PL233684B1 - Sposob termicznego gratowania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina techniki

Przedmiotem wynalazku jest sposób gratowania obrabianych przedmiotów za pomocą termicznej metody gratowania TEM (Thermal Energy Method). Bardziej szczegółowo, metoda ta polega na usuwaniu gratów powstałych po operacjach frezowania lub toczenia materiałów metalowych oraz tworzyw sztucznych przy użyciu specjalnej maszyny do gratowania.

Stan techniki

Metoda termicznego gratowania w komorze ciśnieniowej wypełnionej mieszaniną gazów umożliwia usuwanie zadziorów powstałych w trakcie wstępnej obróbki materiału. W wyniku zapłonu następuje wybuch mieszaniny gazów oraz chwilowy i gwałtowny wzrost temperatury, który powoduje wypalenie gratów. Termiczne usuwanie zadziorów metodą TEM generalnie jest przeznaczone dla różnych materiałów, takich jak odlewy ciśnieniowe z cynku, aluminium, stali, stali nierdzewnej, miedzi i inne materiały, które mogą zostać utlenione, w tym również tworzywa sztuczne. Metoda TEM przeznaczona jest do usuwania gratu powstałego po operacjach frezowania lub toczenia. Metoda TEM szczególnie sprawdza się przy gratowaniu elementów z wewnętrznymi zadziorami lub o skomplikowanych konturach, gdzie bardzo trudno jest je usunąć ręcznie lub przy zastosowaniu innych metod, które często są bardzo kosztowne.

Obecnie stosowane są dwa typy maszyn, tj. maszyny do materiałów metalowych i maszyny do tworzyw sztucznych, które różnią się funkcjonalnością. W przypadku maszyn do tworzyw sztucznych przed napełnieniem komory gazem konieczne jest utworzenie próżni wewnątrz komory. Taka technologia pozwala na gratowanie z bardzo niską energią. Nie można tego osiągnąć standardową maszyną do gratowania części metalowych. W przypadku firm, które zajmują się zarówno obróbką metali i tworzyw sztucznych niezbędny jest zatem zakup dwóch osobnych maszyn, co jest niezwykle kosztowne oraz ogranicza przestrzeń użytkową w fabryce.

Znane w stanie techniki maszyny do termicznego gratowania posiadają cylindryczne komory do gratowania. Komory te są umieszczone wewnątrz maszyny w pozycji pionowej lub poziomej. Wyposażone są one w dolną płytę zamykającą lub równocześnie w dolną lub górną płytę zamykającą lub, w przypadku komory poziomej, w boczne płyty zamykające. Obecnie wszystkie komory posiadają kształt cylindryczny głównie ze względu na obliczenia wytrzymałościowe i koszty produkcji, ale ich możliwości załadowcze są ograniczone przez kształt i gabaryty obrabianych przedmiotów. Oznacza to, że cały proces trwa dłużej, a to generuje wyższe koszty produkcji.

Maszyny do gratowania tego typu posiadające cylindryczną komorę zostały ujawnione przykładowo w następujących publikacjach: WO2015044017A1, WO2010027911A1, CA2628319A1,

EP0310665A1.

Opis istoty wynalazku

Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie uniwersalnego rozwiązania, które umożliwiać będzie gratowanie przedmiotów metalowych oraz tworzyw sztucznych za pomocą jednego urządzenia.

Sposób termicznego gratowania, według wynalazku, polega na termicznej obróbce przedmiotów metalowych takich jak aluminium i cynk oraz z tworzyw sztucznych za pomocą mieszaniny gazów wybuchowych, przy użyciu jednej maszyny do gratowania posiadającej:

korpus, w którym zabudowana jest komora do gratowania;

komorę do gratowania przystosowaną do umieszczanie obrabianego przedmiotu i przystosowaną do napełniania mieszaniną gazów wybuchowych pod ciśnieniem do 8 bar;

środki doprowadzające mieszaninę gazów wybuchowych do komory;

środki do wytworzenia próżni w komorze;

zapłon do zainicjowania wybuchu mieszanki wybuchowej;

układ sterowania do sterowania procesem gratowania, przy czym sposób obejmuje etapy:

umieszczenia obrabianego przedmiotu w komorze oraz szczelne zamknięcie;

wprowadzenia do komory mieszaniny gazów wybuchowych;

zainicjowania wybuchu mieszaniny gazów.

Zgodnie z wynalazkiem obrabiane przedmioty umieszcza się w prostopadłościennej komorze, a parametry procesu gratowania dobiera się w zależności rodzaju obrabianego materiału zgodnie z poniższą zasadą:

PL 233 684 B1 dla przedmiotów metalowych dobiera się mieszankę tlenu i metanu w stosunku 2-4:1 przy ciśnieniu napełniania w zakresie od 4 do 8 bar, dla przedmiotów z tworzyw sztucznych dobiera się mieszankę tlenu i wodoru w stosunku 1:3 przy ciśnieniu napełniania w zakresie od 400 do 2000 mbar, przy czym po szczelnym zamknięciu komory, ale przed etapem wprowadzenia do komory mieszaniny gazów wybuchowych, w komorze wytwarza się próżnię, korzystnie o ciśnieniu 200 mbar.

Korzystnie, przedmioty umieszcza się w prostopadłościennym koszu, który umieszcza się następnie w komorze o wymiarach 550 mm x 340 mm x 230 mm.

Korzystne skutki wynalazku

Wiele części aluminiowych przeznaczonych dla przemysłu motoryzacyjnego takich jak głowice silników, systemy ABS i wiele innych, umieszczane są w bardzo skomplikowanych przyrządach mocujących i gratowane są w komorach cylindrycznych, po tym procesie wyjmowane są z przyrządów mocujących i umieszczane są w koszach do mycia (to znaczy z pozycji pionowej do poziomej). Nowy sposób gratowania w prostopadłościennej komorze umożliwia umieszczenie tych części w specjalnym koszu, który jest przeznaczony do procesu TEM i mycia. Oznacza to, że zostanie wyeliminowany jeden skomplikowany krok (przełożenie części z przyrządu mocującego do kosza).

Wynalazek zapewnia oszczędność energii poprzez optymalne wykorzystanie objętości komory, w wyniku czego zużycie mieszaniny gazu można zredukować do 35%.

Korzystanie tylko z jednego przyrządu mocującego oraz kosza w procesie TEM i mycia powoduje, że części nie będą musiały być już wielokrotnie przekładane. Wiąże się to z obniżeniem kosztów pracowniczych nawet o 50%.

Urządzenie umożliwia gratowanie komponentów metalowych i tworzyw sztucznych w jednej komorze przez utworzenie próżni w komorze przed napełnienie jej gazem wybuchowym.

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:

Fig. 1 przedstawia maszynę w widoku aksonometrycznym.

Fig. 2 przedstawia komorę z koszem na obrabiane przedmioty.

Szczegółowy opis przykładu wykonania wynalazku

W korzystnym przykładzie wykonania sposób termicznego gratowania obrabianych przedmiotów z mieszaniny gazów wybuchowych realizowany jest za pomocą maszyny do gratowania, która umożliwia gratowanie zarówno przedmiotów metalowych jak i tworzyw sztucznych.

Maszyna do gratowania w dużym uproszczeniu przyjmuje formę prasy hydraulicznej i składa się z korpusu 4, w którym zabudowana jest komora do gratowania. Budowa takiej maszyny jest doskonale znana znawcy, np. z publikacji patentowych przedstawionych w stanie techniki.

Komora ma kształt prostopadłościenny i składa się z górnej płyty zamykającej 1 oraz dolnej płyty zamykającej 2. W komorze 1,2 umieszcza się również pleciony kosz stalowy 3 z uniwersalnym przyrządem mocującym dla zamocowania obrabianego przedmiotu. W ściance komory 1, 2 umieszczony jest zawór do wprowadzenia mieszaniny gazów oraz przyłącze próżni. Komora 1, 2 ma wymiary 550 mm x 340 mm x 230 mm.

Mieszanina gazów wybuchowych doprowadzana jest do komory 1,2 za pomocą bloku mieszającego z dyszami, którymi doprowadzany jest konkretny rodzaj gazu.

Środkami do wytworzenia próżni może być np. pompa próżniowa z przewodem połączonym z przyłączem w ściance komory.

Układ sterowania może zawierać szereg czujników mierzących parametry pracy maszyny oraz mikroprocesor i sterownik w celu kontroli i zarządzania procesem gratowania.

Ponadto, maszyna może być wyposażona w inne podzespoły niezbędne do jej funkcjonowania, które są znawcy doskonale znane, jak np. system zasilania, system chłodzenia, itp.

Proces gratowania prowadzony przy pomocy wyżej opisanej maszyny obejmuje m.in. etap umieszczenia obrabianego przedmiotu w komorze 1, 2 oraz szczelne zamknięcie, wprowadzenia do komory 1,2 mieszaniny gazów wybuchowych oraz zainicjowania wybuchu mieszaniny gazów. Parametry procesu gratowania dobierane są w zależności rodzaju obrabianego materiału i są następujące:

- dla przedmiotów metalowych dobiera się mieszankę tlenu i metanu w stosunku 2-4:1 przy ciśnieniu napełniania w zakresie od 4 do 8 bar,

- dla przedmiotów z tworzyw sztucznych dobiera się mieszankę tlenu i wodoru w stosunku 1:3 przy ciśnieniu napełniania w zakresie od 400 do 2000 mbar, przy czym po szczelnym

PL 233 684 B1 zamknięciu komory, ale przed etapem wprowadzenia do komory mieszaniny gazów wybuchowych, w komorze wytwarza się próżnię, korzystnie o ciśnieniu 200 mbar.

Preferowane parametry dla aluminium to mieszanka tlenu i wodoru w stosunku 3,0-3,5:1 przy ciśnieniu napełniania 4-8 bar.

Preferowane parametry dla odlewów z aluminium to mieszanka tlenu i wodoru w stosunku 2,0-2,5:1 przy ciśnieniu napełniania 4-8 bar.

Preferowane parametry dla odlewów z cynku to mieszanka tlenu i wodoru w stosunku 4:1 przy ciśnieniu napełniania 4-6 bar.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób termicznego gratowania, polegający na termicznej obróbce przedmiotów metalowych oraz z tworzyw sztucznych za pomocą mieszaniny gazów wybuchowych, przy użyciu jednej maszyny do gratowania posiadającej:

   korpus, w którym zabudowana jest komora do gratowania;

   komorę do gratowania przystosowaną do umieszczania obrabianego przedmiotu i przystosowaną do napełniania mieszaniną gazów wybuchowych pod ciśnieniem do 8 bar;

   środki doprowadzające mieszaninę gazów wybuchowych do komory;

   środki do wytworzenia próżni w komorze;

   zapłon do zainicjowania wybuchu mieszanki wybuchowej;

   układ sterowania do sterowania procesem gratowania, przy czym sposób obejmuje etapy:

   umieszczenia obrabianego przedmiotu w komorze oraz szczelne zamknięcie; wprowadzenia do komory mieszaniny gazów wybuchowych;

   zainicjowania wybuchu mieszaniny gazów, znamienny tym, że dobiera się parametry procesu gratowania w zależności rodzaju obrabianego materiału, przy czym dla przedmiotów metalowych dobiera się mieszankę tlenu i metanu w stosunku 2-4:1 przy ciśnieniu napełniania w zakresie od 4 do 8 bar, natomiast dla przedmiotów z tworzyw sztucznych dobiera się mieszankę tlenu i wodoru w stosunku 1:3 przy ciśnieniu napełniania w zakresie od 400 do 2000 mbar, przy czym po szczelnym zamknięciu komory, ale przed etapem wprowadzenia do komory (1, 2) mieszaniny gazów wybuchowych, w komorze (1,2) wytwarza się próżnię, korzystnie o ciśnieniu 200 mbar, oraz tym, że obrabiane przedmioty umieszcza się w prostopadłościennej komorze (1,2).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obrabiane przedmioty umieszcza się w prostopadłościennym koszu (3), który umieszcza się następnie w komorze (1,2).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że komora ma wymiary 550 mm x 340 mm x 230 mm.