CZ307120B6 - Způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech - Google Patents
Způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307120B6 CZ307120B6 CZ2013-108A CZ2013108A CZ307120B6 CZ 307120 B6 CZ307120 B6 CZ 307120B6 CZ 2013108 A CZ2013108 A CZ 2013108A CZ 307120 B6 CZ307120 B6 CZ 307120B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- laser
- robot
- control
- head
- hand
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 17
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000009740 moulding (composite fabrication) 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
- 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
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 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
- 230000006866 deterioration Effects 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
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 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
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000020985 whole grains Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu a zařízení pro vytváření povrchů o 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 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 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 cel- 1 CZ 307120 B6 kových mechanických, tepelných a tvarových vlastností formy, které by v podstatě vedlo k jejímu znehodnocení.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech podle vynálezu, jehož podstata u kategorie způsob, spočívá v tom, že na povrch zpracovávaného materiálu je působeno laserovým zářením o velikosti laserového svazku od 1 mm do 10 cm, výkonu od 2,5 kW do 20 kW z laserové hlavy a zdrsňujícím materiálem o velikosti zrna od 0.05 mm do 2 mm, tlakem od 0,05 MPa do 1 MPa barů, z tryskací hlavy, umístěných jako nanášecí systém na mechanické ruce robota, pohybující se rychlostí pojezdu od 50 cm/min. do 1000 cm/min. a ovládaných, jednak přes řídící část laseru a jednak přes řídící část robota programu pro robot a laser z řízení a ovládání systému, z něhož je rovněž ovládán otryskávací systém, obsahující zdrsňující materiál a tlakový vzduch, které jsou směšovány ve směšovacím zařízení a přivedeny do tryskací hlavy nanášecího systému.
Zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech spočívající vtom, že laserová hlava a tryskací hlava jsou jako nanášecí systém umístěny na mechanické ruce robota, která je propojena, jednak s řídící částí robota a jednak přes řídící část laseru programu pro robot a laser s řízením a ovládáním systému, které je rovněž propojeno s otryskávacím systémem, obsahujícím zdrsňující materiál, tlakový vzduch a směšovací zařízení, propojené s tryskací hlavou nanášecího systému.
Výhodou způsobu a zařízení pro 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 zrn 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 naznačen způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických vlastnostech podle vynálezu. Šipkami jsou na výkresu naznačeny postupné operace a ovládání jednotlivých systémů.
Přiklad uskutečnění vynálezu
Praktický příklad způsobu a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech podle vynálezu je patrný z přiloženého obrázku.
Na obr. 1 je naznačen zpracovávaný materiál 1, 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 řídicí část robota 13, jednak přes řídicí část laseru 12 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 3 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 řídicí část robota 13 nastaví mechanickou ruku robota 6 a to do správného výchozího místa a požadovaného sklonu tryskací hlavy 3 a jednak přes řídicí část laseru 12 je řízen výkon laserového svazku vycházejícího z laserové hlavy 2. Na mechanické ruce
-2CZ 307120 B6 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 11. 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 1. 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 j inam, 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 0,550 mm, tlakový vzduch 10 byl používán 0,15 MPa. Vzdálenost konce tryskací hlavy 3 od povrchu zpracovávaného materiálu 1 byla 35 mm. Výkon laseru se pohyboval okolo 80 až 100%, při rychlosti pojezdu laserové hlavy 2 150cm/min. Rozměry laserového svazku byly používány 12 mm. Uhel 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
Způsob a zařízení pro 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.
Claims (2)
1. Způsob vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech, vyznačující se tím, že na povrch zpracovávaného materiálu (1) se působí laserovým zářením o velikosti laserového svazku od 1 mm do 10 cm, výkonu od 2,5 kW do 20 kW z laserové hlavy (2) a zdrsňujícím materiálem (4) o velikosti zrna od 0,05 mm do 2 mm, tlakem od 0,05 MPa do 1 MPa, 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 řídicí část (12) laseru a jednak přes řídicí 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 se směšují ve směšovacím zařízení (11) a přivádějí do tryskací hlavy (2) nanášecího systému (5).
2. Zařízení pro vytváření o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech způsobem podle nároku 1, vyznačující se tím, že laserová hlava (2) a tryskací hlava (3) jsou jako nanášecí systém (5) umístěny na mechanické ruce robota (6), která je propojena, jednak s řídicí částí (13) robota a jednak přes řídicí část (12) laseru programu (7) pro robot a laser s řízením a ovládáním (8) systému, které je rovněž propojeno s otryskávacím systémem (9), obsahují-3 CZ 307120 B6 cím zdrsňující materiál (4), tlakový vzduch (10) a směšovací zařízení (11), propojené s tryskací hlavou (3) 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 CZ2013108A3 (cs) | 2014-08-27 |
| CZ307120B6 true 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) |
Citations (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 |
| EP2130944A1 (fr) * | 2008-06-04 | 2009-12-09 | Messier-Bugatti | Procédé de traitement de surface d'une pièce mécanique en acier à haute résistance, et système d'étanchéité obtenu par la mise en oeuvre dudit procédé |
| 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
Patent Citations (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 |
| EP2130944A1 (fr) * | 2008-06-04 | 2009-12-09 | Messier-Bugatti | Procédé de traitement de surface d'une pièce mécanique en acier à haute résistance, et système d'étanchéité obtenu par la mise en oeuvre dudit procédé |
| TW201136694A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-01 | Chung Shan Inst Of Science | Laser compound machining apparatus and operating method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2013108A3 (cs) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6180558B2 (ja) | プレスシステム及び方法 | |
| CN109746441B (zh) | 一种激光冲击强化辅助的激光增材制造复合加工方法 | |
| CN104226988B (zh) | 一种大尺寸零部件的3d打印制造方法 | |
| CN101642809B (zh) | 用于制造三维成形物体的方法 | |
| CN1275719C (zh) | 制作三维消失模的方法和制作热固化造型材料砂铸模的方法 | |
| Soldner et al. | Numerical and experimental investigation of the isothermal assumption in selective laser sintering of PA12 | |
| WO2008143106A1 (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置 | |
| KR19990082365A (ko) | 입자 크기 분포가 조절된 중합체 분말 | |
| RU2012102675A (ru) | Способ изготовления кованой детали с адаптивной шлифовкой | |
| JP2008006502A (ja) | 鋳型の形成方法 | |
| JP6540684B2 (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| JP2019111407A (ja) | ワックスパターン表面処理剤、歯科用補綴物の製造方法 | |
| CZ307120B6 (cs) | Způsob a zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech | |
| Cha et al. | A study on machining characteristics of silicon nitride with spline members in laser-assisted turn-mill | |
| CN105817620A (zh) | 一种模型的3d打印免装配制造方法 | |
| CZ25604U1 (cs) | Zařízení pro vytváření povrchů o vysoké drsnosti a specifických mechanických vlastnostech | |
| CN114160798A (zh) | 金刚石滚轮烧结热压工艺 | |
| US11065687B2 (en) | Method for manufacturing metal product with two blanks | |
| US20190240733A1 (en) | Golf panel and process of manufacturing the same | |
| JP2013053353A (ja) | 焼結品の製造方法 | |
| CN106112830B (zh) | 磨边轮及其制造方法 | |
| Rane | Enhancing tensile strength of FDM parts using thermal annealing and uniaxial pressure | |
| CN106735204A (zh) | 一种选择性激光熔化自蔓延成形方法 | |
| KR101114528B1 (ko) | 강재 용접 접합부의 표면처리방법 | |
| JP2011089145A (ja) | 造形物の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200215 |