Projekt: CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL Vzdělávací program: VP10 Progresivní způsoby dělení materiálu ve výrobním procesu Moduly vzdělávacího programu: M101 Beztřískové dělení materiálů porovnání různých metod beztřískového dělení, výhody, nevýhody apod. M102 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí vodního paprskukámen, nerez, plast ve Slováckých strojírnách, a.s. (SUB, a.s.) M103 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí laseru a kyslíkoacetylénového plamenu v SUB, a.s. M104 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí ruční plazmy a TRUMATIC 120 na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uherský Brod (SPŠ a OA Uherský Brod)
Obsah M101 Beztřískové dělení materiálů porovnání různých... 3 metod beztřískového dělení, výhody, nevýhody apod.... 3 1. Úvod... 3 2. Dělení materiálů vodním paprskem... 3 3. Dělení materiálů laserem... 7 4. Dělení materiálů kyslíko acetylénovým plamenem... 8 5. Dělení materiálů plazmou... 10 6. Příklady obrobků pro dělení materiálů... 15 7. Závěr... 19 M102 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí... 21 vodního paprsku - kámen, nerez, plast ve Slováckých strojírnách, a.s. (SUB, a.s)... 21 M103 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí... 22 laseru a kyslíko - acetylénového plamenu v SUB, a.s.... 22 M104 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí... 26 ruční plazmy a TRUMATIC 120 na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uherský Brod... 26 1. Pálení materiálu pomocí ruční plazmy... 26 1.1. Dělení materiálu plazmou... 26 1.2. Ruční dělení plazmou... 26 2. Kontrola a příprava CNC zařízení pro práci... 28 2.1. Princip vysekávání... 28 2. 3. Příprava stroje... 30 3. Praktické ukázky sekání a vysekávání... 32 Literatura... 33 2
M101 Beztřískové dělení materiálů porovnání různých metod beztřískového dělení, výhody, nevýhody apod. 1. Úvod Při třískovém řezání je materiál odstraňován z řezu mechanickým nástrojem. Při beztřískovém dělení materiálu např. vodním paprskem je materiál z řezu vymílán abrazivem unášeným velkou rychlostí pomocí vodního paprsku. Při řezání plamenem a laserovým paprskem je materiál v řezu zase spalován. Volba způsobu dělení materiálů závisí na jakosti materiálu, požadavcích na kvalitu řezu a na hospodárnosti. Při tepelném beztřískovém dělení materiálu je materiál ohříván na zápalnou teplotu a spalován. Zplodiny hoření odnáší proud horkého vzduchu a plynů. 2. Dělení materiálů vodním paprskem Podstatou této metody řezání je obrušování molekul materiálu tlakem vodního paprsku, u technologie AWJ také abrazivním působením tvrdých částic. Pracovní tlak vody se pohybuje v rozmezí 600 4 500 bar (60 450 MPa). Tlakovým zdrojem jsou speciální vysokotlaká čerpadla, která se liší příkonem (11 až 75 kw) a průtokem vody (1,2 až 12,7 l/min.). Paprsek vzniká v řezací hlavě zakončené tryskou průměru 0,003 až 0,4 mm. Při zpracování měkkých materiálů je používán čistý vodní paprsek WJM, pro ostatní případy je třeba použít hydro-abrazivní paprsek AWJ. Vhodným abrazivem je například přírodní granát, olivín, ale i další materiály volené dle tvrdosti řezaného materiálu (např. sůl, kakao v potravinářském průmyslu). Pohybem řezací hlavy, a tedy celá dráha řezu je řízena počítačem dle předem sestaveného programu. Je možné provádět i tvarově složité řezy během jedné operace. Standardní přesnost výřezu je ±0,1 mm/m. Dělený materiál není silově namáhán. Řezná hrana není nijak tepelně ovlivněna, vždy se jedná o studený řez. Tato skutečnost je velmi důležitá a také rozhodujícím způsobem odlišuje vodní paprsek od ostatních technologií na dělení materiálů, zvláště od laseru a mikroplazmy. Po provedení řezu se směs vody a abraziva zachycuje v lapači, neboli ve vaně, umístěné pod řezaným materiálem, odkud je dopravováno do odkalovacího zařízení. Obr. 1 Schéma principu technologie AWJ 3
Z hlediska použitého pracovního média se rozlišují, jak již bylo uvedeno dvě základní metody: WJM Water Jet Machining čistý vodní paprsek nebo tzv. hydrodynamické obrábění AWJ Abrasive Waterjet Machining obrábění abrazivním vodním paprskem Obr. 2 Schéma principu a) technologie AWJ b) technologie WJM Systém přívodu abraziva Obr. 3 Systémy přívodu abraziva pro technologii AWJ a) dýza s radiálním přísuvem abraziva k vodnímu paprsku b) dýza s axiálním přívodem abraziva 4
Popis stroje Obr. 4 Popis řezacího zařízení a jednotlivých částí Obr. 5 Schéma řezací hlavy 5
Postup řezání vodním paprskem Voda se stlačuje čerpadlem na tlak 450 MPa (4 500 barů) a vede se do řezací hlavy, ve které se mísí s abrazivem a pak přes trysku průměru 0,003 mm až 0,4 mm vystřikuje v úzkém paprsku ven. Řez je třeba začít od kraje nebo z počátečního otvoru. Rychlost řezu je závislá na tvrdosti a viskozitě (soudržnosti) materiálu, jakož i na požadované kvalitě řezu. Při požadavku hladkého a přesného řezu se pracuje s menší, asi 25% rychlostí posuvu. Řezání je velmi hlučné. Hluk lze podstatně ztlumit řezáním pod vodou. Rychlost paprsku je třikrát větší než rychlost zvuku. Zařízení pro řezání vodním paprskem Provádí se převážně na číslicově řízených řezacích strojích, vybavených výměnnými řezacími hlavami. Jednotce číslicového řízení se zadávají parametry řezání, jako rychlost posuvu, vzdálenost hlavy od materiálu a dále technologické parametry podle druhu zařízení, např. tlak použitého plynu, napětí, proud apod. Kvůli úsporám materiálu jsou díly nejprve pomocí PC uspořádány na ploše tabule plechu tak, aby byl materiál optimálně využitý, viz obrázek. 6
3. Dělení materiálů laserem Při tavném laserovém řezání je laserovým paprskem roztavená látka vyfukována z řezu inertním plynem, většinou dusíkem nebo argonem, viz obrázek a tabulka. Obr. 6 Tavné řezání laserovým paprskem Tento postup se hodí hlavně pro řezání kovů, které mají teplotu tání nižší než teplotu vzplanutí, tj. pro řezání vysoce legovaných ocelí a hliníkových slitin, polovodičových materiálů, plastů a jiných hořlavých látek a keramických materiálů. Předností řezání laserovým paprskem je hladký řez. Ušetří se tím dodatečné opracování řezných ploch. 7
Obr. 7 Výrobky řezané laserem 4. Dělení materiálů kyslíko acetylénovým plamenem Plamen tvořený spalováním hořlavého plynu, většinou acetylénu nebo propanu, ohřeje nejdříve materiál na teplotu hoření (1200 C), pak je zvětšen přívod kyslíku a přebytečný kyslík spaluje řezaný materiál. Vznikající oxidy železa a kapky roztaveného železa jsou vyfukovány z řezu proudem plynů. Při posuvu hořáku vzniká v materiálu řezná spára, viz obrázek. Obr. 8 Řezací hořák 8
Při správné rychlosti posuvu řezacího hořáku vzniká kolmo rýhovaný zářez a při nesprávném posuvu se vyskytnou vady, viz obrázek. Obr. 9 Vady při řezání oceli kyslíkovým plamenem Výhody a nevýhody řezání kyslíkovým plamenem, viz tabulka. Dělení materiálu kyslíkovým plamenem může být ruční, pomocí zařízení tzv. autogenu nebo strojní, pomocí CNC řezacích strojů. 9
Autogen CNC řezací stroj 5. Dělení materiálů plazmou Plazmovým hořákem je možné dělit legované oceli a neželezné kovy, viz tabulka. 10
U těchto kovů mají vznikající oxidy vyšší teplotu tání než samotné kovy, kov se tedy roztéká při nahřívání dříve, než může být spalován plamenem, proto je nelze řezat kyslíkovým plamenem. Dělení plazmou se rozděluje na ruční a strojní a) Strojní dělení Postup dělení Plazma je žhavý ionizovaný plyn. Plazma působí tak rychle, že není třeba předehřívání, které by roztavilo materiál. Mezi wolframovou elektrodou a řezací tryskou se nejprve zapálí vznikne pilotní elektrický oblouk. Obr. 10 Řezání plazmovým hořákem Paprsek plazmatu teploty přibližně 30 000 C taví a okamžitě odpařuje materiál v místě dopadu, aniž by se tavil materiál v okolí. Řezání je tak rychlé, že nestačí natavit větší okolí řezu. Šířka řezu je blíže hořáku větší, protože energie plazmového paprsku ubývá se vzdáleností od průchodu elektrickým obloukem. Obr. 11 Tvary řezu při různých způsobech řezání 11
b) Ruční dělení Jedním ze zařízení, které mohou ručně řezat materiál je Plazma PROF 55. Plazma PROF 55 je klasické zařízení konvenční konstrukce, které umožňuje vysoce kvalitní dělení veškerých vodivých materiálů plazmovým paprskem. Hořák je veden ručně nebo pomocí šablony, pravítka apod. Instalace stroje na pracovišti Stroj se umísťuje do větrané místnosti. Prach, špína a ostatní nežádoucí faktory pronikající do přístroje, mohou zabránit správné ventilaci chladícího vzduchu a může proto docházet k přehřívání a k zamezení správné funkce stroje. Stroj umisťujte na stavební podložky, tím zabráníte pádům a poškození stroje. Stroj ustavte na pracovišti tak, aby větrací otvory nebyly zakryty ani neměly v okolí 40 cm žádnou překážku, která by ve svém důsledku zhoršila účinnost chlazení výkonových prvků. Nikdy nepoužívejte stroje bez bočního a vrchního krytu. Tak zajistíte bezpečnost proti elektrickému šoku, ale i správnou funkci stroje. Nepoužívejte v žádném případě připojení zemnícího vodiče k potrubí vody nebo topení. Nespojujte pálenou součást přímo s uzemněním. A Přívodní šňůra. B. Přípoj G1/4 pro vstup stlačeného řezného vzduchu. C Síťový vypínač. Tímto vypínačem připojte stroj k síti. E. Ovládač nastavení pracovního tlaku. F. Manometr, který zobrazuje nastavený pracovní tlak. G Vícefunkční indikátor. Primárně indikuje přehřátí generátoru. H Přípojka řezacího hořáku CEBORA. Hořák není výměnný. I... Odkalovací nádobka. Zde se shromažďuje vlhkost a nečistoty z média. L. Indikátor nedostatečného tlaku řezného média. M Kontrolka indikuje připojení k síti vypínačem C. 12
Příprava stroje k práci Připojení tlakové hadice a nastavení pracovního tlaku Tlakovou hadici připojte k vývodu B na redukčním ventilu. Doporučujeme používat vzduchové rychlospojky. Tlak dodávaný kompresorem, centrálním rozvodem vzduchu nebo redukčním ventilem na tlakové lahvi musí být dostatečný, minimálně 180 l/min. při tlaku 4,7 bar. Průtok nesmí kolísat. Redukční ventil nastavte na pracovní tlak tak, že povytáhněte ovládací knoflík E a otáčením upravíte tlak, aby vykazoval potřebnou hodnotu. Potřebný tlak odečtěte ze stupnice manometru F. Nastavte 5 5.5 bar. Redukční ventil je vybaven odlučovačem vody. V případě, že je skleněná baňka naplněna nečistotou, odjistěte pootočením výtok a stlačením ventilku proveďte odkalení. Praktické použití stroje řezání Před praktickým použitím stroje věnujte mimořádnou pozornost kapitole bezpečnostní pravidla. Používejte výhradně originální náhradní a spotřební díly CEBORA, které jsou označené symboly CP. Při užívání neoriginálních trysek vznikají vážná nebezpečí ohrožující obsluhu stroje, další osoby, ale i stroj samotný. Neoriginální díly jsou vyrobeny z podřadného materiálu a jsou tvarově nepřesné. Mimořádně důležitý je způsob pronikání do plného materiálu pokud nelze řezat z kraje materiálu. Tak jak je vyobrazeno na obrázku. Pokud budete pronikat obloukem do plného materiálu, bude se snižovat výrazně spotřeba činných dílů plazmového hořáku. Stisknutím spínače na rukojeti započne proudit tlakový vzduch hořákem. Po prvním stisku stlačte tlačítko podruhé. Tím je zapálen pilotní oblouk a je možné za neustálého držení tlačítka započít samotné řezání. Výkonný oblouk je připojen ihned po přiblížení 13
řezacího hořáku nad řezaný materiál. K přiblížení musí dojít do maximálně dvou sekund po zapálení pilotního oblouku. Rychlost řezání nesmí být příliš vysoká, jinak oblouk nepronikne materiálem a může dojít k rozstřiku žhavého kovu s následným znehodnocením trysky. Zbytečně pomalá rychlost ale způsobuje nedostatečné využití životnosti trysky a elektrody. Je zřejmé, že praxí a cvikem dosáhne obsluha uspokojivých výsledků a optimálního využití stroje. Řezací proces lze kdykoli zastavit uvolněním spínače. Po uvolnění tlačítka řezací oblouk zhasne, ale je ho možno kdykoli opět zapálit stisknutím tlačítka. To však pouze za předpokladu, že stále proudí řezacím hořákem tlakové médium, které po ukončení řezání ještě ochlazuje hořák asi jednu minutu. V případě že stroj již ukončil ochlazování hořáku, je pro další řezání nutno opakovat startovací cyklus. Start proběhne, i pokud tlačítko na hořáku podržíte dostatečně dlouhou dobu. Problémy, které mohou vzniknout při řezání plazmou: Nedostatečné pronikání oblouku do řezaného materiálu. Příčiny mohou být: Kostřící kabel není připojen k materiálu. Je nastavena příliš vysoká rychlost řezání. Velká tloušťka řezané součásti absolutně nebo vzhledem k nastavenému proudu. Na zemnícím kabelu vznikly přechodové odpory. Opotřebovaná tryska nebo elektroda. Přívod elektrické energie není v pořádku. Oblouk zhasíná nebo je hoření neklidné. Příčiny mohou být: V síti není přítomna jedna z fází. Je také možné, že napětí není dostatečné při zátěži. Nízké přívodní napětí obecně. Příliš vysoký tlak vzduchu. Opotřebená tryska nebo elektroda. Řezné médium je znečištěné. Zejména pak olejem nebo velkým množstvím vody. Odkalovací nádobka I je zanesená. Šikmý řez. Příčiny mohou být: Řezné parametry nejsou optimální pro daný typ práce. Tryska nebo elektroda je nadměrně opotřebená. Tryska je špatně ustavena. Pootočte trysku o 90. Jestli se charakter řezu nezlepší, pootáčejte tryskou tak dlouho, dokud nebude řez rovný. S opotřebenou tryskou nebo elektrodou nelze dosáhnout uspokojivé kolmosti řezu. Došlo k přiskřípnutí hadice v hořáku, které přivádí tlakový vzduch. Hlavice hořáku je u konce své životnosti. Stroj může mít poruchu. Příčinou nadměrného opotřebování součástek může být: Velká vlhkost stlačeného vzduchu přiváděného do stroje. Dělení tepelně odolných materiálů jako je žáropevná ocel, ale i běžná chromniklová ocel. Je nastaven nízký tlak vzduchu, nebo je nízký tlak v rozvodu stlačeného vzduchu. Hlava je popálena, zejména pak v koncové části 14
6. Příklady obrobků pro dělení materiálů Příklad č. 1 - výkres číslo PO1 název Domeček 15
Postup při určení nejoptimálnější metody dělení v.č. PO1 a) Nejdříve stanovíme metodu, která bude vhodná pro dělení v.č. PO1 a to podle jakosti materiálu. Obrobek se může dělit: Vodním paprskem Laserem Kyslíkovým plamenem Plazmou tato metoda není vhodná pro dělení uvedené jakosti materiálu b) Vypočítáme celkovou dělenou délku L1=100, L2=100, L3=30, L4=79, L5=20, L6=30, L7=20 LC = L1 + L2x2 + L3 + L4 +L5x2+L6x2+L7x8 = 100+100x2+30+79+20x2+30x2+20x8 LC = 669 mm c) Stanovíme celkový čas dělení v.č. PO1 Vodní paprsek Rychlost řezání je u této metody RZ = 400 mm za minutu Celkový čas dělení TC = LC : RZ = 669 : 400 = 1,673 min. Laser Rychlost řezání je u této metody RZ = 600 mm za minutu Celkový čas dělení TC = LC : RZ = 669 : 600 = 1,115 min. Kyslíkový plamen Rychlost řezání je u této metody RZ = 800 mm za minutu Celkový čas dělení TC = LC : RZ = 669 : 800 = 0,836 min. d) Vyhodnocení Pokud kvalita řezu obrobku vyhovuje všem třem metodám, nejrychleji je u obrobku provedeno dělení kyslíkovým plamenem a to za 0,836 minuty. 16
Příklad č. 2 - výkres číslo PO2 název Kruh 17
Postup při určení nejoptimálnější metody dělení v.č. PO2 a) Nejdříve stanovíme metodu, která bude vhodná pro dělení v.č. PO2 a to podle jakosti materiálu. Obrobek se může dělit: Vodním paprskem Laserem Kyslíkovým plamenem tato metoda není vhodná pro dělení uvedené jakosti materiálu Plazmou b) Vypočítáme celkovou dělenou délku ØD1=100, ØD2=30, ØD3=50, D4=50, RD5=20 LC = obvod ØD1+obvod ØD2+obvod ØD3+D4x2+obvod RD5 = 314+94+157+50x2+126 LC = 791 mm c) Stanovíme celkový čas dělení v.č. PO2 Vodní paprsek Rychlost řezání je u této metody RZ = 800 mm za minutu Celkový čas dělení TC = LC : RZ = 791 : 800 = 1 min. Laser Rychlost řezání je u této metody RZ = 600 mm za minutu Celkový čas dělení TC = LC : RZ = 791 : 600 = 1,318 min. Plazma Rychlost řezání je u této metody RZ = 4 000 mm za minutu Celkový čas dělení TC = LC : RZ = 791 : 4000 = 0,2 min. d) Vyhodnocení Pokud kvalita řezu obrobku vyhovuje všem třem metodám, nejrychleji je u obrobku provedeno dělení plazmou a to za 0,2 minuty. 18
7. Závěr Přehled cen řezů různých technologií Použitá technologie Tloušťka materiálu Cena řezu - 1 m Vodní paprsek metoda 10 mm (jak. 12 050) 350,- Kč AWJ 30 mm (jak. 17 042) 1010,- Kč Laser (kvalita řezu korozivzdorných ocelí jen do tloušťky 12 mm) Elektroerozivní obrábění drátové řezání Porovnání vlastností různých technologií 80 mm (jak. 19 802) 3800,- Kč 10 mm (jak. 12 050) 222,- Kč 30 mm (jak. 12 050) 287,- Kč 80 mm (jak. 19 802) Nelze vypálit obrobek 10 mm (jak. 12 050) 1645,- Kč 30 mm (jak. 17 042) 2303,- Kč 80 mm (jak. 19 802) 5761,- Kč Parametr Plazma Laser Vodní paprsek Dělitelné materiály Železné, Mimo materiálů Všechny materiály neželezné kovy s vysokou odrazivostí Teplota řezu Horký řez Teplý řez Studený řez Vliv teploty na Velký Malý Žádný materiál Kolmost řezu Silný sklon Mírný sklon Mírný sklon Výronek v místě řezu Částečně Částečně Bez výronku Drsnost řezané plochy Výrazné vlny Malá drsnost 3.2 Malá drsnost 3.2 Vliv tvrdosti řezaného Nemá vliv Nemá vliv Malý vliv materiálu Řezaní plastů Nelze Problematický Ano Reliéfní obrábění Nelze Je možné Výjimečně Velikost materiálu Pro velké díly Malé i velké díly Malé i velké díly Tloušťka materiálu Velké a střední tloušťky Malé tloušťky Malé a střední tloušťky Tvarová složitost Jednoduché Komplikované tvary Komplikované tvary tvary Vznik emisí Velké množství Malé množství dýmu Bez exhalací dýmu Přesnost ±0,25 ±0,1 ±0,1 19
Porovnání výhod a nevýhod technologií Technologie Výhody Autogenní Pro střední a větší tloušťku materiálu. Hospodárné použití několika hořáků, malé investiční a provozní náklady. Plazma Laser Vodní paprsek Provoz jednoho a více hořáků podle série. Řezání všech elektricky vodivých materiálů. Řezání vysoce pevné konstrukční oceli s menším tepelným příkonem. Vysoká řezná rychlost (až 10x vyšší než autogenní). Velmi dobrá automatizace. Řezání plazmou pod vodou. Pro velmi malé tepelné ovlivnění řezaného materiálu a malou hladinu hluku v okolí pracoviště. Vysoká přesnost řezaných dílů u slabé a střední tloušťky materiálů. Řezání velmi malých otvorů, úzkých pásků, ostroúhlých tvarů, výroba komplexních obrysových dílů. Pravoúhlá řezná hrana. Velmi dobrá automatizace. Velmi malé přivedené teplo, žádná deformace obráběného předmětu. Velmi malá šířka řezné spáry 0,2 0,4 mm. Vysoká řezná rychlost u tenkých materiálů. Řezání kovových, nekovových a kompozitních materiálů, velkých materiálů a tloušťek. Žádné metalurgické změny na řezné ploše, žádný přívod tepla. Úzká řezná spára, vertikální řezání, vysoká rozměrová stálost obráběných předmětů, vynikající kvalita řezu. Dobrá automatizace průběhu řezání. Podle druhů také provoz s více řezacími hlavami. Nevýhody Špatné řezání pod 5 mm. Materiálové zakřivení - nutné rovnání. Vysoký přívod tepla, velká tepelně ovlivněná oblast. Malá rozměrová stálost u opakujících se řezů následkem vlivu tepla. Malá řezná rychlost. Omezí použití do 160 mm u suchého řezání a 120 mm u řezání pod vodou. Poněkud širší řezná spára. Vysoký přívod tepla, velká tepelně ovlivněná oblast. Vysoké investiční a provozní náklady vysoká spotřeba plynů. Omezení tloušťky materiálů konstrukční ocel do 20 mm. Vysokolegovaná ocel do 15 mm, hliník do 15 mm. Nutné přesné řízení vzdálenosti hořáku od povrchu obrobku. Omezení stability paprsku. Snížení stability procesu u řezání lesknoucí se plochy materiálu. Vysoké investiční a provozní náklady. Relativně malá řezná rychlost u tvrdých materiálů. Hlučný a mokrý způsob řezání. Nemožnost použití pro ruční řezání. 20
M102 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí vodního paprsku - kámen, nerez, plast ve Slováckých strojírnách, a.s. (SUB, a.s.) Vysokotlaký vodní paprsek Výhody absence tepelného ovlivnění, řez téměř jakýchkoli materiálů, možnost nahradit soubor operací, (dělení, vrtání, frézování). Nevýhody - nevyhnutelný kontakt s vodou, - omezená možnost dělení malých dílců. Použitý stroj - PTV WJ2030-1Z 21
M103 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí laseru a kyslíko - acetylénovém plamenu v SUB, a.s. Pomocí laserového paprsku - ocelový profil Pomocí kyslíko - acetylénového plamenu - ocelový plech Laserový paprsek Princip CO2 laseru - aktivním prostředím jsou CO2, - buzení je elektrickým výbojem, který zapaluje směs plynů CO2. 22
Tavné řezání Oxidační řezání Výhody Nevýhody - dělený materiál lokálně nataví přeměnou energie laserového paprsku, - tavenina se odděluje proudem čistého inertního plynu (dusík). - od tavného řezání se liší pouze použitím kyslíku, - vzájemným účinkem kyslíku s roztaveným kovem vzniká exotermní reakce. - vysoká přesnost řezaných dílů u slabých a středních tloušťek materiálu, - řezání velmi malých otvorů, úzkých pásů, - pravoúhlá řezná hrana, - vysoká řezná rychlost. - omezení tloušťky materiálu, - omezení stability paprsku u řezání oceli s normálním obsahem Si a P, - snížení stability procesu u řezání lesklých povrchů. 23
Použitý stroj Trumatic 4030 24
Kyslíko - acetylénový plamen Princip Výhody Nevýhody - materiál zahřátý na zápalnou teplotu musí hořet v kyslíkovém proudu, - zápalná teplota musí být nižší než bod tavení materiálu - materiál shoří dříve, než se roztaví, - bod tavení oxidu materiálu (struska) musí být nižší než bod tavení, aby se struska dala tlakem kyslíku vyfoukat. - nízká cena dělení, - možnost dělení tlustých plechů, - možnost přípravy hran pro svařování. - omezení jen na nízkouhlíkové oceli, - poměrně hrubý řez, - potřeba větších přídavků na dodatečné obrábění výpalků. 25
M104 Praktické ukázky beztřískové dělení materiálů pomocí ruční plazmy a TRUMATIC 120 na Střední průmyslové škole a Obchodní akademii Uherský Brod 1. Pálení materiálu pomocí ruční plazmy 1.1. Dělení materiálu plazmou Plazma je žhavý ionizovaný plyn. Plazma působí tak rychle, že není třeba předehřívání, které by roztavilo materiál. Plazmovým hořákem můžeme dělit legované oceli, neželezné kovy a nekovy. Mezi wolframovou elektrodou a řezací tryskou se nejprve zapálí vznikne pilotní elektrický oblouk. 1.2. Ruční dělení plazmou Jedním ze zařízení, které mohou ručně řezat materiál, je Plazma PROF 55. Plazma PROF 55 je klasické zařízení konvenční konstrukce, které umožňuje vysoce kvalitní dělení veškerých vodivých materiálů plazmovým paprskem. Hořák je veden ručně nebo pomocí šablony, pravítka apod. Obr. 1: Pohled na ovládací panel Obr. 2: Připojení na vzduchovou soustavu, tlak 5 barů Obr. 3: Připojení do el.sítě Obr. 4: Připojení kostřícího kabelu 26
Obr. 5: Nastavení pracovního napětí Obr. 6: Řezací hořák CEBORA Obr. 7: Pálení materiálu podle šablony Obr. 9: Max. tloušťka materiálu 10 mm Obr. 9: Při stlačeném tlačítku proudí hořákem stlačený vzduch Obr. 10: Šablona a výpalek 27
2. Kontrola a příprava CNC zařízení pro práci 2.1. Princip vysekávání Princip vysekávání spočívá v sestavení Střižná síla F nástrojů zvaných razník a matrice do jednotky tak, aby tvar i velikost razníku procházel přesně Matrice matricí. Při svislém přímočarém pohybu razníku do matrice dojde k vytvoření otvoru požadovaného tvaru (podle tvaru razníku a matrice) do materiálu, který se nachází právě mezi těmito nástroji. Celá sestava se skládá z razníku, který je upevněn do ustavovacího kroužku. Stěrač má za úkol odstranit nečistoty nebo drobné třísky z razníku a matrice. To vše je upevněno do držáku. V případě plochých razníků nebo razníků speciálních tvarů musí dojít ke správnému sestavení děrovacích nástrojů a to na přístroji zvaném Quickset. Sestava děrovacích nástrojů je pak vložena do zásobníku a stroj podle požadovaného programu nástroje sám vyměňuje. Razník Materiál Odpad Obr. 1: Princip vysekávání Obr. 2: Sestavené nástroje 28
2.2. Sestavení a příprava nástrojů Razník Stěrač Matrice Sestava Obr. 3: Sestava nástrojů Střižná vůle Střižná vůle zajišťuje nepoškození nástrojů při vysekávání. Střižná vůle je rozdíl mezi rozměrem razníku a matrice. Tento rozdíl se mění podle síly a druhu vysekávaného materiálu. Při větší síle vysekávaného materiálu volíme větší vůli mezi jednotlivými nástroji. Obr. 4: Střižná vůle Při zpracování silných materiálů se špatně zvolenou matricí se bude silně zatěžovat střižná hrana razníku. Díky tomu se znatelně zkrátí životnost razníku. Střižná hrana se může až odlamovat. 29
Obr. 5: Tabulka vůlí pro nástroje 2. 3. Příprava stroje Stroj připojíme ke vzduchové soustavě a zapneme hlavním vypínačem. Automatická kontrola je provedena ihned po načtení řídicího systému. Po kontrole obsluha spustí najetí referenčních bodů. Stroj je připraven. Obr. 6: Hlavní vypínač Obr. 7: Připojení na vzduch 30
Obr. 8: Základní pracovní jednotka C X Y Obr. 9: Posuvný stůl v ose Y Obr. 10: Rotační razící hlava s upevněným nástrojem Ochranné pomůcky při práci se zařízením Jedním z rizikových faktorů, které mohou způsobit závažná poranění, jsou pohyblivé části stroje, zejména pracovní stůl vykonávající pohyb v osách X a Y. Při tomto pohybu může dojít k nárazu do pracovníka nebo jeho části těla. Proto nesmí obsluha vyřazovat z činnosti zařízení, která stroj vypnou při vstupu pracovníka do pracovního prostoru (laserový paprsek). Dalším rizikem, které může způsobit závažná poranění, je přímo střižné místo. V případě zaseknutí nástroje nesmí obsluha samostatně bez pověřeného pracovníka údržby nástroj z rotační hlavy mechanicky vytahovat. Jakoukoliv závadu na elektroinstalaci musí pracovník hlásit pověřenému zaměstnanci údržby a nesmí ji samostatně odstraňovat. 31
3. Praktické ukázky sekání a vysekávání Obr. 11: Vysekaný dílec Obr. 12: Vysekaný dílec Obr. 13: Vysekaný dílec Obr. 14: Vysekaný dílec Obr. 15: Vysekaný dílec 32
Literatura [1] Dillinger Josef a kol. Moderní strojírenství pro školu i praxi. 1.vydání. Praha: Europa- Sobotáles cz s.r.o., U Slavie 4, 100 00 Praha 10 2007. 612 s. ISBN 978-80-86706-19-1 [2] Interní materiály SPŠOA - Metodika svařování pro svářečské centrum. 33
Vydal: Střední průmyslová škola a Obchodní akademie Uherský Brod www.spsoa-ub.cz Uherský Brod, červen 2012 Vytvořeno v rámci projektu Centrum vzdělávání pedagogů odborných škol, reg. č. CZ.1.07/1.3.09/03.0017 Podpořeno Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky prostřednictvím Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost 34