Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP-3.2.2.-2004-07-0020/3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP-3.2.2.-2004-07-0020/3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata."— Előadás másolata:

1 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata ANYAGVIZSGÁLAT A GYAKORLATBAN KONFERENCIA Június 4-5. Dr. Czinege Imre, Csizmazia Ferencné Dr., Dr. Solecki Levente Széchenyi István Egyetem

2 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata2 Áttekintés A lézer hónolás előnyei, alkalmazási területek Lézer hónolási technológiák Lézer hónolt felületek vizsgálati feladatai Vizsgálatok –Felület topológiai –Mikroszkópos –Pásztázó elektronmikroszkópos Összefoglalás, következtetések

3 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata3 A lézer hónolás alkalmazása Hagyományos hónolással az olajnak a felületen való megtapadását segítik A hónoláskor keletkezett karcok nem előnyösek a kenés szempontjából (lásd a következő diát) Ezért a hónolási karcok helyett olajzsákokat (zsebeket) alakítanak ki a felületen, erre legalkalmasabb eszköz a lézer sugaras kezelés Alkalmazási területek (Gehring):

4 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék A henger-dugattyú kapcsolat tribológiai viszonyai Dugattyúgyűrű Gyűrű Érintkezés lehetséges (vegyes súrlódás) Dugattyúgyűrű úszik (hidrodimamikai kenés) Dugattyú haladási iránya Hagyományos hónolás: A dugattyúgyűrű mozgása kiszorítja az olajat a karcokból Lokális olajzsákok képzése: Az olaj megmarad az üregekben

5 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata5 Lézer hónolási minták és vizsgálati igényeik Lézer kezelés szabályos geometriai alakzatok kialakítására –A felső holtpont közelében elhelyezkedő olajtároló terek (pl. GM) –Egész hengerfalra kiterjedő szabályos alakú olajzsákok (Forrás: –Vizsgálati igények Alap hónolás geometriai/érdességi jellemzői Olajzsák geometria (szélesség, mélység) Felületi képekből értékelhető jellemzők Üregek alakja, morfológiája Olajterek létrehozása a mikroszerkezet lézeres kezelésével, a grafit kiégetésével (Forrás: Audi) –Vizsgálati igények Alap hónolás geometriai/érdességi jellemzői A lézerrel kiégetett grafit szemcsék alakja, mélysége A fémes felület szerkezeti változásai a lézeres kezelés hatására

6 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata6 Vizsgálati technikák Topológia: –3D felületi kép felvétele lézeres vagy tűs letapogatással, 10 nm felbontással, 0,5x0,5 μm lépésközzel (Taylor Hobson Talysurf CLI 2000) Képi és összetétel jellemzők: –Sztereo és optikai mikroszkóp (Zeiss) –Pásztázó elektronmikroszkóp, EDS (Hitachi, Bruker)

7 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata7 A felső holtpont közelében lévő olajtároló terek vizsgálata: érdesség Sa= 0,529 μm Sq= 0,679 μm Sz= 22,603 μm SSk= -0,754 SKu= 13,519 Sdq= 6,545° Sbi= 0,667

8 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata8 A felső holtpont közelében lévő olajtároló terek vizsgálata: olajzsák méretek

9 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata9 A felső holtpont közelében lévő olajtároló terek vizsgálata: morfológia Felső képsor: olajzsák részletei; N = 500x A jobb oldali képen hibás kiégés figyelhető meg Alsó kép: olajzsák széle és alja; N = 2000x A lézer sugár megolvasztja és elpárologtatja a fémet

10 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata10 A mikroszerkezet lézeres kezelése: Lézerezési technológia Futófelület megvilágítás EXCIMER-Lézerrel – Hullámhossz 308 nm (UV) – Frekvencia 300 Hz – Impulzus idő 25 ns Lézer tulajdonságai – Szélesség 3,4 mm – Magasság 6,5 mm – Intenzitás 25 mJ/mm² – 4-szeres megvilágítás A hengerfelület kezelése –Motorblokk forgatás –Lézer ágyú tengelyirányú mozgatása –A besugárzott területek átlapolódnak Eredmény: Olaj fogyasztás jelentős csökkenése Kopás mértékének csökkenése

11 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata11 A mikroszerkezet lézeres kezelése: Folyamatok Anyagleválasztás (elgőzölögtetés) – Grafit lamellák kinyitása – Kiég a grafit és kialakulnak a mikro-nyomáskamrák (olajzsákok) Fémes felület megolvasztása kb. 1 μm mélyen, ennek hatása: – A felület tükrösödése – A nanokrisztallitos szövetszerkezet kialakulása a hirtelen megszilárdulástól (szemcsenagyság ~100 nm) Előnyök: –Az olajtároló zsákok magából a mikroszerkezetből jönnek létre –A fémes felület keménysége jelentősen megnő Méréstechnikai nehézségek –A grafit lamellákban keletkezett bemélyedés néhány μm, a lamellák melletti fém perem kissé kiemelkedik – emiatt nehéz letapintani –A felületi réteg vastagsága 1 μm körüli érték

12 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata12 A mikroszerkezet lézeres kezelése: Felület topológia A grafit lamelláknál keletkezett bemélyedések és a felület vizsgálata tűs letapogatással (0,6x0,6 mm 2 felület; 0,5 μm lépésköz; 1, pont) Néhány szemléletes mérési eredmény: –Ra=0,1156 Rz=4,209 Rq=0,2245 A felület alap hónolása rendkívül finom, érdességet az 1-2 mikron mélységű grafit kiégések és perem kiemelkedések jelentenek

13 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata13 A mikroszerkezet lézeres kezelése: SEM vizsgálatok (1) A képződmények jellegzetes alakját jól mutatják a BSE felvételek A grafit lemezek széle jellegzetes domborulatot mutat

14 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata14 A mikroszerkezet lézeres kezelése: SEM vizsgálatok (2) Hónolt és lézer kezelt felület összehasonlítása A hónolt felület érdessége: Ra < 1 μm

15 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata15 A mikroszerkezet lézeres kezelése: Optikai mikroszkópos vizsgálat A görbült felület miatt a felületi képek nem élesek Megoldás: topológiai felvételek készítése különféle élességgel, majd ezek egyesítése térbeli képpé (Zeiss) N=200x500x1000x

16 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata16 A mikroszerkezet lézeres kezelése: A felületi réteg vizsgálata (1) A lézer kezelt réteg kimutatása: ~1 μm vastag réteg –Optikai mikroszkóp; N=1000x –SEM; N=1000x

17 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata17 A mikroszerkezet lézeres kezelése: A felületi réteg vizsgálata (2) Hipotézis: a magas hőmérsékleten a réteg a levegőből nitrogént vesz fel, ez is növeli a keménységet. Az EDS vizsgálatok ezt nem mutatják ki, további elemzés szükséges. Keménységvizsgálat extrém alacsony terheléssel (Uni Karlsruhe) –A mérés erő-benyomódás diagram felvételével történik –A görbékből látható, hogy a felületi réteg nagy keménységű –A nagy keménység a gyors hülés során kialakult nano szemcsékkel magyarázható

18 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP /3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata18 Összefoglalás A lézeres kezelés előnyösen befolyásolja a felületek tribológiai viselkedését A lézer hónolással kialakított szabályos mintázat minősítése a kezelés sikerességének megítélésére szolgál (geometria, üregek folytonossága) A felületi mikroszerkezet megváltoztatására irányuló kezelés vizsgálata képet ad a kialakuló olajzsákok méretéről, eloszlásáról és a fémes réteg tulajdonságairól A vizsgálatok érdekessége az, hogy μm nagyságú objektumokat kell minősíteni nanométer felbontású mérésekkel Ezekhez a mérésekhez különleges vizsgálótechnika és csiszolat előkészítés szükséges KÖSZÖNJÜK SZÍVES FIGYELMÜKET


Letölteni ppt "SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Kooperációs Kutató Központ GVOP-3.2.2.-2004-07-0020/3.0 Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék Lézer hónolt felületek vizsgálata."

Hasonló előadás


Google Hirdetések