Technická univerzita v Košiciach

Strojnícka fakulta

Katedra technológií a materiálov

Delenie materiálov

Martin Babej

Martin Fehér

Tomáš Motyka

1.BcD, 1.sk

OBSAH

1. Delenie materiálov2. Strihanie3. Rezanie

3.1 Rezanie plameňom3.2 Rezanie laserom3.3 Rezanie plazmou3.4 Rezanie vodným lúčom

4. Všeobecné veci5. Záver6. Použitá literatúra

1.Delenie materiálov

Tvárnenie je technologický proces, pri ktorom sa pôsobením tvárniaceho nástroja mení tvar východiskového materiálu bez odberu triesok. Tvárnenie patrí medzi progresívne výrobné technológie. Progresívnosť tvárnenia spočíva najmä v zníženej spotrebe východzieho materiálu na súčiastky alebo konštrukciu, v zlepšení mechanických vlastností východzieho materiálu v krátkych výrobných časoch, vo vysokej produkčnosti, v možnosti výroby súčiastok na hotovo a v plnej automatizácii pomocných operácií a úkonov.

Výtvarok je názov výrobku, ktorý bol zhotovený tvárnením bez ohľadu na druh tvárniacej operácie použitej pri zhotovení výtvarku.

Vo vzťahu na druh, tvar východiskového materiálu a zmeny prierezu (hrúbky), delíme tvárnenie na plošné a objemové.

Plošné tvárnenie je proces, pri ktorom sa dosahuje požadovaná zmena bez podstatnej zmeny prierezu (hrúbky) východiskového materiálu (väčšinou plech).

Objemové tvárnenie je proces, pri ktorom sa dosahuje požadovaná zmena zmenou tvaru prierezu východzieho materiálu.

Technologické tvárniace procesy možno rozdeliť podľa:

1. teploty2. tepelného efektu3. stupňa dosiahnutej deformácie

Rozdelenie tvárnenia podľa teploty:

Plastické vlastnosti čistých kovov a zliatin sa z hľadiska tvárnenia menia vplyvom teploty. Mení sa ich odpor, ktorý kladú proti trvalej zmene tvaru. Pri vysokých teplotách má väčšina kovov a ich zliatin lepšie plastické vlastnosti.

Plastická deformácia, ku ktorej dochádza pri technologických tvárniacich procesoch za studena, spôsobuje zmenu mechanických, fyzikálnych a chemických vlastností kovu. Súhrn javov spojených s týmito zmenami nazývame spevnením.

Podľa toho, či tvárnenie prebieha pod rekryštalizačnou teplotou alebo nad ňou, môžeme technologické tvárniace procesy rozdeliť na dve skupiny:

tvárnenie za studena tvárnenie za tepla

Tvárnenie za studena je také technologické spracovanie materiálu, pri ktorom teplota materiálu leží pod teplotou rekryštalizácie. To znamená, že spevnenie materiálu spôsobené tvárnením, sa zväčša zachováva. Tvárnenie za studena prebieha pri teplotách nižších ako T ≤ 0,3.Ttav, kde teploty sa udávajú v Kelvinoch.

Tvárnenie za studena sa najčastejšie používa:

na docielenie lesklého a hladkého povrchu výrobku, ako napr. pri valcovaní plechov, pásov, lesklom ťahaní drôtu a tyčí atď.

na dosiahnutie presných rozmerov výrobku, napr. pri pretláčaní, ťahaní drôtu, hlbokom ťahaní atd.

na zvýšenie pevnosti a tvrdosti tvárneného pri zliatinách, ktoré nie sú schopné rekryštalizácie keď tvárnenie za tepla nie je možné, pretože materiál ma taký veľký

povrch, že rýchle schladne v dôsledku malého prierezu ak sa môžu lacno a rýchlo vyrábať súčiastky pri vyhovujúcej kvalite

Tvárnením za studena stúpa pevnosť a tvrdosť materiálu, kým jeho ťažnosť klesá, čo je dôkazom znižovania plasticity materiálu. Pri tom vzniká deformačná štruktúra a anizotropia mechanických vlastností.

Tvárnením za tepla rozumieme tvárnenie pri takých teplotách, pri ktorých prebieha rekryštalizácia v priebehu tvárnenia tak rýchle, že spevnenie spôsobené tvárnením mizne už v priebehu tvárnenia alebo bezprostredne po ňom. Tvárnenie za tepla prebieha pri vyšších teplotách ako je rekryštalizačná teplota. Za tvárnenie za tepla považujeme tie procesy, ktoré prebiehajú pri teplotách vyšších ako 0,7 Ttav.

Pri tvárnení za tepla prebiehajú súčasne dva deje, čiže deštrukcia (deformácia) a rekryštalizácia.

Rozdelenie tvárnenia podľa tepelného efektu

Podľa toho, aké množstvo vyvinutého tepla sa spotrebuje na zvýšenie teploty tvárneného kovu, tvárnenie možno rozdeliť na procesy:

izotermické – vyvinuté teplo sa odvádza do okolia, teplota výtvarku sa nemení

adiabatické – všetko vyvinuté teplo zostáva v tvárnenom kove, zvyšuje sa jeho teplota

polytropické – vyvinuté teplo sa z časti odvedie a z časti ostáva v tvárnenom kove; tieto procesy sú v praxi najčastejšie

Rozdelenie tvárnenia podľa stupňa dosiahnuteľnej deformácie

Keď použijeme pre takúto klasifikáciu pomer medzi voľným povrchom tvárneného materiálu a povrchom, ktorý je v styku s nástrojom, možno technologické tvárniace procesy rozdeliť do troch skupín:

voľný povrch tvárneného objemu väčší ako je povrch, ktorý je v styku s nástrojom (voľné kovanie)

voľný povrch tvárneného objemu približne rovnako veľký ako povrch, ktorý je v styku s nástrojom (kovanie v tvarových kovadlách, v otvorených zápustkách)

veľký povrch tvárneného materiálu menší ako povrch, ktorý je v styku s nástrojom (kovanie v uzavretých zápustkách, pretlačovanie)

Materiály na rezné nástroje:

1. Kovovéa)nástrojové oceleb) spekané karbidy

2. Cermety3. Nekovové

Požiadavky na vlastnosti rezného materiálu:

tvrdosť – musí byť väčšia ako tvrdosť základného materiálu odolnosť proti opotrebeniu – udržanie si mechanických vlastností aj pri

vysokých teplotách (200-1200°C) tlaková a ohybová pevnosť chemická stabilita a inertnosť – materiál by nemal chemicky reagovať s

materiálom obrobku

Výber rezného materiálu ovplyvňuje hospodárnosť obrábania.

Najdôležitejšie vlastnosti sú tvrdosť a húževnatosť.

tvrdosť je definovaná ako odolnosť materiálu voči deformácii a opotrebeniu

húževnatosť alebo pevnosť je miera odolnosti rezného materiálu voči rázom a chveniu, ktoré sa vyskytuje pri obrábaní.

Nástrojové ocele

a) Uhlíkové

(19 1XX, 19 2XX)

Obsah C (0,5-1,5%), Mn<0,8%, Si<0,5%, P a S max 0,04%.

Tvrdosť 56-60 HRC – dosahuje sa tepelným spracovaním.Odolnosť proti teplotám do 250-300°C. Najčastejšie sa používajú ocele s najvyššou pevnosťou s obsahom uhlíka 1,1%.

Používajú sa na ručné nástroje – sekáče, pilníky, nástroje na tvárnenie

Nedostatky:

malý rezný výkon citlivosť na prehriatie pri kalení

b) Legované

mangánové Mn (19 3XX) chrómové Cr (19 4XX) chromolybdenové CrMo (19 5XX) niklové Ni (19 6XX) wolfrámové W (19 7XX)

C (0,5-1,5%), Cr vždy do 1%, 60 – 65 HRC, do 350-400°C, oproti uhlíkovým 1,2x vyššie rezné rýchlosti

Používajú sa na vrtáky, výhrubníky, výstružníky, nástroje na preťahovanie, nástroje na obrábanie dreva, chirurgické nástroje, nástroje na tvárnenie.

c) Rýchlorezné

(19 8XX) – HSS – high speed steel

C (0,8-1,4%), W (6-18%), Cr (4,2%), Mo<0,5%, Co (5-11%), V (1,3-4,3%), 83 – 86 HRA (60-68HRC), do 600°C

Používa sa na všetky typy nástrojov.

Spekané karbidy

Sú charakterizované ako tuhý roztok karbidu kovu v kobalte MC v Co (M=W,Ti). Vysoká tvrdosť 90-95HRA. Malá pevnosť v ohybe 900-1900Mpa. Odolnosť do 700-900 °C. Dobré mechanické a fyzikálne vlastnosti (pevnosť v tlaku, odolnosť voči korózii). Nevhodná tepelná a elektrická vodivosť.

Delenie podľa ISO a podľa zloženia:

K – wolfrámové (WC+Co) – pre kovové materiály s krátkou trieskou, neželezné materiály a nekovové materiály

P – dvojkarbidové – wolfrámtitánové (WC+TiC+Co) – pre materiály, ktoré tvoria plynulú triesku (ocele, oceľoliatiny)

M – viacrozsahové – univerzálne na báze WC+TiC (TaC), Cr2O3 + Co, vhodné pre opracovanie všetkých druhov kovov aj nekovových materiálov.

Rezná keramika

oxidická keramika nitridická keramika kompozitná keramika

Vysoká tvrdosť 91 – 95 HRA (2000-3000HK), malá pevnosť v ohybe 200-600-800MPa, vysoká krehkosť, stálosť do teplôt 1600 °C, dokonalá odovnosť voči opotrebeniu aj pri vysokých teplotách, zlá tepelná vodivosť.

Superrezné materiály

Polykryštalický diamant – PKD

7000-8000HK, malá pevnosť v ohybe 300MPa, dobrá tepelná a elektrická vodivosť, nevýhodou je reagovanie s prvkami železa, pri nízkych teplotách podlieha grafitizácii, používa sa na opracovanie neželezných materiálov.

Kubický nitrid bóru – KNB

3000-4500HK, pevnosť v ohybe 280-380MPa, dá sa s ním obrábať diamant, čisto umelý materiál

OCELE:

Vzhľadom na to, že mnohé ušľachtilé ocele sú kaliteľné na vzduchu, je veľmi problematické delenie týchto materiálov metódami, kde pri delení vzniká vysoká teplota. Najefektívnejším spôsobom delenia ušľachtilých ocelí je píleníe, pri ktorom nedochádza k žiadnemu tepelnému ovplyvneniu deleného materiálu. Materiál sa delí z tyčí plochého a kruhového prierezu alebo z platní a blokov na zákazníkom požadované rozmery. Z plechov do hrúbky 5 mm zabezpečujeme delenie na strojných tabuľových nožniciach.

KASTO PBA 1060/2060 U

o Pásová píla pre delenie blokov o Max.šírka polotovaru 2060 mm o Max.výška polotovaru 1060 mm o S manuálnym nastavením jednotlivého

rezu o Použitý pilový pás BI-METALL (HSS)

KASTO tec AC 7

Plne hydraulický vysoko výkonný pásový

Delenie materiáluVzhľadom na to, že mnohé ušľachtilé ocele sú kaliteľné na vzduchu, je veľmi problematické delenie týchto materiálov metódami, kde pri delení vzniká vysoká teplota. Najefektívnejším spôsobom delenia ušľachtilých ocelí je píleníe, pri ktorom nedochádza k žiadnemu tepelnému ovplyvneniu

deleného materiálu. Materiál sa delí z tyčí plochého a kruhového prierezu alebo z platní a blokov na zákazníkom požadované rozmery. Z plechov do hrúbky 5 mm zabezpečujeme delenie na strojných tabuľových nožniciach

KASTO tec AC 5

o Plne hydraulický vysoko výkonný pásový automat

o Max.šírka polotovaru 630 mmo Max.výška polotovaru 530 mmo Automatický posuv pre väčšie sérieo S úpravou pre použitie tvrdokovov (HM)

KASTO twin A 4

o Automatická pásová píla pre kolmý rez s lineárnym vedením reznej jednotky

o Max.šírka polotovaru 400 mmo Max.výška polotovaru 400 mmo Automatický posuv pre väčšie sérieo Možnosť upínania do zväzku

KASTO SSB A 2

o Automatická pásová píla s vertikálnym vedením pásu a vysokým výkonom

o Max.šírka polotovaru 260 mmo Max.výška polotovaru 260 mmo Automatický posuv pre väčšie sérieo Možnosť upínania do zväzku

PEGASUS

o Strojná pásová píla poloautomatickáo Max.šírka polotovaru 500 mmo Max.výška polotovaru 320 mmo Možnosť delenia pod uhlom

KASTO SSB 260 VA

o Pásová píla s vertikálnym vedením pásu a vysokým výkonom

o Max.šírka polotovaru 250 mmo Max.výška polotovaru 250 mm

NTE 200/6,3-D

o Strojné tabuľové nožnice pre priamočiare strihanie

o Max.hrúbka polotovaru 6,3 mm pri nástrojových oceliach 5 mm

o Max.šírka polotovaru 2000 mmo Min.hrúbka strihaného polotovaru 0,6 mmo Prestaviteľný doraz

2.Strihanie

je jedna z najčastejšie používaných operácií v strojárskej výrobe. Požíva sa pri príprave polotovarov na vystrihovanie hotových výstrižkov alebo ako pomocná operácia pri výrobe strojárskych výrobkov.

Strihanie je taká technologická operácia, pri ktorej pôsobením vonkajších síl dochádza k postupnému alebo súčasnému oddeľovaniu častí materiálu v strižných nástrojoch pozdĺž krivky strihu.

Medzi základné operácie strihania patria:

dierovanie (vytváranie otvorov) ostrihovanie (oddeľovanie nadbytočného materiálu) vystrihovanie (vystrihovanie časti materiálu) prestrihovanie (čiastkové vystrihávanie materiálu) nastrihovanie (čiastočné nastrihávanie materiálu) pristrihovanie (dosiahnutie presnejších tvarov) presné vystrihovanie pretrhávanie a vysekávanie (oddeľovanie materiálu výsečníkom na

podložke)

Strihanie v strihadlách:

Je to najrozšírenejší spôsob výroby výstrižkov. základné operácie – dierovanie a vystrihovanie

Strihadlo je strižný nástroj – nástroj na vyhotovenie výstrižku konkrétneho tvaru a rozmerov.

z – strižná vôľa

ms – strižná medzera

1. strižník2. strižnica3. strihaný materiál (pás plechu)4. vystrihnutý materiál (výstrižok)

Spôsoby odstraňovania odpadu

a – vyhadzovačom

b,c – prepadom

Strižný proces je možné rozdeliť na tri základné fázy:

1. pružná fáza – na začiatku pôsobenia strižného nástroja na strihaný materiál vzniká v materiáli pružná deformácia do okamihu, keď

napätie v mieste strihu dosiahne hodnotu medze klzu Re, táto fáza činí 5 – 10 % hrúbky strihaného materiálu

2. tvárna fáza – po prekročení medze klzu Re v mieste strihu sa napätie zvyšuje do medze pevnosti v šmyku, táto fáza činí 10 – 25 % hrúbky strihaného materiálu

3. fáza porušenia – po prekročení napätia na medzi pevnosti v šmyku vznikajú v strihanom materiáli mikroskopické a neskôr makroskopické trhliny smerujúce po sklzových rovinách, spôsobujúce oddelenie častí materiálu

Strihanie sa môže realizovať za studena alebo za tepla. Za studena sa strihajú mäkké materiály a plechy. Strihanie za tepla sa používa pri strihaní materiálov o vyššej pevnosti a väčších prierezov. Strihať môžeme: rovnobežnými nožmi, sklonenými nožmi, kruhovými nožmi a v strihadlách.

Strižné nástroje:

jednoduchý strižný nástroj

zlúčený nástroj

postupový strižný nástroj

združený nástroj

Nástrihový plán – spôsob rozmiestnenia výstrižkov na tabuľu plechu alebo pás plechu.

1. bez odpadu2. s odpadom

priamy šikmý protiľahlý jednoradový viacradový s vystrihovaním prepážky do odpadu

3.Rezanie považujeme za základný spôsob trieskového delenia

materiálov. Pri rezaní rezným nástrojom oddeľujeme z materiálu časti na

získanie výrobku požadovaného tvaru a rozmerov. Pri rezaní zuby pílového listu odoberajú z materiálu triesku, čím sa vytvára medzera, ktorá potom oddelí od seba časti materiálu

TEPELNÉ DELENIE MATERIÁLOV

1. Rezanie plameňom2. Laserové rezanie3. Plazmové rezanie

3.1Rezanie plameňom

Tepelné delenie plameňom kyslík – horľavý plyn je proces na princípe oxidácie, ktorý využíva tepelný účinok z tejto reakcie a slúži v prvej fáze na natavenie kovového materiálu. Do miest, kde na povrchu nastane roztavenie kovu je potom v druhej fáze privedený pod vysokým tlakom kyslík, ktorý spaľuje častice železa a vyfukuje roztavený kov z reznej škáry. Tento proces, ktorý sa nazýva autogénne rezanie, je možné použiť iba na železných kovoch a to ešte s obmedzenými legúrami – teda v praxi sú to konštrukčné uhlíkové ocele.

KYSLÍK

Podstatou metódy je spaľovanie železa v prúde kyslíku. To znamená, že vlastnosti kyslíka vplývajú na výsledky rezania. Optimálna čistota rezacieho kyslíka je 2,5 N (99,5 %). Táto čistota by mala byť zabezpečená na výstupe z rezacej trysky, a nie len na výstupe z fľaše alebo kryogéneho zásobníku. Často sa podceňuje úroveň tlaku rezacieho kyslíku. Hodnoty tlaku, ktoré odporúča výrobca, musia byť na rezacej tryske, a nie na výstupe zo zdroja. Moderné vysokovýkonné trysky vyžadujú pre hrubšie materiály aj viacej ako 10 barov tlaku. Kyslík je inak plnený s tlakom do 15 MPa. osiahnutie optimálnej čistoty a požadovaného tlaku a prietoku kyslíku sa dá pomocou dobre dimenzovaného zdroja kyslíka (fľaša, zväzok, zásobník) a transportného systému (potrubie, hadice, redukčné a uzavieracieho ventilu).

HORĽAVÝ PLYN

Teplo z horenia zmesi plynov je potrebné na zohriatie rezaného materiálu na zápalnú teplotu. Voľba typu horľavého plynu je závislá od výberu prevádzkovateľa technológie. Horľavé plyny je možné hodnotiť podľa niektorých parametrov: maximálny výkon rezania (rýchlosť ohrevu na zápalnú teplotu, rezná rýchlosť, prepal ocele), kvalitu reznej plochy pre všetky rezané hrúbky. Vo väčšine prípadov je optimálnym kritériom vysoká kvalita rezu pri dosiahnutí čo najväčšej rýchlosti rezania. V prípade kratších rezov a častých prepalov je dôležitá rýchlosť ohrevu materiálu na zápalnú teplotu.Najpoužívanejším z uvedených plynov je acetylén. Ako zdroj acetylénu je možné použiť jednotlivé fľaše alebo zväzky z tlakových fliaš. Zdroj sa musí dimenzovať podľa okamžitého odberu plynu.

Acetylén – univerzálny uhľovodík C2H2 používaný pre všetky plameňové technológie. Pri horení s kyslíkom dosahuje veľmi vysokú teplotu plameňa (až 3140°C). Acetylén vzniká pôsobením vody na karbid vápnika – vzniká vápenné mlieko – 2H2O + CaC2 -> Ca(OH)2 + C2H2

Používa sa aj propán – horľavý LPG plyn C3H8 s nízkou nákladovosťou vo vzťahu na hmotnostnú jednotku (€/kg). Maximálna teplota plameňa pri horení propánu s kyslíkom je 2500°C. Pri autogénnych technológiách však propán na seba viaže vyšší hmotnostný pomer spotreby nahrievacieho kyslíka.

PRÍSLUŠENSTVO PRE PLAMENNÉ TECHNOLÓGIE

Na obrázku je zariadenie pre zváranie plameňom, pri rezaní sa nepridáva zvarovací drút, ale prúd kyslíka prereže materiál.

Oxy acetylénové zváranie - rezanie (klikni pre zväčšenie)

Dvojica oceľových plynových fliaš – s fľašovým bezpečnostným ventilom

Hadice na prívod k zmiešavacej trubici

Dva redukčné ventily – modrá O2 a červená acetylén

Zvárací horák:

O2 – modrá + biela acetylén – gaštanová argón – tmavozelená dusík – čierna oxid uhličitý – šedá vodík – červená stlačený vzduch – svetlozelená, šedá amoniak – žltá, červená, žltá oxid siričitý, chlór – žltá

Dva druhy horákov:

vysokotlakový nízkotlakový

Nízkotlakové horáky, obsahujú na rozdiel od vysokotlakových, tzv. injektor. Princípom injektora je zúženieprietokového prierezu plynu, v dôsledku čoho sa zvyšuje jeho prietoková rýchlosť a v jeho okolí dochádza k poklesu tlaku. Okolitý plyn (acetylén) je tak prisávaný k plynu prúdiacemu injektorom (kyslík). V miešacej komore sa laminárne prúdenie zmesi plynov mení na turbulentné a horák opúšťa homogénna zmes plynov. Vysokotlakové horáky sa používajú menej často a vyžadujú špeciálny typ redukčných ventilov.

Horák so zmiešavacou komorou (vysokotlaký)

Horák so zmiešavacou komorou

Injektovaný horák (nízkotlaký)

Injektovaný horák

Vzhľadom na možnosť regulácie vzájomného pomeru kyslíka a acetylénu je možné nastaviť tri druhy plameňov, líšiacich sa podľa ich chemického zloženia. Zapálením kyslíkovo-acetylénovej zmesi vznikne zvárací plameň. Spaľovanie acetylénu sa deje v dvoch oblastiach dvojfázovo. Prvá oblasť obsahuje produkty prvej fázy spaľovania a využíva sa v nej kyslík privedený do horáka.

neutrálny plameň oxidačný plameň redukčný plameň

Neutrálny plameň:

Pomer objemov kyslíka a acetylénu pre neutrálny plameň je až 1,2:1. Tento druh plameňa sa používa na zváranie uhlíkových ocelí. Má jasne svietiaci ohraničený zvárací kužeľ a na zváranie sa používa najčastejšie.

Oxidačný plameň:

Ak sa zvýši pomer kyslíka k acetylénu viac ako 1,2:1, bude v zmesi viac kyslíka, ako je potrebné na I. fázu

spaľovania. Prebytočný kyslík spaľuje oxid uhoľnatý na oxid uhličitý, redukčná oblasť sa úplne stratí a plameň sa stane oxidačný. Zvárací kužeľ je kratší, zahrotený a modrý. Na zváranie ocelí sa tento plameň nehodí, pretože na povrchu zváraných materiálov vytvára oxidy železa. Oxidačné vlastnosti plameňa je možné využiť pri zváraní mosadze, kedy vytvárajúca sa oxidická vrstvička zinku zabraňuje jeho vyparovaniu (teplota tavenia zinku je doplniť oproti 1083°C pre meď), a tým i vzniku pórov vo zvare. Okrem mosadzí sa oxidačný plameň používa na zváranie niektorých druhov bronzov a na rezanie kyslíkom.

Redukčný plameň:

Alebo aj karburačný plameň sa dosiahne, ak pomer kyslíka k acetylénu klesne pod hodnotu 1:1. V tomto prípade je v zmesi prebytok acetylénu, ktorý sa nemôže spáliť s kyslíkom na oxid uhoľnatý a táto nespálená časť uhlíka dohorieva za účasti vzdušného kyslíka. Časť uhlíka prechádza do zvarového kovu spoja a nauhličuje ho. Na zváranie ocelí sa tento plameň nepoužíva, pretože nauhličením sa zvar stáva krehkým, tvrdým a pórovitým, čo negatívne ovplyvňuje jeho kvalitu. Nedostatok kyslíka v karburačnom plameni je možné využiť pre zváranie hliníka ajeho zliatin, (nehrozí vznik oxidu hlinitého, ktorý sťažuje zváranie), sivej liatiny a pri vytváraní tvrdonávarov.

Výhody

klasická metóda delenia nenáročná na zariadenie možnosť rezať ekonomicky materiály veľkých hrúbok pri použití strojných horákov vysoká kvalita rezu široká oblasť možností aplikácie pri rezaní ocelí.

Nevýhody

možnosť rezať len kovové materiály vyhovujúceho chemického zloženia (hlavne ocele).

Príklady použitiaDelenie plameňom je technológia delenia, ktorá má stále široké uplatnenie v rôznych oblastiach výroby, opravárenstva a montážnych prác. Napriek čoraz väčšiemu uplatňovaniu plazmových a laserových technológií v oblasti delenia a prípravy materiálu má stále svoje miesto hlavne pri delení materiálov väčších hrúbok (nad 50 mm).

3.2Rezanie laserom

Základné metódy delenia laserom sú:

1. oxidačné rezanie – reakciou kyslíka s roztaveným povrchom kovu vzniká exotermná reakcia, ktorá má za následok ďalšie ohriatie rezaného materiálu. Tento spôsob sa používa najmä na delenie uhlíkových ocelí.

2. tavné – delený materiál je lokálne natavený a tavenina je prúdom inertného plynu (argónu alebo dusíka) oddeľovaná od základného materiálu. Táto metóda sa využíva na vytváranie nezoxidovaných rezov koróziivzdorných ocelí a na rezanie neželezných či nekovových materiálov.

3. sublimačné rezanie – materiál v mieste rezu je odparený.

Pri rezaní materiálov pomocou laserového lúča sa využíva vysoká koncentrácia energie laserového lúča (bežne nad 107 W/cm2). Po dopade sfokusovaného laserového lúča na rezaný materiál dochádza okamžite k jeho absorpcii materiálom, roztaveniu materiálu Joulovým teplom, jeho sublimácii a vytvoreniu paroplynového kanála. Zvyšky roztaveného kovu sú z reznej medzery odstránené pracovným plynom, ktorý prúdi cez rezaciu dýzu koaxiálne s osou laserového lúča. Kombinácia výkonu lúča, rýchlosti rezania a druhu pracovného plynu určuje, ktorý efekt prevládne v procese rezania, či sublimácia, alebo natavenie, resp. prepálenie materiálu. Podmienkou kvalitného tvarového rezania je kruhová polarizácia laserového lúča. Maximálna hrúbka materiálu, ktorý je možné laserom rezať je závislá na vlnovej dĺžke a výkone laserového lúča a taktiež na druhu materiálu.

Schéma rezania laserovým lúčom

Výhody:

vysoká rezná rýchlosť

veľmi úzka rezná medzera vysoká presnosť rezania veľmi úzka tepelne ovplyvnená oblasť hladké rezné hrany, nie je potrebné ich ďalšie opracovanie a nehrozí

porezanie pri manipuláciirezanie je bezdotykové, t.j. nedochádza k opotrebovaniu rezného nástroja a nie je potrebná výmena nástroja pri zmene tvaru vyrezávanej súčiastky

možnosť rezať aj nekovové materiály

Nevýhody:

vyššia nadobúdacia cena zariadenia prevádzkové náklady nároky na kvalifikovaný personál

Príklady použitia:

Delenie pomocou laserového lúča sa v priemyselnej praxi v širokej miere využíva na veľmi presné a kvalitné rezanie kovových aj nekovových materiálov, t.j. všade tam, kde sú vysoké požiadavky na dodržanie prísnych rozmerových tolerancií a kvality rezných hrán vyrezávaných súčiastok.Laserový lúč sa používa na rezanie rôznych druhov materiálov, napr.: bežné konštrukčné ocele, austenitické ocele, hliník, sklo, akryláty, keramika, drevo, textil, a pod. vo všetkých oblastiach strojárskeho priemyslu: sú to napr. rôzne rozvinuté tvary krytov a dverí skríň, strojov a liniek, rôzne časti karosérie, výstuhy dverí, kapoty a strechy automobilov, komponenty potravinárskych liniek vyrezávané z nehrdzavejúcej ocele, vzduchotechnické komponenty, príruby, držiaky, montážne panely s rôznymi otvormi pre prístroje, jemné ozubené kolieska, architektonické modely, nápisy, dekorácie a mnohé ďalšie.

3.3Rezanie plazmou

Plazma je z fyzikálneho hľadiska zionizovaný plyn zložený z iónov, elektrónov a tiež z neutrálnych častíc. Vzhľadom na to, že sa v plazmovom oblúku dosahujú veľmi vysoké teploty používa sa plazma v priemysle na tepelné delenie kovových materiálov. Princíp rezania plazmou spočíva v tom, že sa neutrálny plyn (môže to byť aj stlačený vzduch) vženie vysokou rýchlosťou cez dýzu do elektrického oblúka, ktorý sa zvyčajne vytvára vysokonapäťovou iskrou, čím sa tento plyn zionizuje, uzatvorí sa elektrický obvod s povrchom kovového materiálu, vytvorí sa plazmový oblúk vysokej teploty, ktorý roztaví kov určený na rezanie a plyn prúdiaci vysokou rýchlosťou zároveň odstráni roztavený kov z reznej medzery.

Samotné vytvorenie plazmového oblúka prebieha v praxi v dvoch krokoch. V prvom kroku sa vytvorí vysokonapäťová iskra s malým prúdom cez ktorú prúdi plyn vysokou rýchlosťou, v momente jeho zionizovania a uzatvorenia elektrického obvodu sa v druhom kroku prepína režim na nízke napätie a vysoký prúd. Plazma sa vzhľadom na svoju operatívnosť a výhodnú ekonomickú prevádzku stala v priemyselnej praxi štandardným nástrojom na tepelné delenie kovových materiálov.

Schéma rezania plazmou

Výhody:

vysoká operatívnosť relatívne nízka nadobúdacia cena zariadenia nízke prevádzkové náklady schopnosť rezať rôzne druhy kovových materiálov možnosť rezania veľkých hrúbok materiálov pomerne rýchla a jednoduchá inštalácia zariadenia rezanie je bezdotykové, t.j. nedochádza k opotrebovaniu rezného

nástroja a nie je potrebná výmena nástroja pri zmene tvaru vyrezávanej súčiastky

Nevýhody:

potreba použitia odsávacieho a filtračného zariadenia nezanedbateľná šírka reznej medzery

Príklady použitia:

Plazmové delenie kovových materiálov sa v praxi používa prakticky vo všetkých odvetviach priemyslu:

výroba automobilov – vyrezávanie rôznych nápravových a podvozkových výstuh a držiakov, nadstavby nákladných automobilov; stavba lodí: nosníky výstuhy a plášte lodí; železničný priemysel: medzinápravové nosníky a výstuže vagónov; vzduchotechnika: rozvinuté tvary potrubí a prechodových a spojovacích častí; stavebníctvo: oceľové nosníky pre konštrukcie prevádzkových hál, oceľové mosty, časti lešenárskej techniky atď.

3.4Delenie vodným lúčom

Hydroabrazívne delenie sa definuje ako počítačom riadený vysoko-erozívny proces. Princíp hydroabrazívneho delenia spočíva vo vháňaní hydroabrazívneho prúdu, príp. len vody nadzvukovou rýchlosťou na delený materiál čím dochádza k jeho desintegrácii. Permeát, ktorý je nositeľom kinetickej energie abrazíva, odplavuje produkty úberu z miesta rezu a zabezpečuje chladenie miesta rezu. Práve z dôvodu chladenia miesta rezu je táto technológia delenia materiálov výhodnejšia ako bežné technológie delenia, pri ktorých dochádza k nežiaducemu vnášaniu tepla do delených materiálov s následnou zmenou štruktúry, deformácio a zmenou vizuálneho vzhľadu.

Výhody a použitie

Oddeľovanie materiálu je mikrorozmerové a dochádza k nemu na veľkom počte lokalít. Rýchle sa pohybujúci prúd nevytvára iskry alebo prach, nevzniká tepelné ovplyvnenie povrchu, nie je potrebné vyvodiť veľkú silu na delený materiál a v dôsledku čoho nevzniká deformácia materiálu počas delenia. Výhodou delenia hydroabrazívnym prúdom je, že studeným spôsobom delí materiály vo všetkých smeroch, s jednoduchým tvarovým delením.Medzi ďalšie výhody patria:- aplikovateľnosť na sústruženie, frézovanie, vŕtanie, dierovanie, odihľovanie- schopnosť deliť mäkké ako aj tvrdé materiály,- schopnosť deliť viaczložkové kompozitné materiály,- nie je potrebné upevnenie obrobku,- tvarová rôznorodosť,- bezprašnosť,- malé straty v reze,- Je možné deliť akýkoľvek tvar na ploche. Limitujúci je iba obmedzenie dané kruhovým prierezom prúdu a pevnosť deleného materiálu.- Delenie veľmi detailných kontúr.- Je možné dosiahnuť vysoké zhodnotenie polotovaru, vďaka malému priemeru „nástroja“. V niektorých prípadoch je výhodou využiť „spoločný rez“ pre dve súčiastky naraz. To prináša časovú úsporu pri výrobe.nc.

Jednou z výhod je tiež, možnosť začať a skončiť delenie v ktoromkoľvek mieste, v akomkoľvek čase, s dosiahnutím vysokej presnosti tvaru. Vodný prúd môže deliť materiály s rôznymi štruktúrami, medzi nimi aj viacvrstvové materiály bez drobenia okrajov materiálu. Je dobre použiteľný pre tvarové delenie s NC a CNC, s optickým alebo manuálnym riadením. Pôvodne bola technológia delenia vysokotlakovým hydroabrazívnym prúdom spojená s riešením úloh v leteckom, kozmickom a banskom priemysle. V súčasnosti táto technológia nachádza široké uplatnenie v rozličných priemyselných odvetviach, v ktorých sa využíva široké spektrum nových ťažko obrábateľných materiálov, napr. kompozitné materiály s kovovou matricou, monolitické a kompozitné keramické materiály. Dnes je táto technológia zavedená takmer vo všetkých výrobných a priemyselných odvetviach.

4.Všeobecne veci Účelové združenie slovenských firiem

kooperujúcich pri vývoji, výrobe a dodávke vysokokvalitných

technologických centier na rezanie materiálov plazmou, plameňom,

vodným lúčom a 3D frézou na obrábanie plošných materiálov, rozšírilo

svoj sortiment o stroje na delenie materiálov laserom a vysokootáčkovou

frézou. 

Pre splnenie náročných požiadaviek zákazníkov vznikli CNC rezacie centrá

s kombináciou rôznych technologických nástrojov. Výsledkom sú plazmové

a autogénové zariadenia s možnosťou vŕtania, rezania závitov a

popisovania vysokotlakovým vodným lúčom.

Dlhoročné skúsenosti v oblasti riadenia pohybov boli základom pre vznik

CNC-systémov určených pre spomínané technológie. Ich prednosťou je

mikroprocesorová riadiaca technika s hardwarovými a softwarovými

prostriedkami z vlastného vývoja.

Vysokokvalifikovaný team konštruktérov vyvinul pre zákazníkov

kombinácie strojárskych technológií, ktoré našli uplatnenie na náročných

trhoch EÚ. Okrem bežnej strojárskej výroby sa zariadenia uplatnili v

lodeniciach, pri výrobe oceľových konštrukcií, dopravníkových systémov,

lanoviek, veterných elektrární...

Plazmové rezacie stoly sú určené na rezanie všetkých kovových

materiálov plazmou hrúbky 0,5–60 mm. Vďaka novej konštrukcii

plazmového horáka a kombinácii s rôznymi technickými plynmi možno

docieliť vysokú kvalitu rezu nielen u konštrukčných ocelí, ale najmä

vysokolegovaných nerezových ocelí, hliníkových amedených zliatin. V

prípade použitia špičkových plazmových zdrojov od renomovaných

svetových výrobcov HYPERTHERM a KJELLBERG je kvalita porovnateľná

deleniu laserom do hrúbky 12 mm podľa normy DIN ISO 9013.

Zariadenia sú bežne dodávané s jedným suportom pre plazmový horák;

alternatívne s dvomi suportami pre kombináciu plazma/autogén, resp.

plazmové alebo atramentové popisovanie. Alternatívou je dodávka stroja

na plnoautomatické šikmé rezanie do 45o. Šikmé rezanie umožňuje

prípravu hotových dielov na zváranie bez ďalších operácií.

Štandardná pracovná plocha stroja je 3 x 1,5 m, pričom modulárna

konštrukcia ponúka rozšírenie po 0,5 m a predĺženie po 1,5 m. Zariadenia

na delenie materiálu vodným lúčom sú určené na presné, efektívne a

ekologické rezanie všetkých kovových a nekovových materiálov

vysokotlakovým vodným lúčom. Čistou vodou alebo abrazívnym pieskom

je možné rezať plechy, stavebné materiály, mramor, sklo, kožu, gumu,

plast, papier a penové látky do hrúbky 150 mm.

Stroje sú štandardne vybavené jednou rezacou hlavou; možná je dodávka

so suportom pre dve a viac rezacích hláv.

Uplatnenia vodného lúča v moderných technológiách spracovania

materiálov sa rozšírilo po aplikovaní suportu pre plnoautomatické šikmé

rezanie, ktoré odstraňuje časovo a finančne náročné technologické

operácie nevyhnutné pre výrobu tvarovo presných dielov. 

Ako príslušenstvo k strojom sú dodávané vysokotlakové pumpy,

dávkovacie zariadenia pre abrazívum, rezacie hlavy, dýzy atď. od firmy

INGERSOLL- RAND

5.Záver

Veríme, že posledné strany tohto dokumentu neboli prelistované len zbežne ale

s rovnakou chuťou naučiť sa niečo nové ako na začiatku. S takou istou chuťou píšeme i my

tieto riadky, ktoré našu prácu zhrňujú do celku tak, že sa s ňou môžeme prezentovať nie len

ako dokončenie práce ale hlavne zhrnutie poznatkov.

6.Použitá literatúra

http://www.google.sk/

http://www.strojarskatechnologia.info/

http://www.drc.sk/

http://www.rezmat.sk/rezmat2sl.html