ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΑΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΚΡΟΥΣΗΣ

Abstract

Στη παρούσα Διπλωματική Εργασία παρουσιάζεται ο σχεδιασμός και η διαδικασία κατασκευής μιας επιτραπέζιας μηχανής κρούσης τύπου Charpy από την πειραματική διαδικασία της οποίας προκύπτουν συμπεράσματα για τη σχετική αντοχή σε θραύση ενός υλικού καθώς και την αντίστασή του σε κρουστικά φορτία. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται συχνά στις βιομηχανίες κατά τον ποιοτικό έλεγχο γιατί είναι αρκετά οικονομική και γρήγορη. Η ανάπτυξη του θέματος γίνεται σε έξι (6) κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται βασικά στοιχεία για την εφεύρεση και τη λειτουργία της μηχανής κρούσης Charpy. Αναλύονται οι παράγοντες που δύναται να επηρεάζουν τη διαδικασία θραύσης ενός δοκιμίου σε κρούση καθώς και οι τρόποι που μπορεί να αστοχήσει ένα υλικό. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσεται η πειραματική διαδικασία της δοκιμής και η σχέση υπολογισμού της ενέργειας που απορροφάει ένα υλικό κατά τη κρούση. Στη συνέχεια επισημαίνονται οι διαφορές ανάμεσα στις πειραματικές διαδικασίες Charpy και Izod οι οποίες είναι παρόμοιες και τέλος παρατίθενται οι τυποποιημένες διαστάσεις των δοκιμίων που χρησιμοποιούνται σε κάθε περίπτωση. Στο τρίτο κεφάλαιο αρχικά παρουσιάζεται η πρότυπη μηχανή πάνω στον βασικό σχεδιασμό της οποίας βασίστηκε η ιδέα σχεδιασμού της προτεινόμενης - σε αυτή τη πτυχιακή - μηχανή. Έπειτα, παρατίθενται τα σχετικά μηχανολογικά σχέδια της μηχανής. Παρουσιάζονται τα περισσότερα κομμάτια της σε ξεχωριστά τρισδιάστατα μηχανολογικά σχέδια. Τα δομικά της στοιχεία καθώς και η συναρμογή της σχεδιάστηκαν ψηφιακά στον υπολογιστή με τη βοήθεια του προγράμματος Solidworks. Θεωρώντας κατάλληλες συνθήκες επαφής και σύζευξης μεταξύ των διαφορετικών κομματιών, πραγματοποιήθηκε ψηφιακά και η συναρμολόγηση των τρισδιάστατων ψηφιακών κομματιών προκειμένου να παρουσιαστεί η ολοκληρωμένη τρισδιάστατη απεικόνιση της μηχανής. Με τον τρόπο αυτό ελέγχθηκε η λειτουργικότητα της τελικής κατασκευής καθώς και η δυνατότητα εύκολης συναρμογής αλλά και η ύπαρξη συνάφειας μεταξύ των διαφορετικών δομικών στοιχείων της μηχανής. Το τέταρτο κεφάλαιο είναι αυτό στο οποίο αποτυπώνεται αναλυτικά όλη η διαδικασία της κατασκευής της μηχανής. Το κάθε κομμάτι της έχει υποστεί τη κατάλληλη διεργασία ώστε πριν ενωθεί με τα υπόλοιπα να πληροί τις προδιαγραφές του σχεδίου και να έχει τις απαιτούμενες ιδιότητες. Διεργασίες όπως διάτρηση, κοπή μετάλλων, συγκόλληση μεταλλικών αντικειμένων, δημιουργία σπειρωμάτων και κατεργασία σκλήρυνσης μετάλλου με τη μέθοδο της βαφής είναι οι βασικές διεργασίες που υπεβλήθησαν τα κομμάτια της κατασκευής. Παρουσιάζονται, επίσης, οι ιδέες για τη μέτρηση της γωνίας περιστροφής καθώς και το σύστημα ασφαλούς απελευθέρωσης του εκκρεμούς vi από την ανώτερη θέση. Τέλος, υπολογίζεται με έναν ιδιαίτερο τρόπο η ταχύτητα της σφύρας στο κατώτερο σημείο. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι δοκιμές και τα αποτελέσματα της πειραματικής διαδικασίας με τη βοήθεια της κατασκευασμένης μηχανής. Η διαδικασία ξεκινάει από τη δημιουργία των δοκιμίων κάθε υλικού στις επιθυμητές διαστάσεις με τη κατάλληλη εγκοπή. Στη συνέχεια εκτελούνται τρείς δοκιμές για κάθε υλικό και παρουσιάζεται το πιο αντιπροσωπευτικό δείγμα των αποτελεσμάτων. Δοκιμές εκτελούνται, επίσης, και σε τυποποιημένες μηχανές του εμπορίου που βρίσκονται στο χώρο της σχολής με σκοπό τον έλεγχο σωστής λειτουργείας της κατασκευασμένης - στα πλαίσια της παρούσας πτυχιακής - μηχανής. Τέλος, τα αποτελέσματα αυτά χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ενέργειας που απορροφάει κάθε υλικό ανά μονάδα επιφάνειας. Στο έκτο κεφάλαιο αναλύονται τα αποτελέσματα των δοκιμών και συγκρίνονται με αντίστοιχα αποτελέσματα μηχανών του εμπορίου. Εξετάζεται επίσης η εγκυρότητα των αποτελεσμάτων με βάση το υλικό κατασκευής κάθε δοκιμίου.