Dílenské stroje a nářadí - Katedra zemědělské, dopravní a

e
e
e
Dílenské stroje a nářadí
Interní učební text
e
Ing. Antonín Dolan, Ph.D.
ČeeeeeeeeČeeeeeeeeeeee5
Úvod
Předložený učební text je určen studujícím Zemědělské fakulty v Českých Budějovicích,
Katedry zemědělské, dopravní a manipulační techniky.
Je zpracováno podle osnov předmětu Dílenské stroje a nářadí. Slouží k osvojení
teoretického základu, který je nutný pro praktická cvičení. Učební text obsahově zapadá do
souboru skript a učebnic z oblasti strojírenské technologie. Jeho úkolem je seznámit posluchače
se základy dílenských a opravářských provozů a získat přehled o základních strojírenských
technologiích a technické terminologii.
Osnova přednášek
1. Měření, měřidla a pomůcky na kontrolu předmětů, jednotky SI, způsoby kontroly
kvality při výrobě.
2. Rovnání a vyklepávání, lisovací stroje a postupy tváření.
3. Stříhání, stroje na stříhání, nové způsoby dělení materiálů.
4. Řezání ruční a strojní, frikční řezací nástroje.
5. Soustružení, používané stroje a nástroje, využití výpočetní techniky.
6. Frézování, stroje a nástroje, výroba ozubených soukolí.
7. Vrtání a další způsoby obrábění.
8. Druhy a výroba rozebíratelných spojů- šrouby.
9. Druhy a výroba nerozebíratelných spojů- nýtování, pájení, bodování, lepení.
10. Svařování plamenem a elektrickým obloukem.
11. Postupy při uvádění strojních zařízení na trh.
12. Údržba strojů, nástrojů a pomůcek, základní bezpečnostní předpisy.
Úkolem praktických cvičení je seznámit posluchače s probíranou látkou, exkurze
a ověření znalostí písemnými testy a protokoly.
Garant předmětu: Ing. Dolan Antonín, Ph.D.
Obsah
strana
1 Jednotky SI................................................................................................. 1
1.1 Základní jednotky............................................................................... 1
1.2 Měření jednotek.................................................................................... 2
1.3 Zpracování měřených výsledků.......................................................... 3
1.4 Měření délek........................................................................................ 4
1.4.1 Měření přímé......................................................................... 4
1.4.2 Měření porovnáním............................................................... 8
1.5 Měření úhlů.......................................................................................... 9
1.6 Měření geometrických tvarů................................................................. 10
1.7 Měření drsnosti povrchu....................................................................... 11
1.8 Kontrola přesnosti měřidel.................................................................... 11
1.9 Požadavky na měřidla a manipulace...................................................... 11
2 Tvarování materiálu...................................................................................... 11
2.1 Rovnání ruční a strojní......................................................................... 11
2.2 Vyklepávání ruční.................................................................................. 14
2.3 Strojní ohýbání.................................................................................... 14
2.4 Zakružování.......................................................................................... 16
2.5 Tažení..................................................................................................... 16
2.6 Kovotlačení a rotační vytlačování...................................................... 18
3 Stříhání....................................................................................................... 19
3.1 Dělení nůžek na plech........................................................................... 19
3.1.1 Ruční nůžky........................................................................... 19
3.1.2 Pákové stolní nůžky............................................................... 23
3.1.3 Pákové tabulové nůžky.......................................................... 23
24
4 Řezání........................................................................................................
4.1 Ruční rámová pila................................................................................. 24
4.2 Dělení pilových listů............................................................................. 26
4.3 Upínání pilového listu.......................................................................... 26
4.4 Upnutí materiálu................................................................................... 27
4.5 Postup řezání........................................................................................ 28
4.6 Strojní řezání......................................................................................... 28
4.6.1. Princip funkce a druhy laserů................................................ 29
4.6.2. Využití laserů....................................................................... 31
5 Třískové obrábění......................................................................................
33
5.1 Pilování................................................................................................. 33
5.1.1 Dělení pilníků.......................................................................... 33
5.1.2 Upínání obrobku a postup pilování........................................ 34
5.1.3 Strojní pilování....................................................................... 36
5.2 Soustružení............................................................................................ 37
5.2.1 Možnosti prací na soustruhu.................................................. 37
5.2.2 Soustružnické nože................................................................ 40
5.3 Frézování............................................................................................... 42
5.3.1 Upínání fréz a obrobku...........................................................43
5.3.2 Druhy fréz.............................................................................. 44
5.3.3 Možnosti prací na frézce........................................................ 45
5.3.3.1 Výroba ozubených kol............................................ 46
5.3.4 Dokončovací operace………………………………………. 51
5.4 Vrtání..................................................................................................... 52
5.4.1 Dělení vrtaček a vyvrtávaček................................................. 52
5.4.2 Druhy a materiály vrtáků....................................................... 56
5.4.3 Výroba šroubovitých vrtáků…………………………………59
5.4.4 Řezné podmínky..................................................................... 59
6 Nekonvenční metody třískového obrábění................................................... 59
6.1 Fyzikálně chemické metody obrábění.................................................. 60
6.2 tepelně erozívní obrábění..................................................................... 63
6.3 Mechanicko fyzikální metody obrábění................................................ 64
6.4 Dokončovací operace při třískovém obrábění………………………... 65
6.4.1 Jemné soustružení a frézování……………………………… 65
6.4.2 Honování…………………………………………………… 65
6.4.3 Superfinišování…………………………………………….. 66
6.4.4 Lapování…………………………………………………… 66
6.4.5 Leštění……………………………………………………… 67
6.4.6 Válečkování………………………………………………… 67
6.4.7 Protlačování………………………………………………… 67
6.4.8 Brokování………………………………………………….. 68
7 Výroba závitů............................................................................................... 68
7.1 Rozdělení šroubů a závitů................................................................... 69
7.2 Výroba závitů....................................................................................... 70
7.2.1 Řezání vnitřních závitů pomocí závitníků............................. 70
7.2.2 Řezání vnějších závitů závitovými čelistmi............................ 73
7.2.3 Řezání vnějších závitů závitovými hlavami............................74
8 Nýtování....................................................................................................... 74
8.1 Druhy nýtů......................................................................................... 74
8.2 Zhotovení nýtového spoje..................................................................... 75
8.3 Chyby při nýtování............................................................................... 76
9 Pájení............................................................................................................ 76
9.1 Rozdělení pájení.....................................................................................77
9.1.1 Měkké pájení........................................................................... 78
9.1.2 Tvrdé pájení........................................................................................ 80
10 Lepení............................................................................................................. 81
10.1 Druhy lepidel...................................................................................... 81
10.2 Vlastnosti lepidel a zkoušení spojů..................................................... 82
11 Svařování......................................................................................................... 82
11.1 Rozdělení svařování............................................................................ 82
11.1.1 Kovářské svařování.............................................................. 83
11.1.2 Elektrické odporové svařování.............................................. 83
11.1.2.1 Odporové pěchovací svařování............................ 84
11.1.2.2 Odporové odtavovací svařování............................ 84
11.1.2.3 Odporové bodové svařování...................................84
11.1.2.4 Odporové švové svařování......................................85
11.1.2.5 Odporové výstupkové svařování........................... 86
11.1.3 Svařování pěchovací plamenem........................................... 86
11.1.4 Fyzikální metody svařování.................................................. 87
11.1.4.1 Svařování třením................................................... 87
11.1.4.2 Svařování tlakem za studena................................. 88
11.1.4.3 Svařování elektrickou indukcí............................... 88
11.1.4.4 Svařování ultrazvukem.......................................... 88
11.1.4.5 Svařování explozí................................................... 88
11.1.5.6 Svařování difuzí..................................................... 88
11.1.5 Svařování plamenem............................................................ 89
11.1.5.1 Výroba acetylénu a kyslíku................................... 89
11.1.5.2 Redukční ventily.................................................... 90
11.1.5.3 Druhy plamene...................................................... 92
11.1.5.4 Postup sváření........................................................ 92
11.1.5.5 Druhy svarů........................................................... 93
11.1.6 Svařování elektrickým obloukem......................................... 94
11.1.6.1 Zdroje svařovacího proudu.....................................95
11.1.6.2 Svařování kovovou elektrodou.............................. 96
11. 1.6.2.1 Druhy svarů........................................... 96
11.1.6.2.2 Používané elektrody............................... 99
11.1.6.3 Svařování uhlíkovou elektrodou........................... 99
11.1.6.4 Svařování v ochranné atmosféře........................... 100
11.1.6.5 Vibrační navařování............................................. 100
11.1.6.6 Svařování pod tavidlem......................................... 101
11.1.7 Svařování struskové............................................................. 101
11.1.8 Svařování plazmou............................................................... 102
11.1.9 Svařování termitem............................................................. 102
11.1.10 Svařování proudem elektronů............................................ 103
11.1.11 Svařování laserem............................................................. 103
12 Údržba nástrojů a bezpečnost práce....................................................... 104
13 Uvádění výrobků na trh......................................................................... 106
Seznam použité literatury……………………………………………….. 108
1 Jednotky SI
Jednotky SI jsou v České republice zavedeny zákonem č. 32/1962 Sb., o měrové
službě a dále rozvedeny normou ČSN 011300- zákonné měrové jednotky.
Měření fyzikálních veličin je vlastně určení jejich velikosti ve zvolených,
nebo předepsaných jednotkách. Každá veličina má své jednotky, které nelze zaměňovat,
které jsou přesně definovány a jsou opakovatelné v místě a čase. Jednotky jsou určeny
experimentálním předpisem nebo prototypem (etalonem).
Mezi jednotlivými fyzikálními jednotkami existují určité matematické vztahy,
proto existují jednotky základní a jednotky odvozené. Jejich vztah je určen definičními
rovnicemi. Základní a odvozené jednotky tvoří soustavu veličin a jednotek.
Základních jednotek je sedm, odvozených kolem 350 -ti.
1.1 Základní jednotky
Jednotka délky je jeden metr a značí se l [m] a je definována jako délka rovnající
se 1.650.763,73 násobku vlnové délky záření šířícího se ve vakuu, které přísluší přechodu
mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu Kryptonu 86.
Jednotka hmotnosti je jeden kilogram a značí se m [kg] a rovná se hmotnosti
mezinárodního prototypu kilogramu, který je uložen v Mezinárodním Úřadu pro váhy a míry
v Sévres ve Francii.
Jednotka času je jedna sekunda a značí se t [s] a je definována jako doba trvání
9.162.631.770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné
struktury základního stavu atomu Cesia 133.
Jednotka elektrického proudu je jeden Ampér a značí se I [A] a je definován jako
proud, který při stálém průtoku dvěma rovnoběžnými přímými a velmi dlouhými vodiči
zanedbatelného průřezu umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti jeden metr od sebe, vyvolá mezi
nimi sílu 2.10-7m.kg.s-2 (2.10 -7Newtonů) na jeden metr délky vodiče.
Jednotkou termodynamické teploty je jeden Kelvin, značí se T [K] a je definován
jako 273,16 -tá část termodynamické teploty trojného bodu vody.
Jednotkou látkového množství je jeden mol, značí se Q [mol] a je definován jako
látkové množství soustavy, jejíž počet molekul nebo částic se rovná počtu atomů v 12.10-3 kg
izotopu Uhlíku 12c.
Jednotkou svítivosti je jedna Kandela, značí se I [cd] a je definována jako kolmá
svítivost 1.600.000 m-2 povrchu absolutně černého tělesa při teplotě tuhnutí Platiny za tlaku
101.325 Pascalů.
1
Kvantitativní rozsah měřených veličin je značně velký, a proto je nutné používat
desetinných násobků či podílů:
103 - kilo k
106 - mega M
109 - giga G
1012 - terra T
10-3 - mili m
10-6 - mikro µ
10-9 - nano n
10-12 - piko p
10-15 - femto f
10-18 - atto a
Desetinná soustava se nepoužívá u jednotek času a doplňkových jednotek
pro rovinný a prostorový úhel.
V praxi se ještě poměrně často setkáváme s používáním starších jednotek,
jako je kilopond
(9,81 Newtonů), koňská síla (736 Wattů), kilokalorie - množství tepla potřebného
k ohřátí jednoho kilogramu vody o jeden stupeň Celsia (4.186,8 Jouleů), atmosféra (0,1 Pa),
torr (133,3 Pa) a bar (100 kPa ).
Kromě základních a odvozených jednotek jsou povoleny k užívání i jednotky
vedlejší, a to pro:
čas
- minuta, hodina, den, rok (min, h, d, r)
objem
- litr
(l)
hmotnost
- tuna
(t)
teplota
- stupeň Celsia
(oC)
plošný obsah
- hektar - pozemky
(ha)
o ! „
rovinný úhel
- stupeň, minuta, vteřina ( , , ).
Každá udaná veličina musí míti u čísla udávajícího jeho velikost, také jednotku,
pokud se nejedná o jednotky bezrozměrné - např. účinnost η, která je v procentech [ % ].
1.2 Měření jednotek
Měřením se zabývá metrologie - věda o jednotkách, metodách a technice jejich
měření a stanovení fyzikálních a materiálových konstant. Dělí se na metrologii teoretickou
(teoretické otázky měření), aplikovanou (na určitý obor) a technickou (technika měření).
Metrologií se v České republice zabývá státem pověřený orgán - Úřad
pro normalizaci a měření.
Vlastní měření veličin je vlastně určení jejich velikostí ve zvolených jednotkách.
Podle počtu údajů nutných k úplnému určení hodnoty veličiny se dělí na skaláry (stačí jeden
údaj) a vektory (nutno více údajů). Jednotky mají normalizované značky a veličiny se označují
v lomených závorkách a jsou tvořeny písmeny latinské nebo řecké abecedy.
Při měření se používají různé metody - přímé nebo nepřímé. Přímé jsou založeny na
aplikaci definice jednotky, nepřímé se odvozují podle vztahů k jiným veličinám, s nimiž
přímo souvisí. Kromě těchto dvou metod se mohou používat i metody substituční
(nahrazovací - při ní je měřená veličina srovnávána s řadou různých veličin známé velikosti)
a kompenzační (měřenou veličinu vyrovnáváme stejnou veličinou opačného znaménka).
2
1.3 Zpracování měřených výsledků
Výsledky měření lze matematicky zpracovat a závislosti vyjádřit pomocí tabulek,
grafů nebo funkcí.
Každé měření je zatíženo určitou chybou, nepřesností. Jejich velikost závisí
na dokonalosti měřící techniky, okolních podmínkách, časových možnostech a na pečlivosti
práce osob. Existenci chyb vyloučíme opakováním měření, kdy získáváme soubor
naměřených výsledků. Chyba je potom rozdíl mezi měřením a správnou hodnotou.
Chyby mohou být hrubé (omyl, špatné zapsání výsledku, špatně zvolený rozsah měřidla
apod.), dále soustavné (vada měřicího přístroje, špatně zvolená metoda) a nahodilé
(z nahodilých okolních podmínek). Nahodilými chybami se zabývá teorie chyb, která využívá
zákony statistiky. Výsledek je potom tím přesnější, čím větší je počet výsledků měření.
Nahodilé chyby jsou rozděleny podle Gausseova zákona o rozdělení četností a dají se vyjádřit
graficky pomocí Gausseovy křivky rozdělení četností (viz obr. č. 1)
Obr. č. 1- Gausseova křivka četností
Křivka uvádí závislost mezi naměřenou hodnotou na ose x a poměrnou četností
výskytu určité stejné naměřené hodnoty (na ose y). Křivka je souměrná podle svislé osy
a asymptoticky se blíží ose souřadnic. Křivka může být užší pro soubor s četnými malými
chybami a širší pro soubor s častějšími většími chybami. Šířka křivky závisí na přesnosti
měření. Z křivky se dají odečítat statistické hodnoty jako střední kvadratická chyba
(směrodatná odchylka δ = polovina šířky křivky) a aritmetický průměr (nejpravděpodobnější
správná hodnoty měření - vrchol křivky) atd.
V dílenské praxi měříme nejčastěji součásti strojů, jejichž rozměry mají mít pro
správnou funkci určitou přesnost. Součásti strojů jsou vyměnitelné, proto je nutné již při jejich
výrobě zabezpečit určitou toleranci přesnosti. Tyto požadavky lze splnit pomocí přesných
strojů a měřidel. Měření se tak stává nejdůležitějším úkonem při výrobě.
3
1.4 Měření délek
1.4.1 Měření přímé
Pro měření délek se používají dvě soustavy, a to metrická a palcová (1“=2,54 cm).
K měření délek se používají:
- ocelová svinovací měřidla s rozsahem měřených hodnot od 0 do 1000 mm i více.
Používají se pro méně přesná měření plechů, pásů, tyčí a profilů.
- ocelová pravítka s rozsahem od 0 do 500 mm i více. Používají se pro vnější
rozměry součástek a obkreslování.
-posuvné měřidlo (viz obr. č. 2) s rozsahem do 400 mm s přesností 0.1, 0.05 a 0.02
mm. Používají se pro měření přesných rozměrů (vnější, vnitřní a hloubky). Přesnosti 0.05 mm
dosáhneme, když 19 mm pevné stupnice rozdělíme na 20 dílků na pohyblivé stupnici,
přesnosti 0.02 mm rozdělíme-li 49 mm na 50 dílků. Odečítání naměřené hodnoty
je znázorněno na obr. č. 3. Hodnota má tolik celých milimetrů, kolik jich přešla nulová značka
posuvné části a desetiny a setiny se připočítají podle toho, která ryska pohyblivé části
se překrývá s ryskou na hlavní pevné stupnici.
Obr. č. 2 - Posuvné měřidlo
4
Obr. č. 3 - Odečítání naměřených hodnot na posuvném měřidle
- posuvný hloubkoměr (viz obr č. 4) je obdobou posuvného měřidla, lze s ním však
měřit pouze dutiny a hloubky.
Obr. č. 4 - Posuvný hloubkoměr
- třmenový mikrometr (viz obr. č. 5) s rozsahy 0 -25 mm, 25 - 50 mm, 50 - 75 mm
a více, měří s přesností 0.01 mm. Pootočí-li se bubínek o jednu otáčku, posunou se měřící
dotyky o 0.5 mm. Obvod bubínku je rozdělen na 50 stejných dílků. Pootočení bubínku o jeden
dílek proto znamená posunutí dotyků o 0.01 mm. Celé milimetry se odečítají na odkryté části
stupnice a připočte se tolik setin podle toho, který dílek stupnice na bubínku se kryje s osovou
ryskou odkryté stupnice.
5
Obr. č. 5 - Třmenový mikrometr
- mikrometrický odpich (viz obr. č .6) má rozsah a přesnost měření jako třmenový
mikrometr. Měří se s ním přesné otvory nad 100 mm.
Obr. č. 6 - Mikrometrický odpich
- mikrometrický hloubkoměr (viz obr. č.7) má opět stejný rozsah a přesnost jako
třmenový mikrometr, používá se pro měření dutin, drážek apod.
6
Obr. č. 7 - Mikrometrický hloubkoměr
- číselníkový odchylkoměr (viz obr. č. 8) má rozsah do 10 mm, přesnost 0.01 nebo
0.001 mm. Používá se pro měření odchylek rozměru od předepsané hodnoty. Nejčastěji je
uchycen ve stojánku, který umožní jeho nastavení do požadované polohy. Přístroj je tvořen
převodovým mechanizmem, který měří přímočarý pohyb ozubené tyčky na otáčivý pohyb
ručičky po stupnici. Stupnice je rozdělena na sto dílků. Posunutí měřící tyčinky o jeden mm se
mění v otočení ručičky o sto dílků - jednu otáčku. Jeden dílek na stupnici proto odpovídá
posunutí tyčky o 0.01 mm.
7
Obr. č. 8 - Číselníkový odchylkoměr
Pro měření délek je možné použít i další přesné přístroje jako jsou pasametry
a optické přístroje.
1.4.2 Měření porovnáním
Provádí se pomocí hmatadel a kalibrů.
Hmatadla mohou být:
-dutinová (viz obr. č. 9) s rozsahem 0 - 200 mm i více s přesností měření 1 mm pro
měření dutin a otvorů.
-obkročná se stejným rozsahem a přesností jako předchozí, ale pro měření
venkovních rozměrů.
Kalibry se používají ve velkosériové výrobě pro zajištění tolerancí daného rozměru.
Mohou být třmenové, válečkové, ploché, rovnoběžné, závitové apod.
8
Obr. č. 9 - Dutinové hmatadlo
1.5. Měření úhlů
Měření úhlů lze provádět přímo pomocí zámečnického úhloměru (viz obr. č. 10)
s přesností 1o a s rozsahem od 0 do 180o. Skládá se ze stupnice a pohyblivého otočného
ramene s aretační maticí. Dále lze přímá měření provádět pomocí univerzálního úhloměru
s přesností 5´ a rozsahem od 0 do 360o.
Kromě přímých měření lze určit úhly i porovnávací metodou pomocí pevných
úhelníků (ploché, příložné a křížové) s velikostí úhlu 45, 90, 120 a 135o.
Obr. č. 10 - Zámečnický úhloměr (univerzální úhelník)
Obr. č. 11 – Pevný úhelník
9
1.6 Měření geometrických tvarů
Do měření geometrických tvarů patří měření rovin a tvarových ploch. Roviny lze
měřit pomocí lístkových měrek (viz obr. č. 12), které se vkládají do mezery mezi měřenou
rovinou a přiloženým nožovým pravítkem o délce od 100 do 1000 mm. Tvarové plochy lze
měřit pomocí závitových kalibrů (viz obr. č. 13) a měrek s přesností 0,001 mm a pomocí
poloměrových měrek (viz obr. č. 14).
Obr. č. 12 – Listové měrky
Obr. č. 13 – Závitové kalibry
Obr. č. 14 – Poloměrové měrky
10
1.7 Měření drsnosti povrchu
Měření drsností povrchu lze provádět přímo mechanicky, opticky, elektricky nebo
pomocí pneumatických přístrojů a nepřímo vizuálním porovnáním se vzorkovnicí.
1.8 Kontrola přesnosti měřidel
Kontrolu lze provádět vizuální prohlídkou, zejména při zjišťování mechanického
poškození a znečištění a dále lze ověřit přesnost měřidel. U posuvného měřidla se ověření
přesnosti provádí stlačením ramen k sobě. Pak se nula na stupnici musí překrývat s nulou na
noniu. U mirkometrických měřidel se provádí nastavením dotyků na nulovou hodnotu, kdy se
nulová značka na tyčce překrývá s nulovou značkou na bubínku. U větších rozsahů slouží k
nastavení nulové polohy klíč a měřící váleček, který je příslušenstvím každého přístroje.
1.9 Požadavky na měřidla a manipulace
Měřidla musí splňovat požadavky dlouhodobé přesnosti měření, lehké a nenáročné
manipulace a možnost kontroly měření. Měřidla se mají skladovat v suchu, v obalech a ne na
sobě. Manipulace má být šetrná bez nárazů a pádů. Uchovávat se mají v čistotě a použití
se konzervují. Před prvním měřením se provádí kontrola přesnosti měřidla.
2 Tvarování materiálu
2.1 Rovnání ruční a strojní
Rovnání je vlastně odstranění nežádoucích tvarů a deformací způsobených například
přepravou, přípravou polotovarů apod. Umožňuje se jím další obrábění nebo další požadované
operace. Pomůcky a nářadí se volí podle druhu a tvaru materiálu a jeho vlastností (ocel,
mosaz, drát, plech, tyč, profil, tvrdost, pevnost a pružnost).
Dráty a tyče se rovnají pomocí dřevěné nebo gumové paličky na rovné podložce, na
které lze i kontrolovat rovnost.
Obr. č. 15 – Rovnání paličkou
Úhelníky a profily rovnáme vytahováním kratšího ramena nosem kladiva. Je možné
použít i předehřátí, pozornost je však nutné věnovat tomu, že při ochlazování vzniká tahové
pnutí, které vrací zakřivení zpět. Tohoto jevu se využívá například při karosářském
vyrovnávání plechů.
11
Obr. č. 16 – Rovnání nosem kladiva
Ocelové pásy se rovnají na rovné podložce nebo pomocí páky při upnutí do svěráku.
Plechy se ručně (do tloušťky 1 mm) rovnají údery přes dřevěný špalík, tlustší
gumovou paličkou nebo kladivem na podložce. Plech je nutné vyklepávat od okraje
deformace ke středu spirálovitě a postupně z obou stran.
Obr. č. 17 – Rovnání plechů
Strojní rovnání využívá princip ohýbání. Plechy se rovnají na ohýbačkách, lisech,
případně válcovacím stroji s tvarovacími kotouči (viz obr. č. 18). Deformace má být taková,
aby při odpružení zůstal požadovaný tvar.
12
Obr. č. 18 – Strojní rovnání a ohýbání plechů
Rovnání hotových výrobků se provádí v lisech (hydraulické, mechanické). Je možné
provést přehnutí o příslušný úhel na opačnou stranu, prohnutí pomocí zvláštních nástrojů,
tlakem mezi rovnými čelistmi (rovinné kalibrování) při použití vysokých tlaků nebo tlakem
mezi mnohabodovými rovinnými čelistmi při menších tlacích (viz obr. č. 19).
Obr. č. 19 - Rovnání v lisech
13
2.2 Vyklepávání ruční
Vyklepávání je opak rovnání, kdy vzniká žádoucí deformace, hlavně u plechů.
Používají se tvarovací kladiva a podložky (viz obr. č. 20).
Obr. č. 20 - Vyklepávací kladiva a podložky
Postup vyklepávání je opačný než u rovnání. Postupuje se od středu k okraji.
Materiál se vytahuje a tím zeslabuje a zpevňuje. Je potom tvrdší, křehčí a méně pružný (viz
obr. č. 21).
Obr. č. 21- Postup vyklepávání
K vyklepávání se dá přiřadit i bombírování, což je výroba vypouklých den, prolisů,
nebo úhlopříčného prohýbání (pro zpevnění tenkého plechu).
2.3 Stojní ohýbání
Používá se pro silné tyče a roury. Lze jej provádět za studena a u křehkých materiálů
i za tepla. Průřez materiálu se v místě ohybu ztenčuje a při překročení maximálního
minimálního poloměru (2,5 násobek průměru) může dojít k deformacím. Po ukončení ohýbání
se materiál o určitou část vrací zpět - pruží.
Ohýbání lze provádět ručně v přípravku u tenkostěnných trubek do ∅ 12 mm.
U silnějších trubek se provádí strojně navíjením na segmentový kotouč, ke kterému se trubka
upevní (viz obr. č. 22). Při ohýbání se zabrání deformacím vtlačením hydraulické kapaliny
14
nebo vinuté pružiny dovnitř trubky. U větších průřezů (20 - 80 mm) se vkládá kalibrační trn,
jehož ∅ je o 0.6 mm menší než vnitřní ∅ trubky. Nepostačuje-li ohyb za studena, je možné
provést i ohřev kyslíkoacetylénovým plamenem v místě ohybu. Více se ohřívá vnitřní strana,
trubka se plní sklářským pískem. Výhodou je menší ohýbací síla a menší odpružení,
nevýhodou vyšší náklady, nižší produktivita práce, horší kvalita povrchu a náročnější příprava
před vlastním ohybem.
Obr. č. 22 - Ohýbání trubek segmentovým kotoučem
Ohýbat lze také osovou tlakovou silou, čímž se zabrání ztenčení tloušťky stěny
trubky. Současně s osovým tlakem na trubku upnutou na segment se provádí
vysokofrekvenční ohřev (viz obr. č. 23).
Obr. č. 23 - Ohýbání tlakovou silou s ohřevem
15
2.4 Zakružování
Vyrábí se válcové nebo kuželové součásti z rovného plechu a kruhové a šroubové
z tyčí. Provádí se postupně mezi hladkými válci nebo profilovanými kotouči. Počet válců je
od tří a více (viz obr. č. 24). Plechy o tloušťce nad 40 mm je nutno předem předehřívat.
Obr. č. 24 – Zakružování mezi válci
2.5 Tažení
Tažení je technologický proces k získání různých tvarů (rotační, hranaté,
nesymetrické, nádoby, kryty, víka a části karosérií).
Provádí se na lisech konvenčním a nekonvenčním způsobem. Důležitá je volba
vhodného plechu, maziva a lisu. U konvenčního způsobu lisování jsou používány základní
nástroje, a to tažnice (raznice) a tažník (forma). Mezi nimi je mezera. U silnějších plechů se
lisování provádí postupně v několika krocích (viz obr. č. 25).
Obr. č. 25 - Lisování v krocích
16
K nekonvenčním metodám lisování metody založené na použití nepevných nástrojů
a pomocí tlaku v kapalinách (viz obr. č. 26).
Obr. č. 26 - Lisování tlakem kapalin - hydrodynamické
Odpadají zde náklady na nástroje, tlak je rovnoměrně rozložen, a tím je i tloušťka
stěny rovnoměrná. Lze vyrábět i složité tvary, výlisek je možné snadno vyjmout.
Další nekonvenční metodou je i hydromechanické tažení (viz obr. č. 27). U tohoto
způsobu je hlavním dílem tažná komora 1 (tažnice), v ní je tažná dutina 4, která je naplněna
vodní emulzí a u její hrany je drážka s těsněním 5. Lis 2 jde tažníkem dolů, dosedne na
přidržovač 3 a celá soustava se vytvořeným tlakem utěsní. Tažník dále vniká do plechu 7,
snižuje objem kapaliny pod ním a tím zvyšuje tlak, který zpětně tlačí plech na tažník.
Přebytečný tlak je vypouštěn a regulací jeho velikosti lze ovlivnit průběh lisování. Výhodou je
snížení počtu kroků (pouze jeden), kvalitní povrch, přesnost a lze vyrábět i hranaté
a nesymetrické tvary.
Obr. č. 27 - Hydromechanické lisování
17
2.6 Kovotlačení a rotační vytlačování
Používá se pro výrobu vypuklých a vydutých tvarů s nestejnou tloušťkou stěny.
Provádí se u plechů do 1,5 mm na soustruzích s použitím dělené tvárnice 1, upnuté do
vřeteníku soustruhu. K ní je přitlačován plech 4 pomocí koníku 5 v ose otáčení a zároveň se
radiálně přitlačují tlačné nástroje 3 (viz obr. č. 28). Používá se pro dokončovací operace
předlisovaných součástí, k lemování nebo žlábkování součástek z hliníku, mědi, mosazi
a nerezové oceli.
Rotační vytlačování je založeno na stejném principu, pouze k vytlačování plechu
dochází pomocí rotačních kladek (viz obr. č. 29).
Obr. č. 28 - Kovotlačení
Obr. č. 29 - Rotační vytlačování
18
3 Stříhání
Stříhání je jeden ze způsobů dělení materiálu. Nejčastěji se používá u tabulí plechu.
Jedná se o beztřískový způsob dělení pomocí nůžek na plech. Při tomto způsobu dělení
materiálu není nutné počítat s přídavkem na opracování, neboť je možné oddělovat materiál
ve výsledném rozměru, pouze vzniklé ostré hrany se někdy odstraňují pilováním.
3.1 Dělení nůžek na plech
1. Ruční - pravé a levé - přímé
- na úhlové střihy (vystřihovací)
- vyhnuté (doprava a doleva)
- prostřihovací
- okružní
- elektrovibrační
2. Pákové ruční
- stolní
- tabulové
3. Strojní
- tabulové (padací)
- okružní
- křivkové
- profilové
3.1.1 Ruční nůžky
U pravých ručních nůžek je nakreslená čára na materiálu umístěna mezi noži vpravo,
světlo dopadá zprava a celý proces sledujeme z pravé strany. U levých je tomu naopak (viz
obr. č. 30).
Obr. č. 30 - Pravé a levé ruční nůžky přímé a vyhnuté
19
Tyto nůžky se používají na plechy do tloušťky 1,5 mm. Jedná se vlastně o dvě
nerovnoramenné páky, které jsou spojeny otočným čepem. Na jedné straně páky je ostrá čelist
a na druhé straně je rukojeť. Síla na střih je potom přímo úměrná délce ramen rukojeti.
Řezný pohyb vzniká tím, že ostří po sobě postupně klouže, oba nože postupně současně
vnikají shora i zdola do materiálu. Na počátku střihu je materiál stlačován a následně vzniká
vlastní střih (viz obr. č. 31).
Obr. č. 31 - Průběh střihu
Řezné síly působí doprava i doleva od roviny střihu a plech se snaží vybočit.
U ručních nůžek se tomuto vybočení snažíme zabránit tím, že plech přidržujeme volnou
rukou. U pákových a strojních nůžek je umístěn přidržovač.
Stříhaný materiál se nesmí vsunout příliš daleko do rozevřených čelistí, protože
může dojít k posuvnému účinku řezných sil, který vytlačuje materiál z čelistí.
Optimální je úhel sevření kolem 15o, přičemž třecí plochy nožů musí svírat s rovinou povrchu
úhel 90o.
Aby plochy po střihu byly co nejčistější, je třeba zabezpečit dokonalé klouzání nožů
po sobě. Proto jsou oba nože prohnuté proti sobě. Tím vzniká předpětí 0,1 - 0,2 mm (viz obr.
č. 32).
Obr. č. 32 - Předpětí nožů nůžek
Nůžky s velmi malou vůlí mezi noži se zadírají, je nutná větší síla na střih a nože se
tím nadměrně tupí.
Kruhové nebo oblé tvary se vystřihují pomocí vystřihovacích nůžek, a to ve směru
hodinových ručiček u pravých a proti směru u levých, abychom mohli sledovat nakreslený
tvar (viz obr. č. 33).
20
Obr. č. 33 - Stříhání vystřihovacími nůžkami
Při ručním stříhání nůžky nikdy nesvíráme na doraz (nedostřihovat), protože v místě
dostřihu se plech deformuje. Provádíme raději více krátkých střihů.
Mezi ruční nůžky se řadí i prostřihovací nůžky na plechy (viz obr. č. 34).
Obr. č. 34 - Prostřihovací nůžky
21
Mají tři výměnné nože. Způsob střihu je u těchto nůžek ale odlišný. Provádí se
současně dva střihy a vzniká odpad, obdobně jako u třískovédo dělění materiálu.
Okružní ruční nůžky (viz obr. č. 35) se používají na kruhové výstřihy do ∅ 1 metr
z plechů do tloušťky 1 mm. Plech je přidržován ve středu pomocí hrotů. Nože jsou kotoučové
a rozevíratelné. Po vložení materiálu se nože pevně dotáhnou k sobě, až dojde ke střihu.
Pak se otáčí pomocí páky a uskutečňuje se kruhový střih.
Obr. č. 35 - Okružní ruční nůžky
Ruční elektrovibrační nůžky (viz obr. č. 36) umožňují vystřihování různých tvarů
z plechů do tloušťky 1,5 mm. Spodní nůž je pevný a přímkový. Horní je mírně zešikmený
a poháněný klikovým mechanizmem od elektromotoru, takže provádí přímočarý vratný
pohyb.
Obr. č. 36 - Ruční elektrovibrační nůžky
22
3.1.2 Pákové stolní nůžky
Jsou pevně umístěny na pracovním stole (viz obr. č. 37). Jsou mohutnější, spodní nůž
je přímkový a pevně uchycený. Horní je také přímkový a pohyblivě spojený s pákou 1-2 metry
dlouhou. Stříhají plechy až do 5 mm. Materiál postupně nastřihujeme a zasouváme do nůžek.
V boku tělesa nůžek mohou být i otvory pro stříhání profilů.
Obr. č. 37 - Pákové stolní nůžky
3.1.3 Pákové tabulové nůžky
Používají se na rozměrnější tabule plechu. Mají svůj stůl, ke kterému je připevněn
spodní přímkový nůž (viz obr. č. 38). Horní břit je zaoblený a pohyblivý Na jednom konci má
rukojeť a na druhém protizávaží. Ke stolu je připevněno i nastavovací dorazové pravítko
a proti posouvání materiálu přidržovač. Stříhají plechy do tloušťky 3 mm.
Obr. č. 38 - Tabulové pákové nůžky ruční
23
U strojních tabulových nůžek se používá k pohybu stříhacích nožů elektromotorů
nebo hydrauliky. Dolní nůž je pevný, horní pohyblivý, rovnoběžný nebo šikmý. Zdvih nože je
o málo větší, než je tloušťka plechu (viz obr. č. 39).
Obr. č. 39 - Tabulové pákové nůžky strojní
4 Řezání
Řezáním se odděluje materiál, v místě řezu se mění na třísky- jedná se proto
o třískové obrábění, pomocí zubu pilového listu.
4.1 Ruční rámová pila
U ruční rámové pily provádíme při řezání dvojzdvih - pohyb vpřed a vzad.
Při pohybu dopředu se materiál dělí, při pohybu vzad list klouže po materiálu. Části pily jsou
na obr. č. 40.
24
Obr. č. 40 - Ruční rámová pila
Rám pily umožňuje správné upnutí, napnutí a výměnu pilového listu.
4.2 Dělení pilových listů
Pilový list je ocelový legovaný pás, jehož zuby jsou tepelně zpracovány, a proto jsou
tvrdé, ale zároveň křehké.
Podle provedení listu se dělí na:
- jednostranné
- oboustranné (viz obr. č. 41)
Obr. č. 41 - Jednostranný a oboustranný pilový list
Podle tvaru zubů se dělí na:
- jednočinné pro ruční řezání
- dvojčinné pro strojní řezání (viz obr. č. 44)
Obr. č. 42 - Jednočinný a dvojčinný pilový list
25
Podle rozvodu zubů se dělí na:
- zvlněný
- rozestoupený (viz obr. č. 43)
Obr. č. 43 - Rozvod zubů pilových listů
Rozvod zubů je důležitý pro řeznou drážku. Ta musí být o několik desetin mm širší
než pilový list, čímž se snižuje tření o boky drážky a list se méně zahřívá. Snižuje se i síla
potřebná na řezání.
Podle rozteče (počtu zubů na 1“) zubů se dělí na:
- jemné
22-30
18-22
- střední
- hrubé
8-16
Odřezávané třísky se musí vejít do mezer mezi zuby. Čím větší je pracovní zdvih,
tím musí být větší prostor pro třísky. U trojúhelníkového tvaru zubů se prostory pro třísky
zvětší tím, že se zvětší rozteč t1 na rozteč t2 a výška zubu h1 na h2 (viz obr. č. 44).
Obr. č. 44 - Zvětšení prostoru pro třísky u pilového listu
Na měkčí materiály (hliník, měď) se používají pilové listy s hrubým počtem zubů.
Na tenkostěnné součásti se středním a na tenké a tvrdé s jemným počtem zubů (tvoří se málo
třísek a používá se krátký zdvih).
4.3 Upínání pilového listu
Musíme zvolit správní list podle řezaného materiálu, uvolnit křídlovou matici, vložit
list do otvorů v hlavách (sklon zubů směrem od rukojeti), vložit pojistné kolíky a list napnout
pomocí křídlové matice. Upnutí listu kontrolujeme tlakem do boku listu. Nemá se prohnout o
více jak 2 mm. Málo napnutý list se při řezu chvěje a nadměrně zahřívá, silně napnutý list
může prasknout.
26
4.4 Upnutí materiálu
Materiál upínáme do zámečnického svěráku (viz obr. č. 45). Je třeba zabránit chvění,
proto má být místo řezu co nejblíže k čelistem svěráku - do 10 mm. Jsou-li řezy delší, materiál
se ve svěráku posouvá vždy o šířku pilového listu.
Obr. č. 45 - Upnutí materiálu
Dovoluje-li to materiál, upínáme jej naplocho (viz obr. č. 46), aby bylo v záběru co
nejvíce zubů. Slabé a tenké materiály se mohou upínat mezi příložky (viz obr. č. 47).
Obr. č. 46 - Upnutí naplocho
Obr. č. 47 - Upnutí do příložek
Při řezání tenkostěnných trubek se používají příložky proti možné deformaci,
silnostěnné se postupně otáčí směrem od sebe (nárazem zubů na protilehlou stranu trubky
může dojít k jejich vylomení). Při řezání profilů se snažíme řezat opět naplocho. Po proříznutí
jedné strany se pootáčí o 90o. Tyto případy jsou na obr. č. 48.
27
Obr. č. 48 - Upínání rour a profilů
4.5 Postup řezání
Pilový list udržujeme skloněný 5 - 10o (viz obr. č. 49) a kolmo na materiál.
Obr. č. 49 - Sklon pilového listu
Se zvětšující se hloubkou sklon listu snižujeme a zkracujeme zdvih. Během řezání je
možné používat chlazení řezacím olejem nebo petrolejem. Při dořezávání snižujeme
vynaloženou sílu.
4.6 Strojní řezání
Provádí se na strojních rámových pilách, kotoučových a pásových pilách (viz obr.
č. 50), dále pomocí frikčních rozbrušovacích kotoučů a využitím laseru, případně plazmou,
nebo plamenem.
28
Obr. č. 50 - Strojní pily
4.6.1 Princip funkce a druhy laserů
Princip laseru je založen na poznatcích kvantové fyziky. Okolo jádra atomu (protonu)
krouží na uzavřených drahách elektrony, které jsou k němu elastickými silami přitahovány.
Vzdálenější dráhy mají větší množství energie, protože na překonání přitažlivé síly protonu
je nutné vykonat větší množství práce. Změny energie elektronu mohou probíhat pouze
po skocích. Ze své základní energetické hladiny na vyšší je tento jev doprovázen absorpcí
elektronů a z vyšší na nižší emisí elektronů, při které vzniká elektromagnetické záření o určité
frekvenci. Atom, který pohltí z vnějšku energii je atom vybuzený. Může se vrátit
do základního stavu odevzdáním přebytečné energie (spontánní způsob formou
elektromagnetického záření). Příkladem může být světlo vycházející z rozžhaveného kovu.
29
Některé pevné látky mohou být přinuceny k přechodu do základního stavu působením fotonu
(světelné částice). Při spontánní emisi vzniká široké spektrum záření. Při vynucené emisi
(dodá-li se foton k vybuzenému atomu) se elektron vrátí na nižší energetickou hladinu
a přitom odevzdá energii - vzniká zesílení energie. Emise má shodnou frekvenci, fázi a směr
se zářením stimulujícím (fotonem), a tento jev se využívá k činnosti laseru.
Nejdříve je nutno laser vybudit pomocí čerpací, nebo budící výbojky. Energii, kterou
dodáváme do laserového materiálu, musí být vyšší, než je tzv. minimální úroveň - práh
buzení. Laserový materiál musí mít vhodnou soustavu energetických hladin (nejméně tři)
a pak je vhodný pro získání potřebné frekvence emitované vlny v oblasti viditelného
infračerveného záření ve spektru od ultrafialové do infračervené oblasti.
Jsou známé i polovodičové lasery a lasery s organickými chemickými látkami.
Impulzní laser je zdrojem mohutných světelných záblesků, které trvají velmi krátkou
dobu (stomilióntiny sekundy). Výkon impulzu je až 10 000 kW. Představitelem impulzního
laseru je laser rubínový (viz obr. č. 51), který je čerpán opticky pomocí výbojky ve tvaru
šroubovice obklopující rubínovou tyčku. Emitované světlo je tmavočervené, tyčka je dlouhá
maximálně 20 cm.
Obr. č. 51 - Rubínový laser
Druhým typem impulzního laseru je laser s optického skla s přísadou oxidu
neodymového. Konstrukce je shodná, má pouze lepší energetické vlastnosti. Tyčka může být
libovolně dlouhá, má amorfní stavbu a nižší cenu. Nevýhodou je široké spektrum
emitovaného záření, horší tepelná vodivost a větší křehkost.
K čelům tyček se nastavují rovnoběžně zrcadla, která zajišťují optickou zpětnou
vazbu, takže fotony za stimulované emise způsobují další vynucené přechody energetických
hladin - laviny. Jedno ze zrcadel je polopropustné a tím vychází ze soustavy část záření
s minimální rozbíhavostí a vysokou intenzitou. Paprsky záření jsou téměř ideálně rovnoběžné
(rozbíhavost je do 1o) a vzdálením zrcadel lze rozbíhavost zmenšit na zlomky stupně.
Paprsek je možno soustředit na velmi malou plochu, čehož se využívá právě při obrábění
materiálů.
Lasery s kontinuálním provozem (plynové) potřebují dostatečně silný kontinuální
zdroj budícího světla a je nutné odvádět velké množství tepla, které v něm vzniká. V plynech
30
může být kontinuální záření vyvoláno pomocí srážek s elektrony při elektrickém výboji v
plynu, kdy vznikají ionty a volné elektrony (viz obr. č. 52).
Obr. č. 52 - Laser s kontinuálním provozem
Ve skleněné trubici je směs helia a neonu pod nízkým tlakem a na tuto směs působí
přes elektrody silné elektrické pole z vysokofrekvenčního generátoru. Tím vzniká
vysokofrekvenční výboj v ionizovaném plynu a objevuje se velké množství volných elektronů,
které získávají vysokou rychlost. Při srážkách s atomy helia jeho atomy vybudí a ty se sráží
s atomy neonu a předávají jim svou energii. Převyšuje-li počet atomů neonu na nestabilní
hladině počet atomů na méně stálé hladině a při udržování vybuzeného stavu, začne probíhat
vynucená emise ve formě záření. Na koncích trubice jsou umístěna dvě rovinná a přesně
rovnoběžná zrcadla, která zamezí ztrátám záření a tím zvyšují výkon emitovaného světla.
Jedno z nich je polopropustné a skrze něj vychází intenzívní homogenní svazek světla s velmi
malou šířkou spektra. Výstupní výkon je však celkem malý (miliwatty). Jas světla plynového
laseru je milion milionů krát vyšší než slunečního světla. Uplatnění tyto lasery nachází i v
metrologii při měření délek a úhlů.
4.6.2 Využití laserů
Využití laseru je ve strojírenství zejména v řezání materiálů. Nejčastěji se využívají
impulzní lasery v pevné fázi. Vznikající teplo je nutno odvádět destilovanou vodou
s uzavřeným okruhem s výměníky tepla. Poslední dobou se stále častěji využívají
i kontinuální lasery s plynovou náplní CO2. Jsou tvořeny trubicí dlouhou 5 - 20 m, která je
naplněna směsí plynů helia, dusíku a oxidu uhličitého o tlaku několika Pa. Mají výkon až 80
W z jednoho metru trubice. Ke zvýšení výkonu se používají průtokové lasery, kde protéká
trubicí směs plynů rychlostí zvuku. Jejich výkon je přes 1000 W na jeden metr trubice.
Laserové obráběcí stroje jsou velmi přesné (viz obr. č. 53). Umožňují obrábět malé
a jemné součásti.
31
Obr. č. 53 - Laserový obráběcí stroj
Obrábění se provádí tzv. fotonovou erozí, kdy působíme vysokou teplotou na malý
objem materiálu. Teplo je dodáváno formou světelného záření. Některé materiály mohou být
fotonové erozi odolné (nepohlcují laserové záření - jsou průzračné nebo odrazivé).
Prakticky je však tento případ nemožný a pomocí laserů se dají řezat i diamanty.
Důležité jsou vlastnosti laseru jako výkon, frekvence a délka impulzu. Celý proces
je řízen počítačem. Lze užít více impulzů pro jeden řezaný bod. Vznikající otvor
je profukován tlakovým vzduchem. Kolem řezu může vznikat límec. Proti tomu se nad povrch
materiálu vkládá stínítko z tenké kovové fólie ve vzdálenosti 0,2 mm nad povrchem.
V praxi se nejčastěji laserové řezání používá pro velmi malé otvory od 0,01 mm do
1 mm a k řezání plechů a materiálů s vlastnostmi, které nelze jinak dělit. Výhodou je velmi
malá šířka řezu a možnost řezání tenkých tloušek. Řez je velmi čistý a nevyžaduje následnou
úpravu.
32
5. Třískové obrábění
5.1 Pilování
Pilování je nejčastěji používané dílenské třískové obrábění. Provádí se pomocí
pilníku, což je díl vyrobený z nástrojové oceli, který má na povrchu množství zubů a
je ukončen stopkou s rukojetí (viz obr. č. 54).
Obr. č. 54 - Části pilníku
5.1.1 Dělení pilníků
Pilníky lze dělit podle provedení zubů:
- se sekanými zuby - s jednoduchým sekem (viz obr. č. 55)
- s křížovým (dvojitým sekem) dtto
- s trojitým sekem dtto
sek může být podle počtu na 1“ pilníku hrubý, polohrubý, jemný a
velmi jemný
- s frézovanými zuby - přímé
- zaoblené (viz obr. č. 55).
Obr. č. 55 - Jednoduchý a křížový sek a frézované zuby pilníků
33
Podle podélného tvaru lze pilníky dělit na:
- pilníky rovnoměrně široké
- zúžené.
Podle průřezu lze pilníky dělit na pilníky ploché, čtvercové, trojúhelníkové,
půlkruhové, kruhové, nožové, mečovité a jazýčkové (viz obr. č. 56).
Obr. č. 56 – Pilníky dle průřezu
Průřez pilníku volíme podle tvaru obráběné plochy, druh seku se volí podle
požadované přesnosti a drsnosti povrchu. Délka pilníku se volí podle zásady, aby byla
minimálně dvojnásobkem obráběné délky.
Kromě běžných zámečnických pilníků se můžeme setkat se speciálními druhy
pilníků, jako jsou pilníky rotační, do zapalovačů, na elektrické kontakty nebo rytecké (viz obr.
č. 57).
Obr. č. 57 – Speciální pilníky
5.1.2 Upínání obrobku a postup pilování
Obrobek upínáme do zámečnického svěráku. Obráběná plocha má být co nejblíže
čelistem svěráku (asi 5 - 8 mm) a má být s čelistmi rovnoběžná. Zuby pilníku mají tvar klínu,
který směřuje kupředu. Tlakem ruky na pilník zuby odebírají z obrobku třísky (viz obr. č. 58).
Při pohybu naprázdno nazpět pilník pouze po obrobku klouže a není třeba jej zdvihat. Je nutné
34
využívat celou délku pilníku. Na začátku pracovního zdvihu vyvoláme přítlačnou sílu,
v polovině má být tlak obou rukou totožný a na konci odlehčujeme přední ruku. Při zpětném
pohybu udržujeme dotyk pilníku s pilovanou plochou, a tím dochází k samočistění (třísky
přilepené mezi zuby odpadávají).
Obr. č. 58 - Tvorba třísek při ručním pilování
Při pilování rovinných ploch měníme směr pohybu pilníku vždy po opracování celé
plochy o 90o (viz obr. č. 59). Podle zanechaných stop poznáme rovnoměrnost opracování,
přesnost pilování kontrolujeme přiložením pravítka.
Obr. č. 59 - Pilování rovinných ploch
Pilování válcových ploch se provádí kolíbavým pohybem pilníku (viz obr. č. 60).
Obr. č. 60 - Pilování válcových ploch
35
Při pilování málo tvrdých kovů se pilník potírá křídou, aby nedocházelo ke
zvýšenému usazování pilin mezi zuby. Usazené třísky se odstraní drátěným kartáčem.
5.1.3 Strojní pilování
Při strojním pilování má nástroj tvar válce nebo obdélníkového pásu. Obdélníkový
pilník se upíná do čelistí vertikálního pilovacího stroje, kde vykonává přímočarý vratný
pohyb a obrobek je k němu posouván (viz obr. č. 61).
Obr. č. 61 - Pilovací stroj
Válcové a rotační pilníky se upínají do vrtaček (viz příklad na obr. č. 62).
Obr. č. 62 - Užití rotačních pilníků
36
5.2 Soustružení
Jedná se o třískové obrábění, kde se tříska odděluje z rotujícího materiálu pomocí
pevného posuvného nože. Provádí se nejčastěji na hrotovém soustruhu (viz obr. č. 63).
Dále se používají revolverové soustruhy, čelní a svislé soustruhy.
Obr. č. 63 - Hrotový soustruh
Rotující materiál je nutné dostatečně upnout, většinou se upíná do čtyřčelisťového
upínacího sklíčidla. Vždy je nutná kontrola upnutí materiálu přesně do středu otáčení.
U dlouhých obrobků, kde hrozí vliv průhybu materiálu si pomáháme upnutím volného konce
obrobku do koníku do středícího důlku. Kromě klasických hrotových soustruhů se používají
pro sériovou výrobu revolverové soustruhy, kde lze při jednom upnutí provést několik operací
pootočením revolverové hlavy s opnutými nástroji, umístěné místo koníku.
5.2.1 Možnosti prací na soustruhu
Soustružit lze i závity (viz obr. č. 64). Mají-li stoupání větší než 6 mm, provádí se
soustružnickými noži (výroba je levnější a jednodušší než závitníky). Je možné řezat závity
velkých průměrů a mají hladký povrch. Pro řezání závitů jsou soustruhy vybaveny přídavnými
převody, které posouvají suportem. Tím je zajištěn převod otáček z vřetena na vodící šroub,
který v závislosti na jeho otáčkách posouvá suportem. Poměr převodů je na tabulkách u
každého stroje. Nástroje (soustružnické nože) jsou odlišné pro soustružení vnitřních a
vnějších závitů (vnitřní jsou zahnuté). Dále lze kromě válcových ploch na soustruzích vyrábět
i koule (viz obr. č. 65) a tvarované rotační plochy, a to normálními ubíracími noži pomocí
sdruženého posuvu suportu (podélně i příčně), pomocí tvarových nožů a pomocí kopírovacích
zařízení (viz obr. č. 66), případně i vyosením koníku (pro dlouhé kužele) a natočením nožové
hlavy (krátké kužele). Můžeme i vrtat vrtákem upevněným v koníku a brousit bruskou
upevněnou na nožové hlavě.
37
Obr. č. 64 - Soustružení závitů
Obr. č. 65 - Soustružení koule
Obr. č. 66 - Soustružení pomocí kopírovacích zařízení
Na soustruzích lze provádět i dokončovací práce:
- pilování pro odstranění otřepů z obrobených ploch (viz obr. č. 67), nebo srážení
a zaoblování hran.
38
Obr. č. 67 - Pilování na soustruhu
Je zde nutná správná volba pilníku, rychlost otáčení má být větší než při běžném
soustružení, pilník se přikládá šikmo pod úhlem 10o.
- leštění se provádí k odstranění nerovností povrchu pomocí brusného plátna (viz
obr. č. 68).
Obr. č. 68 - Leštění na soustruhu
Volí se vhodná hrubost zrna brusného plátna. Pro hladší povrch lze přidávat olej,
nebo použít brusné pasty. Díry se čistí tyčemi s podélným zářezem k uchycení plátna.
- šrkrábáním se vytváří tvarované plochy. Na rozdíl od pilování lze odřezávat i
větší vrstvu materiálu (viz obr. č. 69).
39
Obr. č. 69 - Škrábání na soustruhu
Škrabka musí být podepřena, případně i upnuta v nožové hlavě na střed obrobku.
- rýhování a vroubkování pro zdrsnění držáků a rukojetí. Provádí se přitlačením
rýhovaných kotoučů upnutých v nožové hlavě k obrobku (viz obr. č. 70).
Obr. č. 70 - Rýhování
5.2.2 Soustružnické nože
Vyrábí se z nástrojářské rychlořezné oceli, pro náročnější podmínky (vyšší rychlosti,
sériová výroba) se připájí nebo mechanicky upevní destičky ze slinutých karbidů,
keramických řezných materiálů, nitridů boru, případně i syntetické diamanty.
Nože mohou být: - ubírací a hladící pravé a levé
- závitové
- upichovací
- tvarovací apod. (vše viz obr. č. 71)
40
Obr. č. 71 Druhy nožů a základní úhly
Nože se upínají vždy těsně pod střed obrobku (asi 0,1 mm), aby se zabránilo
nadměrnému chvění.
Práce na soustruzích lze také vhodně automatizovat pomocí tvrdé nebo pružné
automatizace. Tvrdý způsob spočívá v použití soustruhů s více suporty u konce vřetena,
které se podle povelů posouvají k materiálu. Pružný režim spočívá v instalaci nastavitelných
zarážek, nebo řízení pomocí počítačového programu (NC soustruhy – viz obr. č. 72).
Obr. č. 71 - NC soustruh
Produktivitu práce lze zvyšovat většími posuvy nebo řeznými rychlostmi. Je však
nutné používat upravené nože, nebo kombinované nástroje (několik vedle sebe – revolverový
soustruh viz obr. č. 72).
41
Obr. č. 72 - Revolverový soustruh
5.3 Frézování
Frézování je novější způsob třískového obrábění, kde rotuje obráběcí nástroj (fréza)
a obráběný materiál se posouvá. Provádí se na strojích - frézkách, které mohou být podle
roviny otáčení vřetene: - vertikální (viz obr. č. 73)
- horizontální
- univerzální (otočné o 360o)
Obr. č. 73 - Vertikální frézka
42
5.3.1 Upínání fréz a obrobku
Upnutí frézy má zajistit přenos kroutícího momentu s dostatečnou pevností a tuhostí.
Upnutí závisí na druhu frézy a lze upínat přímo na vřeteno nebo na trn. Upnutí obrobku
se provádí do svěráků (šroubové, pákové - rychloupínací, hydraulické, pneumatické viz obr. č.
74).
Obr. č. 74 – Upínací svěrák
Rozměrnější obrobky se upínají přímo do stolu pomocí šroubů a upínek (viz obr. č.
75).
Obr. č. 75 – Upínky
Upnutí obrobku má být takové, aby výsledná síla obrábění směřovala do pevné čelisti
svěráku. Podle vzájemných pohybů nástroje a obrobku se rozeznávají dva způsoby obrábění,
a to sousledné a nesousledné (viz obr. č. 76).
Obr. č. 76 - Sousledné a nesousledné obrábění
U nesousledného způsobu se mění velikost třísky, vlivem zaoblení nástroje dochází
ke stlačení materiálu, mění se řezné úhly, a tím dochází ke značnému opotřebení nástroje.
Sousledným způsobem se dociluje kvalitnějšího povrchu a opotřebení nástroje je nižší. Zuby
ale zabírají do celého materiálu, čímž dochází k rázům, které lze snížit použitím fréz se
šikmými zuby. Mohou se používat pouze velmi tuhé frézky.
43
5.3.2 Druhy fréz
- dle tvaru ploch:
- dle způsobu výroby zubů:
- dle počtu zubů:
- dle upínání:
- dle průběhu břitů:
- dle směru otáčení:
- dle počtu dílů:
- válcové kotoučové a čelní
- kuželové
- tvarové (modulové)
- se zuby frézovanými (pro jednoduché obrobky)
- se zuby podsoustruženými (pro tvarové plochy)
- jemnozubé
- hrubozubé (pro hrubé frézování)
- vrtané (nástrčné)
- stopkové (viz obr. č. 77)
- se zuby přímými
- se zuby šikmými
- pravotočivé (po směru hod. ručiček při pohledu
od vřetene)
- levotočivé
- celistvé
- dělené
- složené
- frézovací hlavy (viz obr. č. 78).
Obr. č. 77 – Nástrčné a stopkové frézy
Obr. č. 78 – Frézovací hlava
Materiálem fréz bývá rychlořezná nástrojová ocel s přidanými destičkami ze
slinutých karbidů nebo keramiky.
44
5.3.3 Možnosti prací na frézce
- roviné plochy - válcovými, čelními, dělenými a složenými frézami
- tvarové plochy pomocí kopírovacího zařízení mechanického, hydraulického a
elektrokontaktního (opisovaná plocha šablony je přenášena na posuv stolu)
- drážky - rybinové (nejdříve pravoúhlou drážku a potom úhlovou nebo stopkovou
frézou viz obr. č. 79)
Obr. č. 79 - Výroba rybinové drážky
- pro pera a klíny (viz obr. č. 80)
Obr. č. 80 - Výroba drážky pro pero
- šroubovité (viz obr. č. 81)
Obr. č. 81 - Výroba šroubovité drážky
45
- závity kotoučovou nebo hřebenovou frézou (viz obr. č. 82)
Obr. č. 82 - Hřebenové frézy na závity (nástrčná a stopková)
- ozubená kola (viz další kapitola).
5.3.3.1 Výroba ozubených kol
K výrobě ozubených kol se používá přídavné zařízení ke stolu frézky - dělící přístroj
(viz obr. č. 83), který umožní dělení válcové nebo kuželové plochy s možnými velikostmi
průměrů na libovolný počet dílů a úhlových stupňů.
Obr. č. 83 – Univerzální dělící přístroj
Přístroj má upínací sklíčidlo, kterým lze otáčet po nastavených částech a polohu lze
zajistit pákou s pojistným kolíkem v děrované desce. Ta má několik řad děr o přesných
roztečích, které dělí kružnici na určitý počet dílů. Otáčení kliky se přenáší převodem 1:40 na
vřeteno (např. na kružnici s 24 děrami, tři celé otáčky kliky a osm roztečí rozdělí kružnici ve
vřetenu na 12 dílů).
Druhy ozubení (soukolí) viz obr. č. 84
46
Obr. č. 84 – Druhy ozubení
Ozubené kolo je charakterizováno svými rozměry (viz obr. č. 85)
Obr. č. 85 - Rozměry ozubených kol
47
kde :
∅da- průměr hlavové kružnice
∅d - průměr roztečné kružnice
∅d1- průměr patní kružnice
h - výška zubu = ha+h1 (výška hlavy + paty zubu)
p - rozteč zubů je vzdálenost dvou rovnolehlých zubů měřená na roztečné
kružnici
s - tloušťka zubu je polovina rozteče zmenšená o boční vůli
su- zubová mezera je polovina rozteče zvětšená o boční vůli.
Ozubené kolo je dále charakterizováno modulem m, počtem zubů z a úhlem
záběru α.
Modul je část roztečné kružnice připadající na jeden zub [mm].
Úhel záběru α je polovinou vrcholového úhlu zubu základního hřebene,
kde rozvineme kružnici do přímky. Tím se vytratí zaoblení zubů a zub má tvar
rovnoramenného lichoběžníku s vrcholovým úhlem 40o (polovina 20o je vrcholový úhel viz
obr. č. 86).
Obr. č. 86 - Rozvinutý ozubený hřeben
Počet zubů ozubeného kola má vliv na tvar jejich buků. Příklad různého tvaru boků
zubů na ozubeném kole se shodným průměrem při různém počtu zubů je na obr. č. 87.
Obr. č. 87 - Zněna tvaru boku zubu
48
Přímé zuby čelních ozubení se frézují pomocí stopkové nebo nástrčné modulové
frézy (viz obr. č. 88).
Obr. č. 88 - Frézování modulovou frézou
Šikmé zuby se frézují opět modulovými frézami, k sešikmení se používá sklonění
stolu frézky. Šneková kola a soukolí s evolventním ozubením se frézují odvalovacími frézami,
které mají tvar šneku a zároveň s otáčením frézy se posouvá a otáčí i obrobek (viz obr. č. 89).
Obr. č. 89 - Frézování odvalovací frézou
Další možnosti výroby ozubených kol:
- obrážení pomocí základního hřebene (viz obr. č. 90)
Obr. č. 90 – Obrážení ozubených kol hřebenem
49
- obrážením kotoučovým nožem (viz obr. č. 91)
Obr. č. 91 – Obrážení ozubených kol kotoučovým nožem
-
obrážením dvěma noži (viz obr. č. 92) – každý svůj bok zubu
Obr. č. 92 – Obrážení ozubených kol dvěma noži
-
protahováním (viz obr. č. 93)
Obr. č. 93 – Výroba ozubených kol protahováním
50
-
broušením (viz obr. č. 93) – velmi jemné zuby, jedním nebo dvěma kotouči a
odvalovacím kotoučem
Obr. č. 94 – Výroba ozubených kol broušením
5.3.4 Dokončovací operace
Ševingování je dokončovací operace požívaná u nezakalených ozubených kol.
Obráběcím nástrojem je ševingovací kolo, jehož zuby mají na bocích jemné drážky. Nástroj a
obrobek se proti sobě otáčejí, jejich osy jsou mírně zkříženy a tím dochází ke skluzu a
uhlazení boků zubů obráběného kola (viz obr. č. 95).
Obr. č. 95 – Ševingování
Lapování je dokončovací způsob rotačních součástí. Nástrojem je lapovací kolo,
které je v kontaktu s obrobkem, vykonává vratný pohyb a mezi nástroj a obrobek se přivádí
lapovací prostředek (směs jemného brusiva a oleje – viz obr. č. 96).
51
Obr. č. 96 – Lapování
5.4 Vrtání
Vrtání je jednou z nejstarších operací třískového obrábění. Nástrojem je vrták, který
se otáčí kolem své osy a posouvá se v jejím směru. Složením obou pohybů vzniká výsledný
pohyb po šroubovici.
Vrtat můžeme do plného materiálu, nebo vyvrtávat (zvětšovat díry již předvrtané,
předlité, předkované, vyděrované, probité apod.).
Vlastní vrtání můžeme provádět na vrtačkách nebo vyvrtávačkách, případně na
jiných obráběcích strojích (soustruh, frézka).
5.4.1 Dělení vrtaček a vyvrtávaček
Ruční:
- s převodem
- kolovrátek
- svidřík
- elektrická (vše viz obr. č. 97)
Strojní
- stolní
- stojanová
- sloupová
- otočná
- řadová
- vyvrtávačky (vše viz obr. č. 98)
52
Obr. č. 97 – Ruční vrtačky
53
54
Obr. č. 98 - Strojní vrtačky
Strojní vrtačka se skládá z vřeteníku, který je nedůležitější částí, kde je uloženo
vřeteno a slouží k přenosu kroutícího momentu a zajišťuje axiální posuv. Vlastní vřeteno je
hřídel, která má na přední straně kuželovou dutinu pro upnutí vrtáku (viz obr. č. 99) nebo
závit pro upevnění upínadla (nejčastěji sklíčidla). Lze používat i kuželové redukční vložky pro
menší průměry vrtáků. Pro uvolnění samosvorných kuželů se používají vyrážecí klíny.
Obr. č. 99 - Upnutí vrtáků do vřetena
55
5.4.2 Druhy a materiály vrtáků
- středící pro středící důlky k předvrtání nebo upnutí do koníku soustruhu
- ploché (kopinaté) na dřevo
- dělové pro přesné dlouhé díry
- korunové (trepanační) na horniny
- šroubovité pro oceli - nejpoužívanější (vše viz obr. č. 100)
Obr. č. 100 - Druhy vrtáků
Materiálem na výrobu vrtáků je rychlořezná nástrojová ocel, upínací stopka může být
i z konstrukční oceli a s řeznou částí je odporově svařena natupo. U vrtáků větších průměrů
mohou být řezné hrany opatřeny destičkami ze slinutých karbidů (viz obr. č. 101).
Obr. č. 101 – hroty ze slinutých karbidů a keramických materiálů
56
Šroubovité vrtáky se vyrábějí od průměru 0,3 do 100 mm, fazetka vede vrták v díře
a zmenšuje třecí plochu. Úhly na vrtáku (viz obr. č. 102) se volí podle druhu vrtaného
materiálu (viz tab. č. 1).
Obr. č. 102 – Úhly na šroubovitém vrtáku
Tab. č. 1 – Úhly podle materiálů
Obráběný materiál
ɛ
α
γ
Měkký
110-140°
10-15°
30-40°
Běžná ocel
100-120°
8-12°
24-30°
Tvrdý, křehký
80-100°
8-10°
10-25°
Úhel čela γ je dán úhlem sklonu šroubovice λ. Volí se podle obráběného materiálu,
stejně jako úhel hrotu ε a hřbetu α. U běžných vrtáků je ε rovno 116o, α 10o a γ 24o.
Řezné hrany vrtáku se opotřebovávají a tím dochází i ke změně řezných úhlů
a řezných podmínek (vzrůstá odpor). Proto se vrtáky v dílenské praxi běžně brousí, přičemž se
můžeme dopustit několika závažných chyb:
1. Hlavní břity svírají s osou vrtáku nestejný úhel:
Vrták i stroj je jednostranně namáhán, díra je oválná, vrták se brzy tupí.
57
2. Hlavní břity jsou nestejně dlouhé a svírají s osou vrtáku nestejný úhel:
Vzniká nerovnoměrné namáhání, díra je větší než průměr vrtáku, vrták se rychle
tupí, hrozí jeho zlomení.
3. Vrcholový úhel je příliš ostrý:
Otvor je hrubý, vrták se tupí, hrozí zlomení.
4. Vrcholový úhel je příliš tupý:
Vrták se zasekává, tupí se, při dovrtávání se zlomí.
5. Malý nebo nulový úhel hřbetu:
Vrták těžko vniká do materiálu, je nutný velký axiální tlak a hrozí zlomení.
58
6. Úhel hřbetu je příliš velký:
Vrták se snadno zasekne, vylamuje se břit.
5.4.3 Výroba šroubovitých vrtáků
-
Přesné lití
Frézování
Broušení
Tváření
Zkrucování
5.4.4 Řezné podmínky
Je nutné stanovit řeznou rychlost podle druhu obráběného materiálu a použitého
vrtáku.
Otáčky vřetena:
n=
1000. v
[ ot.min-1]
π .d
posuv do materiálu:
30.d
[ mm ]
100
Na každém stroji je umístěna tabulka pro přibližné hodnoty. Řezné rychlosti je
možné zvyšovat při použití chlazení a mazání (i u dlouhých děr a tvrdých materiálů).
s=
6 Nekonvenční metody třískového obrábění
Uplatnění nových konstrukčních materiálů, které jsou často neobrobitelné tradičními
metodami, stejně jako nemožnost vyrobit těmito metodami některé speciální součásti,
si vynutilo používat nové, nekonvenční metody obrábění. V současné době představují tyto
metody asi 3% z celkového objemu technologických metod a jejich podíl stále narůstá.
Od konvenčních metod se liší tím, že v místě oddělování částic materiálu nevzniká řezný
odpor, ubírání materiálu nezávisí na mechanických vlastnostech materiálu, obrobek je méně
tepelně ovlivněn a povrch obrobku je obráběn najednou.
59
Podle podstaty ubírání materiálu lze tyto metody dělit na metody:
- fyzikálně - chemické:
- elektroerozivní
- elektrochemické
- chemické
- tepelně - erosivní:
- obrábění laserem
- obrábění svazkem elektronů plazmou
- mechanicko - fyzikální:
- obrábění ultrazvukem
- obrábění vodním paprskem
- obrábění abrasivním paprskem
6.1 Fyzikálně chemické metody obrábění
Elektroerozivní obrábění - při tomto způsobu obrábění se částice materiálu oddělují
elektrickým výbojem. Tvarová elektroda, obvykle grafitová nebo měděná, se používá pro
vytváření dutin, které jsou zrcadlovým obrazem elektrody. Dochází k nepřímému styku
obrobku a nástroje. Výboj mezi elektrodou a obrobkem prochází dielektrickým prostředím o
řízené vzdálenosti. Obě elektrody musí být vodivé. Vyrábět lze tvarové plochy i na tenkých
součástech a složité tvary i u velmi tvrdých materiálů (slinuté karbidy, kalené oceli), přičemž
nedochází k popálení povrchu. Tento způsob obrábění se používá při výrobě forem a
zápustek, při obrábění těžkoobrobitelných materiálů s velkým počtem děr o malých průměrech
a komplikovaných tvarech. Oddělení materiálu probíhá tak, že do pracovního okruhu je
přiváděn stejnosměrný proud v pulzech, které vytvoří jiskru. Dielektrikum je tvořeno
kapalinou a přiblíží-li se elektroda o napětí 100V, nastane jeho ionizace. Při vzdálenosti 0,01 0,4 mm nastane výboj. Při každém výboji je materiál narušen natavením a odpařením (viz obr.
č. 103). Na elektrodě i obrobku se vytváří kráter.
Velikost vytvořeného kráteru je úměrná velikosti použitého proudu a době jeho
zapojení. Lze měnit i polaritu elektrod podle druhu obráběného materiálu. Vytvořený povrch
obrobku má rozdílnou texturu povrchu (krátery o stejných rozměrech), v blízkosti vrcholů
kráterů vznikají trhliny, které je nutné následně přeleštit, povrchová vrstva je tvrdší.
Nevýhodou je ubývání elektrody. Poměr mezi odebraným objemem materiálu
k objemu spotřebované elektrody má být větší než 100. Výhodnější je proto zapojení kladného
pólu na elektrodu, ale maximálního úběru materiálu se dosahuje pří záporné polaritě.
Obrábět lze pouze vodivé materiály, může vznikat nebezpečí zapálení dielektrika při poklesu
jeho hladiny a následném přehřátí, při procesu vzniká kouř, který je nutné odvádět. Jinak se
jedná o bezpečnou metodu, neboť se nic neotáčí a proud je nízký.
Stroje pro elektroerozivní obrábění mají proces pohybu a ubírání materiálu řízen
počítačem. Lze materiál hrubovat i dokončovat, případně i řezat a brousit, přesnost je ± 0,013
mm i více, rychlost obrábění je od 1300 mm2.hod-1 , kruhovitost děr je menší než 0,05 mm.
60
Obr. č. 103 - Elektroerozivní obrábění
Elektrojiskrové vyřezávání drátovou metodou jako předchozí metoda probíhá
obrábění v lázni elektrolytu za stejných velikostí elektrického proudu a napětí. Nedostatek
ubývání obráběcího nástroje je minimalizován odvíjením drátu. Používá se např. na výrobu
odlévacích forem z velmi tvrdých materiálů (titan apod.). Schéma viz obr. č. 105.
Obr. č. 105 – Elektrojiskrová drátková metoda
Anodomechanické obrábění spočívá v tom, že elektrickými výboji a elektrolytickým
pochodem vzniká mezi katodou a anodou vrstva rozrušeného kovu, která je odstraňována
otáčejícím se kotoučem (viz obr. č. 106).
Obr. č. 106 – Anodomechanické obrábění
61
Elektrochemické obrábění, zde se jedná o metodu využívající proces řízeného
oddělování materiálu anodickým rozpouštěním v elektrolytu, kdy obrobek je umístěn na
anodě a nástrojem je katoda, která přes elektrolyt v mezeře mezi obrobkem a nástrojem
rozpouští materiál stejnosměrným proudem o nízkém napětí. Používá se pro obrábění tvrdých
ocelí, žárupevných slitin, tvarovaných ploch a hlubokých děr, při výrobě turbín a kosmickém
průmyslu. Schéma je na obr. č. 104.
Obr. č. 104 - Elektrochemické obrábění
Stejnosměrný proud se mění v rozmezí 50 (20 000 A s proudovou hustotou 0,2 až
3 A.mm-2 a napětí 30 V). Mezera mezi nástrojem a obrobkem je od 0,025 do 1,3 mm.
Elektrolyt proudí rychlostí od 30 do 60 m.s-1 při tlaku od 70 do 2800 kPa a teplotě od 24 do
65ºC. Oddělené částice jsou z elektrolytu zachycovány a filtrovány. Elektrolyt se skládá
z roztoku chloridu sodného nebo draselného, případně i nitridu sodného s příměsí aditiv.
Nástroje jsou vyrobeny z mosazi, bronzu, mědi, nerez oceli, titanu nebo hliníku a k obrobku
je posouván rychlostí 0,25 až 20 mm.min-1. Musí být elektricky vodivý, odolný působení
elektrolytu a má zrcadlový obraz obrobené plochy. Části nástroje jsou odizolovány k řízení
elektrického proudu. Jako izolační materiály se používají teflon, epoxy a práškově nanášené
povlaky. Po opracování je nutné součást čistit vodou nebo roztoky zabraňujícími korozi.
Přesnost obrábění je běžně v toleranci (0,13 mm i více, lze vytvářet otvory o průměru
0,15 mm).
Chemické obrábění - jedná se o metodu využívající chemické leptání. Obráběné
plochy se zeslabují. Plochy, které nemají být obrobeny se chrání speciálními povlaky.
Obrobek se ponoří do nádoby s leptadlem. Používá se v leteckém průmyslu při dokončovacích
pracích součástí z hliníkových slitin. Jako leptadla se používají roztoky kyselin nebo zásad
o odpovídající koncentraci a teplotě. Před vlastním obráběním je nutné součást očistit a nanést
ochranné povlaky. Po dokončení obrábění je nutné součást opláchnout. Přesnost odleptané
vrstvy je 0,4 - 0,8 mm. Mechanické vlastnosti materiálu nejsou ovlivněny.
62
6.2 Tepelně erozivní obrábění
Obrábění laserem - jedná se o metodu obrábění koherentním svazkem
monochromatického světla – fotonovou erozi. Odebírání materiálu probíhá bez dotyku
a opotřebení nástroje. Princip funkce a použití laseru bylo popsáno v kapitole 4.6.1 a 4.6.2.
Dle intenzity paprsku se může jednat o:
- sublimaci (odpařování)
- vytavení (asistenční plyn vyfoukává roztavený materiál)
- spálení (materiál ohřátý na zápalnou teplotu s reaktivním plynem – kyslíkem shoří).
Laser lze použít pro:
- vrtání otvorů
- soustružení, frézování
- značkování a popisování
- tepelné zpracování, nanášení povlaků, legování
Obrábění svazkem elektronů - plazmou - tento způsob obrábění využívá
soustředěný svazek iontů plynů o vysoké rychlosti, který dopadá na obráběný materiál,
který se natavuje a odpařuje. Používá se pro vrtání otvorů do materiálů s velkou tvrdostí,
houževnatostí, elektrickou a tepelnou vodivostí (viz obr. č. 105).
Obr. č. 105 - Vrtání svazkem elektronů
Nejčastěji se tento způsob používá pro výrobu děr o průměru od 0,1 do 1 mm do
materiálů o tloušťce od 0,05 do 8 mm. Svazek elektronů dosahuje až 60% rychlosti světla.
Napětí mezi katodou a anodou je až 12 kV, proud od 1 do 80 mA. Svazek má vysokou
výkonovou hustotu až 6.108 W.mm-2. Pro soustředění svazku se používají čočky nebo
magnetické cívky se clonami. Tolerance vyráběných otvorů a jejich polohy je do 5%
(maximálně do 0,03 mm). Výhodou je rychlost vrtání až 4000 děr za sekundu, možnost vrtání
v různých součástech, nedochází k deformacím výrobku a opotřebení nástroje a nízké
provozní náklady. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena, přítomnost natavených vrstev a
nutnost podložení materiálu.
63
6.3 Mechanicko fyzikální metody obrábění
Obrábění ultrazvukem - jedná se o proces využívající ultrazvukových vibrací
asi 20 kHz nástroje při opracovávání tvrdých, křehkých nebo nekovových materiálů. Lze takto
brousit rovinné plochy nebo obrábět i rotační plochy. Směs brousícího materiálu prochází
mezi obrobkem a nástrojem (viz obr. č. 106).
Obr. č. 106 - Obrábění ultrazvukem
Ubírání materiálu nastane, když se zrna brousícího materiálu dostanou pod vibrující
nástroj. Nástroje jsou obvykle vyrobeny z nerezové oceli, jako brusivo se používá oxid
hliníku, karbid křemíku a karbid bóru o velikosti zrn 0,05 až 0,009 mm smíchané ve směsi
s vodou v poměru 50% a je přiváděno v množství asi 25 l.min-1. Životnost brusiva je 150 200 hodin.
Při vrtání otvorů nevznikají trhliny na okraji díry, lze vrtat i do skla a podobných
materiálů.
Obrábění vodním paprskem - tento způsob obrábění se také nazývá
hydrodynamické obrábění. Jako řezný nástroj se používá paprsek vody o vysoké rychlosti.
Schéma zařízení je na obr. č. 107.
Čerpadlo vytváří tlak až 20 MPa, multiplikátor zvyšuje tlak až na 600 MPa,
akumulátor tlumí nárazy, filtry chrání trysky před poškozením cizími částicemi, rozvod je
proveden vysokotlakými hadicemi s kloubovým spojením a pracovní tryska má usměrňovací
komoru, která snižuje rozbíhavost paprsku a clonu, která vytváří koherentní paprsek.
Průtok je 2 – 4,5 l.s-1, výstupní rychlost až 1200 m.s-1. Vzdálenost mezi tryskou a obrobkem
je 2,5 - 6,5 mm. Výhodou této metody je možnost vícesměrného řezání s nulovým poloměrem
zaoblení, nízká cena nástroje, výrobek není nutné předem připravovat, nedochází k tepelnému
ovlivnění materiálu, netvoří se prach ani škodlivé zplodiny a celý proces lze snadno
automatizovat. Při přidání abraziva lze řezat ocel do tloušťky 50 mm, leštit a dokončovat
povrchy součástí a odstraňovat nálitky.
64
Obr. č. 107 - Řezání vodním paprskem
6.4 Dokončovací operace při třískovém obrábění
Účelem dokončovacích operací po třískovém obrábění je upravení drsnosti povrchu
na požadovanou velikost a dodržení geometrického tvaru.
Patří do nich tyto operace:
- jemné soustružení a frézování
- honování
- superfinišování
- lapování
- leštění
- válečkování
- protlačování a
- brokování
6.4.1 Jemné soustružení a frézování
Při těchto způsobech se oproti klasických postupech využívá vysoká řezná rychlost
(vliv i na produktivitu), malý posuv, malá hloubka řezu a nástroj a upnutí musí být dostatečně
tuhé – nesmí vzniknout kmitání.
6.4.2 Honování
Tento způsob dokončení se používá především pro válce spalovacích motorů,
kompresorů, hydraulických zařízení apod. Jedná se o vlastně o broušení povrchu honovacími
kameny, upnutými v honovací hlavě, které vykonávají otáčivý a přímovratný pohyb (viz obr.
č. 108). Velikost brusných zrn je 280–500 µm, mezi kotouč a obrobek se přivádí emulze
(chladí a vyplavuje zrna brusiva).
65
Obr. č. 108 - Honování
6.4.3 Superfinišování
Zde superfinišovací hlava vykonává kmitavý pohyb podél obráběné plochy s malým
přítlakem, pohyb je nepravidelný, předcházející stopy se překrývají. Tím dochází k vyhlazení
povrchu. Začíná se s větším přítlakem, který vytlačí řeznou kapalinu a postupně se přítlak
snižuje. Kameny pak již nevytlačují řeznou kapalinu, až přestane úběr materiálu a operace je
dokončena (viz obr. č. 109).
Obr. č. 109 - Superfinišování
6.4.4 Lapování
Lapovací nástroj má zde tvar negativu požadovaného tvaru obrobku. K ubírání
materiálu se využívají zrna volného brusiva rozptýlené v kapalině, nebo brusné pastě (viz obr.
č. 110).
66
Obr. č. 110 – Lapování
6.4.5 Leštění
Používá se především pro zlepšení vzhledu obrobeného povrchu, kde nevyžadujeme
až tolik zlepšení rozměrové a geometrické přesnosti obrobku, ale naopak spíše vyžadujeme
hladkost povrchu a lesk. Používají se proto textilní a plstěné kotouče v brusce. Při větší
drsnosti je možné nanášet leštící pastu. Často se jedná o operaci předcházející chemické
úpravě povrchu (chromování, niklování, apod.).
6.4.6 Válečkování
Jedná se o dokončovací operaci, při které nedochází k ubírání materiálu, ale využívá
se plastická deformace povrchové vrstvy materiálu a její zhutnění. Nástrojem je válečkovací
hlava, ve které jsou válečky otočně uloženy a přitlačovány k obrobku (viz obr. č. 111).
Obr. č. 111 – Válečkování
6.4.7 Protlačování
Opět jde o operaci bez ubírání materiálu zejména u opracování děr. Nástrojem je zde
tzv. protlačovák, který má průměr o několik tisícin větší než požadovaný rozměr díry (viz obr.
č. 112). Jeho protažením otvorem dochází ke snížení povrchové drsnosti a zpevnění materiálu.
Zároveň dochází i k zvýšení tvarové a rozměrové přesnosti.
67
Obr. č. 112 – Protlačování
6.4.8 Brokování
Také při tomto způsobu dokončení nedochází k ubírání materiálu obrobku.
Na obráběnou plochu se vrhají kuličky z kalené oceli nejčastěji v proudu vzduchu. Nárazy pak
dojde k zpevnění povrchu obrobené plochy.
7 Výroba závitů
Závity se řadí ke spojům rozebiratelným, které je možno několikrát rozebrat
a smontovat bez porušení spojovacích nebo spojovaných součástí, přičemž rozebiratelnost
nemusí být neomezená. Nejčastějším rozebiratelným spojením je šroubové spojení. Jedná se
o tvarové spojení pomocí pohybového šroubu, který slouží k přeměně rotačního pohybu na
pohyb přímočarý ve směru osy šroubu. Z fyzikálního hlediska se jedná o pohyb po nakloněné
rovině, která je navinuta na válec - šroubovici (viz obr. č. 113).
Obr. č. 113 - Pohyb po šroubovici
Šroubovitý pohyb opisuje bod, který se rovnoměrně otáčí kolem osy a zároveň se ve
směru této osy rovnoměrně posouvá. Stoupání s je posunutí šroubovice ve směru osy při
pootočení jednu otáčku 2 π. Rozteč t je vzdálenost dvou sousedních vrcholů (stejnolehlých
bodů) měřená ve směru osy.
68
7.1 Rozdělení šroubů a závitů
- šrouby na spojování součástí
- šrouby pohybové
- šrouby jednochodé a vícechodé
- šrouby levé a pravé
- šrouby s jemným a hrubým stoupáním závitu
Podle tvaru tvořící plochy (profilu) se závity dle tab. č. 2:
Tab. č. 2 – Rozdělení závitů dle profilu
α [º] Udávaná
Název
Značení
veličina
Metrický
M
60
D [ mm ]
Příklad
značení
M 10
Poznámka
M
60
W
55
Trubkový
válcový
G
55
Trubkový
kuželový
Gkon
55
P
Rd
E
Tr
80
30
30
Základní řada A
hrubé stoupání
Dxs [ mm ] M 10x1 Řady B, C, D, E
jemné stoupání
D["]
W 1"
W 1" má velký
průměr D=2,54 mm
Js [ " ]
G 1"
G 1" má velký
průměr D=33,2 mm
1"= světlost trubky
Js [ " ]
Gkon 1" G 1" má velký
průměr D=33,2mm
1"= světlost trubky
D [ mm ]
P21
D [ mm ]
Rd32
D [ mm ]
E14
Dxs [ mm ] Tr48x16
S
33
Dxs [ mm ] S70x10
Metrický
jemný
Whitwortův
Pancéřový
Oblý
Edisonův
Lichoběžníkový
rovnoram.
Lichoběžníkový
nerovnoram.
Úhly profilu závitů jsou na obr. č. 114.
Obr. č. 114 – Úhly profilu závitu
69
7.2 Výroba závitů
Závity lze vyrábět strojně a ručně.
Strojně se závity vyrábí:
1. Soustružením - přesné závity průměrů nad 10 mm.
2. Frézováním - závity větších profilů a průměrů při hromadné výrobě, vznikají
drobné nepřesnosti na profilu závitu.
3. Tvářením - pro sériovou a hromadnou výrobu, závity mají zpevněný povrch
a vhodnější průběh vláken, která jsou deformována, ale nepřerušená. Jedná se
o nejproduktivnější způsob výroby závitů.
4. Broušením - nejpřesnější způsob pro výrobu závitů měřidel, přístrojů
a závitořezných nástrojů.
Ručně se závity vyrábí řezáním závitníky a závitovými čelistmi nebo hlavami.
Řezají se závity menších a středních průměrů v kusové i sériové výrobě. Nástroje jsou
vícebřité, při práci se otáčejí kolem své osy a zároveň se v jejím směru i posouvají. Závitové
hlavy se používají pro výrobu závitů na trubkách, nože jsou stavitelné.
7.2.1 Řezání vnitřních závitů pomocí závitníků
Pomocí závitníků se řezají vnitřní závity. Nástrojem je zde závitník (viz obr. č. 115),
který má stopku a činnou část.
Obr. č. 115 – Závitník
Stopka se skládá z válcové části 3 a čtyřhranu 5. Činná část se skládá z řezného
kužele 1, podélné drážky 2 a vodící části 4.
70
Pro jeden závit se používají tři závitníky. Předřezávací a ubere asi 60% závitu. Bývá
označen jedním proužkem na stopce. Řezací b ubírá asi 30% závitu a bývá označen dvěma
proužky. Dořezávací c ubírá zbylých 10% závitu a bývá označen třemi proužky nebo je bez
proužků (viz obr. č. 116).
Obr. č. 116 – postup řezání závitu
Závitník je vícebřitý nástroj tvaru šroubu, na němž jsou podélné drážky, které tvoří
ostří a slouží k odvádění třísek a k mazání či chlazení. Celý závit nelze z hlediska odporu
řezat najednou. Proto mají závitníky pro stejný průměr závitu různý kužel řezné délky (viz
obr. č. 117).
Obr. č. 117 - Řezný kužel závitníku
Existují i závitníky, které mohou závit vyříznout najednou. Mají dlouhý řezný kužel
(až 70% délky). Používají se na průchozí díry, neboť závitník musí celý projít dírou a nevytáčí
se zpět.
Na závitnících je označen i druh závitu, který s ním lze řezat. Závitníky se upínají do
vratidla (viz obr. č. 118).
Obr. č. 118 - Vratidla pro závitníky
Příprava díry pro závit je na obr. č. 119.
71
Obr. č. 119 – Příprava díry pro závit
- zvolíme vhodný průměr vrtáku, aby se rovnal malému průměru závitu D1
- srazíme hranu díry na jmenovitý (velký) průměr závitu D
- zvolíme si vhodné vratidlo, případně i mazací kapalinu
- zasadíme závitník tak, aby osa díry byla shodná s osou závitníku (kontrolujeme
úhelníkem viz obr. č. 120)
- postupně otáčíme a zatlačujeme závitník
- během řezání sledujeme řezný odpor, aby nedošlo k zalomení závitníku v díře, při
zvýšení odporu otáčíme závitníkem zpět, je možné i celý závitník vytočit a očistit
- vyříznutý závit kontrolujeme natočením šroubu nebo přiložením závitových měrek.
Obr. č. 120 – Kontrola úhelníkem
72
7.2.2 Řezání vnějších závitů závitovými čelistmi (očky)
Závitové čelisti jsou vícebřitý nástroj ve tvaru matky s drážkami pro řezání vnějších
závitů. Mohou být celistvé nebo dělené (viz obr. č. 121).
Obr. č. 121 - Závitové čelisti (očka)
Dělené čelisti mohou částečně opravovat průměr závitu při opotřebení břitů.
Čelisti se upínají do vratidel pomocí upínacích šroubů (viz obr. č. 122). Pro dělené
čelisti je vratidlo opatřeno rozpínacím šroubkem.
Obr. č. 122 - Vratidlo pro závitové čelisti
Postup řezání je shodný jako u závitníků. Čelistmi se řezají závity do ∅ 10 mm.
Větší se předřezávají na soustruhu a čelistmi dokončí.
73
7.2.3 Řezání vnějších závitů závitovými hlavami
Závitová hlava je vícebřitý nástroj pro řezání vnějších závitů na trubkách. Břity jsou
výměnné a posuvné podle průměru řezaného závitu (viz obr. č. 123).
Obr. č. 123 – Závitová hlava
8 Nýtování
Nýtování je způsob nerozebíratelného spojování součástí, které se musí přeplátovat.
Používá se u těžkých konstrukcí (mosty, jeřáby, lodě, kotle apod.) a v leteckém průmyslu.
Dnes je nýtování vytlačováno novými technologiemi, jako je sváření a lepení. Nýty se
používají pouze u materiálů, které se velmi obtížně svařují (slitiny hliníku),
nebo v opravárenství (karosérie). Nýty mohou být v několika řadách, většinou je však spoj
předimenzován, takže postačí jedna řada. Správně provedený spoj je namáhán pouze tahem
při tření přeplátovaných ploch a ne střihem dříku nýtu.
8.1 Druhy nýtů
Dle materiálu: - ocelové
- z neželezných materiálů
Dle dříku a tvaru hlavy:
- duté a) a plné b), c), d)
- s plochou válcovou hlavou a)
- s půlkruhovou hlavou b)
- s čočkovitou hlavou c)
- se zápustkovou hlavou d) vše viz obr. č. 124.
Obr. č. 124 - Dříky a tvary hlav nýtů
Kromě těchto nýtů se můžeme setkat s nýty speciálními: trubkové, výbušné a trhací
do kleští.
74
8.2 Zhotovení nýtového spoje
Nýtovat lze za tepla nebo za studena (pro menší průměry). Nýty z mědi a hliníku se
předem tepelně zpracovávají tak, že se předem zahřejí na teplotu rozpustitelnosti v tuhé fázi
a postupně se ochladí. Touto úpravou nýty měknou a lépe se nýtují. Časem nýty stárnou
a vytvrzují se na původní pevnost.
Postup zhotovení nýtového spoje je na obr. č. 125. Nejprve je nutné vybrat vhodné
nýty podle druhu spojovaných materiálů, jejich tloušťky a požadavků na spoj. Pak se rozměří
a označí otvory pro nýty, které se provrtají nebo probijí (díra má být větší než je průměr dříku
≈1,05d). Poté se zkrátí dřík nýtu na požadovanou délku (součet tloušek spojovaných částí +
1,5 násobek průměru dříku). Menší průměry se štípají, větší se řežou. Dále vybereme dva
vhodné hlavičkáře podle tvaru hlavy a spojované části pevně stáhneme (zámečnické svorky
apod.) tak, aby se díry spojovaných součástí překrývaly. Do díry vložíme nýt a opřeme jej
opěrným hlavičkářem. Poklepeme na přítažník a pevně přitiskneme spojovaná součásti k sobě
v okolí nýtů. Kladivem vytvarujeme závěrnou část nýtu tak, aby hlava měla přibližný tvar
požadované hlavy. Závěrným hlavičkářem dokončíme tvar hlavy. Údery musí být dostatečné,
aby závěrná hlava nýt dokonale přitáhla. Tím se docílí toho, že síly působící na spoj se přenáší
třením mezi spojenými součástmi a nýty nejsou namáhány střihem. Nepodaří-li se spoj,
odsekneme sekáčem závěrnou hlavu nýt vyrazíme a celý postup opakujeme.
1- přípěrná hlava
2- dřík
3- podpěrný hlavičkář
4- přítažník
5- závěrný hlavičkář
6- závěrná hlava
d- průměr dříku
l- délka dříku
s1,s2-tl. spojovaných částí
Obr. č. 125 - Zhotovení nýtového spoje
75
8.3 Chyby při nýtování
Možné chyby při zhotovení nýtových spojů jsou na obr. č. 126.
Případ a) - dřík je krátký, dutina závěrného hlavičkáře je nedostatečně zaplněna
b) - dřík je dlouhý, nevejde se do dutiny závěrného hlavičkáře
c) - velká díra pro nýt
d) - spojované části se posunuly
e) - části byly nedostatečně přitaženy
f) - špatně podložený hlavičkář
g), h) - nakloněný hlavičkář
i), j) - silné údery
k) - malý hlavičkář
l) - nedostatečné nebo nadměrné zapuštění
Obr. č. 126 - Chyby nýtových spojů
9 Pájení
Pájení je jeden z nejstarších způsobů spojování kovových součástí, při kterém se taví
pouze přídavný materiál a součásti jsou spojeny difúzí přídavného materiálu do materiálu
součástí. Jedná se o jednoduchou technologii při nízkých teplotách, která umožňuje výrobu
složitých výrobků, má nízké výrobní náklady. Lze pájet i rozdílné materiály, proces lze
automatizovat.
Pájka je přídavný materiál, který má vždy nižší teplotu tavení než spojovaný materiál.
Musí být smáčivá a vzlínavá. Smáčivost je schopnost pájky připojovat se k základnímu
materiálu. Je udávána úhlem tečny k povrchu pájky v místě styku se základním materiálem
(viz obr. č. 127).
a) dokonalá
b) dobrá
Obr. č. 127 - Smáčivost pájky
c) špatná
Vzlínavost je schopnost pájky vyplňovat úzké mezery pomocí kapilárních sil.
Je udávána vzlínavostí ve svislé mezeře v mm. Pohybuje se kolem 30 až 120 mm.
Tavidlo odstraňuje povlak na povrchu základního materiálu, který by bránil pájce ve
styku s ním, chrání spoj proti okysličení v průběhu pájení. Musí mít nižší bod tání a nižší
76
měrnou hustotu než pájka. Většinou se používá borax (tetraboritan sodný), pájecí voda,
kyselina solná, zinek, chlorid zinečnatý a salmiak.
Difúze je samovolné pronikání molekul z oblasti vyšší koncentrace do oblasti nižší
koncentrace vlivem tepelného pohybu částic. Ve styčných plochách vzniká slitina obou kovů.
Je-li spára dostatečně tenká, pak se spoj neuskuteční pouze pájkou, ale slitinou obou kovů.
Pájka proniká do základního materiálu tím lépe, čím je spára užší.
9.1 Rozdělení pájení
Pájení se dělí podle používané teploty na:
1. Měkké do 500oC s použitím pájek z olova, cínu, zinku, kadmia, vizmutu apod.
Užívá se v opravárenství, při klempířských pracích, vodní a plynová instalaci, elektrotechnice
apod. Výhodou je jednoduchá technologie, nízká teplota a levné zařízení. Nevýhodou je menší
pevnost spoje. Ohřev se provádí pájedlem (nemá vlastní zdroj tepla) nebo páječkami (viz
obr. č. 128) při klempířských, instalatérských pracích a v elektrotechnice, plamenem
v instalatérství, ponořením při sériové výrobě autochladičů, poléváním při montáži trubek
a kabelů a ultrazvukem u pájení hliníku.
2. Tvrdé nad 500oC s použitím pájek hliníku, mědi, stříbra, zlata a platiny.
Používá se pro součásti středně namáhané a pro spojování nástrojů. Výhodou je pevnější spoj,
možnost sériové výroby a lepší těsnost a odolnost spoje proti korozi. Nevýhodou je větší
teplota a složitější zařízení. Ohřev se provádí kyslíkoacetylénovým plamenem v opravárenství
a kusové výrobě, v ohni - starší způsob, v komorových pecích při sériové výrobě nástrojů
(pájení destiček ze slinutých karbidů), v solné lázni - je nutné čistit a ponořením při hromadné
výrobě např. jízdních kol.
- elektrická odporová
- elektrická transformátorová
77
- benzínová (propan - butanová)
Obr. č. 128 – Páječky
9.1.1 Měkké pájení
Při měkkém pájení se používají cínové pájky ve formě litých tříhranných tyčí, nebo
trubiček plněných tavidlem (viz tab. č. 3).
Tab. č. 3 – Pájky pro měkké pájení
Druh (označení)
Pracovní teplota oC
Sn 25-Pb
320-370
Sn 30-Pb
250-300
Použití
pájení oceli a mědi
hrubé práce, ocel, měď, pozink
Sn 60-Pb
190-240
přesná mechanika, elektrotechnika
Sn 90-Pb
240
potravinářství, zdravotnictví
23635
23655
Cínové pájky jsou slitinou cínu a olova. Čím více má pájka vyšší obsah cínu, tím je
kvalitnější, ale i dražší.
Kromě cínových pájek se používají i zvláštní pájky jako slitiny olova se zinkem
nebo kadmiem.
Používaná tavidla viz tab. č. 4.
Tab. č. 4 – Tavidla pro měkké pájení
Tavidlo
Použití
MPV 1 (pájecí voda)
Pro značně okysličené povrchy
MPV 2 (pájecí voda)
oceli a těžkých kovů
EÚ 1 až EÚ 3 (pasty)
Pro oceli a těžké kovy
MP 3 (pasty)
Pro pájku Zn 80 - Sn
Stannol (pájecí voda)
Pro nerezové oceli
Eumetol (pasty)
Pro barevné kovy v elektrotechnice
(Dnes již celá řada výrobců a označení).
78
V dílenské praxi se často používá převařená kyselina solná ředěná v poměru 1 : 1
s vodou. Pro pájení pozinkovaných plechů se do ní přidávají odstřižky pozinkovaného plechu,
dokud nepřestanou reagovat. Při pájení oceli působí korozivně a po pájení je nutné povrch
řádně očistit. Pro pájení mědi se používá jako tavidlo kalafuna, která neleptá povrch.
Pro olovo se používají alkany. Pro čištění pájecích hrotů se používá salmiak.
Postup pájení:
- zvolíme vhodnou pájku a tavidlo
- očistíme styčné plochy (mechanicky pilníkem nebo kartáčem) a potřeme tavidlem
- tavidlo musí pokrýt celou plochu
- nastavíme spojované části do požadované polohy a zajistíme
- očistíme pájecí hrot, zahřejeme jej a očistíme salmiakem
- na hrot naneseme pájku a přiložíme na spojované části v co největší ploše
- hrotem ohřejeme základní materiál natolik, že pájka zaběhne do spáry
- další potřebnou pájku přidáváme druhou rukou na plochu hrotu.
Není-li povrch spoje hladký, lze přebytečnou pájku utřít hadrem nebo po ztuhnutí
oškrabat. Po dokončení pájení spoj očistíme od zbytků tavidla horkou vodou nebo roztokem
sody, nebo 10% roztokem čpavku.
Nejčastěji se pájí tenké plechy, které je vhodné předem přeplátovat (viz obr. č. 129).
a) přeplátovaný spoj
b) přeplátovaný promáčknutý spoj
c) lemový spoj
d) utěsněný spoj s drápkem
Obr. č. 129 - Přeplátování pájených plechů
Spojované materiály je vhodné podložit dřevěnými nebo keramickými podložkami,
které neodvádí teplo.
Ohřev plamenem se používá při pocínování, kdy se cínuje z opačná strany plechu,
která se ohřívá. Při ponoření se součást ponoří pouze jednou a předem se ohřívá. Při pájení
v peci je pec vyhřáta na pracovní teplotu, zateče-li pájka do spáry, součást se rychle vyjme.
Při pájení oceli se spojované plochy předem pocínují. U litiny musíme styčné plochy zbavit
grafitu otryskáním pískem nebo vnořením do 5% roztoku kyseliny fluorovodíkové. Pájí se
pájkou s vysokým obsahem cínu. Při pájení mědi je zapotřebí výkonný zdroj tepla, nejlépe
přímý plamen.
79
9.1.2 Tvrdé pájení
Používá se pro středně namáhané součásti. Pájky jsou dodávány v tyčích viz tab. č. 5.
ČSN
423370
423371
423372
423227
423806
423811
423823
423819
Tab. č. 5 – Pájky pro tvrdé pájení
Druh ( označení )
Tavícíteplota [oC]
Cu-P 8
710-760
Ms-Ni 8
900-940
Ms 54
890-940
Ms 60-Ag
900-940
Ag 15-Cu-Zn-P
800-850
Ag 54-Cu-Zn
750-800
Ag 50-Cu-Zn-Cd
690-740
Ag 99,5
960-1000
Použití
Armatury, náhrada stříbrné pájky
Ocel, měď, nikl, slin. karbidy
Bronz, ocel, měď, litina
Elektrotechnika, pásové pily
Měď
Měď, nerez ocel, odlitky
Stříbro, Cu vodiče
Elektrotechnika
Tavidla pro tvrdé pájení obsahují borax a fluoridy viz tab. č. 6.
Tab. č. 6 – Tavidla pro tvrdé pájení
Tavidlo
Použití
Tp 16 (pasta)
Pro pájení oceli
Tp 13 (prášek)
Pro litinu a stříbro
Tp 11 (pasta)
Pro pájení těžkých kovů
Tp 12(pasta)
Tp 15 (prášek)
Pro stříbrné slitiny
LPK 29
Pro hliníkové slitiny
Jako zdroj tepla se používá kyslíkoacetylénový plamen, plamenné nebo elektrické
pece a elektrický odpor.
Postup pájení:
- při ohřevu plamenem předmět předehřejeme a přidáme tavidlo, nebo jej nanášíme
na předehřátý drát s pájkou
- při ohřevu v peci pájené místo pokryjeme tavidlem s práškovou pájkou a vložíme
do vyhřáté pece.
Při pájení oceli a litiny je důležité pomalé ochlazování, jinak hrozí nebezpečí vzniku
trhlin. Při pájení barevných kovů se používají pájky s obsahem stříbra.
80
10 Lepení
Lepení je pevné nerozebíratelné spojení materiálů při teplotách do 100oC.
Lze spojovat i různé materiály. Povrch spojovaných ploch je nutné upravit, dodržet
technologický postup lepení, zvolit vhodné lepidlo, nanést jej ve správné vrstvě a zabránit
styku s chemikáliemi během tvrdnutí.
Lepidla jsou makromolekulární látky, většinou organického původu, s příměsmi
rozpouštědel, změkčovadel apod.
Lepené spoje mohou předčit i sváry, navíc neovlivňují tepelně základní materiál.
Postupy lepení jsou různé, většinou jsou přesně určeny výrobcem lepidla.
10.1 Druhy lepidel
Dle konzistence:
- tekutá
- pastovitá
- prášková
- pěnová
- pásky
- filmy.
Dle vytvrzování:
- teplem
- tlakem
- časem
- katalyzátory
- vulkanizací
- reaktivací.
Dle aplikačních složek:
- emulze
- disperze
- 100% reaktivita
- kontaktní
- citlivá na tlak.
Dle chemické příslušnosti:
- přírodní
- termoplasty
- termosety
- elastomery.
Dle vytvořeného spoje:
- s větší plasticitou pro méně náročná spojení, která nejsou trvale zatěžována
roztoky termoplastů
- pevná a křehká spojení - termosety (roztoky pryskyřic), tvrzení probíhá
odparem rozpustidla a polymerací
81
- pružná dynamicky namáhaná méně náročná spojení, vytvrzování
polymerací a vulkanizací
- kombinace termosetů a elastomerů
- kyanoakrylátová s vysokou reaktivitou a rychlým vytvrzením i bez
přítomnosti vzduchu (vteřinová).
10.2 Vlastnosti lepidel a zkoušení spojů
Vlastnosti a vlastně jakost lepidla závisí na jeho adhezi, kohezi a lepivosti.
Adheze je přilnavost lepidla k povrchu (pevnost držení na materiálu) a lze ji zvyšovat
tlakem.
Koheze je soudržnost lepidla (pevnost filmu lepidla v tahu), která klesá se vzrůstající
vrstvou filmu.
Lepivost je součet adheze a koheze. Je úměrná síle potřebné k odtržení dvou
slepených ploch.
Zkoušení lepených spojů se provádí měřením pevnosti spoje při různém namáhání a
odolnosti v čase při různých pevnostních parametrech. Provádí se zkoušky na tah, na smyk, v
odlupování, rázové zkoušky apod.
11 Svařování
Svařování je způsob nerozebíratelného spojení, při kterém se základní materiál
spojuje působením tepla nebo tlaku nebo obou, a to takovým způsobem, že zůstává zachována
podstata spojovaných materiálů. Při svařování se mohou nebo nemusí používat přídavné
materiály, jejichž teplota tání je stejná jako u základního materiálu. Jde o nezbytný proces při
výrobě předmětů, renovaci součástí a opravárenství.
11.1. Rozdělení svařování
Základní rozdělení:
- svařování tlakem
- svařování tavné
- kombinované (tavné a tlakové).
Do svařování tlakem patří:
- kovářské svařování.
Do tavného svařování patří:
- svařování plamenem
- svařování elektrickým obloukem - kovovou elektrodou
- uhlíkovou elektrodou
- v ochranné atmosféře
- vibrační navařování
- pod tavidlem
- svařování struskové
82
- svařování plazmou
- svařování termitem
- svařování proudem elektronů
- svařování laserem
Do kombinovaného patří:
- elektrické odporové svařování - stykové pěchováním
- stykové odtavením
- přeplátováním bodové
- přeplátováním švové
- přeplátováním výstupkové
- svařování pěchovací plamenem
- svařování fyzikální - třením
- tlakem za studena
- indukční
- ultrazvukem
- explozí
- difúzí.
11.1.1 Kovářské svařování
Jedná se o nejstarší způsob svařování, který se provádí v ohni, kde se materiál ohřeje
na svarnou teplotu (do plastického stavu) a pak se ručně kladivem nebo strojně bucharem
nebo lisem tlakem svaří. Dobře se takto svařují měkké oceli a měď. Rozsah použití je omezen
možnostmi dobrého prokování, u ručního způsobu do tloušťky 25 mm. Průmyslově se tento
způsob nevyužívá, použití je omezeno na opravy nářadí, okrasné čepele apod. (viz obr. č.
130).
Obr. č. 130 - Kovářské svařování
11.1.2 Elektrické odporové svařování
Při tomto způsobu se využívá jako zdroje tepla odporového (Jouleova) tepla,
vznikajícího průchodem svařovacího proudu spojovanými materiály, které tvoří část
svařovacího obvodu. Ohřev je přímo úměrný elektrickému odporu svařovaného materiálu,
intenzitě svařovacího proudu a času. Zdrojem proudu bývá jednofázové trafo, které má
sekundární vinutí s napětím 2 - 20 V a proudu 1000 - 15000 A. Sekundární vinutí tvořeno
83
jedním závitem (elektrodami) a bývá chlazený vodou. Po ohřátí místa budoucího svarového
spoje se obě části stlačí a tím dojde k vytvoření svarového spoje. Jedná se velmi výkonný
způsob používaný v sériové výrobě (karosérie).
11.1.2.1 Odporové pěchovací svařování
Tento způsob je také označován jako odporové svařování na tupo. Oba svařované
díly jsou svými rovnými a kolmými plochami k sobě přitlačeny a pak je zapnut svařovací
proud. Místo styku obou svařovaných součástí je ohříváno procházejícím elektrickým
proudem (pěchovacím odporem). Při dosažení svarné teploty se zvýší tlak ve styku
svařovaných součástí, materiál se napěchuje do výronku a vzniká svar (viz obr. č. 131).
Obr. č. 131 – Odporové pěchovací svařování
Používá se pro náročné odporové svary kotlových trubek, betonářských ocelí,
kolejnic a pro svařování menších průřezů do 150 mm2.
11.1.2.2 Odporové odtavovací svařování
Při tomto způsobu se upnuté součásti pohybují proti sobě a svařovací proud je
koncentrovaný v omezených bodech dotyku svařovaných ploch, ve kterých v opakovaných
bodech dochází k zapálení elektrických oblouků, čímž se materiál odtavuje a částice
roztaveného materiálu jsou roztřikovány. Při dosažení potřebné teploty se obě plochy k sobě
prudce stlačí, kov se napěchuje a dojde k vytvoření svaru. Tato metoda se používá pro větší
průřezy, čela obou součástí nemusí být dokonale rovná a vzájemně kolmá k podélné ose.
11.1.2.3 Odporové bodové svařování
Bodový svar je vytvořen mezi spojovanými přeplátovanými součástmi stejného
materiálu stlačenými tyčovitými elektrodami (viz obr. č. 132).
84
Obr. č. 132 - Odporové bodové svařování
Může se provádět jako mikrobodové pro tenké dráty v elektronice, mnohobodové
s využitím většího počtu dvojic elektrod a rychlobodové - až 600 bodů.min-1. Rozšířen je
tento způsob při výrobě karosérií automobilů.
Průměr elektrody se volí:
d= 2.h + 4 mm
kde h je tloušťka spojovaného plechu.
Množství tepla:
Q= R . I2. t
při dané přítlačné síle F.
Odpor R se skládá z odporu mezi elektrodou a horním plechem, odporu horního
plechu, odporu mezi plechy, odporu dolního plechu a odporu mezi dolním plechem
a elektrodou. Velikost proudu (mocnina) podstatně ovlivňuje kvalitu svaru. Lze používat
měkký režim s nižším proudem po delší dobu, nebo tvrdý režim s vysokým proudem
po krátkou dobu. Tvrdý režim je výhodnější z hlediska úspory času, je však třeba zvážit
spotřebu elektrické energie, strukturální změny materiálu a povrch svaru, životnost
elektrod apod.
Přítlačná síla F působí dříve než proud. Průběh přítlačné síly má být takový, aby bylo
dosaženo v okamžiku sepnutí proudu minimálního přechodového odporu mezi elektrodami
a materiálem. Při tvorbě svaru se síla snižuje, aby nedošlo ke ztenčení plechu v místě svaru.
Uvolnění síly však nesmí být velké, aby došlo ke spojení plechů. Vytvořený svar je možné za
tepla kovat, čímž se zhutní. Optimální parametry nastavení hodnot se kontrolují pevnostní
zkouškou svaru.
11.1.2.4 Odporové švové svařování
Při tomto způsobu působí tlak trvale a svařovací proud prochází trvale nebo
přerušovaně podle toho, zda vzniklý svar má být těsný nebo pouze pevný. Elektrody mají tvar
kotouče (viz obr. č. 133) nebo je jedna kotoučová a druhá plochá.
85
Obr. č. 133 - Odporové švové svařování
Tento způsob se používá pro svařování nádrží, topných těles a konzerv.
11.1.2.5 Odporové výstupkové svařování
Zde je tlak i svařovací proud soustředěn do jednotlivých malých míst - výstupků,
kterými jsou svařované součásti k sobě přitisknuty. V dotykových bodech dochází k zapálení
elektrického oblouku, čímž dochází k odtavování materiálu a postupnému zarovnání
svařovaných ploch. Tyto plochy se současně zahřívají a po dosažení potřebné teploty se k sobě
prudce přitlačí, čímž se natavený kov spěchuje a vytvoří se svar. Provádí se ve svařovacích
lisech s použitím přípravků pro zajištění správné polohy svařovaných dílů (viz obr. č. 134).
Obr. č. 134 - Odporové výstupkové svařování
Tento způsob se používá pro svařování velkých průřezů. Čela styku obou ploch
nemusí být dokonale rovná a vzájemně kolmá k podélné ose.
11.1.3 Svařování pěchovací plamenem
Zdrojem tepla je zde kyslíkoacetylénový plamen. Spojované části se jím ohřejí na
svarnou teplotu a pak se prudce přitlačí (viz obr. č. 135).
86
Obr. č. 135 - Pěchovací svařování plamenem
Tímto způsobem lze svařovat trubky i plný materiál.
11.1.4 Fyzikální metody svařování
Vytvoření svaru se dosahuje využitím fyzikálních vlastností spojovaných materiálů.
11.1.4.1 Svařování třením
Při této metodě jsou spojované díly ve vzájemném kontaktu a většinou jeden z nich
se pohybuje (otáčí nebo vibruje). Na stykové ploše vzniká teplo a přitlačením po dosažení
svarné teploty se vytvoří spoj při současném zastavení otáčivého nebo vibračního pohybu (viz
obr. č. 136).
Obr. č. 136 - Svařování třením
Pěchovací síla plynule klesá až do zastavení pohybu. Touto metodou lze svařovat i
plasty.
87
11.1.4.2 Svařování tlakem za studena
Svarový spoj je při této metodě realizován plastickou deformací přiléhajících
svarových ploch v důsledku dostatečného tlaku (pro hliník 900 MPa, pro měď 1500 MPa).
Obvykle se nepoužívá přídavný materiál, někdy je vhodné použít lokální ohřev.
11.1.4.3 Svařování elektrickou indukcí
Tento způsob se využívá při výrobě švových trubek. Plochý materiál se pomocí
kladek zakrouží a prochází induktorem. Spoje se ohřívají vysokofrekvenčním proudem a v
kovacích kladkách se k sobě stlačí a svaří (viz obr. č. 137).
Obr. č. 137 - Indukční svařování
Rychlost posunu je do 0,5 m.s-1, tloušťka stěny do 12 mm.
11.1.4.4 Svařování ultrazvukem
Při této metodě je ke statické přítlačné síle přidáno mechanické kmitání o nízké
amplitudě a kmitočtu nad hranicí slyšitelnosti, které je vytvářeno generátorem. Spojují se
takto přeplátované materiály při teplotě okolí. Lze spojovat i tenké fólie, keramiku a plasty.
11.1.4.5. Svařování explozí
Jedná se o způsob svařování tlakem rázové vlny výbuchu. Materiály se přeplátují
a vloží do vhodné formy. Účinkem vhodné výbušniny je vytvořen spoj. Tento způsob se
používá velmi zřídka.
11.1.5.6 Svařování difúzí
Zde jsou svařované díly k sobe stlačeny klidným tlakem a současně jsou ohřívány
asi na dvoutřetinovou teplotu tavení. Dochází k lokální plastické deformaci a následkem
difúze ve stykových plochách se svařované materiály spojí. Spojení může probíhat ve vakuu,
v ochranné atmosféře nebo jiném vhodném prostředí i bez přídavného materiálu.
88
11.1.5 Svařování plamenem
K tavení základního a přídavného materiálu se využívá teplo vzniklé spalováním
hořlavého plynu (acetylén, vodík, propan - butan apod.) a plynu podporujícího hoření (kyslík,
vzduch).
Acetylén je uhlovodík C2H2, který hoří bílým plamenem a tvoří saze, je výbušný ve
směsi od 2,3 do 82% se vzduchem. Teplota hoření se vzduchem je 2100 – 2400oC
a s kyslíkem až 3200oC.
Vodík H2 se vyrábí elektrolýzou vody nebo rozkladem vodní par. Se vzduchem tvoří
třaskavou směs v koncentraci od 4 do 74% s kyslíkem do 3%. Teplota hoření se vzduchem je
1800oC, s kyslíkem 2100oC.
Propan a butan jsou uhlovodíky C3H8 a C4H10, které vznikají při výrobě benzínu
(destilaci ropy). Ve zkapalněném stavu se dodávají v poměru 2 : 8. Směs je výbušná
v koncentraci 1,9 až 9,5 se vzduchem a teplota hoření je 2000oC.
Metan (zemní plyn, bioplyn) je uhlovodík CH4. Teplota hoření s kyslíkem se uvádí
1700oC.
11.1.5.1 Výroba acetylénu a kyslíku
Acetylén se vyrábí v suchých nebo mokrých vyvíječích rozkladem karbidu vápníku
CaC2 vodou (viz obr. č. 138).
Z jednoho kilogramu karbidu se vyrobí až 280 litrů acetylénu. Dodává se v láhvích
naplněných pórovitou hmotou a acetonem, ve kterém se acetylén rozpouští. V láhvích je
přetlak 1,8 MPa při teplotě +15oC. V jednom litru acetonu se rozpustí až 23 litrů acetylénu.
Objem láhví je 10, 20 a 40 litrů. Ve čtyřicetilitrové láhvi je 6 - 8 kg acetylénu a 11 - 14 kg
acetonu. Láhve byly označeny dříve bílým pruhem, dnes hnědé (i různě podle dodavatelů),
je na nich umístěn vypouštěcí kohout pro redukční ventil, který se připojuje třmenem.
Obr. č. 138 - Výroba acetylénu
Kyslík se vyrábí destilací kapalného vzduchu, bod varu kyslíku je -182,9C a dusíku 195,8 C (viz obr. č. 139), nebo elektrolýzou vody, kde vzniká na kladné elektrodě. Dodává se
o
89
v láhvích o objemu 10, 20 a 40 litrů, přetlak je 15 MPa a jsou označeny modrým pruhem
(i různě podle dodavatelů). Redukční ventil se připojuje převlečnou maticí.
Obr. č. 139 - Výroba kyslíku
11.1.5.2 Redukční ventily
Redukční ventily slouží ke snížení tlaku v láhvích na tlak pracovní, jejichž
maximální přípustné hodnoty jsou vyznačeny na stupnicích nízkotlakých manometrů.
Redukční ventily mají tedy vysokotlakou a nízkotlakou část, velikost výstupního tlaku lze
regulovat předpětím pružiny tlačící na membránu s uzavírací kuželkou (viz obr. č. 140).
Obr. č. 140 - Redukční ventily
Kyslíkový a acetylénový ventil je nezaměnitelný, mají odlišný způsob uchycení k
vypouštěcímu ventilu z láhve (kyslík převlečnou maticí, acetylén třmenem).
K redukčním ventilům se připojují pryžové zesílené hadice s pryžovou vložkou.
Pro kyslík má modrou barvu a vnitřní průměr 6 - 9 mm, pro acetylén červenou barvu a vnitřní
průměr 9 - 14 mm. Minimální délka hadic je pět metrů, acetylénová má zabudovanou pojistku
proti zpětnému šlehnutí plamene (injektor).
K hadicím se připojuje svařovací souprava s výměnnými hořáky dle průměru trysky
(viz obr. č. 141).
90
Obr. č. 141 - Svařovací souprava
Spotřeba acetylénu a kyslíku závisí na průměru trysek hořáku viz tab. č. 7.
Tab. č. 7 – Spotřeba plynů podle průměru hořáku
1
2
3
4
Označení hořáku Číslo 0
Pracovní rozsah mm 0,5-1 1,0-2,0 2,0-4,0 4,0-6,0 6,0-9,0
75
150
300
500
750
Spotřeba C2H2
l/h
75
150
300
500
750
Spotřeba O2
l/h
5
6
7
9,0-14,0
1150
14,0-20,0
1700
20,0-30,0
2500
1150
1700
2500
Z jedné tlakové nádoby je dovoleno odebírat nejvýše 1000 l acetylénu a 1800 l
kyslíku za hodinu. Při vyšším odběru je nutné láhve propojit do baterie.
Kyslíkoacetylénovým plamenem lze také řezat. K tomu se používá speciální
souprava s řezacím hořákem pro profukování nataveného kovu kyslíkem (viz obr. č. 142).
Při řezání je palivem železo, plamen ohřívá materiál na zápalnou teplotu (1000oC), kyslík se
přivádí v paprsku a profukuje rozehřátý kov. Pokusně byl takto řezán materiál až 3000 mm
tlustý. Řezat můžeme ručně nebo i strojně poloautomaty s řízeným pohybem hořáku.
Obr. č. 142 - Řezací hořák
91
11.1.5.3 Druhy plamene
Podle poměru acetylénu a kyslíku mohou být plameny neutrální, karburační a
oxidační (viz obr. č. 143).
Obr. č. 143 - Druhy plamenů
Neutrální plamen má poměr C2H2 a O2 roven 1 : 1. Má ostře ohraničený světelný
kužel, maximální teplota je 2 - 3 mm od světelného kužele.
Karburační plamen má více acetylénu, světelný kužel je překryt mlhavým závojem.
Tento plamen nauhličuje tavnou lázeň, a proto se používá při sváření lehkých kovů.
Oxidační plamen má více kyslíku, kužel je krátký a modrý. Používá se při sváření
mosazi a bronzu.
11.1.5.4 Postup sváření
Plamenem se svařují běžně materiály do tloušťky 6 mm. Postup sváření podle
pohybu plamene a přídavného materiálu je vpřed nebo vzad (viz obr. č. 144).
Obr. č. 144 - Postup sváření
Při postupu vpřed svár rychle chladne, při postupu vzad je snazší kontrola svaru.
92
11.1.5.5 Druhy svarů
Svary mohou být tupé, křížové nebo T, v poloze vodorovné, svislé nebo nad hlavou.
Tupé:
- lemový pro velmi slabé materiály i bez přídavného materiálu (viz obr. č. 145).
Obr. č. 145 - Lemový svar
- I svar s mezerou 0,5 - 0,7 násobku tloušťky, průměr drátu se volí přibližně jako
jedna polovina tloušťky + 1 mm. Svařují se takto materiály do tloušťky 3 mm, spojované části
je vhodné nastehovat, při větší tloušťce provádět svar z obou stran (viz obr. č. 146).
Obr. č. 146 - I svar
Křížové:
- V svar pro materiály nad 6 mm, provádí se svar ve dvou vrstvách, nejdříve
kořenová a poté vrchní (viz obr. č. 147).
Obr. č. 147 - V svar
- X svar se provádí při tloušťkách nad 12 mm. Postup je shodný jako u předchozích
(viz obr. č. 148).
93
Obr. č. 148 - X svar
T svary:
- koutový se provádí při tloušťkách od 0,8 do 3 mm. Může být jednostranný i
oboustranný, má pásnici a stojinu (viz obr. č. 149).
Obr. č. 149 - Koutový svar
- rohový pro stejné materiály a postupy jako koutový (viz obr. č. 150).
Obr. č. 150 - Rohový svar
11.1.6 Svařování elektrickým obloukem
Jedná se o nejrozšířenější způsob svařování v dílenské praxi. Kovy se taví teplem
elektrického oblouku mezi elektrodou a materiálem. Ke svařování lze používat stejnosměrný
i střídavý proud. Stejnosměrný udržuje polaritu, vytvoří-li se oblouk, je teplota na kladné
a záporné elektrodě rozdílná, přičemž větší je na kladné, a proto je nutné dodržet správnou
polaritu elektrod (viz obr. č. 151).
94
Obr. č. 151 - Polarita elektrod
11.1.6.1 Zdroje svařovacího proudu
Zdroje svařovacího proudu mají své charakteristické vlastnosti:
- napětí na prázdno v rozmezí 80 - 100 V
- napětí pracovní 18 - 32 V podle délky oblouku
- napětí zapalovací je větší než na prázdno
- svařovací proud při trvalém zatížení
- jmenovitý proud je maximální hodnota při zapálení oblouku.
Zdroje stejnosměrného proudu jsou:
- točivé
- netočivé.
Točivé zdroje se skládají z hnacího elektromotoru (třífázový asynchronní motor
s kotvou nakrátko a se spouštěním hvězda - trojúhelník) a poháněného dynama s regulátorem
výstupního svařovacího proudu s vlastním buzením. Tyto zdroje jsou energeticky náročnější
a dnes se již ve větší míře nepoužívají.
Netočivými zdroji stejnosměrného proudu jsou usměrňovače, které usměrňují
střídavý proud na pulzující stejnosměrný (využívá se vlivu kapacity a tlumivky). Skládají se
z jedno i třífázového transformátoru, selenových usměrňovacích článků, regulátoru
výstupního svařovacího proudu (potenciometr) a chlazení. Tyto zdroje jsou nejvýhodnější
a nejpoužívanější.
Zdroje střídavého proudu jsou jednofázové transformátory chlazené vzduchem, které
mění napětí sítě na nižší svařovací.
95
11.1.6.2 Svařování kovovou elektrodou
Provádí se ručně obalovanou elektrodou v různých polohách (viz obr. č. 152).
Obr. č. 152 - Polohy svarů
11.1.6.2.1 Druhy svarů
Každý svar má své přesné normalizované názvosloví (viz obr. č. 153).
Obr. č. 153 - Názvosloví svaru
96
Druhy svarů jsou podobné jako u svařování plamenem (viz obr. č. 154).
Obr. č. 154 – Druhy svarů
Lemový svar se používá při svařování tenkých plechů, jejichž hrany se upravují.
Výška lemu odpovídá tloušťce plechu. Ke snížení deformací se podkládají podložkami pro
odvádění tepla, používají se elektrody pro tenké plechy.
I svar se provádí opět elektrodami na tenké plechy, důležitá je mezera mezi plechy,
při větším průměru elektrod je vhodné podložit podložku, svar je možné provádět i v několika
vrstvách (po každé důkladně očistit svar), proti zamezení deformacím se postupuje po
krátkých úsecích.
V svar se používá pro silnější materiály, jejichž hrany jsou upraveny frézováním
nebo řezáním kyslíkem, sklon hran je 60o, vztyčná mezera 2 - 3 mm, svařované díly se napřed
stehují a pak se provádí vrstvy svaru.
První se provádí kořenová vrstva, přičemž je nutné věnovat pozornost možnosti
vzniku možných chyb (viz obr. č. 155).
97
Obr. č. 155 - Chyby v kořenové vrstvě
Chyby mohou vznikat zvětšením vztyčné mezery nebo vysokým svařovacím
proudem. Povrchová vrstva svaru se provádí elektrodou o větším průměru, před jejím
provedení je nutné povrch vždy očistit, pozornost je nutné věnovat dokončení, aby nedošlo ke
vzniku koncového kráteru (viz obr. č. 156).
Obr. č. 156 - Dokončení svaru
X svar je výhodnější oproti V svaru z hlediska rovnoměrného tepelného ovlivnění
materiálu z obou stran. Postup je shodný s předchozím.
T svar, křížový svar spojuje pásnici a stojinu, svar je možné provádět i ve více
vrstvách.
Přeplátované svary (viz obr. č. 157) je pro ně nutná speciální úprava spojovaných
částí.
Obr. č. 157 - Přeplátovaný svar
98
11.1.6.2.2 Používané elektrody
Elektrody mohou být pro svařování nelegovaných nebo legovaných ocelí, pro
neželezné kovy a pro navařování (renovace součástí).
Dle tloušťky obalu (poměr obalu a jádra):
- tence obalené
do 1,2
- středně obalené
do 1,45
do 1,8
- tlustě obalené
- velmi tlustě obalené nad 1,8.
Tlošťky drátu 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0 a 6,0 mm
Obal elektrody musí chránit lázeň a stabilizovat oblouk. Proto obsahuje plynotvorné
a ionizační látky.
Značení elektrod je určeno EN 499 ČSN EN 499 v ČR výrobce ESAB - ŽAZ
Vamberk.
E
B
- elektroda pro ruční sváření
- druh obalu
Stabilizační
Rutilový
Kyselý
Bazický
Celulózový
S
R
A
B
C.
11.1.6.3 Svařování uhlíkovou elektrodou
Jedná se o způsob svařování, při kterém se elektroda neodtavuje a je chráněna
ochrannou atmosférou tvořenou netečnými plyny (argon, CO2). Elektroda může být i
wolframová, metoda se označuje WIG (viz obr. č. 158).
99
Obr. č. 158 - Svařování metodou WIG
11.1.6.4 Svařování v ochranné atmosféře
Pro větší průřezy je vhodnější způsob svařování elektrodou navinutou na cívce,
která se odtavuje a je opět chráněna atmosférou z netečných plynů. Tato metoda se označuje
MIG při použití CO2 a MAG při použití inertního plynu – Argon (viz obr. č. 159).
Obr. č. 159 - Svařování metodou MIG, MAG
11.1.6.5 Vibrační navařování
Používá se při renovacích. Přídavný materiál se přivádí kolmo k povrchu hubicí,
která kmitá a je do ní přiváděn svařovací proud. Tím vznikají jiskry, materiál se odtavuje
a přenáší na svařovanou plochu. Vzniká rozstřik materiálu, plocha je chráněna ochrannými
kapalinami (voda se sodou nebo glycerínem). Výhodou je malé tepelné ovlivnění základního
materiálu (viz obr. č. 160).
100
Obr. č. 160 – Vibrační navařování
11.1.6.6 Svařování pod tavidlem
Při tomto způsobu oblouk hoří pod vrstvou práškového tavidla, které se přivádí
trubkou před kolmý přídavný drát posouvaný kladkami (viz obr. č. 161).
Obr. č. 161 - Svařování pod tavidlem
11.1.7 Svařování struskové
Jedná se o tavné svařování elektrickým odporem, při kterém nehoří oblouk, ale teplo
se získává průchodem proudu vodivou struskou, která se roztaví a k ní se přidává přídavný
materiál. Tím se vytváří tavná lázeň a v její dolní části kov tuhne. Svar je formován svarovými
plochami a chlazenými příložkami. Provádí se zdola nahoru u velkých průřezů nad 750 mm
a stěn do 2000 mm (viz obr. č. 162).
101
Obr. č. 162 - Struskové svařování
11.1.8 Svařování plazmou
Jedná se o tavné svařování, při kterém je teplo získáváno od plazmatu získaného
kontrakcí elektrického oblouku hořícího mezi wolframovou elektrodou a základním
materiálem, svar je chráněn ochranným plynem stejně jako metoda MIG (viz obr. č. 163).
Obr. č. 163 – Svařování plazmou
11.1.9 Svařování termitem
Zde se teplo získává exotermickou reakcí hoření oxidů kovů a hliníkového prášku.
Ve vzniklé reakci vzniká kov ohřátý na vysokou teplotu až 3000oC. Tento kov slouží k ohřevu
svarových ploch a jako přídavný materiál. Svařované díle mohou být k sobě stlačeny.
Provádí se při svařování kolejnic v žáruvzdorné formě, do které se vypustí obsah kelímku
se směsí kovu a termitu (viz obr. č. 164). Jedná se o jednoduchý způsob s nízkou náročností
na obsluhu.
102
Obr. č. 164 - Svařování termitem
11.1.10 Svařování proudem elektronů
Zde je elektrický oblouk soustředěn na velmi malou plochu, čímž se dosahuje velmi
vysoké teploty až 10000oC. Provádí se ve vakuové komoře a lze takto svařovat i materiály
jako je sklo a keramika (viz obr. č. 165).
Obr. č. 165 - Svařování proudem elektronů
11.1.11 Svařování laserem
Zde je zdrojem tepla světelné monochromatické záření ve formě koherentního
svazku, který dopadá do místa svaru. K tomuto místu je přiváděn i přídavmý materiál, svar je
chráněn ochrannou atmosférou (viz obr. č. 166). Princip funkce laseru byl popsán v kapitole
číslo 4.6.1.
103
Obr. č. 166 – Svařování laserem
12 Údržba nástrojů a bezpečnost práce
Správná údržba strojů a nástrojů má zabezpečit vyšší bezpečnost práce, vyšší
produktivitu práce a snížení vynaložené síly a v neposlední řadě vyšší přesnost obrábění.
Měřidla je nutné otírat měkkým hadříkem ke zbavení mastnot, nečistot a solí a po
použití nakonzervovat silikonovým olejem nebo konkorem. Tím se chrání před korozí
a snižuje se opotřebení třecích ploch.
Obkreslovací pomůcky se ošetřují přebroušením hrotů na bruskách. Hrot se
přikládá k boční stěně brusného kotouče a otáčí se jím (viz obr. č. 167). Hrot je třeba chladit,
aby nezměkl a zůstal zakalený. Úhel hrotu má být 10o.
Obr. č. 167 – Broušení hrotů
Průbojníky, děrovače a sekáče se opět brousí. Průbojník má mít úhel 30 - 40o,
brousí se na boční stěně kotouče. Sekáče se brousí podle tvrdosti sekaného kovu kolem 60o.
Brousit je nutné také hlavy s otřepy (viz obr. č. 168).
104
Obr. č. 168 - Broušení hlavy sekáče
Kladiva mají být pevně nasazená a zajištěná klínem, násada nemá přečnívat (viz obr.
č. 169).
Obr. č. 169 - Nasazení kladiva
Nůžky na plech se brousí na nástrojařských bruskách, úhel ostří je 75 - 85o, brousí se
pouze čelní plocha.
Pilníky se použití mají očistit a poškozené násady vyměnit. Správný postup je na
obr. č. 170.
Obr. č. 170 - Nasazení pilníku
Závitořezné nástroje se po použití dokonale očistí a konzervují. Mohou se brousit
na čelní straně.
105
Páječky je nutné kontrolovat před úrazem elektrickým proudem a hroty očistit.
Vrtáky se brousí, kontrola přesnosti se provádí měrkami (viz obr. č. 171).
Obr. č. 171 - Kontrola broušení vrtáků
Bezpečnostní pravidla spočívají v ochraně ostrých hrotů chránítky, ruce chránit
rukavicemi, nepoužívat poškozené a opotřebované nástroje, pevně upínat obrobek, chránit se
před zasažením žíravinami a jedy, při práci nejíst, nepít a nekouřit.
13 Uvádění výrobků na trh
Dne 1. 1. 1997 nabyl účinnosti zákon č.22/97 Sb., o technických požadavcích na
výrobky, který upravuje vztahy mezi subjekty obchodních vztahů při uvádění výrobků na trh
s ohledem na připravovaný vstup České republiky do Evropské unie. Zákon vytváří podmínky
pro to, aby nebyl poškozen nikdo z účastníků obchodních vztahů, a aby se případně poškozená
strana domohla oprávněných požadavků.
Jako výklad k tomuto zákonu vydala vláda několik nařízení (168 - 179).
Zákon vymezuje pojmy výrobek, uvedení na trh, dovozce, technické požadavky apod.
V zákoně jsou stanoveny povinnosti výrobců, dovozců a distributorů. Na trh smí být uveden
pouze bezpečný výrobek, který za běžných podmínek nepředstavuje žádné nebezpečí a splňuje
požadavky příslušných technických předpisů. Výrobce, dovozce nebo distributor je povinen
poskytnut uživateli informace, které mu umožní posoudit nebezpečí spojené s užíváním
výrobku po celou dobu jeho životnosti. V nařízeních vlády jsou definovány stanovené
výrobky, u nichž musí být výrobcem, dovozcem či distributorem vydáno prohlášení o shodě
jejich vlastností s požadavky na bezpečnost a s technickými předpisy. U některých zvláště
nebezpečných výrobků musí výrobce zadat posouzení autorizované osobě - státní zkušebně.
Podkladem pro prohlášení o shodě je technická dokumentace a návod k obsluze v jazyce
uživatele. Vyhoví-li výrobek technickým a bezpečnostním předpisům, musí být označen
českou značkou shody (viz obr. č. 172) a je na něj vydán certifikát. Distributor nesmí
distribuovat výrobek u kterého nemá písemné ujištění výrobce či dovozce, že je na něj
vydáno prohlášení o shodě nebo certifikát. Toto ujištění je povinen na požádání předložit
uživateli.
Tímto je chráněn zákazník, aby výrobky byly bezpečné a měly český návod. Z
hlediska připravovaného vstupu České republiky do Evropské unie je možné na základě
tohoto zákona uznat i certifikáty ze zahraničí.
106
Zákon stanoví i sankce při nedodržení předepsaných procedur. Orgánem dozoru je
ČOI a je možné uložit pokutu až do výše 20 mil. Kč.
Obr. č. 172 - Česká značka shody
107
Seznam použité literatury
Ambrož J.,: Cvičení ze strojírenské technologie I. Skriptum. Praha, SPN 1978.
Dolan A.: České právní normy v oblasti zemědělské techniky s ohledem vstupu
České republiky do Evropské Unie. Interní učební text. JU České Budějovice, 1998
Driensky D., Lehmanová T.,: Strojní obrábění II - soustružení. Praha, SNTL 1991.
Driensky D., Tomaides J.,: Strojní obrábění II - frézování. Praha, SNTL 1991.
Dvořák M.,: Technologie tváření. Skriptum. Brno, VUT 1996.
Kocman K., Němeček P., a kol.: Aktuální příručka pro technický úsek, svazek 2 a3.
Verlag Dashoffer, Praha 1998
Nováček a kol.,: Svařování. Praha, SZN 1976.
Pavelka J., Veselý B.,: Technické praktiká ručné obrábanie kovov. Skriptum.
Košice, Univerzita Pavla Jozefa Šafárika 1988.
Sadowski A., Krehlik R.,: Lasery v obrábění a metrologii. Praha, SNTL 1977.
Webové stránky Google scholar, Google books.
108
109