Transcript czerw2012 - pkaero - Politechnika Rzeszowska

IV KONFERENCJA CZT AERONET DOLINA LOTNICZA
i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 25 – 26 Czerwca 2012 r.
„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”
ZB 5
Nowoczesna obróbka mechaniczna stopów magnezu i aluminium
Lider merytoryczny
Prof. dr hab. inż. Józef Kuczmaszewski
Politechnika Lubelska
Dr hab. inż. Jab Burek, prof. PRz
Nowoczesna obróbka mechaniczna stopów magnezu i aluminium
CZ 5.1 – opracowanie zaawansowanych metod obróbki skrawaniem stopów lekkich stosowanych na elementy w konstrukcjach
lotniczych, polegającej na opracowaniu technologii obróbki skrawaniem prowadzącej do skrócenia czasu obróbki stopów
magnezu i aluminium oraz na poprawie jakości powierzchni obrobionej (przy wzroście wydajności)
Instytucje partnerskie w zadaniu
1. Politechnika Lubelska
2. Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza
3. Politechnika Warszawska
I i II kwartał 2012
PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych w I półroczu 2012
1. Obróbka stopów Mg
Określono rzeczywiste temperatury zapłonu wiórów ze stopów AZ31 i AZ91HP, także w funkcji cech
geometrycznych wiórów,
Określono rzeczywisty czas do zapłonu wiórów ze stopów Mg w określonych temperaturach, z
uwzględnieniem ich masy
Przeprowadzono serię badań temperatury wiórów szybką kamerą termowizyjną
Efektem będzie propozycja istotnej poprawy efektywności obróbki stopów Mg
2. Obróbka stopów Al.
Weryfikowano obliczenia MES w warunkach rzeczywistych, analizowano odkształcenia cienkich
ścianek w warunkach obróbki, efektem będą zalecenia w zakresie doboru narzędzi i warunków
obróbki w aspekcie poprawy efektywności wytwarzania
Określono warunki tworzenia się zadziorów (gratu) przy obróbce stopów Al. oraz możliwości ich
skutecznego usuwania
Analizowano wpływ warunków chłodzenia (obróbka na sucho, minimalne smarowanie, klasyczne
chłodzenie) na charakter wióra i jakość powierzchni obrobionej
3. Zmodyfikowano oprogramowanie do wyznaczania granicy stabilności:
poprawiono wydajność
zmieniono kryterium stabilności
dodano wyznaczanie granicy stabilności metodą numeryczną w obliczeniach metodą analityczną i
numeryczną uwzględniono układy wielomodalne o dwóch stopniach swobody
zbudowano i opatentowano tester dynamicznych charakterystyk sił skrawania
-
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Przykład zastosowania programu
Analiza stabilności układu
wielomasowego o dwóch
stopniach swobody
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Weryfikacja poprawności działania algorytmu
Porównanie symulacji (punktowa linia czerwona)
z rozwiązaniem analitycznym (niebieska linia
ciągła) układu liniowego
Ustalenie cyklu granicznego wychodzenie narzędzia z
materiału
Porównanie symulacji uwzględniającej nieliniowe
tłumienie z rozwiązaniem analitycznym liniowym
Ustalenie cyklu granicznego
spowodowane nieliniową siłą
tłumiącą
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Zmodyfikowano oprogramowanie do
wyznaczania granicy stabilności:
•
poprawiono wydajność
•
zmieniono kryterium stabilności
•
dodano wyznaczanie granicy stabilności metodą
numeryczną
•
w obliczeniach metodą analityczną i numeryczną
uwzględniono układy wielomodalne o dwóch
stopniach swobody
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Zbudowano i opatentowano tester dynamicznych
charakterystyk sił skrawania
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Zarysy żeber otwartych w przekrojach skrajnych i środkowych dla wysięgu
narzędzia 40mm i długości żeber: a) 30mm, b) 50mm, c) 70mm, d) 90mm
Odchylenia żeber półotwartych między podstawą żeber (punkt B –
przekroje skrajne żeber i punkt D – przekroje środkowe żeber) a ich górą
(punkt A – przekroje skrajne żeber i punkt C – przekroje środkowe żeber)
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
czas do zapłonu [s]
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
6,50
6,00
5,50
5,00
4,50
4,00
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
AZ31
AZ91HP
5,27
AZ91HP
AZ91HP
3,97
AZ31
3,30
AZ31
3,01
I frakcja
II frakcja
rodzaj stopu magnezu oraz nr frakcji
Czas, jaki upływa od momentu zetknięcia się wióra z płytą o temperaturze 500 oC do jego zapłonu;
stop AZ91HP, obróbkę prowadzono narzędziem pełnowęglikowym z pokryciem TiAlN; parametry
technologiczne: fz=0,05mm/ostrze, ap=0,5mm, vc=300m/min
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Publikacje
Prace opublikowane:
1. Powałka B., Chodzko M., Jemielniak K.: Stability analysis in milling based on
operational Modal data, Journal of Machine Engineering, Vol. 11, No. 4, 2011
2. Matuszak J.,Zaleski K.: Powstawanie zadziorów podczas frezowania stopów aluminium w warunkach HSC. Innovative
manufacturing technology = Innowacyjne technologia wytwarzania / red. Jaworska Lucyna.- Kraków: Instytut
Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, 2011.- s. 73-84,
Zgłoszone do druku
1. Matuszak J., Zaleski K. Badania stanu krawędzi przedmiotów ze stopów aluminium po procesie usuwania zadziorów.
Przekazane do opublikowania w materiałach 6 Szkoły Obróbki Skrawaniem (Wrocław 2012),
2. Zaleski K. Pałka T.: Wpływ minimalnego smarowania na chropowatość powierzchni stopów magnezu po frezowaniu.
Przekazane do opublikowania w materiałach 6 Szkoły Obróbki Skrawaniem (Wrocław 2012)
3. Jemielniak K., Nejman M., Śniegulska-Grądzka D.: Metody analizy stabilności przy toczeniu część I: Rozwiązania
analityczne i numeryczne, Inżynieria Maszyn 2012
4. Jemielniak K., Wypysiński R.: Metody analizy stabilności przy toczeniu część II: Symulacja numeryczna, Inżynieria
Maszyn 2012
5. Falkowicz K., Kuczmaszewski J.: Powstawanie zadziorów przy frezowaniu współbieżnym i przeciwbieżnym stopu
AlSi10Mg, Przegląd Mechaniczny, 2012
6. Kuczmaszewski J., Zagórski I.: Badania sił skrawania oraz ich amplitud podczas frezowania stopów magnezu Postępy
Techniki, 2012
Zgłoszenia patentowe dokonane w I półroczu 2012 r.
1. Szczotka czołowa do usuwania zadziorów – wynalazek nr P-398 956 politechniki Lubelskiej z dnia 24.04.2012r.Zaleski K.;Matuszak J.
2. Urządzenie do pomiaru dynamicznych składowych sił skrawania. Zgłoszenie z dnia 15.04.2012 pod nr P-398818.
(Zespół PW)
Prace dyplomowe
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Prace dyplomowe inżynierskie obronione w I półroczu 2012
Reteruk Małgorzata: Wpływ obróbki nagniataniem na mikrotwardość warstwy wierzchniej stopów magnezu. Promotor: dr hab. inż.
K. Zaleski, prof. PL.
Sawicka Anna: Wpływ cieczy obróbkowych na przebieg i wyniki obróbki stopów lekkich. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof.
PL.
Czapla Kamil: Pomiary mikrotwardości warstwy wierzchniej stopów magnezu po obróbce szczotkowaniem.Promotor: dr hab. inż.
K. Zaleski, prof. PL.
Wołoszyn Dominika: Mikrotwardość warstwy wierzchniej stopów aluminium obrabianych szczotkowaniem. Promotor: dr hab. inż.
K. Zaleski, prof. PL.
Olszowa Katarzyna: Obróbka oczyszczająco – umacniająca powierzchni stopów aluminium metodą śrutowania. Promotor: dr
hab. inż. K. Zaleski, prof. PL.
Zając Sławomir: Nagniatanie ślizgowe stopów aluminium. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL.
Fronc Michał: Analiza naprężeń własnych po obróbce szczotkowaniem. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL.
Kowalczyk Magdalena: Analiza momentu i jego amplitudy przy frezowaniu stopów aluminium AW 2024 i AW 7075 frezami
trzpieniowymi o różnej sztywności.
Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Laskowski Waldemar : Analiza porównawcza oporów skrawania przy toczeniu stopów aluminium AW 2024 oraz AW 7075 . Praca
dyplomowa inżynierska. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Węglarz Karolina: Wpływ parametrów technologicznych obróbki konwencjonalnej i HSM na kształt i charakter wiórów w operacji
frezowania stopów aluminium.Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Krzysiak Sylwia: Analiza stabilności momentu obrotowego prZy frezowaniu stopu aluminium AW 2024 frezami trzpieniowymi o
różnej liczbie ostrzy. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Jaromin Joanna: Badania stabilności momentu obrotowego i jakości powierzchni po szybkościowym frezowaniu frezami dwu i
czteroostrzowymi stopu AZ 31. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Jóźwik Ewa: Stabilność momentu obrotowego przy frezowaniu współbieznym i przeciwbieżnym stopu AW 2024 frezem
dwuostrzowym w warunkach konwencjonalnych i HSM. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Cholewa Jarosław: Badania wpływu technologicznych parametrów cięcia strugą cieczy na jakość powierzchni i dokładność
geometryczną elementów wykonanych ze stopu magnezu Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Kulasza Przemysław: Analiza porównawcza wybranych wskaźników skrawalności przy frezowaniu stopów aluminium AW3103 i
AW7075 . Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Kość Marek; Analiza porównawcza odporności na zapłon wiórów Mg w stanie suchym i zwilżanych olejem mineralnym. Promotor:
prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Pikula Marcin: Pomiar sił podczas frezowania powierzchni krzywoliniowych frezami trzpieniowymi o zmiennej sztywności .
Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski
Prace dyplomowe
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Prace inżynierskie planowane do obrony
Ewelina Kulik
Temat: Analiza stabilności obróbki zintegrowana z systemem CAM
Opiekun naukowy: dr inż. Rafał Wypysiński
Jakub Grzesiuk
Temat: Modelowanie wykresów stabilności zintegrowane z systemem CAM
Opiekun naukowy: dr inż. Rafał Wypysiński
Damian Lewczuk
Temat: Multimedialny kurs CAD/CAM z analizą funkcjonalności strategii dedykowanych do obróbki stopów
aluminium i materiałów trudnoskrawalnych
Opiekun naukowy: dr inż. Rafał Wypysiński
Tomasz Matejewski
Temat: Projekt stanowiska laboratoryjnego do określenia charakterystyki dynamicznej
Opiekun naukowy: dr inż. Mirosław Nejman
•
Prace magisterskie przewidziane do obrony w 2012 roku
•
Flis Ewa: Analiza wpływu warunków chłodzenia i smarowania na rodzaj i wielkość wiórów podczas obróbki
stopów aluminium (w opracowaniu). Promotor: prof. dr hab. inz. Józef Kuczmaszewski
Popek Aneta: Badania wybranych właściwości warstwy wierzchniej stopu aluminium AlSI10Mg po obróbce
szczotkowaniem. (w opracowaniu). Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL.
Kawka Artur: Wpływ procesu usuwania zadziorów na mikrotwardość warstwy wierzchniej stopów
aluminium. (w opracowaniu). Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL.
•
•
Wskaźniki produktu
Wskaźniki produktu
Docelowo
Uwagi
1
Liczba instytucji objętych wsparciem
3
zrealizowano
2
Liczba pracowników naukowych
zaangażowanych w realizację projektu
18
Zrealizowano
PL – 10
PW – 6
PRz – 3
3
Liczba studentów zaangażowanych w
realizacje projektu
8
Zrealizowano (znacznie przekroczono)
4
Liczba doktorantów zaangażowanych w
realizację projektu
6
Mgr inż. Jakub Matuszak – PL
Mgr inż. Paweł Pieśko – PL
Mgr inż. Ireneusz Zagórski – PL
Mgr inż.. Maciej Włodarczyk - PL
Mgr inż. Robert Ostrowski – PRz
5
Liczba nowych miejsc pracy (EPC)
związanych z działalnością B+R powstałych w
trakcie realizacji pracy
0
Nie dotyczy
6
Liczba przedsiębiorstw współpracujących z
jednostkami naukowymi w trakcie realizacji
pracy
5
PZL Świdnik, PZL Rzeszów, PZL
Mielec, Ultratech Sp.z o.o.,
Margański&Mysłowski, sp. z o.o.
7
Liczba aparatury badawczej zakupionej w
związku z realizacją projektu
6
PL – 2 szt., PW – 0, PRz. – 3
Wskaźniki rezultatu
Lp
Wskaźnik rezultatu (określenie)
Wartość docelowa
Stan aktualny
Uwagi
1
Liczba wdrożeń powstałych w wyniku
realizacji strategicznych programów
badawczych
0
0
nie dotyczy
2
Liczba wdrożeń powstałych w wyniku
realizacji projektu badawczego
1 niekomercyjne
w realizacji
3
Liczba skomercjalizowanych
wyników badań B+R wykonanych w
jednostce naukowej
1
w realizacji
4
Liczba bezpośrednio wytworzonych
nowych miejsc pracy
0
0
5
Liczba wytworzonych nowych etatów
badawczych
2
0
6
Liczba zgłoszeń patentowych
4
3
7
Liczba publikacji powstałych w
wyniku realizacji projektu
18
27 publ., 15 referatów
zrealizowano
8
Liczba stopni naukowych
uzyskanych bezpośrednio w związku
z realizacją projektu
Dr (3)
Hab. (1)
Mgr (8)
3 wszczęte przewody
1 monografia w red.
Ok. 20 obroniono
zrealizowano
nie dotyczy
Stan współpracy
z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
Stan współpracy z przedsiębiorstwami lotniczymi Doliny Lotniczej
W okresie sprawozdawczym współpraca obejmowała przede wszystkim PZL
Rzeszów i dotyczyła efektywności obróbki stopów magnezu (2 wizyty techniczne,
wymiana informacji e-mail)
Kontynuowana jest wymiana informacji na temat odkształceń elementów
cienkościennych w procesach obróbki, weryfikowane są w praktyce obliczenia
symulacyjne MES, dotyczy to również PZL Mielec, PZP Świdnik, Ultratech Sp. z o.o
i innych zakładów
Główne wnioski
1.
2.
3.
4.
5.
Z realizacji projektu w ostatnim okresie sprawozdawczym
Z perspektywy tzw. kamieni milowych, z 9 przewidzianych do osiągnięcia,
praktycznie osiągnięto 5, pozostałe 4 są bardzo istotnie zaawansowane
Pierwsze półrocze 2012 przyniosło istotny postęp w osiąganiu wskaźników,
zarówno produktu jak i rezultatu
Znaczna część wskaźników, zarówno produktu jak i rezultatu, została już
osiągnięta
Uzyskano bardzo dużą ilość wyników w dotychczasowych badaniach, ich
opracowanie oraz przygotowanie, również w formie informacji technicznej dla
przedsiębiorstw, będzie ważnym obszarem aktywności zespołu badawczego
w następnym półroczu
Prace przebiegają zgodnie z harmonogramem
ZB5
Dziękuję Państwu za wysłuchanie mojego wystąpienia
W imieniu Zespołu Badawczego ZB5
Józef Kuczmaszewski