Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» Επικαιροποίηση γνώσεων αποφοίτων Α.Ε.Ι. ΠΕΓΑ_ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 4.3. Μη συμβατικές κατεργασίες υψηλού περιβαλλοντικού οφέλους Δρ. Νικόλαος Βαξεβανίδης, Καθηγητής Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε.

Περιεχόμενα  Εισαγωγή  Γενικά στοιχεία  Περιβαλλοντικά οφέλη εφαρμογής μή συμβατικών κατεργασιών  Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασίων  Αποβολής υλικού  Μηχανικές  Θερμοηλεκτρικές  Ηλεκτροχημικές  Διαμόρφωσης με πρόσδοση ενέργειας (Αναφορικά)  Ενωση με διάχυση  Εκρηκτική διαμόρφωση  Μαγνητική διαμόρφωση Μη συμβατικές κατεργασίες υψηλού περιβαλλοντικού οφέλους 2 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Εισαγωγή (1/4)  Οι μη-συμβατικές κατεργασίες..  Προκύπτουν απο τις απαιτήσεις και τις σύγχρονες ανάγκες της κατασκευαστικής τεχνολογίας.  Καλούνται να αντιμετωπίσουν βασικά μειονεκτήματα των συμβατικών κατεργασιών, όπως:  Απώλεια σημαντικού ποσοστού προσδιδόμενης ενέργειας ως θερμότητας κατά τη διαδικασία αφαίρεσης υλικού με τις συμβατικές μεθόδους,  Δαπάνη επιπλέον ενέργειας για την περισυλλογή, αποθήκευση και ανακύκλωση των αποβλίττων,  Παραμορφώσεις τεμαχίων λόγω των αναπτυσσόμενων δυνάμεων κοπής ιδίως σε υπερκράματα και υλικά υψηλής αντοχής,  Αδυναμία κατεργασίας πολύπλοκων γεωμετρικών μορφών και στοιχείων.  Αδυναμία πραγματοποίησης μικρο-κατεργασιών σε μεγάλο βαθμό 3 Γενικά Στοιχεία Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

4 Γενικά Στοιχεία Εισαγωγή (2/4)  Αντιμετώπιση μειονεκτημάτων με 2 προσεγγίσεις  Τροποποίηση των συμβατικών κατεργασιών σε μη-συμβατικές (παρουσία θερμότητας – ημίθερμες κατεργασίες, ή/και εν θερμώ),  Ανάπτυξη νέων μη συμβατικών τεχνικών για τις κατεργασίες. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

5  Οι μη συμβατικές κατεργασίες παρουσιάζουν υψηλά περιβαλλοντικά οφέλη διότι:  Δε χρησιμοποιούνται κατά κανόνα λιπαντικές ύλες η/και λάδια κοπής  Δε παράγουν απόβλιττα (γρέζια) Εισαγωγή (3/4) Περιβαλλοντικά οφέλη εφαρμογής μή συμβατικών κατεργασιών Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Εισαγωγή (4/4) 6 Αναφορά στις συμβατικές κατεργασίες για λόγους σύγκρισης - αξιολόγησης  Οι συμβατικές κατεργασίες διακρίνονται σε:  Κοπής (αποβολής υλικού)  Τόρνευση  Φρεζάρισμα  Διάτρηση  Διαμόρφωσης (διατήρησης μάζας)  Κάμψη  Κυλινδροποίηση  Κοίλανση

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (7/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Μηχανικές μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (AJM)  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM)  Κοπή με δέσμη ύδατος και προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM)  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων 7

8  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 1/12  Λεπτό ρεύμα λειαντικών ωθείται μέσω ενός ειδικού ακροφυσίου με την βοήθεια κάποιου προωθητικού αερίου (CO2, ή αέρα) με πίεση που κυμαίνεται από 1 έως 9 bar. Κατά συνέπεια, τα λειαντικά επιτυγχάνουν μια υψηλή ταχύτητα που κυμαίνεται από 150 έως 350 m/s, που ασκεί κρουστική δύναμη και που προκαλεί τη μηχανική διάβρωση του προς κατεργασία τεμαχίου.Το τεμάχιο τοποθετείται σε μια απόσταση από το ακροφύσιο αποκαλούμενη απόσταση απόκλισης.  Ρύθμιση βέλτιστης γωνίας ακροφύσιου ανάλογα με το υλικό (ολκιμότητα, ευθραυστότητα) Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (8/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 9 Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (9/70)  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 2/12  Στην AJM χρησιμοποιούνται αλουμίνα-κορούνδιο (Al2O3) ή καρβίδιο πυριτίου (SIC) με την μορφή λειαντικών και μεγέθους κόκκου από 10 έως 80 μm. Τα ακροφύσια κατασκευάζονται γενικά από καρβίδια βολφραμίου (WC) ή συνθετικό ζαφείρι διαμέτρου mm. Tα ακροφύσια έχουν ορθογώνιο σχήμα κυμαινόμενο από 0.1 × 0.5 mm ως 0.18 × 3 mm. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

 Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 3/12  Η βέλτιστη γωνία πρόσπτωσης καθορίζεται σύμφωνα με την ολκιμότητα ή την ευθραυστότητα του τεμαχίου προς κατεργασία. Το ποσοστό αφαίρεσής υλικού κατά την κατεργασία εύθραυστων υλικών, όπως το γυαλί, ο χαλαζίας και τα κεραμικά, είναι περίπου 30 mg/min, ενώ μόνο ένα μέρος της τιμής αυτής εφαρμόζεται κατά την κατεργασία των μαλακών και όλκιμων υλικών. Λόγω του περιορισμένου ποσοστού αφαίρεσης υλικού και της αυξημένης κωνικότητας,η AJM δεν είναι κατάλληλη για κατεργασία σε βαθιές τρύπες και τις κοιλότητες. Η συγκεκριμένη διαδικασία είναι κατάλληλη για πραγματοποίηση κοπών, σχισιμάτων, τον καθαρισμό επιφανειών,και τη στίλβωση. Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (10/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 10 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (11/70) 11  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 4/12 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (12/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 12 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 5/12 Μηχανική της κοπής  Πρόσπτωση κόκκων με μεγάλη ταχύτητα στο τεμάχιο.  Ψαθυρή θραύση κατεργασμένης επιφάνειας λόγω κρούσης.  Απομάκρυνση σωματιδίων μέσω δέσμης αερίου.  Οι πιο πάνω διαδικασίες επαναλαμβάνονται διαδοχικά.

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (13/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 13  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 6/12  Ο ρυθμός αποβολής υλικού Q, εκφράζεται από τη σχέση :  Ζ: αριθμός των κόκκων που προσπίπτουν στην επιφάνεια ανά μονάδα χρόνου,  D: μέση διάμετρος της δέσμης,  V: ταχύτητα της δέσμης,  Ρ: πυκνότητα του υλικού των κόκκων,  HW: σκληρότητα του κατεργάσιμου υλικού,  Χ: σταθερά ανάλογα με το υλικό. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

14  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 7/12 Η αποτελεσματικότητα της κοπής σχετίζεται με την εκτίμηση του  ρυθμού αποβολής υλικού,  της γεωμετρίας της κοπής,  της ποιότητας της κατεργάσιμης επιφανείας, και  της φθοράς του ακροφυσίου. Οι λειτουργικές παράμετροι που επηρεάζουν και καθορίζουν τα μεγέθη αυτά είναι:  Το κοπτικό/ λειαντικό μέσο ( σύνθεση, αντοχή, μέγεθος κόκκων και παροχή μάζας)  Το αέριο ( σύνθεση, πίεση και ταχύτητας )  Το ακροφύσιο ( γεωμετρία, υλικό, απόσταση ακροφυσίου / τεμαχίου (stand-off ) και κλίση ). Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (14/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (15/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 15  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 8/12 Παράμετροι κατεργασίας Η απόδοση της AJM όσον αφορά το ρυθμό αφαίρεσης υλικού (MRR) και την ακρίβεια στην κοπή επηρεάζεται από τους επιλεγμένους όρους κατεργασίας. Ο MRR για ένα ορισμένο υλικό επηρεάζεται κυρίως από την κινητική ενέργεια των λειαντικών δηλαδή τη ταχύτητα με την οποία το λειαντικό βομβαρδίζει το υλικό κατεργασίας. Αυτή η ταχύτητα εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:  Πίεση αερίου στο ακροφύσιο  Διάμετρος ακροφυσίων  Μέγεθος κόκκου λειαντικών  Αναλογία ανάμειξης κατά βάρος: βm (ροη λειαντικών / ροή αερίου )  Απόσταση ακροφυσίου – άκρων ( πλάτος δέσμης ) Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

 Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 9/12 Διάταξη Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (16/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 16  Παροχή μη εύφλεκτου αερίου μεταφοράς.  Φιλτράρισμα αερίου.  Ρύθμιση πίεσης αερίου στα 7-9bar.  Εισαγωγή αερίου στο θάλαμο μίξης.  Κατεύθυνση μίγματος στο ακροφύσιο.  Τοποθέτηση ακροφυσίου σε ειδική θέση ανάλογα με την εφαρμογή  Λειτουργία συλλέκτη για τον περιορισμό της ρύπανσης Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (17/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 17  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 10/12 Εφαρμογές  Καθαρισμός και λείανση των γραμμών έκχυσης στα χυτά μέρη και τα σφυρηλατημένα.  Καθαρισμός μεταλλικών καλουπιών και κοιλοτήτων.  Καθαρισμός επιφανειών από τη διάβρωση, τα χρώματα, την κόλλα, και τους μολυσματικούς παράγοντες, ειδικά εκεί όπου είναι απροσβάσιμες.  Μαρκάρισμα-Σχεδιασμός πάνω στο γυαλί.  Δημιουργία γαλακτώματος των σωλήνων γυαλιού εξωτερικά ή εσωτερικά.  Χάραξη σε γυαλί χρησιμοποιώντας μεταλλικούς ή λαστιχένιους οδηγούς. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (18/70) 18 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 11/12 Πλεονεκτήματα  Ικανή στην δημιουργία τρυπών και περίπλοκων μορφών στα σκληρά και εύθραυστα υλικά.  Χρησιμοποιείται για να κόψει εύθραυστα υλικά με λεπτά τοιχώματα.  Θερμοευάισθητα υλικά όπως το γυαλί και τα κεραμικά μπορούν να κατεργασθούν χωρίς να επηρεαστούν οι φυσικές τους ιδιότητες και η κρυστάλλινη δομή τους καθώς λίγη ή καθόλου θερμότητα παράγεται κατά τη διάρκεια της κατεργασίας.  Χαρακτηρίζεται από την μικρή οικονομική επένδυση και τη χαμηλή κατανάλωση ισχύος.  Αντίσταση των κατεργασμένων τεμαχίων στην φθορά. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (19/70) 19 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με δέσμη λειαντικών κόκκων (ΑJM) 12/12 Μειονεκτήματα  Η εφαρμογή AJM είναι περιορισμένη στα εύθραυστα υλικά. Δεν συστήνεται για την κατεργασία των μαλακών και ελατών υλικών.  Τα λειαντικά δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν επειδή χάνουν την οξύτητά τους και ως εκ τούτου την κοπτική τους δυνατότητα.  Το ακροφύσιο φράζει σε περίπτωση που χρησιμοποιηθούν κόκκοι διαμέτρου μικρότερης από 10μm.  Οι βαθιές τρύπες που παράγονται εμφανίζουν έντονη κωνικότητα.  Μερικές φορές, τα επεξεργασμένα μέρη πρέπει να υποβληθούν σε μια πρόσθετη λειτουργία του καθαρισμού για να ξεφορτωθούν λειαντικά που κολλούν στην επιφάνεια.  Η υπερβολική φθορά των ακροφυσίων αυξάνει το συμπληρωματικό κόστος κατεργασίας. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (20/70) 20  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 1/ Αρχή λειτουργίας  Ρεύμα του ύδατος ωθείται σε υψηλή πίεση (2000 – 8000 bar ) μέσω ενός συγκλίνοντος ακροφυσίου και δίδεται μία ριπή ύδατος υψηλής ταχύτητας m/s. Στο στόχο, η κινητική ενέργεια του ακροφυσίου μετατρέπεται αυθόρμητα σε υψηλής πίεσης ενέργεια, περιλαμβάνοντας υψηλά φορτία που υπερβαίνουν το όριο διαρροής του υλικού, προκαλώντας φθορά. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (21/70) 21 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 2/ Μηχανική της κοπής  Δέσμη υγρού κινείται με μεγάλη ταχύτητα και προσπίπτει σε μία στερεά επιφάνεια αναπτύσσοντας πολύ μεγάλες πιέσεις για χρόνο περίπου 1μs μετά τη κρούση ικανές για να ξεπεραστεί το όριο διαρροής του υλικού και ως εκ τούτου να περάσουμε στη ζώνη πλαστικής παραμόρφωσης.  Η πίεση p ασκείται σε όλη την επιφάνεια επαφής κατά τη χρονική στιγμή της κρούσης. Εάν ληφθεί υπόψη ότι η τάση ροής ενός μαλακού χάλυβα είναι περίπου 0,25 Χ 109 Ν/m2, καθίσταται φανερό ότι η αλληλεπίδραση των τασικών κυμάτων που δημιουργούνται με την κρούση του υγρού με το υλικό της επιφανείας πρόσπτωσης, είναι δυνατό να δημιουργήσει είτε πλαστική παραμόρφωση σε όλκιμα είτε θραύση σε ψαθυρά υλικά. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (22/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 22  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 3/ Παράμετροι κατεργασίας  Τα χαρακτηριστικά της κοπής με την μέθοδο WJM καθορίζονται από τα φυσικά χαρακτηριστικά της δέσμης ύδατος, τα γεωμετρικά στοιχεία του ακροφυσίου και τις μηχανικές ιδιότητες του κατεργάσιμου υλικού.  Η πίεση της δέσμης του ύδατος και η παροχή καθορίζουν σε σημαντικό βαθμό και τα αποτελέσματα της κοπής.  Η παροχή καθορίζει τη δυνατότητα διατήρησης σταθερής ταχύτητας της δέσμης ενώ επηρεάζει φυσικά και το ρυθμό αφαίρεσης υλικού.  Το διάκενο κατεργασίας, δηλαδή η απόσταση μεταξύ του ακροφυσίου και του κατεργάσιμου υλικού, κυμαίνεται από 2,5mm έως 6,5mm. Το διάκενο μπορεί να αυξηθεί μέχρι mm, χωρίς σημαντική επίδραση στην ταχύτητα κοπής, για υλικά που είναι ευαίσθητα σε κραδασμούς ή θρυμματίζονται ή διαχωρίζονται σε στρώματα και όταν απαιτείται λεία επιφάνεια κοπής. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (23/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 23  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 4/ Διάταξη  Πολυβάθμιος σταθμός φιλτραρίσματος. Σκοπός του, να φιλτράρει τα στερεά μόρια έως 0.5 μm. Μετά το φιλτράρισμα, το νερό αναμιγνύεται με τα πολυμερή σώματα για να λάβει ένα συναφές μίγμα για κοπή.  Αντλία λαδιού και ενισχυτής υψηλής πίεσης νερού. Υδραυλική αντλία τροφοδοτείται από μια ηλεκτρική μηχανή που παρέχει λάδι (πίεση 120 bar). Οδήγηση εμβόλου διπλής ενέργειας σε αντλία αύξησης πίεσης (4 bar σε 4000 bar). Το υπό πίεση νερό παραδίδεται σε έναν συσσωρευτή, έτοιμο να εκτελέσει την κοπή. Ενισχυτής που υποστηρίζει τα ενιαία ή πολλαπλά ακροφύσια για αυξημένη παραγωγή.  Στάδιο Κοπής. Το συγκλίνον ακροφύσιο μετατρέπει την υπερβολικά υψηλή πίεση (4000 bar) σε μια υψηλή ταχύτητα κοπής m/s. Το ακροφύσιο παρέχει ένα συνεπή ρεύμα προβολών ύδατος για τη βέλτιστη κοπή. Η συνοχή του κοπτικού υγρού μπορεί να ενισχυθεί με την πρόσθεση πολυμερών σωμάτων όπως το οξείδιο του πολυαιθυλενίου. Τέτοιες προσθήκες αυξάνουν το ιξώδες και ως εκ τούτου το μήκος κοπής. Η ισχύς της ριπής είναι ακόμα σε θέση να πραγματοποιήσει μη κοπτικές διαδικασίες όπως ο καθαρισμός, η στίλβωση, η αφαίρεση λίπους, κ.λ.π. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (24/70) 24 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 5/ Διάταξη  Οι γραμμές μεταφοράς αποτελούνται από εύκαμπτους και / η άκαμπτους σωλήνες, μεταβλητές καμπύλες και εύκαμπτους συνδέσμους αρθρώσεων. Οι εύκαμπτοι σωλήνες απλοποιούν το υδραυλικό μέρος του συστήματος αλλά χρησιμοποιούνται μέχρι πίεση 380MPa. Για μεγαλύτερες πιέσεις χρησιμοποιείται ανοξείδωτος χάλυβας. Τα φίλτρα χρησιμοποιούνται για την προστασία του στομίου του ακροφυσίου από διάφορα άλλα υλικά και ακαθαρσίες.  Η γεωμετρία του ακροφύσιου εκτόξευσης καθορίζει την αποδοτικότητα της κοπής (ρυθμός αποβολής υλικού, ποιότητα επιφανείας και ρυθμός φθοράς).  Υπάρχουν δυο είδη σε εφαρμογή. Ακροφύσιο με στόμιο από ζαφείρι, και ακροφύσιο με στόμιο απο συνθετικό διαμάντι (προηγμένα συστήματα). Στο δεύτερο τύπο, ο χρόνος ζωής του ακροφυσίου είναι δεκαπλάσιος αλλά και το κόστος 7 – 10 φορές μεγαλύτερο. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (25/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 25 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 6/ Διάταξη

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (26/70) 26  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 7/ Διάταξη Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (27/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 27  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 8/ Εφαρμογές  Κοπή μετάλλων και σύνθετων υλών με εφαρμογή στην αεροδιαστημική.  Υποβρύχιες κοπές - βιομηχανία πλοίων.  Κοπή ορυκτών (βράχοι, γρανίτης, μάρμαρο).  Κοπή μαλακών υλικών (ξύλο, χαρτί, ύφασμα, δέρμα, λάστιχο, πλαστικά).  Τεμαχισμός-επεξεργασία παγωμένων τροφίμων, προπαρασκευασμένων τροφίμων, κρέατος.  Καθαρισμός, στίλβωση, αφαίρεση λίπους.  Καθαρισμός σωλήνων και καλουπιών.  Προετοιμασία επιφανειών με σκοπό την επιθεώρηση.  Ενίσχυση επιφανειών.  Απογρέζωση. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 28 Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (28/70)  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 9/ Πλεονεκτήματα  Το νερό είναι φτηνό, μη τοξικό, μπορεί να διατεθεί εύκολα και να διανεμηθεί εκ νέου.  Η διαδικασία απαιτεί περιορισμένο όγκο νερού ( L/h).  Το εργαλείο (ακροφύσιο) δεν φθείρεται τόσο σύντομα, επομένως δε χρειάζεται το ακόνισμα.  Καμία θερμική υποβάθμιση του υλικού κατεργασίας αφού ως διαδικασία δεν παράγει θερμότητα. Για αυτόν τον λόγο, η διαδικασία WJM είναι καταλληλότερη για τα ευαίσθητα (εκρηκτικά – εύφλεκτα )περιβάλλοντα.  Ιδανικό για την κοπή αμιάντου, σύνθετων με ίνες γυαλιού, βηρυλλίου, ενισχυμένων πλαστικών με ίνες (FRP), Περιβαλλοντικά ασφαλής.  Κοπή χωρίς γρέζια κατά κανόνα.  Δεν απαιτείται προ-διάτρηση για να εκτελεστούν οι κοπές.  Ο θόρυβος ελαχιστοποιείται, δεδομένου ότι η μονάδα ισχύος και ο ενισχυτής ER μπορούν να κρατηθούν μακριά από τον τραπέζι κοπής. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (29/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 29  Κοπή με δέσμη ύδατος (WJM) 10/ Μειονεκτήματα  Το WJM δεν είναι προσαρμόσιμο στη μαζική παραγωγή λόγω της υψηλής απαίτησης συντήρησης.  Η διαδικασία χαρακτηρίζεται από το υψηλό κόστος παραγωγής λόγω του υψηλού κόστους της διάταξης και της ανάγκης για καλά καταρτισμένους χειριστές. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (30/70) 30  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 1/ Βασικά στοιχεία  Το AWJM είναι μια υβριδική διαδικασία (HP) δεδομένου ότι είναι μια ολοκλήρωση των διαδικασιών AJM και WJM.  Η προσθήκη των λειαντικών στην προβολή ύδατος αυξάνει τη γκάμα υλικών για κατεργασία και μεγιστοποιεί το ρυθμό αφαίρεσης υλικού.  Η αναλογία μίξης των λειαντικών στο νερό είναι περίπου τα 3/7 του συνολικού όγκου. Χρησιμοποιούνται συχνά λειαντικά (γρανίτης, άμμος,κ.λπ.) με μέγεθος κόκκου μm.  Η άμμος και ο γρανίτης χρησιμοποιούνται συχνά ως λειαντικά υλικά. Εντούτοις, ο γρανίτης προτιμάται επειδή είναι 30% αποτελεσματικότερος από την άμμο. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (31/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 31  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 2/ Διάταξη Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (32/70) 32  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 3/ Μηχανική της κοπής (στοιχεία) Οι χαρακτηριστικές μεταβλητές κατεργασίας της ΑWJM-διαδικασίας είναι οι ακόλουθες:  Πίεση νερού  Διάμετρος ακροφυσίων νερού  Γεωμετρία του σωλήνα εστίασης (μήκος και διάμετρος)  Πλάτος δέσμης μείγματος  Μέγεθος και τύπος λειαντικών σωματιδίων  Αναλογία λειαντικών / νερού  Σκληρότητα και αντοχή του υλικού προς κατεργασία  Τύπος υλικού προς κατεργασία (μεταλλικός, μη μεταλλικός, ή σύνθετο) Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 33 Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (33/70)  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 4/ Μηχανική της κοπής (παράμετροι) Τα πέντε σημαντικά χαρακτηριστικά του AWJ που πρέπει ληφθούν υπόψη για να αποδώσει αποτελεσματικά η διάταξη είναι τα ακόλουθα:  Η ταχύτητα της ριπής ύδατος,  Η συνοχή του μίγματος καθορίζει τη μορφή και την ποιότητα της κοπής,  Αναλογία λειαντικών /μάζας νερού (εξασφαλίζεται η βέλτιστη κοπτική ικανότητα). Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (34/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 34  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 5/ Εξοπλισμός Ο εξοπλισμός του AWJM δεν διαφέρει πολύ από το βασικό εξοπλισμό του WJM.  Σταθμός φιλτραρίσματος νερού. Είναι ο ίδιος με αυτόν του WJM.  Σταθμός παραγωγής πίεσης. Ένας διπλής ενέργειας ενισχυτής έχει ως σκοπό να παραδώσει λιγότερη πίεση από αυτή που χρησιμοποιείται σε WJM. Το εύρος πιέσεων στο AWJM είναι MPa.  Τέμνων σταθμός. Το τέμνον ακροφύσιο στο σταθμό κατεργασίας του εξοπλισμού WJM αντικαθίσταται από αυτό που καλείται ακροφύσιο μίξης στον εξοπλισμό του AWJM. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (35/70) 35  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 6/ Ακροφύσιο (AWJM)  Μετατροπή της πίεσης του νερού σε κινητική ενέργεια και σε μερική κινητική ενέργεια των λειαντικών.  Εγκατάσταση εξαγωνικού, ρομβοειδούς ζιγκλέρ στο τέλος της σωλήνωσης, με διάμετρο mm για την αναρρόφηση του λειαντικού (vacuum).  Μέσω του ζιγκλέρ το νερό σε υψηλή πίεση κατευθύνεται στο θάλαμο μίξης. Μέσω της αλληλεπίδρασης της καθαρής προβολής ύδατος και του περιβάλλοντος αέρα δημιουργείται κενό στην αίθουσα μίξης προκαλώντας ροή αέρα από το εξωτερικό μέσω των λειαντικών καναλιών, στο θάλαμο μίξης.  Η προκύπτουσα διάμετρος του AWJΜ είναι σχεδόν ίση με τη διάμετρο των σωλήνων. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (36/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 36 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 7/ Εφαρμογές  Κοπή μεταλλικών υλικών: Cu, Al, Pb, Mo, Ti, W.  Κοπή καρβιδίων και κεραμικών.  Κοπή σκυροδέματος, μαρμάρου, και γρανίτη.  Κοπή πλαστικών και αμιάντου.  Κοπή πολυμερών όπως FRP, και διπλό honeycomb χωρίς σχηματισμό γρεζιού. Το τελευταίο χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική βιομηχανία.  Κοπή ακρυλικού και του γυαλιού.  Στο πεδίο των κατεργασιών, το AWJM έχει δύο ελπιδοφόρες εφαρμογές. Αυτές περιλαμβάνουν το φρεζάρισμα επίπεδων επιφανειών και το τορνίρισμα κυλινδρικών επιφανειών. Η διαδικασία ισχύει επίσης επιτυγχάνει απογρέζωση, ακόνισμα λειαντικών τροχών, και ενίσχυση της επιφανείας ώστε να αποτρέψει την εμφάνιση των φαινομένων κόπωσης και στοιχεία μηχανών και μηχανισμών.

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (37/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 37  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 8/ Εφαρμογές  Κοπή μεταλλικών υλικών: Cu, Al, Pb, Mo, Ti, W.  Κοπή καρβιδίων και κεραμικών.  Κοπή σκυροδέματος, μαρμάρου, και γρανίτη.  Κοπή πλαστικών και αμιάντου.  Κοπή πολυμερών όπως FRP, και διπλό honeycomb χωρίς σχηματισμό γρεζιού. Το τελευταίο χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική βιομηχανία.  Κοπή ακρυλικού και του γυαλιού.  Στο πεδίο των κατεργασιών, το AWJM έχει δύο ελπιδοφόρες εφαρμογές. Αυτές περιλαμβάνουν το φρεζάρισμα επίπεδων επιφανειών και το τορνίρισμα κυλινδρικών επιφανειών. Η διαδικασία ισχύει επίσης επιτυγχάνει απογρέζωση, ακόνισμα λειαντικών τροχών, και ενίσχυση της επιφανείας ώστε να αποτρέψει την εμφάνιση των φαινομένων κόπωσης και στοιχεία μηχανών και μηχανισμών.

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (38/70) 38  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 9/ Εφαρμογές

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (39/70) 39 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 9/ Πλεονεκτήματα Τα πλεονεκτήματα της κατεργασίας AJM, η οποία είναι μία σχετικά φθηνή μέθοδος είναι:  Έλλειψη θερμικής φόρτισης, δεδομένου ότι η ροή του αερίου απορροφά την παραγόμενη θερμότητα και συνεπώς, παρέχεται η δυνατότητα κατεργασίας θερμικά ευαίσθητων υλικών.  Ανάλογα με τις παραμέτρους κατεργασίας, μικρή μεταφορά δυνάμεων στο κατεργάσιμο τεμάχιο, οπότε καθίσταται δυνατή η κοπή λεπτών και εύθραυστων τεμαχίων.  Δυνατότητα κοπής σύνθετων μορφών, λόγω της ευκαμψίας στην κίνηση των ακροφυσίων σε δύσκολες περιοχές φόρτισης.  Κόβει από 10 (δέκα) έως 50 (πενήντα ) φορές γρηγορότερα από τη διαδικασία WJM. Επιπλέον, οι κοπές που εκτελούνται από το AWJM έχουν τις καλύτερες ιδιότητες ακμών και επιφάνειας.

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων  Κοπή με δέσμη ύδατος με προσθήκη λειαντικών κόκκων (AWJM) 10/ Μειονεκτήματα  Το βασικό μειονέκτημα της μεθόδου είναι ο σχετικά χαμηλός ρυθμός αποβολής υλικού (10mg/min) και η εμφάνιση κωνικότητας σε μεγάλα βάθη κοπής, που εν μέρει μειώνεται με την τοποθέτηση του ακροφυσίου σε κατάλληλη κλίση. Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (40/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 40

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 41 Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (41/70)  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 1/ Γενικά στοιχεία και πληροφορίες  Μια τρύπα ή κοιλότητα μπορεί να διαπεραστεί στα σκληρά και εύθραυστα υλικά, όντας ηλεκτρικά αγώγιμα ή όχι, χρησιμοποιώντας ένα αξονικά ταλαντευόμενο εργαλείο. Το εργαλείο ταλαντεύεται σε μικρό εύρος μm, σε υψηλές συχνότητες kHz για να αποφύγει τον περιττό θόρυβο (το ακουστικό κατώτατο όριο του ανθρώπινου αυτιού είναι 16 kHz)  Κατά τη διάρκεια της ταλάντωσης του εαργαλείου, ο λειαντικός πηλός (καρβίδιο βορίου-B4C και καρβίδιο πυριτίου-SiC, κορούνδιο –AL2O3) τροφοδοτείται συνεχώς στο κενό κατεργασίας μεταξύ του ταλαντευόμενου εργαλείου και του στάσιμου υλικού προς κατεργασία.  Τα λειαντικά μόρια, επομένως, σφυρηλατούνται από το εργαλείο στην επιφάνεια του προς κατεργασία κομματιού και συνεπώς ‘διαβρώνουν’ το κομμάτι δίνοντας του το κατοπτρικό σχήμα του εργαλείου. Επιπλέον, το εργαλείο επιβάλλει μια στατική πίεση που κυμαίνεται από 1Ν ως μερικά χιλιόγραμμα ανάλογα με το μέγεθος της άκρης των εργαλείων. Η στατική πίεση είναι απαραίτητη για να στηρίξει την τροφοδότηση εργαλείων κατά τη διάρκεια της κατεργασίας.

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (42/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 42  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 2/ Γενικά στοιχεία και πληροφορίες Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (43/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 43  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 3/ Γενικά στοιχεία και πληροφορίες  Η παραγωγικότητα της διαδικασίας πραγματοποιείται από το μεγάλο αριθμό επαναλήψεων ανά μονάδα χρόνου (συχνότητα), ενώ η ακρίβεια επιτυγχάνεται λόγω του μικρού εύρους ταλάντωσης.  Η άκρη των εργαλείων είναι συνήθως κατασκευασμένη από σχετικά μαλακό υλικό και υποβάλλεται επίσης σε ένα φαινόμενο λείανσης που προκαλείται από τα λειαντικά σωματίδια και κατά συνέπεια πάσχει από εκτενή φθορά, η οποία μπορεί να έχει επιπτώσεις στην ακρίβεια των επεξεργασμένων στη μηχανή τρυπών και των κοιλοτήτων.  Εξ αιτίας του γεγονότος ότι το εργαλείο ταλαντεύεται και κινείται αξονικά, η κατεργασία με υπερήχους δεν περιορίζεται μόνο στην παραγωγή των κυκλικών οπων. Το εργαλείο μπορεί να κατασκευαστεί στη μορφή που απαιτείται και ως εκ τούτου οι εξαιρετικά περίπλοκες μορφές μπορούν να παραχθούν στα σκληρά υλικά. Η διαδικασία δεν είναι επιβλαβής και δενεπιδρά θερμικά στη μεταλλική δομή του προς κατεργασία υλικού. Εκτός από τον τομέα των κατεργασιών, οι τεχνικές με υπερήχους εφαρμόζονται στο μή καταστροφικό έλεγχο (NDT), στις συγκόλλησεις, τον καθαρισμό επιφανειών και στη ιατρική.

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (44/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 44  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 4/ Μηχανική της κοπής Ο μηχανισμός της κοπής δέν είναι απόλυτα καθορισμένος. Γενικά, εκτιμάται ότι η αποβολή υλικού οφείλεται στους παρακάτω μηχανισμούς, που δρουν ταυτόχρονα και κατά συνέπεια δίνουν το τελικό αποτέλεσμα:  Μικρή σφυρηλάτηση της κατεργάσιμης επιφανείας από τους ελεύθερους κοπτικούς κόκκους  Κρούση των κόκκων στην επιφάνεια.  Διάβρωση λόγω της δημιουργίας κρατήρων στην επιφάνεια λόγω των κρούσεων.  Χημική δράση του υγρού που χρησιμοποιείται. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

 Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 5/ Κύρια τεχνικά μεγέθη και λειτουργικές παράμετροι Τα κύρια τεχνικά μεγέθη, που καθορίζουν την αποδοτικότητα της κατεργασίας, είναι:  ο ρυθμός αποβολής υλικού,  ο λόγος φθοράς (ο λόγος του όγκου του υλικού που αφαιρείται προς τον όγκο φθοράς του κοπτικού εργαλείου),  η τραχύτητα της επιφάνειας. Οι κύριες λειτουργικές παράμετροι που, καθορίζουν το αποτέλεσμα της κατεργασίας είναι :  H συχνότητα και το πλάτος της υπερηχητικής ταλάντωσης,  H δύναμη της πρόωσης,  Οι σκληρότητες εργαλείου και τεμαχίου,  Το μέγεθος των κοπτικών κόκκων και η συγκέντρωση τους στο παχύρευστο διάλυμα. Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (45/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 45 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (46/70) 46 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 6/ Κύρια τεχνικά μεγέθη και λειτουργικές παράμετροι Ο ρυθμός αποβολής υλικού στη μέθοδο USM δίνεται απο το μοντέλο του Shaw ώς εξής: Όπου:  Q: Ο όγκος του αφαιρούμενου υλικού του κατεργάσιμου τεμαχίου στην μονάδα του χρόνου,  d: Η διάμετρος των κοπτικών κόκκων,  F: Η δύναμη πρόωσης,  A: το πλάτος της υπερηχητικής ταλάντωσης,  f: Η συχνότητα υπερηχητικής ταλάντωσης,  C: Η συγκέντρωση κόκκων στο τροφοδοτούμενο υγρό,  HW: Η σκληρότητα του τεμαχίου,  Ht η σκληρότητα του εργαλείου και λ o λόγος σκληρότητας (HW/Ht). Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (47/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 47  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 7/ Επιπρόσθετα χαρακτηριστικά  Εκτός από τη σκληρότητα και η ψαθυρότητα του κατεργάσιμου υλικού ασκεί σημαντική επίδραση στην κατεργασία (τα ψαθυρότερα υλικά κατεργάζονται ταχύτερα).  Η ταχύτητα της κατεργασίας επηρεάζεται σημαντικά από το ιξώδες του υγρού που αποτελεί τη βάση του κοπτικού διαλύματος. Με την αύξηση του ιξώδους, ο ρυθμός αποβολής υλικού μειώνεται εκθετικά.  Στην κατεργασία USM η τραχύτητα επηρεάζεται κυρίως από το μέγεθος των κοπτικών κόκκων. Γενικά σε κατεργασίες εκχόνδρισης χρησιμοποιούνται κόκκοι διαμέτρου 25-80μm, ενώ σε κατεργασίες αποπεράτωσης κόκκοι διαμέτρου 5-10μm.  τα εργαλεία της κατεργασίας USM πρέπει να κατασκευάζονται από σκληρά όλκιμα υλικά (ανοξείδωτο ή ανθρακούχο χάλυβα) ενώ δεν συνίσταται η χρήση μαλακών υλικών (π.χ. αλουμίνιο).  4 υλικά χρησιμοποιούνται ως κοπτικοί κόκκοι, το καρβίδιο του βορίου (B4C),το καρβίδιο του πυριτίου (SiC), το κορούνδιο(Al2O3) και το συνθετικό διαμάντι. Το πλέον αποδοτικό είναι το B4C αλλά το υψηλό του κόστος επιβάλλει περιορισμένη χρήση. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (48/70) 48  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 8/ Διάταξη  Σύστημα ταλάντωσης.  Ηχητικός μετατρόπεας – Μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική, υπό μορφή ταλαντώσεων.  Διάφοροι δείκτες και συστήματα μέτρησης δύναμης, έλεγχοι, κλπ.  Μηχανισμός τροφοδότησης εργαλείων (σε σύγχρονες μονάδες) Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

 Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 9/ Διάταξη Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (49/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 49 Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (50/70) 50 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 10/ Ακρίβεια και ποιότητα επιφάνειας Τα στοιχεία που έχουν επιπτώσεις στην ακρίβεια και ποιότητα επιφάνειας των τρυπών και των κοιλοτήτων που έχουν παραχθεί υπερηχητικά είναι οι ακόλουθοι:  Υλικό κατεργασίας,  Υλικό εργαλείων και γενικότερος σχεδιασμός αυτών,  Εύρος ταλάντωσης και μέγεθος κόκκου των λειαντικών,  Βάθος οπών. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (51/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 51  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 11/ Εφαρμογές  Κατασκευή καλουπιών από βαμμένο χάλυβα και καρβίδια.  Κατασκευή καλουπιών συρματοποίησης και κοπτικών ακροφυσίων για κατεργασίες με κοπή υψηλής πίεσης.  Τεμαχισμός των σκληρών εύθραυστων υλικών όπως το γυαλί, τα κεραμικά και τα καρβίδια.  Χάραξη.  Τρύπημα, βύθιση, κλπ.  Κοπή σπειρώματος σε κεραμικό υλικό με την περιστροφή του εργαλείου ή του προς κατεργασία αντικειμένου. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (52/70) 52 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 12/ Πλεονεκτήματα  Οι σύνθετες μορφές και κοιλότητες στα ηλεκτρικά, ή μη-ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά, μπορούν να επεξεργαστούν στη διάταξη εύκολα με την χρήση υπερήχων.  Δεδομένου ότι το εργαλείο δεν παρουσιάζει καμία περιστροφική μετακίνηση, η διαδικασία δεν περιορίζεται μόνο στην κατεργασία κυκλικών τρυπών.  Υψηλή διαστατική ποιότητα και ακρίβεια επιφάνειας.  Δεδομένου ότι δεν υπάρχει καμία άνοδος θερμοκρασίας του προς κατεργασία τεμαχίου, δεν παρατηρείται καμία αλλαγή στις φυσικές ιδιότητες ή στην μικροδομή του. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (53/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 53  Κοπή με χρήση υπερήχων (USM) 13/ Μειονεκτήματα  Σχετικά περιορισμένος ρυθμός αφαίρεσης υλικού.  Περιορισμένο βάθος κοπής και περιορισμός κατεργασιών πλευρικής επέκτασης άνω των mm.  Το εργαλείο υφίσταται υπερβολική μετωπική και πλάγια φθορά κατά την κατεργασία των αγώγιμων υλικών όπως οι χάλυβες και τα καρβίδια. Η φθορά στα πλάγια καταστρέφει την ακρίβεια των τρυπών και των κοιλοτήτων, και οδηγεί σε ένα σημαντικό σφάλμα κωνικότητας.  Κάθε εργασία χρειάζεται ένα νέο υψηλού κόστους εργαλείο, το οποίο προσθέτεται στο κόστος κατεργασίας.  Υψηλό ποσοστό κατανάλωσης ισχύος.  Σε περίπτωση τυφλών οπών, ο σχεδιαστής δεν πρέπει να προβλέψει αιχμηρές ακμές, επειδή αυτές δε μπορούν να παραχθούν από τη USM. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

 Θερμικές-Θερμοηλεκτρικές μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροδιάβρωση (electro-discharge machining/EDM)  Κοπή με Laser (laser cutting ή Laser beam machining) Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (54/70) 54 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

 Ηλεκτροδιάβρωση (electro-discharge machining/EDM) 1/ Γενικά στοιχεία και πληροφορίες  Είναι μια αντιπροσωπευτική κατεργασία θερμικού/θερμοηλεκτρικού χαρακτήρα. Η ιδιαίτερη σημασία της έγκειται στη δυνατότητα κατεργασίας ασυνήθιστα σκληρών αγώγιμων υλικών και εξαιρετικά πολύπλοκων γεωμετρικών μορφών.  αποτελεί την πλέον διαδεδομένη μη συμβατική κατεργασία και εφαρμόζεται ευρύτατα λόγω των εξαιρετικών δυνατοτήτων που προσφέρει σε υλικά μικρής κατεργασιμότητας.  Η ηλεκτροδιάβρωση συνίσταται στην αποβολή ηλεκτρικά αγώγιμου υλικού από το κατεργάσιμο τεμάχιο μέσω ηλεκτρικών εκκενώσεων μεταξύ δύο ηλεκτροδίων (κατεργάσιμο τεμάχιο και εργαλείο) κάτω από ένα μέσο κατεργασίας (διηλεκτρικό υγρό) με σκοπό την πρόσδοση της επιθυμητής μορφής στο τεμάχιο. Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (55/70) 55 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (56/70) 56 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροδιάβρωση (electro-discharge machining/EDM) 2/ Διατάξεις Ανάλογα με τον τύπο της εργαλειομηχανής (και την τεχνική)  την ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης (die sinking EDM) όπου με σταθερό εργαλείο γίνεται η πρόσδοση της μορφής του εργαλείου - ηλεκτροδίου" στο "κατεργάσιμο τεμάχιο - ηλεκτρόδιο",  την ηλεκτροδιάβρωση σύρματος (wire EDM) όπου το σταθερό ηλεκτρόδιο έχει αντικατασταθεί με μεταλλικό αγώγιμο σύρμα. Βασικά τμήματα και των δύο τεχνικών είναι τα εξής:  Κεφαλή, Δεξαμενή εργασίας, Τραπέζι, Εργαλειοφορείο, Δεξαμενή διηλεκτρικού, Αντλία Φίλτρο. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (57/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 57  Ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης (die sinking EDM) 1/  Το τεμάχιο προσδένεται στο τραπέζι της εργαλειομηχανής και το εργαλείο κινείται με μία αυτό-ρυθμιζόμενη πρόωση, ώστε μεταξύ του τεμαχίου και του εργαλείου να σχηματίζεται ένα σταθερό "διάκενο". Το εργαλείο και το τεμάχιο βρίσκονται μέσα σε ένα διηλεκτρικό υγρό.  Μεταξύ των ηλεκτροδίων επιβάλλεται μία τάση μεγαλύτερη από την τάση διάσπασης του διακένου μεταξύ των ηλεκτροδίων, που εξαρτάται από το σχήμα και την απόσταση των ηλεκτροδίων και τις μονωτικές ιδιότητες του διηλεκτρικού υγρού, με συνέπεια την πραγματοποίηση μίας εκκένωσης. Για την λειτουργία μιας Ε/Μ Η/Δ απαιτείται μια γεννήτρια παλμών τάσης και ένα σύστημα παροχής διηλεκτρικού υγρού. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (58/70) 58 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης (die sinking EDM) 2/ Βασικά στοιχεία και μεγέθη  Παλμοί τάσης και έντασης: Παράγονται απο ειδικές γεννήτριες και η μορφή τους εξαρτάται από το διάκενο μεταξύ του εργαλείου και του τεμαχίου.  Χρονική διάρκεια παλμού: (παλμός σύν εκκένωση)  Συχνότητα εκκένωσης: Αριθμός εκκενώσεων στον αγωγό εκκένωσης, στη μονάδα του χρόνου.  Παλμική συχνότητα: Αριθμός παλμών τάσης στη μονάδα του χρόνου.  Ρύθμιση πρόωσης για σταθερό διάκενο: Όλες οι εργαλειομηχανές Η/Δ είναι εξοπλισμένες με ένα ρυθμιστή πρόωσης, ώστε το διάκενο να διατηρείται σταθερό. H πρόωση πρέπει να ρυθμίζεται έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η επιθυμητή αφαίρεση υλικού από το τεμάχιο και να αποφεύγεται η φθορά στο εργαλείο – ηλεκτρόδιο. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (59/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 59  Ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης (die sinking EDM) 3/ Ο ρόλος του διηλεκτρικού υγρού  Δημιουργία διακένου ορισμένης διηλεκτρικής σταθεράς,  Απομάκρυνση από το διάκενο των αφαιρούμενων μεταλλικών τεμαχιδίων,  Ψύξη της περιοχής κατεργασίας για την απαγωγή της αναπτυσσόμενης θερμότητας από τις αλλεπάλληλες διασπάσεις. Κατάλληλα διηλεκτρικά υγρά είναι ενώσεις υδρογονανθράκων (βενζίνη, πετρέλαιο, έλαιο μετασχηματιστή, ειδικά ορυκτέλαια, κηροζίνη). Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (60/70) 60 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης (die sinking EDM) 4/ Τεχνολογικές παράμετροι Στην Η/Δ ορίζονται οι ακόλουθες τεχνολογικές παράμετροι:  Η αποβολή υλικού ανά εκκένωση, VWe, που είναι ο όγκος του υλικού που αποβάλλεται από το κατεργάσιμο τεμάχιο σε μία εκκένωση.  Η φθορά ανά εκκένωση, VEe, που είναι ο όγκος του υλικού που αποβάλλεται από το ηλεκτρόδιο – εργαλείο ανά εκκένωση.  Η ταχύτητα αποβολής υλικού, νw, που είναι ο ανά μονάδα χρόνου αποβαλόμενος όγκος υλικού από το κατεργάσιμο τεμάχιο.  Η ταχύτητα φθοράς, νΕ, που είναι ο ανά μονάδα χρόνου αποβαλόμενος όγκος του υλικού από το ηλεκτρόδιο – εργαλείο.  Η σχετική φθορά, θ, που είναι η σχέση ταχύτητας φθοράς νΕ διά την ταχύτητα αποβολής υλικού, νw.

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (61/70) 61 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης (die sinking EDM) 5/ Υλικά κατασκευής ηλεκτροδίων και παραγωγή τους Γενικά, κάθε υλικό που είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εργαλείων ηλεκτροδιαβρώσεως. Για να επιτευχθούν όμως τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα, επιβάλλεται να επιλέγονται υλικά εργαλείου λαμβάνοντας υπόψη κάθε φορά το υλικό του τεμάχιου, το είδος της κατεργασίας που πρόκειται να γίνει καθώς και τον τύπο της γεννήτριας της Ε/Μ.  Χρησιμοποιούνται κυρίως ο χαλκός και τα κράματά του, ο γραφίτης, ενώ βρίσκουν εφαρμογή σε ειδικές περιπτώσεις προϊόντα κονιομεταλλουργίας, όπως χαλκός - γραφίτης, βολφράμιο - χαλκός, καρβίδιο του βολφραμίου + κοβάλτιο.  Κατασκευάζονται κυρίως με κοπή, ενώ για κατεργασία κομματιών πολύ μεγάλων διαστάσεων γίνεται ψυχρή διαμόρφωση ελασμάτων χαλκού. Στην τελευταία περίπτωση το σχήμα που δίνεται στο χάλκινο έλασμα ενισχύεται εσωτερικά με μεταλλικές νευρώσεις, για να αντέχει στις μηχανικές και υδροδυναμικές (από την εξαναγκασμένη ροή του διηλεκτρικού στο διάκενο) καταπονήσεις.

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (62/70) 62 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης (die sinking EDM) 6/ Μηχανισμός αποβολής υλικού  Με την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου, τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα του διηλεκτρικού κινούνται προς την κατεύθυνση της αντίθετης πολικότητας ηλεκτροδίων (τεμάχιο στην κάθοδο (οξείδωση) ηλεκτρόδιο στην άνοδο (αναγωγή)). Τα πολύ γρήγορα κινούμενα ηλεκτρόνια συγκρούονται με μόρια του διηλεκτρικού, επιταχύνονται, συγκρούονται και πάλι με μόρια και, από την αλυσιδωτή αυτή αντίδραση, δημιουργείται σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα ο αγωγός εκκένωσης.  Ο ιονισμένος αγωγός εκκένωσης επιτρέπει τη δίοδο ηλεκτρικού ρεύματος μεγάλης έντασης. Η εκλυόμενη ηλεκτρική ενέργεια από την εκκένωση μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, που έχει ως αποτέλεσμα την έναρξη τήξης και ακαριαίας εξάτμισης ορισμένου όγκου υλικού στην επιφάνεια των ηλεκτροδίων. Η ένταση του ρεύματος εκκένωσης αποκτά τότε τη μέγιστη τιμή της, ενώ δημιουργείται στον κλάδο της εκκένωσης ένας αγωγός πλάσματος (ιονισμένο αέριο μεγάλης θερμοκρασίας ° Κ), που αποτελείται από θετικά φορτισμένα ιόντα μετάλλου και αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια από την εξάτμιση των υλικών των ηλεκτροδίων και από ουδέτερα μεταλλικά άτομα.  Ο όγκος του υλικού που αφαιρείται από το εργαλείο και το κατεργάσιμο τεμάχιο σε μία εκκένωση δεν είναι ο ίδιος. Εξαρτάται κυρίως από την πολικότητα και τις ιδιότητες του υλικού των ηλεκτροδίων καθώς επίσης από τη διάρκεια και το ρεύμα της εκκένωσης.

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων  Ηλεκτροδιάβρωση σύρματος (wire EDM) 1/ Γενικά στοιχεία και πληροφορίες  Τα αναφερθέντα για την ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης με σταθερό εργαλείο καθορισμένης γεωμετρικής μορφής ισχύουν σε γενικές γραμμές και για την ηλεκτροδιάβρωση σύρματος.  Στην κατεργασία αυτή, που είναι μία τεχνική ελεγχόμενη από Η/Υ, η επιθυμητή γεωμετρία του τεμαχίου δημιουργείται από ένα λεπτό αγώγιμο σύρμα, διαμέτρου 0,05 - 0,25 mm, που κινείται από ένα σύστημα NC ή CNC. Το υλικό του σύρματος είναι συνήθως χαλκός η ορείχαλκος, ενώ ως διηλεκτρικό, χρησιμοποιείται απιονισμένο νερό που ψεκάζεται στο διάκενο.  Ενώ στην ηλεκτροδιάβρωση αποτύπωσης το κατεργάσιμο τεμάχιο συνδέεται συνήθως στην κάθοδο (οξείδωση), στην ηλεκτροδιάβρωση σύρματος συνδέεται στην άνοδο (οξείδωση στην περίπτωση ηλεκτρολυτικού στοιχείου – όχι γαλβανικό στοιχείο) και, επιπλέον, εφαρμόζονται παλμοί μικρότερης διάρκειας, αλλά πολύ μεγαλύτερης έντασης. Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (63/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 63

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων  Ηλεκτροδιάβρωση σύρματος (wire EDM) 2/ Διάταξεις και μηχανές (εικόνες) Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (64/70) 64 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού

Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων  Ηλεκτροδιάβρωση σύρματος (wire EDM) 3/ Εφαρμογές, Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα  Η μέθοδος βρίσκει ευρύτατες εφαρμογές στην κατασκευή μήτρων, εξαρτημάτων και γενικά τρισδιάστατων γεωμετριών στην οποία απαιτείται μικροκοπή ακριβείας (precision micro machining) στην αεροναυπηγική και σε βιοτεχνολογικά εξαρτήματα.  Γενικά, η ηλεκτροδιάβρωση αποτελεί σήμερα μία διαδεδομένη και αξιόπιστη κατεργασία κοπής που εφαρμόζεται με επιτυχία, όχι μόνο σε μέταλλα και κράματα αλλά και σε προηγμένα μη μεταλλικά υλικά (σύνθετα, κεραμικά κ.λ.π.).  Το κύριο χαρακτηριστικά της, που αποτελεί ταυτόχρονα και πλεονέκτημα αλλά και μειονέκτημα, έγκειται στο γεγονός ότι η επίτευξή της κατεργασίας δεν εξαρτάται από το είδος, τη μορφή ή/και τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού, αλλά μόνο από την ηλεκτρική του αγωγιμότητα. Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (65/70) 65 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (66/70) 66 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Κοπή με Laser (laser cutting) 1/2 Γενικά στοιχεία και πληροφορίες  Δέσμη Laser (παράλληλες ακτίνες με ενιαίο μήκος κύματος σε ορατές ή υπέρυθρες συχνότητες) εφαρμόζεται ως «θερμικό» μέσο-εργαλείο ώστε με τη βοήθεια της συνεκτικής εστιασμένης σε συγκεκριμένη θέση, αφαιρεί, τήκει ή τροποποιεί θερμικά το προς κατεργασία υλικό.  Ανάλογα με τον τρόπο εκπομπής της δέσμης διακρίνουμε σε συνεχή και παλμική.  Ολα τα βιομηχανικά laser είναι συνδεδεμένα με συστήματα αυτόματου ελέγχου κίνησης, CNC, DNC και/ή ρομπότ. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (67/70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 67  Κοπή με Laser (laser cutting) 2/2 Χρήση  Με laser πραγματοποιείται κοπή μετάλλων και μή μεταλλικών σκληρών υλικών (κεραμικά, διαμάντι). Η αποβολή υλικού γίνεται σαν μια διαδικασία αεριοποίησης, ενώ στα μέταλλα ως συνδυασμός αεριοποίησης και ψεκασμού ρεύματος ρευστού.  Η κοπή παρουσιάζεται κυρίως σε αντικέιμενα μικροσκοπικών διαστάσεων.  Για κοπή μεγάλων αντικειμένων χρησιμοποιείται laser με CO2 ισχύος 200W ή περισσότερο, υποβοηθούμενο απο ένα ρεύμα αερίου μεγάλης ταχύτητας.  Για την κοπή μή μεταλλικών τεμαχίων πάχους 50mm το αέριο που χρησιμοποιείται είναι απλός αέρας και χρησιμεύει στην ψύξη της άνω επιφάνειας του υλικού και στη γρήγορη εκδίωξη του θερμού ατμού που παράγεται κατά την κοπή προφυλάσσοντας έτσι απο πιθανές φθορές των παράπλευρων επιφανειών – περιοχών του τεμαχίου.  Ειδικά στα μέταλλα χρησιμοποιείται καθαρό οξυγόνο που οξειδώνει την επιφάνεια του τεμαχίου. Τα οξείδια που παράγονται απο την οξείδωση τήκονται και διώχνονται απο το σημείο κοπής με την ορμή του ρεύματος αερίου. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (68/70) 68 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροχημική κατεργασία (ECM) 1/3 Τεχνικά στοιχεία  Ο μηχανισμός αφαίρεσης υλικού στην ηλεκτροχημική κατεργασία βασίζεται σε μια ανοδική διάλυση μεταλλικών υλικών κατά τη διάρκεια ηλεκτρόλυσης. Το στοιχείο της ηλεκτρόλυσης αποτελείται απο δύο μεταλλικά ελκτρόδια και έναν ηλεκτρολύτη (διάλυμα νερού – ουδέτερων αλάτων, συνήθως NaCl). Ανοδος (+)τεμάχιο, κάθοδος (-)εργαλείο (ηλεκτρολυση)  Μετά την σύνδεση των ηλεκτροδίων σε μία πηγή συνεχούς ρεύματος στην κάθοδο, εκφορτίζονται με τη βοήθεια των ηλεκτρονίων τα θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου, ενώ τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα ΟΗ- αντιδρούν στην άνοδο με το θετικά φορτισμένο μέταλλο.  Η σχηματιζόμενη ένωση οξειδίου του μετάλλου, ή διαλύεται στον ηλεκτρολύτη ή κατακάθεται στον πυθμένα ως ίζημα. Στο διάκενο μεταξύ εργαλείου και τεμαχίου ρέει συνεχώς και με μεγάλη ταχύτητα ο ηλεκτρολύτης, που, εκτός από την κύρια δράση του ως μέσο που πραγματοποιείται η ηλεκτρόλυση, παρασύρει τα προϊόντα της ηλεκτρόλυσης (οξείδια του μετάλλου και αέριο υδρογόνο) και απάγει την παραγόμενη θερμότητα. Με τον τρόπο αυτό, το εργαλείο δεν υφίσταται φθορά ή αλλαγή σχήματος-διαστάσεων και ένα και μόνο εργαλείο μπορεί να κατεργασθεί ένα πολύ μεγάλο αριθμό τεμαχίων. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (69/70) 69 Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού  Ηλεκτροχημική κατεργασία (ECM) 2/3 Προετοιμασία τεμαχίων για κατεργασία  Θα πρέπει το τεμάχιο να είναι ελεύθερο απο παραμένουσες τάσεις.  Οι επιφάνειες του τεμαχίου θα πρέπει να έχουν καθαριστεί πολύ καλά για σωστή λειτουργία του ηλεκτρολύτη και συνεπώς του μηχανισμού ηλεκτρόλυσης, αλλά και την ομοιόμορφη αποβολή υλικού.  Μετά την κατεργασία τα τεμάχια θα πρέπει να ξεπλένοται αμέσως για να αποφευχθούν τυχόν αντιδράσεις. Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων

Κατηγορίες μη συμβατικών κατεργασιών (70/ 70) Μη συμβατικές κατεργασίες αποβολής υλικού 70  Ηλεκτροχημική κατεργασία (ECM) 3/3 ΕΙκόνες απο εφαρμογές στην αεροπορική βιομηχανία και τη βιο-ιατρική Επικαιροποίηση Τεχνικών Γνώσεων