Gépészmérnök és Informatikai Kar

Gépészmérnök Szak

Szegedi Sándor, JNAHKX

4181, Nádudvar, Nádas utca 15.

3515, Miskolc Egyetemváros

2

EREDETISÉGI NYILATKOZAT

Alulírott Szegedi Sándor; Neptun-kód: JNAHKX

a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős gépészmérnök

szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és

aláírásommal igazolom, hogy

Innovatív alakító eljárások vizsgálata

című szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott

szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt.

Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít:

- szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül;

- tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül;

- más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése.

Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy

plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül.

Miskolc, 2013 év November hó 22. nap

…….……………………………….…

Hallgató

3

4

5

Tartalomjegyzék

Tartalomjegyzék .....................................................................................................................5

1. Bevezetés ........................................................................................................................7

2. Irodalmi áttekintés ...........................................................................................................8

2.1. A hőmérséklet hatása az alakíthatóságra ...................................................................8

2.2. Az alakítási sebesség hatása az alakíthatóságra ....................................................... 10

2.3. A feszültségi állapot hatása az alakíthatóságra ........................................................ 10

2.4. Innovatív alakító eljárások ...................................................................................... 11

2.4.1. Külső állapottényezőket hasznosító eljárások .................................................. 11

2.4.2. Rapid Prototyping, mint innovatív technológia ................................................ 17

2.4.2.1. Az RPT technológiák kialakulása ................................................................. 18

2.4.2.2. A HSNC eljárás ........................................................................................... 19

2.4.2.3. A LOM eljárás ............................................................................................. 19

2.4.2.4. Az SLA építő technológia ............................................................................. 20

2.4.2.5. Az SLS eljárás ............................................................................................. 22

2.4.2.6. Az FDM eljárás ........................................................................................... 23

2.4.2.7. A 3DP technológia ....................................................................................... 24

2.4.2.8. Részecske belövés ........................................................................................ 25

2.4.2.9. Holografikus interferencia ........................................................................... 25

2.4.2.10. Folyékony termikus polimerizáció ................................................................ 25

2.4.2.11. Szilárd fólia polimerizáció ........................................................................... 25

2.4.2.12. Alakra olvasztás ........................................................................................... 26

2.4.3. A hydroform alakítás ....................................................................................... 26

2.4.3.1. Hydroform alakítás gumimembrán segítségével ........................................... 27

2.4.3.2. A hidro-mechanikus eljárás és a hydro-rim mélyhúzó folyamat .................... 28

2.4.3.3. Síklemez párok hydroform alakítása............................................................. 29

2.4.3.4. Hydroform eljárás mozgatható szerszámmal ................................................ 30

2.4.4. Szuperképlékeny alakítás................................................................................. 31

2.4.5. Inkrementális lemezalakítás ............................................................................. 32

2.5. Nagyszilárdságú acélok alakítása ............................................................................ 34

3. Inkrementális lemezalakítás vizsgálata .......................................................................... 39

6

3.1. A modell megtervezése és legyártása ...................................................................... 40

3.1.1. A geometria megtervezése ............................................................................... 40

3.1.2. A DMU 40 marógép ........................................................................................ 41

3.1.3. Az alakítás....................................................................................................... 43

3.2. A hajótest alakváltozási állapotának vizsgálata ....................................................... 46

3.2.1. A Vialux mérőrendszer bemutatása ................................................................. 46

3.2.2. Az optikai alakváltozás mérése ........................................................................ 48

3.2.2.1. A torzult háló kiértékelése, post-processing .................................................. 50

3.2.2.2. Az alakváltozás számítása ............................................................................ 51

3.2.2.3. A kísérlet eredményei ................................................................................... 51

4. Összefoglalás ................................................................................................................ 56

5. Summary ....................................................................................................................... 58

6. Ábrajegyzék .................................................................................................................. 60

7. Irodalomjegyzék ............................................................................................................ 61

7

1. Bevezetés

Az utóbbi évtizedekben a piaci, illetve vásárlói elvárásoknak való megfelelés, a maximális

profit elérése olyan új anyagok, formák és alkalmazások megszületését eredményezték,

melyek kialakításához, létrehozásához már nem minden tekintetben megfelelőek az eddig jól

bevált, korábban megismert alakító, alakadó eljárások. Ezért olyan technológiák kerültek

kidolgozásra és fejlesztésre, amelyek a megváltozott elvárásoknak magasabb szinten tudnak

eleget tenni minőségben és gazdaságosságban egyaránt. A hagyományos alkalmazások fix,

merev kialakítású szerszámokat használnak, amelyek a munkadarab alakját az alakító bélyeg

és matrica együttes hatásával határozzák meg. Ma már olyan eljárásokat is ismerünk, ahol

nem szükséges az alakító bélyeg és szerszám együttes munkája, ilyen például az inkrementális

lemezalakítás. Az innováció a minél gazdaságosabb termelés és a bonyolult, nagy szilárdságú

anyagok alakításának irányába tolódott el [1].

Szakdolgozatom célja, hogy ismertessem, és átfogó képet nyújtsak az innovatív alakító

eljárások jelenlegi eredményeiről és fejlesztéseiről, különböző álláspontokból megvilágítva a

technológiákat, egy összefoglalást adva minderről. Elemzem a különböző külső

állapottényezők hatását az alakíthatóságra, illetve, hogy e tényezők hogyan módosítják a

különböző eljárások technológiai paramétereit. Kutatásom kitér az előbbiekben megemlített

hatások alkalmazására a korszerű nagyszilárdságú acélok területén. Mindemellett alakítási

kísérleteket fogok elvégezni és részletezni egy innovatív alakító eljárás esetén, amely kitér a

különféle technológiai paramétereknek az alakítási technológiára gyakorolt hatásainak

vizsgálatára.

8

2. Irodalmi áttekintés

A képlékeny alakítás az a technológiai folyamat, amellyel a munkadarab alakját, méretét,

gyakran felületi tulajdonságok mellett a mechanikai tulajdonságokat megváltoztatja [2]. Az

alakítással maradó alakváltozást hozunk létre.

Különböző tulajdonságú anyagok különböző módon alakíthatók. Ezen tulajdonságok

jellemzésére használjuk az alakíthatóság kifejezést. Ez az anyagok nem elidegeníthetetlen

tulajdonsága, amely különböző tényezőktől függően módosulhat [3]. Ezeket a tényezőket két

nagy csoportba sorolhatjuk:

az anyag belső szerkezetére vonatkozó, úgynevezett belső állapottényezők,

és külső állapottényezők.

Dolgozatomban a külső állapottényezők hatását és azok hasznosítását kell a különböző

technológiákra nézve feldolgoznom, így csak erre fogom leszűkíteni ezt a széles témakört.

Három olyan külső hatást kell vizsgálnunk, amely jelentősen képes befolyásolni az

alakíthatóság mértékét:

a hőmérsékletet,

az alakítási sebességet,

és a feszültségi állapotot.

2.1. A hőmérséklet hatása az alakíthatóságra

A hőmérséklet változásával a fémek tulajdonságai jelentős mértékben módosulni fognak.

Ezért egy fém munkadarab másképpen fog viselkedni ugyanazon gyártási folyamat során, ha

különböző hőmérsékleti tartományokban végezzük azokat [4]. Az iparban három fő részre

tudjuk bontani az eljárásokat a különböző hőmérsékletek alapján [3]:

hideg alakítás,

félmeleg alakítás,

meleg alakítás.

9

A hidegalakítás egy olyan fémalakító eljárás, amelyet jellemzően szobahőmérsékleten, de

mindenképpen az újrakristályosodási hőmérséklet alatt végezzük. A fémek folyáshatára kis

hőmérsékleten végzett eljárásoknál nagyobb, ezért sokkal nagyobb erő szükséges a

hidegalakításhoz, mint például a félmeleg, vagy meleg alakításhoz. Egy fém képlékenysége

hidegalakítás során korlátozott, így csak bizonyos mértékű alakváltozást lehet elérni. Ezzel a

technológiával készült termékek nagyobb szilárdságúak és keményebbek lesznek az alakítási

keményedés hatására [4]. A hidegalakítás irányított szemcse orientációt hoz létre, amelynek

kontrolálásával a megfelelő irányokban és helyeken kiemelkedő szilárdsági jellemzőket

vagyunk képesek biztosítani. Mivel az eljárás nem igényli a munkadarab hevítését, így a nagy

alakító erő ellenére is energiatakarékosabb, mint a nagy hőmérsékleten végzett alakító

eljárások.

A félmeleg alakítás azon folyamatok megnevezésére szolgál, amelyeknek a hőmérséklete a

hidegalakítás hőmérséklete felett, de mindenképpen a rekrisztallizációs hőmérséklet alatt van.

Az eljárás csoport alapvetően a hideg- illetve melegalakítás előnyeit igyekszik ötvözni. Így itt

sem jelentkezik a revésedés, amit alapvetően a magas hőmérséklet eredményez, a

hőtágulásból, zsugorodásból származó méretpontatlanságok. Az ilyen jellegű eljárások

csökkentik az alakításhoz szükséges erőt, valamint a hőkezelés mértékét a hideg alakításhoz

képest [1].

Melegalakítás során az alakítás a rekrisztallizációs hőmérséklet felett történik. A fémek

tulajdonságai itt rendkívüli mértékben megváltoznak. Az eljárásoknál alkalmazott

hőmérsékleti tartomány lehetővé teszi, hogy szilárdsági jellemzőktől függetlenül képesek

legyünk a hidegalakításhoz képest már számottevően kisebb alakítási erő alkalmazásával a

kívánt geometria létrehozására. A hőmérséklet növelésével javul az alakíthatóság, azonban

vannak korlátozó tényezők, amelyek miatt a túl nagy hőmérséklet nem előnyös. Például a

súrlódás miatt keletkező hő olyan mértékű lehet, amelynek hatására lokálisan az anyag

olvadását eredményezheti: ennek következményeként a terhelés hatására anyagfolytonossági

hiba léphet fel [4]. Az újrakristályosodási hőmérséklet felett csökken a folyáshatár, nem

jelentkezik az alakítási keményedés, miközben a munkadarab képlékenyen alakváltozik. A

melegen alakított munkadarabokat rosszabb felületi minőség és méretpontosság, oxidok

keletkezése és dekarbonizáció jellemzi, így utólagos megmunkálás szükséges a kívánt

felületminőség eléréséhez, mindemellett biztosítani kell a munkadarab hőjét, mely költséges,

illetve a szerszám élettartamát is nagymértékben csökkenti.

10

2.2. Az alakítási sebesség hatása az alakíthatóságra

Ahhoz, hogy megtudjuk, milyen hatást fejt ki a sebesség az alakítás során, szükséges

megkülönböztetnünk a szerszám sebességét, illetve az alakváltozási sebességet. A szerszám

sebességének csökkentése nem feltétlenül jelenti az alakváltozás sebességének csökkenését is

[5].

Alapvetően a fémlemezek, csövek, profilok gyártása több lépcsőben zajlik, ez különösen igaz

komplex, összetett munkadarabok esetén. A nagy sebességgel végzett alakító technológiáknál

az eljárás stabilitása jelent kihívást, ugyanis magát a folyamatot a hibahatárhoz közel kell

végezni hibák, illetve törések nélkül.

A nagy sebességgel történő alakadó folyamatok nagyon rövid idő alatt játszódnak le. Ez nagy

gyorsulást követel meg, és ezt az energiát rövid időn belül kell alakítási energiává alakítani.

A nagy alakítási sebesség növeli az anyagok alakíthatósági határát és bonyolult alkatrészek

előállítása is lehetővé válik, ráadásul olyan anyagoké is, melyek hidegalakító eljárásokkal

nem alakíthatók. Az ilyen anyagok közé tartoznak a magnézium, a titán vagy nikkel

ötvözetek. A nagy energiasűrűséggel történő alakításokkal igen jó pontosságot tudunk elérni,

egészen nagy munkadarabok esetén is, egyetlen alakítással. Nagy sikereket értek el a sík

lemez nagysebességű alakításával a visszarugózás és a gyűrődéssel szemben [5].

2.3. A feszültségi állapot hatása az alakíthatóságra

A feszültség nyúlás diagramból kiolvasható, hogy a képlékeny alakváltozáshoz egy határozott

feszültség érték szükséges, ahol ez a változás megindul. Ez a feszültség érték az anyagok

folyási határa. A folyási határ felett a további alakváltozás biztosításához növekvő feszültség

szükséges [4]. Minél jobban alakított a munkadarabunk, annál nagyobb mértékben

felkeményedik. Ezt a jelenséget alakítási keményedésnek nevezzük [3]. A keményedés

gyakran jelent számunkra olyan problémát, melyet csak kompromisszumok árán tudunk

kiküszöbölni, de számos esetben ez a keményedés elengedhetetlen lehet a gyártási folyamat

során, ahol teherviselő, előfeszített alkatrészeket, elemeket állítunk elő.

A valódi feszültség az alakításhoz szükséges erő pillanatnyi értéke, mely szükséges az anyag

tovább alakításához. A valódi feszültséget elemezve lehet olyan releváns információkhoz jutni

11

azzal kapcsolatban, hogy mi történik az adott ponton a megmunkálás során, mivel ebből

nyerhető a gép alakításához szükséges erő illetve energiaszükséglet [4].

Különböző eljárások során a valódi feszültségek kiértékelése különböző módokon mehetnek

végbe. Például egy kovácsoló megmunkálásnál a maximális feszültség értéke kiemelkedően

fontos lehet. Azonban, mint például az extrudálás, ahol a munkadarab folyamatos alakítás

alatt áll és a deformációk egyszerre történnek, az átlagos valódi feszültség értéke lehet a

mérvadó [4].

2.4. Innovatív alakító eljárások

Az anyagmegmunkáló eljárások közül a leg energia- és anyagtakarékosabb technológiák a

képlékeny alakító eljárások [6]. A képlékeny alakítás legfontosabb hajtóereje és motorja a

gépjárműgyártás, így a technológiák fejlesztése is ezen iparág igényeinek kielégítése irányába

tolódik el. A régóta alkalmazott gépipari megmunkáló eljárások fokozatosan váltak

alkalmatlanná az új anyagok, a bonyolult, komplex formák gazdaságos előállítására. Az

egymásnak ellentmondó követelmények, az egyre szigorodó környezetvédelmi előírások

mind-mind a képlékeny alakító eljárások egy új irányvonalának felfedezését követelte. Ki kell

emelni a lemezek hydroform alakítását, a lézeres alakítást, a félmeleg- és a melegalakítást, a

szuperképlékeny alakítást, az inkrementális lemezalakítást, a technológiai folyamatok átfogó

számítógépes tervezését és modellezését, valamint a gyártás közbeni folyamatos monitoringot

és beavatkozás lehetőséget [1].

2.4.1. Külső állapottényezőket hasznosító eljárások

Alakítási sebességet hasznosító eljárások

A sebesség alakíthatóságra gyakorolt hatását elemezve elmondható, hogy a nagy sebességgel

alakított fémek képlékenysége meghatározott értékeknél lényegesen jobb, az alakítási

szilárdság pedig jelentősen kisebb, mint a hagyományos sebesség értékkel dolgozó eljárások

esetén [5].

Nagy sebességgel olyan nagyszilárdságú, kis képlékenységű anyagok is jól alakíthatók,

amelyek a régi módszerekkel nem.

12

Ismertetek néhány a sebességhatást hasznosító eljárást:

o a robbantásos,

o az elektromágneses,

o az elektrohidraulikus,

o a lézer-sokk alakítást,

o és a Hydro-pulse alakítást [5].

A robbantásos alakítások vizsgálatát csak korlátozott keretek között lehetett végezni. A cél a

nagy szilárdságú anyagok alakítása, bonyolult geometria esetén is. A technológia használata

ugrásszerűen nőtt meg az utóbbi években [5]. A széleskörű használatnak az akadályozója a

szigorú jogszabályi előírások, illetve óvintézkedések és a hosszadalmas előkészületi idő volt.

A technológia során robbanóanyagok explodálásával, hirtelen nagy sebességű áramló közeg –

többnyire folyadék, esetenként gáz energiája adja az alakítási energiát [7]. A szerszám maga

egy alakító üregből áll, így nem tartalmaz sem bélyeget, sem alakító gépet. Az üreg alakja és

mérete azonos a munkadarab alakjával és méretével. Az eljárásnál a lemezt ráncgátló

segítségével rögzítjük, majd megfelelő távolságban robbanó töltetet helyezünk el. A matrica

anyaga lehet acél, öntöttvas, vagy akár nem fémes anyag is, mint például a fa, gipsz vagy a

beton. A robbantásos alakító eljárásokat két csoportra oszthatjuk. Amikor a robbanóanyag

közvetlenül érintkezik a darabbal (contact operation) és amikor a robbanóanyagot hevítjük a

munkadarabtól megfelelő távolságban (stand-off operation). A stand-off eljárástípusnál az

energia átvitelét egy átvivő közeg útján valósítjuk meg, mely lehet víz, levegő, olaj. Az így

kialakult lökéshullám sebessége elérheti a 8000m/sec értéket is. Ennek eredményeképpen a

nyomás maximuma megközelíti a 10000MPa-t [5]. Robbantásos alakítást használnak a

hidegen nehezen alakítható anyagoknál, például a titán vagy cirkónium ötvözetek. Ezen

túlmenően alkalmazzák még csövek illetve ömlesztett anyagok alakítására például

kovácsolásnál [7]. Az alkalmazás kiterjed az autóiparra, a repülőgép és rakétagyártásra,

reaktorok építésére és az orvosi technológiák területére. Tanulmányok folytak az aktív energia

ellátás területén, ilyen a gáz generátorok (mint például az autók légzsákja) egyik technológiai

variánsa [5]. Előnye, hogy az alakítás gyors és a megfelelően ellenőrizhető és szabályozható a

gáz mennyisége és nyomása. Az ezzel elérhető tágulási sebesség és nyomás alkalmassá teszi

vágásra, csőalakításra. Azonban maga az eljárás termelékenysége lassú, a hosszú ciklusidő

miatt.

13

1. ábra Robbantásos alakítás elvi vázlata

Elektromágneses alakítás esetén a technológia a Lorentz erőket használja fel alakításra

mágneses terek pulzálásával. Egy mágneses tér az energiahordozó. Egy feltöltött nagy

kapacitású kondenzátortelep rövid idejű, néhány század szekundumos kisütése hozza létre az

alakításhoz szükséges energiát. Ez az energia egy alakító tekercsben halmozódik fel, mely

induktív kapcsolatban van a jó villamos vezetőképességű alakítandó munkadarabbal. A

mágneses energia egy része az ellenállásból adódóan hővé alakul, másik jelentős része az

alakító munkára koncentrálódik. A kondenzátorban tárolt villamos energia 85-90%-os

hatásfokkal alakítható át elektromágneses energiává. Fontos megjegyezni, hogy az eljárással

csak a jó vezetőképességű anyagok alakíthatóak [7].

Kísérletek azt mutatják, hogy egy cső külső oldalán alkalmazott kvázi statikus hidraulikus

nyomás esetén horpadások keletkezhetnek bármilyen egységes átmérőszűkülés nélkül, ezzel

szemben az EMF egységesebb [5]. Alakadó szerszámba való lemezformálás szempontjából

egy tényező kiemelkedően fontos, mégpedig az alakítási sebesség eloszlása, ahol figyelembe

kell venni a munkadarab hirtelen lassulását a szerszámmal való találkozáskor.

A lassulás különösen nagy gondot okozhat, ha a cél geometria kisszilárdságú (visszarugózás

kockázata). Ha a sebesség eloszlása egyenletes, sokkal könnyebben elérhető a kívánt forma. A

technológia alkalmas csövek/profilok nyomására, tágítására és lemezek alakítására.

14

Az elérhető mágneses nyomás 20-120MPa, vagy akár nagyobb is lehet. Maga a deformáció

100m/s alatt megy végbe, ez idő alatt a munkadarab több száz m/s sebességre gyorsul fel.

Összehasonlítva más hagyományos kvázi statikus formáló eljárással, a helyi hatások kevésbé

jellegzetesek és azonos körülmények között számos anyag formálhatósága megnő. Az

alakíthatóság nagy alakítási sebességnek köszönhetően növekedését hiperképlékenységnek

nevezzük [5].

Az elektrohidraulikus alakításnál, az elektromágneses eljáráshoz hasonlóan a villamos

energiát egy kondenzátor telepben tárolják. A villamos energiát a szerszám munkaterében

folyadékba merülő elektródok közvetítik [3]. A kondenzátor kisütésekor az elektródák között

nagy hőmérsékletű villamos ív keletkezik, ami a folyadék közeget elgőzölögteti, és az ebből

kialakuló nyomáshullám segítségével jön létre az alakítás [5]. Az elektródák és az alakítandó

munkadarab egymáshoz viszonyított helyzetétől függően végezhető a technológiával bővítő

nyomás, mélyhúzás, kivágás, azonban szűkítés nem.

2. ábra Az elektrohidraulikus alakítás sematikus vázlata

A lézer-sokk alakításnál a deformációt mechanikai nyomás által generált lökéshullámok

hozzák létre. Itt TEA-CO2 lézer segítségével nyerik ezt, melynek hullámhossza 10,6 m, az

időtartama pedig 100ns. Egy impulzussal akár 5,6MPa-os nyomás is elérhető [8]. A lézer a

felületre van fókuszálva, ahol a létrejött plazma indítja el a lökéshullámot. Az eljárással

nagyszerűen és pontosan alakíthatóvá válnak a réz illetve alumínium lemezek [5].

15

3. ábra A lézer-sokk eljárás elvi ábrája

A Hydro-pulse eljárás egy másik érdekes megközelítése a sebességhatás hasznosításának. A

technológia alapja, hogy a munkadarab alakítása egy szerszám közvetett behatásával történik,

ahol egy pneumatikus kalapács gyorsításával érik el az alakításhoz szükséges impulzust, mely

egy folyékony közegen át adódik a munkadarabra. Különböző tanulmányok folynak a

folyamat mechanizmusok, a folyamat specifikus hatások, a folyamat korlátai, a komponensek

jellemzői területén különböző fémlemez munkadarabok esetén [5].

A hőmérsékletet hasznosító alakító eljárások

A hőmérséklet, mint állapottényező jelentős szerepet játszik a szobahőmérsékleten nehezen

alakítható anyagok alakításának területén, ugyanis csökkenti a megmunkáláshoz szükséges

erőket [9]. A nagy szilárdságú és ultra magas szilárdságú acélok esetén jobb végső eredményt

is eredményezhet, de korlátokat is jelenthet az alakíthatóságra illetve az alakítás

karakterisztikájára. Általában nagyobb alakító erő szükséges és méretbeli eltérések

keletkeznek ezen acélok esetén. Ezért nagy alakító erőre és különösen nagy feszültségnek

ellenálló szerszámokra van szükség. Ahhoz, hogy e hátrányokat és korlátokat kiküszöböljék,

vagy csökkentsék, a hőmérsékletet, mint befolyásoló tényezőt nem lehet figyelmen kívül

hagyni.

Megállapították, hogy egy alumínium ötvözet alakíthatósága sokkal kisebb mértékű, mint egy

hagyományos mélyhúzó acélé. Egy növelt, de mindenképpen az újrakristályosodási

16

hőmérséklet alatt történő alakítás esetén azonban csökken a folyáshatár, az alakítási

keményedés, így nagyobb mértékű lehet az alakváltozás [9]. Magnézium ötvözetek esetében

az alapvető probléma a hexagonális rács struktúrából és az ehhez kapcsolódó kevés számú

csúszó síkból ered. Annak érdekében, hogy alkalmazni tudják ezen anyagtípusokat, és

megfelelő, komplex geometriájú formákat legyenek képesek előállítani, szükséges a nagy

hőmérsékletű alakítás. Hasonló meggondolások alapján a titán esetében is jelentős javulást

vagyunk képesek biztosítani az alakváltozó képességben, ha a hőmérsékletet 500 °C fölé

emeljük [9].

Az újrakristályosodási hőmérséklet feletti általános eljárások közé sorolhatóak:

o a meleghengerlés,

o a kovácsolás,

o a sajtolás,

o és az extrudálás [6].

Ezek az eljárások hasznosítják a magas hőmérséklettel járó metallográfiai folyamatokat. A

hőmérséklet, innovatív alakító eljárásokra gyakorolt hatását a későbbiekben fogom

részletesebben tárgyalni.

A feszültségállapot hatását hasznosító technológiák

Az anyagban vagy munkadarabban a maradó feszültségek általában károsak és kerülendőek.

Ennek oka az, hogy ezek a feszültségek elősegítői lehetnek repedéseknek vagy akár

töréseknek is, melyek súlyos problémákat okozhatnak. Azonban adódnak olyan speciális

mérnöki feladatok, ahol az egyirányú belső feszültség (alakítási textúra) sok problémára

megoldást jelenthet. Ezt az eljárást főként olyan esetekben tudjuk hasznosítani, amikor

képesek vagyunk megnövelni a munkadarab terheléssel szembeni ellenálló képességét azáltal,

hogy előfeszített teherviselő alkatrészeket hozunk létre, így a belső feszültség a külső terhelés

hatására egyenlítődik ki. Ezt a jelenséget többnyire vasbeton elemeknél alkalmazzák. De ez

nem tartozik az alakítás témakörébe. A felkeményedés, mint jelenség felhasználható még

felületek keménységének növelésére, ilyen technológia például a sörétezés. Mivel ez egy

felületkezelő eljárás, ezért ez sem tartozik az alakító technológiák témakörébe.

17

2.4.2. Rapid Prototyping, mint innovatív technológia

A kiélezett piaci verseny hatására, a fejlesztési időtartamok és költségek csökkentésére, a

gyártás megkönnyítésére, az új alkatrészek és modellek gyors tesztelési lehetőségére, még a

gyártás megkezdése előtt új alkalmazások kifejlesztése vált szükségessé. A termékek

számítógépen történő virtuális megtervezésénél csak a számítógép kijelzőjén jelenik meg a

munkadarab, az új RPT technológiák használatával azonban végrehajtható a kézzel fogható

termék-vizualizáció, melynek működése tesztelhető és kipróbálható, viszonylag rövid

időtartam alatt [10].

A lényegesen lerövidülő idő, az egyre komplexebb alakok létrehozása késztették arra az ipart,

hogy gyors, könnyen előállítható modelleket hozzanak létre, amely elősegít i a gyors

döntéshozatalt. Ezek az eljárások képesek arra, hogy számítógépen megtervezett CAD

modellekből fizikai objektumokat alkossanak.

Ezen innovatív technológiákat két nagy csoportra oszthatjuk:

Lebontó technológiák:

HSNC (High Speed NC Cutting)- nagysebességű NC marás

LOM (Laminated Object Manufacturing)

Felépítő technológiák:

SLA (Stereo Litographia)

SLS (Selective Laser Sintering)

FDM (Fused Deposition Modelling)

3DP (3D Printing)- 3D-s nyomtatás [10]

Részecske belövés

Holografikus interferencia

Folyékony termikus polimerizáció

Szilárd fólia polimerizáció

Alakra olvasztás [11].

18

Lebontó technológiák esetén a modell tömb jellegű anyagból készül, és ebből kiformálva,

lebontva állítja elő a kézzelfogható alkatrészt. Építő technológiáknál pedig a CAD modellt,

szeletekre bontva építi fel, az eljárásoktól függően különböző módokon.

A technológiától függően a modell anyaga lehet:

Folyadék (SLA)

Szilárd

tömb (HSNC)

lemez (LOM)- fólia polimerizáció

huzal (FDM)

por

egy komponensű (SLS)

kétkomponensű (SLS, 3DP)

egy komponensű ragasztó anyaggal (3DP).

A technológiáknál alkalmazott alapanyagok minőségére az egyes alkalmazásoknál részletesen

kitérek.

2.4.2.1. Az RPT technológiák kialakulása

Az RPT technológiák kialakulását a topográfia és a fotográfia fejlődése tette lehetővé. J.E.

Blunther az 1980-as évek elején egy új 3D-s módszert javasolt domborzati térképek

modellezéséhez. Vékony viaszlapokra vittek fel a különböző magassági szinteket a

szintvonalas térképeknek megfelelően. Az egyes szinteknek megfelelő területeket kivágták, és

a rétegeket a megfelelő pozícióban egymásra olvasztották. Ezzel mind a negatív, mind a

pozitív formát elő tudták állítani. A két fél közé nedves papírlapot helyezve előállíthatóvá vált

a dombornyomású háromdimenziós térkép [10].

A fotográfia a következő módon járult hozzá az innovációhoz: egy lemásolandó

munkadarabot egy kör alakú szoba középpontjában helyezték el. A teret huszonnégy

egyforma részre osztották és minden egyes szektorba a darabtól egyenlő távolságban egy-egy

fényképezőgépet állítottak fel. Ezek után a fényképezőgépeket egyszerre exponálva,

túlexponált nagy kontrasztú képeket készítettek. Az így előállt képeken mind a huszonnégy

részhez tartozó kontúrvonal jól kirajzolódott. Egy huszonnégy részre osztott modelltömbre

19

rávetítették ezeket a kontúrokat, és kézi erővel lefaragták a kontúron kívül eső anyagrészeket.

Majd az átmeneteket eldolgozták, lecsiszolták és előállt a kész modell [10].

2.4.2.2. A HSNC eljárás

A HSNC (High Speed NC Cutting) eljárás esetén a modellek nagy sebességű NC marással

létrehozott munkadarabok, amelyek szélsőséges technológiai paramétereket alkalmazó NC

gépeken készülnek. Általában a teljesítmény nem változik, az ω szögsebességet növelve az M

nyomaték csökken, emiatt könnyebb szerkezetű gépek építhetők és ezzel kezelhetővé válnak a

nagy sebességű mozgásokból eredő dinamikus hatások is [10]. A számítógépen betáplált

CAD modellt a marógép munkálja készre. A darab anyaga minden forgácsolható anyag lehet,

főleg fém tömböket alkalmaznak az eljárás során. Mivel ez a terület főleg a

forgácsoláselmélethez tartozik, ezért dolgozatomban nem térek ki rá részletesebben.

2.4.2.3. A LOM eljárás

A LOM (Laminated Object Manufacturing) eljárás esetén a modell egymásra ragasztott

papírtekercsből, műanyagból, fémből, vagy kompozit lapból állítható elő. Az egyes rétegeken

a kontúrt lézersugár vágja ki egy előre megtervezett CAD modell segítségével, a munkadarab

térfogatán kívül eső részeket pedig rácsszerűen, azonos pozicionálással fel kell szeletelni,

hogy a modell későbbi kibontását egyszerűsítse [10]. A modellen kívül eső részeket vagy egy

vákuumos elszívó rendszerrel eltávolítják vagy az alkatrész megtámasztásának segítésére a

munkaasztalon hagyják. A papírtekercsre a ragasztó előzetesen felhordásra került, így azt csak

fel kell melegíteni a kötési hőmérsékletig és a lamináló hengerrel rá kell hengerelni az előző

rétegekre. Az eljárás működési elvét a 4. ábra mutatja. A munkadarab számára nem szükséges

alátámasztást tervezni, ugyanis a modelltömb rögzíti a darabot a munkatérben. A rétegek

sorozatos egymásra ragasztásával halmozott magassági hiba jöhet létre, emiatt minden réteg

után a tömb valódi mérése szükséges, a következő réteg kontúrját a mért magasság alapján

újragenerálják a CAD modell szeletelésével. A modell anyaga gyakorlatilag bármilyen fólia

(lemez) anyag lehet, így papír, különböző fémek, műanyagok, rostok, szintetikus anyagok,

kompozitok vagy akár üveg is. A rétegek közötti vastagság a 0,05 és 0,1 mm-es tartományba

tehető. A rétegek vágásához általában CO2 lézert alkalmaznak, amelynek teljesítménye 25-

50W. A technológia építési sebessége körülbelül 100 réteg/óra [12]. Mivel az eljárás során

csak a kontúrokon kell végighaladnia a lézernek így az RPT technológiák közül ez a

20

leggyorsabb. A kész modell papír alapanyag esetén a fához hasonló tulajdonságokkal

rendelkezik, mely festhető és csiszolható is.

4. ábra A LOM eljárás elvi vázlata

2.4.2.4. Az SLA építő technológia

Az SLA (Stereo Litographia) az első kereskedelmi forgalomban is kapható és legszélesebb

körben elterjedt RPT technológia. Az eljárás folyékony fényre vulkanizálódó polimer-

gyantából akrilátból lézersugár impulzusok sorozatával rétegenként keményítve alakítja ki a

modellt. A fotonok hatására a kis molekulák (monomerek) nagy molekulákká

polimerizálódnak. Itt nem elegendő csak a kontúr vonalán végighaladnia a lézernek, a

kontúron belüli térrészt is meg kell szilárdítani, ezért ez egy lassabb eljárás, mint a LOM. A

fotopolimer anyagot tartalmazó medence felszínén pásztázik a lézersugár, amely

párhuzamosan, majd keresztirányban haladva szilárdítja meg az anyagot. A sugár X és Y

irányban annyira elhajlik a galvanométer vezérelt tükrök segítségével, hogy az befutja az

egész felületet [12]. A réteg elkészülése után a munkaasztal egy rétegnyit süllyed le, majd egy

21

új réteg felvitelével épülhet a modell következő „szelete”. Így a modell tulajdonképpen alulról

felfelé épülve alakul ki. Megfigyelhető a kész munkadarabon a réteges felépítettség. Az

eljárás vázlatát mutatja be az 5. ábra. A kész darabot hőkezelésnek kell alávetni a nagyobb

szilárdság elérése érdekében. A berendezés illetve az alkalmazott polimer-gyanta is

meglehetősen drága, azonban nagyon jó felbontású és finom modell készíthető a

technológiával. Az eljárás alkalmazásánál külön figyelmet kell fordítani a darab megfelelő

megtámasztására, ugyanis felborulhat, így a CAD modellt ennek a figyelembevételével kell

megtervezni [12]. Néha szükséges a belső méhsejt kialakítás vékonyfalú, magas alakzatok

esetén. A technológia anyaga öt kereskedelmi forgalomban is kapható fotopolimer gyanta.

Mindegyik egyfajta akrilát. A technológiával elérhető méret és alakpontosság 0,1%, ami

nagyobb méretű modelleknél sem haladja meg a 0,5%-ot. A rétegek vastagsága 0,1 és 0,7 mm

közé tehető. Általában hélium-kadmium vagy argon-ion lézert alkalmaznak. A modell

alapjául szolgáló fotopolimer anyag meglehetősen drága, ráadásul hőre keményedő polimer,

így újraolvasztás után már nem alkalmazható újra [10].

5. ábra Az SLA technológia elvi vázlata

22

2.4.2.5. Az SLS eljárás

Az SLS (Selective Laser Sintering) technológia CO2 lézer segítségével folyadék helyett

finomra őrölt por alapanyagot szintereléssel, rétegenként, impulzusok sorozatával rögzít

egymáshoz [12]. A berendezés egy vékony réteget terít a munkaterületre, melyet az anyag

olvadáspontjánál alacsonyabb hőmérsékletre melegítünk elő. A lézernyaláb mentén a por

szinterelési hőmérsékletre hevül, így egymáshoz köt. Azon részek, melyet a sugár nem érint, a

munkadarab megtámasztására szolgálnak. Ha egy réteg elkészült, akkor új porréteget terít le a

berendezés majd a folyamat kezdődik előröl. A 6. ábra a technológia működési elvét

prezentálja. Az eljárás számos lehetőséget kínál. A modell alapanyaga lehet polikarbonát,

PVC (polivinil-klorid), ABS (acrylonirile butadine sztirol), nejlon, gyanta, poliészter,

polypropane, poliuretán is [12].

Jelenleg is folynak fejlesztések, amelyek fém, illetve kerámia alapanyagra is igyekeznek

kiterjeszteni a technológiát. Az eljárás átlagos pontossága 0,1 és 0,3 mm-es tartományba esik,

míg egy-egy réteg vastagsága 0,07-0,3 mm lehet. A modell őrölve újra felhasználhatóvá válik.

Az elkészült darab általában fehér színű és porózus szerkezetű, az alkatrész szilárdsága

impregnálással tovább növelhető [10].

6. ábra Az SLS eljárás elvi vázlata

23

2.4.2.6. Az FDM eljárás

Az FDM (Fused Deposition Modelling) technológia alapja, hogy extrudált ,hőre lágyuló

műanyag rétegeket helyez egymásra. Egy előtoló rendszer segítségével jut a műanyag szál a

fűtött FDM extrudáló fejbe, amelynek mozgását számítógép vezérli. A fejben lévő izzószál

ellenállása segítségével felmelegszik, mely megolvasztja a benne haladó műanyagot és csepp

formájában leválva kerül a munkaasztalra. A fej végigköveti a pontos körvonalat. Miután a

réteg elkészült, a fej eltávolodik a munkatértől és egy újabb réteg építésébe kezd. A

technológiát a 7. ábra szemlélteti.

A technológia lehetővé teszi különböző anyagok használatát, például viaszt, nylont, melyet

színes állapotban is kezelni tud, így színezett modellt is képes előállítani [12]. A viaszhuzalos

eljárást általában precíziós öntéseknél alkalmazzák. A folyamat során fellép némi

anyagveszteség is. Általában nincs szükség a munkadarab megtámasztására, de a kiugró

részekhez a torzulás elkerülése érdekében mégis alkalmazandó. A modell szilárdsága

nagyobb, mint SLS eljárás esetén [10].

7. ábra Az FDM eljárás

24

2.4.2.7. A 3DP technológia

A 3DP (Three-Dimensional Printing) eljárás alapjában véve egy olyan 3 dimenziós modell,

amely számítógép segítségével 2 dimenziós részekre vágott szeletekből építkezik. Egy adott

mennyiségű porréteg terül el a munkahenger felületén, és egy tintasugaras nyomtatóhoz

hasonlóan, a fejből érkező csepp formájú ragasztó impulzusok kötik egymáshoz a

részecskéket, a CAD modellnek megfelelően. Miután az adott réteg elkészül, a munkaasztal

lesüllyed egy rétegnyit és új por réteget terít szét [12].

Az eljárás folyamatát a 8. ábra mutatja be. A kész modellt hőkezelésnek kell alávetni annak

érdekében, hogy fokozza a ragasztó kötését a részecskék között. A nem kívánatos

pormennyiséget pedig eltávolítjuk. A technológia során alkalmazhatunk alumíniumoxidot és

alumínium-szilícium-dioxid kerámia porokat, kötőanyagként pedig amorf vagy kolloid

szilícium karbidot. Tartóelemek tervezése nem szükséges, hiszen a nem megkötött

porrészecskék támasztóágyként funkcionálnak. Az ilyen eljárással készült munkadarabok

szilárdabbak, mint az SLS eljárás esetében [10].

8. ábra A 3DP technológia

25

A ragasztó anyagához kevert színanyaggal pedig színes modelleket is készíthetünk, amellyel

esetlegesen ábrázolni tudjuk az egyes alkatrészeken egy véges elemes szoftver segítségével

megalkotott feszültségeloszlásokat is. Így könnyebben szemrevételezhető és fejleszthető

darabok születhetnek.

2.4.2.8. Részecske belövés

Egy Piezo tintasugaras nyomtatóhoz hasonlóan működő Piezo-elektromos belövő fej

segítségével körülbelül 50μm átmérőjű, megolvasztott részecskéket egymás mellé lőve

alkotjuk meg a modell egy keresztmetszeti rétegét. Erre rétegezzük a további rétegeket és így

áll elő a kész 3D-s modell. A technológiából eredendően nagyjából minden kis olvadáspontú

anyag alkalmas ilyen célra, például viasz, termoplasztikus műanyagok, kis olvadáspontú

fémek. A termelékenység volumenét növelhetjük, ha egymással párhuzamosan több belövő

fejet is alkalmazunk. Ipari kereteken belül megvalósításra került 32 egymással párhuzamosan

működő fej üzemeltetése is, amellyel így 1kg/h-s belövési teljesítmény is elérhető alumínium

esetén [11].

2.4.2.9. Holografikus interferencia

A gyors prototípus gyártás egyik érdekes eljárás változata. A modell kész felszíne gyorsan

elkészíthető, a technológia fotopolimerizáción alapul. A prototípus 3D-s CAD rajzból

előállított negatív holografikus filmmel holografikus képet hozunk létre, amelyet egy

tartályban lévő, folyékony halmazállapotú, foto-érzékeny monomer műanyagba vetítenek. Ez

a vetített kép generálja a műanyagban a polimerizációs folyamatot, ezzel építve fel a

prototípus felületeit [11].

2.4.2.10. Folyékony termikus polimerizáció

A technológia hasonlít a sztereolitográfiához, de az alapanyag itt nem foto érzékeny, hanem

hőre keményedő műanyag. A műanyag polimerizálásához szükséges hőmennyiséget a

technológiában alkalmazott lézersugár biztosítja. A kész, kikeményedett részek mérete és

ebből kifolyólag a prototípus pontossága a hődisszipáció mértékétől függ [11].

2.4.2.11. Szilárd fólia polimerizáció

Az eljáráshoz egy félig polimerizált műanyag fóliát használunk, amelyeket rétegenként

egymásra helyeznek. A rétegeket felfektetés után egyesével, a prototípus adott

26

keresztmetszetének megfelelően világítják meg, aminek hatására a fénnyel kezelt rész végleg

polimerizálódik és az előző rétegekhez köt. Az így kötésbe kerülő részek között oldhatatlan

kötés jön létre, míg a nem megvilágított egységek oldással eltávolíthatóak [11].

2.4.2.12. Alakra olvasztás

Az eljárás lényege az, hogy egy síkban mozgatott ívhegesztő pisztollyal fém szalagot

olvasztanak meg, illetve szálat, amelyet így az előzőleg már leolvasztott rétegekhez kötnek.

Egy jól megválasztott, szabályozott hűtéssel gyors szilárdulást érünk el. A technológiával

készíthető prototípus felülete durva, valamint méretpontossága rosszabb, mint 1 milliméter

[11].

2.4.3. A hydroform alakítás

Az innovatív alakító technológiák területén kiemelkedő szerepet játszik a folyadéknyomásos

alakító eljárás. Az eljárás elve azon alapszik, hogy az alakítás során minél negatívabb a

hidrosztatikus feszültségkomponens, annál nagyobb az anyagok alakváltozó képessége.

Ezáltal a kevésbé alakítható anyagok is jelentős alakváltozásra képesek, mindemellett a

hagyományos eljárásokkal nehezen vagy csak több lépésben alakítható komplex

munkadarabok akár egy lépésben is készre gyárthatóak.

A folyamat során nagynyomású folyadékkal egyidejűleg az alakítás típusától függő irányú

alakító erővel, nagymértékű hidrosztatikus nyomással kényszerítjük a darabot az alakadó

üreg, bélyeg kitöltésére [1][13]. A hagyományos mélyhúzással szemben több előnnyel is

rendelkezik. Ilyen a jobb alakíthatóság, a jobb felületi minőség, a kisebb visszarugózás, jobb

alakítási textúra, és lehetővé teszi a bonyolult formák kialakíthatóságát is. A technológia

elterjedt mind az autó, mind a repülőgépiparban, mint karosszériaelem megmunkálás. Sok

műszaki problémánál, mint például az új anyagok kezelése és alakítása, ésszerű megoldást

jelent. Legyen szó akár magnézium ötvözetű, kompozit vagy több rétegű lemezekről,

előszeretettel alkalmazott technológia [14].

Az utóbbi években jelentős erőfeszítéseket tettek a hydroform eljárások szobahőmérsékleten,

illetve könnyű anyagok alakításánál történő alkalmazására. Elkezdték a hőmérsékletet, mint

befolyásoló tényezőt hasznosítani az eljárás során. Néhány kutatás a termikus hydroform

alakítást elemzi cső alkatrészek esetén, illetve a falvastagság eloszlást, a mikroszerkezetet

alakítás előtt, után valamint a feszültség eloszlást alumínium ötvözetek emelt hőmérsékletű

27

alakítása esetén. Szintén kutatások folynak anyagvizsgálati módszerek segítségével, amellyel

meg szeretnék határozni különböző alumínium és magnézium ötvözetű anyagok, optimális,

növelt hőmérsékleten történő hydroform alakítási stratégiáját [13][9].

Érdekes eredményeket tettek közzé magnézium ötvözetű lemezalakítással kapcsolatban,

melyben bizonyították, hogy szobahőmérsékleten nagy kiterjedésű repedések jelentek meg,

míg beállított (200-250°C) hőmérsékleten repedéseket nem észleltek. Magnézium ötvözet

növelt hőmérsékletű hidro-mechanikus mélyhúzásával mutatták be az eljárásban rejlő

lehetőségeket. A vizsgálatok alapján levont következtetés az, hogy összehasonlítva a

hagyományos mélyhúzó eljárásokkal, viszonylag kisebb hőmérsékleten nagyobb húzási

határviszony érhető el. Az eljárás során a hőmérséklet, mint folyamatbefolyásoló tényező,

kiemelten fontos.

A következőkben a Hydroform eljárások néhány változatát fogom bemutatni:

a Hydroform alakítást gumimembránnal,

a Hidro-mechanikus és Hydro-rim mélyhúzó eljárást,

a síklemez párok Hydroform alakítását,

és a mozgatható szerszámmal történő Hydroform alakítást.

2.4.3.1. Hydroform alakítás gumimembrán segítségével

Az eljárás e változatánál egy gumi membránt alkalmaztak. A membrán, a hidraulikus kamra

és a ráncgátló egy korai formája a lemezek hydroform alakításának. Az eljárást kis gyártási

volumennél alkalmazták autóipari panelek és repülőgépek burkolatánál.

9. ábra A gumimembrános hydroform eljárás

28

A 9.ábra a része a technológia sematikus vázát, a b része pedig egy, az eljárással készült

munkadarabot mutat be. Számos előnyös tulajdonság jellemzi az eljárást, ilyen például a jobb

felületi minőség, illetve a bonyolultabb munkadarab készítésének lehetősége. Azonban

jelentős hátránya a folyamat kis hatékonysága, és a nagy présgépek igénye. Továbbá gyors

tönkremenetel jellemezte a gumi membránt és nehezen volt felügyelhető a ráncosodás [14].

2.4.3.2. A hidro-mechanikus eljárás és a hydro-rim mélyhúzó folyamat

A hidromechanikus mélyhúzó eljárást a gumimembrános hydroform alakítás alapján

dolgozták ki. Nyomás állítja elő a bélyeg lefelé mozgását a folyadék kamrába, vagy egy

hidraulikus rendszer, ugyanis itt nem alkalmaznak gumimembránt. Így könnyű előállítani az

alakításhoz szükséges nyomást. A szerszám a hagyományos eszközhöz hasonló kialakítású. E

paraméterek teszik lehetővé a kedvezőbb hatásfokot. A munkadarabok kialakítása egészen

bonyolult is lehet, illetve a húzási viszony is jelentősen növelhető a hagyományos

eljárásokhoz képest [14]. Számos alkalmazási területe van az eljárásnak. Alapvetően a

hydroform alakításnál a folyadék megfelelő tömítésének eléréséhez a ráncgátló nagyobb

erővel szorítja le a munkadarabot, így nehezítve meg a lemez mozgását a munkatérben.

Bizonyos mértékig a sugárirányú hidromechanikai mélyhúzó (hydro-rim:folyadék perem

nyomással segített hydromechanikus mélyhúzás) folyamattal megvalósítható a könnyebb

mozgás, ahol is a lemez peremére hat a folyadék nyomása így segítve a munkadarab

mozgását. Mindezek mellett egy plusz radiális nyomófeszültség kialakulásával javul a

munkadarab alakíthatósága is.

10. ábra A hidro-mechanikus és a hydro-rim technológia

29

A folyamatok sematikus vázlatát a 10. ábra mutatja, ahol az a jelzésű a hidro-mechanikus, a b

pedig a hydro-rim eljárást ábrázolja.

2.4.3.3. Síklemez párok hydroform alakítása

Egy különleges este a hydroform alakításnak a hegesztéssel lezárt fémlemez párok alakítása.

A körvonal mentén lézerrel hegesztett síklemezek közötti részt egy folyékony közeggel

töltjük ki és egy hidraulikus rendszerrel nyomás alá helyezzük. A nyomás hatására megindul a

képlékeny alakváltozás majd további alakváltozás jön létre a szerszámmal való érintkezés

hatására. Azonban körülményes a radiális előtolás megvalósítása, mivel lényegében az

alakítás teljes mértékben domború. Az előnye az, hogy a nyomás egyfajta önszabályozást

valósít meg. Egy másik megvalósítható variáció az, hogy a szerszám rendszer egy felső, egy

alsó szerszámból, valamint egy köztes lemezből álljon. A középső lemez alkalmazható

egyedül vagy az alsó és felső elemmel együtt.

Nyomó csövet lehet csatlakoztatni vagy leválasztani. Általában az alsó és felső részben lévő

munkadarabok formája azonos, ha a nyomó cső csatlakoztatva van, míg ha nincs, akkor a

munkadarabok függetlenek egymástól. Valójában elkülönülve alakíthatóak [14]. Ez az eszköz

a megvalósítója az összetett deformációnak húzás és domborítás esetén.

11. ábra Síklemez párok hydroform alakítása

30

2.4.3.4. Hydroform eljárás mozgatható szerszámmal

A mozgatható szerszámmal történő hydroform alakításnál egy kombinált szerszámot

alkalmazunk, mely egy fix és egy mozgatható részből áll [14].

12. ábra Hydroform eljárás mozgatható szerszámmal

A technológia képes összetett húzási és domborítási feladatokat megvalósítani, bonyolult

kialakítást létrehozni nehezen alakítható anyagoknál. A munkadarab a peremrészen

megnyúlik az alakítás során, amely biztosítja az összetett alakváltozáshoz szükséges

anyagmennyiséget, a mélyhúzást és a domborúságot. A mozgatható szerszám érintkezik a

munkadarabbal a folyamat korai szakaszában. A képlékeny alakváltozásra és deformációra a

szerszám és a munkadarab érintkezésénél kerül sor. A lemez alakítási mértéke növelhető. A

technológia alkalmas komplex geometriájú, alumínium-ötvözetek, kis alakíthatósági

jellemzőkkel rendelkező könnyűfém ötvözetek, mint például az alumínium-lítium ötvözetek

és magnézium ötvözetek alakítására [14].

A szerszám élettartama nagy, a hidraulikus rendszer használata miatt, nehezen sérül vagy

kopik. Továbbá könnyű módosítani a terméket, a ráncgátló sokoldalúsága és a szükségtelen

bélyegcsere miatt, egyedül az alakadó alkatrészeket kell módosítani. A folyamat a

hagyományos eljárásokkal szemben jobb alakot, nagyobb méret pontosságot, kisebb

visszarugózást eredményez, kisebb szerszámköltséggel és nagyobb termelékenységgel. A

technológia különösen alkalmas bonyolult alakú, változatos, nagyméretű, kis sorozatú

alkatrészek gyártására. A gyors megvalósításnak köszönhetően előszeretettel alkalmazott

eljárás az új termékek előállítására, a repülőgép iparban valamit az autó iparban, prototípusok

31

gyártásában. Ez a rugalmas gyártási technológia lerövidíti a tervezéstől a megvalósításig tartó

időszakot, ezzel olcsóbb és rövidebb fejlesztési ciklust valósít meg. A 13. ábra a hydroform

alakítással, rozsdamentes acélból és magnézium ötvözetből készült alkatrészek láthatók.

13. ábra Hydroform eljárással készült alkatrészek

2.4.4. Szuperképlékeny alakítás

A fémek alakíthatósága szuperképlékeny állapotban jelentősen nő. E tulajdonság számos

ötvözetnél megfigyelhető. Ilyen például a Mg+6%Zn+0,6%Zr vagy az AlTi4V6 is. A

hagyományos képlékenyalakító eljárásoknál az alakítási szilárdság alapvetően az alakváltozás

mértékétől és lényegesen kisebb mértékben az alakváltozási sebesség függvénye.

Szuperképlékeny állapotban ezen függések pont ellentétesek. A folyási feszültség rendkívül

érzékeny az alakváltozási sebesség változására, de az alakváltozás mértékére nem. A

szuperképlékenységre jellemző mechanizmusok közül ki kell emelni a szemcsék egymáson

való csúszását, a szemcséken belüli diszlokációs csúszósíkokat, illetve a diffúziós kúszási

folyamatokat. A szuperképlékeny ötvözeteknél van egy olyan alakváltozási

sebességtartomány, ahol az anyag nagy alakváltozási képességgel és nagy sebességkitevővel

rendelkezik [15]. A szuperképlékeny alakítás megvalósításához először is a szuperképlékeny

alakváltozás paramétereit kell biztosítani. Mégpedig az ultra finom (dátl=2-5 m)

szemcseméretű, kétfázisú szövetszerkezetet, a szélsőségesen kis alakváltozási sebességet

( és a nagy sebességérzékenységet (m> 0,5). Ezen paraméterek

biztosítása esetén szélsőségesen nagy, bizonyos ötvözeteknél akár 1000-1500%-os nyúlás,

szélsőségesen nagy alakváltozás valósítható meg, repedések és törések megjelenése nélkül.

Segítségével komplex, összetett munkadarabok is akár egy lépésben is készre alakíthatóak

[1][9].

32

2.4.5. Inkrementális lemezalakítás

Az inkrementális lemezalakítás az innovatív alakító eljárások egyik új irányvonala.

Segítségével rugalmas gyártófolyamatot vagyunk képesek megvalósítani. Maga az eljárás egy

olyan alakító technológia, ahol a munkadarab geometriáját matrica nélkül, általában egy

gömbvégződésű alakító bélyeggel határozzuk meg. Az alkatrész formájának leképezését CNC

vezérléssel tudjuk megvalósítani. Az eljárás egyik hatalmas előnye, hogy bármely legalább

háromtengelyű CNC vezérlésű univerzális marógéppel lehetséges az alakítás elvégzése. Így

viszonylag alacsony költséggel, bonyolult alkatrészek állíthatók elő, a hagyományos alakító

eljárásokhoz képest nagyobb alakváltozással. Az eljárás hátránya, hogy jelentős az időigénye,

így ipari méretekben sorozat- és tömeggyártásban nem alkalmazható, viszont prototípusok

gyártásánál kiválóan alkalmazható, ugyanis nem szükséges különleges célszerszám előállítása

a munkadarab létrehozásához.

Az alakítási folyamatot elemezve két alapvető csoportot hozhatunk létre. Lehet szimmetrikus

vagy aszimmetrikus. Mindkét alapcsoport fő jellemzője az, hogy az alakítást egy viszonylag

egyszerű konstrukciójú, sokcélúan hasznosítható bélyeggel végezzük, amelynek térbeli 3D

mozgását CNC vezérléssel hajtjuk végre. A lemez síkját az X és az Y tengely határozza meg,

míg a Z tengely a bélyeg elmozdulását jelöli, mely irányban az alkatrész alakítása történik. A

második, azaz az aszimmetrikus alakítás további alcsoportokra bonthatóak [16]. Egypontos

inkrementális alakítás (Single Point Incremental Forming – SPIF), amikor a szerszám egy

ponton érintkezik az alakítandó felülettel. Ez történhet ellenbélyeggel, illetve nélküle is.

Kétpontos inkrementális alakítás esetén végezhetjük az eljárást részleges matricával, vagy

teljes matrica segítségével is [17]. A 14. ábra mutatja be mindezt.

14. ábra Az inkrementális alakítás változatai

33

Napjainkban számos kutató tevékenység irányul a növelt hőmérsékleten történő inkrementális

lemezalakításokra. Ilyen például titán lemezek elektromos hevítésű inkrementális alakítása.

Az eredmények azt mutatják, hogy az inkrementális alakítás és a bevitt hőmennyiség együttes

hatására fokozódik a titán alakíthatósága.

Az eljárás legfontosabb paraméterei a falszög (α), a lemezvastagság (t), a szerszám átmérő

(d), a szerszám forgási sebessége (vR), valamint a bélyeg Y és Z-tengely irányú elmozdulásai

(Δy és Δz) jelentik [18]. A 15. ábra ezen jellemző paramétereket szemlélteti.

15. ábra Az inkrementális alakítás sematikus ábrája a technológiát jellemző

paraméterekkel

Alapvetően szerszámként csak egy alakító bélyeg szükséges. A legelterjedtebb a

félgömbvégződésű, tömör bélyeg, mely a megmunkálás során folyamatos kapcsolatot biztosít

a munkadarab és a szerszám között. Kis falszögek esetén a bélyeg szerszám átmérőjét

kisebbre kell választani a bélyegvégződés átmérőjénél, a bélyegszár és az alakítandó alkatrész

érintkezésének elkerülése miatt. Erre már a bélyeg útjának tervezésénél és programozásánál is

különös figyelmet kell fordítani [16]. Kutatások folynak a technológia folyamat

paramétereivel kapcsolatban, úgy, mint a szerszámátmérő, az előtolás értéke, a felületek

közötti súrlódás, a megfelelő kenőanyag, hogy a kereskedelmi forgalomban kapható titán

lemezek jól alakíthatóságát akár szobahőmérsékleten is biztosítani lehessen [9]. Néhány

jellemző szerszámvégződés típust mutat be a 16. ábra.

34

16. ábra Néhány jellemző bélyegkialakítás

2.5. Nagyszilárdságú acélok alakítása

Napjainkban az egyik legmeghatározóbb ipari terület az autóipar. A fejlesztések iránya egyre

inkább a gazdaságosság és a környezettudatosság felé mozdul el. Ennek egyik lehetséges

megoldása az autók tömegének csökkentése, a jármű szerkezetének és struktúrájának

optimalizálása, új alapanyagok használatával. A nagy- és ultra nagy szilárdságú acélok

használatával, vékonyabb elemekből felépülő konstrukciót lehet létrehozni, melyek

súlycsökkenést eredményeznek.

Azonban ezen anyagok alakítására már nem megfelelőek a hagyományos hidegalakító

eljárások. Egy új, dinamikusan fejlődő technológia a nagyszilárdságú acélok melegalakítása

és az alakítást követő hőkezelése, a munkadarab szerszámmal együtt történő szabályozott

hűtésével. Az eljárás előnye, hogy az alakítás austenites állapotban (T=900-950oC-on), az

ekkor jelentősen kisebb szilárdságú és jó alakíthatósági jellemzőkkel rendelkező lemezen

történik. A készre alakítást követően, a szabályozott hűtés során egy martenzites

fázisátalakulás játszódik le, amelyet követően nagyszilárdságú (Rm≈1500 MPa) kész

alkatrészt kapunk.

A gépjárművekben általánosan alkalmazott perlites acélokhoz képpest az így előállított HSS

(High Strength Steel) a jármű tömegét akár 30%-al is képes csökkenteni, komplex geometriák

előállítása mellett, jelentős mechanikai szilárdság biztosításával.

35

Ennek oka, hogy az austenit a melegalakítási hőmérsékleten optimális képlékenységgel és

alakíthatósággal rendelkezik. A HSS kiváló mechanikai tulajdonságokkal (nagy szilárdsággal

és keménységgel) és könnyű súllyal rendelkezik, az alakítást követő edzés után. A meleg

sajtolás vékonyabb HSS lemezek esetén fontos szerepet tölt be a járművek tömegének

csökkentésében.

Az eljárást a 17. ábra mutatja. Ha a hőmérséklet túl kicsi, akkor az austenit átalakulás nem

megy végbe, ha pedig túl nagy, akkor szemcsedurvulás következik be. Mindkettő csökkenti a

szakító szilárdság értékét. Köszönhetően az ausztenitesített HSS kiváló alakíthatóságának, jól

alakítható komplex és pontos alkatrészekké. Az edzés során a megfelelő hűtési sebességgel

biztosítható a HSS ideális mikroszerkezete, amelyben több mint 95% martenzit és nagyon kis

mennyiségű austenit van jelen. Ez a technológia azt is garantálja, hogy a HSS munkadarabok

nagy szilárdságúak, és nem tartalmaznak hibákat, mint például törést és felületi

egyenetlenséget [19].

17. ábra A hot-pressing eljárás hevítés utáni fázisa

Hővezetés szempontjából a nagyobb hőmérséklet különbség a munkadarab és a szerszám

között nagyobb hűtési sebességet és ennek révén nagyobb edzési hatékonyságot eredményez.

A szerszám hőmérsékletnek jelentős hatása van a meleg alakítás és edzés alatt a munkadarab

hőmérsékletének alakulására [20].

Egy új eljárás ultra nagy szilárdságú acélból készült üreges, lezárt, csőszerű alkatrészek

ellenállásfűtéssel segített alakítására lett kifejlesztve, elkerülve az utólagos hőkezelési

36

eljárásokat. Ebben az eljárásban a lezárt edzhető acélcső gyors hevítésével jelentősen nőtt az

alakíthatóság. A szerszám-edzés a szerszám alsó holtponton való tarásával elérhető, hogy az

alakított munkadarab nagyon erős legyen, keménysége HV10 450 is lehet, amely megfelel

egy körülbelül 1500MPa szakítószilárdságnak [21]. Ezen túlmenően, javul a méretpontosság a

hevítés belső nyomása és a csőben lévő levegő kompressziójának növelésével. Ha növelni

szeretnénk a keménységet, az alakított darabra hűtő levegőt áramoltatunk úgy, hogy az alsó

holtponton tartjuk a szerszámot oly módon, hogy kontúrja érintkezésben legyen az

alkatrésszel. Az alakítás közbeni oxidációt a külső felületen CO2 gáz segítségével

akadályozhatjuk meg.

A kisebb üzemanyag fogyasztás és az autók tömegének csökkentése egyre inkább

meghatározó szemponttá vált a fejlesztésekben. Ezért alkalmaznak HSS anyagokat az autók

megépítésekor. Másrészt nem csak nagyszilárdságú, de merev szerkezetek is szükségesek,

mint például a futómű építőegységei, így az üreges egységek előnyt jelenthetnek. Ezen

túlmenően a nagy szilárdságú üreges alkatrészek hasznosak az utastérben is, melyek segítenek

megvédeni a bent utazókat egy esetlegesen bekövetkező baleset során. Bár igen elterjedt a

csőszerű alkatrészek hydroform alakítása, azonban a nagy és ultra nagy szilárdságú acélok kis

alakíthatósága és nagy szilárdsága miatt ezen eljárással igen nehézkes a megmunkálás [21].

Hydroformálásnál a csövek alakváltozását a nagy belső nyomás és a szerszám alakítja ki. A

túlzott mértékű alakváltozás töréshez vezethet, nagy szilárdságú anyagoknál kis alakváltozás

mellett. A törés elkerülése érdekében viszonylag kis nyomást alkalmazunk, és az alkatrész

alakjának kialakítását bélyeg és a matrica végzi, az egyidejű belső, hidraulikus nyomás

mellett [21].

A félmeleg és melegalakító folyamatok hasznosak lehetnek azon munkadarabok esetén,

melyek alakíthatósága szobahőmérsékleten kicsi.

2005-ös években kutatások kimutatták, hogy ellenállásfűtéssel fokozni lehet az UHSS acélok

alakíthatóságát. Másrészt kialakították a meleg hydroform eljárásokat alumínium és

magnézium ötvözetből készült csövekre, melyek alapvetően kis alakíthatóságot mutatnak.

Azonban a hot tube hydroformálásnak vannak korlátai, ilyen a fűtési hőmérséklet, mert a

nyomó közeg, mint például az olaj vagy a víz hőmérséklete 300°C alatt van [21]. Ezen

hőmérsékletbeli korlát kikerülésére kezdték alkalmazni a gázt, mint nyomóközeget. Habár a

gázok nyomása lényegesen alacsonyabb, mint a folyadékoké, kis áramlási feszültséget

eredményeznek meleg alakításnál. Az autók nagy szilárdságú felfüggesztés és utastér

37

alkatrészek tömegcsökkentése, illetve törésbiztonságuk javítása az elsődleges szempont

napjainkban. Például üreges torziós tengelyek használata a hátsó felfüggesztésben [21]. Ezt

mutatja be a 18. ábra.

18. ábra Torziós tengely kialakítása

Az üreges rudak esetén a keresztmetszet alakjának megváltoztatásával érjük el a merevség

megnövekedését, axiális irányú alakítás kivitelezésével, hogy fokozzák a vezetési kényelmet.

A csövet hagyományosan formáljuk V alakúra szerszám és bélyeg segítségével, alacsony

nyomású hydroform eljárással. A bélyeg löketnövekedésével a cső belső térfogata csökken, és

így a belső nyomás a nyomó közeggel kontrolálva van a cső alakítása közben. A kialakított

szerkezeteket általában még hőkezelésnek kell alávetni, hogy megkapjuk a kívánt szilárdságot

[21].

A meleg sajtolás az edzhető acéllemezek esetén széles körben elterjedt eljárása az ultra nagy

szilárdságú acél részekből felépülő karosszériagyártásnak. A meleg sajtolás nem csak a kis

alakítási terhelés miatt előnyös, de lényegesen kisebb a visszarugózás és viszonylag nagy az

alakíthatóság és a folyamat végén nagy szilárdságot is eredményez. A préselt alkatrészek a

szerszám segítségével feledzettek az alsó holtponton tartással. A húzószilárdság hozzávetőleg

1,5GPa. Azonban, üreges alkatrészek meleg sajtolása esetén, a kívánt alak és a gyors hűtés a

szerszám edzés során nem elérhető, mert nehéz megtartani a kapcsolattartáshoz szükséges

nyomást a szerszám segítségével. Ezért a cső belsejében egy reakció erőre van szükség, mint

38

például a belső nyomás. UHSS anyagokból készült üreges alkatrészek előállítása utólagos

hőkezelés nélkül, szerszám edzés és gáz töltet segítségével 19. ábra b része mutatja [21].

Mivel ez nem könnyű, hogy egyszerre kontroláljuk a hevítési hőmérsékletet és a belső

nyomást rövid alakítás közben, levegővel töltött zárt csövet alkalmaznak, hogy egyszerűsítse

az ellenőrző rendszert, amit a 19. ábra c része mutat. A belső légnyomás a lezárt csőben

növekszik az alakítás következtében bekövetkező térfogatcsökkenésnek köszönhetően, és így

az alakított cső a kívánt alakra formálva és szerszám edzve megfelelő kapcsolatban a bélyeg

és a szerszám között. Mivel a belső nyomás az alakítás során nem szabályozott, a

folyamatirányítás egyszerű. Következésképpen a termelési költség viszonylag alacsony az

utólagos hőkezelés elhagyásának lehetősége és az olcsó berendezési költség miatt [21].

19. ábra

39

3. Inkrementális lemezalakítás vizsgálata

Szakdolgozatom ezen részében egy innovatív alakító eljárást elemzek, illetve végzek ezzel

kapcsolatban kísérleti mérést. A kiválasztott technológia az inkrementális alakítás. Jelen

esetben egy hajótest modell alakítását tűztük ki célul, majd az elkészült darabokat

alakváltozási vizsgálatokkal elemeztük. Ez egy életszerű példa, ahol az elkészült testet

képlékenyalakítási vizsgálatoknak, és akár áramlástani vizsgálatoknak is alá lehet vetni. Így

minimális költséggel vagyunk képesek vizsgálható munkadarabot létrehozni célgép készítése

nélkül. Az üzemi feltételeket figyelembe véve az alakítást aszimmetrikus, egypontos

inkrementális alakítással végeztük.

A technológia számos befolyásoló paraméterét vizsgálat alá lehet venni. Irodalomkutatásom

során számos ezen paraméterek változtatására irányuló vizsgálati eredménnyel találkoztam. A

falszög növelése a lemez vékonyodását eredményezi, a kiinduló lemezvastagság jelentős

hatást gyakorol a megengedhető maximális falszögre. A szerszámgép paraméterei közül a

fogásmélység értékét növelve a növekvő mértékű alakváltozás következtében az alakíthatóság

csökken, valamint a szerszám forgási sebességének növelése is növelheti az alakíthatóságot.

Ennek a növelésnek azonban korlátot szab az így megnövekedett szerszámkopás, másrészt a

használt kenőanyag esetleges elégése is [22]. Az idő szűke miatt a befolyásoló paraméterek

közül csak a szerszám átmérőjének változtatására koncentráltunk, így a modellt kétféle

szerszámmal állítottuk elő. A többféle, lehetséges kialakítású szerszám közül a leggyakoribb,

félgömbvégződésűt használtuk, melynek átmérője 5, illetve 10 mm volt.

Alapvetően ez az alakítási eljárás, nagy időigénye miatt főleg kis darabszámban előállított

termékeknél, prototípusok gyártásban alkalmazott technológia, azonban az alkatrészek

kialakításának módosítása egyszerűen megváltoztatható a bélyeget vezérlő CNC program

módosításával, így biztosítva nagyfokú rugalmasságot. Magából a folyamatból következik,

hogy a pillanatnyi képlékeny zóna kis terjedelmű és növekményi tulajdonságából eredően az

alakíthatóság nagymértékű növekedését eredményezi a hagyományos eljárásokhoz képest.

Ezáltal nehezen megmunkálható darabokat is alakíthatunk, összetett alakzatok előállítása

mellett [23]. Az így elkészített munkadarab már tesztelhető, illetve különféle vizsgálatoknak

alávethető költséges szerszámok előállítása nélkül.

Összefoglalva az elvégzendő munka egy alkatrész 3D-s CAD modelljének NX Siemens

programmal történő megtervezése volt, majd TopSolid CAD/CAM rendszer segítségével a

40

megmunkálás sorrendjének megírása, amely így automatikusan generálta a kialakításhoz

szükséges programot. Az így előállt programot egy DMU 40-es típusú öttengelyes CNC

marógép használatával, többféle méretű szerszám segítségével lehet kimunkálni a

munkadarabot. Az így kialakított formákon pedig optikai nyúlásmérés vizsgálatot végezni,

melyből következtetéseket tudunk majd levonni az alkalmazott technológiával kapcsolatban.

3.1. A modell megtervezése és legyártása

3.1.1. A geometria megtervezése

Az elkészíteni és vizsgálni kívánt darab háromdimenziós megtervezését egy számítógépes

szoftver, az NX Siemens segítségével végeztük. A tervezési folyamat során különös figyelmet

kellett fordítani arra, hogy a gyártandó darabon ne legyen 60-65°-nál nagyobb meredekségű

felületet, ugyanis az inkrementális lemezalakítás során a fal meredeksége az alakváltozás

határértéke szempontjából kiemelt jelentőséggel bír. A kritikus falszöget meghaladó alakítási

mérték ugyanis repedést vagy törést okoz. A cél egy, a valóságot tükröző, nem hagyományos

hajótest prototípus megtervezése volt. Egy ilyen módon megtervezett 3D-s modellt ábrázol a

20. ábra, mely végül a korábban említett időkorlátok miatt nem került megvalósításra.

20. ábra Az NX-ben megrajzolt hajótest

41

Az elkészített 3D-s modellt a TopSolid CAD/CAM rendszerbe importálva elkészítettük a

megmunkálás sorrendtervét. Ez a terv tartalmazza az alkalmazott szerszámok méretét,

szerszámtárban elfoglalt helyeit, számait, kiindulási pozícióit, a munkadarab felfogási módját,

helyét a munkaasztalon és irányát, illetve azt a pályát, amin a megmunkáló fej mozogni fog.

A mi esetünkben szerszámcsere mentes volt az alakítás, azaz egyetlen alakító szerszámot

használtunk. Ezen tervezési folyamatnak egy részletét a 21. ábra szemlélteti.

21. ábra TopSolid megmunkálás tervezés

Az így megtervezett folyamatot a program segítségével a CNC marógép Heidenhain vezérlése

által használt programnyelvre alakítottuk át. Az alakítási folyamatot két különböző

szerszámvégződéssel végeztünk el. A kisebbik félgömbvégződésű bélyeg átmérője 5mm, a

nagyobbik 10mm volt. A bélyegméret változtatása szükségszerűen változást eredményezett a

programban is, ugyanis a program ennek a változónak a figyelembevételével generálja a

marófej mozgáspályáját. Egy USB kulcs segítségével a maró merevlemezére másoltuk a

programot.

3.1.2. A DMU 40 marógép

A DMG DMU 40 monoBlock egy univerzális CNC marógép, amely lehetővé teszi az

egyidejű ellenőrzést 3 és 5 tengelyen is. Ezáltal garantálva a maximális termelékenységet

komplex munkadarabok gyártása során, egyetlen felfogással. Ez rendkívüli hatékonyságot és

42

optimális megmunkálást biztosít egyedi és sorozatgyártás esetén is. Numerikus vezérlésű

(NC) forgatható késfejjel szabályozott B-tengellyel és numerikusan vezérelt körasztallal, C

tengellyel rendelkezik. Az inkrementális alakításnál alkalmazott berendezést a 22. ábra

mutatja.

22. ábra DMG DMU 40 CNC marógép

Műszaki adatok:

Vezérlő egység 3D vezérlés - Heidenhain iTNC530

Munkaterület: x/y/z tengely 450/400/480 mm

Motoros orsó főhajtása:

o teljesítmény (40/100% DC) 15/10 kW

o maximális fordulatszám: 12000 1/min

Szerszámtár:

o szerszám felfogása SK40 (DIN69871)

o szerszám férőhely 16

Számjegyvezérelt (NC) forgatható késfejjel (B-tengely)

o elfordulási tartomány: 30°/-95° (0° függőleges/-90° vízszintes)

Számjegyvezérelt körasztal (C-tengely)

43

o asztal Ø450 mm

o maximális teherbírás 250kg

o maximális gyorsmeneti és előtoló sebesség 60m/min

A berendezés súlya: 4500kg.

3.1.3. Az alakítás

A feladat megkezdése előtt készíteni kellett egy befogószerszámot, amely a lemezt a

megmunkálás során képes stabilan rögzíteni a marógép munkaasztalán. Ezen a tartón ki

kellett alakítani az alakítandó forma kontúrját 5 mm-es ráhagyással. Ez a marógép mágnes

asztalához lett rögzítve. A teríték lemez vastagsága 1 mm, anyaga pedig alumínium ötvözet

(Al1050A) volt. A méretre vágott előgyártmány hátoldala 2mm-es rácsközzel behálózásra

került, amely a későbbi vizuális vizsgálathoz elengedhetetlen. A befogás és a felszerelés

módját a 23. ábra mutatja be.

23. ábra A lemez befogása a maróban

A teríték rögzítése után 3D-s tapintócsúccsal meghatároztuk a nullpontot. A tapintócsúccsal a

munkadarab megközelítését követően lassú előtolással megérintettük a munkadarab felületét,

melyet mindegyik, X, Y, Z főtengelyre el kellett végezni. A tapintócsúcs kijelzőjén megjelenő

nulla értékkor az előtolást nullára véve rögzítettük a vezérlőben az aktuális, mért főtengely

nullponteltolási értékét. A nullponteltolás a munkadarab nullpontjának beállítását jelenti. Az

44

alakítás megkezdése előtt vékony rétegben kenőanyagot kentünk fel a lemez felületére, így

könnyítve meg a megmunkálást és csökkentve a szerszám kopásának mértékét.

A maró biztonsági ajtajának zárása és a program indítása után elkezdődött az inkrementális

alakítás. A szerszám pályája spirálisan haladt, a külső kontúrtól a munkadarab geometriai

közepéig, folyamatos mozgással, 700-800 mm/perces előtoló sebességgel, folyamatos

fogásmélység növeléssel, illetve az inkrementális alakító bélyeg 100 fordulat/perces

sebességű forgatásával. A két különböző méretű szerszámfejjel történő alakítás

időszükséglete körülbelül hasonló volt, mintegy másfél óra.

Ez is mutatja, hogy ez a technológia nem a sorozatgyártás eljárása. Az elkészült munkadarab

kivételét különös óvatossággal kellett végrehajtani, ugyanis a nagymértékű alakváltozás

hatására a felvitt rácsháló nagyon sérülékennyé vált. Az alakítási folyamat főbb fázisait a

következő 24. ábra szemlélteti, amelyen a kiindulási állapot, az alakítás közbeni két állapot,

illetve a végeredmény látható.

24. ábra Az alakítás fázisai

Szemrevételezés után összehasonlítva a különböző bélyeggel alakított munkadarabokat

megállapítható volt, hogy a kisebb, 5mm átmérőjű fejjel készített test mérete és alakja

45

pontosabb, felületi minősége pedig jobb lett, amely megfelelt az előzetes várakozásainknak is.

A Ø10mm-es szerszámmal készült hajótest belső felületét a 25. ábra A része, míg az Ø5mm-

es bélyeggel alakított darabot a B része mutatja.

25. ábra Az elkészült munkadarabok

Az is megállapítható, hogy az alakítás utolsó fázisának hatására, vagyis a hajófenék

kialakítása során létrejövő nagymértékű alakítás következményeként a hajó oldalfalán

behúzódás jelentkezett, mindkét bélyeggel történő alakítás során. Ezt a jelenséget a 26. ábra

szemlélteti. Az ábra A részén az 5mm-es, a B részén pedig a 10mm-es bélyeggel alakított

darab látható.

26. ábra A behúzódott oldalfalak

46

3.2. A hajótest alakváltozási állapotának vizsgálata

3.2.1. A Vialux mérőrendszer bemutatása

A vizsgálat elvégzéséhez a német Vialux GmbH cég AutoGrid optikai mérőrendszerét

alkalmaztuk. Az inkrementális alakítás során bekövetkezett alakváltozást a munkadarabra

előzetesen felvitt rácshálózat torzulásának mérésével határozható meg. A rendszerben a háló,

amely szabályos négyzet kialakítású az információhordozó, ezért rendkívül fontos az, hogy a

felvitt háló az alakváltozást sérülés nélkül elviselje [23]. Erre számos technológia ismert.

Vizsgálatunk során a nyomdaiparban is ismert és alkalmazott szitanyomásos technológiát

használtuk. A szitázó berendezést és a technológiával elkészített rácshálót a 27. ábra mutatja

be.

27. ábra Az alkalmazott szitázó berendezés

A képmérés ezen technológiája, hogy a rácspontokat különböző kamerák segítségével több

nézetből rögzítjük, teszi lehetővé az egyes pontok térbeli, 3D-s koordinátáinak

meghatározását. Fototechnikai alapú mérés esetén a tárgyról különböző szögekből kell

felvételeket készíteni. A mérés folyamata egy fénynyaláb vetítésével adható meg. Minden

egyes Oi tárgypontot, a továbbított kép Oi’ pontjával a P

’ vetítési középpontján áthaladó

egyenessel köthetjük össze. A Oi tárgypont egyértelmű térbeli elhelyezkedésének

meghatározásához egy másik ugyan ilyen típusú elrendezés szükséges.

A pont 3D koordinátájának egyértelmű meghatározásához egy másik ugyanilyen típusú

elrendezés szükséges. A koordinátákat a két különböző nézeti pontból rögzített Oi’

és Oi”

pontok alapján határozzuk meg. Ez a leképezés a tárgy bármelyik pontjára érvényes [23]. A

28. ábra az optikai mérés alapelvét mutatja be.

47

28. ábra A műszer elrendezése

Az AutoGrid rendszerben az előzetesen felvitt rácsháló mint összetartozó pontok halmaza

használható adathordozóként. A rendszer több mint két nézeti iránya teszi lehetővé a térbeli

pontmeghatározást, amely így megfelelő pontosságot és megbízhatóságot eredményez. A

szoftver négy kamera nézetet alkalmaz, amely megfelelő pontosságot biztosít a

nagypontosságú nyúlásméréshez és annak kiértékeléséhez.

A P’ és P” vetítési központoknak a kép síkjához viszonyított helyzetét, valamint az egész

nézeti rendszer térbeli orientációját ismerni kell a rekonstrukcióhoz, az összetartozó pontok

felhasználásának segítségével [23]. Ennél a rendszernél kétlépcsős vizsgálatot szoktunk

alkalmazni. Az első a rendszer kalibrálása. Ezután elvileg korlátlan vizsgálat végezhető el.

Az AutoGrid mérőrendszer négy CCD kamerát alkalmaz, így biztosítva a pontos térbeli

helymeghatározást. A képrögzítést követően a képek automatikusan megjeleníthetőek. Ezen

mérések alapján az alakváltozási és feszültségi eloszlás is meghatározható. Az alkalmazott

mérőrendszer felépítését és összeállítását a 29. ábra szemlélteti. Az ábrán a négy kamera

elhelyezkedését és rögzítési módját láthatjuk az állványon, illetve a mérés elvégzéséhez

szükséges környezetet és perifériákat nézhetjük meg.

48

29. ábra A mérőberendezés

3.2.2. Az optikai alakváltozás mérése

Ahogy azt már korábban említettem, a mérés két lépcsőben történik. Az első a mérőműszer

kalibrálása. Ez garantálja a pontos méréshez elengedhetetlen paraméterek előzetes

meghatározását. Ezzel az előkalibrált rendszerrel korlátlan mennyiségű mérés végezhető,

azonban ha a mérést végző kamerák helyzetében, pozíciójában bármiféle változás megy

végbe, akkor újrakalibrálást kell végezni. A kalibráláshoz szükséges eszköz, melyet a 30. ábra

mutat, a rendszer alaptartozéka.

30. ábra A kalibráló egység

49

Ez kódolt 3D-s jeleket tartalmaz, amelyeknek pozíciója előre meghatározott és megfelel a

nemzetközi szabványoknak. A folyamat során 7 felvételt készítettünk. Ezt automatikusan

felismeri a szoftver és ezek alapján kiszámítja a továbbiakban referenciaként szolgáló

paramétereket az aktuális AutoGrid kamera konfigurációhoz [23].

A vizsgálat során a 3D-s képet 4 kamera képéből generáltuk. Az elkészült munkadarabok

viszonylag nagy mérete miatt több mérési elrendezésre volt szükség, így a modellek részekre

bontva kerültek rögzítésre. Esetünkben ez két kép összefűzését jelentette. A munkadarab

felosztását a 31. ábra szemlélteti.

31. ábra Kapcsolt elrendezési terv

A legyártott alkatrész részeiről elkészült képek összefűzése a korábban a rácshálóval felvitt

referenciapontok alapján készíthető el. A teljes modell eléréséhez a méréseket egymáshoz

kapcsoltuk. Ennek feltétele az, hogy minden egyes mérés legalább két közös pontot

tartalmazzon. A program az automatikus hálófelismerés, illetve a lemezre felvitt rácsháló,

mint adathordozó segítségével hozta létre a 3D-s modellhálót. A nem megfelelő pontokat,

melyek az automatikus generálás során keletkeztek törölhetjük, vagy akár a számunkra

szükséges hiányzó pontokat manuálisan interpolálhatjuk is [23].

Ezt a művelet sorozatot az 5mm-es és a 10mm-es bélyeggel készített darab esetén is

elvégeztük. A folyamatot a 32. ábra szemlélteti, melynek A része a képkészítést, a B az

automatikus hálófelismerést, a C a hajótest orrészének hálóját, a D pedig az elkészült

modellhálót ábrázolja.

50

32. ábra Az automatikus hálófelismerés lépései

3.2.2.1. A torzult háló kiértékelése, post-processing

Az összeillesztett modell elkészítése után elvégeztük az alakítás során deformálódott háló

kiértékelését, a post-processzálást. Ezt a kiértékelést végezhetjük magából a programból, vagy

akár különálló programként is. Az AutoGrid rendszer számos lehetőséget kínál a torzult

rácsháló kiértékelésére, ilyen például az alakváltozási-, falvastagság eloszlási térképek, vagy

például az alakítási határdiagram is [23]. Utó-feldolgozási eredményt mutat a 33. ábra, amely

egy falvastagság eloszlásváltozást ábrázol.

33. ábra Hajótest falvastagság eloszlás ábrája

51

3.2.2.2. Az alakváltozás számítása

Képlékeny alakítás esetén, a folyamat során az anyag viselkedését a valódi nyúlás jellemzi.

Egyes irodalmakban, angolszász területeken a valódi nyúlást ε-al jelölik. Német

nyelvterületeken (és Magyarországon is), valamint az alkalmazott vizsgáló szoftverben is az

alakváltozást φ-vel jelöljük, így ezzel összhangban én is ekként fogom jelölni. A valódi

nyúlást x irányban a dx/ x, y irányban a dy/y elemi mennyiség integrálásával állíthatjuk elő, a

következő összefüggések alapján [23]:

Az alakítás során térfogat állandóságot feltételezve, a valódi nyúlásra igaz a következő

összefüggés:

amely alapján a két síkbeli alakváltozási komponens φx, és φy ismeretében a harmadik, a

vastagság irányú φz alakváltozás már kiszámítható [23].

3.2.2.3. A kísérlet eredményei

A két különböző méretű szerszámmal, vagyis az 5, illetve 10mm átmérőjű alakító bélyeggel

végzett inkrementális alakítás hatásának elemzése a kiinduló terítékre felvitt rácshálózat

torzulása alapján az alakváltozások meghatározása az AutoGrid rendszerrel könnyen

elvégezhető. Szakdolgozatomban a lemez vastagságának változását, a legnagyobb és a

legkisebb főalakváltozás eloszlását, illetve a valódi nyúlásokat megtestesítő pontfelhők

ábráját fogom az elkészített FLD diagramban összehasonlítani a két különböző bélyeg esetén.

Az inkrementálási folyamatot követően az alakítás hatására a lemez vastagsága a modell

különböző részeitől függően különböző módon változott. A két munkadarab lemezvastagság

változásának eloszlását a 34. ábra mutatja be. A modell mellett elhelyezkedő színes sávról

olvashatóak le az adott pontoknál lévő, lemezvastagság értékek milliméterben kifejezve.

52

34. ábra A lemezvastagság változása

Az ábrából jól látszik, hogy az 5mm-es átmérőjű szerszámmal végzett alakítás esetén a lemez

vékonyodása kisebb, mint a 10mm-es bélyeg esetén. A kisebb bélyeg esetén a lemezvastagság

maximuma 1,101mm, míg minimális értéke 0,406mm. Nagyobb átmérőnél ez rendre

1,143mm és 0,402mm.

Az is szembetűnő, hogy legnagyobb mértékű lemez vékonyodás mindkét esetben a hajótest

oldalfalán tapasztalható, ahol a legnagyobb szögben történt az alakítás. A hajó fenék részén,

ahol ez az alakítási szög jelentősen kisebb volt, ott csekély mértékű a vékonyodás.

A legnagyobb főalakváltozás, amelyet az angolszász szakirodalmakban ε1-ként említenek,

addig német területeken, hazánkban, illetve az AutoGrid rendszerben is φ1 jelölést kap. A

következő 35. ábra a két munkadarab legnagyobb főalakváltozás eloszlását mutatja. Az ábra

jobb szélén olvasható le az adott színekhez tartozó főalakváltozás értékek.

53

35. ábra A legnagyobb főalakváltozás eloszlása

A két eredményt összehasonlítva megállapítható, hogy ezeknek az alakváltozásnak az értéke a

10mm-es bélyeggel történő alakítás során nagyobb lett. Ezeknek a maximuma sem ugyanott

helyezkedik el. Míg a kisebb átmérővel készített test esetén a hajó oldalfalának hátsó részén,

addig a másik bélyeg esetén a hajóorr csúcsához közeli oldalfalon található.

A lemezvastagság változásához hasonlóan itt is a hajó fenék részén mérhető a legkisebb

főalakváltozás, azonban a hajógerincet megfigyelve észre vehető, hogy az 5mm-es átmérővel

végzett alakítás esetén ez az érték nagyobb a hajófenékénél, a 10mm-es bélyeggel végzett

előállítással létrehozott hajógerinc esetén pedig szinte elhanyagolható mértékű. A kisebb

alakító szerszám esetén a maximális értéke 0,81, míg minimuma -0,02-ra adódott. 10mm-es

átmérőnél ez 0,88 és -0,05.

A legkisebb főalakváltozást, a legnagyobb főalakváltozáshoz hasonló meggondolások szerint

ε2 helyett φ2-ként kerül jelölésre. A 36. ábra a két különböző módon alakított munkadarab

legkisebb főalakváltozás eloszlását ábrázolja. Az értékek az ábra szélén elhelyezett színes sáv

alapján leolvashatóak.

54

36. ábra A legkisebb főalakváltozás eloszlása

Az ábráról könnyen leolvasható, hogy a φ2 értéke, illetve elhelyezkedése mindkét modellen

hasonló. A maximumot az orr rész gerincénél éri el. Megfigyelhető az is, hogy jelentős

mértékű φ2 főalakváltozás a körülölelő palást éleinél jelentkezett.

A program segítségével meghatározható az FLD (Forming Limit Diagram), vagy más néven

alakítási határdiagram is, mely a mérési eredményeket összegzi a φ1, φ2

koordinátarendszerben. A kiindulási teríték anyaga, amint már korábban említettem Al1050A

volt.

Az AutoGrid rendszer lehetővé teszi az FLC, alakítási határgörbe felvételét is. Azonos

anyagok esetén, különböző próbatesteken elvégzett mérésekből ez a görbe automatizáltan

meghatározható. A különböző deformációs történeteket egyszerre betöltve az FLD diagramba,

az alakítási határgörbe (FLC) a pontfelhő felső határát magába foglaló pontokhoz, a kritikus

alakváltozási értékpárokhoz, vagyis töréshez rendelhető görbeként értelmezhető [23].

55

Az így kapott görbét több alakítási történettel, illetve a program segítségével finomabbá

tehetjük, kisimíthatjuk.

Az említett 1mm vastagságú alumínium ötvözet FLC görbéje-korábbi munkákból- már ismert

volt. Az inkrementális alakítás FLD diagramjára illesztettem ezt az anyag alakíthatóságára

vonatkozó görbét. Ezt mutatja a 37. ábra. A vízszintes φ2 tengely a legkisebb főalakváltozást,

a függőleges φ1 a legnagyobb főalakváltozást jelöli, a pontfelhő pedig maga az alakítási

történet. Az FLC görbe rózsaszínnel látható.

37. ábra Az alakítás FLD diagramja

A diagramot elemezve is nyilvánvalóvá válik az, amit a tapasztalatok is kimutattak. Mégpedig

azt, hogy az alakítást a munkadarab károsodás nélkül elviselte, jól láthatóan az alakítási

határgörbe alatt található meg a pontfelhő. A 10mm-es bélyeggel történő alakítás esetén a

pontok nagyobb értékeket vesznek fel, mint kisebb átmérővel történő alakításnál.

56

4. Összefoglalás

Szakdolgozatomban, napjainkban az élet minden területén megkövetelt költségek

csökkentésére, az értékesíthetőség, a versenyképesség érdekében előtérbe kerülő design,

illetve a gyártási, tervezési ciklusidő csökkentésének kiszolgálására kifejlesztett

technológiákat rendszereztem és foglaltam össze.

Elemeztem a különböző állapottényezőket, valamint ezen tényezők hatását az alakíthatóságra,

a hőmérsékletet, az alakítási sebességet, valamint a feszültségi állapotot. Ezen tényezőket

alkalmazó technológiákat ismertettem, mint például a hydroform alakítás és változatai, vagy a

nagy energiasűrűségű technológiák közül a robbantásos alakítást.

A tervezési időszükséglet csökkentésének nagyon fontos eleme a gyors prototípus gyártás

(RPT). Ezekkel az eljárásokkal drága szerszámok elkészítése nélkül tudunk tesztelhető és

összeszerelhető munkadarabokat gyártani. Dolgozatomban részletesen elemeztem a

leggyakrabban alkalmazott és legújabb folyamatokat, mint például az SLS, SLA, LOM vagy

3DP eljárás, melyeknek feltártam előnyeit és hátrányait, az iparban betöltött szerepét és

alkalmazott alapanyagait is.

A nagyszilárdságú acélok alakításának területén kifejtettem a napjainkban főleg az

autóiparban előszeretettel alkalmazott úgynevezett hot-pressing eljárást, illetve kitértem

néhány innovatív technológiára és kutatási eredményre is. Ezen technológiákkal bonyolult

nagyszilárdságú acélból készült munkadarabok is alakíthatóvá válnak, amely elemek jelentős

szerepet töltenek be az autók karosszériájának szilárdságnövelésében és

tömegcsökkentésében.

A vizsgálati részhez kapcsolódóan elemeztem a jelenleg is kutatások és fejlesztések alatt álló

inkrementális lemezalakítást. Bemutattam a technológia típusait, alkalmazott szerszámait,

illetve a megmunkálást befolyásoló paramétereket. Ismertettem néhány, napjainkban elvégzett

kísérlet eredményét, amelyek a hatékonyság növelésére irányultak.

Gyakorlati munkám során egy három dimenzióban megtervezett hajótest kialakítását

végeztem inkrementális alakítással, illetve az így kapott munkadarabokat optikai

vizsgálóberendezéssel alakváltozási vizsgálatnak vetettem alá. Az idő szűke miatt egyedül a

szerszámátmérő változásának hatását állt módomban vizsgálni, de már ebből is jelentős

információkhoz jutottam a technológiával kapcsolatban.

57

A nagyobb átmérőjű bélyeggel végzett alakítás nagyobb alakváltozást és falvékonyodást

okozott, szemben a kisebb szerszámmal, amivel alak és méretpontosabb darabot kaptunk.

Ennek magyarázata az lehet, hogy a kisebb átmérőjű szerszám alkalmazása során az

alakváltozási zóna közvetlenül a munkadarab-bélyeg érintkezésére összpontosul, addig a

nagyobb átmérő a képlékeny zóna nagyobb részére való kiterjedését eredményezi [22]. Az

AutoGrid szoftver segítségével megvizsgálhattam az alakítás FLD diagramját, és

összevethettem a teríték anyagára jellemző alakítási határgörbével (FLC). Az elkészített

geometria károsodás nélkül alakítható volt, ez az FLD diagramba illesztett FLC görbe

segítségével is megállapíthatóvá vált.

Az inkrementális alakítás jelentős fejlesztési potenciállal rendelkezik, számos fejlődési irányt

lehet előrevetíteni. Az alakítást befolyásoló tényezők közül vizsgálni lehetne a szerszámgép

paramétereinek változását, úgy, mint az előtoló sebesség, a fogásmélység, a szerszám forgási

sebessége, mely akár nulla is lehet, a munkadarab különböző hőmérsékleten történő

alakítását, ennek technológiai megoldásait és mindezek mellett a folyamat során használt

kenőanyagok változtatásának az alakításra gyakorolt hatását is.

Ez a szakdolgozat kiindulási alapot jelenthet további munkák végzéséhez az innovatív

technológiák területén, illetve lehetőséget ad mindezt tovább gondolni és új eredményeket

elérni.

58

5. Summary

In my Diploma Theses I summarised and systemised the technologies developed to reduce the

cost and time of designing and manufacturing, so the manufactured product is competitive on

the market which is pressed to produce with lower and lower costs.

I analyse the different condition factors, temperature, forming velocity, strain state and effect

of these factors on formability. I introduce technologies which are based on exploiting these

factors, like hydroforming and its variants or high energy density forming like explosive

forming.

Rapid prototyping is a very important part of reducing the required lead-in time. We can test

and assemble parts without making expensive manufacturing tools. In my Diploma Theses I

analysed, and showed every benefits and drawbacks of the most-recent and most widely used

technologies like SLS, SLA, LOM or 3DP, and their use in the industry and their raw

material.

In the field of HSS I analysed Hot Pressing which is one of the most frequently used

technologies nowadays especially in the automobile industry, I also described briefly some

innovative technologies and research results. Applying these technologies, complex shapes of

HSS become formable and these parts play significant role in increasing the strength of car-

bodies and reducing their weight.

Following the theoretical investigations, I describe the currently still under development, and

researched technology of incremental forming. I introduced the main types of the process, the

applied tools, and the parameters significantly influencing the forming process. I review some

of the recently performed test’s results which are oriented towards raising efficiency.

In the course of my practical work, I formed 2 model ship bodies with incremental forming

technology, which were designed in 3D, and I determined the strain state of the tested parts

with an optical strain measurement system.

Due to the lack of time I could only investigate two tools with different diameters, but I

gained significant data regarding this technology even from these. I examined the FLD

diagram of the forming with AutoGrid software and compared it with the typical FLC

diagram of the formed metal. Incremental forming has great potential for R&D, which can be

investigated with different parameters of the forming machine, like the rotation speed of the

59

forming tool, or forming at different temperatures, or even we can study the influence of

lubricants on the forming.

This theses could be the base for further experiments and works on the field of innovative

forming technologies, or help to think further about incremental forming and obtain new

results.

60

6. Ábrajegyzék

1. ÁBRA ROBBANTÁSOS ALAKÍTÁS ELVI VÁZLATA [24] ........................................................... 13

2. ÁBRA AZ ELEKTROHIDRAULIKUS ALAKÍTÁS SEMATIKUS VÁZLATA [25] ............................... 14

3. ÁBRA A LÉZER-SOKK ELJÁRÁS ELVI ÁBRÁJA [26] ................................................................ 15

4. ÁBRA A LOM ELJÁRÁS ELVI VÁZLATA [27] ........................................................................ 20

5. ÁBRA AZ SLA TECHNOLÓGIA ELVI VÁZLATA [28] ............................................................... 21

6. ÁBRA AZ SLS ELJÁRÁS ELVI VÁZLATA [29] ........................................................................ 22

7. ÁBRA AZ FDM ELJÁRÁS [30] ............................................................................................. 23

8. ÁBRA A 3DP TECHNOLÓGIA [31] ........................................................................................ 24

9. ÁBRA A GUMIMEMBRÁNOS HYDROFORM ELJÁRÁS [14]........................................................ 27

10. ÁBRA A HIDRO-MECHANIKUS ÉS A HYDRO-RIM TECHNOLÓGIA [14] .................................... 28

11. ÁBRA SÍKLEMEZ PÁROK HYDROFORM ALAKÍTÁSA [14] ...................................................... 29

12. ÁBRA HYDROFORM ELJÁRÁS MOZGATHATÓ SZERSZÁMMAL [14] ....................................... 30

13. ÁBRA HYDROFORM ELJÁRÁSSAL KÉSZÜLT ALKATRÉSZEK [14] .......................................... 31

14. ÁBRA AZ INKREMENTÁLIS ALAKÍTÁS VÁLTOZATAI [32] ..................................................... 32

15. ÁBRA AZ INKREMENTÁLIS ALAKÍTÁS SEMATIKUS ÁBRÁJA A TECHNOLÓGIÁT JELLEMZŐ

PARAMÉTEREKKEL [33] .................................................................................................. 33

16. ÁBRA NÉHÁNY JELLEMZŐ BÉLYEGKIALAKÍTÁS [33] .......................................................... 34

17. ÁBRA A HOT-PRESSING ELJÁRÁS HEVÍTÉS UTÁNI FÁZISA [34]............................................. 35

18. ÁBRA TORZIÓS TENGELY KIALAKÍTÁSA [21] ..................................................................... 37

19. ÁBRA [21] ........................................................................................................................ 38

20. ÁBRA AZ NX-BEN MEGRAJZOLT HAJÓTEST ....................................................................... 40

21. ÁBRA TOPSOLID MEGMUNKÁLÁS TERVEZÉS ...................................................................... 41

22. ÁBRA DMG DMU 40 CNC MARÓGÉP [35] ....................................................................... 42

23. ÁBRA A LEMEZ BEFOGÁSA A MARÓBAN ............................................................................ 43

24. ÁBRA AZ ALAKÍTÁS FÁZISAI ............................................................................................. 44

25. ÁBRA AZ ELKÉSZÜLT MUNKADARABOK ............................................................................ 45

26. ÁBRA A BEHÚZÓDOTT OLDALFALAK ................................................................................. 45

27. ÁBRA AZ ALKALMAZOTT SZITÁZÓ BERENDEZÉS [23] ......................................................... 46

28. ÁBRA A MŰSZER ELRENDEZÉSE [23] ................................................................................. 47

29. ÁBRA A MÉRŐBERENDEZÉS [23] ....................................................................................... 48

30. ÁBRA A KALIBRÁLÓ EGYSÉG [23] ..................................................................................... 48

31. ÁBRA KAPCSOLT ELRENDEZÉSI TERV ................................................................................ 49

32. ÁBRA AZ AUTOMATIKUS HÁLÓFELISMERÉS LÉPÉSEI .......................................................... 50

33. ÁBRA HAJÓTEST FALVASTAGSÁG ELOSZLÁS ÁBRÁJA ......................................................... 50

34. ÁBRA A LEMEZVASTAGSÁG VÁLTOZÁSA ........................................................................... 52

35. ÁBRA A LEGNAGYOBB FŐALAKVÁLTOZÁS ELOSZLÁSA ...................................................... 53

36. ÁBRA A LEGKISEBB FŐALAKVÁLTOZÁS ELOSZLÁSA .......................................................... 54

37. ÁBRA AZ ALAKÍTÁS FLD DIAGRAMJA ............................................................................... 55

61

7. Irodalomjegyzék

[1] Dr. Tisza Miklós - Anyagtudományi és technológiai fejlesztések a képlékeny

lemezalakításban- XVI. Fiatal Műszakiak Tudományos Ülésszaka- Kolozsvár, 2011. március

24-25.

[2] Dr. Tisza Miklós – Képlékeny hidegalakítás előadás jegyzet – 2013/2014. 1. szemeszter,

Miskolc

[3] Gál Gaszton, Dr. Kiss Antal, Dr. Sárvári József, Dr. Tisza Miklós - Képlékeny

hidegalakítás - Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2008.

[4] http://thelibraryofmanufacturing.com/forming_basics.html

[5] R. Neugebauer, K.-D. Bouzakis, B. Denkena, F. Klocke, A. Sterzing, A.E. Tekkaya,

R.Wertheim - Velocity effects in metal forming and machining processes - CIRP Annals -

Manufacturing Technology 60 (2011) 627–650

[6] Dr. Komócsin Mihály - Gépipari anyagismeret – COKOM Mérnökiroda Kft, Miskolc,

2010.

[7] Dr. Márton Tibor, Skriba Zoltán – Forgácsolás nélküli hidegalakító ismeretek - Budapest,

1976.

[8] Hanna Wielage, Frank Vollertsen - Classification of laser shock forming within the field

of high speed forming processes - Journal of Materials Processing Technology 211 (2011)

953–957

[9] G. Ingarao, R. Di Lorenzo, F. Micari - Sustainability issues in sheet metal forming

processes: an overview

[10] Simon Gábor- Szerszámgépek B. előadás jegyzet- 2012/2013. 2. szemeszter, Miskolc

62

[11] Takács János – Korszerű technológiák a felületi tulajdonságok alakításában –

Műegyetemi Kiadó, Budapest 2004.

[12] Xue Yan and P Gu – A review of rapid prototyping technologies and systems -

Comtwier-AidedLksian. Vol. 26, No. 4, PP. 307-316. 1996&pyrisht Q 1996 Ekevier Science

Ltd Printed in Great EfitAn. All riahts resewed 0010-4466/96 315.00+ 0.00

[13] S.H. Zhang- Developments in hydroforming- Journal of Materials Processing

Technology 91 (1999) 236-244

[14] S.H. Zhang, Z.R. Wang, Y. Xua, Z.T. Wang, L.X. Zhoua - Recent developments in sheet

hydroforming technology - Journal of Materials Processing Technology 151 (2004) 237-241

[15] Artinger – Csikós – Krállics – Németh - Palotás- Fémek és kerámiák technológiája –

Műegyetemi Kiadó, 2009.

[16]http://tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0001_1A_G1_03_Korszeru_alakithatosagi_v

izsgalatok/Tartalom/2_1_3.scorml

[17]http://en.wikipedia.org/wiki/Incremental_sheet_forming

[18]http://www.gepujsag.hu/images/ujsagok_2011/gep%202011%204.pdf

[19] Chang Ying, Meng Zhao-huan, Ying Liang, Li Xiao-gong, MA Ning, HU Ping –

Influence of Hot Press Forming Techniques on Properties of Vehicle High Strength Steels -

JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH, INTERNATIONAL. 2011, 18(5): 59-63

[20]http://boronextrication.com/tag/hot-stamping/

[21] T. Maeno - K. Mori - K. Adachi - Gas forming of ultra-high strength steel hollow part

using air filled into sealed tube and resistance heating - Department of Mechanical

Engineering, Toyohashi University of Technology, Toyohashi, Aichi 441-8580, Japan

63

[22] Dr. Tisza Miklós – Alakíthatósági elemzések inkrementális lemezalakításnál - Miskolci

Egyetem, Multidiszciplináris tudományok, 1. kötet (2011) 1. szám, pp.43-54.

[23] Kovács Péter Zoltán – Alakítási határdiagramok elméleti és kísérleti elemzése – PHD

Értekezés – Miskolc, 2012.

[24] http://metalforming-inc.com/Publications/Papers/ref133/ref133-p4.htm

[25] http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013611001750

[26] http://opticalengineering.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=1088715

[27] http://www.custompartnet.com/wu/laminated-object-manufacturing

[28] http://www.custompartnet.com/wu/stereolithography

[29] http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_laser_sintering

[30] http://www.custompartnet.com/wu/fused-deposition-modeling

[31] http://www.custompartnet.com/wu/3d-printing

[32] http://www.statistik.tu-dortmund.de/sfb823-project_b2.html

[33]http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0001_1A_G1_03_Korszeru_alakithato

sagi_vizsgalatok/Tartalom/2_1_3.scorml

[34] http://boronextrication.com/tag/hot-stamping/

[35] http://meip.x5.hu/HU/eszkozok?func=single_device&device_id=136