Idea rozwiązania

Głównym celem rozwiązania jest opracowanie wytycznych, poprzez dobór materiału narzędziowego oraz warunków nagrzewania               do projektowania wysokowydajnych technologii obróbki tokarskiej elementów z nadstopów niklu w konstrukcjach lotniczych oraz węglików spiekanych w obszarze budowy maszyn i urządzeń, w warunkach wspomagania laserowego (LAM).

Obróbka materiałów trudnoskrawalnych, do jakich należy większość materiałów stosowanych w lotnictwie i przemyśle w nowej generacji maszyn, stanowi ciągle duże wyzwanie technologiczne stawiane przed inżynierią wytwórczą dla potrzeb tej gałęzi przemysłu. Duże wymagania dotyczące utrzymania tolerancji wymiarowokształtowej, jakości powierzchni oraz stanu technologicznej warstwy wierzchniej (TWW) wytwarzanych elementów determinują w istotny sposób proces produkcyjny. Nowoczesne materiały konstrukcyjne, takie jak węgliki spiekane czy nadstopy i stopy tytanu stanowią w zaawansowanych konstrukcyjnie silnikach lotniczych grupę materiałów o szczególnie dużej dynamice rozwoju.
Laserowe wspomaganie toczenia opiera się na dwóch podstawowych strategiach nagrzewania umożliwiających poprawę skrawalności materiału obrabianego lub skrawności ostrza skrawającego:

• wspomaganie obróbki przez cieplne zmiękczenie nagrzewanej warstwy skrawanej,
• zmianę mikrostruktury warstwy wierzchniej materiału obrabianego.

Uzyskanie efektu cieplnego zmiękczenia warstwy wierzchniej w strefie skrawania może wpływać na konieczność zastosowania określonej kinematyki nagrzewania w powiązaniu z kinematyką skrawania. Problem ten może zostać zobrazowany na przykładzie doboru posuwu wiązki lasera w przypadku pełnego przetopienia materiału obrabianego. Zmiany posuwu nie wiążą się ze zmianami głębokości przetopienia laserowego hl ale ze zmianą efektywnej głębokości przetopienia hef. Efektywna głębokość przetopienia wynika z zachodzących kolejno      na siebie warstw przetopionego materiału. Zbyt duża różnica wiązać się może ze znaczącą anizotropią warstwy wierzchniej,                          co w konsekwencji może przyczyniać się do powstania drgań w procesie skrawania.

Zalety rozwiązania i przewaga rynkowa

Podstawowe korzyści wynikające ze stosowania wspomagania laserowego obróbki skrawaniem stanowi możliwość kształtowania materiałów trudnoskrawalnych przy użyciu tradycyjnych metod obróbki. Z tego powodu wspomaganie procesów skrawania za pomocą wiązki lasera (LAM) jest obecnie jedną z najenergiczniej rozwijających się nowoczesnych technik wytwarzania. Laserowe wspomaganie obróbki                 w porównaniu ze skrawaniem tradycyjnym umożliwiło zwiększenie wydajności skrawania i trwałości ostrza skrawającego oraz zmniejszenie:

• zużycia narzędzia,
• prawdopodobieństwa wykruszenia ostrza skrawającego,
• naprężeń własnych,
• siły skrawania,
• drgań i zwiększenie dokładności obróbki,
• kosztów produkowanych wyrobów,
• chropowatości powierzchni obrobionej.

Potencjalni klienci

• przemysł lotniczy,
• przemysł maszynowy,
• wytwórcy urządzeń o podwyższonej odporności tribologicznej,
• podmioty zrzeszone w klastrze pn. "Stowarzyszenie Grupy Przedsiębiorców Przemysłu Lotniczego (SGPLL) - Dolina Lotnicza", oferujące obróbkę skrawaniem,
• producenci narzędzi do obróbki skrawaniem.

Stan ochrony prawnej

Przyznany patent
Pat.238987, Imak narzędziowy tokarki do laserowego wspomagania skrawania oraz układ wspomagania skrawania w tokarce
https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.427860

Know-how zawarte w zgłoszeniach patentowych:
P.417325, Urządzenia przesyłające wiązkę laserową w strefę obróbki tokarki
https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.417325
P.417326, Urządzenia przesyłające wiązkę laserową w strefę obróbki frezarki
https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.417326
P.418990, Układ sterowania wspomaganego laserowo toczenia trudnoobrabialnych stopów lotniczych
https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.418990
P.418992, Układ sterowania odchyłką zarysu podczas toczenia materiałów o dużej twardości
https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.418992
P.418993, Układ sterowania odchyłką zarysu podczas toczenia materiałów o dużej twardości
https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.418993

Link do oferty CTT PP: https://put.poznan.pl/ctt-zaproszenia-ime

Kontakt z Brokerem Technologii

Centrum Transferu Technologii Politechniki Poznańskiej

pl. Marii Skłodowskiej-Curie 5

Biuro 409

60-965 Poznań

e-mail: ctt@put.poznan.pl