Mikrołączenie mechaniczne wspomagane drganiami
Technologia obróbki plastycznej jest powszechnie stosowana w masowej produkcji metalowych części dla wielu rozwijających się gałęzi przemysłu takich jak telekomunikacja, transport czy szeroko rozumiana elektronika. W dziedzinach tych obserwuje się coraz większą miniaturyzację wyrobów. Problemy z nią pojawiają się, wtedy, gdy wymiary przedmiotów zmniejszane są poniżej 1 mm. Występuje wtedy tak zwany efekt skali, którego wynikiem jest konieczność uwzględniania w projektowaniu procesów czynników strukturalnych. Zdecydowało to o wyodrębnieniu nowej gałęzi technologii obróbki plastycznej: mikroobróbki plastycznej.
Technologia ta jest ona obecnie coraz szerzej stosowana w produkcji mikro-części do mikro-urządzeń. Ich produkcja z kolei, wymaga stosowania technologii łączenia odpowiednich do ich wymiarów. Metody spawalnicze nastręczają poważne trudności przy daleko idącej miniaturyzacji oraz wiążą się z wszystkimi konsekwencjami podgrzewania materiału. W wypadku mikro-wyrobów jest to często nie do zaakceptowania. Na przykład, wpływ grubości tworzącej się warstewki tlenków w odniesieniu do kształtu makro-wyrobów jest najczęściej pomijalny. W wypadku mikro-wyrobów jest już poważną ingerencją w ich zarys i właściwości. Dobrym rozwiązaniem są metody łączenia mechanicznego na zimno. Praca ma także na celu przygotowanie rozpoznania do dalszych badań w ramach większego międzynarodowego projektu.
Główną ideą jest tu szeroko pojęte energetyczne wspomaganie wybranych procesów mikro-łączenia mechanicznego. Wybrano proces mikro-klinczowania, mikro-nitowania oraz przedstawiony przez kierownika projektu w 2018 roku proces ultradźwiękowego prasowania obwiedniowego. W projekcie proces ten będzie zastosowany do obustronnego mikro-nitowania, z założeniem wystąpienia z wnioskiem patentowym.
Celem projektu jest zaproponowanie i zweryfikowanie nowych koncepcji w procesach łączenia miko-elementów oraz analiza zachodzących zjawisk. Istotnymi założeniami projektu, które decydują o jego unikalności i innowacyjność są niżej przedstawione. Wspomaganie procesów mikro-klinczowania i mikro-nitowania drganiami a) niskiej, 50-150 Hz, częstotliwości (w rozwiązaniu “direct excitation” z wykorzystaniem piezoelektrycznych wibratorów o dużej amplitudzie) oraz b) wysokiej (20-100 kHz) częstotliwości (z wykorzystaniem fali stojącej w sonotrodzie). 2. W wypadku klinczowania zwiększanie nośności złącza poprzez aktywację powierzchni blach przed połączeniem za pomocą procesu szczotkowania szczotką ceramiczną oraz za pomocą zimnej plazmy. 3) W wypadku mikro-nitowania rozpoznanie możliwości realizacji procesu obwiedniowego za pomocą stolika X-Y. 4) Zastosowanie nowatorskiej metody obciążania złącza klinczowanego “P-C Test”. 5. Modelowanie MES na każdym etapie realizacji, a w wybranych wypadkach z uwzględnieniem objętościowego efektu skali.
Projekt wiąże się z rozwojem miniaturyzacji i mikro-kształtowania. Wykorzystywane w projekcie rozwiązania techniczne, obejmujące użycie siłowników piezoelektrycznych do generowania drgań wspomagających pracę narzędzi, są unikalne w skali kraju. Zaproponowana tematyka wychodzi naprzeciw przyjętym priorytetom rozwoju w ramach technologii materiałowych. Zakłada się że, na podstawie analiz numerycznych i eksperymentów laboratoryjnych, uzyskane zostaną dane dla dokładnego opisu zaprojektowanych połączeń.
Podstawowe dane
- Kierownik projektu dr hab. inż. Wojciech Presz
- Budżet projektu: 199500,00 PLN
- Czas trwania projektu: od 01.07.2020 do 31.12.2021.
