Measuring of roundness of WPC materials after turning

Natural fibers offer several advantages. They are renewable, inexpensive, can be used to isolate a sound and have got a low density. The disadvantages of these materials are: susceptibility to moisture, low fire resistance, and sensitivity to biodegradation. Their disadvantages are possible to eliminate by using of thermosetting and thermoplastic matrixes obtaining the plastics filled by organic fillers. Nowadays is preferred a usage of thermoplastic matrixes (especially in WPC product)

Development of Flexible Fixtures with Incomplete Locating: Connecting Rods Machining Case Study

The rapid development of manufacturing in recent years has led to a significant expansion of the technological capabilities of modern metal-cutting equipment. Therefore, the modern approach to intensifying production requires an advanced fixture design. Design and manufacture of flexible fixtures capable of machining similar shapes and sizes of complex geometry parts reduce setup time. The article aims to design flexible fixtures for parts such as one-piece connecting rods under incomplete locating conditions. The advantages are the minimum number of parts and tool availability for multi-axis machining connecting rods in one setup. This approach, combined with up-to-date machining centers and industrial robots, can increase the production efficiency of manufacturing non-removable connecting rods. This effectiveness is in a decrease in the number of operations by 5–7 times, fixtures—by 3–4 times, and machine tools—by 3–5 times, depending on the type of a non-removable connecting rod and its design features. The numerical simulation results of the proposed fixture design confirmed the comprehensive technological capabilities and dynamic characteristics. Particularly, a decrease in displacements and oscillation amplitudes up to 7% compared to the full-basing locating chart was provided. It is determined that the system “fixture–workpiece” entirely meets all the strength, accuracy, and rigidity parameters, which allows you to perform machining with intensive cutting modes. The amplitudes of oscillations do not exceed the tolerances on the dimensions of these surfaces, established by requirements for non-removable connecting rods, and all displacements are elastic. During numerical simulation, the workpiece position remained stable at all machining steps

Results of the study of a turbogenerator with a peripheral-side channel in non-dimensional and criterial complexes

Dimensionless and criterial complexes are successfully used in many technical fields. They play an important role in research and design. There are a large number of dimensionless and criterial complexes, which have their advantages and are chosen depending on the topic and specific objectives of the study. The article considers dimensionless and criterial complexes most often used in studies of turbomachines, in particular vortex expansion machines - relative internal (isoentropic) efficiency, degree of pressure drop, adjusted wheel speed, speed coefficient, adjusted diameter, flow factor and coefficient. The authors processed the data of the experimental study of the turbogenerator with a peripheralside channel and presented them in the form of graphical dependences using these complexes. The improvement of these energy-saving turbogenerators is important because they are used to generate electricity from excess gas pressure, are considered environmentally friendly and are needed for the development of distributed energy. Vortex expansion machines with a peripheral-lateral channel are also poorly understood, so the topic is relevant. In this study, their area of use was determined and reflected in the ns - Ds diagram among radial and other vortex expansion turbomachines to facilitate their comparison and design

Measuring of roundness after turning of composite material with natural fibers

The article is based on practical requirements from the reason of unequally removed material during the turning of the wood plastic composite (WPC). This results in geometrical deviations of the WPC bar diameter. WPC represents a relatively new group of materials that has been at the market for almost 30 years. In 1983 Lear Corporation in Wisconsine, USA made for the first time the interior panels of cars from composite materials – PP matrix with organic filler – 50 % wood flour. WPCs displace traditional materials such as wood, steel and cement materials in the marina industry. Designers are not limited technology of production from construction aspect, because different shapes and profiles can be produced by injection (resp. process of extrusion), but in the process of machining were monitored problems with tolerances. Mixed colors can be achieved by using of different pigments and one feels that this is real wood. Technologists begin to use convention technologies – drilling, milling and turning, as tendency of application of WPC increased. Knowledges about machining of WPC are not elaborate as deep as machining of metals or plastics. And this is a reason for orientation in this direction too. Commercial wood plastic composite MEGAWOOD (70 % wood flour, 30 % HDPE) was a sample material in current investigation of roundness after turning of WPC. HSS EN ISO HS6-5-2 cutting tool was used. The geometry of the cutting tool was γ0 = 20°, α0 = 8°, κr = 45°, rε = 0,5 mm, εr = 90°. Cutting conditions during turning were as follows: cutting speed n = 900 m/min (constant), feed f = 0,1 to 0,61 mm), depth of cut ap = 0,5 mm for turning of final diameter d = 36 mm. It was dry turning. Roundness/cylindricity measuring system RA – 120 was used for measuring of roundness deviation. It was found that the roundness deviation increases with feed increasing. Popped heat was not used during the turning to final diameter – 36 mm. Using of popped heat results in decreasing of roundness deviation. Waviness was not possible to measure within the range of ±1 000 µm on the sample No. 4 (f = 0,41 mm) and sample No. 5 (f = 0,6 mm). Tip of the measuring systems could not filtrate parameter of roughness (surface after turning – low value of tool nose radius rε = 0,5 mm and high feed caused distinctive toolmark). Inaccuracy of macrogeometry (including roundness) could have caused state of machine, tool and fixture too

Вимірювання круглості після токарного оброблення композитних матеріалів із натуральними волокнами

The article is based on practical requirements from the reason of unequally removed material during the turning of the wood plastic composite (WPC). This results in geometrical deviations of the WPC bar diameter. WPC represents a relatively new group of materials that has been at the market for almost 30 years. In 1983 Lear Corporation in Wisconsine, USA made for the first time the interior panels of cars from composite materials – PP matrix with organic filler – 50 % wood flour. WPCs displace traditional materials such as wood, steel and cement materials in the marina industry. Designers are not limited technology of production from construction aspect, because different shapes and profiles can be produced by injection (resp. process of extrusion), but in the process of machining were monitored problems with tolerances. Mixed colors can be achieved by using of different pigments and one feels that this is real wood. Technologists begin to use convention technologies – drilling, milling and turning, as tendency of application of WPC increased. Knowledges about machining of WPC are not elaborate as deep as machining of metals or plastics. And this is a reason for orientation in this direction too. Commercial wood plastic composite MEGAWOOD (70 % wood flour, 30 % HDPE) was a sample material in current investigation of roundness after turning of WPC. HSS EN ISO HS6-5-2 cutting tool was used. The geometry of the cutting tool was γ0 = 20°, α0 = 8°, κr = 45°, rε = 0,5 mm, εr = 90°. Cutting conditions during turning were as follows: cutting speed n = 900 m/min (constant), feed f = 0,1 to 0,61 mm), depth of cut ap = 0,5 mm for turning of final diameter d = 36 mm. It was dry turning. Roundness/ cylindricity measuring system RA – 120 was used for measuring of roundness deviation. It was found that the roundness deviation increases with feed increasing. Popped heat was not used during the turning to final diameter – 36 mm. Using of popped heat results in decreasing of roundness deviation. Waviness was not possible to measure within the range of ±1 000 μm on the sample No. 4 (f = 0,41 mm) and sample No. 5 (f = 0,6 mm). Tip of the measuring systems could not filtrate parameter of roughness (surface after turning – low value of tool nose radius rε = 0,5 mm and high feed caused distinctive toolmark). Inaccuracy of macrogeometry (including roundness) could have caused state of machine, tool and fixture too.Статья основана на практических требованиях по причине неодинаково удаленного материала в процессе механической обработки древесно-пластикового композита, в результате чего они получили геометрические отклонения диаметра. Древесно-пластиковый композит представляют собой относительно новую группу материалов, появившихся на рынке в течение последних 30 лет. В 1983 году компания Lear Corporation в штате Висконсин, США, впервые изготовила внутренние панели автомобилей из композитных материалов – PP-матрицы с органическим наполнителем – 50 % древесной муки. Древесно-пластиковые композиты вытесняют традиционные материалы, такие как дерево, сталь и цементные материалы в морской промышленности. Проектировщики не ограничиваются технологией производства из строительного аспекта, так как различные формы и профили могут быть изготовлены методом инжекции (процесс экструзии), но в процессе обработки контролировались проблемы с допусками. Смешанные цвета могут быть достигнуты путем использования различных пигментов, что обеспечивает ощущение натурального дерева. Технологи начинают использовать известные технологии – сверление, фрезерование, токарную обработку, потому что увеличилась тенденция применения древесно-пластиковых композитов. Знания о древесно-пластиковых композитах не так фундаментальны, как знания о процессе резания металлов (или пластмасс). И это определяет актуальность направления исследования. Для исследования круглости после обработки древесно-пластиковых композитов использовался коммерческий материал MEGAWOOD (70 % древесной муки, 30 % HDPE). В процессе резания ис- пользовали инструмент из быстрорежущей стали: EN ISO HS6-5-2, геометрия режущего инструмента: γ0 = 20°, α0 = 8°, κr = 45°, rε = 0,5 мм, εr = 90°. Условия резания при точении: скорость вращения n = 900 м/мин (постоянная), подача f = 0,1 до 0,61 мм), глубина резания ар = 0,5 мм (для точения до диаметра d = 36 мм). Режущий среда – без охлаждения. Roundness/Cylindricity Measuring System RA-120 использовали для измерения отклонения от круглости. Отклонение от круглости возрастает с увеличением подачи. Волнистость не удалось измерить в диапазоне ±1 000 мкм на образце № 4 (f = 0,41 мм) и образце № 5 (f = 0,6 мм). Измерительная система не может идентифицировать пара- метр шероховатости (поверхность после обработки точением – низкое значение радиуса режущей кромки резца rε = 0,5 мм и высокая подача вызвали отличительные следы резца на обрабатываемой поверхности). Неточность макрогеометрии (включая круглость) могли вызвать состояния станка, режущего инструмента и приспособления.Стаття ґрунтується на практичних вимогах щодо неоднаково видаленого матеріалу в процесі механічного оброблення деревно-пластикового композита, в результаті цього одержали геометричні відхилення діаметра. Деревно-пластиковий композит являє собою відносно нову групу матеріалів, що з’явилися на ринку за останні 30 років. У 1983 році компанія Lear Corporation у штаті Вісконсин, США, вперше виготовила внутрішні панелі автомобілів із композитних матеріалів – РР-матриці з органічним наповнювачем – 50 % деревного борошна. Деревно-пластикові композити витісняють традиційні матеріали, такі як дерево, сталь і цементні матеріали в морській промисловості. Проектувальники не обмежуються технологією виготовлення з будівельного аспекту, оскільки різні форми та профілі можуть бути виготовлені методом інжекції (процес екструзії), але у процесі оброблення контролювалися проблеми з допусками. Змішані кольори можуть бути досягнені шляхом використання різних пігментів, що забезпечує відчуття натуральної деревини. Технологи починають використовувати відомі технології – свердління, фрезерування, токарне оброблення, оскільки збільшилася тенденція застосування деревно-пластикових композитів. Знання про деревно-пластикові композити не такі фундаментальні, як знання про процес різання металів (або пластмас). І це визначає актуальність напрямку дослідження. Для дослідження круглості після оброблення деревно-пластикових композитів використовувався комерційний матеріал MEGAWOOD (70 % деревного борошна, 30 % HDPE). У процесі різання застосовували інструмент із швидкорізальної сталі: EN ISO HS6-5-2, геометрія різального інструменту: γ0 = 20°, α0 = 8°, κr = 45°, rε = 0,5 мм, εr = 90°. Умови різання при точінні: швидкість різання n = 900 м/хв (постійна), подача f = 0,1 до 0,61 мм, глибина різання ар = 0,5 мм (для точіння до діаметра d = 36 мм). Різання без охолодження. Roundness/Cylindricity Measuring System RA-120 використовували для вимірювання відхилення від круглості. Відхилення від круглості збільшується зі збільшенням подачі. Хвилястість не вдалося виміряти у діапазоні ±1 000 мкм на зразку № 4 (f = 0,41 мм) та зразку № 5 (f = 0,6 мм). Вимірювальна система не може ідентифікувати параметр шорсткості (поверхня після оброблення точінням – низьке значення радіуса різальної кромки різця rε = 0,5 мм і висока подача викликали істотні сліди різця на оброблюваній поверхні). Неточність мікрогеометрії (включаючи круглість) могло спричинити стани верстата, різального інструмента та верстатних пристроїв

Вимірювання круглості після токарного оброблення композитних матеріалів із натуральними волокнами

The article is based on practical requirements from the reason of unequally removed material during the turning of the wood plastic composite (WPC). This results in geometrical deviations of the WPC bar diameter. WPC represents a relatively new group of materials that has been at the market for almost 30 years. In 1983 Lear Corporation in Wisconsine, USA made for the first time the interior panels of cars from composite materials – PP matrix with organic filler – 50 % wood flour. WPCs displace traditional materials such as wood, steel and cement materials in the marina industry. Designers are not limited technology of production from construction aspect, because different shapes and profiles can be produced by injection (resp. process of extrusion), but in the process of machining were monitored problems with tolerances. Mixed colors can be achieved by using of different pigments and one feels that this is real wood. Technologists begin to use convention technologies – drilling, milling and turning, as tendency of application of WPC increased. Knowledges about machining of WPC are not elaborate as deep as machining of metals or plastics. And this is a reason for orientation in this direction too. Commercial wood plastic composite MEGAWOOD (70 % wood flour, 30 % HDPE) was a sample material in current investigation of roundness after turning of WPC. HSS EN ISO HS6-5-2 cutting tool was used. The geometry of the cutting tool was γ0 = 20°, α0 = 8°, κr = 45°, rε = 0,5 mm, εr = 90°. Cutting conditions during turning were as follows: cutting speed n = 900 m/min (constant), feed f = 0,1 to 0,61 mm), depth of cut ap = 0,5 mm for turning of final diameter d = 36 mm. It was dry turning. Roundness/ cylindricity measuring system RA – 120 was used for measuring of roundness deviation. It was found that the roundness deviation increases with feed increasing. Popped heat was not used during the turning to final diameter – 36 mm. Using of popped heat results in decreasing of roundness deviation. Waviness was not possible to measure within the range of ±1 000 μm on the sample No. 4 (f = 0,41 mm) and sample No. 5 (f = 0,6 mm). Tip of the measuring systems could not filtrate parameter of roughness (surface after turning – low value of tool nose radius rε = 0,5 mm and high feed caused distinctive toolmark). Inaccuracy of macrogeometry (including roundness) could have caused state of machine, tool and fixture too.Статья основана на практических требованиях по причине неодинаково удаленного материала в процессе механической обработки древесно-пластикового композита, в результате чего они получили геометрические отклонения диаметра. Древесно-пластиковый композит представляют собой относительно новую группу материалов, появившихся на рынке в течение последних 30 лет. В 1983 году компания Lear Corporation в штате Висконсин, США, впервые изготовила внутренние панели автомобилей из композитных материалов – PP-матрицы с органическим наполнителем – 50 % древесной муки. Древесно-пластиковые композиты вытесняют традиционные материалы, такие как дерево, сталь и цементные материалы в морской промышленности. Проектировщики не ограничиваются технологией производства из строительного аспекта, так как различные формы и профили могут быть изготовлены методом инжекции (процесс экструзии), но в процессе обработки контролировались проблемы с допусками. Смешанные цвета могут быть достигнуты путем использования различных пигментов, что обеспечивает ощущение натурального дерева. Технологи начинают использовать известные технологии – сверление, фрезерование, токарную обработку, потому что увеличилась тенденция применения древесно-пластиковых композитов. Знания о древесно-пластиковых композитах не так фундаментальны, как знания о процессе резания металлов (или пластмасс). И это определяет актуальность направления исследования. Для исследования круглости после обработки древесно-пластиковых композитов использовался коммерческий материал MEGAWOOD (70 % древесной муки, 30 % HDPE). В процессе резания ис- пользовали инструмент из быстрорежущей стали: EN ISO HS6-5-2, геометрия режущего инструмента: γ0 = 20°, α0 = 8°, κr = 45°, rε = 0,5 мм, εr = 90°. Условия резания при точении: скорость вращения n = 900 м/мин (постоянная), подача f = 0,1 до 0,61 мм), глубина резания ар = 0,5 мм (для точения до диаметра d = 36 мм). Режущий среда – без охлаждения. Roundness/Cylindricity Measuring System RA-120 использовали для измерения отклонения от круглости. Отклонение от круглости возрастает с увеличением подачи. Волнистость не удалось измерить в диапазоне ±1 000 мкм на образце № 4 (f = 0,41 мм) и образце № 5 (f = 0,6 мм). Измерительная система не может идентифицировать пара- метр шероховатости (поверхность после обработки точением – низкое значение радиуса режущей кромки резца rε = 0,5 мм и высокая подача вызвали отличительные следы резца на обрабатываемой поверхности). Неточность макрогеометрии (включая круглость) могли вызвать состояния станка, режущего инструмента и приспособления.Стаття ґрунтується на практичних вимогах щодо неоднаково видаленого матеріалу в процесі механічного оброблення деревно-пластикового композита, в результаті цього одержали геометричні відхилення діаметра. Деревно-пластиковий композит являє собою відносно нову групу матеріалів, що з’явилися на ринку за останні 30 років. У 1983 році компанія Lear Corporation у штаті Вісконсин, США, вперше виготовила внутрішні панелі автомобілів із композитних матеріалів – РР-матриці з органічним наповнювачем – 50 % деревного борошна. Деревно-пластикові композити витісняють традиційні матеріали, такі як дерево, сталь і цементні матеріали в морській промисловості. Проектувальники не обмежуються технологією виготовлення з будівельного аспекту, оскільки різні форми та профілі можуть бути виготовлені методом інжекції (процес екструзії), але у процесі оброблення контролювалися проблеми з допусками. Змішані кольори можуть бути досягнені шляхом використання різних пігментів, що забезпечує відчуття натуральної деревини. Технологи починають використовувати відомі технології – свердління, фрезерування, токарне оброблення, оскільки збільшилася тенденція застосування деревно-пластикових композитів. Знання про деревно-пластикові композити не такі фундаментальні, як знання про процес різання металів (або пластмас). І це визначає актуальність напрямку дослідження. Для дослідження круглості після оброблення деревно-пластикових композитів використовувався комерційний матеріал MEGAWOOD (70 % деревного борошна, 30 % HDPE). У процесі різання застосовували інструмент із швидкорізальної сталі: EN ISO HS6-5-2, геометрія різального інструменту: γ0 = 20°, α0 = 8°, κr = 45°, rε = 0,5 мм, εr = 90°. Умови різання при точінні: швидкість різання n = 900 м/хв (постійна), подача f = 0,1 до 0,61 мм, глибина різання ар = 0,5 мм (для точіння до діаметра d = 36 мм). Різання без охолодження. Roundness/Cylindricity Measuring System RA-120 використовували для вимірювання відхилення від круглості. Відхилення від круглості збільшується зі збільшенням подачі. Хвилястість не вдалося виміряти у діапазоні ±1 000 мкм на зразку № 4 (f = 0,41 мм) та зразку № 5 (f = 0,6 мм). Вимірювальна система не може ідентифікувати параметр шорсткості (поверхня після оброблення точінням – низьке значення радіуса різальної кромки різця rε = 0,5 мм і висока подача викликали істотні сліди різця на оброблюваній поверхні). Неточність мікрогеометрії (включаючи круглість) могло спричинити стани верстата, різального інструмента та верстатних пристроїв

Locating Chart Choice Based on the Decision-Making Approach

Modern manufacturing engineering requires quick and reasonable solutions during the production planning stage, ensuring production efficiency and cost reduction. This research aims to create a scientific approach to the rational choice of a locating chart for complexly shaped parts. It is an important stage during the manufacturing technology and fixture design process. The systematization of the designed and technological features of complexly shaped parts and the definition of the features that impact a locating chart create the fundamentals for justification. A scientific approach has been developed using the complex combination of the part’s features and a decision-making approach using the example of bracket-type parts. The matrix of design and technological features of parts was developed including steel AISI 3135 and cast iron DIN 1691. The classification of locating charts for bracket-type parts was defined. A mathematical model of the rational choice of the locating chart according to the structural code of the workpiece was verified in case studies from the practice. As a result, a decision-making approach was applied to the rational choice of the locating chart for any bracket-type part. The proposed solutions improve the production planning stage for machine building, automotive, and other industries

Impact of Nitrocarburizing on Hardening of Reciprocating Compressor’s Valves

One of the urgent problems in reciprocating machinery is ensuring the functional properties of direct-flow valves. Coatings of these parts should increase energy efficiency, reduce compressed gas temperature, and increase compressor performance. In this article, the effect of nitrocarburizing in pastes on increasing the performance and resource of such valves was studied. The primary research methods were metallographic and electron-metallographic research of the surface layer structure of steel 60Si2Cr. Comparison with similar characteristics obtained for stainless steel 09Cr15Ni8Al was also performed. As a result, it was determined that nitrocarburizing of carbon spring steel 60Si2Cr leads to a greater depth of the diffusion layer than nitrocarburizing of alloyed chromium-nickel steel 09Cr15Ni8Al. Simultaneously, the diffusion layers of both types of steel are almost the same. Simultaneously, the increase in the endurance limit of 60Si2Cr steel during nitrocarburizing is about 1.3 times compared to untreated material. Finally, the predictive maintenance showed that the evaluated lifetime of nitrocarburized valves increases by 5.7 times compared with untreated valves