Ultralujien terästen konepajakäytettävyyden tutkiminencc.oulu.fi/~kamahei/q/matek/Ultralujien_terasten...Optim 700 MC Plus -työstöarvot HSS 5 mm 15 mm 25 mm f 0,14 0,18 0,23 f

Ultralujien terästen konepajakäytettävyyden tutkiminen

Jouko HeikkalaKonetekniikka, Tuotantotekniikan tutkimusryhmä

KONEPAJAMIEHET –seminaari Helsinki 8.5.2014

Ultralujien terästen

konepajakäytettävyyden tutkiminen

Särmättävyyden ja lastuttavuuden tutkiminen

Jouko Heikkala

Oulun yliopisto, Konetekniikan koulutusala

Tuotantotekniikan tutkimusryhmä




Tutkimuksen sisältö

Tuotantotekniikan laboratorio tutkii ja kehittää

yhteistyössä teräksenvalmistajien kanssa lujia

kuumavalssattuja teräksiä keskittyen niiden

särmättävyyteen, muovattavuuteen ja

lastuttavuuteen. Tutkimukset koostuvat erikseen

määritetyistä tilauksista sekä projekteista.




TERÄSTEN SÄRMÄTTÄVYYDEN TUTKIMINEN

Standardikokeet

Tavoitteena on arvioida kokeellisesti terästen muovatta-

vuutta, erityisesti särmättävyyttä. Särmäyskokeiden

avulla haetaan minimiarvo sisäpuoliselle taivutussäteelle,

jolla särmäys voidaan luotettavasti tehdä konepaja-

olosuhteissa kaikkiin suuntiin valssaussuuntaan nähden

kullekin lujuus - paksuusyhdistelmälle. Samalla

määritetään terästen takaisinjousto.




Särmäyskokeet tehdään pitkittäin ja poikittain valssaus-

suuntaan nähden kunnes on löydetty raja

särmäyssäteelle, jolla teräs kestää särmäyksen 90o

kulmaan. Koelevyjen koko on normaalisti 300 x 300 mm,

mutta voidaan särmätä myös muun kokoisia koelevyjä

tarpeen mukaan. Materiaalin paksuudelle asettaa

ylärajan maksimi puristusvoima 100 tn eli 1000 kN.





Haetaan painimen kriittinen pyöristyssäde valssaus-

suuntaisesti ja poikittain ja tulos varmistetaan tekemällä

vähintään 5 kpl toistoja. Kukin koelevy särmätään Z -

muotoon 90o kulmin. Tällöin molempien pintojen

särmäyskestävyys tulee tarkistetuksi ja mekaanisesti

leikatussa reunassa sekä kiillottunut että murtunut

vyöhyke ovat särmäyksessä ulko- ja sisäpuolella.





Z-muotoon särmätty koelevy:





• Särmäyskokeiden tulokset arvioidaan silmämääräisesti ja koelevyn katsotaan kestäneen särmäyksen, jos siinä ei havaita säröjä tai muita virheitä ilman suurentavia optisia apuvälineitä.

• Takaisinjoustot mitataan ainakin minimisäteellä tehdyistä särmäyksistä ja mahdollisuuksien mukaan myös eri säteillä ja alatyökalun leveyksillä. Särmäysvoimat mitataan tarvittaessa.

• Kustakin työstä tehdään raportti, johon sisällytetään ainakin seuraavat tiedot:

– koetulokset

– takaisinjousto

– särmäysvoimat

– muut havainnot





Särmistä arvioidaan silmämääräisesti:

• Toteutuneet pyöristyssäteet

• Särmän muoto

• Pintaviat

• Säröt

• Murtumat

• Materiaalin ohenema

• Naarmut

• …


- Särmien arviointi




Esimerkkejä särmien arvioinneista




Ylätyökalut:

•Työkalun pituus 400 mm:

– R1…(>) 50 mm, 2 - 5 mm välein

•Työkalun pituus 1000 mm:

– R 5, 10, 15, 20 mm

Vaihdettavalla tangolla oleviin painimiin voidaan tehdä periaatteessa millainen säde tahansa. Lisäksi työkalu kestää paremmin ja säteen kontrollointi on helppoa tankoa vaihtamalla / kääntämällä.

Alatyökalut:

– Työkalun pituus 400 mm

– V-aukolliset, aukon leveys 25, 45, 60, 75, 100, 140 mm

–Säädettävä alatyökalu, max. 330 mm

– Elastiset alatyökalut: neliöprofiili 60x60 ja v-profiili leveys, 90 mm

– Kääntyvillä tuilla varustettu alatyökalu





Kiinteät ylätyökalut 1…15 mm




Ylätyökalut vaihdettavalla tangolla




Särmäys




Alatyökalut




Alatyökaluja




Säädettävä alatyökalu




Kääntyvä alatyökalu




Lamellialatyökalu




Joustava alatyökalu- Adipreeni - uretaanikumia




ORaS-särmäyskokeet 3-9 / 2011 ~ 5000 särmäystä




Oulun eteläisen instituutti

Tulevaisuuden tuotantoteknologiat –tutkimusryhmä (FMT):

• Levymäisen materiaalin tuotteeksi jalostamisen tekniikat

ja menetelmät

• Laser- ja laseravusteiset prosessit (hitsaus, leikkaus,

pinnoitus ja lämpökäsittely)

• Ultralujat materiaalit ja niiden konepajakäyttö




Oulun eteläisen instituutti

Tulevaisuuden tuotantoteknologiat –tutkimusryhmä (FMT):

• Ohutlevytuotteiden valmistustekniikka

• Muovaus

• Suurnopeustyöstö

• Tuotannon kustannustehokkuus ja kustannustehokas

tuotantoautomaatio

• Valmistustekninen suunnittelu ja prototypointi

• Kiinnitin- ja työvälinetekniikka

• Mekaaninen kestävyys.




Oulun eteläisen instituutti / Tulevaisuuden

tuotantoteknologiat –tutkimusryhmä (FMT):

• Mekaaninen leikkaus

• Rullamuovaus

• Terminen leikkaus (laser, plasma ym.)

• Abrasiivinen vesisuihkuleikkaus

• Liittämismenetelmät

• Paikalliset laserkäsittelyt

• Materiaalien ja rakenteiden testaukset




Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeilla

• Tutkitaan annetun materiaalin lastuamisominaisuuksia

porauskokeilla siten, että koelevyjä porataan

määrätynlaisilla kierukkaporilla.

• Tutkimuksen aikana seurataan poran kulumista sekä muita

porauksessa esiintyviä ilmiöitä.

• Tietyt muuttujat, kuten esimerkiksi porien halkaisijat ja

materiaalit voidaan tarvittaessa sopia tilaajan kanssa

erikseen.

• Raportissa esitetään tutkimuksen suoritus ja käytetyt

parametrit. Tuloksina esitetään käytetyille poratyypeille

soveltuvat työstöarvot kyseiselle materiaalille.




• Työstön aikana tarkkaillaan poran viistekulumista ja kirjataan

mittauspöytäkirjaan kulumisen kehitys. Lisäksi seurataan

karatehon käyttöä työstökoneen tehomittarista sekä

arvioidaan työstötapahtumaa työstöäänen perusteella.

• Kullakin poralla työstetään niin kauan kunnes se on

saavuttanut kulumiskriteerin ja kirjataan ylös saavutettu

porausmatka. Poran kulumiskriteeri on saavutettu silloin kun

viistekuluminen on ylittänyt määritellyn maksimiarvon, tai

pora murtuu.

• Viistekulumisen maksimi mitataan mahdollisuuksien mukaan

kulumisen suoralta osalta. Jos kulumismaksimi on

pelkästään nirkossa, voidaan porausta jatkaa kunnes joku

muu kriteeri ylittyy (esim. porausteho, työstön ääni).





• Vakio porauskoelevyt 500 x 600 mm

• Materiaalit ja paksuudet vaihtelevat

• Porataan 5, 15 ja 25 mm reikiä

• 5 ja 15 mm reikiä 742 kpl / levy ja 25 mm 204 kpl / levy

• Käytetään pinnoittamattomia HSS / HSS-Co –poria tai

kovametallikärkiporia / U-poria

• Pääasiassa läpireikiä

• Normaali määrä emulsiota / kuivana









Porauskokeita 6 – 11 / 2009:




Tool: Drill with replaceable carbide tip diam. 16 mm

Feed Feed No. of

Material: v m/min n r/min mm/r mm/min holes

Wear resistant steel 450 HBW 55 1095 0,15 164 782

(15 mm) 55 1095 0,25 274 1300 *

Wear resistant steel 500 HBW 35 697 0,12 84 742 *

(10 mm)

Structural steel 1500 Mpa 40 796 0,15 119 742 *

(6,35 mm)* test interrupted





Lastuttavuuden tutkiminen porauskokeillaOptim 700 MC Plus -työstöarvot

HSS 5 mm 15 mm 25 mm

f 0,14 0,18 0,23 f 0,25 0,3 0,36 f 0,3 0,4 0,5

v 1,29 1,28 v 1,20 1,20 v 1,33

20 20 20

25 1484 1484 254 1,25 25 1188 1,25 25 204 99

30 1556 266 1,20 30 742 691 1,20 30 156

36 450 293 1,20 36 204

3040 1750 254 450 1035 1879 0 360 8768

HSS-Co 5 mm 15 mm 25 mm

f 0,14 0,18 0,23 f 0,25 0,3 0,36 f 0,3 0,4 0,5

v 1,29 1,28 v 1,20 1,20 v 1,33 1,25

22 21 22

25 1327 1151 141 1,14 25 1484 345 1,19 25 252 48

30 1188 1,20 30 1128 356 1,20 30 28

36

2515 1151 141 1128 1840 345 0 280 7400

* KESKEYTETTY yht. 16168







Myös kierteitystutkimusta




Jyrsintä ym…

Documents

Ultralujien terästen konepajakäytettävyyden tutkiminencc.oulu.fi/~kamahei/q/matek/Ultralujien_terasten...Optim 700 MC Plus -työstöarvot HSS 5 mm 15 mm 25 mm f 0,14 0,18 0,23 f