Dobór materiałów narzędziowych podczas toczenia nadstopów niklu oraz węglików spiekanych napawanych laserowo w warunkach wspomagania laserowego toczenia

Przedmiotem oferty jest usługa badawcza polegająca na opracowaniu technologii, w tym w szczególności doborze materiałów narzędziowych podczas toczenia materiałów uważanych za trudnoskrawalne podczas procesu toczenia w warunkach wspomagania laserowego.

Głównym celem rozwiązania jest opracowanie wytycznych, poprzez dobór materiału narzędziowego, 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 wymiarowo-kształtowej, 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 (h_l) ale ze zmianą efektywnej głębokości przetopienia (h_ef). 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/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:

1. zużycia narzędzia,
2. prawdopodobieństwa wykruszenia ostrza skrawającego,
3. naprężeń własnych,
4. siły skrawania,
5. drgań i zwiększenie dokładności obróbki,
6. kosztów produkowanych wyrobów,
7. chropowatości powierzchni obrobionej.

Potencjalni klienci:

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

Poziom gotowości technologicznej (TRL):

TRL 6 - demonstracja prototypu lub modelu systemu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

Stan ochrony prawnej:

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

Preferowana forma komercjalizacji:

Sprzedaż praw, licencja wyłączna/niewyłączna, umowa o współpracy B+R.

Forma przekazania praw:

Dokumentacja patentowa, dokumentacja techniczna, wyniki badań.