• ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
  • ΤΕΙ Καβάλας - Τμήμα Μηχανολογίας - AMLAR
Αρχική Ενότητες Εργασίας Δοκιμές αντικειμένων
WP04 - Δοκιμές αντικειμένων


WP04 Στόχοι PDF Εκτύπωση E-mail
  • Διερεύνηση των συνθηκών φόρτισης των αντικειμένων που κατασκευάστηκαν με δομή χωροδικτυώματος.
  • Εκτέλεση πειραμάτων χαρακτηρισμού υλικών μικρο-και μέσης κλίμακας στα υλικά των αντικειμένων.
  • Εκτέλεση μιας σειράς από τυποποιημένες δοκιμές αντοχής για τα παραγόμενα αντικείμενα με δομή χωροδικτυώματος, που θα γίνουν πειραματικά και θα υποστηριχθούν από προσομοιώσεις.
  • Εκτέλεση ανάλυσης ιδιοορφών με προσομοίωση και πειραματική αξιολόγηση των παραχθέντων αντικειμένων.
  • Προσομοίωση και αξιολόγηση της συμπεριφοράς κόπωσης των περιπτώσεων μελετών.
  • Προσομοίωση της συμβολής του αντικειμένου με δομή πλέγματος στην ακρίβεια των εργαλειομηχανών μέσω θερμικής ανάλυσης της διαδικασίας κατεργασίας.
  • Αξιολόγηση της απόδοσης κοπής όταν τα παραχθέντα αντικείμενα με πλέγμα δικτυώματος συναρμολογηθούν στις εργαλειομηχανές και λειτουργήσουν σε πειράματα κοπής
 
WP04 Περιγραφή Εργασιών PDF Εκτύπωση E-mail

4.1 Τεχνική έρευνα για τις συνθήκες φόρτισης in-situ
Για τα δείγματα μερών εργαλειομηχανών που επιλέχθηκαν στο WP02, θα διεξαχθεί μια έρευνα που θα αποκαλύψει της συνθήκες φόρτισης in-situ που θα χρησιμοποιηθούν στις πειραματικές δοκιμές και προσομοιώσης των παρακάτω υποέργων. Οι συνθήκες αυτές θα βασίζονται σε απαιτήσει κανονισμών βάσει κατάλληλων τποποιήσεων. Οι συνθήκες αυτές θα περιλαμβάνουν κατάλληλες περιπτώσεις φόρτισεων που θα δέχεται το εξάρτημα, τύπο φορτίου (π.χ. κάμψης), μέγιστη-ελάχιστη-μέση-διακύμανση τιμών φορτίων (δυνάμεων και ροπών), καθώς και θέση διεύθυνση και συνιστώσες των αναπτυσσόμενων τάσεων και παραμορφώσεων σε κατάλληλο σύστημα συντεταγμένων.

4.2 Χαρακτηρισμός υλικών σε μικρο- και μέσο-κλίμακα.
Η συγκέντρωση ατελειών στα χυτά μεταλλικά κομμάτια είναι κρίσιμη για την αντοχή και τα χαρακτηριστικά αστοχίας. Τα δοκίμια θα χαρακτηριστούνως προς το υλικό σε επίπεδο μικροδομής και η διασύνδεση της δομής πλέγματος σε επίπεδο μεσοκλίμακας με τη χρήση SEM και EDX. Η κρυσταλλογραφική δομή σε ατομική κλίμακα του υλικού θα ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας XRD και υψηλής ανάλυσης TEM. Αυτές οι τεχνικές θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν για την ταυτοποίηση των διαφορετικών φάσεων στα συνθετικά υλικά. Όλες οι μετρήσεις θα γίνουν με αναφορά στις παραμέτρους κατασκευής

4.3 Δοκιμές μηχανικής αντοχής
Τυποποιημένες δοκιμές μηχανικής αντοχής θα διεξαχθούν πειραματικά και θα προσομοιωθούν γιατ ις επιλεγμένες περιπτώσεις μελέτης. Οι δοκιμές θα περιλαμβάνουν δοκιμές εφελκυσμού, θλίψης, κάμψης, διάτμησης, σύμφωνα με την επιλεγμένη περίπτωση φόρτισης, καθώς και δοκιμές κρούσης όπου αυτό κριθεί εφαρμόσιμο.

4.4 Ανάλυση ιδιομορφών
Τα δυναμικά χαρακτηριστικά των αντικειμένων με δομή χωροδικτυώματος που παράχθηκαν θα καθοριστούν με κατάλληλες προσομοιώσεις με πεπερασμένα στοιχεία, συνδυασμένα με πειραματική αξιολόγηση στα δοκίμια. Η πειραματική αξιολόγηση των δυναμικών χαρακτηριστικών θα εκτελεστεί με το σύστημα LMS TestLab.

4.5 Αποτίμηση της αντοχής σε κόπωση
Η δυναμική αντοχή σε κόπωση είναι κρίσιμη, ειδικά για τα μέρη των εργαλειομηχανών. Ωστόσο, η πειραματική έρευνά της είναι ένα έργο χρονοβόρο και ακριβό και εκτός των στόχων του έργου. Αντίθετα, θα διεξαχθεί μέσα στα πλάισια του έργου, μια βασική ανάλυση με προσομοιώσεις βασισμένη στα χαρακτηριστικά των υλικών (όπου είναι διαθέσιμα) για τις επιλεγμένες περιπτώσεις μελέτης αντικειμένων και έμπειροι μηχανικοί της ομάδας εργασίας θα αξιολογήσουν τα αποτελέσαματα.

Είναι αναγνωρίσιμο ότι αν επιτρεπόμενα επίπεδα τάσεων καθοριστούν με αποδεκτό τρόπο και οι τάσεις in-situ είναι χαμηλότερες από τα επίπεδα που θα καθοριστούν, δεν θα είναι απαραίτητες οι πειραματικές δοκιμές σε κόπωση. Μια βασική προσομοίωση με πεπερασμένα στοιχεία θα πραγματοποιηθεί στα επιλεγμένα αντικείμενα μελέτης, ώστε να εκτιμηθούν οι θέσεις πιθανής αστοχίας και με την εκτίμηση για κόπωση από τους μηχανικούς της ομάδας εργασίας, θα εξασφαλιστεί ότι ένας ελάχιστος συντελεστής ασφαλείας της τάξης του τρία (3) θα υφίσταται στην κατασκευή σε όλες τις περιπτώσεις.

4.6 Θερμική ανάλυση των μερών της εργαλειομηχανής
Τα σφάλματα που προκαλούνται από θερμικές καταπονήσεις έχουν μεγάλη σημαντικότητα στην ακρίβεια θέσης μιας εργαλειομηχανής. Η θερμότητα που δημιουργείται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατεργασίας παράγει θερμικές ροές που ρέουν μέσα από τα δομικά στοιχεία της μηχανής, προκαλώντας γραμμικές και μη γραμμικές θερμικές διαστολές και παραμορφώσεις στις συναφείς πολύπλοκες διακριτές δομές, ώστε να επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό η δομική σταθερότητα της κατασκευής. Η θερμότητα περνάει μέσω των δομικών και των μηχανικών συνδέσμων όπου οι παράμετροι των εναλλασσόμενων επιφανειών όπως η τραχύτητα και η μορφή των εφαπτόμενων επιφανειών επηρεάζουν τη θερμική αντίσταση και τους υντελεστές μεταφοράς θερμότητας. Η επίδραση της ελεύθερης ψύξης των αντικειμένων με δομή χωροδικτυώματος θα διερευνηθεί με τη χρήση πεπερασμένων στοιχείων και τα αποτελέσματα θα συγκριθούν με τα αντίστοιχα όπου τα ίδια κομμάτια έχουν στερεή συμπαγή δομή.

4.7 Δοκιμές απόδοσης σε κοπή
Ένας αριθμός από τα δημιουργημένα κομμάτια με δομή χωροδικτυώματος θα δοκιμαστεί απευθείας σε κοπή, αντικαθιστώντας τη συμπαγή έκδοσή τους στη συναρμολογημένη διάταξη της εργαλειομηχανής. Τα αποτελέσματα θα αξιολογηθούν μέσω μετρήσεων των δυνάμεων κοπής σε τυπικές περιπτώσεις φόρτισης (βλ. Υποέργο 4.1), μέσω παρατηρήσεων της γεωμετρίας του αποβλίττου και μετρήσεις της επιφανειακής τραχύτητας του κατεργασμένου τεμαχίου. Οι ίδιες μετρήσεις θα επαναληφθούν για την περίπτωση αυξημένων συνθηκών κατεργασίας (βάθος κοπής, ταχύτητα κπής και πρόωση) για να καθοριστεί αν μια αύξηση της απόδοσης μπορεί να είναι εφικτή.

 
WP04 Tasks PDF Εκτύπωση E-mail

4.1 Technical survey for the in-situ loading conditions
For the sample machine tool parts selected in WP02, a survey will reveal the in-situ loading conditions to be used for the experimental and simulated tests below. These conditions will be based on requirements of appropriate standards rules (ISO/TC 39, ISO 23125, BS EN 12417). The appropriate rules will be selected accordingly to the part on which the structural behaviour will be verified. This condition will include: appropriate load case to be proven, type of load (e.g. bending), minimum-maximum-average-fluctuating values of loads (forces & moments), as well as, location, direction and spatial information of stresses and deformations.

4.2 Micro- and mesoscale material characterization
Porosity concentration of the cast metal parts is critical to strength, stress behaviour and failure characteristics. Microstructural material characterization and the mesoscale structure interconnection of the lattice specimens will be performed using SEM and EDX. The atomic-scale and crystallographic structure of the material will be probed using XRD and high-resolution TEM. These techniques will be used to identify different phases in the fabricated materials. All measurements will be undertaken with reference to the manufacturing parameters

4.3 Mechanical strength tests
Standard mechanical strength tests will be conducted experimentally, and will be simulated for the selected case studies. These will include tension, compression, bending, shear accordingly to the selected load case and impact tests if they are found applicable.

4.4 Modal analysis
The dynamic characteristics of the lattice structures, fabricated in the sample machine tool parts selected in WP02, will be determined by suitable FEA simulations, combined with experimental evaluation on actual samples. The experimental verification of modal characteristics will be performed by using LMS TestLab system.

4.5 Fatigue assessment
Fatigue behaviour is critical, especially for machine tool structures. However, experimental investigation is a demanding time- and financial means-consuming task and outside the scope of this project. Instead, within the project frames, a basic fatigue analysis based on material fatigue characteristics (if are available – S-N curves, da/dN curves, etc.) series of simulations will be performed for the selected part sample case studies and experienced engineers of our team will evaluate the results.

It is recognized that if allowable stress levels are established by acceptable means, and the in-situ stresses are lower than these established levels, no fatigue testing is necessary. A basic FEA simulation will be performed for the selected part sample case studies to estimate the probable crack locations and experienced engineers from our team will evaluate the results, estimate the fatigue endurance stress limit and ensure that a minimum safety factor of three (3) is obtained in all cases.

4.6 Thermal analysis of the machine tool
Thermally induced errors have a major significance on the positional accuracy of a machine tool. Heat generated during the machining process produces thermal gradients that flow through the machine structure causing linear and nonlinear thermal expansions and distortions of associated complex discrete structures, producing deformations that adversely affect structural stability. The heat passes through structural linkages and mechanical joints where interfacial parameters such as the roughness and form of the contacting surfaces affect the thermal resistance and thus the heat transfer coefficients. The effect of the free cooling of the lattice structured parts will be investigated by means of FEA and the results will be compared to the case of the relevant solid parts.

4.7 Cutting performance testing
A number of the created sample parts will be tested directly on the machine tools, replacing their solid version in the machine tool assembly. The results will be evaluated through measurements of the cutting forces in typical loading conditions (see task 4.1), observations of the chip formation geometry and measurements of the surface roughness of the machined workpiece. The same measurements will be repeated in the case of increased cutting conditions (cutting depth, spindle speed and feed) to determine if an increase in performance can be achieved.

 

Με μια ματιά

ΤΕΙ Αν.Μακεδονίας - Θράκης.  Ε.Π. «ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ» ΚΑΙ  ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΩΝ  ΣΕ  ΜΕΤΑΒΑΣΗ

"AMLAR - Χωρικές Δικτυωτές Κατασκευές για Ελαφρά Εξαρτήματα Εργαλειομηχανών"

Κωδικός Έργου: 3292. «Η Πράξη συγχρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ)»

©Copyright 2015 Department of Mechanical Engineering TEI of Kavala.