Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Obrábění paprskem kapaliny Plazmou Elektronovým paprskem Iontovým paprskem Světelným paprskem - laserem.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Obrábění paprskem kapaliny Plazmou Elektronovým paprskem Iontovým paprskem Světelným paprskem - laserem."— Transkript prezentace:

1 F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Obrábění paprskem kapaliny Plazmou Elektronovým paprskem Iontovým paprskem Světelným paprskem - laserem

2 Technologie vznikla ke konci 60.let Uplatnění zejména pro rakety, družice a raketoplány První zařízení u Boeing v roce 1974 V ostatních odvětvích průmyslu po roce 1978 Abrazívní paprsek až 1983 Obrábění mechanické – kapalinovým paprskem, nebo paprskem s abrazivem

3 Principem je přeměna kinetické energie molekul kapaliny na mechanickou práci za současného působení kavitační koroze Tlak paprsku kapaliny 200 až 600 MPa Rychlost paprsku kapaliny je až 4x větší, než rychlost zvuku (cca 330m/s) Kavitační koroze pomáhá s vytrháváním částic materiálu obrobku Obrábění mechanické – kapalinovým paprskem

4 Paprsek nejprve prorazí otvor a následně pohybem vůči obrobku dochází k vytvoření řezné spáry Kapalinou je: – Čistá voda – Olej – Kakao (cukrářství) Obrábění mechanické – kapalinovým paprskem

5 1 – tlaková kapalina 2 – výstupní tryska 3 – kapalinový paprsek 4 – obrobek 5 – potrubí 6 – matice 7 – lůžko trysky 8 – držák trysky 9 – stabilizátor proudu paprsku a – vzdálenost trysky od obrobku Obrábění mechanické – kapalinovým paprskem Schéma řezací hlavy Výstupní safírová tryska

6 Princip je shodný jako u čistého paprsku kapaliny, zde je ale smísen s abrazivem Brusivo (abrazivo) velikosti 0,2 až 0,5mm: – Křemičitý písek – Olivín – Granát – Kubický nitrid boru Obrábění mechanické – kapalinovým paprskem a proudem brusiva

7 1 – tlaková kapalina 2 – zásobník brousících zrn 3 – směšovací komora 4 – výstupní řezací tryska 5 – obrobek 6 – lapač 7 – vodní safírová tryska 8 – potrubí 9 – matice a – vzdálenost trysky od obrobku Obrábění mechanické – kapalinovým paprskem a proudem brusiva Schéma řezací hlavy Výstupní tryska

8 Elektricky vodivý stav plynu, který nastává při elektrickém výboji mezi anodou a katodou – vzniká ionizovaný plyn. Původně chemicky stejnorodý plyn se změní na směs kladných a záporných iontů, fotonů a dalších elementárních částic Plazma - paprsek koncentrované energie

9 Založeno na ohřevu nebo tavení materiálu za extrémně vysokých teplot (10tis – 30tis °C), které vznikají rozkladem molekul plynu při jejich průchodu elektrickým obloukem Oblouk hoří mezi netavící se katodou (W) a anodou (materiál, nebo těleso hořáku) Plazma – obrábění plazmou

10 Paprsek je řádově o 1mm průměru Oblouk hoří mezi netavící se katodou (W) a anodou (materiál, nebo těleso hořáku) Rychlost proudu vysoká (neuvedeno) Roztavený materiálu je z řezu odfukován asistentním plynem Plazma – obrábění plazmou

11 Plazmový hořák Zdroj elektrického proudu Řídící jednotka Manipulační zařízení - souřad. prac. stůl - manipulátor - robot Plazma – technologické zařízení

12 V něm dochází k přeměně elektrické energie na tepelnou energii usměrněného proudu plazmy Důležitý parametr plazmového hořáku je stabilizace elektrického oblouku Plazma – plazmový hořák

13 Plazmové hořáky s plynovou stabilizací Plazmové hořáky s vodní stabilizací Plazma – stabilizační médium

14 Plazmové plyny - Ar, He, N, Ag+H Fokusační (zaostřovací) plyny – Ar, N, Ar+H, Ar+N Asistentní plyny – Ar, N Plazma – stabilizační plyny

15 Elektrický oblouk hoří mezi vnitřní elektrodou umístěnou v hořáku a obráběným materiálem Používá se pro opracování kovů Řezání ocelí a neželezných kovů Plazmový hořák – s plynovou stabilizací s transferovým obloukem

16 1 – těleso hořáku 2 – katoda 3 – přívod plynu (argon) 4 – chlazení hořáku 5 – paprsek plazmy 6 – obrobek Plazmový hořák – s plynovou stabilizací s transferovým obloukem

17 Elektrický oblouk hoří mezi vnitřní elektrodou umístěnou v hořáku a výstupní měděnou tryskou, která tvoří anodu a hoří zde pomocný oblouk Používá se pro obrábění nevodivých materiálů (např. keramiky) K nanášení povlaků Plazmový hořák – s plynovou stabilizací s NEtransferovým obloukem

18 1 – těleso hořáku 2 – katoda 3 – přívod plynu (argon) 4 – chlazení hořáku 5 – paprsek plazmy 6 – obrobek Plazmový hořák – s plynovou stabilizací s NEtransferovým obloukem

19 Řezací tryska má přídavné vodní kanálky, kterými se vstřikuje voda do plazmového hořáku Řezání ocelí a neželezných kovů Pro nanášení povlaků Snižuje hlučnost, prašnost, kouř, UV záření na obsluhu Plazmový hořák – s vodní stabilizací HYDROTERM

20 1 – těleso hořáku 2 – katoda 3 – přívod plynu (argon) 4 – chlazení hořáku 5 – paprsek plazmy 6 – obrobek 7 – přívod vody Plazmový hořák – s vodní stabilizací HYDROTERM

21 Řezání materiálů Svařování Navařování Stříkání vrstev materiálů požad. vlastností Obrábění těžkoobrobitelných materiálů Tavení materiálů v pecích Rozklad odpadů Technická praxe

22 Pracovní cyklus je ovládám CNC řídícím systémem Maximální tloušťka korozivzdorných ocelí je 130mm Maximální tloušťka slitin hliníku a mědi je 150mm Řezání plazmou

23

24 Řezání plazmou – s plynovou stabilizací

25 Pracovní cyklus je ovládám NC systémem, který ovládá všechny pracovní parametry – proud, napětí, dávkování plynů, podávání svařovacího drátu, atd. Pro napájení se používají generátory stejnosměrné nebo vysokofrekvenční Svařování

26 1 – kontrolní a řídící systém 2 – stabilizační plyn 3 – zdroj pracovního el. oblouku 4 – anody 5 – místo svaru 6 – regulátor tlaku 7 – zásobník plynu 8 – systém ovládání pohybů mechanických částí stroje 9 – podávání svař. drátu 10 – katoda 11 – zdroj pomoc. el. oblouku

27 Obrábění s předehřevem materiálu před břitem řezného nástroje – pro těžkoobrobitelné mat., extrémně dlouhé výrobky tj. válce válcovacích stolic, papírenské válce, aj. Díky natavení jsou řezné síly malé => zvýšení trvanlivosti nástrojů až o 400% Obrábění

28 Obrábění - soustružení

29 Obrábění - hoblování

30 Obrábění - frézování

31 Odtavování materiálu z povrchu obrobku – použitelné pouze pro hrubování Asistentní plyn materiál z povrchu obrobku odfukuje Vysoké tepelné ovlivnění povrchu obrobku ŘN – ŘK, SK Obrábění

32 Princip spočívá ve využití kinetické energie proudu elektronů urychlených elektromagnetickým polem a jejich zaostřením do pracovního místa V místě dopadu se kinetická energie mění v tepelnou, materiál obrobku taje a odpařuje se. Elektronový paprsek

33 Paprsek vniká do určité hloubky, tam se pohyb elektronů zastaví, vzniklá tepelná energie se koncentruje pod povrchem a způsobuje erupční odpařování materiálu Páry odpařeného materiálu jsou ionizovány a způsobí nové zaostření paprsku v pracovním místě. Elektronový paprsek

34 Elektronový paprsek - princip 1 – elektronový paprsek 2 – páry odpařeného kovu

35 Výrobní zařízení sestává z: – Elektronového děla – elektromagnet. fokusačního systému – Systému pro vychylování paprsku – Napájecího generátoru – Pracovní komory – Číslicového řídícího systému Elektronový paprsek

36 Elektronový paprsek - zařízení

37 1 – wolframový drát 2 – elektronové dělo 3 – izolátor 4 - elektronový paprsek 5 – elektromagnetické čočky 6 – průzor 7 – obrobek 8 – pracovní stůl 9 – elektrostatické vychylování elektronového paprsku 10 – vývěvy 11 – napájecí zdroj

38 Elektronové dělo (zdroj elektronů) je tvořeno žhavenou wolframovou katodou a anodou Elektrony uvolněné z katody jsou anodou urychleny na cca 2/3 rychlosti světla Elektronový paprsek je zaostřen a pro efektivnější zaostření proces probíhá ve vakuu Elektronový paprsek

39 Svařování nesvařitelných materiálů Vrtání dlouhých děr malých průměrů (0,015mm rychlostí 4000děr/sec) Řezání (laserem se využívá častěji) Tepelné zpracování Litografické technologie Elektrotechnika – výroba čipů (200tis detailů) Elektronový paprsek - využití

40 Princip spočívá ve využití kinetické energie proudu iontů (obvykle Ar) Atomy obrobku se díky bombardování povrchu uvolňují Intenzita úběru je úměrná hustotě proudu iontů, energii dopadajících iontů, úhlu dopadu iontů (nejlépe 60° pro SiO 2 ), atd. Iontový paprsek

41 Obrábění probíhá přes krycí masku podobně jako u chemického obrábění Nejčastější použití je iontové anizotropní leptání křemíkových slitin Rychlost obrábění křemíku iontovým paprskem je 0,7 až 1,5nm/s Iontový paprsek

42 Iontový paprsek - zařízení 1 – anoda 2 – depozitní vrstva 3 – elektrony 4 – ionty 5 – krycí maska 6 – katoda 7 – oscilátor 8 – obrobek 9 – voltmetr 10 – vývěva 11 – plazma 12 – přívod argonu 13 – vakuum

43 Reaktor se skládá ze dvou proti sobě ležících elektrod Do předem vyčerpané pracovní komory se přivádí argon Na elektrody se přivede napětí 10MHz Dojde k ionizaci Ar => plazma => pracovní cyklus zahájen Iontový paprsek

44 Požadavkem je vytvoření reakčního produktu (tj. uvolnění atomů z povrchu obrobku) a jeho odsátí vakuovým čerpadlem Řízeným pohybem iontů se regulují parametry anizotropního leptání Tato technologie se nazývá i plazmové iontové leptání Iontový paprsek

45 Výroba integrovaných obvodů Polovodičů Součástí pro mikroelektroniku Leštění čoček Výroba miniaturních součástí Čištění a hlazení povrchů Přesnost 0,0001mm Iontový paprsek - využití

46 ŘASA, Jaroslav, Přemysl POKORNÝ a Vladimír GABRIEL. Strojírenská technologie vyd. Praha: Scientia, 2001, 221 s. ISBN Použité zdroje


Stáhnout ppt "F YZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ Ing. Jana Kalinová 2013 Obrábění paprskem kapaliny Plazmou Elektronovým paprskem Iontovým paprskem Světelným paprskem - laserem."

Podobné prezentace


Reklamy Google