CZ2013108A3 - Vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech - Google Patents
Vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2013108A3 CZ2013108A3 CZ2013-108A CZ2013108A CZ2013108A3 CZ 2013108 A3 CZ2013108 A3 CZ 2013108A3 CZ 2013108 A CZ2013108 A CZ 2013108A CZ 2013108 A3 CZ2013108 A3 CZ 2013108A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- laser
- robot
- control
- mechanical properties
- head
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 238000005270 abrasive blasting Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech se provádí tak, že na povrch zpracovávaného materiálu (1) je působeno laserovým zářením o rozměrech laserového svazku od 1 mm do 10 cm, výkonu od 2,5 kW do 20 kW z laserové hlavy (2) a zdrsňujícím materiálem (4) tlakem od 0,5 baru do 10 barů z tryskací hlavy (3), umístěných jako nanášecí systém (5) na mechanické ruce robota (6) pohybující se rychlostí pojezdu od 50 cm/min do 1000 cm/min a ovládaných jednak přes řídící část laseru (12) a jednak přes řídící část (13) robota programu (7) pro robot a laser z řízení a ovládání (8) systému. Z řízení a ovládání (8) systému je rovněž ovládán otryskávací systém (9), obsahující zdrsňující materiál (4) a tlakový vzduch (10), které jsou směšovány ve směšovacím zařízení (11) a přivedeny do tryskací hlavy (2) nanášecího systému (5).
Description
Vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu vytváření povrchů o velmi vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech na bázi částečné nebo úplné implantace zdrsňujícího materiálu do tepelným způsobem změkčeného nebo nataveného povrchu základního materiálu.
Dosavadní stav techniky
V některých případech je třeba připravit povrch s velmi vysokou drsností a specifickými mechanickými vlastnostmi. Jedná se o některé druhy tvářecích forem, brusné nástroje, tribologické aplikace a další případy. Takové povrchy většinou nevznikají při standardních výrobních procesech, jako je například tváření, obrábění nebo odlévání a je nutné je připravit jiným způsobem.
Takovým nejjednodušším způsobem zdrsnění povrchu je tlakové tryskání abrazivním materiálem, nebo použití brusných nástrojů. Pro běžné použití je taková technologie postačující, výsledná drsnost však v některých případech nemusí být dostatečná. Pro některé speciální případy je uvedená technologie nevhodná. Jde o takové aplikace, kdy by došlo k použití na velmi tvrdé materiály, například kovové formy z kalených ocelí, kdy brusný nástroj nebo abrazivní materiál proniká do povrchu pouze minimálně a drsnost povrchu se tak nemění vůbec, nebo jen velmi málo.
Jiným způsobem, který se využívá například při výrobě brusných nástrojů, je vytvoření směsi smícháním abrazivních zrn příslušné velikosti s vhodným pojivém. Abrazivní zrna představují vlastní brusivo. Pojivo může být na bázi keramiky, pryskyřice, nebo kovu. Tato směs je následně slisována se základním materiálem pod vysokým tlakem, vytvrzena při zvýšených teplotách a výsledný produkt je orovnán na požadovaný tvar. Tento způsob zdrsnění povrchu je vhodný například pro výrobu brusných nástrojů.
Výše uvedený způsob nelze použít ke zvýšení drsnosti obecných povrchů, kde by byly procesy slisování pod vysokým tlakem nebo tepelné vytvrzování velmi komplikované. Jde například o formy na tvarování plastů nebo tkaninových dílů. Typická je aplikace v automobilovém průmyslu, kdy lisovací formy jsou většinou z nástrojové oceli. Povrchy i
i funkčních ploch jsou kalené nebo jinak vytvrzené pro zvýšení jejich odolnosti proti opotřebení, tvarové stability a životnosti. Proto je povrch hladký, aby umožňoval volný pohyb a prokluz
• · · · • · '2“ • ·
TV 2£>ΰ-ήΡ8 polotovaru a tím také jeho rovnoměrné vytvarování. V některých částech formy je ovšem požadavek na pevný kontakt polotovaru s formou, který by takovému pohybu a prokluzu zabraňoval. Znamená to, že drsnost povrchu v těchto místech, kterých může být u jedné formy i několik, je třeba zvětšit z původních desetin až setin mikrometrů na hodnoty v řádech několika desítek mikrometrů. Tyto plochy se vytváří až po dokončení formy a významným požadavkem při jejich tvorbě je, aby povrch formy mimo tyto oblasti, nebo vnitřní struktura formy, nebyly žádným způsobem tepelně ani mechanicky ovlivněny a nedošlo tak ke ztrátě mechanických vlastností formy.
Toho lze dosáhnout například nalepením vrstvy abraziva na přesně vymezenou oblast. Tato technologie je v některých případech používaná, ale její aplikace je spojena s různými komplikacemi, které spočívají v nutnosti mechanické nebo chemické úpravy povrchu před vlastním nalepením zdrsňující vrstvy, nebo jejím pozdějším odlupováním a podobně.
Jinou známou metodou vytváření povrchů s vysokou drsností je ohřev celé formy v peci do teploty natavení povrchu a implantace abrazivních částí do tohoto nataveného povrchu. Tuto metodu ovšem nelze použít pro případ jen lokálního zdrsňování povrchu, neboť by došlo k ovlivnění celkových mechanických, tepelných a tvarových vlastností formy, které by v podstatě vedlo k jejímu znehodnocení.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na povrch zpracovávaného materiálu je působeno laserovým zářením z laserové hlavy a zdrsňujícím materiálem z tryskací hlavy, umístěných jako nanášecí systém na mechanické ruce robota. Velikost laserového svazkuje od lmm do lOcm, výkon laserového záření je od 2.5kW do 20kW. Tlak působení zdrsňujícího materiálu je od 0,5 baru do 10 barů. Rychlost pojezdu mechanické ruky robota je od 50cm/min. do lOOOcm/min. Činnost laseru a pohyb mechanické ruky robota jsou ovládány, jednak přes řídící část laseru a jednak přes řídící část robota programu pro robot a laser z řízení a ovládání systému. Z řízení a ovládání systému je rovněž ovládán otryskávací systém, jehož součástí je zdrsňující materiál o velikosti zrna 0,05mm-2mm a tlakový vzduch, které jsou směšovány ve směšovacím zařízení. Vzniklá směs je přivedena do tryskací hlavy nanášecího systému.
• ···· ·· ·· • * · ···· · ···· ·· · · · • ······ · · • · · · · · · · ······ ·· ···· ··· ··
Výhodou vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech podle vynálezu je skutečnost, že podle předem daného programu umožňuje do všech lokálních míst, či celých ploch provést potřebné zdrsnění povrchu a to buď zapravením části nebo celých zm zdrsňujícího materiálu do zpracovávaného materiálu bez jakéhokoliv ovlivnění celkových mechanických, tepelných a tvarových vlastností zpracovávaného materiálu.
Objasnění výkresů
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém je schematicky naznačeno vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických vlastnostech podle vynálezu. Šipkami jsou na výkresu naznačeny postupné operace a ovládání jednotlivých systémů.
Příklad^provedení vynálezu
Praktický příklad vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech podle vynálezu je patrný z přiloženého obrázku.
Na obr. 1 je naznačen zpracovávaný materiál f, na jehož povrch je působeno laserovým zářením z laserové hlavy 2 a zdrsňujícím materiálem 4 z tryskací hlavy 3. Laserová hlava 2 a tryskací hlava 3 jsou umístěny jako nanášecí systém 5 na mechanické ruce robota 6. Mechanický robot 6 je ovládaný jednak přes řídící část 13 robota a jednak přes řídící část 12 laseru programu 7 pro robot a laser z řízení a ovládání 8 systému, z něhož je rovněž ovládán otryskávací systém 9, obsahující zdrsňující materiál 4 a tlakový vzduch 10, které jsou směšovány ve směšovacím zařízení 11 a přivedeny do tryskací hlavy 2 nanášecího systému 5.
Celý systém pracuje tak, že do řízení a ovládání systému 8 je vložen speciální program 7 pro robot a laser, který jednak přes řídící část 13 robota nastaví mechanickou ruku robota 6 a to do správného výchozího místa a požadovaného sklonu tryskací hlavy 3 a jednak přes řídící část 12 laseru je řízen výkon laserového svazku vycházejícího z laserové hlavy 2. Na mechanické ruce robota 6 je, jako součást nanášecího systému 5, umístěna tryskací hlava 3, do které je dodávána směs zdrsňujícího materiálu 4 a tlakového vzduchu 10 ze směšovacího zařízení 1_1. Z řízení a ovládání 8 systému je pomocí tlakového ventilu řízen tlakový vzduch 10 z připojeného kompresoru. Laserovým svazkem je lokálně natavován povrch zpracovávaného materiálu L Do takto upraveného materiálu jsou danou energií implantována zrna zdrsňujícího materiálu 4, která mohou být buď implantována pouze zčásti, nebo zcela. Tepelný zdroj se poté přesouvá jinam, nebo při ukončení se vypíná. Po ukončení působení tepelného zdroje v určitém místě dochází • · k rychlému zatuhnutí nataveného materiálu se zabudovanými zrny zdrsňujícího materiálu 4. Zdrsňující materiál 4 je tak napevno uchycen v povrchu zpracovávaného materiálu 1 a způsobuje požadované zvýšení jeho drsnosti na požadovanou hodnotu a změnu jeho mechanických vlastností.
Zdrojem laserového záření byl použit HPDD diodový laser o výkonu 4,5kW a vlnové délce 808 mikrometrů s obdélníkovým tvarem laserového svazku. Jako zdrsňujícího materiálu 4 bylo použito korundového prášku o velikosti zrn 0,550mm, tlakový vzduch 10 byl používán 1,5 baru. Vzdálenost konce tryskací hlavy 3 od povrchu zpracovávaného materiálu 1 byla 35 mm. Výkon laseru se pohyboval okolo 80%-100%, při rychlosti pojezdu laserové hlavy 2 150cm/min. Rozměry laserového svazku byly používány 12mm. Úhel tryskací hlavy 3 vzhledem ke stopě laseru byl v rozmezí od 5° do 40°.
Výhodou uvedeného řešení vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech podle vynálezu je možnost lokálně upravit jakýkoliv povrch, u kterého je možné natavení nebo dostatečné změkčení pomocí vhodného tepelného zdroje.
Průmyslová využitelnost
Vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech podle vynálezu lze s úspěchem využít všude tam, kde je zapotřebí lokálně připravit speciální drsný povrch, který není možné připravit konvenčními metodami, například lisováním za vysokých tlaků, nebo pomocí ohřevu celého kusu v peci na vysokou teplotu. Využití je možné u povrchů některých forem, například v automobilovém průmyslu, pro brusné nástroje, v tribologických aplikacích a podobně.
• · • · · · • · • · • · • · ·
A• · · · •VZTAHOVÉ ZNAČKY
- zpracovávaný materiál
- laserová hlava
- tryskací hlava
- zdrsňující materiál
- nanášecí systém
- robot
- program pro robot a laser
- řízení a ovládání systému
- otryskávací systém
- tlakový vzduch
- směšovací zařízení
- řídící část laseru
- řídící část robota
Claims (1)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech vyznačující se tím, že na povrch zpracovávaného materiálu (1) je působeno laserovým zářením o velikosti laserového svazku od lmm do lOcm, výkonu od 2,5kW do 20kW z laserové hlavy (2) a zdrsňujícím materiálem (4) o velikosti zrna od 0.05mm do 2mm, tlakem od 0,5 baru do 10 barů z tryskací hlavy (3), umístěných jako nanášecí systém (5) na mechanické ruce robota (6) pohybující se rychlostí pojezdu od 50cm/min. do lOOOcm/min. a ovládaných jednak přes řídící část (12) laseru a jednak přes řídící část (13) robota programu (7) pro robot a laser z řízení a ovládání (8) systému, z něhož je rovněž ovládán otryskávací systém (9), obsahující zdrsňující materiál (4) a tlakový vzduch (10), které jsou směšovány ve směšovacím zařízení (11) a přivedeny do tryskací hiavy (2) nanášecího systému (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-108A CZ307120B6 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-108A CZ307120B6 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013108A3 true CZ2013108A3 (cs) | 2014-08-27 |
| CZ307120B6 CZ307120B6 (cs) | 2018-01-24 |
Family
ID=51494685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-108A CZ307120B6 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ307120B6 (cs) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59199232A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-12 | Uchiyama Mfg Corp | オイルシ−ルの表面処理方法 |
| FR2932193B1 (fr) * | 2008-06-04 | 2010-07-30 | Messier Bugatti | Procede de traitement de surface d'une piece mecanique en acier a haute resistance, et systeme d'etancheite obtenu par la mise en oeuvre dudit procede |
| TW201136694A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-01 | Chung Shan Inst Of Science | Laser compound machining apparatus and operating method thereof |
-
2013
- 2013-02-15 CZ CZ2013-108A patent/CZ307120B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ307120B6 (cs) | 2018-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6180558B2 (ja) | プレスシステム及び方法 | |
| CN101642809B (zh) | 用于制造三维成形物体的方法 | |
| US20040081573A1 (en) | Binder removal in selective laser sintering | |
| JP2006200030A (ja) | 立体造形物の製造方法及び製造装置 | |
| JP6540684B2 (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| CN105711104A (zh) | 激光3d打印系统及其打印方法 | |
| CZ2013108A3 (cs) | Vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech | |
| CN106112830B (zh) | 磨边轮及其制造方法 | |
| US20240139814A1 (en) | Removing the Support Structure by Means of a Laser Beam Integrated on a Robot Arm | |
| CZ25604U1 (cs) | Zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech | |
| US11065687B2 (en) | Method for manufacturing metal product with two blanks | |
| CN106735204A (zh) | 一种选择性激光熔化自蔓延成形方法 | |
| EP4021670B1 (en) | An additive manufacturing machine | |
| KR101114528B1 (ko) | 강재 용접 접합부의 표면처리방법 | |
| CN101678510B (zh) | 用于在沿着分割-或额定断裂线应用非对称的能量输入的情况下制造工件的方法 | |
| CN110271122A (zh) | 一种矿物铸件模具复印的制备工艺 | |
| US9987727B2 (en) | Induction heated vacuum furnace for making brazed diamond dental burrs | |
| Wang et al. | Elliptical Vibration Cutting of Hardened Steel with Large Nose Radius Single Crystal Diamond Tool | |
| GB2492808A (en) | High speed composite manufacture | |
| CN109513931B (zh) | 一种增材制造残余热应力及其诱导变形的控制方法 | |
| CN107199341B (zh) | 用于表面致密化的方法和系统 | |
| CN205950522U (zh) | 磨边轮 | |
| JP7043036B2 (ja) | 新規な転写金型用入れ子の製造方法 | |
| CA3080683C (en) | Charge heating method and systems for induction molding | |
| KR101473165B1 (ko) | 삼차원 물체 제조장치 및 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200215 |