Институт технологии и обеспечения качества (IFQ), Кафедра

Институт технологии и
обеспечения качества (IFQ),
Университета ОТТО фон Гуерикке Магдебург
Кафедра
технологического оборудования
Проф. Др. инж. Ханс-Кристиян Мёринг
На кафедре технологического оборудования
Института технологии и обеспечения качества
(IFQ) Университета Отто фон Гуерикке Магдебург
проходят исследования , разработки и учеба в
области «интеллигентных» станков
приближенные к реальным промышленным
условиям. При этом основное внимание
уделяется требованиям к разработке станков и
изделий строительной отрасли
Производительность, Качество и
надёжность
надо постоянно улучшать, чтобы обеспечить
конкурентоспособность наших промышленных
партнеров посредством надежных, эффективных
и инновационных решений.
Научное исследование и Учеба
IFQ уже более 10 лет проводит исследования в
области минерального литья.
Основные вопросы исследования на кафедре
технологического оборудования:
Минеральное литье имеет высокий потенциал
при изготовлении станков и строительных
изделий . С ним можно реализовать стабильные
структуры станин, которые обладают высокими
динамичными и тепловыми показателями.
Кроме того, производство при нормальных
температурах делает возможным изготовление
функционально-интегрированных структур.
 концепция, разработка, конструкция и
реализация станков ,устройств и
технологического оборудования
 анализ и оптимизация работы станков и
точности изготовления деталей
 мехатроника станков и машин
 обработка данных технологического
процесса и контроль его состояния
 Энергоэффективность станков
 легкость конструкции станков и
имитацияпроизводственных процессов
Эти требования непосредственно включаются
в обучение:
 Конструкция средств технологического
производства
 Энергоэффективное производство станков
и изделий строительной отрасли
 Программирование (ЧПУ)
 Мехатроника станков
 Контроль состояния машин и станков
 Соединение изделий из минерального
литья с применением армированных
волокном структур
 Микро-производственная техника
Минеральное литье?
Понятия Минеральное литье и Полимерный
бетон используются в немецком языке как
синонимы
Применение
Основная область применения минерального
литья в институте IFQ - это станкостроение
и,отчасти, строительство. В связи с этим
исследуются
конструктивные
способы,
вспомогательные средства расчета и стратегии
оптимизации. При этом на переднем плане выгодные механические демпфирующие свойства
и значительное снижение затрат по отношению к
изготовлению традиционных конструкций
Как композитный материал минеральное литье
при конструкции рам в машиностроении
конкурирует с конструкциями из стального литья
и серого чугуна и со сваренными конструкциями.
Параметры материала различаются по качеству,
соответственно таблице 1 в приложении.
Разнообразием рецептур минерального литья
можно регулировать свойства материала,
оптимизируя их для конкретного применения.
На месте существует тесное и долгосрочное
Рисунок 1 показывает станину как образец
типичного применения минерального литья.
технологии
производства
управляется
господином
сотрудничество с компанией «Инновационные
рис. 2: тест на растяжение минерального литья aus
Mineralguss
контакты). У
ООО»,
Др.
которое
Гесслером.(см.
фирмы в области минерального
литья есть обширный опыт.
Эксперименты служат, например, для
определения
характеристик
материала
(модуль упругости и других прочностных
характеристик, коэффициента линейного
расширения, и т. д.) или параметризации
моделей расчета и имитации. Тесты
охватывают
сжатие
и
расстяжение,
скручивание и сопротивление динамическим
нагрузкам и минералогические исследования.
Кроме того, могут производиться тестовые и
пробные испытания компонентов, деталей и
узлов машин.
рис 1: станина
Оборудование
В лаборатории по минеральному литью при
институте идет изготовление
образцов для
испытаний.
Таким
образом
технология
минерального
литья
постоянно
усовершенствуется. Рисунок 2 ist показывает
испытание на растяжение.
Со стороны института есть большой интерес
расширить сотрудничество и заграницей
рис 3 показывет элемент для натяжения.
Институт располагает обширным полигоном,
на
котором
испытывается
поведение
например, станин машин из минерального
литья. Для этого IFQ владеет эффективным
измерительным
и
техническим
оборудованием.
Кооперация и Сотрудничество
Институт IFQ сотрудничает с известными
национальными
и
международными
партнерами в области исследования и
промышленности,
которые
производят
машины и станки для мирового рынка.
рис 3: натяжной элемент
Качество
Минеральное литьё состоит из матричного
материала и эпоксидной смолы как вяжущего
средства. Речь идет о композитном материале.
Требуемое качество зависит от области
применения.
Таблица
в
приложении
показывает перечень качеств, применяемые
при производстве станин (см. Jack 2002)
Литье открывает возможность производить
монолитные элементы с комплексными
геометриями конструктивных элементов или
вставить металлические компоненты как
винтовую резьбу или направляющие шины в
часть отливки.
В рисунке 4 представлена принципиальная
последовательность шагов изготовления
минерального литья.
Динамика
Особые динамические показатели качества
изделий из минерального литья реализуются в
технологических процессах с высокой
скоростью обработки. Конструкция рам
машин / станков из минерального литья
благодаря высоким показателям амортизации
сводит колебания станин до минимальных
значений.
Kundenspezifikation
1
Gießform aufbauen
und mit Trennmittel
beschichten
2
Giesmasse berechnen
3
Rezeptur erstellen
4
Dosieren
der Zuschlagstoffe
6
Dosieren
von Harz und Härter
5
Mischen
der Zuschlagstoffe
7
Mischen
Zum Bindemittel
Интегрированные конструкции
Структура минерального литья позволяет
интегрировать в изделие элементы из других
материалов, как например, сталь, чтобы
использовать традиционные конструкторские
решения.
8
Mischen
Der Zuschlagstoffe und
des Bindemittels
9
Gießen
Einbringen der Mischung
in die Gussform
10
Verdichten
durch Rütteln
11
Aushärten
12
Ruhephase einhalten
Испытание материала
13
Ausfomen
Gussrohling der Form
entnehmen
Методы
испытания
минерального
литья
проводятся обычно согласно германскому
промышленному стандарту DIN 51 290. Эта норма
содержит инструкцию на испытание реакции
полимерного
бетона
в
машиностроении.
Соответствующие
испытания
проводятся
университетом Отто фон Гуерикке.
Рис. 5: Натяжной угол из минерального литья с
интегрированными конструкциями из стали.
Технология
Основные компоненты минерального литья это
заполнители, вяжущее средство и армирующие
элементы. Такая структура литья позволяет в
широком масштабе управлять качеством изделий
При производстве минерального литья процесс
отливки может происходить при комнатной
температуре (23 градуса).
Рис 5 показывает натяжной элемент гибридной
конструкции. минеральное литье и сталь.
14
Evtl. Nacharbeiten
durch Fräsen, Schleifen, ...
15
Verwendete Form
reinigen, entgraten, ausbessern
Prüfen
Werkstoffprüfungen nach
Kundenspezifikation
Рис. 4: Последовательность процесса
Литература
Фирма IFT
[Jack 2002] Utz V. Jackisch, 2002, Mineralguss für
den Maschinenbau: Herstellung und Eigenschaften
eines modernen Werkstoffs für hochpräzise
Maschinengestelle, verlag moderne industrie,
Landsberg, ISBN-10: 3478932734, ISBN-13: 9783478932738
DIN 51 290 – 1 : 1991 – 05: Prüfung von
Reaktionsharzbeton im Maschinenbau
Контактный адрес
Др. Вернер Гесслер, упр. директор
Инновативные технологии производства ООО
Инженер Александр Кёниг
Тел.: +49 (0)391-67-5234
Факс: +49 (0)391-67-12370
Institut für Fertigungstechnik
und Qualitätssicherung (IFQ),
Lehrstuhl Fertigungseinrichtungen,
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
E-Mail: [email protected]
Emdener Weg 52
D-39110 Magdeburg
Тел.: +49 (0)391-7310048
Факс: +49 (0)391-7348010
сот: +49 (0)176-10007388
E-Mail: [email protected]
Проект „Минеральное литье“
Universitätsplatz 2, Gebäude 12
D-39106 Magdeburg
www.ifq.ovgu.de
Контактные лица в институте IFQ
www.iftgmbh.de
Dipl.-Ing. Alexander Saladin
Тел.: +49 (0)391-67-5234
Факс: +49 (0)391-67-12370
Др. Керстин Зайзе, менеджер
«Новые рынки . содействие & координация»
E-Mail: [email protected]
www.ostmaerkte.de
Тел.: +49 (0)341-94-01950
Проф.-др. Ханс-Кристиян Мёринг
Факс: +49 (0)341-94-01955
Тел.: +49 (0)391-67-5234
сот: +49 (0)160-96245649
Факс: +49 (0)391-67-12370
E-Mail: [email protected]
E-Mail: [email protected]
Приложение: Параметры материала
Таблица содержит перечень свойств материалов, принимаемых при производстве станин машин и станков. Сравниваются Минеральное литье, сталь 37, серый
чугун 20 и бетон .
Свойства материала
Kz.
Единица
GG20
ST37
Mineralguss
измерения
чугун
сталь
Минеральное литье
бетон

kg/dm³
7,15
7,85
2,1 – 2,4
2,0 – 2,6

-
0,26
0,2 - 0,3
0,25 - 0,3
0,15 - 0,25
E
kN/mm²
88 - 113
210
30 - 45
20 - 45
сопротивление сжатию
δD
N/mm²
720
60 - 125
100 - 180
8 - 100
Сопротивление растяжению
δz
N/mm²
200 - 300
350 - 470
10 - 20
1,6 - 10
Прочность при изгибе
δB
N/mm²
290
65 - 140
25 - 35
2,5 - 6,5

10-6K-1
10
12
12 - 20
6 - 14

W/m*K
80
50
1,3 - 2,0
2,1
Cp
kJ/kg*K
0,5
0,45
0,9 - 1,1
1
демпфирование (лог. декремент)
Λ
-
0,003
0,002
0,02 - 0,034
0,01
1. Собственная частота (куб 100mm)
fR
Hz
4236,6
5535,8
4020,8 - 4617,3
3372 - 4219,2
Проникание теплоты
b
kW*√(s)/(m²K)
16,9
13,3
1,5 - 2,3
5,0 - 8,7
Rohdichte //плотность

Poisson-Zahl /Коэффициент Пуассона
E-Modul // модуль упругости
Коэффициент теплового линейного
расширения .
Коэффициент теплопроводности 
Удельная теплоемкость
Следует подчеркнуть, что минеральное литье может иметь сильно отличающиеся друг от друга показатели качества