PL243407B1 - Sposób dekompozycji elementu maszyny stosowanego w produkcji elementów z blachy - Google Patents

Abstract

Sposób dekompozycji elementu maszyny charakteryzuje się tym, że co najmniej część powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się skoncentrowaną wiązką energii (3) emitowanej przez głowicę (5), co najmniej do temperatury topnienia materiału elementu maszyny (2), aż do uzyskania zmiany kształtu fragmentu (4) powierzchni roboczej (1), w stopniu uniemożliwiającym odtworzenie pierwotnego kształtu elementu maszyny (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób dekompozycji elementu maszyny stosowanego w produkcji elementów z blachy.

Znanymi sposobami dekompozycji elementu takich jak formy, matryce, tłoczniki stosowane w produkcji elementów z blachy jest: szlifowanie, cięcie, kruszenie, frezowanie, wiercenie. Te mechaniczne sposoby posiadają liczne wady, są nimi czasochłonność, wysoki koszt i konieczność stosowania wyspecjalizowanych narzędzi. Sposób według wynalazku umożliwia przeprowadzenie dekompozycji elementu przy użyciu skoncentrowanej wiązki energii kierowanej na powierzchnię elementu bez konieczności kontaktu mechanicznego z elementem.

W stanie techniki znane jest jednak wykorzystywanie skoncentrowanej wiązki energii.

Dokument US2011168679A1 ujawnia sposób obróbki metali i ich stopów, zwłaszcza nadstopów. W tym sposobie element metalowy zawierający wadę materiałową, taką jak wgniecenia, czy pęknięcia jest poddawany obróbce krótko-impulsową wiązką laserową, mogącą ciąć obrabiany materiał. Sposób jest przeznaczony do wykorzystania zwłaszcza w łopatkach turbin, które ulegają pęknięciom rozciągającym się od powierzchni w głąb materiału. Kierowana na materiał wiązka laserowa ma doprowadzić do ablacji materiału, zwłaszcza tlenków metali, a więc do odparowania materiału z pominięciem stanu ciekłego, a w rezultacie do usunięcia materiału w miejscu, w którym wystąpiła wada. Skutkuje to powstaniem granicznego, przetopionego obszaru otaczającego miejsce, w którym występowała wada materiałowa. Po wycięciu materiału miejsce, w którym występowało uszkodzenie, jest naprawiane i powierzchnia jest wypełniania materiałem zastępczym, przykładowo poprzez spawanie. Pozwala to na przeprowadzenie naprawy elementów metalowych, w tych łopatek turbin, które są poddawane wysokim obciążeniom i działaniu wysokiej temperatury. W tym rozwiązaniu zastosowanie lasera pozwala precyzyjnie wyciąć wybrany obszar, z którego zostaną usunięte uszkodzenia i tlenki metali. Ponadto obszar działania lasera jest wystarczająco mały dla minimalizowania ryzyka dalszych uszkodzeń i drastycznej zmiany kształtu obrabianego elementu.

Natomiast JPH1034119A ujawnia sposób demontażu urządzeń wideo, takich jak komputery, telewizory i monitory, w szczególności posiadające kineskop. W tym sposobie, obudowy urządzeń wideo są rozpoznawane i definiowane są ich powierzchnie dolna, górna oraz powierzchnie boczne. W następnym etapie powierzchnie obudowy są rozcinane, z wykorzystaniem frezowania, skoncentrowanej wiązki energii, w tym przykładowo lasera lub strumienia wody. W kolejnym kroku z obudowy urządzenia wyciągane są wyświetlacz - kineskop, płytki drukowane oraz głośniki. Rozwiązanie ma na celu usprawnienie - zautomatyzowanie - niszczenia urządzeń wideo i późniejszego recyklingu ich poszczególnych elementów.

Istotą wynalazku jest to, że wykorzystując skoncentrowaną wiązkę energii co najmniej fragment powierzchni roboczej elementu maszyny stosowanego w produkcji elementów z blachy podgrzewa się co najmniej do temperatury topnienia materiału elementu maszyny aż do uzyskania zmiany kształtu fragmentu powierzchni roboczej w stopniu uniemożliwiającym odtworzenie pierwotnego kształtu powierzchni roboczej, a po uzyskaniu co najmniej topnienia materiału powierzchni roboczej i po zmianie kształtu powierzchni roboczej, podgrzewa się kolejny fragment powierzchni roboczej lub kończy się dekompozycję elementu maszyny, przy czym zachowuje się kształt elementu maszyny.

Również korzystne w wynalazku jest, gdy głowicę emitującą wiązkę skoncentrowanej energii mocuje się na układzie manipulacyjnym i przemieszcza się nad powierzchnią roboczą elementu maszyny po uprzednio zaprogramowanym torze. Właściwym jest, gdy temperaturę fragmentu powierzchni roboczej na bieżąco mierzy się czujnikiem powiązanym z układem manipulacyjnym, który przemieszcza głowicę, co umożliwia dostosowanie mocy emitowanej wiązki energii lub prędkości skanowania powierzchni elementu w celu uzyskania na powierzchni elementu temperatury umożliwiającej stopienie materiału.

Wynalazek daje taką możliwość, że prędkość przemieszczania głowicy przez układ manipulacyjny reguluje się w zależności od temperatury fragmentu powierzchni roboczej elementu rejestrowanej przez czujnik w celu uzyskania na powierzchni elementu temperatury umożliwiającej stopienie materiału.

Istotne dla wynalazku jest również to, że moc skoncentrowanej wiązki energii regulowana jest w zależności od temperatury fragmentu powierzchni roboczej elementu rejestrowanej przez czujnik.

Korzystnie fragment powierzchni roboczej elementu maszyny podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu fragmentu powierzchni roboczej przy użyciu wiązki laserowej emitowanej z głowicy. W tym celu możliwe jest także zastosowanie wiązki elektronów.

Kolejną istotną możliwością sposobu jest to, że fragment powierzchni roboczej elementu maszyny podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej części powierzchni roboczej przy użyciu łuku plazmy emitowanej z głowicy.

Następną możliwością w sposobie jest to, że fragment powierzchni roboczej elementu maszyny podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej części powierzchni roboczej przy użyciu palnika gazowego. Fragment powierzchni roboczej elementu maszyny zgodnie z wynalazkiem może być również podgrzewany aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej części powierzchni roboczej przy użyciu cewki indukcyjnej.

Kolejną istotną możliwością jest to, że fragment powierzchni roboczej elementu maszyny podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej części powierzchni roboczej przy użyciu łuku elektrycznego emitowanego z głowicy.

Ważnym elementem sposobu dekompozycji według wynalazku jest to, że podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu te obszary elementu maszyny, gdzie przenikają się ze sobą powierzchnie robocze, których styczne w miejscu przecięcia się powierzchni roboczych są do siebie nachylone o kąt większy niż 5°.

Istotnym elementem wynalazku jest to, że w obszar stopienia powierzchni roboczej podaje się strugę płynu pod ciśnieniem w taki sposób, że powoduje się dodatkowe przemieszczenie stopionego materiału elementu maszyny.

Również istotą sposobu dekompozycji elementu maszyny według wynalazku jest to, że powierzchnię roboczą elementu maszyny odchyla się względem kierunku poziomego, korzystnie o kąt co najmniej 30°.

Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju element maszyny z umieszczoną ponad nim głowicą w widoku z boku.

Pierwszym przykładem wykonania jest dekompozycja matrycy do tłoczenia dachu samochodu osobowego. Matrycę skanowano co około 40 mm wiązką lasera diodowego o mocy 4000 W i szerokości 20 mm, i uzyskano na powierzchni matrycy pasy zdeformowanej, w wyniku stopienia i częściowego utlenienia, powierzchni roboczej matrycy, co trwale zmieniło jej kształt.

Drugim przykładem wykonania jest dekompozycja matrycy do tłoczenia słupków samochodu, na powierzchni której dokonano ablacji laserowej powierzchni roboczej matrycy na głębokość 1 mm poprzez podgrzanie jej 10% powierzchni powyżej temperatury wrzenia stali.

Trzecim przykładem wykonania jest dekompozycja matrycy do tłoczenia drzwi samochodu, w którym dwoma laserami o mocy 4000 W dokonano stopienia powierzchni matrycy w pasach 2 mm. W tym przykładzie wykonania matryca umieszczona została pionowo, dzięki czemu stopiony laserami materiał matrycy spływał pozostawiając głębokie rowki, co zmieniło kształt powierzchni roboczej matrycy w stopniu uniemożliwiającym jego odtworzenie.

Zaletą sposobu według wynalazku jest obniżenie kosztów i czasu procesu dekompozycji elementu maszyny lub jego części poprzez nieodwracalne zmiany kształtu jego powierzchni spowodowane bez użycia drogich i zużywających się narzędzi mechanicznych.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1, powierzchnia robocza 1 elementu maszyny 2 podgrzewana jest skoncentrowaną wiązką energii 3 emitowaną przez głowicę 5, przez co uzyskuje się zmianę kształtu fragmentu 4 powierzchni roboczej 1 w stopniu uniemożliwiającym odtworzenie pierwotnego kształtu elementu maszyny 2. Głowicę 5 emitującą wiązkę skoncentrowanej energii zamocowano na układzie manipulacyjnym 6. Temperatura fragmentu 4 powierzchni roboczej 1 na bieżąco mierzona jest czujnikiem 7 powiązanym z układem manipulacyjnym 6, który przemieszcza głowicę 5.

Claims (14)

1. Sposób dekompozycji elementu maszyny stosowanego w produkcji elementów z blachy, znamienny tym, że co najmniej fragment powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się skoncentrowaną wiązką energii (3) emitowanej przez głowicę (5) co najmniej do temperatury topnienia materiału elementu maszyny (2) aż do uzyskania zmiany kształtu fragmentu (4) powierzchni roboczej (1) w stopniu uniemożliwiającym odtworzenie pierwotnego kształtu powierzchni roboczej (1), a po uzyskaniu co najmniej topnienia materiału powierzchni roboczej i po zmianie kształtu powierzchni roboczej, podgrzewa się kolejny fragment powierzchni roboczej lub kończy się dekompozycję elementu maszyny, przy czym zachowuje się zewnętrzny kształt elementu maszyny (2).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że głowicę (5) emitującą wiązkę skoncentrowanej energii mocuje się na układzie manipulacyjnym (6) i przemieszcza się nad powierzchnią roboczą (1) elementu maszyny (2) po uprzednio zaprogramowanym torze.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że temperaturę fragmentu (4) powierzchni roboczej (1) na bieżąco mierzy się czujnikiem (7) powiązanym z układem manipulacyjnym (6), który przemieszcza głowicę (5).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że prędkość przemieszczania głowicy (5) przez układ manipulacyjny (6) reguluje się w zależności od temperatury fragmentu (4) powierzchni roboczej (1) elementu (2) rejestrowanej przez czujnik (7).

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że moc skoncentrowanej wiązki energii regulowana jest w zależności od temperatury fragmentu (4) powierzchni roboczej (1) elementu (2) rejestrowanej przez czujnik (7).

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fragment (4) powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu fragmentu (4) powierzchni roboczej (1) przy użyciu wiązki laserowej emitowanej z głowicy (5).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fragment (4) powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu fragmentu (4) powierzchni roboczej (1) przy użyciu wiązki elektronów emitowanej z głowicy (5).

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fragment powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej fragmentu powierzchni roboczej (1) przy użyciu łuku plazmy emitowanej z głowicy (5).

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fragment powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej fragmentu powierzchni roboczej (1) przy użyciu palnika gazowego zamocowanego w głowicy (5).

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fragment powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej fragmentu powierzchni roboczej (1) przy użyciu cewki indukcyjnej umieszczonej w głowicy (5).

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fragment powierzchni roboczej (1) elementu maszyny (2) podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu co najmniej fragmentu powierzchni roboczej (1) przy użyciu łuku elektrycznego wytworzonego pomiędzy elementem maszyny (2) i głowicą (5).

12. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że podgrzewa się aż do uzyskania zmiany kształtu te obszary elementu maszyny (2), gdzie przenikają się ze sobą powierzchnie robocze (1), których styczne w miejscu przecięcia się powierzchni roboczych (1) są do siebie nachylone o kąt większy niż 5°.

13. Sposób według dowolnego zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że w obszar (4) stopienia powierzchni roboczej (1) podaje się strugę płynu pod ciśnieniem w taki sposób, że powoduje się dodatkowe przemieszczenie stopionego materiału elementu maszyny (2).

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię roboczą (1) elementu maszyny (2) odchyla się względem kierunku poziomego, korzystnie o kąt co najmniej 30°.