PRZEGLĄD MECHANICZNY 9/2014
Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) PL ISSN 0033-2259 INDEKS 245836 9’14 MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY rok za∏o˝enia 1935
- Page 2 and 3: Z KRAJU I ZE ÂWIATA W polskim ska
- Page 4 and 5: Informacje dla autorów Do redakcji
- Page 6 and 7: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 8 and 9: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 10 and 11: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 12 and 13: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 14 and 15: Technologia skrawania metali + ekon
- Page 16 and 17: skróciç przestoje przeznaczone na
- Page 18 and 19: Profesjonalne systemy mocowania ele
- Page 20 and 21: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 22 and 23: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 24 and 25: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 26 and 27: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 28 and 29: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 30 and 31: O FIRMACH Valk Welding otwiera nowy
- Page 32 and 33: 30 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 9/2014
- Page 34 and 35: Sprz´g∏a podatne oprócz cech sp
- Page 36 and 37: a) Rys. 5. Sprz´g∏o metalowe pod
- Page 38 and 39: Rys. 9. Charakterystyka statyczna s
- Page 40 and 41: L f - ca∏kowita d∏ugoÊç prób
- Page 42 and 43: Wyniki badaƒ i ich analiza Przepro
- Page 44 and 45: a) b) W literaturze przedmiotu mo˝
- Page 46 and 47: Zgrzewanie rezystancyjne cienkich e
- Page 48 and 49: Proces cechuje si´ przep∏ywem wy
- Page 50 and 51: zgrzewania w ma∏ej skali wyst´pu
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>