbkà, w której obserwowano<br />

lot próbki uderzeniowej na chwil´ przed<br />

zderzeniem (rys. 5). Dzi´ki takiej konfiguracji ustawienia<br />

obszaru obserwacji kamery mo˝liwe by∏o<br />

wyznaczenie pr´dkoÊci zderzenia oraz obserwacje<br />

i pomiary procesu deformacji dynamicznej walców.<br />

Pomiarów na podstawie zarejestrowanych filmów<br />

dokonywano za pomocà systemu komputerowego<br />

Tema Motion 2D.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

Rys. 6. Widok przyrzàdu czujnikowego (a) i wspó∏rz´dnoÊciowej<br />

maszyny pomiarowej (b) z zamocowanà próbkà po testach<br />

dynamicznych<br />

Wykonano równie˝ pomiary rozk∏adu twardoÊci<br />

oraz przeprowadzono badania metalograficzne<br />

struktury zdeformowanych walców. Pomiary rozk∏adu<br />

twardoÊci wykonano metodà Vickersa przy<br />

obcià˝eniu wg∏´bnika si∏à 9,807 N (1 kg). TwardoÊç<br />

okreÊlano na powierzchni b´dàcej rezultatem<br />

przeci´cia próbki wzd∏u˝ jej osi symetrii.<br />

Operacj´ ci´cia wykonano za pomocà drutowej<br />

przecinarki elektroerozyjnej. Pomiary rozk∏adu<br />

twardoÊci przeprowadzono na ca∏ej powierzchni<br />

próbki; odleg∏oÊci pomi´dzy odciskami w wierszach<br />

i w kolumnach wynosi∏y 0,5 mm lub 1 mm.<br />

Pomiary te zrealizowano za pomocà twardoÊciomierza<br />

Zwick 3212.<br />

Na powierzchni przeci´cia wzd∏u˝nego próbek<br />

przeprowadzono tak˝e obserwacje postaci struktury<br />

krystalicznej zdeformowanej cz´Êci próbki i powsta-<br />

∏ych w niej uszkodzeƒ. Badania te zrealizowano z zastosowaniem<br />

mikroskopu optycznego AxioObserver<br />

Z1. firmy Carl ZEISS.<br />

39


Wyniki badaƒ i ich analiza<br />

Przeprowadzano szeÊç testów dynamicznych z ró˝nymi<br />

pr´dkoÊciami zderzenia, obejmujàcymi zakres<br />

od 211 do 257 m/s. SpoÊród tych testów wybrano<br />

trzy do dalszej analizy, tj. testy przeprowadzone<br />

z pr´dkoÊciami 212 m/s, 224 m/s oraz 257 m/s,<br />

które oznaczono odpowiednio numerami od jeden<br />

do trzech.<br />

Z analizy zarejestrowanych filmów procesu zderzenia<br />

czo∏owego próbek (rys. 7 i 8) mo˝na stwierdziç,<br />

˝e przebieg deformacji walców jest bardzo zbli˝ony do<br />

tego obserwowanego w klasycznym teÊcie Taylora.<br />

bocznej powierzchni próbki (75,4 i 182,8 µs), po∏o˝one<br />

oko∏o w 1/3 d∏ugoÊci próbki od powierzchni czo∏owej.<br />

Wybrzuszenie to jest charakterystyczne dla metali<br />

cechujàcych si´ du˝ym wspó∏czynnikiem umocnienia<br />

odkszta∏ceniowego [2]. Proces deformacji próbek<br />

dla testu nr 3 koƒczy si´ w oko∏o 76 µs, liczàc od momentu<br />

poczàtku zderzenia (rys. 8). Do tego momentu<br />

a)<br />

Rys. 8. Zmiana Êrednicy czo∏owej cz´Êci walców w czasie zderzenia<br />

b)<br />

powierzchnie czo∏owe walców pozostawa∏y w kontakcie,<br />

a ich pr´dkoÊç wynosi∏a w przybli˝eniu po∏ow´<br />

pr´dkoÊci zderzenia. W nast´pstwie nag∏ego zaniku<br />

napr´˝eƒ powodujàcych odkszta∏cenia plastyczne<br />

walców, w próbkach powstajà fale odcià˝enia [1],<br />

które odbijajàc si´ od powierzchni kontaktowych<br />

wywo∏ujà ruch próbek w przeciwnych kierunkach.<br />

W efekcie tego powierzchnie czo∏owe próbek oddalajà<br />

si´ coraz bardziej od siebie, w miar´ przemieszczania<br />

si´ walców w kierunku wylotu tulei ustalajàcej<br />

(kadr 182,8 µs) i kulochwytu.<br />

Przeprowadzone po teÊcie obserwacje stanu powierzchni<br />

próbek nie wykaza∏y obecnoÊci uszkodzeƒ<br />

typowych dla uderzeniowego testu Taylora (brak<br />

sp´kaƒ na powierzchniach bocznych próbek – patrz<br />

rys. 3). Wyjàtek stanowi próbka poddana obcià˝eniu<br />

w warunkach testu nr 3, który by∏ realizowany z najwi´kszà<br />

pr´dkoÊcià zderzenia wynoszàcà 257 m/s.<br />

W tym przypadku na czo∏owej powierzchni próbki<br />

jest widoczny ma∏y krater o nieregularnym kszta∏cie<br />

(rys. 9).<br />

Rys. 7. Wybrane kadry filmu przedstawiajàcego proces deformacji<br />

próbek (a) oraz zmiany ich profili w czasie (b), (test<br />

nr 3 – V = 257 m/s)<br />

W poczàtkowej chwili zderzenia odkszta∏ceniom<br />

ulegajà czo∏owe cz´Êci próbek, które przyjmujà kszta∏t<br />

zbli˝ony do sto˝ka (25,8 µs). W miar´ propagujàcej<br />

si´ fali plastycznej w kierunku swobodnych koƒców<br />

walców, Êrednica próbek w p∏aszczyênie zderzenia<br />

zwi´ksza si´ zgodnie z wykresem przedstawionym na<br />

rys. 8, a post´pujàca deformacja obejmuje kolejne<br />

cz´Êci próbek (rys. 7b), przy czym kszta∏t zdeformowanej<br />

cz´Êci walców nie jest ju˝ tak regularny jak na<br />

poczàtku (do 50,6 µs). NieregularnoÊç ta wyra˝a si´<br />

g∏ównie przez wybrzuszenie (sp´czenie) widoczne na<br />

Rys. 9. Widok powierzchni czo∏owej próbki po zderzeniu z pr´dkoÊcià<br />

V = 257 m/s (test nr 3)<br />

40 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


W kolejnym etapie badaƒ zdeformowane dynamicznie<br />

próbki poddano badaniom majàcym na celu<br />

okreÊlenie stopnia ich deformacji plastycznej. W tym<br />

celu wykonano pomiary geometryczne oraz obliczono<br />

wartoÊci dynamicznej granicy plastycznoÊci Y. Wyniki<br />

przedstawiono w tab. II.<br />

Nieoczekiwanych rezultatów dostarczy∏y natomiast<br />

badania rozk∏adu twardoÊci i obserwacje metalograficzne<br />

struktury zdeformowanych próbek. Wykonane<br />

badania na powierzchni przeci´cia wzd∏u˝nego<br />

ujawni∏y bowiem uszkodzenia (czarne pola na rys. 10)<br />

we wszystkich badanych próbkach.<br />

We wszystkich przypadkach próbek uszkodzenia<br />

w postaci pustek (rzadzizn) po∏o˝one sà w pobli˝u<br />

powierzchni czo∏owej próbki w pewnej od niej odleg∏oÊci<br />

(dla próbki 1 – 0,9 mm, natomiast dla próbki<br />

2 – 0,4 mm). Tylko w przypadku próbki testu nr 3<br />

pustki sà otwarte, tzn. tworzà one krater majàcy<br />

po∏àczenie z powierzchnià czo∏owà próbki. Ponadto<br />

stwierdzono, ˝e po∏o˝enie pustek jest niesymetryczne<br />

wzgl´dem osi pod∏u˝nej próbek. Najbardziej<br />

prawdopodobnà przyczynà takiego umiejscowienia<br />

pustek jest niewspó∏osiowe zderzenie si´ walców.<br />

W tym miejscu nale˝y zaznaczyç, ˝e rejestracje<br />

optyczne wykonane podczas tego testu za pomocà<br />

kamery o szybkiej rejestracji obrazu nie potwierdzajà<br />

braku wspó∏osiowoÊci zderzenia próbek w p∏aszczyênie<br />

obserwacji kamery. Mo˝liwe sà zatem inne<br />

przyczyny braku osiowosymetrycznej deformacji<br />

próbek, jak na przyk∏ad: niesymetrycznoÊç zderzenia<br />

w p∏aszczyênie prostopad∏ej do pola obserwacji kamery<br />

lub niejednorodnoÊç w∏aÊciwoÊci mechanicznych<br />

materia∏u próbek.<br />

Na rys. 10 zilustrowano tak˝e wyniki pomiarów rozk∏adu<br />

twardoÊci. Na ich podstawie opracowano map´<br />

twardoÊci, przy wykorzystaniu której okreÊlono mi´dzy<br />

innymi powierzchni´ granicznà (zaznaczonà na<br />

rys. 10 krzywà falistà), rozdzielajàcà materia∏ próbki<br />

o zwi´kszonej twardoÊci od materia∏u z twardoÊcià<br />

wyjÊciowà. Z jej kszta∏tu wynika, ˝e jest ona nieregularna<br />

i ma tendencj´ do wybrzuszania si´ w osi<br />

próbki w kierunku powierzchni czo∏owej (patrz próbka<br />

testu nr 1). Zaburzenia w kszta∏cie tej powierzchni<br />

widoczne w pozosta∏ych próbkach sà prawdopodobnie<br />

efektem nieosiowosymetrycznej deformacji<br />

walców podczas obcià˝enia udarowego.<br />

Analiza map rozk∏adów twardoÊci pozwoli∏a tak˝e<br />

zauwa˝yç, ˝e po∏o˝enie powierzchni granicznych nie<br />

koresponduje z usytuowaniem p∏aszczyzn granicznych<br />

(zaznaczonych odcinkami prostych na rys. 10)<br />

TABELA II. Zestawienie wyników pomiarów geometrycznych<br />

próbek i obliczeƒ wartoÊci dynamicznej granicy plastycznoÊci<br />

dla miedzi Cu-ETP<br />

Test nr Test nr Test nr<br />

1 2 3<br />

Pr´dkoÊç zderzenia V, m/s 212 224 257<br />

Ârednia d∏ugoÊç walców L, mm 47,67 48,00 48,00<br />

Ârednia d∏ugoÊç próbki po teÊcie<br />

L f , mm 41,45 41,15 39,38<br />

Ârednia d∏ugoÊç cz´Êci niezdeformowanej<br />

l f , mm 16,63 15,18 15,13<br />

Dynamiczna granica plastycznoÊci<br />

Y, MPa 236 233 243<br />

Pr´dkoÊç odkszta∏cenia, s -1 1707 1706 1955<br />

Rys. 10. Widok powierzchni przeci´cia wzd∏u˝nego próbek<br />

z mapà rozk∏adu twardoÊci<br />

wyznaczonych na podstawie pomiarów geometrycznych.<br />

Rozbie˝noÊci w po∏o˝eniu powierzchni i p∏aszczyzn<br />

granicznych mogà wynikaç z ma∏ej czu∏oÊci<br />

zastosowanej metody pomiaru twardoÊci na zmiany<br />

w∏aÊciwoÊci mechanicznych materia∏u wywo∏ane<br />

umocnieniem odkszta∏ceniowym.<br />

Na podstawie map rozk∏adu twardoÊci stwierdzono<br />

tak˝e wyst´powanie obszaru o stosunkowo niskiej<br />

twardoÊci (Êrednio 97 HV1) w porównaniu z bezpoÊrednio<br />

go otaczajàcym (Êrednio 105 HV1). Po∏o-<br />

˝enie tego obszaru jest w strefie du˝ych odkszta∏ceƒ<br />

plastycznych i obejmuje t´ cz´Êç materia∏u próbki,<br />

która sàsiaduje ze strefà uszkodzeƒ. Na rys. 10<br />

zaznaczono ten obszar linià kropkowanà. Przypuszcza<br />

si´, ˝e sà to obszary, w których materia∏ uleg∏<br />

rekrystalizacji, b´dàcej nast´pstwem wydzielenia si´<br />

ciep∏a w trakcie dynamicznej deformacji plastycznej.<br />

Prawdopodobnie rekrystalizacja materia∏u nastàpi∏a<br />

ju˝ po procesie deformacji, a nie w czasie jej trwania,<br />

co mo˝e t∏umaczyç po∏o˝enie materia∏u zrekrystalizowanego<br />

w obszarze bliskim osi. W tym bowiem<br />

obszarze oddzia∏ywanie wysokiej temperatury by∏o<br />

najd∏u˝sze z powodu jego stosunkowo du˝ej odleg-<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

41


a)<br />

b)<br />

W literaturze przedmiotu mo˝na znaleêç opisy<br />

mechanizmu powstawania opisanych uszkodzeƒ<br />

[8, 11, 14]. Na podstawie analiz numerycznych procesu<br />

deformacji plastycznej walców stwierdza si´,<br />

˝e bezpoÊrednià przyczynà powstawania osiowych<br />

uszkodzeƒ sà zjawiska falowe wyst´pujàce podczas<br />

zderzenia. Generalnie mechanizm zarodkowania<br />

porów jest podobny do formowania si´ wewn´trznych<br />

powierzchni sp´kaƒ podczas uderzeniowego<br />

testu p∏ytowego [15]. Dotychczas ustalono<br />

w wyniku modelowania numerycznego, ˝e w poczàtkowej<br />

fazie zderzenia (do oko∏o 2 µs) w próbkach<br />

powstaje fala uderzeniowa, która wywo∏uje, w pewnej<br />

obj´toÊci próbki, Êciskanie materia∏u ciÊnieniem<br />

osiàgajàcym nawet wartoÊç ciÊnienia Hugoniota.<br />

W tym czasie materia∏ obj´ty falà uderzeniowà jest<br />

w stanie jednoosiowego odkszta∏cenia. Stan ten utrzymuje<br />

si´ do chwili pojawienia si´ fal odcià˝enia, które<br />

przemieszczajà si´ od bocznych powierzchni próbek<br />

w kierunku ich osi. Po przejÊciu fal odcià˝enia, w materiale<br />

próbek nast´puje transformacja od stanu jednoosiowego<br />

odkszta∏cenia do jednoosiowego stanu<br />

napr´˝enia. Gdy fale odcià˝enia osiàgnà oÊ symetrii<br />

próbki, dochodzi do ich odbicia, w wyniku czego materia∏<br />

le˝àcy w pobli˝u osi próbki ulega dynamicznemu<br />

rozciàganiu. JeÊli amplituda w ten sposób powstajàcego<br />

napr´˝enia rozciàgajàcego jest wi´ksza od<br />

wytrzyma∏oÊci na rozciàganie materia∏u próbki, to<br />

nast´puje zarodkowanie pustek. IntensywnoÊç opisanych<br />

zjawisk falowych zale˝y od pr´dkoÊci zderzenia.<br />

Przy stosunkowo ma∏ych pr´dkoÊciach dochodzi<br />

jedynie do zarodkowania pojedynczych i odseparowanych<br />

pustek (porów). W przypadku natomiast<br />

wi´kszych pr´dkoÊci zderzenia nast´puje ich<br />

rozwój, ∏àczenie si´ oraz powstawanie sp´kaƒ i kraterów<br />

(rys. 12).<br />

Rys. 11. Widok struktury krystalicznej miedzi (pow. x70):<br />

a) w obszarze oznaczonym krzywà kropkowanà na rys. 9 (test<br />

nr 1); b) w obszarze wysokiej twardoÊci materia∏u (test nr 2)<br />

∏oÊci od powierzchni bocznych próbki i wynikajàcej<br />

z tego wolniejszej dyfuzji ciep∏a do otoczenia. Te<br />

rozwa˝ania cz´Êciowo potwierdzajà zdj´cia struktury<br />

materia∏u wykonane wewnàtrz tych obszarów<br />

(rys. 11a). Przedstawiona przyk∏adowa fotografia<br />

wykonana dla próbki z testu nr 1 ilustruje ziarna<br />

krystaliczne miedzi, bez widocznej tekstury i tylko<br />

z nielicznymi bliêniakami odkszta∏cenia. Taki obraz<br />

struktury mo˝e Êwiadczyç o wystàpieniu procesu<br />

rekrystalizacji. Dla porównania na rys. 11b przedstawiono<br />

struktur´ materia∏u le˝àcego w obszarze wysokiej<br />

twardoÊci. Cechà charakterystycznà tej struktury<br />

jest to, i˝ du˝a liczba widocznych ziaren krystalicznych<br />

zawiera liczne bliêniaki odkszta∏cenia<br />

(skoÊne, zag´szczone linie wewnàtrz ziaren), które<br />

Êwiadczà o silnym zdefektowaniu ich struktury,<br />

a w konsekwencji wysokiej twardoÊci tej cz´Êci<br />

materia∏u.<br />

Obserwacje struktury próbek w obszarze uszkodzeƒ<br />

dowodzà, ˝e powsta∏y krater nie stanowi pojedynczej<br />

pustki (rys. 12). Oprócz niego w materiale<br />

widoczne sà liczne pory, które tworzà wi´ksze skupiska<br />

o ró˝nym stopniu rozwoju i ukierunkowanej<br />

morfologii. Ich orientacja jest zbli˝ona do kierunku<br />

wyznaczonego przez oÊ próbki, przy czym im bli˝ej<br />

powierzchni czo∏owej, tym skupiska porów coraz<br />

bardziej odchylajà si´ w kierunku radialnym, zgodnym<br />

z kierunkiem p∏yni´cia materia∏u.<br />

Rys. 12. Widok struktury krystalicznej miedzi (pow. x12) wokó∏<br />

obszaru uszkodzeƒ<br />

Jak wspomniano we wst´pie, opisanego typu<br />

uszkodzeƒ nie stwierdzono doÊwiadczalnie w próbkach<br />

poddanych obcià˝eniu w warunkach klasycznego<br />

testu Taylora (patrz rys. 13), pomimo ˝e przebieg<br />

zjawisk falowych jest analogiczny do opisanego<br />

w artykule. DoÊwiadczenia przeczà tak˝e rezulta-<br />

42 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


tom dotychczasowych analiz numerycznych [14].<br />

Wynika z nich bowiem, ˝e podczas klasycznego testu<br />

Taylora mogà wystàpiç warunki obcià˝enia sprzyjajàce<br />

zarodkowaniu uszkodzeƒ, tj. amplituda ciÊnienia<br />

panujàcego w osi próbki podczas zderzenia mo˝e<br />

osiàgnàç przewidywanà wartoÊç krytycznà, po przekroczeniu<br />

której nast´puje zarodkowanie uszkodzeƒ.<br />

materia∏u, znajdujàcej si´ w strefie du˝ych odkszta∏ceƒ<br />

plastycznych, która cechuje si´ niskà twardoÊcià<br />

zbli˝onà do twardoÊci materia∏u wyjÊciowego. Za<br />

prawdopodobnà przyczyn´ wyst´powania tego zjawiska<br />

przyjmuje si´ proces rekrystalizacji.<br />

Zaprezentowane wyniki badaƒ doÊwiadczalnych<br />

mogà stanowiç dobre êród∏o danych wyjÊciowych<br />

do podj´cia analiz numerycznych zjawiska zarodkowania<br />

uszkodzeƒ w materia∏ach ciàgliwych.<br />

LITERATURA<br />

Rys. 13. Widok próbki miedzianej obcià˝onej w warunkach<br />

klasycznego testu Taylora bez widocznych uszkodzeƒ osiowych<br />

(pr´dkoÊç zderzenia V = 197 m/s)<br />

W cytowanej pracy [14] autorzy obliczyli, ˝e krytyczne<br />

ciÊnienie uderzenia dla stopu aluminium Al-6082-T6<br />

wynosi 3,8 GPa, podczas gdy zderzenie w warunkach<br />

klasycznego testu Taylora z pr´dkoÊcià powy˝ej<br />

353 m/s (patrz tab. 1 w [14]) wywo∏uje ciÊnienie w osi<br />

próbki równe 3,9 GPa.<br />

Przypuszcza si´, ˝e brak widocznych uszkodzeƒ<br />

osiowych wynika z faktu, ˝e pory powstajàce w poczàtkowej<br />

fazie zderzenia mogà zanikaç w trakcie<br />

post´pujàcej deformacji plastycznej (dotychczas nie<br />

potwierdzono tego doÊwiadczalnie ani numerycznie)<br />

[14]. Za prawdopodobnà przyczyn´ braku uszkodzeƒ<br />

osiowych w klasycznym teÊcie Taylora podaje<br />

si´ tak˝e ró˝nice we w∏aÊciwoÊciach fizycznych<br />

(g´stoÊç, pr´dkoÊç dêwi´ku itp.) i stanu metalurgicznego<br />

(wielkoÊç ziarna, stopieƒ umocnienia itp.)<br />

materia∏u tarczy i próbki cylindrycznej [16]. Dowodzi<br />

si´, ˝e wymienione ró˝nice majà wp∏yw na amplitud´<br />

wskaênika stanu napr´˝enia, przy której uszkodzenia<br />

osiowe nie wyst´pujà. Takie interpretacje wymagajà<br />

dalszych badaƒ zarówno numerycznych,<br />

jak i doÊwiadczalnych.<br />

Podsumowanie<br />

Przedstawione wyniki badaƒ doÊwiadczalnych miedzi<br />

obcià˝onej udarowo w warunkach symetrycznego<br />

testu Taylora dowodzà, ˝e próbki miedziane<br />

otrzymane w wyniku zderzenia z pr´dkoÊciami<br />

w zakresie od 212 do 257 m/s wykazujà osiowe<br />

uszkodzenia, pomimo wysokiej ciàgliwoÊci badanego<br />

materia∏u. Ponadto zaobserwowano wyraêne<br />

ró˝nice w po∏o˝eniu granicznych powierzchni okreÊlajàcych<br />

d∏ugoÊç cz´Êci niezdeformowanej próbki,<br />

wyznaczonych metodami pomiaru rozk∏adu twardoÊci<br />

i pomiarów wspó∏rz´dnoÊciowych. Oprócz<br />

tego stwierdzono wyst´powanie pewnej obj´toÊci<br />

1. Meyers A.: Dynamic behaviour of materials. Johs Wiley<br />

and Sons, Inc., New York-Chichester-Brisbane-Toronto-<br />

Singapoure 1994.<br />

2. Janiszewski J.: Badania materia∏ów in˝ynierskich w warunkach<br />

obcià˝enia dynamicznego. Wydawnictwo Wojskowej<br />

Akademii Technicznej, Warszawa 2012, ss. 287.<br />

3. Taylor G.: The use of flat-ended projectiles for determining<br />

dynamic yield stress I. Theoretical considerations. Proc.<br />

Roy. Soc. London Series A, Vol. 194, 1948, p. 289.<br />

4. Maudlin P.J., Gray Iii G.T., Cady C.M., Kaschner G.C.:<br />

High-rate material modelling and validation using the Taylor<br />

cylinder impact test. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, Vol 357,<br />

1999, pp. 1707 – 1729.<br />

5. Johnson G.R., Holmquist T.J.: Evaluation of cylinder-impact<br />

test data for constitutive model constants, J. Appl. Phys.,<br />

No. 8, Vol. 64, 1988, pp. 3901 – 3910.<br />

6. Xinke Xiao, Wei Zhang, Gang Wei, Zhongcheng Mu, Zitao<br />

Guo: Experimental and numerical investigation on the deformation<br />

and failure behavior in the Taylor test. Materials<br />

and Design, Vol. 32, 2011, pp. 2663 – 2674.<br />

7. Erlichd C., Shockeyd A, Seaman L.: Symmetric rod impact<br />

technique for dynamic yield determination [in:] Shock<br />

waves in condensed matter – 1981 (eds W. J. Nellis, L. Seaman<br />

& R. A. Graham), New York, NY: American Institute of<br />

Physics, 1982, pp. 402 – 406.<br />

8. Addessio F.L., Johnson J.N., Maudlin P.J.: The effect of void<br />

growth on Taylor cylinder impact experiments. J. Appl.<br />

Phys., No. 11, Vol. 73, 1993, pp. 7288 – 7297.<br />

9. Forde L.C., Pround W.G., Walley S.M.: Symmetrical Taylor<br />

impact studies of copper. Proc. R. Soc. A, Vol. 465, 2009,<br />

pp. 769 – 790.<br />

10. Couque H.: Symmetric Taylor testing procedures for material<br />

strength ranging from 400 to 2000 MPa. J. Phys. IV<br />

France, Vol. 10, 2000, pp. 179 – 184.<br />

11. Radford D.D., Willmott G.R., Walley S.M., Field J.E.: Failure<br />

mechanisms in ductile and brittle materials during Taylor<br />

impact. J. Phys. IV France, Vol. 110, 2003, pp. 687 – 692.<br />

12. Janiszewski J.: Measurement procedure with the use of<br />

high-speed camera of ring motion during electromagnetic<br />

expansion, Metrology and Measurement Systems, No. 4,<br />

Vol. XIX, 2012, pp. 797 – 804.<br />

13. Janiszewski J., Gràzka M.: Wspó∏rz´dnoÊciowa technika<br />

pomiarowa w badaniach dynamicznych w∏aÊciwoÊci<br />

materia∏ów metodà Taylora, Mechanik Nr 1, 2011, s. 56.<br />

14. Chapman D.J., Radford D.D., Reynolds M., Church P.D.:<br />

Shock induced void nucleation during Taylor impact. Inter.<br />

Journal of fracture, Vol. 134, 2005, pp. 41 – 57.<br />

15. Field J.E., Pround W.G., Walley S.M., Goldrein H.T., Siviour<br />

C.R.: Review of experimental techniques for high rate deformation<br />

and shock studies. International Journal of Impact<br />

Engineering, Vol. 30, 2004, pp. 725 – 775.<br />

16. Bonora N., Ruggiero A., Iannitti G., Testa G.: Ductile damage<br />

evolution in high purity copper Taylor impact test. AIP<br />

Conference Proceedings, Vol. 1426, 2012, pp. 1053 – 1056.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

43


Zgrzewanie rezystancyjne cienkich elementów<br />

oraz mikrozgrzewanie<br />

Small scale resistance spot welding and resistance<br />

micro-welding<br />

MICHA¸ BARANOWSKI<br />

ADAM KONDEJ<br />

Streszczenie: W artykule zaprezentowano zagadnienia dotyczàce rezystancyjnego zgrzewania cienkich elementów oraz<br />

rezystancyjnego mikrozgrzewania. Opisane zosta∏y podstawy technologii z uwzgl´dnieniem podstaw fizycznych, charakteru<br />

po∏àczeƒ oraz podstawowych parametrów. Przedstawione zosta∏y ogólne informacje na temat urzàdzeƒ z podzia∏em na<br />

zasilanie, g∏owice zgrzewalnicze i elektrody. W artykule opisano równie˝ ogólne zastosowanie rezystancyjnego zgrzewania<br />

cienkich elementów i rezystancyjnego mikrozgrzewania.<br />

S∏owa kluczowe: zgrzewanie cienkich elementów, mikrozgrzewanie<br />

Abstract: This paper presents selected problems regarding small scale resistance spot welding and resistance micro-<br />

-welding. The article reviews the fundamentals of the technology, including physical basis, types of joints and basic parameters.<br />

Information about the equipment was divided into power supply, heads and electrodes. This paper also presents<br />

general application of small scale resistance spot welding and resistance micro-welding.<br />

Keywords: small scale resistance spot welding, resistance micro-welding<br />

W ramach niniejszego artyku∏u przeprowadzono<br />

analiz´ literaturowà tematu rezystancyjnego zgrzewania<br />

cienkich elementów i mikrozgrzewania. Znaleziono<br />

niewiele publikacji zwiàzanych z tym zagadnieniem,<br />

wi´kszoÊç w j´zyku angielskim. WÊród<br />

publikacji krajowych odnaleziono jeden artyku∏, który<br />

opisuje konkretne zastosowanie metody, bez informacji<br />

o samym procesie ∏àczenia [1]. Celem publikacji<br />

w „Przeglàdzie Mechanicznym” jest zebranie<br />

i przybli˝enie w j´zyku polskim podstawowych informacji<br />

o technologii rezystancyjnego zgrzewania<br />

cienkich elementów i mikrozgrzewania.<br />

Podstawy technologii<br />

Na potrzeby niniejszego artyku∏u wprowadzono<br />

podzia∏ zgrzewania rezystancyjnego na zgrzewanie<br />

konwencjonalne w skali makro, zgrzewanie cienkich<br />

elementów oraz mikrozgrzewanie. Podstawowà ró˝nicà<br />

pomi´dzy tymi metodami jest gruboÊç ∏àczonych<br />

cz´Êci. W przypadku zgrzewania konwencjonalnego<br />

standardowo ∏àczone sà elementy o gruboÊci<br />

od 0,5 mm do 3 mm. Dla zgrzewania cienkich<br />

elementów gruboÊç materia∏ów waha si´ od 0,125 do<br />

0,5 mm. W przypadku mikrozgrzewania zakres ten<br />

wynosi 0,0125÷0,125 mm [2].<br />

Podstawy fizyczne zgrzewania cienkich elementów<br />

oraz mikrozgrzewania sà podobne jak w wypadku<br />

konwencjonalnego zgrzewania rezystancyjnego.<br />

Proces zgrzewania polega na wydzielaniu si´ ciep∏a<br />

Mgr in˝. Micha∏ Baranowski – Instytut Mechaniki<br />

Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, e-mail:<br />

michal.baranowski@imp.edu.pl; mgr in˝. Adam Kondej<br />

– Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3,<br />

01-796 Warszawa, e-mail: adam.kondej@imp.edu.pl.<br />

w obszarze styku ∏àczonych elementów w wyniku<br />

przep∏ywajàcego przez nie pràdu elektrycznego oraz<br />

odkszta∏cenia plastycznego tego obszaru przez zastosowanie<br />

docisku elektrod. IloÊç wydzielonej energii<br />

cieplnej opisuje wzór Joule’a-Lenza [3, 4]:<br />

gdzie:<br />

I – nat´˝enie pràdu zgrzewania, A;<br />

R – ca∏kowita rezystancja strefy zgrzewania, Ω;<br />

t z<br />

– czas przep∏ywu pràdu zgrzewania, s.<br />

Rys. 1. OpornoÊci w z∏àczu zgrzewanym rezystancyjnie: R e<br />

– rezystancja<br />

elektrody, R c<br />

– rezystancja zgrzewanej cz´Êci,<br />

R s<br />

– rezystancja styku obszaru zgrzewania, R ec<br />

– rezystancja<br />

styku elektrody ze zgrzewanà cz´Êcià<br />

44 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Rodzaje po∏àczeƒ<br />

W rezystancyjnym zgrzewaniu cienkich elementów<br />

i mikrozgrzewaniu mo˝emy wyró˝niç dwa rodzaje<br />

po∏àczeƒ:<br />

w fazie sta∏ej,<br />

z fazà ciek∏à.<br />

Po∏àczenie w fazie sta∏ej (rys. 2) cechuje si´ minimalnym<br />

rozrostem ziaren, a tak˝e wyraênà linià podzia∏u.<br />

Zgrzeina powstaje przy bardzo krótkim czasie<br />

nagrzewania, wysokiej energii zgrzewania i du˝ej sile<br />

docisku.<br />

W przypadku zgrzewania cienkich elementów<br />

i mikrozgrzewania mo˝liwy jest równie˝ charakter<br />

mieszany po∏àczeƒ – wówczas w jednym z∏àczu<br />

mogà istnieç fragmenty po∏àczenia otrzymanego<br />

w fazie sta∏ej oraz fragmenty po∏àczenia uzyskanego<br />

z fazà ciek∏à. Bardzo rzadko mo˝e wystàpiç po∏àczenie<br />

o charakterze mieszanym, w którym mo˝emy<br />

wyró˝niç trzy typy. Taki przypadek opisany zosta∏<br />

w artykule [5], w którym zgrzewano arkusze blachy<br />

niklowej powlekanej z∏otem. Przy du˝ym nat´˝eniu<br />

pràdu procesu uzyskano po∏àczenia o charakterze<br />

mieszanym w fazie sta∏ej, lutozgrzewane oraz z udzia-<br />

∏em fazy ciek∏ej. W tym przypadku z∏oto spe∏ni∏o rol´<br />

materia∏u dodatkowego (lutu).<br />

Rys. 2. Po∏àczenie otrzymane w fazie sta∏ej, ˝elazo armco o gruboÊci<br />

0,11 mm<br />

Drugi rodzaj z∏àczy – z fazà ciek∏à (rys. 3), cechuje<br />

si´ przetopieniem materia∏ów ∏àczonych w strefie<br />

ich styku, nie wyst´puje wyraêna linia podzia∏u.<br />

W tym przypadku obszar styku cz´Êci nagrzewany<br />

jest powy˝ej temperatury topnienia.<br />

Rys. 3. Po∏àczenie otrzymane z fazà ciek∏à, ˝elazo armco o gruboÊci<br />

0,11 mm<br />

Nieco inaczej wyglàda sytuacja w przypadku<br />

zgrzewania konwencjonalnego, w którym dopuszczalne<br />

jest tylko po∏àczenie z fazà ciek∏à. Natomiast<br />

przypadek opisany jako po∏àczenie w fazie sta∏ej jest<br />

traktowany jako wadliwy i w skali makro takie z∏àcza<br />

sà odrzucane. W zgrzewaniu cienkich elementów<br />

i mikrozgrzewaniu ∏àczone sà niewielkie cz´Êci, które<br />

przenoszà mniejsze obcià˝enia. Cz´sto te˝ w∏asnoÊci<br />

mechaniczne cienkich z∏àczy i z∏àczy w skali mikro<br />

majà drugorz´dne znaczenie na rzecz innych w∏asnoÊci,<br />

np. elektrycznych, dlatego te˝ w ich przypadku<br />

po∏àczenia bez fazy ciek∏ej mogà byç akceptowalne.<br />

Dodatkowo w zgrzewaniu cienkich elementów<br />

i mikrozgrzewaniu mo˝emy uwzgl´dniç po∏àczenie,<br />

które powsta∏o w wyniku metody pokrewnej – lutozgrzewania.<br />

Lutozgrzewanie jest metodà spajania<br />

materia∏ów metalowych, która ∏àczy pewne czynnoÊci<br />

zgrzewania i lutowania. Przy lutozgrzewaniu wykorzystuje<br />

si´ te same urzàdzenia jak przy zgrzewaniu<br />

(najcz´Êciej zgrzewarki punktowe), natomiast proces<br />

metalurgiczny jest podobny do lutowania. Po∏àczenie<br />

uzyskuje si´ na skutek stopienia lutu umieszczonego<br />

mi´dzy ∏àczonymi elementami.<br />

Rys. 4. Schemat po∏àczenia blach niklu powlekanych z∏otem:<br />

1 – fragment po∏àczenia w fazie sta∏ej, 2 – fragment po∏àczenia<br />

otrzymanego z fazà ciek∏à, 3 – fragment po∏àczenia lutozgrzewanego<br />

[5]<br />

Podstawowe parametry<br />

Parametry procesu zgrzewania cienkich elementów<br />

oraz mikrozgrzewania sà takie same jak w przypadku<br />

zgrzewania konwencjonalnego. Do podstawowych<br />

nale˝y zaliczyç:<br />

nat´˝enie pràdu, A,<br />

si∏´ docisku, N,<br />

czas zgrzewania, ms,<br />

wymiary robocze czo∏a elektrody, mm.<br />

Dobór parametrów zgrzewania rezystancyjnego<br />

jest bardzo istotny, cz´sto od ich doboru zale˝y mo˝liwoÊç<br />

wykonania poprawnej zgrzeiny. Natomiast<br />

optymalizacja parametrów przynosi pozytywne efekty<br />

dla poprawy jakoÊci po∏àczeƒ. Porównanie zakresów<br />

podstawowych parametrów dla poszczególnych<br />

odmian zgrzewania przedstawiono w tab. I.<br />

TABELA I. Podstawowe parametry zgrzewania [2]<br />

Parametr<br />

Zgrzewanie<br />

zgrzewania konwencjo- cienkich<br />

nalne elementów mikro<br />

Pràd zgrzewania, A 2 000÷20 000 200÷2 000 20÷200<br />

Orientacyjny czas<br />

cyklu podstawo- 0,02 0,001 0,0001<br />

wego, s<br />

Si∏a docisku, N 660÷15 500 4,5÷90 0,5÷4,5<br />

Ârednica elektrody, Standardowo<br />

mm 5÷25 3÷6 1,5÷3<br />

W przypadku zgrzewania konwencjonalnego<br />

mo˝na zastosowaç parametry twarde (du˝a si∏a docisku,<br />

du˝e nat´˝enie pràdu, krótki czas przep∏ywu<br />

pràdu) lub mi´kkie (ma∏a si∏a docisku, ma∏e nat´˝enie<br />

pràdu, d∏ugi czas przep∏ywu pràdu). Natomiast podczas<br />

zgrzewania cienkich elementów oraz mikrozgrzewania<br />

stosowane sà tylko twarde parametry.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

45


Proces cechuje si´ przep∏ywem wysokiego pràdu<br />

zgrzewania w krótkim czasie. W ten sposób podczas<br />

bardzo krótkiego procesu otrzymujemy niezawodne<br />

po∏àczenia elektromechaniczne. Pomimo wysokiego<br />

pràdu zastosowanie niskiego napi´cia powoduje, ˝e<br />

proces jest bezpieczny dla operatora.<br />

Efektem bardzo krótkiego czasu przep∏ywu pràdu<br />

zgrzewania sà niewielkie rozmiary strefy wp∏ywu<br />

ciep∏a oraz mo˝liwoÊç ∏àczenia niektórych materia-<br />

∏ów. W literaturze opisany jest przyk∏ad ∏àczenia stali<br />

nierdzewnej o wysokiej zawartoÊci azotu oraz niezawierajàcej<br />

niklu. Zastosowanie metody rezystancyjnego<br />

zgrzewania cienkich elementów pozwoli∏o na<br />

uzyskanie z∏àcza, gdzie podstawowà fazà jest austenit.<br />

Tylko niewielka iloÊç ferrytu i azotku chromu<br />

wytràci∏a si´, tym samym zachowany zosta∏ udzia∏ faz<br />

materia∏u rodzimego w zgrzeinie (rys. 5) [6]. Ciekawym<br />

przyk∏adem opisanym w literaturze jest ∏àczenie<br />

amorficznego stopu na bazie cyrkonu Zr 50<br />

Cu 30<br />

Al 10<br />

Ni 10<br />

.<br />

Badanie przekrojów poprzecznych nie wykaza∏o typowych<br />

wad z∏àcza, jak p´kni´cia, porowatoÊç. Zdj´cie<br />

z transmisyjnego mikroskopu elektronowego<br />

o wysokiej rozdzielczoÊci oraz obraz dyfrakcyjny pokazujà,<br />

˝e pomimo ciep∏a procesu krystalizacja nie<br />

nastàpi∏a (rys. 6) [7].<br />

Zgrzewanie konwencjonalne standardowych elementów<br />

jest dobrze znane i udokumentowane. Dla<br />

cienkich mikroelementów nie ma opublikowanych<br />

szczegó∏owych wytycznych zgrzewania standardowych<br />

materia∏ów, poniewa˝ rozmiar cz´Êci, geometria,<br />

rodzaj i gruboÊç pow∏oki ró˝nià si´ znacznie<br />

w zale˝noÊci od aplikacji. Przyk∏adowe wartoÊci nat´˝enia<br />

pràdu podczas zgrzewania konkretnych materia∏ów<br />

podane zosta∏y w tab. II.<br />

TABELA II. Przyk∏adowe wartoÊci nat´˝enia pràdu w procesie<br />

rezystancyjnego zgrzewania cienkich elementów/mikrozgrzewania<br />

GruboÊç ∏àczonych<br />

Nazwa materia∏u<br />

materia∏ów, mm<br />

Stal nierdzewna niezawierajàca<br />

niklu [6]<br />

Nat´˝enie pràdu,<br />

kA<br />

0,2 0,6÷1,4<br />

Aluminium [8] 0,2 1,2÷1,4<br />

Miedê [8] 0,2 >3,0<br />

Mosiàdz<br />

(70% Cu, 30% Zn) [8]<br />

0,2 1,6÷2,0<br />

Nikiel (Ni 200)<br />

powlekany z∏otem [5]<br />

0,2 1,3÷2,0<br />

50Mo-50Re [9] 0,127 0,6÷1,1<br />

Zr 50<br />

Cu 30<br />

Al 10<br />

Ni 10<br />

[7] 0,26 0,5<br />

Rys. 5. Rozk∏ad ferrytu i austenitu w zgrzeinie ze stali nierdzewnej<br />

niezawierajàcej niklu – szary kolor pokazuje ferryt [6]<br />

Urzàdzenia do rezystancyjnego zgrzewania<br />

cienkich elementów i mikrozgrzewania<br />

W sk∏ad typowego zestawu do rezystancyjnego<br />

zgrzewania cienkich elementów i mikrozgrzewania<br />

wchodzà: zasilacz, transformator oraz g∏owica (rys. 7).<br />

Rys. 7. Typowy zestaw do rezystancyjnego zgrzewania cienkich<br />

elementów/mikrozgrzewania<br />

Rys. 6. Zdj´cie transmisyjnej mikroskopii elektronowej wysokiej<br />

rozdzielczoÊci, pokazujàce centrum zgrzeiny ze stopu<br />

Zr 50<br />

Cu 30<br />

Al 10<br />

Ni 10<br />

[7]<br />

Urzàdzenia do zgrzewania cienkich elementów i zgrzewania<br />

w skali mikro w porównaniu ze standardowym<br />

sprz´tem do zgrzewania konwencjonalnego sà przede<br />

wszystkim znacznie bardziej precyzyjne. Dotyczy to<br />

zarówno stabilnoÊci parametrów procesu zgrzewania,<br />

jak i pozycjonowania wzgl´dem siebie elementów<br />

∏àczonych i elektrod. Zwiàzane jest to g∏ównie z za-<br />

46 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Rys. 8. Przyk∏adowy dobór elektrod zgodnie z „zasadà przeciwieƒstw”<br />

stosowaniem poszczególnych metod, w szczególnoÊci<br />

z wymiarami cz´Êci zgrzewanych.<br />

Zasilanie<br />

Za generowanie i kontrol´ impulsu pràdowego<br />

zgrzewania, a tak˝e czas procesu odpowiedzialne sà<br />

zasilacz oraz wewn´trzny lub zewn´trzny transformator.<br />

Uk∏ad zasilania odpowiada za parametry elektryczne<br />

oraz czasowe procesu. Sà to m.in. nat´˝enie<br />

pràdu, kszta∏t impulsu, czas przep∏ywu pràdu zgrzewania.<br />

Istnieje wiele typów urzàdzeƒ formujàcych impulsy<br />

pràdowe do rezystancyjnego zgrzewania cienkich<br />

elementów i mikrozgrzewania. Jednak mo˝na wyró˝niç<br />

cztery podstawowe typy zasilania [10]:<br />

kondensatorowe (CD); zasilacze przez pewien<br />

czas pobierajà energi´ z sieci, którà magazynujà<br />

i przechowujà w kondensatorach; transformator<br />

impulsowy szybko odprowadza skondensowanà<br />

energi´, powodujàc przep∏yw pràdu przez g∏owice<br />

i cz´Êci ∏àczone;<br />

pràdu zmiennego (AC); sygna∏ wyjÊciowy zgrzewarek<br />

AC jest na ogó∏ sinusoidà o takiej samej cz´stotliwoÊci,<br />

jakà ma sieç; energia pobierana jest z sieci<br />

zasilajàcej w trakcie wykonywania po∏àczenia;<br />

inwertorowe wysokiej cz´stotliwoÊci (HFDC);<br />

w zgrzewarkach inwertorowych wysokiej cz´stotliwoÊci<br />

kontrola energii procesu odbywa si´ w odst´pach<br />

milisekundowych; pràd wejÊciowy przekszta∏cany<br />

jest na pràd o cz´stotliwoÊci do 25 kHz;<br />

tranzystorowe lub liniowe pràdu sta∏ego (DC);<br />

tranzystorowy zasilacz pràdu sta∏ego przez zastosowanie<br />

du˝ej liczby tranzystorów mocy jako bezpo-<br />

Êredniego êród∏a energii uzyskuje wi´kszoÊç wyników<br />

na takim samym poziomie jak inwertor wysokiej<br />

cz´stotliwoÊci. Impulsy pràdowe uzyskiwane<br />

w technologii DC majà wyraênà form´ kwadratu<br />

z bardzo szybkim czasem narastania.<br />

Wi´kszoÊç aplikacji zgrzewania konwencjonalnego<br />

wykonuje si´ przy zasilaniu pràdem przemiennym<br />

(AC). W wielu aplikacjach zgrzewania punktowego<br />

cienkich elementów mo˝na z powodzeniem stosowaç<br />

zmniejszone wersje wieloskalowych systemów<br />

AC. Jednak w tym przypadku zastosowanie znajdujà<br />

równie˝ pozosta∏e typy zasilania, czyli kondensatorowe<br />

(CD), inwertorowe wysokiej cz´stotliwoÊci<br />

(HFDC) oraz liniowe pràdu sta∏ego (DC). Natomiast<br />

w przypadku zgrzewania mikroelementów tendencjà<br />

jest stosowanie inwertora i zasilania liniowego<br />

pràdem sta∏ym (DC).<br />

G∏owice zgrzewalnicze<br />

Uk∏ad odpowiedzialny za zastosowanie i kontrol´<br />

docisku podczas procesu zgrzewania nazywany jest<br />

g∏owicà zgrzewalniczà. Podstawowe funkcje g∏owicy<br />

to dociÊni´cie cz´Êci ∏àczonych do siebie i utrzymanie<br />

ich w takim po∏o˝eniu podczas ca∏ego procesu<br />

zgrzewania.<br />

Rozró˝nia si´ nast´pujàce rodzaje g∏owic zgrzewalniczych<br />

[10]:<br />

mechaniczne,<br />

pneumatyczne,<br />

nap´dzane przez serwomotor,<br />

elektromagnetyczne,<br />

piezoelektryczne,<br />

kleszczowe.<br />

Si∏a docisku jest bardzo wa˝nym parametrem<br />

zgrzewania rezystancyjnego. Poprawnie zastosowany<br />

docisk zapewnia kontakt elementów ∏àczonych,<br />

umo˝liwiajàc przep∏yw pràdu, zmniejszajàc opór styku<br />

powierzchni cz´Êci i rozbijajàc warstwy tlenków. Podczas<br />

trwania procesu zgrzewania materia∏ pomi´dzy<br />

elektrodami rozszerza si´ i kurczy, dlatego te˝ elektrody<br />

znajdujà si´ w ciàg∏ym ruchu. G∏owice umo˝liwiajà<br />

ruch liniowy, a ich niska bezw∏adnoÊç, lekkie elektrody<br />

oraz ma∏e tarcie ∏o˝ysk zapewniajà szybkà korekt´<br />

po∏o˝enia.<br />

W zgrzewaniu konwencjonalnym standardowo<br />

stosuje si´ docisk pneumatyczny z bezpoÊrednim nap´dem<br />

elektrody. Natomiast w zgrzewaniu mikroelementów<br />

sprawdza si´ docisk spr´˝ynowy.<br />

Kszta∏t cz´Êci w przypadku zgrzewania cienkich<br />

elementów i mikroelementów ma du˝o wi´ksze znaczenie<br />

ni˝ podczas zgrzewania konwencjonalnego.<br />

Ma∏e wymiary elementów ∏àczonych zwi´kszajà<br />

stopieƒ skomplikowania procesu zgrzewania. Zdecydowanie<br />

trudniejsze staje si´ powtarzalne ustawienie<br />

materia∏ów obrabianych wzgl´dem siebie.<br />

Elektrody<br />

Elektrody odpowiadajà za utrzymanie jednolitej<br />

g´stoÊci pràdu i jego koncentracj´ w punktach<br />

zgrzewania, za bilans cieplny procesu oraz utrzymanie<br />

cz´Êci ∏àczonych.<br />

Materia∏ elektrod i ich kszta∏t jest dobierany do<br />

konkretnego procesu przy uwzgl´dnieniu si∏y niezb´dnej<br />

do docisku i przewodnoÊci elektrycznej<br />

cz´Êci. Im wi´kszy jest opór elektrody, tym wi´cej jest<br />

ciep∏a wytwarzanego w strefie zgrzewania, dlatego<br />

zgodnie z „zasadà przeciwieƒstw” (rys. 8) zestawia<br />

si´ materia∏y dobrze przewodzàce pràd z materia∏ami<br />

o wi´kszej rezystancji. Przyk∏adowo, gdy elektroda<br />

jest wykonana z dobrze przewodzàcego stopu miedzi,<br />

to materia∏em zgrzewanym mo˝e byç stal nierdzewna.<br />

Natomiast przy ∏àczeniu miedzi, materia∏em elektrody<br />

mo˝e byç molibden. Analogicznie, podczas zgrzewania<br />

ró˝nych materia∏ów elektroda powinna byç dobrana<br />

oddzielnie dla ka˝dej cz´Êci.<br />

Jak ju˝ napisano, elektrody wykonuje si´ z ró˝nych<br />

materia∏ów, dobieranych w zale˝noÊci od rodzaju<br />

∏àczonych cz´Êci. W skali ma∏ej i skali mikro muszà<br />

byç one wykonane precyzyjniej ni˝ w skali makro,<br />

gdy˝ w ich przypadku przep∏yw ciep∏a zmienia si´<br />

znacznie wraz ze zmianami geometrii koƒcówki.<br />

Kolejnà ró˝nicà jest ch∏odzenie elektrod. Podczas<br />

zgrzewania konwencjonalnego powszechnie stosowane<br />

jest ch∏odzenie wodne, które w przypadku<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

47


zgrzewania w ma∏ej skali wyst´puje bardzo rzadko.<br />

Typowe kszta∏ty elektrod zosta∏y przedstawione na<br />

rys. 9 [10].<br />

Rys. 9. Typowe kszta∏ty elektrod do zgrzewania cienkich elementów/mikrozgrzewania<br />

(od lewej: p∏aska, kulista, sto˝kowa,<br />

z wk∏adkà)<br />

TABELA III. Zastosowanie zgrzewania cienkich elementów [2]<br />

Materia∏y Stosowane<br />

standardowe pow∏oki Zastosowanie<br />

Cewniki medyczne, ma∏e<br />

Stal<br />

- przyrzàdy i urzàdzenia<br />

nierdzewna<br />

chirurgiczne<br />

Stopy srebra - Styki przekaêników<br />

Miedê<br />

Mosiàdze<br />

Inne stopy<br />

miedzi<br />

Sn, Ni, Ag<br />

Sn, Ni, Ag<br />

Sn, Ni, Ag<br />

Przy∏àcza elektroniczne,<br />

elementy przekaêników<br />

Przy∏àcza elektroniczne,<br />

elementy przekaêników<br />

Przy∏àcza elektroniczne,<br />

elementy przekaêników,<br />

elementy bimetalowe<br />

Akumulatory,<br />

Nikiel - uk∏ady elektroniczne,<br />

czujniki bimetaliczne<br />

Bimetalowe czujniki, drutowe<br />

Nichrom - zapalniki w urzàdzeniach<br />

detonujàcych<br />

Molibden -<br />

Wolfram -<br />

Zastosowanie<br />

Zgrzewanie cienkich elementów oraz mikrozgrzewanie<br />

jest stosowane g∏ównie w elektronice i mechanice<br />

precyzyjnej. ¸àczone sà materia∏y o ró˝nych<br />

w∏aÊciwoÊciach. Technologia ta nadaje si´ zarówno<br />

do produkcji bardzo wytrzyma∏ych narz´dzi<br />

z w´glikami spiekanymi, jak i do wykonywania delikatnych<br />

po∏àczeƒ trudnotopliwych metali, wyst´pujàcych<br />

w ˝arówkach. Typowe zastosowania oraz<br />

materia∏y ∏àczone zosta∏y przedstawione w tab. III i IV.<br />

Reflektory samochodowe,<br />

lampy uliczne, lampy medyczne<br />

Reflektory samochodowe,<br />

lampy uliczne, lampy medyczne<br />

Podsumowanie<br />

TABELA IV. Zastosowanie mikrozgrzewania [2]<br />

Materia∏y Stosowane<br />

Zastosowanie<br />

standardowe pow∏oki<br />

Stal<br />

nierdzewna -<br />

Miedê<br />

Sn, Ni, Ag<br />

Nikiel -<br />

Nitinol -<br />

Z∏oto -<br />

Platyna -<br />

Cewniki medyczne, prowadnice,<br />

narz´dzia do mikroci´cia,<br />

mikrourzàdzenia<br />

Po∏àczenia obwodów<br />

elektronicznych<br />

Po∏àczenia obwodów<br />

elektronicznych<br />

Medyczne przewody<br />

doprowadzajàce i stenty<br />

Po∏àczenia obwodów<br />

elektronicznych<br />

Po∏àczenia obwodów<br />

elektronicznych, czujniki<br />

urzàdzeƒ medycznych<br />

Pomimo wielu podobieƒstw, zgrzewanie rezystancyjne<br />

cienkich elementów i mikrozgrzewanie ró˝nià<br />

si´ od konwencjonalnego zgrzewania rezystancyjnego<br />

przede wszystkim skalà ∏àczonych cz´Êci oraz wartoÊciami<br />

podstawowych parametrów.<br />

Urzàdzenia do zgrzewania cienkich elementów<br />

i mikrozgrzewania w porównaniu ze standardowymi<br />

zgrzewarkami w skali makro sà przede wszystkim<br />

znacznie bardziej precyzyjne. Wraz ze zmniejszeniem<br />

skali maleje zakres dopuszczalnych tolerancji zadawanych<br />

parametrów zgrzewania. Wymagany jest<br />

równie˝ wzrost dok∏adnoÊci pozycjonowania materia∏ów<br />

∏àczonych wzgl´dem siebie oraz wzgl´dem<br />

elektrod.<br />

Ukaza∏o si´ stosunkowo niewiele publikacji na<br />

temat rezystancyjnego zgrzewania cienkich elementów<br />

i mikrozgrzewania, w których nie podaje si´ konkretnych<br />

zaleceƒ odnoszàcych si´ do doboru podstawowych<br />

parametrów procesu.<br />

Obecna tendencja do miniaturyzacji elementów<br />

i urzàdzeƒ powoduje ciàg∏y rozwój nowych materia-<br />

∏ów in˝ynierskich. W zwiàzku z tym nieodzowne staje<br />

si´ rozwijanie metod trwa∏ego ∏àczenia tych materia∏ów<br />

w coraz mniejszej skali. Przewidywaç mo˝na<br />

dalszy rozwój rezystancyjnego zgrzewania cienkich<br />

elementów i rezystancyjnego mikrozgrzewania, które<br />

stanowià alternatyw´ dla innych stosowanych powszechnie<br />

metod spajania (np. lutowania mi´kkiego).<br />

LITERATURA<br />

1. Godek J.: Pakietowanie ogniw litowo-jonowych metodà<br />

punktowego mikrozgrzewania rezystancyjnego. Przeglàd<br />

Spawalnictwa, nr 10, 2009, ss. 37 – 42.<br />

2. Steinmeier D. W.: “Downsizing” in the World of Resistance<br />

Welding. MicroJoining Solutions 1998.<br />

3. Ferenc K.: Spawalnictwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,<br />

Warszawa 2010.<br />

4. Zhang H., Senkara J.: Resistance welding: fundamentals<br />

and applications. Taylor & Francis Group, Boca Raton 2006.<br />

5. Tan W., Zhou Y., Kerr H.W.: Effects of Au Plating on Small-<br />

Scale Resistance Spot Welding of Thin-Sheet Nickel.<br />

Metallurgical and materials transactions A, Vol. 33A, 2002,<br />

pp. 2667 – 2676.<br />

6. Fukumoto S., Matsuo T., Kuroda D., Yamamoto A.:<br />

Weldability of Nickel-Free Austenitic Stainless Steel Thin<br />

Sheet by Small-Scale Resistance Spot Welding. Materials<br />

Transactions, Nr 12, Vol. 49, 2008, pp. 2844 – 2849.<br />

7. Fujiwaraa K., Fukumotob S., Yokoyamac Y., Nishijimac M.,<br />

Yamamoto A.: Weldability of Zr50Cu30Al10Ni10 bulk glassy<br />

alloy by small-scale resistance spot welding. Materials<br />

Science and Engineering A, Vol. 498, 2008, pp. 302 – 307.<br />

8. Zhou Y., Gorman P., Tan W., Ely K.J.: Weldability of Thin<br />

Sheet Metals during Small-Scale Resistance Spot Welding<br />

using Alternating-Current Power Supply. Journal of Electronic<br />

Materials, Nr 9, Vol. 29, 2000, pp. 1090 – 1099.<br />

9. Xu J., Zhai T.: The Small-Scale Resistance Spot Welding<br />

of Refractory Alloy 50Mo-50Re Thin Sheet. JOM, Nr 7,<br />

Vol. 60, 2008, pp. 80 – 83.<br />

10. Fundamentals of Small Parts Resistance Welding. Miyachi<br />

Unitek Corporation, 2006.<br />

48 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Application of laser speckles to localized necking<br />

and cracking detection in Erichsen cupping test<br />

Detekcja bruzdy i p´kni´cia w próbie t∏ocznoÊci blachy<br />

metodà Erichsena z wykorzystaniem efektu plamkowania<br />

CEZARY JASI¡SKI<br />

ANDRZEJ KOCA¡DA<br />

Abstract: This paper deals with a measurement method based on the laser speckles phenomenon to detect localized<br />

necking and cracking of sheet metal in Erichsen cupping test. The vision system was used for the measurement of sample<br />

height. The proposed method was verified and the results of Erichsen cupping test for sheet metal grade DC04 were<br />

presented.<br />

Keywords: Erichsen cupping test, sheet metal, localized necking, cracking, laser speckles<br />

Streszczenie: W artykule przedstawiono metod´ pomiarowà wykorzystujàcà zjawisko plamkowania do detekcji powstajàcej<br />

bruzdy i p´kania materia∏u w próbie t∏ocznoÊci blachy metodà Erichsena. Przedstawione zosta∏o stanowisko wizyjne, które<br />

umo˝liwia pomiar wysokoÊci wyt∏aczanej próbki wraz z detekcjà bruzdy i p´kni´cia. Zaprezentowany zosta∏ sposób<br />

weryfikacji zaproponowanej metody oraz wyniki pomiarów w próbie t∏ocznoÊci metodà Erichsena dla blachy DC04.<br />

S∏owa kluczowe: próba Erichsena, blacha, bruzda, p´kni´cie, efekt plamkowania<br />

The Erichsen cupping test is one of the most fundamental<br />

methods for assessing the formability of<br />

sheet metal. This test has been included in PN-EN<br />

20482:2004 (ISO 20482:2003) standard [1] and it involves<br />

pressing a punch with a spherical end against<br />

a test piece clamped between the die and the blank<br />

holder, until a fine continuous crack through appears<br />

(Fig. 1).<br />

This test allows to verify quickly and easily the<br />

formability of the given sheet metal for stamping<br />

processes and the comparison of different grades of<br />

sheet metals. In the Erichsen cupping test, due to the<br />

friction between the punch and the sheet metal<br />

sample, the crack appears at some distance from the<br />

axis of the sample surface. It is possible to obtain<br />

a crack in a shorter distance from the axis of the<br />

sample by reducing the coefficient of friction. In the<br />

extreme case, it may pass through the axis itself. As<br />

a result of this test the Erichsen cupping index IE is<br />

obtained in millimeters, which is defined as the way<br />

that the punch must take from the moment of contact<br />

with the sheet metal until the fracture. Most commonly,<br />

the moment of fracture is determined by the<br />

visual method, which may cause errors in its subjective<br />

assessment. The measuring method presented<br />

in the paper allows unambiguously determine the moment<br />

of the appearance of crack and thus increase the<br />

accuracy of its measurement.<br />

The Erichsen cupping test is also used in connection<br />

with a numerical analysis to identify the rheological<br />

properties of the tested material by determining the<br />

parameters of the constitutive equations such as<br />

Ludwick constitutive law [2] or the verification of models<br />

predicting the fracture like the Gurson-Tvergaard-<br />

Needleman model (GTN) [3]. The precise detection of<br />

the moment of strain localization in experimental<br />

studies, especially in the early stage, may cause problems<br />

due to the subjective assessment of the state of<br />

Fig. 1. The scheme of Erichsen cupping test<br />

Mgr in˝. Cezary Jasiƒski – Wydzia∏ In˝ynierii Produkcji,<br />

Politechnika Warszawska, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa,<br />

e-mail: cjasins1@wip.pw.edu.pl, prof. dr hab. in˝.<br />

Andrzej Kocaƒda – Wydzia∏ In˝ynierii Produkcji, Politechnika<br />

Warszawska, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa, e-mail:<br />

a.kocanda@wip.pw.edu.pl.<br />

the sample surface indicating the start of the localized<br />

necking. For this reason, the method has been proposed,<br />

which in a simple and a recurrent way enables<br />

determination of the moment of formation the strain<br />

localization and tracking the process of forming the<br />

localized necking until the crack appears.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

49


The laser speckles<br />

By illuminating the rough surface with a coherent<br />

light we can observe the characteristic effect – the<br />

light reaching the observer has a clear granular form<br />

consisted of the bright and dark spots (laser speckles).<br />

This effect results from the interference of the light<br />

waves reflected from the micro-irregularities of the<br />

surface (Fig. 2b).<br />

a)<br />

In more advanced systems such as Digital Speckle<br />

Pattern Interferometry (DSPI) [7] the laser speckles are<br />

used to measure accurately the displacements and<br />

deformations.<br />

The movement of speckles is also the subject of<br />

analysis on the registered image. The size of the<br />

speckles and relationship of their changes with the<br />

illuminated surface movement depends mainly on<br />

the configuration of the optical system and a camera<br />

recording the picture (Fig. 3). The registered movement<br />

of speckles facilitates the detection of any<br />

changes in the shape of the observed surface. This<br />

property has been used to detect the appearance<br />

of the localized necking, and the formation of crack in<br />

the drawn sheet metal.<br />

The experimental setup<br />

b)<br />

The drawing tests were carried out on the Erichsen<br />

device (Fig. 4). It is a universal hydraulic testing device<br />

designated for carrying out different kinds of drawing<br />

tests, including the Erichsen cupping test. The indica-<br />

a)<br />

b)<br />

Fig. 2. The laser speckles: a) the image of speckles registered<br />

by the vision system, b) the scheme of formation the laser<br />

speckles<br />

The laser speckles effect may adversely affect<br />

some results of measurements where sources of the<br />

coherent light are used. In spite of that, the properties<br />

of speckles are also used in various ways [4]. They can<br />

be used, among others, in medicine to analyze the<br />

blood flow, in the measurements of the roughness of<br />

the surface [5] or the displacement measurements [6].<br />

Fig. 4. The applied hydraulic testing device: a) view of the device,<br />

b) head drawing; 1 – part intended for punching blanks;<br />

2 – part for drawing, 3 – die; 4 – blank holder; 5 – punch;<br />

6 – tested sheet metal<br />

Fig. 3. The images of speckles on the surface of the sheet metal DC04 for the lenses with a focal length of 35 mm and various<br />

apertures: a) f16, b) f8, c) f4<br />

50 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


tion of drawing depth is done indirectly by using the<br />

analog indicator informing about the movement of<br />

the punch, hence there is a need for an additional<br />

measurement of the height of samples which can be<br />

synchronized with the registration process based on<br />

the vision system.<br />

The specially prepared vision system was used<br />

in two configurations (Fig. 5). The basic element of<br />

this system is a camera BaslerAce aca1600-20gm<br />

LED lighting. This solution allowed the simultaneous<br />

registration of the punches’ activity and the observation<br />

of the sample surface in a non-coherent light.<br />

The prism was used for measuring the height of<br />

samples during the drawing process. It was mounted<br />

on the arm together with the laser illuminating the line<br />

on sample surface (Fig. 6).<br />

The positioning of a prism directly over the drawn<br />

sample enabled its observation (Fig. 7), and thereby<br />

made it possible to track changes in the position of the<br />

laser line visible on the sample surface. On the base<br />

of previous calibration and the information about the<br />

line location on the recorded image, it was possible to<br />

calculate the current height of the sample.<br />

Fig. 5. The vision system mounted on the testing device:<br />

1 – laser line generator, 2 – camera, 3 – LED illuminator, 4 – releasing<br />

system, 5 – image recording PC, 6 – prism used for<br />

measuring the height, 7 – head of hydraulic testing device<br />

equipped with the lenses with a focal length of<br />

35 mm, laser lighting, LED lighting and a release system.<br />

In a configuration adapted to measure height,<br />

the vision system has been additionally equipped<br />

with a prism and a generator of the laser line. The<br />

whole was mounted in a special grip over the working<br />

area of the testing device.<br />

The registration of the images was done with the<br />

frequency of 20 Hz, whereas the release system<br />

alternately activated the LED lighting and the laser<br />

while releasing shutter of the camera. It resulted with<br />

a frequency of 10 Hz for laser lighting and 10 Hz for<br />

Fig. 7. The image taken by the camera during measuring the<br />

height of samples: 1 – die, 2 – the sample seen directly; 3 – the<br />

handle of the prism placed over the sample; 4 – the image of<br />

the sample in a prism; 5 – the laser line on the surface of the<br />

sample; 6 – the image of the laser line in a prism<br />

The accuracy of the height measurement was verified<br />

by means of reference plates. The plates were<br />

from 0,5 mm to 12,5 mm in thickness. This range of<br />

thickness has covered the full measuring height<br />

range used in the cupping tests. There has been<br />

height measurement accuracy achieved at 0,03 mm<br />

in the full range of measurement. The result is sufficient<br />

enough for measurements in Erichsen tests,<br />

which usually are carried out with the accuracy<br />

of 0,1 mm.<br />

The detection of localized necking and crack<br />

in Erichsen cupping test<br />

Fig. 6. Application of the prism for measuring the height of<br />

the samples: 1 – prism, 2 – camera, 3 – generator of laser line,<br />

4 – sample<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

The speckles phenomenon was used to detect<br />

the localized necking and the appearance of crack.<br />

Due to the nature and location of the crack and<br />

the localized necking in the Erichsen cupping test<br />

it was possible to analyze the process with the use<br />

of images being formed by assembling individual<br />

columns of pixels passing through the axis of the<br />

sample, collected from successive frames recorded<br />

by the camera (Fig. 8).<br />

There are certain specific areas in the images<br />

created by the above mentioned method, which can<br />

51


e related with some stages of the drawing process<br />

of the sample in the Erichsen cupping test (Fig. 9).<br />

When the punch remains stationary, and the sample<br />

surface is also fixed, then the course of the punch<br />

activity is not seen in the image. Such punch activity<br />

status is visible in the form of horizontal lines over<br />

the entire image height. If the material undergoes<br />

Fig. 8. The principle of creation the images showing speckles<br />

activity in the selected column of pixels during drawing<br />

displacements, deformations and changes in relation<br />

to the camera, then the image resembles background<br />

noise. The movement of the sample material is restrained<br />

in the central part of the sample in Erichsen<br />

cupping tests due to the contact with the punch, thus<br />

the activity of the speckles in this area is lower. This<br />

area can be recognized as the characteristic part of the<br />

speckles activity image.<br />

Upon the strain localization, the movement of<br />

the material near the axis of the sample completely<br />

disappears. It is also visible in the form of horizontal<br />

lines, however, only occurs around the central part<br />

of the image. The crack is, however, a rapid change,<br />

reflected as a characteristic area in the recorded<br />

image preceded by the step of the strain localization<br />

(Fig. 9).<br />

In order to verify the proposed method of analysis<br />

of the created images of the drawing process, the<br />

cupping tests were registered with the vision system<br />

equipped with a laser lighting but without a prism.<br />

This enabled a simultaneous registration of the activity<br />

of speckles and the comparison of the created<br />

image with the surface of the sample recorded in<br />

Fig. 9. The description of the characteristic areas occurring in<br />

the images showing the course of the speckles activity<br />

the incoherent light. The obtained results are shown<br />

in Fig. 10, where the state of the sample surface is<br />

displayed for the selected moments of the process,<br />

marked on the course of the speckles activity. At<br />

the time marked by No. 3, wherein the movement of<br />

speckles in the central part of the sample completely<br />

disappears, the formation of localized necking can<br />

be noticed. It is a difficult moment for the visual<br />

assessment, because localized necking is hardly<br />

visible on the sample surface at this stage. This localized<br />

necking deepens until it cracks as marked<br />

by No. 6. These observations allowed to confirm<br />

that the suggested characteristic image elements are<br />

associated with the appearance of localized necking<br />

and cracking.<br />

In addition, to verify whether the direction of the<br />

downloaded pixel line has an influence on the obtained<br />

test run image, the images were recorded<br />

for different directions of getting the pixel lines<br />

passing through the axis of the sample. This con-<br />

52 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Fig. 10. Images of the sample surface for subsequent moments of the process registered in the course of activity spots:<br />

LN – area in which the localized necking formation begins<br />

firmed unequivocally that the correct detection of<br />

emerging strain localization and fracture is not dependent<br />

on the direction of getting the pixel line from<br />

the recorded image.<br />

Registration of the Erichsen cupping test<br />

by means of the proposed method<br />

Erichsen cupping test was carried out for sheet<br />

metal DC04 (1.0338) of 0,8 mm in thickness, where<br />

the course of the activity of laser speckles was recorded<br />

together with sample height changes and<br />

appearance of its surface. At this stage the vision system<br />

was used with the prism disposed in the vicinity<br />

of the sample. The sheet metal was tested in the form<br />

of a strip having a width of 100 mm and a length of<br />

400 mm. During the registration process the laser<br />

line was the source of speckles and at the same<br />

time was used for height measurements. Exemplary<br />

course of the speckles activity as a function of the<br />

height is shown in Fig. 11.<br />

The measurement results are summarized in the<br />

table. It should be noted that the results of the height<br />

measurements with the usage of the presented system<br />

(described as height for localized necking IE<br />

and fracture IE in table) were modified by changes<br />

in thickness of the sheet metal in the central part<br />

Fig. 11. Example of the registered course of sample deformation<br />

in the function of its height (sample No. p3)<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

53


of the sample. Hence they correspond to the cup<br />

height usually measured in the Erichsen hydraulic<br />

testing device (Fig. 13). For comparison, the height<br />

read out directly via vision system was given in<br />

the table (described as the localized necking and<br />

cracking).<br />

The table also shows the drawing speed V. Since<br />

the applied testing device does not allow the precise<br />

control of the drawing speed, the speed has been<br />

Fig. 12. The example of sample height changes over the time,<br />

used to derive the drawing speed (sample No. p4)<br />

The difference of sample height was shown between<br />

the starting point of the localized necking ∆<br />

and cracking ∆IE. It ranges from about 8 to 10% of<br />

the sample height. This information is useful for<br />

determining how large the range of cup height is<br />

between the occurrence of crack and the appearance<br />

of the defect in the material in the form of localized<br />

necking.<br />

Conclusions<br />

The presented method of crack detection may<br />

be used in the automation of measurements in the<br />

Erichsen cupping test. This method also enables<br />

the detection of localized necking of the material.<br />

Small transitional areas can be found in the images<br />

showing the activity of speckles, preceding the<br />

formation of strain localization, where the activity of<br />

speckles gradually disappears in the central part of<br />

the sample. In these areas, the smooth horizontal<br />

lines appear, unlike in case of cracks, where the rapid<br />

change occurs. Therefore, defining the moment of<br />

strain localization is affected by a greater risk of<br />

making mistake than in the case of crack. Despite<br />

this, the proposed method allows to evaluate objectively<br />

and repeatedly the moment of losing the stability<br />

of the sheet metal with the localized necking<br />

formed, unlike to the common visual method of<br />

assessing the sample surface. Such possibilities<br />

enable to compare various kinds of sheet metal<br />

grades using the Erichsen cupping test, not only for<br />

cracking, but also to the point of localized strain<br />

appearance.<br />

Fig. 13. Height measurement: IE – height measured in the<br />

Erichsen testing device, H – height measured using the vision<br />

system, t – initial thickness of the sheet metal, t’ – thickness<br />

of the sheet metal in the central part of sample just at the<br />

moment of the crack appearance<br />

calculated on the basis of the sample height changes<br />

in a function of time (Fig. 12). The obtained speeds<br />

were within the range from 5 to 20 mm/min, required<br />

by the standard [1].<br />

The results of height measurements in Erichsen cupping test<br />

(for samples No. p1 – p4)<br />

p1 p2 p3 p4 mean<br />

V, mm/min 17 10.62 7.4 7.6 -<br />

localized necking,<br />

mm<br />

10.06 10 9.96 10 10.01<br />

fracture, mm 10.84 10.94 10.93 10.85 10.89<br />

localized necking<br />

IE, mm<br />

10.28 10.21 10.17 10.21 10.22<br />

fracture IE, mm 11.06 11.15 11.14 11.06 11.10<br />

∆, mm 0.78 0.94 0.97 0.85 0.88<br />

∆IE, mm 0.78 0.94 0.97 0.85 0.88<br />

REFERENCES<br />

1. PN-EN ISO 20482:2004: Metale – blachy i taÊmy – Próba<br />

t∏ocznoÊci metodà Erichsena.<br />

2. Gavrus A., Banu M., Ragneau E., Maier C.: An Inverse<br />

Analysis of the Erichsen Test Applied for the Automatic<br />

Identification of Sheet Materials Behavior. Engineering,<br />

No. 7, Vol. 2, 2010, pp. 471 – 476.<br />

3. Abbassi F., Belhadj T., Mistou S., Zghal A.: Parameter identification<br />

of a mechanical ductile damage using Artificial<br />

Neural Networks in sheet metal forming. Materials and<br />

Design, Vol. 45, 2013, pp. 605 – 615,<br />

4. Rabal H. J., Braga Jr R. A.: Dynamic Laser Speckle and<br />

Applications. Taylor & Francis Group, 2009.<br />

5. Yamaguchi I., Kobayashi K., Yaroslavsky L.: Measurement<br />

of surface roughness by speckle correlation. Optical<br />

Engineering, No. 11, Vol. 43, November 2004, pp.<br />

2753 – 2761.<br />

6. Ulyanov S.: Laser speckle metrology: Implication for biomedical<br />

diagnostics. Journal of X-Ray Science and Technology,<br />

No. 2, Vol. 11, 2003, pp. 45–59, IOS Press.<br />

7. Hofling R., Osten W.: Speckle pattern correlation using<br />

digital image processing. Mechanika Teoretyczna i Stosowana,<br />

nr 2, tom 26, 1988, ss. 253 – 262.<br />

54 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>


Rentgenowska tomografia komputerowa (CT – Computed<br />

Tomography) pozwala na uzyskanie obrazów warstwowych<br />

badanego obiektu. Wykorzystuje ona z∏o˝enie projekcji<br />

obiektu wykonanych z ró˝nych kierunków do utworzenia<br />

obrazów przekrojowych (2D) i przestrzennych (3D).<br />

Tworzenie obrazu tomograficznego polega na pomiarze<br />

poch∏aniania promieniowania przechodzàcego przez obiekt.<br />

Obiekt badany podzielony jest na ma∏e komórki, zwane<br />

wokselami, w których liniowy wspó∏czynnik poch∏aniania<br />

promieniowania jest taki sam. Zrekonstruowany obraz jest<br />

iloÊciowà mapà liniowego wspó∏czynnika poch∏aniania<br />

promieniowania w wokselach, wchodzàcych w sk∏ad skanowanej<br />

warstwy. Obliczenie rozk∏adu wspó∏czynników<br />

poch∏aniania promieniowania dokonywane jest przy u˝yciu<br />

odpowiedniego oprogramowania.<br />

Badanie polega na skierowaniu na badany obiekt wiàzki<br />

promieniowania X i rejestracji jego nat´˝enia na panelu<br />

detektorów. Promieniowanie X przechodzàc przez badany<br />

obiekt, doznaje os∏abienia, które jest funkcjà energii<br />

promieniowania, rodzaju i gruboÊci badanego materia∏u.<br />

W przemys∏owej tomografii komputerowej najcz´Êciej<br />

stosowane sà dwa podstawowe rodzaje uk∏adów projekcji:<br />

uk∏ad z równoleg∏à wiàzkà promieniowania – uk∏ad ten<br />

sk∏ada si´ z p∏askiej wiàzki promieniowania X, które jest<br />

emitowane w kierunku mierzonego obiektu znajdujàcego<br />

si´ na stole obrotowym, uk∏ad z wiàzkà sto˝kowà – wiàzka<br />

promieniowania uformowana jest w sto˝ek.<br />

Na podstawie obrazów projekcji dla wielu przekrojów<br />

elementu dokonuje si´ rekonstrukcji obrazu ca∏ego elementu<br />

za pomocà transformaty Radona. Dok∏adnoÊç koƒcowego<br />

odwzorowania zale˝y od liczby projekcji wykonanych<br />

dla pe∏nego obrotu elementu. Metoda ta jest obecnie<br />

najcz´Êciej wykorzystywana w przemys∏owej tomografii<br />

komputerowej ze wzgl´du na szybkoÊç rekonstrukcji obrazu<br />

oraz prostszà konstrukcj´ uk∏adu.<br />

Metoda CT w praktyce przemys∏owej jest wykorzystywana<br />

do: okreÊlania geometrii wymiarów i tolerancji przedmiotów,<br />

porównywania wyników z modelami CAD, defektoskopii,<br />

in˝ynierii odwrotnej.<br />

Obecnie producenci muszà szybciej wprowadzaç nowe<br />

produkty na rynek przy ni˝szych kosztach produkcji. Tomografia<br />

komputerowa oferuje krótsze czasy pomiarów ni˝<br />

techniki wspó∏rz´dnoÊciowe, nie powoduje te˝ zniszczenia<br />

badanej cz´Êci jak techniki niszczàce.<br />

METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE<br />

Tomografia komputerowa w przemyÊle<br />

– przyk∏ad zastosowania<br />

System do badaƒ przy u˝yciu tomografii komputerowej<br />

dostarczony przez Nikon Metrology jest u˝ywany przez<br />

firm´ Borg Warner Polska – producenta komponentów<br />

i systemów zaawansowanych technologii dla uk∏adów<br />

nap´dowych w pojazdach. Firma specjalizuje si´ przede<br />

wszystkim w produkcji turbospr´˝arek dla bran˝y motoryzacyjnej.<br />

Zak∏ad produkcyjny znajduje si´ w Podkarpackim<br />

Parku Naukowo-Technologicznym Aeropolis.<br />

Technika CT jest wykorzystywana w tym wypadku przy<br />

produkcji turbospr´˝arek do samochodów osobowych,<br />

lekkich ci´˝arówek i samochodów dostawczych. Du˝ej mocy<br />

(450 kV) tomograf komputerowy jest w stanie badaç materia∏y<br />

o du˝ej g´stoÊci wykorzystywane w produkcji turbospr´˝arek.<br />

Ponadto, dane wymiarowe dla poszczególnych<br />

elementów uzyskuje si´ szybciej, ni˝ jest to mo˝liwe przy<br />

wspó∏rz´dnoÊciowych maszynach pomiarowych (CMM),<br />

dotyczy to zarówno wymiarów zewn´trznych, jak i wewn´trznych.<br />

Metodà CT mo˝na te˝ badaç zespó∏ ∏o˝yska, unikajàc<br />

kosztów demonta˝u. W ten sposób mo˝na badaç<br />

po∏àczenia spawane w celu sprawdzenia porowatoÊci<br />

i integralnoÊci mechanicznej, co nie zawsze jest mo˝liwe<br />

w sposób wizualny.<br />

Tomograf komputerowy XT H 450 Nikon Metrology zosta∏<br />

zainstalowany w firmie Borg Warner w lutym <strong>2014</strong> roku.<br />

Urzàdzenie s∏u˝y do kontroli jakoÊci poszczególnych elementów<br />

i podzespo∏ów turbospr´˝arki.<br />

WczeÊniej inspekcja by∏a dokonywana przy u˝yciu wspó∏rz´dnoÊciowych<br />

maszyn pomiarowych CMM, na próbkach<br />

pobranych z prototypów lub wst´pnej partii produkcyjnej.<br />

Elementy poddawane badaniu sà sprawdzane wymiarowo,<br />

pod wzgl´dem odwzorowania geometrii i tolerancji,<br />

a w przypadku odlewów na obecnoÊç porowatoÊci, pustek<br />

lub wtràceƒ (rys. 1).<br />

Firma Nikon Metrology oferuje kilka podstawowych<br />

modeli tomografów przemys∏owych o symbolach XT H 225,<br />

z odmianà XT H 225/350 LC do du˝ych elementów, XT H 450<br />

(rys. 2) do ∏opatek turbin i odlewów i trzy rodzaje na potrzeby<br />

elektroniki XT V 130, XT V 160R. Stosowany w firmie<br />

Borg Warner tomograf Nikon Metrology XT H 450 cechuje<br />

si´ mocà 450 W, bez ograniczeƒ czasowych, przy zachowaniu<br />

ma∏ego rozmiaru plamki od 50 do 113 mikronów. Za po-<br />

Rys. 2. Tomograf komputerowy XT H 450 firmy Nikon Metrology<br />

do badania m.in. ∏opatek turbin i odlewów (fot. Nikon<br />

Metrology)<br />

Rys. 1. Tomografia komputerowa umo˝liwia detekcj´ pustek<br />

w odlewach (fot. Nikon Metrology)<br />

mocà urzàdzenia mo˝na badaç elementy o masie do 100 kg<br />

w przestrzeni roboczej o wymiarach 400 x 600 x 600 mm.<br />

Tomograf zapewnia po∏àczenie analizy defektów 3D oraz<br />

kontroli wymiarowej.<br />

èród∏o: www.nikonmetrology.com;<br />

E. Ratajczyk: Rentgenowska tomografia komputerowa (CT)<br />

do zadaƒ przemys∏owych. PAR nr 5, 2012.<br />

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong><br />

55


Piec do recyklingu<br />

z∏omu obiegowego stopów magnezu<br />

W Instytucie Odlewnictwa w Krakowie opracowano<br />

eksperymentalne stanowisko do recyklingu z∏omu obiegowego<br />

stopów magnezu, w sk∏ad którego wchodzà:<br />

1. indukcyjny piec do topienia;<br />

2. stacja mieszania gazów ochronnych;<br />

3. szafy sterownicze.<br />

Piec zosta∏ wykonany w ramach projektu strategicznego<br />

nr POIG 01.01.02-00-015/09 pt.: „Zaawansowane materia∏y<br />

i technologie ich wytwarzania” przez Zak∏ad Konstrukcji<br />

i Wdro˝eƒ Urzàdzeƒ Elektronicznych i Uk∏adów Automatyki<br />

„ELKON” wg patentu nr PL 201 848.<br />

Piec przeznaczony jest g∏ównie do topienia z∏omu obiegowego<br />

stopów magnezu (z wyjàtkiem wiórów, proszków<br />

i bardzo drobnych frakcji). Topienie z∏omu magnezu odbywa<br />

si´ poÊrednio, tzn. od tygla nagrzewanego indukcyjnie.<br />

Cz´stotliwoÊç pràdu obwodu g∏ównego – grzewczego<br />

wynosi 3,0 – 4 kHz, natomiast moc znamionowa – 40 kW.<br />

TECHNOLOGIE CHRONIÑCE ÂRODOWISKO<br />

PojemnoÊç tygla wynosi ok. 40 kg z∏omu Mg. Temperatura<br />

tygla mierzona jest za pomocà termopary, a jej sterowanie<br />

odbywa si´ za pomocà regulatora temperatury.<br />

Tygiel topialny w dolnej cz´Êci ma otwór spustowy, który<br />

w chwili topienia zablokowany jest przez zatyczk´. Ciek∏y<br />

stop magnezu, po uzyskaniu odpowiedniej temperatury<br />

i uniesieniu zatyczki ku górze, jest wylewany do wlewnic<br />

(gàsek), które umieszczone sà w komorze (wype∏nionej<br />

gazem ochronnym) na przenoÊniku taÊmowym. Wewnàtrz<br />

komory znajduje si´ ruchoma platforma, na której u∏o˝one<br />

sà wlewnice. Sterowanie ruchem platformy odbywa si´ za<br />

pomocà zdalnego pulpitu. Wyciàgni´cie zalanych wlewnic<br />

mo˝liwe jest przez otwór w komorze, przykryty pokrywà,<br />

umieszczonà z lewej strony cz´Êci topialnej.<br />

BezpoÊrednio nad otworem spustowym znajduje si´ filtr<br />

w celu zatrzymania zanieczyszczeƒ powsta∏ych podczas<br />

topienia. Zarówno konstrukcja otworu spustowego, jak<br />

i sposób umieszczenia filtra umo˝liwiajà szybkà jego wymian´<br />

i wyczyszczenie.<br />

Tygiel jest zamkni´ty od góry pokrywà, w której umieszczone<br />

sà wzierniki do obserwacji procesu oraz uk∏ad zasypowy.<br />

W obudowie zasilacza zamontowany jest zamkni´ty uk∏ad<br />

wodnego ch∏odzenia elementów mocy zasilacza.<br />

Integralnà cz´Êcià stanowiska jest stacja mieszania gazów<br />

ochronnych, umo˝liwiajàca precyzyjne dozowanie mieszaniny<br />

gazów zarówno w trybie r´cznym, jak i w trybie<br />

automatycznym, w którym wydatki poszczególnych gazów<br />

i wydatek sumaryczny atmosfery ochronnej przebiegajà<br />

wed∏ug programu komputerowego. Stacja jest przystosowana<br />

do mieszania gazów stanowiàcych atmosfer´<br />

ochronnà zarówno mieszaniny Ar+SF 6<br />

, jak i CO 2<br />

+SF 6<br />

. Program<br />

komputerowy umo˝liwia precyzyjne sterowanie<br />

dozowania mieszaniny gazów w poszczególnych etapach<br />

zarówno procesu topienia, jak i odlewania.<br />

Piotr Dudek, Aleksander Fajkiel – Instytut Odlewnictwa<br />

Dane topograficzne umo˝liwiajà proekologicznà jazd´<br />

Rozwiàzanie Eco.Logic Motion firmy Bosch, dost´pne<br />

teraz tak˝e w autokarach Setra TopClass 500 produkowanych<br />

przez koncern Daimler, przyczynia si´ do obni˝enia<br />

kosztów paliwa i ograniczenia emisji spalin.<br />

Pierwszy projekt seryjny z tempomatem Eco.Logic<br />

Motion dzia∏ bran˝owy Bosch Car Multimedia zrealizowa∏<br />

w samochodach ci´˝arowych Mercedes-Benz. System, nazwany<br />

przez koncern Daimler „Predictive Powertrain Control”,<br />

zosta∏ wprowadzony w modelu Actros w 2012 roku.<br />

Bosch by∏ dostawcà cz´Êci i platformy programowej dla<br />

tego systemu. Daimler opracowa∏ zaawansowane algorytmy.<br />

Teraz technologia ta jest dost´pna jako wyposa˝enie<br />

opcjonalne dla autokarów Setra TopClass 500. Ju˝ wkrótce<br />

zostanie udost´pniona tak˝e w kolejnych modelach<br />

autokarów Setra oraz Mercedes Travego.<br />

Eco.Logic Motion pe∏ni funkcj´ inteligentnego czujnika,<br />

który optymalizuje strategi´ jazdy. Dzi´ki konsekwentnemu<br />

oddzieleniu oprogramowania operacyjnego i u˝ytkowego,<br />

komponenty opracowane przez firm´ Bosch mogà<br />

uwzgl´dniaç tak˝e algorytmy danego pojazdu i poprawiaç<br />

jego bilans energetyczny.<br />

Wykorzystujàc cyfrowe mapy, które uwzgl´dniajà tak˝e<br />

dane o ukszta∏towaniu terenu, tworzony jest trójwymiarowy<br />

obraz trasy. W po∏àczeniu z dok∏adnym pozycjonowaniem<br />

za pomocà GPS (Global Positioning System) obliczana jest<br />

prognoza dotyczàca ukszta∏towania terenu, tzw. elektroniczny<br />

horyzont.<br />

Na podstawie danych elektronicznego horyzontu oraz<br />

porównania ich z aktualnymi parametrami jazdy program<br />

oblicza strategi´ proekologicznej jazdy. Ustalana jest odpowiednia<br />

pr´dkoÊç jazdy oraz wybór prze∏o˝eƒ dostosowany<br />

do odcinka, który autokar ma do przejechania. WartoÊci<br />

te sà porównywane z rzeczywistymi parametrami<br />

i przekazywane w formie komend do uk∏adu przeniesienia<br />

nap´du pojazdu. Nast´pnie sterownik silnika i skrzyni<br />

biegów przekszta∏ca je w sygna∏y sterujàce, co umo˝liwia<br />

pojazdowi przyspieszenie lub ograniczenie niepotrzebnych<br />

prze∏o˝eƒ tu˝ przed wjazdem na szczyt wzniesienia.<br />

Nowe testy przeprowadzone przez koncern Daimler<br />

na bardzo urozmaiconej topograficznie autostradzie A6<br />

w Niemczech wykaza∏y du˝y potencja∏ systemu. Wyniki pokazujà,<br />

˝e oszcz´dnoÊç paliwa przy zastosowaniu tempomatu<br />

Eco.Logic Motion wynosi Êrednio ponad 9%. Mo˝liwa<br />

jest tak˝e znaczna redukcja emisji CO 2<br />

. Wed∏ug szacunków<br />

firmy Bosch, w przypadku autokaru o du˝ym rocznym<br />

przebiegu i przy za∏o˝eniu dzisiejszego poziomu cen paliwa,<br />

oszcz´dnoÊç paliwa wynoszàca zaledwie jeden punkt<br />

procentowy oznacza obni˝enie kosztów eksploatacji o ok.<br />

400 EUR rocznie.<br />

www.bosch.pl<br />

56 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/<strong>2014</strong>

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!