2006/3–4 - Széchenyi István Egyetem

More documents

Recommendations

Info

30 Járműipari innováció – JRET Kisszériás lemezalakító szerszámok kopásvizsgálata Dr. habil. Kardos Károly Dr. Kirchfeld Mária Joao Souza 1. BEVEZETÉS A járműgyártásban a lemezalakító technológiák kiemelkedő szerepet játszanak. A lemezalkatrészek viszonylag kis tömege megfelelő szilárdsággal és merevséggel párosul. Előállításuk nagymértékben automatizált gyártósorokon nagysorozatban gazdaságos. A lemezalkatrészek előállítási költségének túlnyomó részét a szerszámköltségek teszik ki. A lemezalakító szerszámok zöme forgácsolt, acél- vagy szürkeöntvény, beüzemelésük igényes kézimunka. A hagyományos képlékeny lemezalakító szerszámok, a számítógéppel segített tervezés és gyártás ellenére még mindig nagyon drágák és az előállításuk időigényes. Napjainkban, amikor a járműipar a piaci követelményekhez igazodva egyre nagyobb hangsúlyt fektet a közép- és kisszériás, valamint az egyéni luxuskövetelményeket kielégítő egyedi gyártmányokra, a képlékeny lemezalakító szerszámok gazdaságos gyárthatóságának vizsgálata is előtérbe kerül. A közép- és kisszériás lemezalkatrészek gazdaságos előállítása – kedvező árfekvésű szerszámanyagokkal, – a szerszámok gyártási idejének lerövidítésével és – a szerszámok gyors módosíthatóságával oldható meg. A felsorolt követelmények szempontjából a műanyag lemezalakító szerszámok számításba jönnek. A műanyag szerszámok igénybevételtől függő élettartamára, valamint a szerszámokkal gyártott lemezalkatrészek minőségére (alakhűség, felületi minőség) vonatkozó irodalom azonban nagyon kevés és hiányos. A Széchenyi István Egyetem Kooperációs Kutatóközpontjában folyó lemezalakító szerszámok kopásvizsgálatának célja, hogy behatárolja a műanyag alapú képlékeny lemezalakító szerszámanyagok alkalmazhatóságát a járműiparban használatos finomlemezanyagok esetében. A kísérleti program komplex, a kiválóan mélyhúzható lemezanyagoktól kezdve egészen a nagyszilárdságú lemezminőségekig terjed. A cikkben az eddig elért eredményeinkről kívánunk beszámolni. 1. A VIZSGÁLAT ISMERTETÉSE 1.1. A vizsgálati körülmények A lemezalakító szerszámok élettartama – az alakított alkatrész geometriájától, – a szerszám anyagától, – az alakított lemezanyag minőségétől, vastagságától, felületminőségétől, – az alakítási folyamat során kialakult tribológiai viszonyoktól, valamint – a lehúzott darabszámtól függ. A cikk a Széchenyi István Egyetemen folyó műanyag alapú lemezalakító szerszámok kopásvizsgálatáról számol be. Ismerteti a munka célját, a vizsgálat körülményeit, részletesen tárgyalja a mérés és a kiértékelés módszerét. Elemzi a szerszámok, a műanyag tulajdonságaiból adódó acélszerszámhoz viszonyított eltérő viselkedését. Ezt végeselemes szimulációval támasztja alá. Bemutatja a DX56+ZF100 lemezanyag-minőséggel kapott eredményeket. 1. ábra: a vizsgálati szerszám Igénybevétel R [mm] (névleges sugár) Jelölés mélyhúzás 21,2 R1 mélyhúzás 41,2 R2 mélyhúzás 101,2 R3 hajlítás 5,0 R4 nyújtva-húzás 78,8 R5 A vizsgálati szerszám geometriáját úgy alakítottuk ki, hogy az egyes szerszámtartományokban a lemez alakváltozása a különböző képlékeny alakító alaptechnológiák mélyhúzás, falvékonyító mélyhúzás (nyújtva-húzás), illetve hajlítás hatására jöjjön létre. Továbbá a mélyhúzott részeket eltérő rádiusznagysággal képeztük ki. Így módunkban állt az alakváltozás mértékének a szerszámkopásra gyakorolt hatását is vizsgálni. Vizsgálatainkat a kereskedelmi forgalomban kapható műanyag alapú képlékeny alakító szerszámanyagokra, különböző töltőanyagokkal kombinált epoxigyanta alapú öntőgyantákra és öntött poliuretánra korlátoztuk. Az EP-alapú öntött szerszámokat heterogén szerkezettel alakítottuk ki. A szerszámok felülete jó minőségű öntőgyantából, a szerszámtest pedig minden esetben olcsó minőségű kvarchomokepoxigyanta keverékből készült. A poliuretán alapú szerszámokat blokkformában forgalmazott anyagból forgácsoltuk. A műanyag képlékeny lemezalakító szerszámok alkalmazhatósági tartományát jól alakítható karosszérialemezek esetében a kiválóan mélyhúzható DX56+ZF100 lemezanyag-minőséggel vizsgáltuk. 2006/3–4. A jövő járműve
Vizsgált szerszámanyagok Anyagjellemzők A összehasonlító méréseket a Széchenyi István Egyetem Technológia Laboratóriumának 2000 kN-os hidraulikus présgépén végeztük. A lemezteríték ideális alakját és méretét a SZE anyagismeret és járműgyártási, valamint a BME gyártástechnológia tanszék munkatársainak közös fejlesztő munkájával készült PLANE szoftverrel határoztuk meg.[1] A PLANE-ben kapott terítékgeometria jó közelítéssel megegyezett az Autoform véges elemes programban szimulált terítékgeometriával.[2] 1.2. A kopás mértékének jellemzése, mérési módszer A kopás mértékét a szerszámgeometria, pontosabban a legnagyobb igénybevételű szerszámtartomány, a húzóél geometriai jellemzőinek változásával írtuk le. A különböző szerszámanyagok összehasonlíthatósága érdekében, a szerszámoknál a húzások számát a legnagyobb igénybevételű húzóéltartományban R1 (R= 20,0 mm ívsugár, mélyhúzás) a húzóélrádiusz „∆R”=1,5 mm-es növekményével határoltuk be. A húzóélkontúr változását, a húzóélsugár növekményét az egyes alakadó szerszámszegmensek legnagyobb igénybevételi helyein határoztuk meg. Ezek a vizsgálati szerszámmal alakított darabok mélyhúzással, nyújtva-húzással, hajlítással kialakított tartományainak a legnagyobb mértékben alakváltozott részeivel esnek egybe, melyeket jól szemléltet a vizsgálati szerszámmal készített darab alakváltozás-eloszlása. A méréseket a SZE felületdigitalizáló laboratóriumának ATOS berendezésével végeztük. A mérőrendszer adott felületről digitális felvételt készít. A felületen elhelyezett referenciapontok segítségével a leképezett felület 3D-s ponthalmazát referencia koordináta-rendszerben helyezi el. A mérőrendszer kiértékelő programjával, az azonosító koordináta-rendszerben elhelyezett felületről metszetek készíthetők. Az egymás utáni állapotot rögzítő képek, illetve a felületekről készített metszetek kontúrjai az azonosító koordináta-rendszerben egymáshoz illeszthetők. Járműipari innováció – JRET σH[MPa] E[Mpa] szavatolt mért szavatolt mért DEVCON WR epoxigyanta mátrix ZrO 2 +MoS 2 öntött fedőréteg 51,6 43,4 1496 2144 DEVCON B epoxigyanta mátrix+Fe-por öntött fedőréteg 45,3 46,3 1421 1101 Pentagroup László György sajátkeverés epoxigyanta mátrix SiC öntött fedőréteg - 32,7 - 2150 SICA G30 epoxigyanta mátrix kvarchomok öntött alap 54 47,6 6830 6530 0,28 forgácsolt - 100 97,6 7800 7750 1. táblázat: vizsgált szerszámanyagok 0° 45° 90° R p0,2 [MPA] 141,2 154,1 151,6 R m [MPA] 300,6 302,7 300,9 A g [%] 26,1 25,1 24,9 A 80 [%] 46,7 45,4 44,6 n 0,260 0,248 0,254 r 1,749 1,799 2,365 2. táblázat: DX56+ZF100 karosszéria-lemezanyag mechanikai jellemzői 2. ábra: a vizsgálati szerszámmal alakított darab alakváltozási mezője φM összehasonlító alakváltozás R1 mélyhúzás 0,54 R2 mélyhúzás 0,365 R3 mélyhúzás 0,199 R4 hajlítás 0,052 R5 nyújtva-húzás 0,108 Az alakváltozási mezőket az ARGUS (GOM) felületdigitalizáló mérőrendszerrel mértük a SZE Anyagvizsgáló Centrumában Egymástól való eltérésük a mérőrendszer kiértékelő programjával meghatározható, számszerűsíthető. A kopásvizsgálatoknál végzett méréseknél a mérőrendszer ezen lehetőségét használtuk ki. A présgép univerzális szerszámházába beépített szerszámról a vizsgálatot megelőző állapotban, majd előre meghatározott számú (a kopás kezdeti szakaszában, 10-10 illetve 25, állandósult szakaszában pedig 100-100) húzás után felvételt készítettünk. A húzóélkontúr változását az egymásra illesztett metszetkontúrok összehasonlításával követtük. A műanyag szerszámok az alakítás során, a hagyományos acélszerszámok rugalmassági modulusához viszonyított kis E-modulusuk miatt deformálódnak. A deformáció hatása következtében a húzóél ívkontúrja egzakt módon nem írható le kör alakzattal. Ezért a „húzóélsugár” növekedését, az egymásra illesztett kontúrvonalak közötti legnagyobb távolsággal jellemeztük. A húzóél deformációja miatt, ami egyben a húzóélen a lemez felfekvési felületének az eltolódását is jelenti, célszerűnek tartottuk a kopás mértékét adott metszetben a metszetkontúrhoz rendelt felület csökkenésével jellemezni. Adott metszetben a felületcsökkenést ProE-szoftverben határoztuk meg. A metszet-kontúrvonalak digitalizált 3D-s koordinátaponjait ProE-be exportáltuk. A 3D-s tervezőprogramban a kontúrvonalhoz egyenes szakaszokkal behatárolt felületet rendeltünk. A felületek nagyságát a programban számítottuk. A felületcsökkenést az adott húzási ciklus után, adott metszet-kontúrvonalhoz rendelt felületek különbségeként adtuk meg. A jövő járműve 2006/3–4. 31
Page 2 and 3: 2 Járműipari innováció - JRET H
Page 4 and 5: 4 3 A Járműipari Regionális Egye
Page 6 and 7: Autószalonok, járműipari szakki
Page 8 and 9: 8 Szakmai események Exhibitions on
Page 10 and 11: 10 Járműipari innováció A BMW-c
Page 12 and 13: 12 Járműipari innováció ITS, in
Page 14 and 15: 14 Járműipari innováció 4. ábr
Page 16 and 17: 16 Járműipari innováció - JRET
Page 40 and 41: 40 6. ábra: a 3D optikai mérések
Page 48 and 49: 48 Járműipari innováció - EJJT
Page 50 and 51: ahol R a két kamerapozíció közt
Page 52 and 53: 52 Könyvajánló Robert Bosch GmbH
Page 54 and 55: Gépjárművek mérésére szolgál
Page 56 and 57: A valószínűségi integrál alakj
Page 58 and 59: Az f(x) független s-től, ezért:
Page 60 and 61: vizsgálni, amikor a 47. kifejezés
Page 62 and 63: Az integrál alatti rész 1/2π-sze
Page 64: Budapesti Műszaki és Gazdaságtud

2006/3–4 - Széchenyi István Egyetem

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?