FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 1

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 1

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 2.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 3

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 4 Abstrakt Z hlediska potřeb praxe patří dělení materiálu mezi první operace při výrobě. Při dělení materiálu se používají různé konvenční i nekonvenční metody. Mezi základní nekonvenční metody patří řezání vodním paprskem dvojího typu AWJ, řezání abrazivním vodním paprskem a WJM, řezání čistým vodním paprskem. V technologickém procesu se této metody využívá i pro řezání tvarově náročných součástí téměř ze všech druhů materiálů. Klíčová slova Technologická základna, konvenční metody obrábění, nekonveční metody obrábění, vodní paprsek. Abstract In terms of needs of practice, material slicing is one of the first operations at manufacture or fabrication. During the slicing process different conventional and non-conventional methods are used. Among the basic non-conventional methods is water jet cutting of two types: Abrasive Water Jet cutting (AWJ) and Water Jet Machining (WJM). This method is used in the technological process also for cutting devices of unique shapes and diverse materials. Key words Technological basis, conventional machining methods, non-conventional machining methods, water jet. Bibliografická citace Kunhart, J. Nasazení nekonvenční metody vodního paprsku do technologického procesu: Diplomová práce. Brno:Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Ústav strojírenské technologie, 2009. 50 s., 0 příloh. Vedoucí diplomové práce Ing. Karel Osička.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 5 Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma nasazení nekonvenční metody vodního paprsku do technologického procesu vypracoval samostatně s použitím odborné literatury a pramenů, uvedených na seznamu, který tvoří přílohu této práce. Datum:15.5.2009. Podpis diplomanta.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 6 Poděkování Děkuji tímto Ing. Karlu Osičkovi, za cenné připomínky a rady při vypracování diplomové práce.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 7 OBSAH Abstrakt...4 Klíčová slova...4 Abstract...4 Key words...4 Bibliografická citace...4 Prohlášení...5 Poděkování...6 ÚVOD...9 1 NEKONVENČNÍ METODY OBRÁBĚNÍ...10 1.1 Pojem nekonvenční metody...10 1.2 Základní druhy nekonvenčních metod...11 1.2.1 Elektroerozivní obrábění...12 1.2.2 Obrábění paprskem plazmy...13 1.2.3 Obrábění paprskem laseru...14 1.2.4 Obrábění paprskem elektronů...15 1.2.5 Elektrochemické obrábění...16 1.2.6 Chemické obrábění...17 1.2.7 Ultrazvukové obrábění...17 1.2.8 Obrábění vodním paprskem...17 2 NEKONVENČNÍ METODA ŘEZÁNÍ VODNÍM PAPRSKEM...18 2.1 Historie řezáním vodním paprskem...18 2.2 Popis technologického zařízení stroje...19 2.3 Modelová řada EKO využívaná ve firmě KAROSERIA a.s...20 2.3.1 Charakteristika stroje...20 2.3.2 Příslušenství stroje...21 2.4 Princip řezání vodním paprskem...26 2.4.1 Charakteristika obrábění vodním paprskem...27 2.4.2 Řezání čistým vodním paprskem...27 2.4.3 Řezání vodním paprskem s abrazivní příměsí...30 2.4.4 Chyby vzniklé řezáním vodním paprskem...35

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 8 2.4.5 Oblasti využití vodního a abrazivního vodního paprsku...39 3 INTERPRETACE MĚŘENÍ...40 3.1 Měření kvality řezu při různé rychlosti...40 3.1.1 Kvalita řezu materiálu při rychlosti v 1...40 3.1.2 Kvalita řezu materiálu při rychlosti v 2...41 3.1.3 Kvalita řezu materiálu při rychlosti v 3...41 3.1.4 Výsledky měření...42 3.2 Porovnání vodního paprsku a vysekávacího lisu...43 3.2.1 Vzorek řezaný vodním paprskem...43 3.2.2 Vzorek dělený vysekávacím lisem...44 3.2.3 Výsledky měření...45 EKONOMICKÝ ZÁVĚR...46 ZÁVĚR...48 SEZNAM LITERATURY...49 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK...50

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 9 ÚVOD Z hlediska potřeb praxe patří dělení materiálu mezi první operace při výrobě. Výsledkem této operace je hotový výrobek. Při dělení materiálu lze použít různé konvenční i nekonvenční metody, mezi které patří řezání okružní pilou, vodním paprskem, laserem, plazmou apod. Tato diplomová práce je zaměřena na téma Nasazení nekonvenční metody vodního paprsku do technologického procesu. V praxi se využívají dva druhy řezání vodním paprskem, AWJ - obrábění abrazivním vodním paprskem a WJM - obrábění čistým vodním paprskem. Metoda dělení materiálu vodním paprskem se využívá i ve firmě KAROSERIA a.s., ve které v současné době pracuji (www.karoseria.cz). Společnost Karoseria je zaměřena na výrobu automobilových nástaveb, zámečnické a lisařské práce. Ve výrobním procesu se uplatňuje řezání vodním paprskem modelové řady EKO, který je popsán v jedné z kapitol této diplomové práce. Využívá se zejména řezání typu AWJ (abrazivní vodní paprsek), které je vhodnější pro ocelové materiály, keramiku, sklo Technologie řezání vodním paprskem byla zakoupena před čtyřmi lety z důvodu rozšíření nového výrobního programu. V současné době dochází při jeho využívání k útlumu z ekonomických důvodů (vysoké náklady) a kromě vodního paprsku se využívá nově zakoupeného vysekávacího lisu TRUMPF TruPunch 3000. Součástí této práce je také ekonomické zhodnocení, které je zaměřeno na porovnání kladů a záporů ve využití vodního paprsku a vysekávacího lisu při dělení materiálu.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 10 1 NEKONVENČNÍ METODY OBRÁBĚNÍ 1.1 Pojem nekonvenční metody Nekonvenční metody obrábění zaznamenaly rychlý vývoj v druhé polovině 20. století. Přispěl k tomu rozvoj počítačové techniky, nové druhy konstrukčních materiálů (kompozitní materiály), kvantová elektronika a nové technologie zpracování materiálů. Nekonvenční (progresivní) metody používají odlišnou technologii zpracování materiálu než metody konvenční. Hlavním rozdílem je použití jiné formy energie než je energie mechanická. Při opracování materiálu se nepoužívá klasický řezný nástroj s řeznou hranou, ale k opracování se využívá působení různých fyzikálních nebo chemických jevů. Časté použití názvu progresivní metody místo metody nekonvenční souvisí s tím, že každá tato metoda je spojena s určitým technologickým pokrokem ve výrobě a s procesy řízení a automatizace. Progresivita těchto metod spočívá v tom, že sú založené na elektrických, chemických a tepelných princípoch úberu materiálu (v případe obrábění), kde v priebehu procesu nástroj a obrobok nie sú v priamom kontakte, ale v určitém regulovatelnej vzdialenosti od seba. [1] U konvenčních metod naopak dochází k úběru materiálu pomocí mechanického působení střihem (např. soustružení, frézování) nebo abrazivním působením nástroje na povrch broušením. V současné době mezi nekonvenční metody obrábění patří například elektroerozivní obrábění, obrábění paprskem plazmy, obrábění paprskem laseru, obrábění paprskem elektronu, elektrochemické obrábění, chemické obrábění, ultrazvukové obrábění a obrábění vodním paprskem.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 11 1.2 Základní druhy nekonvenčních metod Podle převládajících účinků oddělování materiálu je možné provést následující třídění nekonvenčních metod obrábění: a) Oddělování materiálu tepelným účinkem: elektroerozivní obrábění, obrábění paprskem plazmy, obrábění paprskem laseru, obrábění paprskem elektronů. b) Oddělování materiálu elektrochemickým nebo chemickým účinkem: elektrochemické obrábění, chemické obrábění. c) Oddělování materiálu mechanickým účinkem: ultrazvukové obrábění, obrábění paprskem vody. [2] Tyto nekonvenční metody jsou určovány různými technickými parametry (tab. 1.2.1) Metoda Elektrojiskrové obrábění Obrábění paprskem laseru Obrábění paprskem elektronů Obrábění paprskem plazmy Elektrochemické obrábění Elektrochemické broušení Ultrazvukové obrábění Obrábění paprskem vody Drsnost Ra (µm) Stupeň přesnosti IT Hloubka ovlivněné vrstvy (µm) Úběr (cm 3.min -1 ) Měrná spotřeba energie (kwh.cm -3 ) 50 až 0,2 6 až 12 10 až 300 10-4 až 0,4 0,1 až 1 50 až 6,3 * 100 10-4 8 až 13 50 až 6,3 beze změn 10-2 až 0,4 500 až 800 100 2,5 až 1,6 9 až 12 beze změn 0,05 až 0,5 0,1 až 0,3 0,8 až 0,2 6 až 9 beze změn 10-2 0,04 až 0,08 6,3 až 0,4 7 až 9 beze změn 10-2 až 10 0,07 až 0,8 50 až 12 * beze změn Tab. 1.2.1 Technické parametry nekonvenčních metod obrábění [2] * přesnost těchto metod je odvislá od síly materiálu u obrábění paprskem laseru je tato hodnota ± 0.1mm a u obrábění paprskem vody ± 0.15mm

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 12 1.2.1 Elektroerozivní obrábění Při elektroerozivním obrábění dochází k úběru materiálu díky periodicky opakujícím se elektrickým, případně obloukovým výbojům. Obrábění probíhá na dvou elektrodách oddělených jiskrovou mezerou velikosti 0,01 až 0,5 mm a ponořených v dielektrické kapalině. Výboj mezi elektrodami vzniká v místě nejsilnějšího elektrického napěťového pole, které vytváří ionizovaný (vodivý) kanál umožňující přechod jiskry mezi nástrojem a obrobkem. [2] Při elektrickém výboji dochází k natavení a odpaření materiálu jak na elektrodě, tak na obrobku. Obr. 1.2.1.1 Princip elektroerozivního obrábění [2] 1 generátor, 2 obrobek, 3 pracovní vana, 4- pracovní kapalina, 5 pracovní mezera, 6 nástrojová elektroda, 7 posuv nástrojové elektrody Elektroerozivní obrábění můžeme rozčlenit podle fyzikálních podmínek úběru materiálu na: elektrojiskrové obrábění, anodomechanické obrábění.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 13 1.2.2 Obrábění paprskem plazmy Při obrábění paprskem plazmy dochází k postupnému odtavování a odpařování materiálu paprskem plazmy, který vychází vysokou rychlostí z plazmového hořáku. Plazma je směs volných elektronů, kladně nabitých iontů a neutrálních atomů. Teplota plazmy je 10 000 až 30 000 C. Při procesu obrábění je zapotřebí použít plyn vodík, argon, vzduch, dusík a jejich směsi. Obr. 1.2.2.1 Schéma plazmového hořáku [2] 1 chladicí voda, 2 vstup plynu vytvářejícího plazmu, 3 keramická komora, 4 chladicí voda, 5 mosazná hořáková hlavice, 6 měděná špička, 7 měděná tryska, 8 vnější oblouk, 9 vysokofrekvenční zdroj pro zažehnutí pomocného oblouku, 10 - obrobek.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 14 1.2.3 Obrábění paprskem laseru Obrábění paprskem laseru probíhá na principu odebírání materiálu působením úzkého paprsku silného monochromatického světla, které je soustředěné na velmi malou plochu. V místě dopadu se mění energie světleného záření na tepelnou energii. Tato teplota (10 4 C) způsobí roztavení, případně odpaření materiálu obrobku. Obr. 1.2.3.1 Schéma obrábění laserem [2] 1 stimulace (xenonová výbojka), 2 nepropustné zrcadlo, 3 optický rezonátor, 4 polopropustné zrcadlo, 5 světelný výstup, 6 řezný plyn, 7 obrobek

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 15 1.2.4 Obrábění paprskem elektronů Při obrábění paprskem elektronů dochází k dopadu soustředěného svazku elektronů o vysoké rychlosti na obráběný materiál. Tím se materiál natavuje a následně dochází k odpařování. Obr. 1.2.4.1 Schéma obrábění paprskem elektronů [2] 1 vakuová komora ( 10-5 mm Hg), 2 žhavená katoda, 3 anoda, 4 elektronový paprsek, 5 elektromagnetické řízení paprsku, 6 dopad paprsku, 7 - obrobek

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 16 1.2.5 Elektrochemické obrábění Při elektrochemickém obrábění dochází k řízenému oddělování materiálu anodickým rozpouštění v elektrolytu. Eletrkolyty jsou většinou roztoky anorganických solí (chlorid sodný, chlorid draselný nebo nitrid sodný). V tomto procesu je obrobek anoda a nástroj katoda. Vodní roztok (elektrolyt) prochází mezi nástrojem a obrobkem za působení stejnosměrného proudu o nízkém napětí a tím je způsobeno rozpouštění materiálu na obrobku. Obr. 1.2.5.1 Principální schéma elektrochemického obrábění [2] 1 obvod plynných produktů, 2 posuv nástroje, 3 filtr, 4 nástroj, 5 pracovní mezera, 6 obrobek, 7 přípravek, 8 zdroj stejnosměrného proudu, 9 izolace, 10 odstředivka, 11 použitý elektrolyt, 12 regenerovaný elektrolyt, 13 čerpadlo, 14 - ventil

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 17 1.2.6 Chemické obrábění Chemické obrábění probíhá jako řízené odleptávání vrstev materiálu o tloušťce několika setin milimetru do několika milimetrů z povrchu obrobku. Je založené na chemické reakci mezi obráběným materiálem a pracovním prostředím (kyselina nebo hydroxid). Plochy, které nemají být leptány, se chrání speciálním povlakem, tj. maskou. Z chemického obrábění se nejvíce uplatňuje: metoda chemického prostřihování, metoda chemického rozměrového leptání. 1.2.7 Ultrazvukové obrábění Při ultrazvukovém obrábění se využívá ultrazvukových vibrací nástroje, který opracovává materiál. Ultrazvukové obrábění se provádí ve dvou způsobech: ultrazvukové nárazové broušení, rotační obrábění ultrazvukem. 1.2.8 Obrábění vodním paprskem Při obrábění vodním paprskem je řezným nástrojem paprsek vody s vysokým tlakem a rychlostí. V praxi se využívají dva typy obrábění vodním paprskem: řezání čistým vodním paprskem, řezání vodním paprskem s abrazivní příměsí.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 18 2 NEKONVENČNÍ METODA ŘEZÁNÍ VODNÍM PAPRSKEM 2.1 Historie řezáním vodním paprskem Technologie řezání a dělení materiálu vodním paprskem (hydrodynamické obrábění) je známé už několik desetiletí. Na začátku roku 1970 došlo k vylepšení technologie vodního paprsku, který se stal velice účinným na opracování a dělení dřeva a plastů. Tato technologie využívala jako řezný nástroj vysokotlakový a vysokorychlostní proud vody (tlak vody asi 380 MPa). Později se začalo přidávat jemné brusivo, které zvýšilo účinnost řezání a tím se také zvýšila možnost využití řezání vodním paprskem. Technologie řezání vodním paprskem s abrazivní příměsí se začalo využívat od roku 1983 a to pro řezání skla. Později se tato technologie začala uplatňovat při obrábění a opracování různých kovových i nekovových materiálů (slitiny, nerezové ocele, legované uhlíkové ocele, nástrojové ocele, měď, hliník, titan, beton, keramika, mramor, žula, těsnící a pěnové materiály, podlahové krytiny, apod.). Řezání vodním paprskem s abrazivní příměsí má mnoho předností, mezi které patří zejména: schopnost řezat rovinné i tvarově složité plochy, vysoká rychlost řezání, minimální tepelné ovlivnění povrchu, malé deformační napětí, možnost řezat v různých směrech, schopnost dělit vícesložkové kompozitní materiály, bezprašnost řezu, vysoká spolehlivost a jednoduchost obsluhy, řízení pomocí NC a CNC strojů nebo manuální řízení. Původně byla technologie řezání vodním paprskem využívána především v leteckém, kosmickém a báňském průmyslu. V současné době se tato technologie rozšířila do různých průmyslových odvětví, ve kterých se používá k obrábění těžko obrobitelných materiálů.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 19 2.2 Popis technologického zařízení stroje Technologické zařízení vodního paprsku se skládá z několika částí: a) hydraulická jednotka slouží k vytvoření vysokého tlaku vodního paprsku pomocí systému hydraulických pump, b) multiplikátor je částí hydraulické jednotky, slouží ke zvyšování tlaku vody (380 MPa), c) akumulátor tlaku slouží k udržování stejného tlaku a rychlosti proudící vody. Je to vysokotlaká nádoba, která tlumí nárazy v kapalině, které vznikají pohybem paprsku, d) filtry filtrují kapalinu a odvádějí nečistoty do velikosti 1,2-0,5 µm, e) potrubí na rozvod vody skládá se z různých druhů potrubí a spojovacích prvků, které jsou vyrobené z nerezavějící oceli, f) dvojcestný ventil slouží k přívodu případně zastavení přívodu proudu kapaliny, g) dýza nejdůležitější část celého zařízení. Má vliv na kvalitu řezného paprsku a kvalitu řezu, h) přísady na úpravu vody nejvýhodnější k použití je demineralizovaná a neionizovaná voda. Jako přísady (aditiva) se používají různé polymery s lineárními molekulami, i) lapač vody je to nádoba na zachytávání vodního paprsku, který prochází materiálem. Slouží také k redukci hlučnosti a pojímání abrazivní směsi. Nádoba musí být dostatečně hluboká, t. j. 300 600mm, z důvodu lámání vodního paprsku, který nesmí dosáhnout na dno lapače vody.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 20 2.3 Modelová řada EKO využívaná ve firmě KAROSERIA a.s. 2.3.1 Charakteristika stroje Ve firmě KAROSERIA a. s. se využívá zařízení od firmy TPV modelové řady EKO (obr. 2.3.1.1) Modelová řada EKO má tyto výhody: menší škála formátu pracovního prostoru od 1x1m až 3x10m, jeden Z-ový suport, lehká nosná konstrukce z AL profilů, lineární vedení s rolnami, kalené ozubené hřebeny a nerezové pastorky, přesné planetové převodovky se servomotory, komponenty od renomovaných dodavatelů. Obr. 2.3.1.1 Stroj WJ 2030B- 1Z- EKO [4]

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 21 2.3.2 Příslušenství stroje K zařízení WJ 2030B-1Y-EKO patří tato příslušenství: A. Řídicí systém PTV 886 (obr.2.3.2.1 a obr. 2.3.2.2) Řídicí systém je založen na průmyslovém PC v prostředí Windows XP. Software řídicího systému zahrnuje funkce CNC řízení a řízení procesu řezání. CNC řízení: různé typy transformace souřadného systému (rotace, posunutí ), předpočet trajektorie s plánování rychlosti podle dynamických možností stroje. Řízení řezacího procesu: nastavení řezných podmínek (tryska, tlak čerpadla, abrazivo ), vestavěná materiálová databáze, možnost volby typu a tloušťky materiálu až na řídicím systému, kdy systém sám určí rychlost,nebo v CAD/CAM softwaru (obr. 3), funkce MFC řídí řeznou rychlost tak, aby se optimalizovala odchylka mezi horní a spodní stranou řezu při požadované kvalitě. Obr. 2.3.2.1 Řídicí systém PTV 886 [4]

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 22 Obr. 2.3.2.2 Řídicí systém PTV 886 obrazovka řídicího pultu [4] B. Software (obr. 2.3.2.3) Pro zpracování CNC programu se používá software Wrykrys CAD/CAM, který je dodán firmou PTV. Jedná se o český produkt, který je komplexní není modulární a má možnost využití mnoha jazykových verzí. Obr. 2.3.2.3 Software Wrykrys CAD/CAM [4]

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 23 C. Čerpadlo PTV JETS 2.2/60 (obr.2.3.2.4) Tento typ čerpadla se používá pro vícehlavé řezání čistým vodním paprskem nebo pro abrazivní řezání malou vodní tryskou velikosti 10. Zařízení obsahuje filtrační jednotku, vstupní vody do čerpadla, automatický odpouštěcí ventil, pomalý náběh tlaku, vnitřní diagnostický systém. Technické parametry multiplikátor model H2O 1 kus max. pracovní tlak 415 MPa elektrický příkon 22 kw množství řezací vody 2,2l/min elektromotor Siemens hydraulické čerpadlo Casappa PLC řízení počet tlakových úrovní 10 max. hmotnost 1 800 kg max. hloubka 1 300 mm max. šířka 1 250 mm max. výška 1 200 mm min. tlak vstupní vody 3,5 bar max. tlak vstupní vody 6 bar Ph řezací vody 6-8 náplň hydraulického oleje 140 l typ hydraulického oleje chlazení hydraulického oleje HM 46 olej/voda (deskový chladič) olej/vzduch (voštinový chladič s ventilátorem) Obr. 2.3.2.4 PTV JETS 2.2/60 [4]

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 24 D. Tlakový dopravní systém (obr. 2.3.2.5) Tlakový dopravní systém obsahuje dva zásobníky o objemu 10 l. Zásobník při zapojení a ovládání umožňuje kontinuální dopravu abrazivního materiálu. Materiál je doplňován z horní násypky přes ovládací klapku. Tento systém je řízen plně automaticky a elektronicky, kromě nasypávání abraziva. Obr. 2.3.2.5 Tlakový dopravní systém [4] E. Dávkovač abraziva ATD IV (obr. 2.3.2.6) Za pomoci dávkovače abraziva lze plynule měnit průtok abraziva během řezu, aniž by bylo třeba zastavit řezání. Regulací (automatickou či manuální) lze snížit spotřebu abraziva a tím dochází k úspoře abraziva a snížení provozních nákladů. Při použití tohoto zařízení se snižuje spotřeba tlakového vzduchu a riziko ucpání abrazivní trysky při propalování materiálu.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 25 Obr. 2.3.2.6 Dávkovač abraziva ATD IV [4] F. Abrazivo Ve firmě KAROSERIA a.s. se jako abrazivo používá materiál australského původu granát GMA. Tento materiál je charakteristický svojí tvrdostí a pevností zrn, což zvyšuje produktivitu a kvalitu řezu. Vysoce přesné třídění zaručuje 100% efektivitu bez prachu a nadměrných zrn, a tím také trvale optimální řezné podmínky a stabilní přísun abraziva bez ucpávání abrazivní trysky. Materiál je vhodný pro všechny aplikace řezání (uhlíkové oceli, mědi, žuly, hliníku, gumy, skla, korozivzdorné oceli, mramoru, dřeva a dalších materiálů). Chemické složení SiO2 36% Al2O3 20% FeO 30% Fe2O3 2% TiO2 1% MnO 1% CaO 2% MgO 6% Minerální složení Granát 97-98 % Ilmenit 1-2 % Zirkon < 0,2 % Křemen (volný oxid křemičitý) < 0,5 % Ostatní < 0,25 %

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 26 2.4 Princip řezání vodním paprskem Při řezání vodním paprskem se rozlišují dvě základní metody: hydrodynamické obrábění obrábění čistým vodním paprskem (WJM Water Jet Machining), obrábění abrazivním vodním paprskem s příměsí jemného brusiva (AWJ Abrasive Waterjet Machining) U obou metod řezání dochází k odebírání materiálu mechanickým účinkem způsobeným dopadem vodního proudu s vysokou rychlostí a kinetickou energií. Přidáním abraziva se mechanický účinek dopadu zvyšuje. Paprsek vody proniká do obrobku a postupně ztrácí svou kinetickou energii a dochází k jeho vychýlení. Průběh dráhy vodního paprsku a jeho vychýlení je znázorněn na obr. 2.4.1. [1] Obr. 2.4.1 Schematické znázornění procesu řezání vodním paprskem a dráhy paprsku [1] N vzdálenost ve svislém směru, kterou projde paprsek za čas t r poloměr zaoblení paprsku S délka stopy paprsku podle čelní plochy řezu (m) α úhel vychýlení paprsku mezi skutečným směrem paprsku v řezu a výchozím směrem paprsku

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 27 2.4.1 Charakteristika obrábění vodním paprskem Pro obrábění čistým paprskem vody a abrazivním vodním paprskem jsou charakteristické tyto parametry: materiál trysky safír, spékaný karbid, nerezavějící ocel, karbid wolframu, karbid a nitrid bóru, diamant, pracovní tlak vody 300 400Mpa, brusivo přírodní granát, křemičitý písek, minerální písek, oxid hlinitý, šířka paprsku vody 0,1 až 1,5 mm (pro abrazivní obrábění 1,2 2,5 mm), vzdálenost mezi tryskou a obrobkem 2,5 až 25 mm, spotřeba vody je závislá na průměru trysky (tryska 0,127 mm / 26l/h), rychlost paprsku 600 900 m/s, šířka řezu je závislá na typu materiálu a průměru otvoru trysky. Výhodu řezání čistým vodním paprskem a vodním paprskem s abrazivní příměsí je zejména možnost vícesměnného řezání s nulovým poloměrem zaoblení a snížení ceny za nástroj. Další výhodu je to, že není třeba provádět předem vyvrtání díry před opracováním tvaru. Při řezání paprskem vody se netvoří prach, nedochází ke zpevňování materiálu a jeho ohřívání. 2.4.2 Řezání čistým vodním paprskem Při řezání čistým vodním paprskem se využívá pouze tlaku vody bez abrazivních příměsí. Z tohoto důvodu se také odlišuje konstrukce zařízení není zapotřebí směšovací komora (viz obr. 2.4.2.1 Vysokotlaký vodní paprsek a obr. 2.4.2.2 Vysokotlaký vodní paprsek s abrazivem). Obr. 2.4.2.1 Vysokotlaký vodní paprsek [1]

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 28 Obr. 2. 4. 2. 2 Vysokotlaký vodní paprsek s abrazivem [1] Řezání čistým vodním paprskem se používá zejména pro řezání nekovových materiálů, jako jsou lamináty, grafitové kompozity, sklotextil, gumotextil. Rychlost řezání je 5 m/min (lamináty) až 400 m/min (papír, lepenky). [2] Při zvýšení tlaku vody dochází ke zvýšení rychlosti proudění, zvýší se i celková energie v trysce a tím se vytvoří předpoklady pro řezání i hrubších materiálů. Rychlost řezání různých materiálů vodním paprskem bez přidání abraziva je znázorněna v následující tabulce Tab. 2.4.2.1 Rychlost řezání vodním paprskem bez brusiva [2] Materiál Hrubost (mm) Řezná rychlost (mm/s) Průměr trysky (mm) Pracovní tlak (MPa) Azbestový obklad 18 1520 0,20 190 Gumová dlaždice 3 150 0,13 380 Sklo 300 420 0,15 350 Polypropylen 2 60 0,10 380 Polyester 12 600 0,15 380 Polyvinylchlorid 0,75 300 0,10 380 Uhlíkový kompozit 1,6 10 0,15 380 Sklolaminát 1,7 40 0,20 385 Tab. 2.4.2.1 Rychlost řezání vodním paprskem bez brusiva (2)

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 29 Obecně lze znázornit závislost jednotlivých parametrů čistého vodního paprsku do grafů: závislost rychlosti paprsku na tlaku vody (obr. 2.4.2.3), závislost výkonu paprsku na jeho rychlosti pro různé průměry otvoru trysky (obr. 2.4.2.4), závislost síly působící na obrobek na rychlosti paprsku pro různé průměry otvoru trysky (obr. 2.4.2.5). [1] Obr. 2.4.2.3 Závislost rychlosti paprsku na tlaku vody [1] Obr. 2.4.2.4 Závislost výkonu paprsku na jeho rychlosti pro různé průměry otvoru trysky [1]

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 30 Obr. 2.4.2.5 Závislost síly působící na obrobek na rychlosti paprsku pro různé průměry otvoru trysky [1] 2.4.3 Řezání vodním paprskem s abrazivní příměsí Řezání vodním paprskem s abrazivní příměsí spočívá v odebírání materiálu mechanickým účinkem dopadu úzkého vodního proudu s abrazivem za vysoké rychlosti a vysoké kinetické energie na jednotku plochy. Příměs abraziva znásobuje mechanický účinek úběru materiálu. Tento druh opracování materiálu se používá pro řezání tvrdých a velmi tvrdých materiálů rychlostmi od 10mm/min (titan, kobalt, SK) až do 2500mm/min (sklo, hliník, kompozity). (1) Hydroabrazívne delenie je technologický proces objemového odstraňovania časti obrobku stykom s tuhými časticami (abrazivom), ktoré sú unášené prúdiacim médiom (očistenou vodou). Východiskový tvar pracovného povrchu vysokorychlostného hydroabrazívneho prúdu sa vytvára v zmiešovacej trubici a závisí od priemeru vodnéj dýzy, hmotnostného toku abraziva, velikosti a tvaru abrazívnych častíc. (3)

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 31 Při hydroabrazivním opracování se úběr materiálu uskutečňuje jako výsledek opotřebení procesem eroze. Eroze je spojena s nárazem pevné částice na povrch pevného materiálu. Proces eroze závisí na úhlu α nárazu částice na povrch a na pevnostních vlastnostech materiálu. Vliv úhlu dopadu částice na povrch křehkého a tvárného materiálu (hliníku) popsal Finnie (obr. 2.4.3.1 Erozní charakteristika křehkého a tvárného materiálu podle Finnieho). Obr. 2.4.3.1 Erozní charakteristika křehkého a tvárného materiálu podle Finnieho (částice SiC, zrnitost 120, rychlost 152m/s) [1] Na model Finnieho později navázal Hashish, který navrhl model eroze částice, podle kterého zóna řezu, která je ovlivněná úhlem nárazu α částice paprsku, se dělí na dvě zóny podle převládajícího mechanizmu oddělování materiálu (obr. 2.4.3.2 Zóny řezání abrazivním vodním paprskem podle modelu, který navrhl Hashish).

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 32 Obr. 2.4.3.2 Zóny řezání abrazivním vodním paprskem podle modelu, který navrhl Hashish [1] Pro malý úhel nárazu částice (vodního paprsku) byl použit pojem zóna opotřebení řezáním materiál je řezaný nebo mikrořezaný. Tato zóna se vyskytuje do určité hloubky h c, která se vypočítá pomocí vzorce: h c C dj ma 14 2,5 π ρa u d 2 j 2 /5 v v a c [mm] (2.1) v a rychlost pohybu abrazivních částic (m/s), v c charakteristická rychlost (m/s), C experimentálně stanovená konstanta reprezentující část paprsku v řezu, d j průměr paprsku s abrazivem (mm),u rychlost posuvu (mm/s), ρ a hustota abrazivního materiálu Termín řezné opotřebení se dá chápat jako řezání nebo mikrořezání. V této zóně vzniká mikrorytí materiálu brusnými zrny abraziva. Zrno naráží na řezaný materiál, vyrývá v něm dráhu a odráží se. Úhel nárazu řezání je menší nebo se rovná úhlu α. U tvárných materiálů nastává erozivní proces při úhlu α 20-30 u křehkých materiálů dopadají částice pod úhlem α 90.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 33 Zároveň také dochází k tlumení, které může redukovat rychlost abrazivních částic až o jednu třetinu obr. 2.4.3.3 Model vytváření tlumicí vrstvy [3]. 2.4.3.3 Model vytváření tlumicí vrstvy [3] Pro velký úhel dopadu částice byl použit pojem zóna opotřebení deformací. Nadměrná deformace narážející částice na materiál způsobuje zpevnění materiálu a jeho následné štěpení nebo vylamování nárazem následující částice. U křehkých materiálů vznikají trhliny, které způsobují vylamování materiálu. Hloubka zóny deformačního opotřebení h d se určí podle vzorce: h d 1 π dj Ed u 2 1 Cf + 2 ( c) ma ( va ve) dj va ve v a [mm] (2.2) v e maximální rychlost pohybu abrazivních částic, C f koeficient tření, E d energie pro deformační opotřebení (potřebná pro úběr jednotky materiálu) Pro celkovou hloubku h platí: h = h c + h d Celková hloubka řezu h udává hloubku, do které může paprsek proniknout bez ztráty účinnosti řezání.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 34 Pokud se materiál abrazivním vodním paprskem nedělí, ale pouze řeže, dochází k řezu s nepravidelnou hloubkou, která je způsobená vychylováním paprsku a jeho nestabilitou v dolní části řezu. Příčinou nepravidelnosti může být úhel řezání, posuv paprsku, vzdálenost mezi paprskem a obrobkem. Vlastnosti opracovaného povrchu Povrch opracovaného materiálu se skládá ze dvou různých oblastí z hladké zóny a drsné (rýhované) zóny (obr. 2.4.3.4 Hladká a drsná zóna) [1]. Obr. 2.4.3.4 Hladká a drsná zóna [1] H.Ř.-hloubka řezu H.Z.-hladká zóna R.Z.-rýhovaná zóna Hladká zóna vyskytuje se v horní části řezu a je výsledkem řezného opotřebení. Drsná zóna vyskytuje se ve spodní části řezu, je rýhovaná a vzniká důsledkem deformačního opotřebení. Tyto zóny jsou ovlivňovány různými parametry zařízení abrazivního vodního paprsku: průměr trysky, tlak vody, rychlost proudění, vzdálenost trysky od obrobku, úhel sklonu paprsku, druh abraziva.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 35 2.4.4 Chyby vzniklé řezáním vodním paprskem Chyby, které vznikají řezáním vodním paprskem se týkají tří oblastí: 1) kvalita řezné plochy, 2) kvalita řezné hrany, 3) povrchové kazy. Ad 1) Kvalita řezné plochy po výstupu vodního proudu z trysky dochází ke snížení soudržnosti paprsku.toto se projevuje narůstající šířkou proudu a poklesem erozního výkonu v dolní části proudu v důsledku ztráty kinetické energie a odporu. Tím se také mění tvar řezné mezery a kvalita řezné plochy dochází k odchylkám. Odchylka kolmosti dochází k zúžení stěn opracované plochy. Základní typy odchylky kolmosti jsou: - odchylka tvaru V: vzniká při dlouhodobém působení proudu, kdy horní část materiálu eroduje více než spodní část (obr. 2.4.4.1 Odchylka kolmosti tvaru V) Obr. 2.4.4.1 Odchylka kolmosti tvaru V - odchylka obrácená (reverzní): řez je v horní části užší než v dolní části, vzniká u měkkých materiálů nebo pokud je řezání velmi pomalé. (obr. 2.4.4.2 Odchylka obrácená) Obr. 2.4.4.2 Odchylka obrácená (reverzní)

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 36 - odchylka soudková: střed řezu je širší než v horní a dolní části, vzniká u velmi hrubých materiálů (obr. 2.4.4.3 Odchylka soudková) Obr. 2.4.4.3 Odchylka soudková Nepravidelná hloubka stopy řezu jedná se o nadměrnou nerovnoměrnost hloubky stopy řezu (obr. 2.4.4.4 Nepravidelná hloubka stopy řezu) Obr. 2.4.4.4 Nepravidelná hloubka stopy řezu

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 37 Neúplný konec řezu při řezání nedojde k úplnému přeřezání materiálu v celé hloubce. Příčinou je přeskočení proudu z důvodu snížení rychlosti posuvu nebo zastavení (obr. 2.4.4.5 Neúplný konec řezu) Obr. 2.4.4.5 Neúplný konec řezu Ad 2) Kvalita řezné hrany chyby na hranách řezu vznikají poškozením řezné plochy v důsledku odstranění materiálu z oblasti řezu. V místech výstupu nástroje je vidět plastické přetváření hrany materiálu. Neúplný řez neúplný řez se projevuje ve dvou variantách. U první varianty dochází k vzniku oblasti s místně nepřeřezaným základním materiálem, který vystupuje z obráběné plochy a zůstává s ní pevně spojený. U druhé varianty dochází ke vzniku souvislé nepřeřezané oblasti na straně výstupu proudu z materiálu. Ad 3) Povrchové kazy - při řezání dochází k rozptýlení částic vody a abraziva na řezaný materiál, tím může dojít k narušení povrchu materiálu v blízkosti řezné hrany a jejím bezprostředním okolí. Plošné kazy vzhledové kazy kazy jsou rozptýlené na nejvrchnější vrstvě povrchu, jsou bez ostrých obrysů a nemají měřitelnou výšku ani hloubku. Tyto kazy se vyznačují nerovnoměrným porušením povrchu a často i zvlněním povrchu.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 38 Na místech styku povrchu materiálu (u železných kovových materiálů) s vodním proudem může dojít ke korozi povrchové vrstvy materiálu (za přítomnosti vzdušného kyslíku oxidace), viz obr. 2.4.4.6 Projev koroze na povrchu materiálu Obr. 2.4.4.6 Projev koroze na povrchu materiálu Odbarvení vzniká u materiálů, které jsou povrchově upravované (broušené, leštěné, fóliované, eloxované apod.). Příčinou je rozptýlení částic abraziva na povrch materiálu, které způsobí změnu vzhledu povrchu materiálu (obr. 2.4.4.7 Projevy změny vzhledu povrchu materiálu) Obr. 2.4.4.7 Projevy změny vzhledu na povrchu materiálu

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 39 2.4.5 Oblasti využití vodního a abrazivního vodního paprsku Technologie řezání vodním a abrazivním vodním paprskem nachází stále větší využití v různých průmyslových odvětvích: strojírenský průmysl soustružení, frézování, vrtání, dělení různých materiálů (např. Fe, Al, Cu, sklo). Nachází také široké uplatnění v kosmickém, leteckém a lodním odvětví, stavební průmysl dělení plastů, polystyrénu, keramiky, dlaždic apod, chemický průmysl dělení výbušných látek (dynamit, tuhá paliva do raketových motorů), potravinářský průmysl dělení ovoce a zeleniny v syrovém i zmraženém stavu, elektrotechnický a elektronický průmysl dělení plošných spojů, permanentních magnetů, keramiky, skla apod, gumárenský průmysl dělení gumy, plastů, vláken KEVLAR, papírenský průmysl dělení papíru, fólií, buničin, obuvnický průmysl řezání pravé a umělé kůže, plastických hmot, sklářský průmysl řezání, matování a dělení skla všech druhů, jaderný průmysl dekontaminace a odstraňování ochranných železobetonových vrstev v zařízeních pro jaderné elektrárny, čištění a odstraňování usazenin.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 40 3 INTERPRETACE MĚŘENÍ Měření bylo provedeno ve firmě KAROSERIA a.s. a bylo zaměřeno na kvalitu řezu materiálu při různé rychlosti vodního paprsku a na porovnání výhod a nevýhod řezání vodním paprskem a vysekávacím lisem. 3.1 Měření kvality řezu při různé rychlosti Pro měření byly použity tři vzorky materiálu 11373 ve tvaru čtyřhranné tyče 40x40x100mm, ČSN 42 6520, (viz obr. 3.1.1). Každý vzorek byl řezán jinou rychlostí v1, v2, v3. Cílem bylo porovnání kvality řezu při různých rychlostech, finančních nákladů při řezání a vyhodnocení nejvhodnější rychlosti v. Obr. 3.1.1 Tvar vzorku 1 3.1.1 Kvalita řezu materiálu při rychlosti v 1 Pro řezaný vzorek je stanovena rychlost v 1 = 13mm/min. Měřením bylo zjištěno, že v celém úseku řezu se objevuje zóna opotřebení materiálu řezáním. Deformační zóna se projevuje minimálně, kazy (rýhy) nejsou téměř viditelné. Úhel vychýlení paprsku mezi skutečným směrem a výchozím směrem je nepatrný (α =0-0.5 ), viz obr. 3.1.1.1 Vzorek 1, v 1 Obr. 3.1.1.1Vzorek 1, v 1

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 41 3.1.2 Kvalita řezu materiálu při rychlosti v 2 Pro řezaný vzorek je stanovena rychlost v 2 = 23mm/min. Měřením bylo zjištěno, že deformační zóna se projevuje v jedné třetině celkové hloubky řezu. Povrchové kazy (rýhy) jsou zjevně patrné, objevuje se nepravidelná hloubka řezu a nedokončení řezu v rozsahu cca 3mm, viz obr. 3.1.2.1 Vzorek 1, v 2 Obr. 3.1.2.1Vzorek 1, v 2 3.1.3 Kvalita řezu materiálu při rychlosti v 3 Pro řezaný vzorek je stanovena rychlost v 3 = 53mm/min. Měřením bylo zjištěno, že deformační zóna se projevuje ve dvou třetinách celkové hloubky řezu. Povrchové kazy rýhy jsou značně viditelné, zasahují do hloubky cca 2mm. Z důvodu vysoké rychlosti vznikla reverzní odchylka kolmosti a neúplný konec řezu v rozsahu cca 10mm. Obr. 3.1.2.1Vzorek 1, v 3

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 42 3.1.4 Výsledky měření Měřením bylo zjištěno, že nejkvalitnější řez vzniká při nejnižší rychlosti v 1 vodního paprsku. Řezaný vzorek byl při rychlosti v 1 bez viditelné deformační zóny, bez povrchových kazů a odchylka kolmosti je v celé délce řezu souměrná (cca 1,4mm). Při této rychlosti vodního paprsku není třeba dále vzorek materiálu obrábět. Nejméně kvalitní řez vznikl při rychlosti v 3 nejvyšší rychlost vodního paprsku. Na povrchu vzorku se výrazně projevila deformační zóna, povrchové kazy a neúplný konec řezu. Reverzní odchylka kolmosti je nepravidelná v celé délce řezu. Při rychlosti v 2 vodního paprsku je kvalita řezu průměrná. Povrch vzorku je téměř hladký, bez větších rýh, odchylka kolmosti je cca 1mm. Projevuje se neúplný konec řezu. Z technického hlediska je nejpřijatelnější vzorek řezaný rychlostí v 2, který má menší odchylku kolmosti, nemá viditelné kazy a neúplný konec řezu by mohl být řešitelný snížením rychlosti při dokončování řezu. Závislost času řezání na rychlosti paprsku je zaznamenán v grafu (viz obr. 3.1.4.1 Závislost rychlosti paprsku v 1, v 2, v 3 a času pro vzorek 1). Obr. 3.1.4.1 Závislost rychlosti paprsku v 1, v 2, v 3 a času pro vzorek 1

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 43 3.2 Porovnání vodního paprsku a vysekávacího lisu Pro porovnání byl použit ocelový plech 1.3x320x231 ČSN 42 5301.03/11 375 (viz obr. 3.2.1 Tvar vzorku 2). Cílem měření je porovnání kvality řezu a finančních nákladů při použití vodního paprsku a vysekávacího lisu. Obr. 3.2.1 Tvar vzorku 2 3.2.1 Vzorek řezaný vodním paprskem Pro řezání vzorku 2 byla stanovena střední rychlost v 2 = 725 mm/min, doba trvání řezu byla 1,82min. Na povrchu vzorku se objevuje působením vodního proudu koroze. Vzorek má velmi ostré hrany, nepravidelnou velikost malých děr a působením abraziva došlo ke změně vzhledu materiálu odbarvení (viz obr. 3.2.1.1 a),b) Vzorek 2 řezaný vodním paprskem). Obr. 3.2.1.1a) Vzorek 2 řezaný vodním paprskem

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 44 Obr. 3.2.1.1b) Vzorek 2 řezaný vodním paprskem 3.2.2 Vzorek dělený vysekávacím lisem Vzorek 2 byl dělený vysekávacím lisem TRUMPF TruPunch 3000 v čase 1,30 min. Pro vysekání bylo použito šest druhů razníků. Povrch vzorku je beze změny neprojevují se plošné kazy, hrany vzorku nejsou ostré, otvory mají stejný tvar (viz obr. 3.2.2.1 Vzorek 2 dělený vysekávacím lisem). Obr. 3.2.2.1 Vzorek 2 dělený vysekávacím lisem

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 45 3.2.3 Výsledky měření Měřením bylo zjištěno, že kvalita řezu vodního paprsku a dělení vysekávacím lisem je rozdílná. Při řezání vzorku 2 vodním paprskem došlo k závažnějšímu poškození materiálu hrany řezu, povrchového vzhledu (koroze), nesouměrnosti otvorů a hran. Tato poškození se budou muset odstranit při dalších operacích výrobního procesu. Při dělení vzorku 2 vysekávacím lisem k poškození materiálu nedošlo, kvalita vzorku 2 je lepší než při řezání vodním paprskem. Další úpravy vzorku 2 ve výrobním procesu nejsou nutné. Z technologického hlediska je vhodnější dělení vzorku 2 pomocí vysekávacího lisu (obr. 3.2.3.1 Vysekávací lis TRUMPF TruPunch 3000) [5]. Obr. 3.2.3.1 Vysekávací lis TRUMPF TruPunch 3000 [5]

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 46 EKONOMICKÝ ZÁVĚR Z výsledků měření vyplývá: Pro vzorek 1 Při řezání vzorku 1 paprskem o rychlosti v 1 = 13mm/min dochází k vysoké spotřebě abraziva a vody. Zároveň se také rychleji opotřebovává rošt, na kterém leží řezaný materiál. Z důvodu nízké rychlosti paprsku je kvalita řezu nejlepší, ale dochází k větší spotřebě energie. Z těchto důvodů se výroba součásti celkově prodražuje. Cena řezaného vzorku při sazbě 1500Kč/hod činí 195Kč. Při řezání vzorku 1 paprskem o rychlosti v 3 = 53mm/min dochází k nejmenší spotřebě abraziva a vody. Zároveň však díky vysoké rychlosti posuvu je řez nekvalitní se zřetelnými povrchovými kazy (rýhami). Cena řezaného vzorku při sazbě 1500Kč/hod činí 45Kč, ale pro získání požadované kvality je nutné výrobek dále opracovat a tím dochází opět k celkovému prodražení. Při řezání vzorku 1 paprskem o rychlosti v 2 = 23mm/min dochází k průměrné spotřebě vody, araziva i energie, povrchové kazy jsou v toleranci a výrobek celkově odpovídá požadované kvalitě není nutné ho dále obrábět. Cena řezaného vzorku při sazbě 1500Kč/hod činí 108Kč. Z udaných technologických podmínek se jeví tato rychlost řezání jako nejekonomičtější. Pro vzorek 2 Vzorek 2 byl řezán na vodním paprsku o rychlosti 725mm/min. Doba trvání řezu vzorku 2 byla 1,8min a to při sazbě 1500Kč/hod činí cenu 45Kč. Cenu by bylo možné snížit na 26Kč tím, že by se zvýšila rychlost řezu na 1200mm/min. Při této rychlosti by ovšem došlo k větším nepřesnostem řezu podřezání hran, nesouměrnost děr apod. Doba trvání dělení vzorku 2 na vysekávacím lisu TRUMPF TruPunch 3000 byla 1,3min. Při sazbě 800Kč/hod to činí 20Kč. Vzorek 2 dělený na vysekávacím lisu vykazuje lepší technické provedení než vzorek 2 řezaný vodním paprskem. Z uvedených důvodů lze zhodnotit dělení na vysekávacím lisu jako ekonomicky výhodnější.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 47 Celkové ekonomické zhodnocení Na základě získaných výsledků měření je možné konstatovat, že každá z technologií vodní paprsek a vysekávací lis má svá specifika. Vodním paprskem je vhodné řezat tvarově složité součásti a různé materiály o tloušťce 3-150mm. V současné době se vodní paprsek hojně využívá na řezání keramiky, skla (gravírování) a tvoření reklamních poutačů (viz obr. 1 Dlaždicová mozaika, obr. 2 Gravírování). Obr. 1 Dlaždicová mozaika Obr. 2 Gravírování Vysekávací lis je vhodné použít při dělení materiálů do tloušťky 3mm a tvarově nenáročných součástí (bez křivek). Výhodou je také možnost tvoření prolisů a ohybů (viz obr. 3 Ukázka prolisu a ohybu). Lze jej doporučit pro nižší cenovou sazbu (oproti vodnímu paprsku). Obr. 3 Ukázka prolisu a ohybu

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 48 ZÁVĚR V technologickém procesu se pro dělení materiálů používá řada konvenčních i nekonvečních metod. Tato diplomová práce je zaměřena na využití vodního paprsku (čistého vodního paprsku a vodního paprsku s abrazivem), který patří k nekonvečním metodám dělení materiálů. Řezání vodním paprskem je metoda rozšířená, vhodná pro dělení různých materiálů o tloušťce do 150mm. Součástí práce je: popis konvenčních a nekonvenčních metod dělení materiálu a vhodnost jejich využití, zmapování technologické základny ve firmě KAROSERIA, a.s., vodní paprsek značky PTV, typ EKO, podrobná charakteristika dělení vodním paprskem (s abrazivem a čistým vodním paprskem), vlastní měření porovnání rychlosti paprsku a kvality řezu, vhodnost využití vodního paprsku. Cílem práce bylo také zhodnocení využití této technologie z ekonomického hlediska, kde se prokázalo, že ne vždy je tento způsob dělení materiálu vhodný. Při výběru technologie záleží na mnoha faktorech (typ materiálu, tloušťka materiálu apod.), mezi které v neposlední řadě patří požadavky zákazníka na cenu a kvalitu výrobku.

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 49 SEZNAM LITERATURY 1. MAŃKOVÁ, I. Progresívné technologie, 1. vyd. Košice: Vienala, 2000 2. KOCMAN, K. a PROKOP, J. Technologie obrábění, 2. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2005 3. HÍREŠ, O., HATALA, M., HLOCH, S. Delenie kovových materiálov okružnou pílou, vodným prúdom a plazmovým oblúkom, 1. vyd. Ostrava, 2007 4. PTV [online]. c2000, poslední revize 11.5.2009 [cit. 2009-4-10]. Dostupné z http://www.ptv.cz/ 5. KAROSERIA [online]. c2001, poslední revize 12.5.2009 [cit. 2009-4-15]. Dostupné z http://www.karoseria.cz/

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 50 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK Symbol Popis symbolů Jednotky R a Drsnost µm IT Stupeň přesnosti - T Teplota C p Tlak vody Mpa v p Rychlost paprsku m.s -1 α Úhel vychýlení paprsku rad S Délka stopy mm r Poloměr zaoblení paprsku mm N Vzdálenost ve svislém směru mm H Hrubost - v a Rychlost pohybu abrazivních částic m/s v c Rychlost charakteristická m/s d j Průměr paprsku s abrazivem mm u Rychlost posuvu m/s ρ a Hustota kg.m -3 C Experimentální stanovena konstanta - v e Rychlost max.pohybu abrazivních částic m/s C f Koeficient tření - E d Energie pro def. opotřebení J Zkratka WJM AWJ Význam zkratky Obrábění čistým vodním paprskem Obrábění abrazivním vodním paprskem