ZB 5 Nowoczesna obróbka mechaniczna stopów magnezu i aluminium Lider merytoryczny Prof. dr hab. inż. Józef Kuczmaszewski Politechnika Lubelska Dr hab. inż. Jab Burek, prof. PRz Nowoczesna obróbka mechaniczna stopów magnezu i aluminium CZ 5.1 – opracowanie zaawansowanych metod obróbki skrawaniem stopów lekkich stosowanych na elementy w konstrukcjach lotniczych, polegającej na opracowaniu technologii obróbki skrawaniem prowadzącej do skrócenia czasu obróbki stopów magnezu i aluminium oraz na poprawie jakości powierzchni obrobionej (przy wzroście wydajności) Instytucje partnerskie w zadaniu 1. Politechnika Lubelska 2. Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza 3. Politechnika Warszawska

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych w I półroczu 2012 1. Obróbka stopów Mg Określono rzeczywiste temperatury zapłonu wiórów ze stopów AZ31 i AZ91HP, także w funkcji cech geometrycznych wiórów, Określono rzeczywisty czas do zapłonu wiórów ze stopów Mg w określonych temperaturach, z uwzględnieniem ich masy Przeprowadzono serię badań temperatury wiórów szybką kamerą termowizyjną Efektem będzie propozycja istotnej poprawy efektywności obróbki stopów Mg 2. Obróbka stopów Al. Weryfikowano obliczenia MES w warunkach rzeczywistych, analizowano odkształcenia cienkich ścianek w warunkach obróbki, efektem będą zalecenia w zakresie doboru narzędzi i warunków obróbki w aspekcie poprawy efektywności wytwarzania Określono warunki tworzenia się zadziorów (gratu) przy obróbce stopów Al. oraz możliwości ich skutecznego usuwania Analizowano wpływ warunków chłodzenia (obróbka na sucho, minimalne smarowanie, klasyczne chłodzenie) na charakter wióra i jakość powierzchni obrobionej 3. Zmodyfikowano oprogramowanie do wyznaczania granicy stabilności: - poprawiono wydajność - zmieniono kryterium stabilności - dodano wyznaczanie granicy stabilności metodą numeryczną w obliczeniach metodą analityczną i numeryczną uwzględniono układy wielomodalne o dwóch stopniach swobody - zbudowano i opatentowano tester dynamicznych charakterystyk sił skrawania

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Przykład zastosowania programu Analiza stabilności układu wielomasowego o dwóch stopniach swobody

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Weryfikacja poprawności działania algorytmu Porównanie symulacji (punktowa linia czerwona) z rozwiązaniem analitycznym (niebieska linia ciągła) układu liniowego Ustalenie cyklu granicznego -wychodzenie narzędzia z materiału Porównanie symulacji uwzględniającej nieliniowe tłumienie z rozwiązaniem analitycznym liniowym Ustalenie cyklu granicznego spowodowane nieliniową siłą tłumiącą

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Zmodyfikowano oprogramowanie do wyznaczania granicy stabilności: poprawiono wydajność zmieniono kryterium stabilności dodano wyznaczanie granicy stabilności metodą numeryczną w obliczeniach metodą analityczną i numeryczną uwzględniono układy wielomodalne o dwóch stopniach swobody

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Zbudowano i opatentowano tester dynamicznych charakterystyk sił skrawania

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Zarysy żeber otwartych w przekrojach skrajnych i środkowych dla wysięgu narzędzia 40mm i długości żeber: a) 30mm, b) 50mm, c) 70mm, d) 90mm

Odchylenia żeber półotwartych między podstawą żeber (punkt B – przekroje skrajne żeber i punkt D – przekroje środkowe żeber) a ich górą (punkt A – przekroje skrajne żeber i punkt C – przekroje środkowe żeber)

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Czas, jaki upływa od momentu zetknięcia się wióra z płytą o temperaturze 500oC do jego zapłonu; stop AZ91HP, obróbkę prowadzono narzędziem pełnowęglikowym z pokryciem TiAlN; parametry technologiczne: fz=0,05mm/ostrze, ap=0,5mm, vc=300m/min

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Publikacje Prace opublikowane: 1. Powałka B., Chodzko M., Jemielniak K.: Stability analysis in milling based on operational Modal data, Journal of Machine Engineering, Vol. 11, No. 4, 2011 2. Matuszak J.,Zaleski K.: Powstawanie zadziorów podczas frezowania stopów aluminium w warunkach HSC. Innovative manufacturing technology = Innowacyjne technologia wytwarzania / red. Jaworska Lucyna.- Kraków: Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, 2011.- s. 73-84,  Zgłoszone do druku 1. Matuszak J., Zaleski K. Badania stanu krawędzi przedmiotów ze stopów aluminium po procesie usuwania zadziorów. Przekazane do opublikowania w materiałach 6 Szkoły Obróbki Skrawaniem (Wrocław 2012), 2. Zaleski K. Pałka T.: Wpływ minimalnego smarowania na chropowatość powierzchni stopów magnezu po frezowaniu. Przekazane do opublikowania w materiałach 6 Szkoły Obróbki Skrawaniem (Wrocław 2012) 3. Jemielniak K., Nejman M., Śniegulska-Grądzka D.: Metody analizy stabilności przy toczeniu część I: Rozwiązania analityczne i numeryczne, Inżynieria Maszyn 2012 4. Jemielniak K., Wypysiński R.: Metody analizy stabilności przy toczeniu część II: Symulacja numeryczna, Inżynieria Maszyn 2012 5. Falkowicz K., Kuczmaszewski J.: Powstawanie zadziorów przy frezowaniu współbieżnym i przeciwbieżnym stopu AlSi10Mg, Przegląd Mechaniczny, 2012 6. Kuczmaszewski J., Zagórski I.: Badania sił skrawania oraz ich amplitud podczas frezowania stopów magnezu Postępy Techniki, 2012   Zgłoszenia patentowe dokonane w I półroczu 2012 r. 1. Szczotka czołowa do usuwania zadziorów – wynalazek nr P-398 956 politechniki Lubelskiej z dnia 24.04.2012r.- Zaleski K.;Matuszak J. 2. Urządzenie do pomiaru dynamicznych składowych sił skrawania. Zgłoszenie z dnia 15.04.2012 pod nr P-398818. (Zespół PW)

Prace dyplomowe Prace dyplomowe inżynierskie obronione w I półroczu 2012 Reteruk Małgorzata: Wpływ obróbki nagniataniem na mikrotwardość warstwy wierzchniej stopów magnezu. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Sawicka Anna: Wpływ cieczy obróbkowych na przebieg i wyniki obróbki stopów lekkich. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Czapla Kamil: Pomiary mikrotwardości warstwy wierzchniej stopów magnezu po obróbce szczotkowaniem.Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Wołoszyn Dominika: Mikrotwardość warstwy wierzchniej stopów aluminium obrabianych szczotkowaniem. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Olszowa Katarzyna: Obróbka oczyszczająco – umacniająca powierzchni stopów aluminium metodą śrutowania. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Zając Sławomir: Nagniatanie ślizgowe stopów aluminium. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Fronc Michał: Analiza naprężeń własnych po obróbce szczotkowaniem. Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Kowalczyk Magdalena: Analiza momentu i jego amplitudy przy frezowaniu stopów aluminium AW 2024 i AW 7075 frezami trzpieniowymi o różnej sztywności. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Laskowski Waldemar : Analiza porównawcza oporów skrawania przy toczeniu stopów aluminium AW 2024 oraz AW 7075 . Praca dyplomowa inżynierska. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Węglarz Karolina: Wpływ parametrów technologicznych obróbki konwencjonalnej i HSM na kształt i charakter wiórów w operacji frezowania stopów aluminium.Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Krzysiak Sylwia: Analiza stabilności momentu obrotowego prZy frezowaniu stopu aluminium AW 2024 frezami trzpieniowymi o różnej liczbie ostrzy. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Jaromin Joanna: Badania stabilności momentu obrotowego i jakości powierzchni po szybkościowym frezowaniu frezami dwu i czteroostrzowymi stopu AZ 31. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Jóźwik Ewa: Stabilność momentu obrotowego przy frezowaniu współbieznym i przeciwbieżnym stopu AW 2024 frezem dwuostrzowym w warunkach konwencjonalnych i HSM. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Cholewa Jarosław: Badania wpływu technologicznych parametrów cięcia strugą cieczy na jakość powierzchni i dokładność geometryczną elementów wykonanych ze stopu magnezu Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Kulasza Przemysław: Analiza porównawcza wybranych wskaźników skrawalności przy frezowaniu stopów aluminium AW3103 i AW7075 . Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Kość Marek; Analiza porównawcza odporności na zapłon wiórów Mg w stanie suchym i zwilżanych olejem mineralnym. Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski Pikula Marcin: Pomiar sił podczas frezowania powierzchni krzywoliniowych frezami trzpieniowymi o zmiennej sztywności . Promotor: prof. dr hab.inż. Józef Kuczmaszewski

Prace dyplomowe Prace inżynierskie planowane do obrony Ewelina Kulik Temat: Analiza stabilności obróbki zintegrowana z systemem CAM Opiekun naukowy: dr inż. Rafał Wypysiński   Jakub Grzesiuk Temat: Modelowanie wykresów stabilności zintegrowane z systemem CAM Damian Lewczuk Temat: Multimedialny kurs CAD/CAM z analizą funkcjonalności strategii dedykowanych do obróbki stopów aluminium i materiałów trudnoskrawalnych Tomasz Matejewski Temat: Projekt stanowiska laboratoryjnego do określenia charakterystyki dynamicznej Opiekun naukowy: dr inż. Mirosław Nejman Prace magisterskie przewidziane do obrony w 2012 roku Flis Ewa: Analiza wpływu warunków chłodzenia i smarowania na rodzaj i wielkość wiórów podczas obróbki stopów aluminium (w opracowaniu). Promotor: prof. dr hab. inz. Józef Kuczmaszewski Popek Aneta: Badania wybranych właściwości warstwy wierzchniej stopu aluminium AlSI10Mg po obróbce szczotkowaniem. (w opracowaniu). Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL. Kawka Artur: Wpływ procesu usuwania zadziorów na mikrotwardość warstwy wierzchniej stopów aluminium. (w opracowaniu). Promotor: dr hab. inż. K. Zaleski, prof. PL.

Wskaźniki produktu Wskaźniki produktu Docelowo Uwagi 1 Liczba instytucji objętych wsparciem 3 zrealizowano 2 Liczba pracowników naukowych zaangażowanych w realizację projektu 18 Zrealizowano PL – 10 PW – 6 PRz – 3 Liczba studentów zaangażowanych w realizacje projektu 8 Zrealizowano (znacznie przekroczono) 4 Liczba doktorantów zaangażowanych w realizację projektu 6 Mgr inż. Jakub Matuszak – PL Mgr inż. Paweł Pieśko – PL Mgr inż. Ireneusz Zagórski – PL Mgr inż.. Maciej Włodarczyk - PL Mgr inż. Robert Ostrowski – PRz 5 Liczba nowych miejsc pracy (EPC) związanych z działalnością B+R powstałych w trakcie realizacji pracy Nie dotyczy Liczba przedsiębiorstw współpracujących z jednostkami naukowymi w trakcie realizacji pracy PZL Świdnik, PZL Rzeszów, PZL Mielec, Ultratech Sp.z o.o., Margański&Mysłowski, sp. z o.o. 7 Liczba aparatury badawczej zakupionej w związku z realizacją projektu PL – 2 szt., PW – 0, PRz. – 3

Wskaźniki rezultatu Lp Wskaźnik rezultatu (określenie) Wartość docelowa Stan aktualny Uwagi 1 Liczba wdrożeń powstałych w wyniku realizacji strategicznych programów badawczych nie dotyczy 2 Liczba wdrożeń powstałych w wyniku realizacji projektu badawczego 1 niekomercyjne w realizacji 3 Liczba skomercjalizowanych wyników badań B+R wykonanych w jednostce naukowej 4 Liczba bezpośrednio wytworzonych nowych miejsc pracy 5 Liczba wytworzonych nowych etatów badawczych 6 Liczba zgłoszeń patentowych 7 Liczba publikacji powstałych w wyniku realizacji projektu 18 27 publ., 15 referatów zrealizowano 8 Liczba stopni naukowych uzyskanych bezpośrednio w związku z realizacją projektu Dr (3) Hab. (1) Mgr (8) 3 wszczęte przewody 1 monografia w red. Ok. 20 obroniono

Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej Stan współpracy z przedsiębiorstwami lotniczymi Doliny Lotniczej W okresie sprawozdawczym współpraca obejmowała przede wszystkim PZL Rzeszów i dotyczyła efektywności obróbki stopów magnezu (2 wizyty techniczne, wymiana informacji e-mail) Kontynuowana jest wymiana informacji na temat odkształceń elementów cienkościennych w procesach obróbki, weryfikowane są w praktyce obliczenia symulacyjne MES, dotyczy to również PZL Mielec, PZP Świdnik, Ultratech Sp. z o.o i innych zakładów

Z realizacji projektu w ostatnim okresie sprawozdawczym Główne wnioski Z realizacji projektu w ostatnim okresie sprawozdawczym Z perspektywy tzw. kamieni milowych, z 9 przewidzianych do osiągnięcia, praktycznie osiągnięto 5, pozostałe 4 są bardzo istotnie zaawansowane Pierwsze półrocze 2012 przyniosło istotny postęp w osiąganiu wskaźników, zarówno produktu jak i rezultatu Znaczna część wskaźników, zarówno produktu jak i rezultatu, została już osiągnięta Uzyskano bardzo dużą ilość wyników w dotychczasowych badaniach, ich opracowanie oraz przygotowanie, również w formie informacji technicznej dla przedsiębiorstw, będzie ważnym obszarem aktywności zespołu badawczego w następnym półroczu Prace przebiegają zgodnie z harmonogramem

Dziękuję Państwu za wysłuchanie mojego wystąpienia ZB5 Dziękuję Państwu za wysłuchanie mojego wystąpienia W imieniu Zespołu Badawczego ZB5 Józef Kuczmaszewski