Technologie – zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření)

Výukový materiál Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0608 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Číslo materiálu: 03_01_32_INOVACE_10

Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR. Základní způsoby zpracování materiálu Předmět: Technologie Ročník: 1. Jméno autora: Ing. Leopold Voharek Škola: SPŠ Hranice Anotace : terminologie základních způsobů zpracování kovu, ujasnění metod a postupů, nářadí a pomůcky pro zpracování materiálu Klíčová slova: řezání, sekání, stříhání, tváření Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Leopold Voharek Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Základní terminologie Pilování technologická operace, při které mnohobřitým nástrojem upravujeme tvar a povrch materiálu

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Odkaz na video http://www.youtube.com/watch?v=GXgPDE_KKJg

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Rozdělení pilníků Pilníky s jednoduchým sekem vytvářejí nedělenou třísku a používají se většinou k obrávění měkčích kovových materiálů, plastů apod. Pilníky s křížovým sekem (b) mají dva seky - první (spodní) sek, který je mělký, je překryt druhým (vrchním křížovým) sekem, který je hlubší a vytvářejí se jím zuby, jejichž břity se předchozím, spodním sekem přerušují. To umožňuje lepší oddělování i odvádění vznikajících třísek. Pilníky s frézovanými zuby (c) se vyrábějí většinou ve dvojím provedení - se zuby přímými, které se používají na měkčí materiály (hliník, plasty apod.), a se zuby obloukovými, jimiž se obrábějí materiály tvrdší (dural, tvrzený papír apod.). Rašple se struhákovým sekem, ktrý má při obrábění trhavý účinek, se používají při obrábění nejměkčích kovových materiálů (olova, cínu, slitin hliníku apod.), plastů, ale i dřeva.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Rozdělení pilníků Podle tvaru těla: Základní druhy pilníků: a) těžký obdélníkový, b)lehký obdélníkový, c) uběrací obdélníkový zúžený, d) trojúhelníkový na pily, e) úsečový, ) nožovitý, g) trojúhelníkový, h) měchovitý, čtvercový, j) jazýčkový, k) kruhový, l) trojúhelníkový

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Základní druhy práce při pilování: Hrubování – odběr většího množství třísky při plném záběru Hlazení – dokončovací operace při uchopení pilníku napříč oběma rukama a tahání podél delší strany Pilování rovinných ploch Pilování zaoblených ploch

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Stříháním je oddělování části materiálu působením protilehlých řezných hran způsobujících v řezné rovině smykové napětí.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Odkaz na video http://www.youtube.com/watch?v=W8Wi4x8WSEo

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Druhy nůžek: Ruční pákové Tabulové elektrické ruční strojní

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Tvářením kovů rozumíme technologický (výrobní) proces, při kterém dochází k požadované změně tvaru výrobku nebo polotovaru, příp. vlastností, v důsledku působení vnějších sil bez odběru třísek. Podstatou tváření je vznik plastických deformací, ke kterým dojde v okamžiku dosažení napětí na mezi kluzu pro daný materiál. Tento děj je provázen fyzikálními změnami a změnami struktury materiálu, což ovlivňuje mechanické vlastnosti materiálu.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Deformace Plastická (trvalá) Elastická (dočasná) Druhy deformací: Tlakem Tahem Ohybem Smykem Krutem

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Technologické tvářecí procesy je možné rozdělit podle: teploty tepelného efektu stupně dosažené deformace podle působení vnějších sil

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Rozdělení tvářecích procesů podle teploty   Rozdělení tvářecích procesů podle teploty je vlastně rozdělení podle vztahu teploty tvářeného materiálu k teplotě rekrystalizace (přibližně 0,4 teploty tání kovu - oK). Rekrystalizační teplota je teplota, při které dochází k regeneraci deformovaných zrn vzniklých tvářením za studena beze změny krystalové mřížky. tváření za studena (tváření pod rekrystalizační teplotou, kdy teplota tváření je pod hodnotou 30 % teploty tání tvářeného materiálu), kdy dochází ke zpevňování materiálu. Zpevněním se zvyšují mechanické hodnoty (mez pevnosti a mez kluzu) a klesá tažnost. Výhodou je vysoká přesnost rozměrů, kvalitní povrch (nenastává okujení) a zlepšování vlastností zpevněním. Nevýhodou je nutnost používat velké tvářecí síly, nerovnoměrné zpevňování a omezená tvárnost materiálu. tváření za tepla probíhá nad rekrystalizační teplotou. Teplota tváření je nad hodnotou 70 % teploty tání daného materiálu. Materiál se nezpevňuje a k tváření stačí síly až desetkrát menší, než u tváření za studena. Proces je poměrně zdlouhavý a nákladný, na druhé straně však dochází k odstranění trhlin, bublin, atd.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření)) Rozdělení tvářecích procesů podle tepelného efektu   Část energie, vynaložené na tváření, se mění na teplo a množství tepla závisí na rychlosti deformace a odporu materiálu proti deformaci. Podle toho, kam se odvede vzniklé teplo, se tvářecí procesy dělí na: izotermické tváření je tváření, kdy veškeré vyvinuté teplo je odvedeno do okolí a teplota tvářeného kovu se nemění. Deformace je dostatečně pomalá. adiabatické tváření je proces tváření, při kterém veškeré teplo zůstane v materiálu a dojde ke zvýšení teploty kovu. Deformace je extrémně vysoká. polytropické tváření je způsob tváření, u kterého se část tepla odvede do okolí a část tepla zůstane v tvářeném materiálu, což je nejčastější případ.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Rozdělení tvářecích procesů podle stupně deformace  Kritériem je zde stupeň deformace při určité teplotě a rychlosti deformace bez nebezpečí vzniku trhlin na povrchu materiálu. Část energie, vynaložené na tváření, se mění na teplo a množství tepla závisí na rychlosti deformace a odporu materiálu proti deformaci. Podle toho se tvářecí procesy dělí na: procesy, kdy tlak mezi nástrojem a materiálem je malý, ke vzniku deformace jsou potřeba malé síly a povrch volného materiálu je výrazně větší, než povrch, který je ve styku s nástrojem (např. volné kování), procesy, kdy tlak mezi nástrojem a materiálem je velký, ke vzniku deformace jsou potřeba velké síly a povrch volného materiálu je přibližně stejný jako povrch, který je ve styku s nástrojem (např. zápustkové kování), procesy, kdy tlak mezi nástrojem a materiálem je velmi vysoký, ke vzniku deformace jsou potřeba značně velké síly a povrch volného materiálu je menší, než povrch, který je ve styku s nástrojem (např. protlačování).

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Rozdělení tvářecích procesů podle působení vnějších sil Z tohoto hlediska se tváření kovů dělí na: tváření objemové, při kterém deformace nastává ve směru všech tří os souřadného systému a patří sem válcování, kování, protlačování, tažení drátů. tváření plošné, při kterém převládají deformace ve dvou směrech. Patří sem tažení, ohýbání, stříhání, apod.  

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Válcování Válcováním rozumíme kontinuální proces, při kterém se tvářený materiál deformuje mezi otáčejícími se pracovními válci za podmínek převažujícího všestranného tlaku. Válcovaný materiál se mezi válci deformuje, výška se snižuje, materiál se prodlužuje a současně rozšiřuje a mění se i rychlost, kterou válcovaný materiál z válcovací stolice vystupuje. Mezera mezi pracovními válci je menší, než vstupní rozměr materiálu. Válcování se provádí hlavně za tepla, ale i za studena. Výsledkem procesu je vývalek. Princip válcování Ztuhlé ocelové ingoty o hmotnosti kolem 10 t se prohřívají v hlubinných pecích na teplotu tváření kolem 1100 oC a válcují se na předvalky. Z těch se pak vyrábějí válcováním konečné výrobky – vývalky (tyče, kolejnice, plechy, pásy, trubky, apod.).

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) VÝROBA POLOTOVARŮ VÁLCOVÁNÍM Válcování drátů   Dráty se válcují na speciálních válcovacích tratích za tepla, které jsou kontinuální, Válcování plechů   Plechy se válcují ve válcovacích stolicích s hladkými válci z plochých předvalků. Nejprve se válcuje napříč, aby se dosáhlo potřebné šířky plechu a potom se plech otočí o 90o a válcuje se podélně. Tím se dosáhne stejnoměrné tloušťky a rovnoměrnějších vlastností materiálu v podélném i příčném směru válcování. Vyrábějí se jak plechy tlusté, tak i tenké. Hranicí jsou 4 mm. Válcování profilů   Profily různých tvarů a rozměrů se válcují na profilových válcovacích stolicích. Válcovaný materiál prochází postupně kalibry, které se zmenšují, aniž se válce k sobě přibližují. Poslední kalibr má tvar požadovaného profilu. Válcují se jak profily kruhové, čtyřhranné, šestihranné, atd., tak tyče různých profilů jako I, U, L, kolejnice Válcování trubek   Trubky (bezešvé) se také vyrábějí převážně válcováním. Rozměry trubek jsou dány jejich průměrem a tloušťkou stěny. Podle použité výrobní technologie rozdělujeme trubky z hlediska válcování na válcované za tepla a za studena, redukované za tepla a za studena a podle provedení na hladké, závitové, s tvarovými konci, atd..

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření)

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Kování   Kováním rozumíme objemové tváření za tepla, prováděné úderem nebo klidně působící silou. Rozdělení kování  Volné kování tj. na kovadlině nebo pomocí univerzálních kovacích podložek Při volném kování může materiál tvářený údery nebo tlakem téct volně hlavně ve směru kolmém k působení síly.   K volnému strojnímu kování se používá různých tvářecích strojů, zejména bucharů a lisů Zápustkové kování   Zápustkové kování slouží k výrobě velkého počtu tvarově stejných součástí z ocelí nebo jiných tvárných slitin. Při zápustkovém kování je materiál vtlačován údery nebo tlakem do kovové, většinou dvoudílné zápustky. Hlavní předností zápustkového kování je vysoká výkonnost a snadná obsluha. Výkovky mají však omezené rozměry a hmotnost.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Kování Odkaz na video http://www.youtube.com/watch?v=zerQmzes3MU

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) TAŽENÍ DRÁTŮ A PROFILŮ   Tažení je protahování polotovaru otvorem průvlaku, při kterém se zmenšuje příčný průřez a zvětšuje délka. Dosahuje se přesných rozměrů a tvarů, zlepšuje se jakost povrchu a mechanické vlastnosti. Nástroj je nepohyblivý. Pokud je vyčerpána plasticita, musí se provést mezioperační žíhání.   Nejdůležitější podmínkou pro tažení drátů, trubek a profilů je snížení vnitřního pnutí pomocí mazání. Mazivo musí snižovat součinitel tření, oddělovat polotovar a průvlak, odvádět teplo a zajišťovat hladký povrch. Jako výchozí polotovar se používají např. tyče válcované za tepla. Následně se očistí od okují, na jednom konci zašpičatí a za takto upravený konec se chytne polotovar kleštěmi a následuje proces tažení.   Tažení se používá pro výrobu drátů, tyčí a nepravidelných tvarů a průřezů. Táhnout se dají plná i dutá tělesa. Dráty mohou být taženy za sucha nebo za mokra s povrchovou (pozinkování, pocínování, atd.) nebo bez povrchové úpravy.

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Jedním z technologických postupů tažení je tažení drátů, které se dělí do následujících technologických postupů: jednoduché tažení, tažení s protitahem (jednoduché tažení + protitah ke snížení měrné síly a zahřátí), stupňovité tažení (deformace je rozložena do více stupňů, roste spotřeba energie na tažení), tažení za tepla (u ocelí se sníženou tvářitelností), tažení za snížených teplot (dosažení zvýšené pevnosti)

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) Protlačování je technologie, kterou můžeme provádět za tepla, za poloohřevu a za studena. Napjatost v přetvářeném elementu materiálu je trojosá, všestranné tlaková. Tvářený materiál se přemísťuje a jeho směr pohybu je určen konstrukcí nástroje – protlačovadla. Výrobek se nazývá protlaček . Protlačování za studena je u lehkých a barevných kovů známo již přes 100 let. Tímto způsobem se vyráběly a vyrábějí např. tuby, nábojnice, apod. Tuto technologii je možno dělit do dvou skupin. Výroba polotovarů (trubek, tyčí, profilů, apod.). Výroba finálních výrobků,

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) OHÝBÁNÍ je proces tváření, při kterém je materiál trvale deformován do různého úhlu ohybu s menším nebo větším zaoblením hran. K ohýbání používáme nástroje - ohýbadla, skládající se z ohybníku a ohybnice. Výrobkem je výlisek ohybek. Ohnutí tělesa (vzniklé tvary jsou nazpět rozvinutelné) do žádoucího tvaru využívá stejných zákonů plasticity, jako ostatní způsoby tváření - překročením meze kluzu dosáhneme oblasti plastické deformace. Plastická deformace je doprovázena deformací elastickou. Odkaz na video: http://www.youtube.com/watch?v=jmxNKW8lmA4

Zpracování materiálu (pilování, stříhání, tváření) http://www.rzk.xf.cz/pilovani.html http://www.ksp.tul.cz/cz/kpt/obsah/vyuka/skripta_tkp/sekce/02.htm www.youtube.cz www.wikipedia.com

Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR. Použité zdroje Veškeré použité obrázky (kliparty) pocházejí http://www.rzk.xf.cz/pilovani.html http://www.ksp.tul.cz/cz/kpt/obsah/vyuka/skripta_tkp/sekce/02.htm Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Leopold Voharek Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR.