The Measurement and Analysis of Titanium Surface Roughness, created by Abrasive Waterjet and CO2 Laser Beam Cutting

• Autorzy: Zelenak M. , Valicek J. , Harnicarova M. , Hloch S. , Hlavacek P.

Warianty tytułu

PL

Pomiar i analiza chropowatości powierzchni tytanu po cięciu wysokociśnieniową strugą wodno-ścierną oraz po cięciu wiązką lasera CO2

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with an evaluation of the surface roughness quality of titanium samples created by abrasive waterjet cutting (AWJ) and by CO2 laser, considering an impact of the selected traverse speeds on the final quality of machined surfaces. Experiments were carried out on titanium samples of ASTM B265-99. The machined surfaces were measured by a contact profilometer Surftest SJ 401. The obtained data were used to compare the surface roughness parameter Ra at the selected traverse speeds and to compare a material proportion within an initiation zone.

PL

Tytan i jego stopy są materiałami coraz częściej stosowanymi w różnych dziedzinach przemysłu lotniczego, maszynowego, chemicznego, petrochemicznego i elektronicznego. Obróbka tytanu i jego stopów przy pomocy konwencjonalnych technologii jest bardzo trudna. Tytan jest silnie reaktywny chemicznie w przypadku cięcia w temperaturze około 500 °C. Często jest to przyczyną mikro-spawania w miejscu cięcia. Jednym ze sposobów zwiększenia wydajności procesu cięcia jest implementacja technologii niekonwencjonalnych [1-2], takich jak metody hydrostrumieniowelub metody laserowe. Są one coraz częściej wykorzystywane w przemyśle ze względu na ich przewagę nad innymi tradycyjnymi technologiami. Stosuje się je do różnych rodzajów obróbki materiałów, takich jak cięcie, wiercenie, wykrawanie oraz do modyfikacji powierzchni [3]. Są one stosowana w produkcji w połączeniu ze sterowaniem CNC. Umożliwiają również wycinanie skomplikowanych kształtów, które są bardzo trudne do uzyskania metodami tradycyjnymi. Cięcie tytanu i jego stopów laserem CO2 jest stosunkowo nową technologią. Lasery CO2 są powszechnie stosowane do cięcia takich materiałów jak stal nierdzewna, aluminium, miedź, tworzywa sztuczne, itp. Obecnie proces cięcia jest w pełni zautomatyzowany dzięki skomputeryzowanym systemom sterowania. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów topografii powierzchni powstałych w wyniku przecinania arkuszy tytanu ASTM B265 99 o grubości 10 mm wysokociśnieniową strugą wodno-ścierną oraz laserem CO2. Eksperymenty przeprowadzono celem porównania chropowatości powierzchni (Ra) ze względu na prędkości posuwu 350, 450 i 550 mm/min. Zauważono, że wzrost chropowatości powierzchni jest spowodowany zwiększaniem się prędkości posuwu. Przy wycinaniu elementów krzywoliniowych metodą hydrostrumieniową zmiana jakości powierzchni cięcia w zależności od szybkości posuwu jest nieznaczna. Natomiast przy cięciu podobnych elementów laserem CO2 zauważa się znaczne zróżnicowanie stanu powierzchni cięcia, co może być spowodowane nadmiernym wytwarzaniem ciepła w strefie obróbki.

Słowa kluczowe

EN

surface roughness; titanium; abrasive waterjet cutting; CO2 laser

PL

chropowatość powierzchni; tytan; wysokociśnieniowa struga wodno-ścierna; laser CO2

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 6
• Strony: 615--619
• Opis fizyczny: Bibliogr. poz. 15, fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Zelenak M.

autor

Valicek J.

autor

Harnicarova M.

autor

Hloch S.

autor

Hlavacek P.

• Institute of Physics, Faculty of Mining and Geology VSB-TU Ostrawa, Czech Republic,

Bibliografia

• [1] Ezugwu O. E., Wang Z. M.: Titanium alloy and their machinability – a review. Journal of Materials Processing Technology, 68, Elsevier, 1997, pp. 267-274.
• [2] Machado A. R., Wallbank J.: Machining of titanium and its alloy – review. Journal of Engineering Manufacture, Proc. Inst. Mech. Eng., 204, 1990, pp. 53-59.
• [3] Manohar M.: CO2 laser beam cutting of steels: Material issues. Journal of Laser Applications, 18, 2006, pp. 101-111.
• [4] Valíček J., Hloch S., Kozak D.: Study of Surface Topography Created by Abrasive Waterjet Cutting. Mechanical Engineering Faculty – Slavonski Brod, 2009, monograph.
• [5] Hlaváček P. et al.: Measurement of Fine Grain Copper Surface Texture Created by Abrasive Water Jet Cutting. Strojarstvo, Vol. 51, No. 4, 2009, pp. 273-279.
• [6] http://www.primaindustrie.com/pages/Platino_gb.jsp
• [7] Radvanská A., Ergič T., Ivandič Ž., Hloch S., Valíček J., Mullerova J.: Technical Posibilities of Noise Reduction in Material Cutting by Abrasive Water-jet. Strojarstvo, Vol. 51, No. 4, 2009, pp. 347-354.
• [8] Valíček J., Hloch S.: Optical measurement of surface and topographical parameters investigation created by Abrasive Waterjet. International Journal of Surface Science and Engineering, Vol. 3, No. 4, 2009, pp. 360–373.
• [9] Valíček J., Hloch S.: Using the acoustic sound pressure level for quality prediction of surfaces created by abrasive waterjet. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 48, No. 4, pp. 193-203.
• [10] Valíček J. et al.: An Investigation of Surfaces Generated by Abrasive Waterjets Using Optical Detection. Strojniški vestnik: Journal of Mechanical Engineering, Vol. 53, No. 4, 2007, pp. 224-232.
• [11] Valíček J. et al.: Experimental analysis of irregularities of metallic surfaces generated by abrasive waterjet. International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 47, No. 11, 2007, pp. 1786-1790.
• [12] Radvanská A.: Abrasive waterjet cutting technology risk assessment by means of failure modes and effects analysis method. Tehnički vjesnik-Technical Gazette, Vol. 17, No. 1, 2010, pp. 121-128.
• [13] Hloch S., Valíček J., Simkulet V.: Estimation of the smooth zone maximal depth at surfaces created by Abrasive Waterjet. International Journal of Surface Science and Engineering, Vol. 3, No. 4, 2009, pp. 347-359.
• [14] Hloch S. et al.: Experimental study of surface topography created by abrasive waterjet cutting. Strojarstvo, Vol. 49, No. 4, 2007, pp. 303-309.
• [15] Almeida I. A., de Rossi W., Lima M. S. F., Berretta J. R., Nogueira G. E. C., Wetter N. U., Vieira N. D. Jr.: Optimization of titanium cutting by factorial analysis of the pulsed Nd:YAG laser parameters. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 179, Issues 1-3, 2006, pp. 105-110.