posebni postopki preoblikovanja

KATEDRA ZA IZDELOVALNE TEHNOLOGIJE IN SISTEME

LaPLaP -- Laboratorij za preoblikovanjeLaboratorij za preoblikovanje

Posebni postopki preoblikovanjaPosebni postopki preoblikovanja

prof. dr. Karl KUZMAN

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO UNIVERZA V LJUBLJANIUNIVERZA V LJUBLJANI

a. Uporaba laserja v prototipni proizvodnjib. Solidifikacijski postopkic. Postopki z direktnim dovodom energijed. Postopki superplastičnega preoblikovanjae. Inkrementalno preoblikovanje

1) direktno lasersko sintranje orodij1) direktno lasersko sintranje orodij2) lasersko in ra2) lasersko in raččunalniunalnišško podprtako podprta

maloserijska proizvodnjamaloserijska proizvodnja

a.a. Uporaba laserja v prototipniUporaba laserja v prototipniproizvodnji, preoblikovanjeproizvodnji, preoblikovanje

v malih serijahv malih serijah

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

1. direktno lasersko sintranje orodij

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

DIREKTNO LASERSKO SINTRANA AKTIVNADIREKTNO LASERSKO SINTRANA AKTIVNADELA ORODJA ZA GLOBOKI VLEK IN IZDELKIDELA ORODJA ZA GLOBOKI VLEK IN IZDELKI

a. Uporaba laserjaa. Uporaba laserja

EU RASTOOL

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

LLasersko in raasersko in raččunalniunalnišško podprtako podprtamaloserijska proizvodnjamaloserijska proizvodnja

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

HITER RAZVOJ TEHNOLOGIJ IN POTREBNIHHITER RAZVOJ TEHNOLOGIJ IN POTREBNIHORODIJORODIJ

a. Uporaba laserjaa. Uporaba laserja

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

RARAČČUNALNIUNALNIŠŠKE PODPORE IN KOMUNIKACIJE PRIKE PODPORE IN KOMUNIKACIJE PRIRAZVOJU ORODIJ ZA GLOBOKI VLEKRAZVOJU ORODIJ ZA GLOBOKI VLEK

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

a. Uporaba laserjaa. Uporaba laserja

OBRATNO INOBRATNO INŽŽENIRSTVO PO KONENIRSTVO PO KONČČANIH POSEGIHANIH POSEGIHV ORODJE ZA GLOBOKI VLEKV ORODJE ZA GLOBOKI VLEK

a) Originalno orodje,b) Digitalizirani model,c) Hibridni model z mehkimprehodom novih površin voriginalni STL model

(a)

(b)

(c)

a. Uporaba laserjaa. Uporaba laserja

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

(a)

(b)

(c)

(a)

(b)

(c)

b. Solidifikacijski postopkib. Solidifikacijski postopki

1) tla1) tlaččno litjeno litje2) kovanje v testastem stanju2) kovanje v testastem stanju3) sintranje3) sintranje

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

PRIMER KONSTRUKCIJE IZDELKA ZA TLAPRIMER KONSTRUKCIJE IZDELKA ZA TLAČČNO LITJENO LITJE

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

KONSTRUKCIJA ORODJA ZA TLAKONSTRUKCIJA ORODJA ZA TLAČČNO LITJENO LITJE

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

MAGNEZIJMAGNEZIJ –– STRATESTRATEŠŠKI MATERIAL PRIHODNOSTIKI MATERIAL PRIHODNOSTIOdločilne prednosti pred ostalimi materiali:• Nizka gostota (1750 - 1850 kg/m3)

• Zaradi manjše mase samega vozila je višja nosilna kapaciteta (“payload”)

• Ob manjši masi vozil se zmanjša poraba goriv, posledično se zmanjša tudikoličina nastalih toplogrednih plinov

• Dobre specifične trdnosti

• Prihranek na masi okvirja zadnjega sedeža je lahko ob primernemkonstruiranju tudi do 18 kg, z zamenjavo določenih komponent na osebnemvozilu pa lahko reduciramo maso do 180 kg

• Dobro dušenje vibracij• Uporaba na mestih, kjer se zahteva dobro dušenje vibracij in zvoka

• Nižji predelovalni stroški• Posebej nizki stroški litja magnezija za manj kot 200.000 kosov letno, vprimerjavi z železovimi litinami

• Zaradi izjemne livnosti magnezijevih litin lahko reduciramo posameznokomponento iz 30 (jeklo) sestavnih kosov na samo 6 sestavnih kosov.Enako velja za potrebno število orodij in delovnih operacij

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

EU 6 OP MagForge

• Obdelovalnost• Magnezijeve litine se oblikuje z izjemno visokimi hitrostmi rezanja

• Neomejene količine v naravnih zalogah• Nahaja se v morju (3kg Mg na 1000 m3 morske vode)

Slabosti v primerjavi z ostalimi material• Vnetljivost

• Ob nepravilnih postopkih predelave (rezanje) se kot stranski produktkorozije izloča vodik (H2)

• Slaba korozijska odpornost• Nizek elektro potencial

• Potreba po drugačnem načinu konstruiranja oz. sestavljanja raznihkomponent

• Cena (leta 2006) (november 2008)• Mg ~ 3000 USD/tono ~ 2600 USD/tono

• Al ~ 2250 USD/tono ~ 1750 USD/tono

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

MAGNEZIJMAGNEZIJ –– STRATESTRATEŠŠKI MATERIAL PRIHODNOSTIKI MATERIAL PRIHODNOSTI

Kovanje:Prednosti kovanih izdelkov:

• Homogena struktura

• Fino-zrnata struktura

• Visoke trdnostne lastnostiizdelkov

• Visoka žilavost izdelkov

•Gladka utrjena površina

PRIMERI IZDELKOV IZ MAGNEZIJAPRIMERI IZDELKOV IZ MAGNEZIJA

Krmilni sistem

Nosilec motorja

Pokrov glave motorja

Volanski obročTehnologija litja Mg-litin:Težave litih izdelkov:

• Nepravilnosti v strukturi

• Velika kristalna zrna

• Krhka struktura

• Nizka trdnost izdelka

• Nizka žilavost izdelka

•Groba površina izdelka(potrebna dodatna obdelava)

Sprememba tehnologije

?

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

““TRIXOMOULDINGTRIXOMOULDING”” OHIOHIŠŠJA VENTILOV IZ MGJA VENTILOV IZ MGb. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

NATANNATANČČNONO ““TRIXOTRIXO”” LITA PRIROBNICA IZ MGLITA PRIROBNICA IZ MGb. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

KOVANJE VKOVANJE VTESTASTEMTESTASTEM

STANJUSTANJU

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

PRINCIPPRINCIPTEHNOLOGIJETEHNOLOGIJE

SINTRANJASINTRANJAKOVINSKIHKOVINSKIH

PRAHOVPRAHOV

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

DOSEGLJIVE NATANDOSEGLJIVE NATANČČNOSTI PRI SINTRANJUNOSTI PRI SINTRANJUKOVINSKIH PRAHOVKOVINSKIH PRAHOV

Vrednost za normalno deloOperacija ozke srednje široke

kalibriranje radialnestandard IT

mikroni (18-30mm)

IT 6

13

IT 9

52

kovanje aksialnestandard IT

mikroni (18-30mm)

IT 8

33

IT 11

130

radialnestandard IT

mikroni (18-30mm)

IT 9

52

IT 12

210sintranje

aksialnestandard IT

mikroni (18-30mm)

IT 10

84

IT 14

520

radialnestandard IT

mikroni (18-30mm)

IT 9

52

IT 14

520cementiranjein kaljenje

aksialnestandard IT

mikroni (18-30mm)

IT 11

130

IT 14

520

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

PRIMERI SINTRANIH KOVINSKIH IZDELKOVPRIMERI SINTRANIH KOVINSKIH IZDELKOVb. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

Del sklopa za nastavitev volanaCITROEN C4

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

Del variabilne oljne črpalke za motorBMW – 3,5,7

b. Solidifacijski postopkib. Solidifacijski postopki

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

1) elektromagnetno preoblikovanje1) elektromagnetno preoblikovanje2) preoblikovanje z vodnim curkom2) preoblikovanje z vodnim curkom3) eksplozijsko preoblikovanje3) eksplozijsko preoblikovanje

c. Postopki z direktnim dovodom energijec. Postopki z direktnim dovodom energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

1. Elektromagnetno preoblikovanje -posebnost procesa in možne aplikacije

Miha ZibelnikMentor: prof.dr. Karl Kuzman, univ.dipl.inž.

LL

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

OPIS EM PREOBLIKOVANJAOPIS EM PREOBLIKOVANJA

V najpreprostejši obliki je sistem sestavljen iz kondenzatorja,preoblikovalne tuljave in električno prevodnegapreoblikovanca

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

Zapora stikal → električni tok skozi vodila → magnetnopolje okoli tuljave → vrtinčni tokovi na obdelovancu →Lorenzova sila → deformacija

OPIS EM PREOBLIKOVANJAOPIS EM PREOBLIKOVANJAc. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

METODE PREOBLIKOVANJAMETODE PREOBLIKOVANJA

a) Elektromagnetno stiskanje

b) Elektromagnetno raztezanje

c) Elektromagnetno preoblikovanjepločevine

Tri najbolj pogoste uporabeelektromagnetnega preoblikovanja

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

KOMBINACIJA EM IN KONVENCIONALNEGAKOMBINACIJA EM IN KONVENCIONALNEGAPREOBLIKOVANJAPREOBLIKOVANJA

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

• Osno obremenjeni spoji• Spoji, obremenjeni z

momentom• EM kladiva in naprave

za kovičenje (EMR)

UPORABAUPORABA

Vir:AMS Handbook

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

UPORABAUPORABA

Vir:IUL, Dortmund

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

OPREMA - KONDENZATORJIc. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

OPREMAOPREMA -- TULJAVETULJAVE

Tuljave za stiskanje Tuljave za raztezanje

Ravne tuljaveVir:IUL, Dortmund

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

Eksplozijsko preoblikovanje

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

EKSPLOZIJSKO PREOBLIKOVANJEEKSPLOZIJSKO PREOBLIKOVANJE

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

EKSPLOZIJSKO PREOBLIKOVANJEEKSPLOZIJSKO PREOBLIKOVANJE

EKSPLOZIJSKO PREOBLIKOVANJE

Izdelava ohišjadiferenciala za pogonzadnjih kolesna kamionu

Medij: pesek

Opomba: ena redkihaplikacij, ki je bila daljačasa uspešno uporabljana

Ref: NDR 1970 - 80

d.Postopki superplastičnegapreoblikovanja

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

e. Inkrementalno preoblikovanjee. Inkrementalno preoblikovanje1. Preoblikovanje z vodnim curkom1. Preoblikovanje z vodnim curkom

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

PREOBLIKOVANJE Z VODNIM CURKOM:PREOBLIKOVANJE Z VODNIM CURKOM:NAPRAVANAPRAVA –– HEFAISTOS IN IZDELEKHEFAISTOS IN IZDELEK

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

LAT-Ulj FS

c. Direktni dovod energijec. Direktni dovod energije

e. Inkrementalno preoblikovanjee. Inkrementalno preoblikovanje2. Preoblikovanje s togim orodjem2. Preoblikovanje s togim orodjem

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

INKREMENTALNOINKREMENTALNOPREOBLIKOVANJEPREOBLIKOVANJE

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

ENOTOENOTOČČKOVNO INKREMENTALNOKOVNO INKREMENTALNOPREOBLIKOVANJEPREOBLIKOVANJE

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP

PRIMER PRENOSA R&R DOSEPRIMER PRENOSA R&R DOSEŽŽKOVKOVV INDUSTRIJO IN Z NJO NA TRG:V INDUSTRIJO IN Z NJO NA TRG:

inkrementano preoblikovanje fasadnih panelovinkrementano preoblikovanje fasadnih panelovpopo žželji kupcaelji kupca

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO

ArtMe v Veliki Britaniji

The Jodrell Bank Centre for Astrophysics, home to the famous Lovell Telescope, is the UK’s national radio astronomyfacility. The Centre is a World leader in radio-astronomy-related, research and technology development, as well ascarrying out research across the electromagnetic spectrum, and other theoretical topics. As part of an excitingrefurbishment, Trimo’s award-winning, ArtMe, is being used on the facility. Ref.:spring 2011http://www.jb.man.ac.uk/visitorcentre

FAKULTETA ZA STROJNIFAKULTETA ZA STROJNIŠŠTVOTVO LaP