Základní konstrukční pravidla
Volit vhodný materiál odlitku se zřetelem na funkční, technologické a ekonomické požadavky
Odlitek má mít hladké, jednoduché tvary o stejné tloušťce stěn
Odlitek nemá mít ostré úhly a hrany -> Volba správného zaoblení
Různé tloušťky stěn mají být spojeny pozvolnými přechody
V jednom místě se má spojovat co nejméně stěn
Odlitek musí být navržen tak, aby vnitřní pnutí nezpůsobovalo vznik trhlin
Tloušťky stěn odlitku se mají ve směru k předpokládaným nálitkům zvětšovat
Správně volit přídavky na obrábění
Odlitek navrhovat tak, aby se model dal vyjmout z formy -> pamatovat na úkosy na součásti a technologické přídavky
Vnitřní stěny odlitku chladnou mnohem pomaleji než strany vnější -> velikost vnitřní stěny 0,7 až 0,9 násobek strany vnější
Pokud to není nutné nemá mít odlitek výčnělky a osazení: protože:
- Zvětšuje se hromadění kovu
- Vznik nebezpečných přechodů a trhlin
- Zhrubnutí zrna
- Ztěžují smrštění odlitků
Předlité díry
Díry v odlitcích se vyrábí pomocí jader
Minimální rozměry předlitých děr se nachází ve strojnických tabulkách
Při tvorbě díry jsme omezeni:
- Pevností jádra
- Možnostmi jeho dobrého upnutí ve formě
Je-li délka jádra kratší než dva průměry, upevňují se jádra na jednom konci (jednostranně - letmo)
Je-li délka jádra delší, upevňuje se obou straně
Poloha jádra musí být taková, aby se daly vzniklé plyny odvádět vzhůru
Musí se přihlížet ke způsobu odstraňování jader
Okraje děr se zpevňují lemem
Tloušťka stěn
Při volbě minimální tloušťky stěny se bere na zřetel:
Rozměry
Materiál
Hmotnost
Způsob namáhání
Způsob lití
Doporučené hodnoty jsou uvedeny ve strojnických tabulkách
Dělící rovina formy
Má být volena tak, aby se model vyjímal z formy co nejlépe
Nejvýhodnější: Rovná dělící rovina
Méně časté dělicí roviny:
Lomená
Zakřivené
Části odlitku, kde se vyžaduje homogenita a těsnost ploch, které se budou obrábět se umisťují do spodní části formy -> Kov tuhne rychleji a neobsahuje příměsi jako strusku a písek
Pouzdra a válce se odlévají ve svislé poloze, aby struktura všech obráběných ploch byla hustá a stejnorodá
Odlitky ze šedé litiny se odlévají masivnější částí do spodu formy -> pro netvoření sraženin
Odlitky z temperované litiny se odlévají masivnější částí vzhůru ->Aby se netvořili sraženiny, používá se nálitků
Nálitky
Důvod tvoření nálitků: Pro výrobu "zdravého" odlitku bez staženin -> Při tuhnutí dochází ke zmenšení objemu a v místech, kde je mnoho materiálu (velký průřez), se tvoří staženiny (dutiny) -> Snaha, aby se staženiny tvořili mimo odlitek - v nálitcích, které se z odlitku odstraňují při jeho čištění
Provedení nálitků je různé (závisí hlavně na tvaru a materiálu odlitku), ale musí splňovat následující požadavky:
1. Každé místo výše položené je nálitkem místu položené níže
2. Koule vepsaná do nejtlustšího místa odlitku musí projít všemi místy nad tímto místem směrem k nálitku (pravidlo vepsané koule)
3. Nálitky se umisťují na místa, která budou obráběna
4. Poloha nálitku při lití rozhoduje:
- O způsobu formování
- Uspořádání v tokové soustavy
- O velikosti přídavků (technologické i na obrábění)
5. Konstruktér musí vědět, kde budou nálitky umístěny, aby se mohli snadno a ekonomicky odstranit
Čištění odlitků
Vnitřní dutiny v odlitcích se vytváří jádry -> Jejich výroba a zakládání do formy zvyšuje pracnost výroby odlitku
Při používaní jader se přihlíží k:
Dostatečnému počtu děr pro odplynění
Ke způsobu odstranění jádrového písku a výztuh
K čištění odlitku
K přístupnosti vnějších i vnitřních ploch odlitku
Obrábění odlitků
Konstrukce musí umožnit:
- Rychlé upnutí -> Zkrácení vedlejších časů
- Omezení nutnosti používání velkých obrábějících strojů
- Vhodné rozmístění obráběných ploch se zřetelem k využití obráběcích metod
- Nálitky mají být kolmé na podstavu -> Pro omezení šikmého ustavení na obrábějícím stroji
- Umožnění přesného vedení nástrojů
- Souosé díry musí umožnit podepření vrtacích tyčí s vrtacím nástrojem na obou stranách
Další zásady pro navrhování
V místech, kde hrozí nebezpečí koroze, používá se hladkých, svislých nebo nakloněných stěn a oblých tvarů -> Kapaliny rychle a úplně stečou a neulpí v rozích
Pro usnadnění formování musí být odlitek:,
- Co nejjednodušší
- S Jednoduchou dělící rovinou
- Všechny stěny kolmé k dělící rovině
- Co nejméně volných částí -> Modou se ztratit nebo posunout -> Ztěžuje a zdražuje formování
Při určování polohy odlitků s vnitřními dutinami se musí zajistit možnost kontroly stěn odlitků při skládání formy
- Nelze-li jádro ve formě stabilně uložit, podpírá se podpěrkami
Při návrhu odlitků se musí přihlížet k:
- Materiálním, personálnímu a technického vybavení slévárny
- Dodacím lhůtám
- Výrobním nákladům
3.8 POLOTOVARY VYRÁBĚNÉ TVÁŘENÍM
Nejproduktivnější technologický obor
Velmi hospodárné využití materiálu:
- Obrábění: až 80 % odpadu
- Tváření: až 10 % odpadu
Jeden tvářecí stroj dokáže nahradit až 4 obrábějící stroje
Výrobní procesy, lze snadno mechanizovat/automatizovat
Druhy tváření
Dle teplot:
a) Za tepla
b) Za studena
Dle působení nástroje:
a) Kování
Volné kování - Stlačování materiálu mezi dvěma kovadly
Zápustkové kování - Stlačování materiálu mezi hodní a dolní zápustkou
b) Válcování
Materiál je vtahován mezi dva rotující válce a plynule stlačován
c) Tažení tyčí a drátů
Materiál je vtahován otvorem v průvlaku a tím je prodlužován a na obvodu stlačován
d) Protlačování
Kov je v plastickém stavu uzavřen v zásobníku a průtlačníkem je protlačován (vytlačován) otvorem v průtlačnici
e) Tažení plechu
Plech je tažníkem protahován otvorem v tažnici, čímž se mění rovinný tvar plechu na tvar dutého tělesa
f) Dělení materiálu (stříháním)
Velmi hospodárné využití materiálu:
- Obrábění: až 80 % odpadu
- Tváření: až 10 % odpadu
Jeden tvářecí stroj dokáže nahradit až 4 obrábějící stroje
Výrobní procesy, lze snadno mechanizovat/automatizovat
Druhy tváření
Dle teplot:
a) Za tepla
b) Za studena
Dle působení nástroje:
a) Kování
Volné kování - Stlačování materiálu mezi dvěma kovadly
Zápustkové kování - Stlačování materiálu mezi hodní a dolní zápustkou
b) Válcování
Materiál je vtahován mezi dva rotující válce a plynule stlačován
c) Tažení tyčí a drátů
Materiál je vtahován otvorem v průvlaku a tím je prodlužován a na obvodu stlačován
d) Protlačování
Kov je v plastickém stavu uzavřen v zásobníku a průtlačníkem je protlačován (vytlačován) otvorem v průtlačnici
e) Tažení plechu
Plech je tažníkem protahován otvorem v tažnici, čímž se mění rovinný tvar plechu na tvar dutého tělesa
f) Dělení materiálu (stříháním)
3.8.1 VÁLCOVÁNÍ
Plastické tváření (trvalá změna tvaru) mezi dvěma otáčejícími se válci, které jej kontinuálně stlačují dolů
Válcováním se prodlužuje a zároveň stlačuje (zmenšování průřezu)
Postup válcování:
Výroba předvalku (polotovaru) na předvalcovacích stolicích
Výroba vývalku (např. tyče) na dokončovacích válcovacích zařízeních
Válce válcovacích stolic:
Hladké
Kalibrované
Svými čepy jsou válce uloženy v ložiscích ve stojanu, který tvoří válcovací stolici
Druhy válcování
1. Podélné
Válcovaný materiál prochází kolmo k osám válců
Výroba:
Tyčí různých průřezů
Profilových tyčí s podélně proměnlivým průřezem
Drátů
Pásů
Plechů
Obručí
Prstenců
2. Příčné
Válcovaný materiál (kruhový průřez) prochází rovnoběžně s osami válců
Výroba:
Trubek
Závitů
Některých částí s rotačními tvary
3. Kosé
Válcovaný materiál (kruhový průřez) je válcován válci s mimoběžnými osami
Výroba
Trubek
Válcovací stolice
1. Jednosměrná válcovací stolice
Postup válcování:
1. Upnutý materiál projede mezi válci na zadní stůl
2. Zvednou se oba stoly
3. Materiál se přes horní válec přesune zpět na přední stůl
4. Stoly se opět položí a sníží se válec
5. Materiál se znovu převálcuje
Cyklus se opakuje až do žádaného výsledku
Vracením materiálu vznikají časové ztráty
Tímto způsobem se válcují jen tenké plechy
2. Vratná válcovací stolice (duo)
Odstraňuje nevýhody jednosměrné válcovací stolice (válce se otáčejí ve dvou směrech)
Válcují se na ní těžké vývalky)
3. Tříválcová stolice (trio)
Umožňuje válcovat materiál ve dvou směrech aniž by se měnil smysl otáčení válců
Prostřední válec mívá stejný nebo menší průměr (asi o třetinu) než vnější válce
Práce velmi rychlá a hospodárná
4. Univerzální stolice
Kromě vodorovných válců má i válce svislé -> válcování materiálu ze všech stran
5. Válcovací stolice quatro
Válce malého průměru se opírají o válce průměru většího (kvůli prohybu)
Válce s menším průměrem mají větší výkon
Použití: Válcování
Tlustých a středních plechů
Širokých pásů a pásků
6. Válcovací stolice s více válci
Např. s dvaceti válci
Pro válcování plochých produktů s velkou rozměrovou přesností
Válcovací tratě
Blokové tratě
Bloomingy - válcování nejtěžších ingotů na bloky a tlusté předvalky
Slabingy - Válcování plochých předvalků (bram) pro válcování plechů
Průměr válců: od 850 do 1 200 mm
Tyto tratě mají reverzní duo stolice
Těžké tratě
Hrubé tratě
Válcování profilových tyčí (úhelníky, I;U profily, kolejnice) velkých rozměrů
Obvykle jsou vybaveny trio stolicemi s průměrem válců 600 až 850 mm
Střední tratě
Válcování profilových tyčí do tloušťky 100 mm
Průměr válců: 350 až 550
Jemné tratě
Válcování drátů a profilových tyčí do tloušťky 35 mm
Průměr válců: 250 až 350
Tratě pro válcování drátů
Nejmenší průměr drátu: 5 mm
Průměr válců: 240 až 280 mm
Tratě pro válcování plechů
Hrubé- do tloušťky od 30 do 200 mm
Střední - nad tloušťku 4 mm
Jemné - do tloušťky 4 mm
Způsob válcování oceli za tepla
Bloky a předvalky
Válcují se na blokových tratí z ingotů
Válce jsou většinou rovné mají po stranách pomocné kalibry
Pro každém průvalu se provalek otočí o 90°.
Válcovna je zcela mechanizována
Tvarová ocel
Válcuje se v kalibrovaných (= kalibr je vybrání (zářez) na obvodu válců a odpovídá požadovanému tvaru průřezu) válcích
Jednotlivé kalibry jsou na válci vedle sebe
Kruhové tyče
Válcují se v kalibrovaných válcích, kde se střídá profil čtvercový s oválným
Poslední průval se provede v kruhovém kalibru
Při přechodu z jednoho kalibru do druhého se válcový profil pootočí
Tyče průřezu L, I, U
Vyžadují složitou kalibraci
Vychází se ze čtyřhranných předvalků
Požadovaný tvar vznikne až po 10 a více průvalech
Kolejnice
Válcují se na hrubých tratích, které se skládají z 3 nebo 4 stolic tria
Dráty
Dráty průměru 5 až 25 mm se válcují na jemných válcovacích tratích
Z zatepla vyválcovaného drátu se tažením za studena vyrábějí dráty malých průměrů
Moderní válcovací tratě na dráty jsou kontinuální a plně automatizované
Plechy a pásy
Válcují se rovnými válci
Předvalky se válcují z bram (jsou vyválcovány na blokové trati - slabingu)
Předvalky pro tenčí plechy (ploštiny) se válcují jako plochá tyč do délky
Ploštiny se stříhají na délku válcovaného plechu
Moderní výkonné kontinuální válcovací tratě válcují plech na pásy o šířce až 2 300 mm a tloušťce 3 až 35 mm
Pásy do tloušťky 8 mm se srolují dohromady
Tlustší plechy se za tepla stříhají na nůžkách na délky až 10 mm
Válcování plechů a pásů za studena
Zaručena výroba hladkých plechů s přesnými rozměry
Na kontinuálních tratích se válcují plechy i z neželezných kovů
Obvykle se válcují pásy široké 1 600 mm na čtyř válcových stolicích na tloušťku 0,35 až 0,5 mm
Před válcováním za studena se plechy moří v kyselině sírové nebo solné -> pro odstranění okují
U pásů, kde byla vyčerpána tvárnost se žíhají v ochranné atmosféře nebo ve vakuu v průběžných žíhacích pecích
Vyžíhaný hotový plech se ještě lehce převálcuje -> pro lesklý povrch
Zvlášť tenké pásy se válcují na 12ti nebo 20ti válcové stolici, hlavně plechy do 0,003 mm
K válcování tenkých pásů mají pracovní válce průměr jen 8 mm
Hliníkové fólie
O tloušťce 0,1 do 0,005 se válcují na čtyř válcové stolici na tloušťku 0,02 mm
Dalším zeslabením se dosahuje válcováním zdvojených pásů
Po vyválcování se fólie nechá vyžíhat a pak se přeleští
Tenké fólie se navinují s papírovou mezivrstvou -> ochrana povrchu před poškozením
Válcováním se prodlužuje a zároveň stlačuje (zmenšování průřezu)
Postup válcování:
Výroba předvalku (polotovaru) na předvalcovacích stolicích
Výroba vývalku (např. tyče) na dokončovacích válcovacích zařízeních
Válce válcovacích stolic:
Hladké
Kalibrované
Svými čepy jsou válce uloženy v ložiscích ve stojanu, který tvoří válcovací stolici
Druhy válcování
1. Podélné
Válcovaný materiál prochází kolmo k osám válců
Výroba:
Tyčí různých průřezů
Profilových tyčí s podélně proměnlivým průřezem
Drátů
Pásů
Plechů
Obručí
Prstenců
2. Příčné
Válcovaný materiál (kruhový průřez) prochází rovnoběžně s osami válců
Výroba:
Trubek
Závitů
Některých částí s rotačními tvary
3. Kosé
Válcovaný materiál (kruhový průřez) je válcován válci s mimoběžnými osami
Výroba
Trubek
Válcovací stolice
1. Jednosměrná válcovací stolice
Postup válcování:
1. Upnutý materiál projede mezi válci na zadní stůl
2. Zvednou se oba stoly
3. Materiál se přes horní válec přesune zpět na přední stůl
4. Stoly se opět položí a sníží se válec
5. Materiál se znovu převálcuje
Cyklus se opakuje až do žádaného výsledku
Vracením materiálu vznikají časové ztráty
Tímto způsobem se válcují jen tenké plechy
2. Vratná válcovací stolice (duo)
Odstraňuje nevýhody jednosměrné válcovací stolice (válce se otáčejí ve dvou směrech)
Válcují se na ní těžké vývalky)
3. Tříválcová stolice (trio)
Umožňuje válcovat materiál ve dvou směrech aniž by se měnil smysl otáčení válců
Prostřední válec mívá stejný nebo menší průměr (asi o třetinu) než vnější válce
Práce velmi rychlá a hospodárná
4. Univerzální stolice
Kromě vodorovných válců má i válce svislé -> válcování materiálu ze všech stran
5. Válcovací stolice quatro
Válce malého průměru se opírají o válce průměru většího (kvůli prohybu)
Válce s menším průměrem mají větší výkon
Použití: Válcování
Tlustých a středních plechů
Širokých pásů a pásků
6. Válcovací stolice s více válci
Např. s dvaceti válci
Pro válcování plochých produktů s velkou rozměrovou přesností
Válcovací tratě
Blokové tratě
Bloomingy - válcování nejtěžších ingotů na bloky a tlusté předvalky
Slabingy - Válcování plochých předvalků (bram) pro válcování plechů
Průměr válců: od 850 do 1 200 mm
Tyto tratě mají reverzní duo stolice
Těžké tratě
Hrubé tratě
Válcování profilových tyčí (úhelníky, I;U profily, kolejnice) velkých rozměrů
Obvykle jsou vybaveny trio stolicemi s průměrem válců 600 až 850 mm
Střední tratě
Válcování profilových tyčí do tloušťky 100 mm
Průměr válců: 350 až 550
Jemné tratě
Válcování drátů a profilových tyčí do tloušťky 35 mm
Průměr válců: 250 až 350
Tratě pro válcování drátů
Nejmenší průměr drátu: 5 mm
Průměr válců: 240 až 280 mm
Tratě pro válcování plechů
Hrubé- do tloušťky od 30 do 200 mm
Střední - nad tloušťku 4 mm
Jemné - do tloušťky 4 mm
Způsob válcování oceli za tepla
Bloky a předvalky
Válcují se na blokových tratí z ingotů
Válce jsou většinou rovné mají po stranách pomocné kalibry
Pro každém průvalu se provalek otočí o 90°.
Válcovna je zcela mechanizována
Tvarová ocel
Válcuje se v kalibrovaných (= kalibr je vybrání (zářez) na obvodu válců a odpovídá požadovanému tvaru průřezu) válcích
Jednotlivé kalibry jsou na válci vedle sebe
Kruhové tyče
Válcují se v kalibrovaných válcích, kde se střídá profil čtvercový s oválným
Poslední průval se provede v kruhovém kalibru
Při přechodu z jednoho kalibru do druhého se válcový profil pootočí
Tyče průřezu L, I, U
Vyžadují složitou kalibraci
Vychází se ze čtyřhranných předvalků
Požadovaný tvar vznikne až po 10 a více průvalech
Kolejnice
Válcují se na hrubých tratích, které se skládají z 3 nebo 4 stolic tria
Dráty
Dráty průměru 5 až 25 mm se válcují na jemných válcovacích tratích
Z zatepla vyválcovaného drátu se tažením za studena vyrábějí dráty malých průměrů
Moderní válcovací tratě na dráty jsou kontinuální a plně automatizované
Plechy a pásy
Válcují se rovnými válci
Předvalky se válcují z bram (jsou vyválcovány na blokové trati - slabingu)
Předvalky pro tenčí plechy (ploštiny) se válcují jako plochá tyč do délky
Ploštiny se stříhají na délku válcovaného plechu
Moderní výkonné kontinuální válcovací tratě válcují plech na pásy o šířce až 2 300 mm a tloušťce 3 až 35 mm
Pásy do tloušťky 8 mm se srolují dohromady
Tlustší plechy se za tepla stříhají na nůžkách na délky až 10 mm
Válcování plechů a pásů za studena
Zaručena výroba hladkých plechů s přesnými rozměry
Na kontinuálních tratích se válcují plechy i z neželezných kovů
Obvykle se válcují pásy široké 1 600 mm na čtyř válcových stolicích na tloušťku 0,35 až 0,5 mm
Před válcováním za studena se plechy moří v kyselině sírové nebo solné -> pro odstranění okují
U pásů, kde byla vyčerpána tvárnost se žíhají v ochranné atmosféře nebo ve vakuu v průběžných žíhacích pecích
Vyžíhaný hotový plech se ještě lehce převálcuje -> pro lesklý povrch
Zvlášť tenké pásy se válcují na 12ti nebo 20ti válcové stolici, hlavně plechy do 0,003 mm
K válcování tenkých pásů mají pracovní válce průměr jen 8 mm
Hliníkové fólie
O tloušťce 0,1 do 0,005 se válcují na čtyř válcové stolici na tloušťku 0,02 mm
Dalším zeslabením se dosahuje válcováním zdvojených pásů
Po vyválcování se fólie nechá vyžíhat a pak se přeleští
Tenké fólie se navinují s papírovou mezivrstvou -> ochrana povrchu před poškozením
3.8.2 PROTLAČOVÁNÍ
1. Protlačování za tepla
Lze vyrábět výkovky určitého tvaru, které lze dělit do 3 hlavních skupin:
a) Výkovky stopkovitého tvaru (Výchozí polotovar je buď válcovitého nebo hranolovitého tvaru)
b) Výkovky kalíškovitého tvaru (Výchozí polotovar je buď válcovitého nebo hranolovitého tvaru)
c) Výkovky s dírou (Výchozí polotovar je kruh)
Podle toku kovu lze dělit protlačování
a) Přímé
Hlavní směr toku kovu tvářeného kovu je souhlasný se směrem pohybu pohyblivé části nástroje, zpravidla průtlačníku
b) Protisměrné
Hlavní směr toku kovu tvářeného kovu je opačný ke směrem pohybu pohyblivé části nástroje, zpravidla průtlačníku
c) Kombinované
Hlavní směr toku kovu tvářeného kovu je souhlasný se směrem pohybu pohyblivé části nástroje, průtlačníkem nebo je k němu opačný
Protlačování je vhodné na výrobu výkovků z kovů, které mají špatnou tvárnost a jsou při jiném způsobu kování náchylné k tvoření trhlin
- Kromě ocelí s vysokým obsahem uhlíku to jsou hlavně legované oceli -> úspěšně lze protlačováním vyrábět např. oceli na ventily, valivá ložiska, žáropevné oceli na lopatky plynových a parních turbín
- Lze protlačovat oceli s nízkým obsahem uhlíku
- Velmi vhodné jsou i neželezné kovy a jejich slitiny
2. Protlačování za studena
Kov určený k protlačování za studena se umisťuje v dutině průtlačnice a je průtlačníkem z této dutiny vytlačován (protlačován)
Nástroj se nazývá protlačovadlo
Způsoby:
Protisměrné
Sousledné
Sousledné duté
Pro protlačování se použije polotovaru, vyrobeného nejčastěji z pásu prostřižením, popř. polotovaru odděleného z tyče upíchnutím
Při zpětném protlačování má průtlačník činnou část velmi nízkou -> dřík nástroje je o 0,2 mm tenčí -> pro zabránění tření stoupajícího materiálu
Činná část průtlačníku a vnitřek průtlačnice jsou leštěny
Nástroj má stěrač, který při zpětném zdvihu stáhne výlisek z průtlačníku
K protlačování za studena MUSÍ být ocel dobře vyžíhaná
Před protlačováním se maže povrch technickým olejem
Protlačováním se ocel zpevňuje
Zpevní-li se materiál natolik, že se jeho tvárnost vyčerpá, musíme před dalším protlačování materiál znova vyžíhat
Měď
Dobře se protlačuje za studena
Potřebné tlaky jsou menší než u oceli
Hliník
Zvláště vhodný pro součásti pro elektrotechniku a radiotechniku
Tloušťky stěn mohou být 0,4 až 0,5 mm
Má být co nejměkčí
Žíhaný při 450 až 480°C po dobu asi 4 hodin
Před protlačováním se polotvar natře tenkou vrstvou maziva
Olovo
Velmi dobře se protlačuje
Potřebné síly jsou menší než u hliníku
Můžeme protlačovat nádoby s velmi tenkou stěnou (0,07 mm)
Hydrostatické protlačování
Protlačovaný materiál je obklopen kapalinou (olejem, též jako mazivo) o vysokém tlaku -> Vytváří se v něm všestranné napětí a tvárnost materiálu se zvýší
Materiál je působením tlakové kapaliny protlačován otvorem průtlačnice
Může se protlačovat hliník, měď, mosaz i ocel
Lze zhotovit i hliníkové protlačky kruhového nebo jiného průřezu plátovaného mědí
Technologické možnosti jsou za současného stavu takové, že lze protlačovat ocel i bez fosfatizační vrstvy
Přetvoření průřezu hliníkových a měděných slitin může být až 80 %
K přetvoření se nejčastěji používají hydraulické lisy
Hlavní technologické zásady
Při určování rozměrů polotovarů k protlačování platí, že objemy polotovarů a protlačků jsou stejné
Polotovary mohou mít tvar:
- Plné i duté špalíky
- Prstence
Materiál z tyčí a trubek se na požadovaný tvar dělí řezáním, upichováním, stříháním
Polotovary získané vystřižením z plechů se nazývají kaloty
Ocelové polotovary se většinou žíhají na měkko (globulární perlit), vzniklé okuje se odstraňují omíláním nebo otryskáním
Povrch polotovaru se ještě fosfátuje ke snížení tření a přetvárného odporu
Dosažitelná (hospodárná) přesnost protlačků je IT 8 až IT 10 -> jsou vyžadovány lisy s velkou tuhostí a přesností
Lze vyrábět výkovky určitého tvaru, které lze dělit do 3 hlavních skupin:
a) Výkovky stopkovitého tvaru (Výchozí polotovar je buď válcovitého nebo hranolovitého tvaru)
b) Výkovky kalíškovitého tvaru (Výchozí polotovar je buď válcovitého nebo hranolovitého tvaru)
c) Výkovky s dírou (Výchozí polotovar je kruh)
Podle toku kovu lze dělit protlačování
a) Přímé
Hlavní směr toku kovu tvářeného kovu je souhlasný se směrem pohybu pohyblivé části nástroje, zpravidla průtlačníku
b) Protisměrné
Hlavní směr toku kovu tvářeného kovu je opačný ke směrem pohybu pohyblivé části nástroje, zpravidla průtlačníku
c) Kombinované
Hlavní směr toku kovu tvářeného kovu je souhlasný se směrem pohybu pohyblivé části nástroje, průtlačníkem nebo je k němu opačný
Protlačování je vhodné na výrobu výkovků z kovů, které mají špatnou tvárnost a jsou při jiném způsobu kování náchylné k tvoření trhlin
- Kromě ocelí s vysokým obsahem uhlíku to jsou hlavně legované oceli -> úspěšně lze protlačováním vyrábět např. oceli na ventily, valivá ložiska, žáropevné oceli na lopatky plynových a parních turbín
- Lze protlačovat oceli s nízkým obsahem uhlíku
- Velmi vhodné jsou i neželezné kovy a jejich slitiny
2. Protlačování za studena
Kov určený k protlačování za studena se umisťuje v dutině průtlačnice a je průtlačníkem z této dutiny vytlačován (protlačován)
Nástroj se nazývá protlačovadlo
Způsoby:
Protisměrné
Sousledné
Sousledné duté
Pro protlačování se použije polotovaru, vyrobeného nejčastěji z pásu prostřižením, popř. polotovaru odděleného z tyče upíchnutím
Při zpětném protlačování má průtlačník činnou část velmi nízkou -> dřík nástroje je o 0,2 mm tenčí -> pro zabránění tření stoupajícího materiálu
Činná část průtlačníku a vnitřek průtlačnice jsou leštěny
Nástroj má stěrač, který při zpětném zdvihu stáhne výlisek z průtlačníku
K protlačování za studena MUSÍ být ocel dobře vyžíhaná
Před protlačováním se maže povrch technickým olejem
Protlačováním se ocel zpevňuje
Zpevní-li se materiál natolik, že se jeho tvárnost vyčerpá, musíme před dalším protlačování materiál znova vyžíhat
Měď
Dobře se protlačuje za studena
Potřebné tlaky jsou menší než u oceli
Hliník
Zvláště vhodný pro součásti pro elektrotechniku a radiotechniku
Tloušťky stěn mohou být 0,4 až 0,5 mm
Má být co nejměkčí
Žíhaný při 450 až 480°C po dobu asi 4 hodin
Před protlačováním se polotvar natře tenkou vrstvou maziva
Olovo
Velmi dobře se protlačuje
Potřebné síly jsou menší než u hliníku
Můžeme protlačovat nádoby s velmi tenkou stěnou (0,07 mm)
Hydrostatické protlačování
Protlačovaný materiál je obklopen kapalinou (olejem, též jako mazivo) o vysokém tlaku -> Vytváří se v něm všestranné napětí a tvárnost materiálu se zvýší
Materiál je působením tlakové kapaliny protlačován otvorem průtlačnice
Může se protlačovat hliník, měď, mosaz i ocel
Lze zhotovit i hliníkové protlačky kruhového nebo jiného průřezu plátovaného mědí
Technologické možnosti jsou za současného stavu takové, že lze protlačovat ocel i bez fosfatizační vrstvy
Přetvoření průřezu hliníkových a měděných slitin může být až 80 %
K přetvoření se nejčastěji používají hydraulické lisy
Hlavní technologické zásady
Při určování rozměrů polotovarů k protlačování platí, že objemy polotovarů a protlačků jsou stejné
Polotovary mohou mít tvar:
- Plné i duté špalíky
- Prstence
Materiál z tyčí a trubek se na požadovaný tvar dělí řezáním, upichováním, stříháním
Polotovary získané vystřižením z plechů se nazývají kaloty
Ocelové polotovary se většinou žíhají na měkko (globulární perlit), vzniklé okuje se odstraňují omíláním nebo otryskáním
Povrch polotovaru se ještě fosfátuje ke snížení tření a přetvárného odporu
Dosažitelná (hospodárná) přesnost protlačků je IT 8 až IT 10 -> jsou vyžadovány lisy s velkou tuhostí a přesností
3.8.3 VÝROBA TRUBEK
Trubky svařované (švové)
- Vyrábí se z pásové oceli, která se ohřeje v plynové peci prochází profilovacími válečky, které pás zkrouží
- Další pár válečku stlačí trubku a její okraje k sobě ta, že se stykově svaří (svařování na tupo)
- K ohřátí okrajů na vyšší svařovací teplotu se používají upravené plynové hořáky
- Touto metodou se vyrábí trubky o světlosti 100 mm s tloušťkou stěny 2 až 10 mm
- Svařované trubky se vyrábí také z pásů vinutých a svařených ve šroubovici
- Jakost se s rozvojem technologie zlepšuje
- Použití: Kde není kladen důraz na těsnost při vyšších teplotách a tlacích
- Levnější než bezešvé -> výroba lze lépe automatizovat
a) Švové svařování trubek
Dlouhé trubky
- Trubky s podélným švem se dělají z pásové nebo ploché oceli, která se zkružuje a při svařování je stlačována kladkami
- Kotoučové elektrody jsou přitlačovány velkým tlakem
- Rychlost svařování: až 70 m/min (při velmi dobré jakosti svaru)
- Lze takto svařovat trubky z nízkouhlíkových ocelí o průměru 7 až 700 mm a tloušťky stěny 1 až 20 mm
b) Indukční svařování trubek
- Svařování se děje bez přímého styku elektrického vodiče se stěnou trubky
- Měděný induktor chlazený vodou a napájený proudem o střední frekvenci
- To umožňuje ohřev úzké části, kde bude proveden svar
- V další fázi je ohřáta část trubky postupně stlačována válečky svařena
- Vyrábí se tímto způsobem trubky pro vodovodní a plynovodní účely z uhlíkových ocelí o průměru 20 až 170 mm z pásů o tloušťce 2,5 až 7 mm
- Rychlost svařování: až 60m/min
Trubky bezešvé
a) Mannesmannův způsob
- Princip: Válcování vývalku mezi dvěma válci s mimoběžnými osami a téhož smyslu otáčení, k tomu šroubovitým posuvem, na vývalek působí jednosměrné stlačení materiálu -> ve středu vzniká velké tahové napětí, které porušuje materiál -> vytváří dutinu
- Není zapotřebí trn (někdy se používá pro usnadnění vytváření hladké dutiny)
- Tímto způsobem se vyrábí krátké tlustostěnné trubky, které se dále zpracovávají válcováním
b) Stiefelův způsob
- Analogie s Mannesmannůvým způsobem
- Pracovní válce mají tvar kotoučů
- Použití: Výroba trubek menších průměrů
c) Vytlačování trubek za studena
- Pro výrobu trubek s velmi přesnou tloušťkou stěn a přesným průměrem
- Polotovar je předvalek válcovaný za tepla
- K tažení se užívá pluhacích stolic
- Trubka se protahuje průvlakem a současně se vnitřní plocha kalibruje trnem
- Trubka se opatří úchytkou zmáčknutím konce pod lisem
- Úchytka se prostrčí průvlakem, který je uložen ve stojanu
- Dovnitř se navlékne kalený ocelový trn, který je upevněný na tyči a ta je upnutá ve stojanu
- Kleštěmi se uchytí úchytka a mezikružím mezi průvlakem a trnem se protahuje trubka
- Je-li to nutné trubka se protahuje víckrát -> Je-li vyčerpána tvárnost je nutné trubku před dalším tahem žíhat a mořit
3.8.4.1 KOVÁNÍ
Vliv teploty na plastickou deformaci
Během tváření dochází ke zpevnění materiálu
Při vyšších teplotách je však deformace doprovázena:
a) Zotavováním:
Při tváření materiálu ohřátého na určitou teplotu přecházejí atomy do míst rovnováhy ->odstranění největších poruch mřížky -> snížení zbylých napětí aniž by se změnily rozměry a tvar zrn
Průběh je závislý na teplotě a době ohřevu
b) Rekrystalizací:
Zvýšení teploty nad teplotu zotavení
Způsobuje vznik nových (nedeformovatelných) zrn na úkor zrn deformovatelných -> snížení pevnosti a zvýšení tažnosti
Krystaly rostou z nových jader, jež se tvoří na rozhraní zrn nebo růstem zrn zbylých
Je ukončena pohlcením všech deformovatelných krystalů a vznikem nových rovnoměrných krystalů -> Nad rekrystalizačními teplotami je tváření provázeno různými procesy a to deformací zrn (zpevnění) a jejich rekrystalizací
Perliticko-Ferlitické oceli:
Nastává okamžitě
Za teplot 700 až 900 °
Austenitické oceli
Nastává však dostatečně rychle až při teplotách okolo 1 200 °C
Vyžadují menší deformační rychlost než oceli Perliticko-Ferilitické
Teplota, při které tváření končí je je stejně důležitá jako ohřev k tváření
- Vysoké dohotovovací teploty - Hrubnutí zrna
- Nízké dohotovovací teploty - Zvýšení vnitřního pnutí ->porušení soudržnosti materiálu
- Někdy se tohoto využívá ke zvýšení meze pružnosti a průtažnosti
Tyto dva výše zmíněné pochody probíhají příslušnými rychlostmi, které odpovídají podmínkám deformace (teplota, rychlost deformace a stupeň deformace) a struktuře deformovatelného kovu
Tvářitelnost kovů (plastická deformace) se zlepšuje s rostoucí teplotou -> snižuje se přetvárný odpor a možnost vzniku trhlin
Zlepšení nastává pouze při optimální teplotě
Vliv prokování na mechanické vlastnosti
Ingoty určené pro kování mají mít stejnozrnnou strukturu
Se stoupajícím stupňem prokování se mění tvar a forma krystalů -> dochází k tvoření vláken
- Vláknitost způsobuje odlišné mechanické vlastnosti v různých směrech výkovků
- Mechanické hodnoty jsou vyšší ve směru vláken
Prokování má vliv na:
- Rozrušení lité struktury
- Zjemnění lité struktury
Přílišné prokování by mělo za následek překování -> poškození materiálu (pokud již byl materiál dostatečně proválcován)
Zařízení pro ohřev kovů k tváření
Ohřev vsázky pro:
a) Volné kování: Komorové pece
b) Zápustkové kování:
Průchozí pece
Karuselové pece
Pece s mechanickou nístějí
Někdy se k volnému kování užívá i průchozích pecí s mechanickým zakládáním materiálu, tzv. pecích narážecích
Pro ohřev materiálu v zápustkových kovárnách se užívá pecí: karuselových, talířových, komorových, strkacích, štěrbinových
1. Komorové kovářské komorové pece
Nejrozšířenější pece
Vytápění: Plyn i kapalná paliva
Délka nepřesahuje 3 m
Zpravidla pevná nístěj (u velkých je nístěj výjezdná - vozová -> snadná manipulace s ohřívanou vsázkou)
Dvoukomorové pece
1. komora: 800 až 1000 °C
2. komora: Dokončuje se v ní ohřev na konečnou teplotu
2. Narážecí kovářské pece
Charakter průchozích pecí
Dveřmi v zadní části se vkládá studený materiál strkacím zařízením, které je mimo pec
V peci se materiál posouvá po kluznicích (rovně nebo šikmo)
Materiál se vyjímá dveřmi na boku
Pracovní prostor se skládá z částí:
Předehřívací
Ohřívací
Vyrovnávací
3. Karuselové pece
Průchozí
Zakládací a vyjímací dveře jsou umístěny na vnější straně blízko sebe
Nístěj je otočná a má tvar mezikruží
Lze měnit rychlost průchodu -> regulace doby ohřevu
Pracovní prostor se skládá z částí:
Předehřívací
Ohřívací
Vyrovnávací
4. Talířové pece
Druh pecí karuselových
Mají i charakter pecí průběžných -> materiál se v nich posouvá
Teplota v celém prostoru je stejná a odpovídá ohřevu na kovářskou teplotu
Nístěj je otočná a má tvar plné desky
Pec má pouze jeden otvor (materiál se zakládá a vyjímá stejným otvorem)
5. Strkací pece
Patří mezi průchozí pece
Nejvhodnější na ohřev pro zápustkové kování ve větších sériích
Pevná nístěj s mechanickým průchodem materiálu
Strkací zařízení je umístěno mimo pracovní prostor klece
6. Komorové pece
Mnoho typů
Volba vhodné pece závisí na:
Použití
Umístění
Druhu sortimentu
Kovacím procesu
Mají ve výbavě měřící a registrační aparaturu
Nevýhody:
Ohřev a průchod materiálu není kontinuální
Nízká tepelná účinnost -> nevyužívá odpadního tepla spalin k přímému předehřívání materiálu
7. Štěrbinové pece
Pracovní prostor tvoří uzavřená komora, která má v čelní stěně podélnou štěrbinu
K ulehčení ručního přesunu materiálu bývá štěrbina někdy po délce zešikmena a zakládací stůl má sklon k jedné straně
Použití: Ohřívání konců tyčí, trubek, dělené tyčoviny - většinou u vodorovných kovacích lisů
Materiál se zakládá na stůl pece a do ohřívacího prostoru zasahuje pouze koncem
8. Indukční ohřev
Splňuje následující požadavky:
Dokonalé prohřátí materiálu
Přesné dodržení kovací teploty
Stejná doba ohřevu
Dodržení délky ohřevu
Tepelné ztráty jsou minimální
Ohřívací cívka je studená
Teplo je vyzařováno jen ohřátým předmětem
Indukční ohřev zmírňuje oduhličení a oxidaci materiálu
pro indukční ohřev se používají:
a) Axiální ohřívačky:
Nají cívky s podélným magnetickým polem, kde magnetické siločáry probíhají rovnoběžně s osou ohřívaného předmětu
b) Příčné ohřívačky:
Mají ohřívací cívky s příčným magnetickým polem, kde jsou magnetické siločáry hlavně v rovině kolmé k ose ohřívaného materiálu
Atmosféry ohřívacích pecí
Základní rozdělení:
a) Oxidační
Obsahuje přebytek vzduchu (volný kyslík)
Při ohřevu oceli dochází k oxidaci povrchu (propalu) ->doprovázeno oduhličením povrchových vrstev
Vliv na velikost propalu (tvorbu okují) má:
Teplota
Doba ohřevu
Druh ohřívané oceli
Atmosféra pece
b) Redukční
Obsahuje přebytek vzduchu
c) Neutrální
Neobsahuje volný kyslík a nespálené plyny
Doporučuje se ohřev v bez velkého přebytku vzduchu (aby ve spalinách nebyl volný kyslík) -> nevhodná používat kapalná paliva -> uvolňují se vodní páry
Snížením nebo odstraněním oxidace lze dosáhnout zlepšení ohřívacího procesu ->
- Zlepšení podmínek spalování
- Automatizace tepelného řádu pece
- Použitím rychloohřevu
Výše zmíněnými postupy lze snížit vliv oxidace o 30 - 50 %
Pro dokonalé spalování je nutné zajistit minimální přebytek vzduchu
Měření teploty v ohřívacích pecích
Teplota v peci je v kovárně nejdůležitější sledovaná veličina
Podle technologického významu, konstrukce a velikosti pece se teplota měří na různých místech
K měření se používá:
Elektrické odporové teploměry
Termoelektrické, radiační, fotoelektrické pyrometry
Všechny měřiče teploty lze připojit na elektrické ukazovací, zapisovací, regulační přístroje
Pro občasnou kontrolu postačuje přesný ruční optický pyrometr
Čidlo - pyrometr má být umístěn co nejblíže k materiálu, ale nesmí být v přímém styku s plameny
Kovací teploty
Pro správnou tvárnost je potřeba dodržení určité kovací teploty nebo intervalu teplot
Kove se většinou při nejvyšších kovací teplotách ->
Materiál se nejlépe tváří
Kovací časy jsou kratší
Při zápustkovém kování nejsou zápustky tolik opotřebovány
Čím vyšší teplota tím menší je deformační odpor -> menší opotřebování zápustek
Horní mez kovací teploty u ocelí je omezena teplotou tavení (leží zhruba 200 až 300 °C pod solidem)
Dolní mez přeměnou fáze g ve fázi a
Prodleva na vysokých teplotách nemá být příliš dlouhá, aby nedošlo ke zhrubnutí zrna
Je-li stupeň deformace dostatečný změní se struktura zrna během tváření -> často tento stav nenastane jsou nutné další tepelné operace
Kovací teploty musí být uzpůsobeny stupni deformace (hlavně teploty konečné, kdy je deformace již malá)
Při vysoké teplotě v oxidační atmosféře vzniká opal nebo místní spáleniny ->
Spálený materiál- nelze regenerovat
Opal - ztráta hmotnosti
Technologické zásady při ohřevu
Konečná ohřívací teplota záleží na složení materiálu
Uhlíkové oceli lze ohřívat rychleji
Rostoucí obsah přísad (i uhlíku) se snižuje tepelná vodivost
Při překročení dovolené rychlosti ohřevu dochází k velkým teplotním rozdílům v předkovku -> nebezpečné tepelné pnutí
- Důležité v první fázi ohřevu v teplotním intervalu 0 - 500 °C
- Dosáhne-li materiál 500 °C je již dostatečně plastický, aby se mohla rychlost ohřevu zvýšit
Zásady při kování
Během tváření dochází ke zpevnění materiálu
Při vyšších teplotách je však deformace doprovázena:
a) Zotavováním:
Při tváření materiálu ohřátého na určitou teplotu přecházejí atomy do míst rovnováhy ->odstranění největších poruch mřížky -> snížení zbylých napětí aniž by se změnily rozměry a tvar zrn
Průběh je závislý na teplotě a době ohřevu
b) Rekrystalizací:
Zvýšení teploty nad teplotu zotavení
Způsobuje vznik nových (nedeformovatelných) zrn na úkor zrn deformovatelných -> snížení pevnosti a zvýšení tažnosti
Krystaly rostou z nových jader, jež se tvoří na rozhraní zrn nebo růstem zrn zbylých
Je ukončena pohlcením všech deformovatelných krystalů a vznikem nových rovnoměrných krystalů -> Nad rekrystalizačními teplotami je tváření provázeno různými procesy a to deformací zrn (zpevnění) a jejich rekrystalizací
Perliticko-Ferlitické oceli:
Nastává okamžitě
Za teplot 700 až 900 °
Austenitické oceli
Nastává však dostatečně rychle až při teplotách okolo 1 200 °C
Vyžadují menší deformační rychlost než oceli Perliticko-Ferilitické
Teplota, při které tváření končí je je stejně důležitá jako ohřev k tváření
- Vysoké dohotovovací teploty - Hrubnutí zrna
- Nízké dohotovovací teploty - Zvýšení vnitřního pnutí ->porušení soudržnosti materiálu
- Někdy se tohoto využívá ke zvýšení meze pružnosti a průtažnosti
Tyto dva výše zmíněné pochody probíhají příslušnými rychlostmi, které odpovídají podmínkám deformace (teplota, rychlost deformace a stupeň deformace) a struktuře deformovatelného kovu
Tvářitelnost kovů (plastická deformace) se zlepšuje s rostoucí teplotou -> snižuje se přetvárný odpor a možnost vzniku trhlin
Zlepšení nastává pouze při optimální teplotě
Vliv prokování na mechanické vlastnosti
Ingoty určené pro kování mají mít stejnozrnnou strukturu
Se stoupajícím stupňem prokování se mění tvar a forma krystalů -> dochází k tvoření vláken
- Vláknitost způsobuje odlišné mechanické vlastnosti v různých směrech výkovků
- Mechanické hodnoty jsou vyšší ve směru vláken
Prokování má vliv na:
- Rozrušení lité struktury
- Zjemnění lité struktury
Přílišné prokování by mělo za následek překování -> poškození materiálu (pokud již byl materiál dostatečně proválcován)
Zařízení pro ohřev kovů k tváření
Ohřev vsázky pro:
a) Volné kování: Komorové pece
b) Zápustkové kování:
Průchozí pece
Karuselové pece
Pece s mechanickou nístějí
Někdy se k volnému kování užívá i průchozích pecí s mechanickým zakládáním materiálu, tzv. pecích narážecích
Pro ohřev materiálu v zápustkových kovárnách se užívá pecí: karuselových, talířových, komorových, strkacích, štěrbinových
1. Komorové kovářské komorové pece
Nejrozšířenější pece
Vytápění: Plyn i kapalná paliva
Délka nepřesahuje 3 m
Zpravidla pevná nístěj (u velkých je nístěj výjezdná - vozová -> snadná manipulace s ohřívanou vsázkou)
Dvoukomorové pece
1. komora: 800 až 1000 °C
2. komora: Dokončuje se v ní ohřev na konečnou teplotu
2. Narážecí kovářské pece
Charakter průchozích pecí
Dveřmi v zadní části se vkládá studený materiál strkacím zařízením, které je mimo pec
V peci se materiál posouvá po kluznicích (rovně nebo šikmo)
Materiál se vyjímá dveřmi na boku
Pracovní prostor se skládá z částí:
Předehřívací
Ohřívací
Vyrovnávací
3. Karuselové pece
Průchozí
Zakládací a vyjímací dveře jsou umístěny na vnější straně blízko sebe
Nístěj je otočná a má tvar mezikruží
Lze měnit rychlost průchodu -> regulace doby ohřevu
Pracovní prostor se skládá z částí:
Předehřívací
Ohřívací
Vyrovnávací
4. Talířové pece
Druh pecí karuselových
Mají i charakter pecí průběžných -> materiál se v nich posouvá
Teplota v celém prostoru je stejná a odpovídá ohřevu na kovářskou teplotu
Nístěj je otočná a má tvar plné desky
Pec má pouze jeden otvor (materiál se zakládá a vyjímá stejným otvorem)
5. Strkací pece
Patří mezi průchozí pece
Nejvhodnější na ohřev pro zápustkové kování ve větších sériích
Pevná nístěj s mechanickým průchodem materiálu
Strkací zařízení je umístěno mimo pracovní prostor klece
6. Komorové pece
Mnoho typů
Volba vhodné pece závisí na:
Použití
Umístění
Druhu sortimentu
Kovacím procesu
Mají ve výbavě měřící a registrační aparaturu
Nevýhody:
Ohřev a průchod materiálu není kontinuální
Nízká tepelná účinnost -> nevyužívá odpadního tepla spalin k přímému předehřívání materiálu
7. Štěrbinové pece
Pracovní prostor tvoří uzavřená komora, která má v čelní stěně podélnou štěrbinu
K ulehčení ručního přesunu materiálu bývá štěrbina někdy po délce zešikmena a zakládací stůl má sklon k jedné straně
Použití: Ohřívání konců tyčí, trubek, dělené tyčoviny - většinou u vodorovných kovacích lisů
Materiál se zakládá na stůl pece a do ohřívacího prostoru zasahuje pouze koncem
8. Indukční ohřev
Splňuje následující požadavky:
Dokonalé prohřátí materiálu
Přesné dodržení kovací teploty
Stejná doba ohřevu
Dodržení délky ohřevu
Tepelné ztráty jsou minimální
Ohřívací cívka je studená
Teplo je vyzařováno jen ohřátým předmětem
Indukční ohřev zmírňuje oduhličení a oxidaci materiálu
pro indukční ohřev se používají:
a) Axiální ohřívačky:
Nají cívky s podélným magnetickým polem, kde magnetické siločáry probíhají rovnoběžně s osou ohřívaného předmětu
b) Příčné ohřívačky:
Mají ohřívací cívky s příčným magnetickým polem, kde jsou magnetické siločáry hlavně v rovině kolmé k ose ohřívaného materiálu
Atmosféry ohřívacích pecí
Základní rozdělení:
a) Oxidační
Obsahuje přebytek vzduchu (volný kyslík)
Při ohřevu oceli dochází k oxidaci povrchu (propalu) ->doprovázeno oduhličením povrchových vrstev
Vliv na velikost propalu (tvorbu okují) má:
Teplota
Doba ohřevu
Druh ohřívané oceli
Atmosféra pece
b) Redukční
Obsahuje přebytek vzduchu
c) Neutrální
Neobsahuje volný kyslík a nespálené plyny
Doporučuje se ohřev v bez velkého přebytku vzduchu (aby ve spalinách nebyl volný kyslík) -> nevhodná používat kapalná paliva -> uvolňují se vodní páry
Snížením nebo odstraněním oxidace lze dosáhnout zlepšení ohřívacího procesu ->
- Zlepšení podmínek spalování
- Automatizace tepelného řádu pece
- Použitím rychloohřevu
Výše zmíněnými postupy lze snížit vliv oxidace o 30 - 50 %
Pro dokonalé spalování je nutné zajistit minimální přebytek vzduchu
Měření teploty v ohřívacích pecích
Teplota v peci je v kovárně nejdůležitější sledovaná veličina
Podle technologického významu, konstrukce a velikosti pece se teplota měří na různých místech
K měření se používá:
Elektrické odporové teploměry
Termoelektrické, radiační, fotoelektrické pyrometry
Všechny měřiče teploty lze připojit na elektrické ukazovací, zapisovací, regulační přístroje
Pro občasnou kontrolu postačuje přesný ruční optický pyrometr
Čidlo - pyrometr má být umístěn co nejblíže k materiálu, ale nesmí být v přímém styku s plameny
Kovací teploty
Pro správnou tvárnost je potřeba dodržení určité kovací teploty nebo intervalu teplot
Kove se většinou při nejvyšších kovací teplotách ->
Materiál se nejlépe tváří
Kovací časy jsou kratší
Při zápustkovém kování nejsou zápustky tolik opotřebovány
Čím vyšší teplota tím menší je deformační odpor -> menší opotřebování zápustek
Horní mez kovací teploty u ocelí je omezena teplotou tavení (leží zhruba 200 až 300 °C pod solidem)
Dolní mez přeměnou fáze g ve fázi a
Prodleva na vysokých teplotách nemá být příliš dlouhá, aby nedošlo ke zhrubnutí zrna
Je-li stupeň deformace dostatečný změní se struktura zrna během tváření -> často tento stav nenastane jsou nutné další tepelné operace
Kovací teploty musí být uzpůsobeny stupni deformace (hlavně teploty konečné, kdy je deformace již malá)
Při vysoké teplotě v oxidační atmosféře vzniká opal nebo místní spáleniny ->
Spálený materiál- nelze regenerovat
Opal - ztráta hmotnosti
Technologické zásady při ohřevu
Konečná ohřívací teplota záleží na složení materiálu
Uhlíkové oceli lze ohřívat rychleji
Rostoucí obsah přísad (i uhlíku) se snižuje tepelná vodivost
Při překročení dovolené rychlosti ohřevu dochází k velkým teplotním rozdílům v předkovku -> nebezpečné tepelné pnutí
- Důležité v první fázi ohřevu v teplotním intervalu 0 - 500 °C
- Dosáhne-li materiál 500 °C je již dostatečně plastický, aby se mohla rychlost ohřevu zvýšit
Zásady při kování
- Kovací teplota se řídí podle obsahu uhlíku a legujících prvků
- Čím nižší je obsah uhlíku, tím je ocel tvárnější a lépe kovatelná. Měkké nelegované konstrukční oceli do 0,2 % uhlíku jsou proto velmi dobře kovatelné.
- Nelegovaná ocel s obsahem uhlíku 0,3 % tvoří okuje (oxiduje), a proto musí být rychle zahřívána na počáteční kovací teplotu.
- Oceli s vyšším obsahem uhlíku, legované oceli se zahřívají pomalu a nepřetržitě do tmavočerveného žáru, aby se zabránilo velkému napětí. Potom se rychle (od 680 °C) zahřívají na teplotu kování (1 100 °C), aby se zabránilo tvoření okují, oduhličení a zhrubnutí zrna !
- Velikost a druh kladiva přizpůsobíme druhu práce a tvaru výrobku!
- Násady všech kladiv musí být pevně nasazeny, dobře zaklínovány, aby se kladivo během práce neuvolnilo!
- Kovářské kleště musí obrobek pevně držet - jinak může dojít k úrazům ! Volte tvar "čelistí" podle tvaru obrobku! zajišťovací kroužky nasuňte přes pružná ramena kleští -> ulehčí práci rukou.
- Nejprve koveme místo, které se nejrychleji ochlazuje! Nekovejte pod teplotou 800 °C (asi třešňově červený žár), ocel se stává křehkou a vznikají trhliny! Obrobek znovu ohřejte, ale nepřehřívejte.
3.8.4.1.1.1 RUČNÍ KOVÁNÍ
Materiál se ohřívá na kovací teplotu v:
a) Kovářské výhni
- Stabilní
Zděné s jímkou pro ohniště
Zděné udržují lépe teplo
Litinové lze snadno postavit, případně přemístit
- Přenosné
Používají se na stavbách a při montážích
b) Menších ohřívacích pecích
Jako palivo je nejvhodnější černé spékané uhlí či drobný koks
Kovářské nástroje
1. Kovadlina
Pracovní plocha je hladká a tvrdá (kalená)
V příčném průřezu poněkud vypouklá
Levá strana kovadliny: Plochý roh
Pravá strana kovadliny: Kuželový roh
Staví se na:
- Dřevěný dubový špalek zapuštěný v zemi
- Válcová ocelová nádoba naplněná drobným štěrkem nebo pískem uzavřená tlustou dřevěnou deskou
Někdy se používá Vysoké štíhlé kovadliny se dvěma tenkými rohy - Nazývá Rohatina
2. Kladiva
Zhotovují se z oceli o obsahu uhlíku 0,7 až 1 %
Obě strany jsou zakaleny
Osazovací a hladicí kladiva se vyrábí ze stejné oceli jako kladiva plochá, ale kalí se jen pracovní plocha (plocha na kterou se přitlouká se nekalí)
3. Kleště
Přizpůsobeny tvaru materiálu, které přidržují
Hlavní části:
Čelisti
Zámek
Rukojeť
4. Sekáče a průbojníky
Jsou z uhlíkové oceli s 0,8 až 1 % uhlíku
Ostří se kalí po ohřevu na 700 až 870 °C do vody
Sekáče pro práci za tepla jsou z chromwolframové oceli - jejich ostří se kalí
- Z teploty 850 až 950°C do oleje
- Z teploty 800 až 840 °C do vody
- Ostří je nutné dobře popustit
- Strana na kterou se tluče se nekalí
5. Zápustky
Použití: Pro stejnoměrné kování a hlazení tyčí různých průřezů a pro jiné pomocné operace např. ohýbání
Základní kovářské operace
1. Prodlužování
Také se může nazývat: Kování do délky či Vytahování
Dělá se přes hranu kovadliny nebo přes její roh
Přitloukáním se materiál prodlužuje
2. Hlazení
Děje se přitloukáním materiálu na sedlík
3. Osazování
Je zeslabení tyče v určité délce
Provádí se zaškrcením polotovaru osazovacím kladivem nebo oblíkem a to jednostranně nebo oboustranně s následujícím prodloužením osazené části
4. Pěchování
Zesilování polotovaru se dělá několika způsoby:
Krátké kusy - Pěchují se na kovadlině ve svislé poloze
Delší kusy - Kovají se ve vodorovné poloze
5. Ohýbání
K ostrým ohybům se využívá hrana kovadliny
Protože se polotvar v místě ohybu zeslabuje, musí se v místě ohybu napěchovat, aby měl správný průřez i v místě ohybu
Větší profily se zakružují přes roh kovadliny a dokončují pomocí trnu na její dráze
Ohýbání menších poloměrů či jen určitých úhlů, lze pomocí zápustky
6. Sekání
Dělá se na upínce
Přitlouká se přitom kladivem nebo perlíkem na na materiál
Nejdřív se materiál nasekne u jedné strany, pak se opatrně z druhé strany a nakonec se oddělí
Účinnější, ale nebezpečnější je sekání sekáčem na upínce
7. Děrování
Prorážení děr různých průřezů průbojníkem
Průbojníkem se materiál z jedné strany narazí a z druhé strany se vyrazí blána
Při práci se používá otvorů v kovadlině nebo v průbojné desce
Proražen á díra se zpřesňuje a kalibruje kuželovým nebo jehlancovým trnem
8. Kovářské svařování
Čili svařování v ohni -> nejstarší způsob svařování, kterým lze spojovat nízkouhlíkovou ocel
Záleží ve schopnosti jedné části kovu vytvořit za působení tlaku s druhou částí kovu v těstovitém stavu kovovou vazbu -> spojení, že kov tvoří souvislý celek
Pro ocel se provádí po ohřevu na svařovací teplotu 1 300°C (bílý žár)
Upravené konce spojovaných součástí se ohřejí ve výhni nebo v peci a rázy kladivem nebo beranem se skovou ve spoj
Svařovat lze natupo (svařují se krátké tyče do průměru asi 15 mm) nebo přeplátováním
Uplatňuje se při:
Spojování předkovků
Prasklých tlustostěnných součástí
Používá se zásadně v kusové výrobě, není-li k dispozici produktivnější způsob, např. elektrostruskové svařování
a) Kovářské výhni
- Stabilní
Zděné s jímkou pro ohniště
Zděné udržují lépe teplo
Litinové lze snadno postavit, případně přemístit
- Přenosné
Používají se na stavbách a při montážích
b) Menších ohřívacích pecích
Jako palivo je nejvhodnější černé spékané uhlí či drobný koks
Kovářské nástroje
1. Kovadlina
Pracovní plocha je hladká a tvrdá (kalená)
V příčném průřezu poněkud vypouklá
Levá strana kovadliny: Plochý roh
Pravá strana kovadliny: Kuželový roh
Staví se na:
- Dřevěný dubový špalek zapuštěný v zemi
- Válcová ocelová nádoba naplněná drobným štěrkem nebo pískem uzavřená tlustou dřevěnou deskou
Někdy se používá Vysoké štíhlé kovadliny se dvěma tenkými rohy - Nazývá Rohatina
2. Kladiva
Zhotovují se z oceli o obsahu uhlíku 0,7 až 1 %
Obě strany jsou zakaleny
Osazovací a hladicí kladiva se vyrábí ze stejné oceli jako kladiva plochá, ale kalí se jen pracovní plocha (plocha na kterou se přitlouká se nekalí)
3. Kleště
Přizpůsobeny tvaru materiálu, které přidržují
Hlavní části:
Čelisti
Zámek
Rukojeť
4. Sekáče a průbojníky
Jsou z uhlíkové oceli s 0,8 až 1 % uhlíku
Ostří se kalí po ohřevu na 700 až 870 °C do vody
Sekáče pro práci za tepla jsou z chromwolframové oceli - jejich ostří se kalí
- Z teploty 850 až 950°C do oleje
- Z teploty 800 až 840 °C do vody
- Ostří je nutné dobře popustit
- Strana na kterou se tluče se nekalí
5. Zápustky
Použití: Pro stejnoměrné kování a hlazení tyčí různých průřezů a pro jiné pomocné operace např. ohýbání
Základní kovářské operace
1. Prodlužování
Také se může nazývat: Kování do délky či Vytahování
Dělá se přes hranu kovadliny nebo přes její roh
Přitloukáním se materiál prodlužuje
2. Hlazení
Děje se přitloukáním materiálu na sedlík
3. Osazování
Je zeslabení tyče v určité délce
Provádí se zaškrcením polotovaru osazovacím kladivem nebo oblíkem a to jednostranně nebo oboustranně s následujícím prodloužením osazené části
4. Pěchování
Zesilování polotovaru se dělá několika způsoby:
Krátké kusy - Pěchují se na kovadlině ve svislé poloze
Delší kusy - Kovají se ve vodorovné poloze
5. Ohýbání
K ostrým ohybům se využívá hrana kovadliny
Protože se polotvar v místě ohybu zeslabuje, musí se v místě ohybu napěchovat, aby měl správný průřez i v místě ohybu
Větší profily se zakružují přes roh kovadliny a dokončují pomocí trnu na její dráze
Ohýbání menších poloměrů či jen určitých úhlů, lze pomocí zápustky
6. Sekání
Dělá se na upínce
Přitlouká se přitom kladivem nebo perlíkem na na materiál
Nejdřív se materiál nasekne u jedné strany, pak se opatrně z druhé strany a nakonec se oddělí
Účinnější, ale nebezpečnější je sekání sekáčem na upínce
7. Děrování
Prorážení děr různých průřezů průbojníkem
Průbojníkem se materiál z jedné strany narazí a z druhé strany se vyrazí blána
Při práci se používá otvorů v kovadlině nebo v průbojné desce
Proražen á díra se zpřesňuje a kalibruje kuželovým nebo jehlancovým trnem
8. Kovářské svařování
Čili svařování v ohni -> nejstarší způsob svařování, kterým lze spojovat nízkouhlíkovou ocel
Záleží ve schopnosti jedné části kovu vytvořit za působení tlaku s druhou částí kovu v těstovitém stavu kovovou vazbu -> spojení, že kov tvoří souvislý celek
Pro ocel se provádí po ohřevu na svařovací teplotu 1 300°C (bílý žár)
Upravené konce spojovaných součástí se ohřejí ve výhni nebo v peci a rázy kladivem nebo beranem se skovou ve spoj
Svařovat lze natupo (svařují se krátké tyče do průměru asi 15 mm) nebo přeplátováním
Uplatňuje se při:
Spojování předkovků
Prasklých tlustostěnných součástí
Používá se zásadně v kusové výrobě, není-li k dispozici produktivnější způsob, např. elektrostruskové svařování
Přihlásit se k odběru:
Příspěvky (Atom)