4.1 Ülevaade lehtmetalli vormimise paindlike tehnoloogiate arengust

4. LEHTMETALLI VORMIMISE PAINDLIKUD TEHNOLOOGIAD 

4.1 Ülevaade lehtmetalli vormimise paindlike tehnoloogiate arengust 

Lehtmetalli sammvormimise (incremental forming, järguline vormimine) tehnoloogia pole 

iseenesest uus. Juba sajandeid on juveelitoodete juures kasutatud analoogilisi tehnoloogiaid. 

Lehtmaterjali koolutamine, kohrutamine, vormimine kohaliku kuumutamisega jt tehnoloogiad 

on kasutusel meie ettevõtetes (näiteks Clyde-Bergeman Eesti AS, Juveel AS, Loksa 

Levaehituse Tehas jt) toodetavate toodete juures ka tänapäeval. Eriti koolutustehnoloogia alal 

on Eestis pikaajalised traditsioonid ja oskusteave (nn “Pirita tee Instituudi” tööd). 

Tehnika arengud viimastel aastatel on loonud aga põhimõtteliselt uusi tehnoloogiaid või on 

olemasolevaid oluliselt arendanud. Uued paindlikud lehtmaterjali vormimise tehnoloogiad on 

majanduslikult otstarbekad evitamiseks põhiliselt prototüüpide valmistamiseks ja väike ning 

keskmise seeria tootmise tingimustes (kuni 50 000 detaili aastas). 

Klassikalisele sügavtõmbamisele jääb peamiselt suurseeria ja masstootmine. 

NN “uute paindlike lehtmaterjali vormimise tehnoloogiate”gruppi kuuluvad: 

• Lehtmaterjali sammvormimise tehnoloogiad (ingl. Incremental Forming), sh Amino 

tehnoloogiad 

• Lehtmaterjali vormimise tehnoloogiad arvjuhtimisega freespinkidel, nn “ilma toeta 

vormimine” (ingl. Single Point Forming - SPF) 

• Lehtmaterjalist pöördkehade paindlikud vormimistehnoloogiad (Koolutamine APJ 

pinkidel, ingl.: CNC Spinning) 

• Hüdrovormimise tehnoloogiad jt . 

Arvukalt teadusartikleid käsitleb traditsiooniliste lehtmetalli vormimise tehnoloogiate 

modelleerimise probleeme. Kaasaegsete paindlike (arvutiga juhitavate) inkrementaalse 

vormimise tehnoloogiate koha võib leida ainult piiratud arv artikleid. Uute tehnoloogiate 

koondiseloomustus on esitatud järgmises tabelis. 

Uued (ja moderniseeritud) vormimise tehnoloogiad 

Seadmed Evitamise faas Kasutusvaldkond 

Amino 

technology 

Single Point 

Forming 

Incremental 

forming of 

large parts 

Eripingid 

(olemas turul) 

(tootja Jaapan) 

NC 

freespingid, 

eri rakis 

Freespingid ja 

erirakised 

Spinning CNC 

koolutus- 

pingid 

Hammering Robot ja eri 

seadmed 

Shot peening 

Mehaanilised vormimistehnoloogiad 

Tööstuslik Piiratud kuju, 

probleeme täpsusega. 

Prototüüpide ja 

väikeseeria tootmine 

Tööstuslik Piiratud kuju ja 

mõõdud, probleeme 

täpsusega. 

Prototüüpide ja 

väikeseeria tootmine 

Tööstuslik Piiratud kuju, suured 

detailid 

Autotööstus, 

seadmete 

korpused, katted, 

paneelid 

Seadmete 

korpused, katted, 

paneelid 

Laevaehitus 

Tööstuslik Pöördkehad Metalltooted 

(mahutid jms), 

Katsefaasis, 

osalt tööstuslik 

juveelitööstus, 

Piiratud kuju ja täpsus Juveelitööstus, 

elektroonika 

tööstus 

48

Fluid forming 

Hydro forming 

Water-Jet 

Forming 

Plasma and 

laser forming 

Forming by 

Local Spot 

Heating 

Hüdrovormimine 

Pressid, Tööstuslik Keeruka kujuga 

eriabinõud 

detailid. Ühtlane 

seinapaksus, parem 

täpsus: Väiksem 

läbimite arv. 

Väikeseeria tootmine 

Eriseadmed Katsefaasis?? 

Piiratud 

tööstuslik 

evitamine 

Vormimine temperatuurilisi deformatsioone kasutades 

Katseseadmed Katsefaasis, Ühtlane seinapaksus, 

piiratud kõrgem täpsus, 

tööstuslik mehaaniliste jõudude 

kasutamine 

Puuduvad 

andmed 

puudumine, hea 

protsessi juhitavus 

Autotööstus 

Õllepurkide 

tootmine 

Elektroonika 

tööstus, 

kosmoseaparaatide 

valmistamine, 

laevaehitus 

Laevaehitus 

Majandusandmete võrdlemisel lähtutakse järgmistest suurustest (W. Boel, IVF): 

Madal hinnatase Keskmine hinnatase Kõrge hinnatase 

Seade < 100 000 EUR 100 000- 500 000 

EUR 

> 500 000 EUR 

Tehnoloogilised 

abinõud 

< 3000 EUR 3000-20 000 EUR > 20 000 EUR 

4.2. Mehaanilised sammvormimise tehnoloogiad (Incremental Forming). 

4.2.1. Amino tehnoloogia 

Amino tehnoloogia puhul deformeeritakse lehtmaterjalist toorikut sileda silindrilise tööriista 

sfäärilise otsaga kiht-kihilt. Tööpingiks on arvjuhtimisega sammvormimise pink (vaata joonis 

) kasutatakse erirakist, kas erikujuga või universaalset tuge. Tööriista juhitakse arvuti abil 

vastavalt varem koostatud juhtprogrammile. See võimaldab valmistada keeruka kujuga 

lehtmaterjalist tooteid ilma kalleid tööriistu valmistamata. Protsessi aitavad selgitada järgmised 

pildid: 

Sammvormimisel vormimise jõud suhteliselt väikesed, mis lihtsustab abinõu konstruktsiooni. 

Joonis 4.1. Amino tehnoloogia skeem 

49

Joonis 4.2: Amino tehnoloogias kasutatav rakis. 

Amino tehnoloogia puhul võimalikud kaks varianti: 

• Vormimine universaaltoega (õhus). Meetod kasutatav suhteliselt lihtsa kujuga detailde 

valmistamiseks, täpsus madal. 

• Vormimine mudelil. Kasutatakse keeruka kujuga detailide vormimisel , täpsus suurem. 

Nõuab mudeli valmistamist (plastmassist või alumiiniumist), sellega seoses kasvavad 

kulutused. 

Katseliselt on Amino tehnoloogiat realiseeritud ka tavalisel freespingil kasutades erirakist 

(Joonis 4.12.) 

Joonis 4.3. Töödeldavate detailide näited 

50

Joonis 4.4 Amino tehnoloogia seadmed ja abinõud 

Amino tehnoloogia seadmete hinnad (Amino Corp, 2002) Tabel 

Seade Hind, eurodes Vormimise 

piirmõõdud 

Tooriku suurus 

DLNC-RA 162.726 300x300 400x400 

DLNC-RB 180.318 500x500 600x600 

DLNC-PA 316.356 1000x800 1100x900 

DLNC-PB 343.044 1500x1200 1600x1300 

DLNC-PC 844.416 200x1300 2100x1450 

Hinnad sisaldavad koolitust Amino tehases 

Hinnad ei sisalda transpordi ja seadistuskulusid 

Joonis 4.5. Amino pink (500*500) 

51

Saaralandi TÜs on Amino pink (500*500) 1,5 aastat. Pink oli esimene Euroopas, seda 

kasutatakse peamiselt roostevabast terastest toodete prototüüpide valmistamiseks. Praegu müüb 

Euroopas pinke NEXT Factory. Via Lago di Garda, 130; 36015 Schio-Vicenza, Italy. 

Kodulehekülg: www.nextfactory.com. 

Piirangud toodetele ja protsessile 

Toodetele esitab Amino tehnoloogia järgmised piirangud: 

• Raske saada vertikaalseid seinu (seina nurk Θ= 25-35 kraadi sõltuvalt materjalist). 

Väiksema nurga saamiseks (8-10°) vaja mitu läbimit. 

• Materjali õhenemine. Tasapinnalise seina osas deformatsioon lineaarne ja allub 

siinusreeglile (vaata joonis). Kahjuks kirjeldab siinusreegel ainult piiratud osa külgseinast 

ja ei kehti nurkades. Tegelikult toimib purunemine just detaili nurkades (vaata joonis ), 

kus siinusreegel ei kehti. Nurkades on tegemist kahesuunalise deformatsiooniga. 

Joonis 4.6. Amino tehnoloogia (külgseina nurga ja seina materjali õhenemise määramise 

skeem). 

Joonis 4.7. Detaili seina õhenemise hindamine Amino tehnoloogia kasutamisel (siinusreegel) 

52

Joonis 4.8. Katsedetail seina kaldenurgaga 0°. Näha purunemine nurkades. 

• Detaili tagasivedrutusest tingitud kujuhälbed (võib põhimõtteliselt kompenseerida suures 

ulatuses instrumendi trajektoori ja toe kuju valimisega) 

• Partii soovitatavad suurused vahemikus 1-500 detaili/kuus 

• Pinnakaredus (lainelisus) 

• Soovitused instrumendi valikuks, 

• Soovitused ettenihete valikuks 

• Määrdeaine valik 

Põhimõtteliselt peaks olema võimalik hinnata toote parameetreid simuleerides protsessi/tooteid 

arvutil. Probleemiks on aga kujunenud simuleerimiseks kuluv aeg. Näiteks kasutab Saarlandi 

TÜ protsessi simuleerimiseks süsteeme ABAQUS ja PamStamp (6000 Shell elementi, 

vertikaalne samm 0,5-1,0, 60 tsüklit, simuleerimise aeg tööjaamal HP 3000 - 100 tundi). 

Joonis 4.9. Deformatsioonide simuleerimine (Saarlandi Ülikool, J. Ames) 

Meie oleme kasutanud süsteemi ANSYS ja püüdnud kasutada LsDyna’t. Simuleerimisajad on 

vähe lühemad, kuid neid tuleks vähendada ligi 100 korda, et saaksime rääkida protsessi 

optimeerimisest. Simuleerimise probleeme ja tulemusi tutvustab oma ettekandes M. Pohlak. 

53

Joonis 4.10. Soovitused protsessi parameetrite/režiimide valikuks 

Tüüpilised töörežiimid: 

Ettenihked : X ja Y suunas 30 m/min (reaalselt kasutavad 15 m/min) 

Z suunas 10 m/min 

Programmeerimine: 

Amino pingiga kaasas 2.5 koordinaatne CAM (ei rahulda tarbijaid). Saarlandi Ülikool üritab 

evitada 3 koordinaatset süsteemi (näiteks CATIA). 

Protsessi parameetrite juhtimine ja mõju hindamine kirjanduse andmetel ning eksperimentaalse 

modelleerimisega ja simuleerimisega: 

• Vertikaalne ettenihe. Vormimise tingimused paranevad ettenihke vähenedes. 

• Instrumendi trajektoor. Instrumendi liikumise trajektoori optimeerimine (locus 

optimization, liikumine väiksema jäikusega detaili osast suurem jäikuse poole), mitme 

läbimiga vormimine, ettenihete suuna valik. 

• Instrumendi mõõdud. Instrumendi diameetri kasvades kasvab deformeeritav ala, 

suhtelised deformatsioonid vähenevad. Seina paksuse erinevused vähenevad 

instrumendi diameetri kasvades. 

• Määrdeaine kasutamine. Töötlemisel ilma määrdeaineta kasvavad instrumendi ja detaili 

vahelised hõõrdejõud, kuid vähenevad pinged töödeldavas materjalis ?? Sellest sõltuvalt 

väheneb oht puruneda, paraneb deformeeritavus. Hõõrdejõudude ülemäärasel 

suurenemisel suureneb purunemise oht. 

4.2.2. Toeta sammvormimine (Single Point Forming (SPF)) 

Selle tehnoloogia puhul deformeeritakse lehtmaterjalist toorikut sileda silindrilise tööriista 

sfäärilise otsaga kiht-kihilt Tööpingiks on tavaliselt arvjuhtimisega freespink, kasutatakse 

erirakist. Tööriista juhitakse arvuti abil vastavalt varem koostatud juhtprogrammile. See 

võimaldab valmistada keeruka kujuga lehtmaterjalist tooteid ilma kalleid tööriistu 

valmistamata. Protsessi aitavad selgitada järgmised pildid: 

54

Joonis 4.11. SPF töötlemise skeemid. 

Joonis 4.12. Abinõu SPF protsessi uurimiseks 

SPF protsessi mehaanika ja parameetrid ning probleemid analoogilised Amino tehnoloogiaga. 

Suurte detailide (laevaehitus) vormimiseks kasutatakse rullimist (SINTEF , Norra). Sageli 

lisatakse rullimisele venitamine 

Joonis 4.13. Suurte detailide vormimine 

55

4.2.3. Mitme läbimiga vormimine 

Peamine probleem: detalidel vertikaalse seina saamine. Iseki & Nagawa uurisid mitmeläbimiga 

vormimist kasutades erienevaid instrumente (skeem esitatud järgneval joonisel). 

Joonis 4.14. Vertikaalseina (a) ja põhja (b) vormimine 

Saarlandi TÜ kasutab mitme läbimiga vormimist (Multistage Forming), vormides järk-järgul 

kasvava nurgaga :45°, 60°, 81º (saadud ka 90º), ja kasutades vaheldumisi vertikaalseid 

(mõlemas suunas) ja horisontaalseid ettenihkeid (joonis) . 

Joonis 4.15. Vormimine kolme käiguga (Saarlandi Ülikool; Ames) 

Kuna detaili vertikaalse seina saamini on üheks protsessi peamiseks piiranguks, töötavad selle 

probleemi lahendamise kallal mitmed kollektiivid 

. 

56

4.2.4. Samm-sammuline haamerdamine/kohrutamine (Hammering) 

Kasutades tööstusrobotit on Frauenhoferi Instituut IPA (Saksamaal) realiseerinud nn 

ROBOSHAPING tehnoloogia, kus samm/sammuline vormimine saadakse haamerdamisega 

(vasardamisega) eriabinõuga, mis teeb 50 lööki sekundis (vaata järgnev joonis). Vasarat 

juhitakse robotiga. Horisontaalne ettenihe on mitu mm sekundis. Kirjanduse andmetel saadakse 

kõrge pinna kvaliteet ,kuid praktilistel katsetel (külastasin IPAd) jättis pinnakvaliteet küll 

soovida. 

Joonis 4.16. Robotiga haamerdamine (ROBOSHAPING) 

Töödeldavate detailede mõõtmed muutuvad suures piires. Kirjanduses näide mikrodetaili 

töötlemisest (Y. Saotome, T. Okamoto, Jaapan. 3 mõõtmeline mikroaouto mudel mõõtmetega: 

0,6X0,5X0,17 mm. Vormiti 0,01 mm paksust alumiinium lehte. “Haamri tipu läbimõõt 0,01 

mm, löökide sagedus 300Hz. 

4.2.5. Koolutamine (Spinning) 

Koolutamine on tuntud tehnoloogia ja selle alal on Eestis olemas ka vastav oskusteave. 

Koolutamise areng on seotud peamiselt CNC koolutuspinkide kasutuselevõtuga, mis võimaldab 

suurendada otstarbekate partiide suurust. 

Spinning (koolutamine) Shear forming 

(trugimine) 

Joonis.4.17. Koolutamisprotsesid 

Reducing (Spinning 

on air). Ahendamine 

57

Joonis 4.18. Koolutatud detailide näited näited 

Arengud on seotud muuhulgas ka koolutamise kiiruse olulise suurendamisega. Eripinkidel on 

uuritud 50 korda suuremate kiiruste (võrreldes CNC treipingi kasutamisega) kasutamist, 

keskmise detaili koolutusajaks saadakse ~10 sekundit (prof Danckert, info W. Boel, IVF). 

Koolutamist iseloomustavad koondandmed on toodud tabelis (W. Boel , IVF) 

Töötlemise hind Aeg Eelised Puudused 

Seadmed: Tsükli aeg: 

• Suuregabariidiliste • Kasutatavd ainult 

keskmine hinnatase 1-150 minutit 

detailide 

põõrdkehadele 

Abinõud: 

CAD-ist tooteni: valmistamine , 

Madal hinnatase, 1-2 nädalat 

kuni 2 meetrit 

vaja ainult ühte 

• Võimalik vormida 

instrumenti 

paksu lehte 

• Täpsus hea 

• Suured jõud 

4.3. Hüdrovormimine, Hydroforming/Fluid-cell Forming 

Selle tehnoloogia puhul deformeeritakse lehtmaterjalist toorikut surudes vedelikus (sh ka vee 

joaga) jms. Hüdrovormimise peamiseks eeliseks on suurem materjali deformeerimise võimalus 

(võrreldes sügavtõmbamisega). Viimane võimaldab vähendada oluliselt läbimite arvu 

(kirjanduse andmetel võimaldab võrreldes sügavtõmbamisega vähendada protsessi kolmelt 

läbimilt ühele). 

Seina õhenemine on ühtlasem (võrreldes Amino tehnoloogiaga) , võimaldab saada praktiliselt 

vertikaalseid külgpindasid. Nõuab aga templi valmistamist ja suurte presside kasutamist (suured 

jõud). 

Kasutusel laialdaselt sh autotööstuses. 

58

Joonis 4.19. Vedelikuga vormimise skeem 

Joonis 4.20. Vedelikuga vormimise skeemi Joonis4.21. Vormimine veejoaga 

Koostisosad: 1- tempel, 2- materjali suruja, 

3-materjal, 4- matriits, 5-vee anum. 

Veejoaga vormimist iseloomustavad koondandmed on toodud tabelis (W. Boel , IVF) 


Seadmed: keskmine Tsükli aeg: 

• Ei vaja 

• Keeruka kuju 

hinnatase 

1-15 minutit 

instrumenti 

saamine keerukas, 

Abinõud: 

CAD-ist tooteni: • Hea pinna 

kasutatavad ainult 

Madal hinnatase, 5 päeva 

kvaliteet 

• Tsükli aeg pikk 

vaja ainult detaili 

kinnitusrakis 

• Raske prognoosida 

täpsust 

59

Joonis 4.22. Hüdrovormimisega saadud detailide näited 

Hüdrovormimist iseloomustavad koondandmed on toodud tabelis (W. Boel , IVF) 


Seadmed: kõrge Tsükli aeg: 

• Suur täpsus • Väikeste raadiuste 

hinnatase 

1-5 minutit 

• Keeruka kujuga saamine sügavatel 

Abinõud: 

CAD-ist tooteni: detailed 

detailidel keerukas 

Keskmine 

hinnatase 

2 nädalat 

• Võimalik töödelda 

raskesti 

• Raadiuse suurus 

sõltub materjalist 

deformeeritavaid 

materjale 

• Nõuab templit 

• Hea pinna 

kvaliteet 

60

4.4. Termo-mehaaniline vormimine (Thermo-mechanical Forming) 

4.4.1. Plasmajoaga ja laserkiirega vormimine 

Nimetatud tehnoloogiate juures saavutatakse lehtmetalli kuju muutus mitte mehaaniliste 

deformatsioonide, vaid defokuseeritud laserkiire või plasmakiire mõjutusel tekkinud 

temperatuuriliste deformatsioonide tulemusena. Sellest tingituna puuduvad praktiliselt protsessi 

mõjutavad jõud ning mehaaniline kontakt instrumendi ja detaili vahel, suureneb täpsus (puudub 

tagasivedrutus). Oluline on , et protsess on hästi juhitav, juhitakse nii materjali mikrostruktuuri 

muutust, kui ka deformatsioone. Kasutusala on prototüüpide valmistamine ja väikeseeria 

tootmine. Kasutatakse keerukate paneelide ja mahutite valmistamisel, sh kosmoseaparaatide 

valmistamisel, laevaehituses ja elektroonikatööstuses. Võib kasutada ka remonditehnoloogiana 

(enne keevitust keevitatavate detailide kuju sobitamiseks, kuju taastamiseks peale keevitamist). 

Eripäraks on , et võimalik vormida (pool) suletud ruumis (kasutades valgusjuhti). 

Joonis 4.23. Plasmakiirega vormimine 

Joonis 4.24. Laservormimisega saadud detailid, protsessi pilt 

Joonis4.25. Laservormimise temperatuursete deformatsioonide modelleerimine LEM 

mudelitega 

61

Termomehaanilist vormimist iseloomustavad koondandmed on toodud tabelis (W. Boel , IVF) 


Seadmed: kõrge Tsükli aeg: 

• Ei vaja instrumenti • Keeruka kuju 

hinnatase 

1-15 minutit • Puudub kontakt ja saamine keerukas, 

Abinõud: 

CAD-ist tooteni: mehaanilised jõud kasutatavad ainult 

Madal hinnatase, 

vajalik ainult 

detaili kinnitusrakis 

2 tundi- 2 päeva • Mitmeotstarbelised 

seadmed: 

vormimine 

• 

suured raadiused 

Materjali 

omadused 

lõikamine, 

muutuvad 

keevitamine • Raske 

• Kasutatav õhukese prognoosida 

materjali puhul täpsust 

Kokkuvõte 

1. Toimub kiire tehnoloogiate areng. Arvestades meie piiratud ressursse peab otsustama, 

millistes valdkondades, millises mahus ja milliste jõududega soovime nende 

arengutega seotud projektides osaleda? Lehtmetalli paindlikud vormimistehnoloogiad 

on üks tehnoloogia masina- ja aparaadiehituse arengusuundasi. Kas ja kuidas selles 

osaleda? Kas see võiks /peaks olema üks meie konkurentsivõime nish (unikaalsete 

seadmete soetamine ühiste jõududega)? Kuidas tagada juurdepääs uusimale tehnilisele 

infole? Osalemiseks rahvusvahelises koostööks on vaja jõud ühendada ja TTÜ ootab 

ettevõtete “tellimust” 

2. Uued lehtmetalli vormimise tehnoloogiad on esmajoones mõeldud prototüüpide 

tootmiseks ja tootmiseks väikeseeria (keskmise seeria) tingimustes, mis on 

iseloomulikud enamikule Eesti masina- ja aparaadiehituse ettevõtetele. Millistele 

tehnoloogiatele orienteeruda? 

3. Tehnoloogiate ja toodete areng on omavahel tihedas seoses. Uued tehnoloogiad 

avardavad toodete nomenklatuuri. Lehtmetalli vormimistehnoloogiad on otseselt 

seotud teiste tehnoloogiatega, nagu laser- ja vesilõikamisega, keevitusega (sh 

laserkeevitusega), pinnaviimistlustehnoloogiatega jt tehnoloogiatega. Tehnoloogilist 

keskkonda tuleb käsitleda komplektselt, st hinnata tuleb kogu tehnoloogilist ahelat 

(omavahel seotud protsesse). 

4. Kaasajal on eelnevalt (enne seadmete soetamist) võimalik uurida uusi tehnoloogiad 

simuleerimise teel arvutil, mida täiendavad eksperimentaalsed uuringud. TTÜ on 

huvitatud jätkama protsesside simuleerimise ettevalmistamist ja laiendama 

simuleeritavate protsesside nimistut, arendades välja oskused sügavtõmbamise, 

hüdrovormimise, sammvormimise jms tehnoloogiate alal. Üldiselt vajame selleks 

ettevõtetepoolset koostööd ja toetust, nii moraalset kui ka materiaalset. 

5. Uute vormimistehnoloogiate kasutamise võimalusi miniatuursete detailide 

valmistamiseks (elektroonika tööstus, meditsiiniaparatuuri tootmine jms) ning suurte 

detailide tootmiseks (laevaehitus, suured mahutid jms) tuleb täiendavalt uurida. 

Täpsemat infot saab 

Rein Küttner, TTÜ 

GSM: 050 11 896 

telef: 620 3265 

kyttner@edu.ttu.ee 

62

5. TÖÖTLEMINE REVOLVERPRESSIDEL 

5.1. Elementide järgi stantsimine 

Kaasaegses masina- ja aparaadiehituses kohtab hulgi erineva suuruse ja 

konstruktsiooniga detaile. Enamlevinud on mitmesugused paneelid ja alused (joonis 

5.1), need on küllaltki suurte gabariitmõõtmetega ja paljude erineva kuju ja 

mõõtmetega avadega detailid. Traditsiooniline lõikestants selliste detailide 

stantsimiseks maksab küllaltki palju. Kui sellele lisaks ei ole nende detailide 

valmistamispartiid eriti suured, kujuneb traditsiooniliste stantside projekteerimine ja 

valmistamine sellistele detailidele majanduslikult täiesti ebaotstarbekaks. Seetõttu on 

juba ammu välja töötatud mitmesugused meetodid selliste detailide valmistamiseks. 

Enamlevinud neist on elementide järgi stantsimine ja suhteliselt uus - laserlõikamine. 

Käesolevas õppematerjalis viimast ei vaatle. 

Joonis 5.1 

Nagu teada, on iga detaili kontuur kujundatud lihtsatest elementidest - sirg- ja 

kõverjoontest ning ringidest. Neid elemente kombineerides saadakse mitmesuguse 

kuju ja mõõtmetega detaile. Ühe universaalse stantsikomplektiga, millest iga 

stantsiga stantsitakse ainult üks kontuuri element, on võimalik tükk-toorikust 

stantsida väga palju mitmesuguse kujuga detaile - see ongi elementide järgi 

stantsimise põhimõte. Joonisel 5.2 on toodud kolme erineva detaili elementide järgi 

stantsimise järjekord. 

Joonis 5.2 

Elementide järgi stantsimiseks detailid grupeeritakse. Grupeerimise aluseks on 

geomeetriline kuju ja mõõtmed. Ühte gruppi kuuluvad erineva kuju ja mõõtmetega, 

kuid samade elementidega detailid, näiteks detailid, millel on ühesuguse 

63

läbimõõduga avad. Oluline on tehnoloogiliste lähtepindade (baaside) õige valik. 

Lähtepinnad valitakse detaili joonise ja stantsi konstruktsiooni alusel. Tähtis on 

säilitada lähtepindade muutumatus kogu stantsimisprotsessi ulatuses. Joonisel 5.3 

on toodud näited tehnoloogiliste lähtepindade valikuks. 

Joonis 5.3 

Joonisel 5.4 on näidatud detaili väliskontuuri nurkade stants erineva suurusega 

raadiustega ümardamiseks. 

Joonis 5.4 

Selle meetodi esimeseks puuduseks on protsessi aeglus, kuna iga elemendi 

stantsimiseks on vaja detail eraldi paigaldada ja sooritada eraldi löök. Teiseks on 

protsess suhteliselt vähe täpne, kuna kõik paigaldushälved kanduvad otseselt detaili 

täpsusesse. Seetõttu on otsitud võimalusi protsessi kiirendamiseks ja täpsuse 

tõstmiseks. Üheks selliseks võimaluseks on revolverpresside kasutamine. Algselt olid 

need šablooni abil käsitsi juhitavad pressid, kaasajal arvjuhtimisega. 

64

5.2. Stantsimine revolverpressidel 

5.2.1. Revolverpresside kasutamine 

Revolverpressid on eriti efektiivsed paljude erineva kuju ja mõõtmetega avade ja 

piludega lehtmaterjalist detailide valmistamisel. CNC revolverpress täidab samu 

peamisi funktsioone kui tavaline press, välja arvatud sügavtõmbamine, kuid ta on 

palju võimasam. Ta tagab suurema töötlemistäpsuse, pakub rohkem stantse 

erinevate kujuelementide stantsimiseks ja võimalusi oluliselt keerukamate kujude 

stantsimiseks. 

Arvjuhtimisega (CNC) töötlemine pakub võimalusi paindlikuks tootmiseks ilma suurte 

kulutusteta stantside valmistamiseks. Selliste seadmete kasutamise õigustamiseks ei 

ole vaja suuri tootmismahtusid. 

Stantsid monteeritakse sünkroniseeritult pöörlevatesse, täpselt positsioneeritavatesse 

ketastesse (joonis 5.5) - ülemisse ketasse templid ja alumisse matriitsid. 

Uuemates pressides on ka stantsid pesades pöörlevad. Mõnedes pressides on 

pöörlevad üksikud positsioonid, mõnedes kõik. Revolverpea võib sisaldada sõltuvalt 

pressi tüübist 10 kuni 100 stantsikomplekti. Presside võimsuseks on 10 kuni 100 

tonni. 

Templid 

Klambrid 

Joonis 5.5 

Stantsitav leht 

Pressil on üks templit käivitav liugur. Töötlemiseks pööratakse ja indekseeritakse 

vajalik stants töötlemispositsioonis. Arvjuhtimisseade liigutab käigukruvide abil 

tooriku ettenähtud asendisse ja seejärel aktiveeritakse tempel stantsimiseks. 

Seejärel stantsitakse selle stantsiga kõik avad lehes, misjärel pööratakse revolverpea 

uude positsiooni ning protsess kordub. Protsess kestab seni kuni kõik ettenähtud 

operatsioonid on sooritatud. 

Toodetakse ka presse, millistel liigub revolverpea liikumatu tooriku suhtes. 

Tänu kasutatavate stantside moodulstruktuurile on protsess väga paindlik ja 

võimaldab töödelda palju erineva kuju ja mõõtmetega detaile. Tavaliselt on valdav 

enamus stantsidest juba eelnevalt kasutamisvalmis, et neid kombineerides 

valmistada erinevaid detailide. Kuna stantsid on juba olemas jääb ära traditsioonilise 

stantsimise juures nii pikk ja kulukas stantside projekteerimine ja valmistamine. Kõik, 

mida on vaja teha on programmeerida CNC töötlemisprogramm. 

Detailide kogused, milliseid on majanduslikult otstarbekas stantsida 

spetsiaalstantsides ulatuvad tuhandetesse. Lihtsate väliskontuuride ja 

normaalsuurusega avadega detailide spetsiaalstantsides stantsimine on renbtaabel, 

kui partiide suurus ulatub mitmesse tuhandesse. Siiski kui detaili kontuuris on 

65

keerulisi elemente või suuri sisemisi avasid, mille töötlemine nõuab pikki tsükliaegu, 

kasutatakse eristantse ka väiksemte partiide töötlemisel. Tihedalt asetsevate 

avadega või piludega detailid, mille töötlemine nõuab kalleid eristantse on kergelt 

töödeldavad CNC revolverpressidel. 

Materjali maksimaalse kasutamise huvides tuleb detailid paigutada üksteisele nii 

lähedale kui võimalik. Detailide vahele jäävad kitsad ribad, mis hoiavad detaile koos 

kogu stantsimisprotsessi käigus. Peale stantsimise lõppu detailid eraldatakse 

üksteisest raputil vibreerides. See on majanduslikult efektiivne, kuna detailide 

eraldamiseks ei ole vaja mingit spetsiaalrakistust. 

Kraatide tekkimine stantsimisprotsessis on paratamatu. Kraat tekib väljalõigatava 

detaili templipoolsele pinnale. Õige templi ja matriitsi vahelise lõtku ja teravate 

lõikeservade puhul on kraat alla 10% lehe paksusest. Stantside kuludes kraat 

suureneb. Seda tuleb arvestada nii detaili konstrueerimisel kui tehnoloogilise 

protsessi projekteerimisel. 

Detaili paindumise põhjuseks võivad olla nii väga tihedalt asetsevad avad kui suure 

koguse liigse materjali väljastantsimine. See vabastab materjalis jääkpinged, mis 

põhjustabki detaili paindumise ja väändumise. Klambrite ja ühendusribade õige 

kasutamine võib seda vähendada nagu ka hilisemad rihtimisoperatsioonid. 

Sageli töödeldakse kõverad stantsides neist väikesid sektsioone korraga. Seda 

protsessi nimetatakse inglise keeles „nibbling“. Eesti keele tõlkides näksimine. Selle 

tulemusena moodustub hulknurkne kontuur. See annab kontuurile sälgulise 

väljanägemise. See sälgulisus on eriti silmatorkav suure stantsimise sammu puhul. 

Aksepteeritava sälgulise suurus on määratud rakistuse ja toote maksumusega. 

Pressi klambrite poolt jäetavad jäljed on kosmeetilised defektid ja tavaliselt on neid 

võimalik paigutada nii, et nad protsessi hilisemas osas stantsitakse välja. 

Keevitamisele kuuluvad detailid saab väga täpselt positsioneerida kasutades 

lahtilõikamise nuppe. Need on detilide üksteisest eraldamisel väiskontuurile jäävad 

nupukesed. Teise detaili pinnale stantsitakse avad. See lubab detailide hilisemal 

koostamisel neid täpselt paigutada ilma rakisteta. 

Nagu konstrueerimisel alati, konstruktor peab olema teadlik detaili valmistamise 

protsessi tugevatest ja nõrkadest külgedest. Sii tuleks baasideks määrat avade 

teljed, mitte servad. Seda seepärast, et servapinnad võivad olla koonilised, mis 

moonutavad mõõtmeid. Seepärast on otstarbekohane siin määrata eraldi mõõdu 

tolerants ja kujuhälve. Tavaliselt on tolerants piires ±0,12 kuni ±0,40. 

5.2.2. Tehnoloogilise protsessi projekteerimise kirjeldus 

Projekteerimisprotsessi kujutav skeem on toodud joonisel 5.6. Nagu iga 

tehnoloogilise protsessi puhul on ka siin lähtealuseks toote (detaili) mudel. Toote 

mudel koos tooriku mudeliga moodustab töötlemismudeli. Seejärel antakse 

operatsiooni üldine kirjeldus – operatsiooni nimetus, press, stantsid jne. Edasi 

defineeritakse pingi juhtimiseks vajalikud liikumiskäsud (laused). Nendest lausetest 

moodustatakse CL Data (Cutter Location Data) fail. See on standardile ISO-4343 

1978 vastav tööriista järjestikuste asendite (liikumiste) kirjeldus. Selle standardse 

vahekeele alusel genereerib postprotsessor konkreetse pingi sisendkeeles 

juhtprogrammi, mille alusel toimub töötlemine. 

66

67 

Sele 5.5 FINN-POWER revolverpressi ütdvaade 

Sele 5.6 Indekspesad on pööratavad 

Sele 5.7 Kõverjoone stantsimine näksimisega

Sele 5.8 Revolverpressil ümara templiga töödeldud toorikud 

ja mõned venitustööriista kujundid 

Sele 5.9 Vasakul näide positsioonjuhtimisest (kasutatakse avade jt elementide töötlemisel) ja 

paremal kontuurjuhtimine (kasutatakse kõverjooneliste kontuuride töötlemisel). 

68

5.2.3. Töötlemismudel 

Lehtmaterjali 

töötlemine 

Toote mudel 

Töötlemismudel 

Operatsiooni 

kirjeldamine 

NC lausete 

defineerimine 

CL Data faili 

loomine 

Postprotsessor 

NC pressi 

juhtsüsteem 

Joonis 5.6 

Pressid 

Töötlemiskeskused 

Stantsid 

Raalkonstrueerimissüsteemide terminoloogias kujutab töötlemismudel endast 

väljstantsitavatest detailidest ning toorikust (lehest) koosnevat koostu (joonis 5.8). 

Tehnoloogilise protsessi projekteerimisel on aluseks detaili mudel. Projekteerimisel 

revolverpressidele peavad kõik töötlemismudelisse paigutatavad detailid olema 

sirgestatud olekus (tasapinnalised). Kui on tegemist painutatud detailidega tuleb nad 

enne sirgestada (joonis 5.7). Selleks on igas CAD süsteemi lehtmetallist detailide 

projekteerimise moodulis vastavad vahendid. 

Joonis 5.7 

Lisaks sellele tuleb töötlemismudelis kindlalt määrata koordinaatsüsteem. Seda on 

vaja pingi liikumiskäskude genereerimiseks. Töötlemismudel moodustatakse kas 

kasutades standardseid CAD süsteemi koostude modelleerimise tööriistu või 

spesiaalsete programmide abil. Reeglina müüakse koos pingiga ka mingi tarkvara 

selleks otstarbeks. 

Joonis 5.8 

Ühte töötlemismudelisse võib paigutada erinevaid detaile. Suures osas sõltub see 

69

töötlemisprogrammist, kuid tavaliselt annab eri suuruses detailide kasutamine ühes 

töötlemismudelis üsna tuntava materjali kokkuhoiu (joonis 5.9). Selle kinnituseks 

võrrelge jooniseid 5.8 ja 5.9. 

Lähtemudel 1 

Lähtemudel 2 

Joonis 5.9 

Toote (lähte-) mudel, kujutab endast lõpetatud toodet ja see on aluseks kõigi NC 

lausete moodustamisel. Projekteerimisel valitakse elemendid, pinnad, elementide 

orientatsioon ja toote mudeli servad kui baasid iga NC lause moodustamiseks. 

Kui kasutada siin programmeerimiseks integreeritud CAD/CAM süsteemi, näiteks 

Unigraphics või Pro/ENGINEER kaasneb sellega eelis, mis eraldiseisvate 

süsteemide puhul puudub. Toote mudeli geomeetria kasutamine integreeritud 

süsteemis loob parameetrilised suhted toote mudeli ja töödeldava tooriku vahel. See 

tähendab, et kui toote mudelit muudetakse muutuvad automaatselt ka kõik nende 

muutustega seotud NC laused. 

Töötlemismudeli koostamist (detailide paigutamist lehele väljalõikamiseks) 

tähistatakse ingliskeelse terminiga nesting. Kaasajal kasutatav tarkvara võimaldab 

seda operatsiooni teostada käsitsi või automaatselt. Mõlemal juhul tuleb arvestada, 

et detailid tuleb paigutada lehele teatud vahekaugustega. Paigutamisel võib ette 

anda kas detailide sammu või nende vahekauguse. 

Kasutades sammu Kasutades vahekaugust 

Joonis5.10 

Üheks võtteks nestingu kiirendamisel on gruppide või rakkude kasutamine. Väikeseid 

detaile suurele lehele paigutades hakkavad tavaliselt detailide asetuse teatud 

konfiguratsioonid korduma. Näiteks joonisel 5.9 alumises reas kujutatud 4 detaili 

moodustavad sellise raku. Nestimise süsteemid lubavad need 4 detaili ühendada 

ühte ristkülikukujulisse rakku ja edasises protsessis paigutada lehele neid 

ristkülikukujulisi detailide gruppe. 

Paljudes CAM süsteemides on ka automaatse nestimise moodulid. Nende 

kasutamisel tuleb süsteemile ette anda rida parameetreid ja tingimusi, mille alusel 

toimub nestimine. Esimeseks parameetriks on detailide arv (partii suurus). Edasi 

moodustatakse igale detailile ümbris ja seotakse detail sellega. Seega autonestingus 

süsteem ei opereeri mitte detailide vaid ümbristega. 

Antakse ette kas detaili võib nestimisel pöörata või mitte. Seejuures kas on lubatud 

kõik nurgad või toimub detailide pööramine etteantud sammudega. Vaikimisi 

70

võetavaks pööramise sammuks on 90°. 

Valitakse detilidevaheline kaugus. Seejuures määratakse vaikimisi võetav 

profileerimistempli laius. Seda edaldi nii välistele profiilidele kui sisemistele. 

Programmistil on võimalus määrata kas nestimisel kasutatakse gruppe või mitte. 

Gruppide kasutamisel määratakse maksimaalne grupi pikkus ja laius. Vaikimisi on 

grupi mõõtmeteks töötlemistsooni mõõtmed, mis tähendab, et gruppe ei kasutata. 

Operaator määrab mitu korda süsteem optimeerib detailide paigutust grupis. 

Määratakse prioriteetide kaalud. 

Kui lubatakse detaile paigutada üksteise sisse, siis määratakse ka minimaalse ava 

suurus millistesse võib proovida teist detaili asetada. 

Automaatsel nestimisel on üheks oluliseks funktsiooniks detailide järjekorra juhtimise 

funktsioon. Selle funktsiooni kasutamisel määratakse teatud detailidele nestimise 

järjekorra prioriteedid. Selle funktsiooni kasutamine on eriti otstarbekas suurte ja 

mitmekesiste tootmismahtude puhul. Teatud prioriteetidega detailide hulgad juhivad 

kogu nestimise protsessi. Tavaliselt kasutatakse süsteemides prioriteetide skaalat 0 

kuni 100-ni. 

5.2.4. Presside andmebaas 

Tavaliselt sisaldab presside andmebaas järgmisi kirjeid: 

Pressi (töötlemiskeskuse) tüüp. Kaasaegses masinaehituses kasutatakse presse, 

mis täidavad serva näksimise (nibbling), pinna näksimise, avade stantsimise, 

vormimise ja lõikamise lauseid. Lehtmaterjali töötlemises on olulise koha haaranud 

laserlõikepingid. Küllalt palju on viimastel aastatel kasutust leidnud 

töötlemiskeskused, mis ühendavad endas revolverpressi ja laserlõikuse. Siin väiksed 

standardse kujuga avad stantsitakse ja suured ebakorrapärase kujuga avad 

lõigatakse laseriga. 

Peale töötlemiskeskuse tüübi määramist valitakse: pressi nimetus, parameetrid, 

revolverpea seadistuse tähis ja kirjutatakse vajalikud kommentaarid. 

5.2.5. Revolverpeade andmebaas 

Revolverpea seadistamisel valitakse igasse revolverpea positsiooni stantsi kuju ja 

defineeritakse selle mõõtmed. Samas määratakse ka kas stants on revolverpea 

pesas indetseeritav. Kuna revolverpressi stantsid on väga täpsed tooted, siis neid 

reeglina ettevõtetes kohapeal ei valmistata. 

Revolverpea komplekteerimisel tuleb meeles pidada, et revolverpead reeglina ei 

komplekteerita ühe detaili stantsimiseks vaid detailide grupi jaoks. 

71 

Ümar 

Ümarotstega 

ristkülik 

Standardsed stantside kujud 

Ristkülik 

Ümardatud 

nurkadega 

ristkülik 

Tabel 1

Banaan 

Kaheksanurk 

Nurk 1r 

Kolmnurk 

5.2.6. Operatsiooni defineerimine 

Kuusnurk 

Trapetsoid 

Nurk 4r 

Töötlemisprotsessi koostamine algab operatsiooni defineerimisega. Esmalt 

defineeritakse operatsiooni nimi. Seejärel valitakse andmebaasist töötlemiskeskus. 

Kui vajalikku töötlemiskeskust andmebaasist ei leia, siis enamus CAM süsteeme 

võimaldab kirjeldada pressi operatsiooni defineerimise käigus ja seejärel viia need 

andmed andmebaasi hilisemaks kasutamiseks. Sama kehtib ka revolverpea kohta. 

Kui töötlemismudeli koostamise käigus jäi määramata selle asend 

koordinaatsüsteemis (koordinaadistiku alguspunkt ja telgede orientatsioon 

töötlemismudeli suhtes) tuleb see määrata siin, sest ilma selleta ei ole süsteem 

võimeline genereerida CLData faili. Sisestatakse programmi paremaks mõistmiseks 

vajalikud kommentaarid. 

Määratakse operatsiooni parameetrid. Milliseid parameetreid on kasutatavale 

süsteemile vaja määrata selgub töö käigus. 

5.2.7. Töötlemisradade genereerimine 

Revolverpressile genereeritud töötlemisrada kujutab endast omavahel sirgetega 

ühendatud templi löögipositsioone. Seega võime töötlemisraja võib tinglikult jagada 

väiksemateks elementideks – käikudeks ja löökideks. Löök tähistab kohta kus tempel 

on materjali eraldamiseks kontaktis töödeldava materjaliga. Käik aga tööriista 

liikumine järgmisse löögipositsiooni. 

Süsteem, toetudes operaatori poolt valitud NC lause tüübile (avade stantsimine, 

serva näkitsemine, pinna näkitsemine vormimine jne), alusgeomeetriale ja 

töötlemisparameetritele genereerib automaatselt töötlemisraja. 

Kõige lihtsamini genereeritav on avade stantsimine, see töötlemine kus kogu 

geomeetriline element stantsitakse ühe löögiga. Süsteem skaneerib töötlemismudelit 

töötlemisala ulatuses ja leiab järjestikku kõik antud stantsi kujule ja mõõtmetele 

vastavad avad. Töötlemisrajaks on liikumine ühest avast teise jne. 

Ka serva näkitsemise funktsioon genereerib tööriista töötlemisraja punktist-punkti. 

Kuid siin genereeritakse töötlemisrada piki programmisti poolt valitud detaili servi. 

See töötlemisrada koosneb üksikutest käikudest, mille otstes on löögid. Löökide 

vahekauguse (käigu pikkus) arvutab süsteem tööriista tegelike mõõtmete alusel. 

72

Vaikimisi võetult on mööda igat detaili serva genereeritud töötlemisrada võrdne selle 

servaga. Kuid siin on programmistil võimalus määrata kontuuril punktid, kuhu 

süsteem jätab raputusliistud või projekteerib ülekatted – kus töötlemisrada on 

trimmitud või venitatud spetsifitseeritud suuruse võrra vastavalt. 

Kui NC lausesse valitakse tempel-matriits, mis on liiga pikad, et ilma sisselõikamiseta 

stantsida mõnda kontuuri elementi, siis töötlemisrada sellele kontuuri elemendile ei 

projekteerita. See peegeldub NC Data failis ja materjali eraldamise simulatsioonis. 

Programmist peab siin modifitseerima NC lause, et kasutada väiksemat templit, või 

programmeerida eraldi laused nendele servadele. 

Raputusliist Ülekate/2 

Tempel Tempel 

Tempel 

Baasservad Baasservad Baasservad 

a) vaikimisi 

Raputusliist 

Tempel 

Baasserv 

b) raputusliistuga 

Joonis 5.11 

c) ülekattega 

Ülekatte suurust võib mõnedes CAM süsteemides kasutada ka templi järgmise 

asendi juhtimiseks (joonis 5.12) kõverate stantsimisel. Samaks otstarbeks on on 

kasutatav ka suurus konaruste kõrgus. Lähtudes programmisti antud suurusest 

arvutab süsteem järgmise templi asendi. Seda funktsiooni saab kasutada ainulr 

nendes revolverpea positsioonides, millised on indekseeritavad. 

Tempel 

Baaskontuur 

Ülekate 

Joonis 5.12 

Konaruste 

kõrgus 

Üks lause võib sisaldada mitu erinevat tööriista. Neid riistu võib kas automaatselt või 

käsitsi suunata servale, aasale või ahelale. Nurkade stantsimiseks kasutatakse 

tavaliselt eritööriistu. 

Analoogne on pinna näkitsemine (joonis 5.13). Siin süsteem genereerib 

töötlemisraja, mis katab kogu detaili kinnise kontuuriga ümbritsetud pinna. 

73 

Toorik 

Lähtedetail 

Stantsitav ala 

Joonis 5.13

Reeglina tuleb CAM süsteemides projekteerida töötlemisrajad vaid igale 

originaaldetailile. Samadele detailidele saab töötlemisrajad lihtsalt kopeerida. 

Süsteem juba ise leiab, kas detaili on võrreldes originaaliga pööratud või ei ja 

vastavalt sellele modifitseerib töötlemisrajad. 

5.2.8. NC lausete loomine 

Iga NC lause kirjeldab seeria tööriista liikumisi koos teatud postprotsessori 

sõnadega. Need sõnad juhivad pingi tööd – nende alusel postprotsessor genereerib 

abi- kui ettevalmistusfunktsioonide käske. Loomulikult on operaatoril võimalik 

vajaduse korral laskuda madalamale tasemele nagu näiteks käsitsi korrigeerida 

süsteemi poolt genereeritud töötlemisradasid jne. 

NC lauseid ei ole vaja luua eraldi kõigile töötlemismudelis olevatele detailidele. Piisab 

kui igale esindajale see luuakse. Samadele detailidele saab olemasolevad NC laused 

lihtsalt kopeerida. 

5.2.9. Töötlemisalad ja klambrid. 

Töötlemise ajal on toorik kinnitatud pinki klambrite abil. Kuna tooriku liigutamine 

toimub väga kiirelt, siis peab kinnitus olema tugev. Seetõttu on tooriku 

kinnitusklambrid detaili servas küllaltki massivsed ja nad ei või liikuda väga lähedale 

stantsi tööpositsioonile. Kogu töötlemise aja paigal seisvad klambrid põhjustavad 

küllaltki suure materjali kao. Et seda vältida tuleb töötlemise käigus klambrid ümber 

asetada. 

Süsteemi häälestamise ajal defineeritakse masinaalad ja paigutatakse klambrid 

lehtmaterjalist töötlemismudelile. Süsteem genereerib töötlemisrajad ainult 

defineeritud masinaalas. Selles alas töödeldakse elemendid ilma klambreid ümber 

paigutamata. Klambri ümberpaigutamiseks nihutatakse töötlemisala ja viiakse 

klamber töödeldud alasse (joonis 5.14). 

Klamber Töötlemisala piir 

Joonis 5.14 

Töötlemisalade kasutamisega on võimalik juhtida ka töötlemise järjekorda, sest nagu 

juba nimetatud toimub töötlemine ainult defineeritud töötlemisalas. Joonisel 5.15 on 

näidatud avade stantsimise järjekord ilma töötlemisalata stantsimisel (kui töötlemisala 

ei ole defineeritud on töötlemisalaks kogu pressi tööulatus) ja defineeritud 

töötlemisala korral. Kui näksimisele kuuluv detaili serv lõikub töötlemisala piiriga 

genereeritakse CL Data ainult kuni selle piirini ja ülejäänud serva töötlemiseks siis 

kui töötlemisala on nihutataud. 

74

75 

Ilma 

töötlemisalata 

Töötlemisalaga 

Joonis 5.15 

Töötlemisala piirid 

Lisaks töötlemisaladega juhtimisele on tavaliselt CAM süsteemides veel teisigi 

töötlemise järjekorra juhtimise võimalusi. 

Üheks esmaseks võimaluseks on detailidekaupa töötlemine. Siin töödeldakse detail 

algusest lõpuni, enne kui algab järgmise detaili töötlemine. Seda viisi võib kasutada 

kui detailis ei ole eriti palju erineva kõõduga avasid. Vastasel juhul kulub liiga palju 

aega pidevale stantside vahetamisele. 

Teiseks on skaneerimise suuna etteandmine (joonised 5.16 ja 5.17). 

Koordinaattelje suunaliste liikumiste minimiseerimine X-telje suunas (joonis 5.16a) ja 

Y-telje suunas (joonis 5.16b). 

a) b) 

Joonis 5.16 

Joonisel 5.17 on näidatud skaneerimise skeem ühesuunalisel skaneerimisel (joonis 

5.17a) ja kahesuunalisel skaneerimisel (joonis 5.17b). 

a) b) 

Joonis 5.17

6. KOOLUTAMINE 

6.1. Pingid 

Tänapäeval koolutamiseks nimetatav materjalide kujumuutmismeetod pärineb juba 

vanas Egiptuses kasutatud savinõude voolimisest pöörleval laual. Lihaste 

jõul kiiresti 

pöörlev potikeder, mida kasutati juba 3000 aastat enne kristust valmistas 

pinna 

kaasaegsele metallikoolutamisele. Metallikoolutuspinke valmistatakse rohkem kui 75 

aastat. Esimestes pinkides oli mehaanilisele ajamile viidud ainult töölaua 

(spindli) 

pöörlemine. Metalli vormimine - koolutamine toimus inimlihaste jõul, 

kasutades 

spetsiaalseid koolutusrulle (joonis 6.1). See oli füüsiliselt küllaltki raske 

töö. Hiljem, 

eelmise sajandi 60-ndatel hakati kasutama hüdraulilisi, šabloonidega 

juhitavaid 

kopeerpinke (joonis 6.2) . Need pingid vabastasid töölise küll raskest füüsilisest tööst, 

kuid nende pinkide ettevalmistamine teatud toote vormimiseks oli pikk ja üsna 

keeruline protsess. Tänapäeval, nagu ka muudes tootmisviisides kasutatakse 

arvjuhtimisega koolutuspinke. 

Joonis 6.1 

Koolutuspinkide areng jatkub. Pingid on programmeeritavad nii eeskujuga kui 

numbriliselt CNC koodis või kombineeritult – eeskujuga koos CNC koodis kirjutatud 

alamprogrammidega (Joonis 9.3) 

Joonis 6.2 

76

Eeskujuga programmeerimisel valmistab operaator esimese detaili käsitsi, 

juhtides 

pinki juhtkangi abil. Kuna operaator reageerib suhteliselt aeglaselt siis 

see detail 

töödeldakse ka suhteliselt aeglastel kiirustel. Pingi juhtsüsteem salvestab 

detaili 

töötlemisel kõik pingi liikumised koos 

täiendavate funktsioonidega nagu 

profileerimine, mehaaniline töötlemine, lõikamine jne. 

Joonis 6.3 

Kui esimene detail on edukalt töödeldud ja kõik nõuded seejuures täidetud võib 

alustada detailipartii vormimist, kasutades selleks seda salvestatud programmi. 

Nüüd tõstetakse töötlemiskiirus 

antud metalli vormimisel lubatud maksimumini. 

Vajaduse korral korrigeeritakse salvestatud programmi kas otse pingil või 

väljaspool 

seda – büroos vastava tarkvara abil. 

Need pingid on võimelised efektiivselt tootma nii plaatinast üksikesemeid 

kui 

hiigelkoguse alumiiniumreflektoreid. 

Töökindlal tänapäevasel koolutuspingil peab stabiilsuse garanteerimiseks 

olema 

kindel minimaalne mass. See mass tagab vibratsioonivaba töö kergekaaluliste 

detailide töötlemisel suurtel kiirustel ja seega õhukeseseinaliste detailide 

suheliselt 

väiksed tolerantsid. 

Selliste nõuete rahuldamiseks peavad koolutuspinkidel olema 

kiirekäigulised spindlid, koolutava rulli nii piki- kui ristiajamid peavad arendama 

küllaldast survejõudu 

ning olema pika käiguga. Lisaks sellele peab selline pink olema 

kergesti käsitletav ja kiiresti ümberhäälestatav. Koolutuspinkidel valmistatakse 

näiteks 40 mm paksusest süsinikterasest ja 25 mm paksusest kuumuskindlast 

roostevaba terasest kuni 4 meetrise läbimõõduga mahutite ja rakettide osasid. 

Selliste detailide valmistamisel peab koolutusrull arendama kuni 4 500 000 

njuutonilist survet. 

6.2. Meetodid 

Koolutamisel kasutatakse kahte põhilist meetodit: mitmeülekäiguline koolutamine ja 

vormimine (koolutamine) nihkega. 

Mitmeülekäigulisel koolutamisel surutakse kettakujuline toorik tagapuki ja torni vahele 

kinni kus see pöörleb koos spindliga. Koolutusrull on tasapinnalises 

(kahekoordinaatses) koordinaadistikus programmeeritud rea koolutusliikumiste 

sooritamiseks - samm-sammuliseks metalllehe tornile vormimiseks (joonis 6.4). 

77

Kasutades lisasuportites olevaid tööriistu või vahetades neid koolutusrulli 

asemele 

sooritatakse lõppoperatsioonid 

nagu profileerimine, mehaaniline töötlemine, serva 

trimmimine, lokkimine, ääristamine. 

Joonis 6.4 

Lähtetooriku mõõtmed arvutatakse siin nagu sügavtõmbamisel 

S = (0,9...0,93) S 

toorik detail , 

Kus Stoorik - tooriku pind ja Sdetail – detaili pind. 

Valem arvestab koolutatava materjali pinna suurenemist 7...10%. 

Pöörete arv terase koolutamisel on 400 - 600 pööret/min, värviliste 

metallide 

koolutamisel 800 - 1200 pööret/min, rulli etteanne 0,1 - 0,8 mm/pöördele. 

Mitmeülekäigulise koolutamise üheks alaliigiks on päitmine. Sageli nimetatakse seda 

töötlemisviisi ka "koolutamiseks õhus" kuna see operatsioon ei nõua tooriku sisemist 

toestamist. Kasutatakse seda viisi eelnevalt sügavtõmmatud või koolutatud detailide 

seinte osaliseks vormimiseks, näiteks suuava läbimõõdu vähendamiseks (joonis 

6.5,a). Detaili kvaliteedi tõstmiseks kasutatakse ka sisemisi segmenteeritud torne 

(joonis 6.5,b) või sisemisi eksentriliselt asetatud rulle (joonis 6.5,c). 

a) b) c) 

Joonis 6.5 

Nagu 

juba nimetatud on teiseks põhiliseks koolutamise viisiks vormimine nihkega. 

Selle töötlemisvariandi puhul nihutatakse vormitav metall telje suunas. Koonilised, 

kumerad ja nõgusad tooted vormitakse rulli ühe käiguga (joonis 6.6, joonis 6.7). 

Erinevalt mitmekäigulisest koolutamisest võetakse siin kettakujulise tooriku läbimõõt 

võrdseks toote lahtise otsa läbimõõduga. Siin on tootmisprotsess oluliselt kiirem kui 

mitmekäiguline koolutamine. Toote seinapaksuse vähenemine on tahtlik ja sõltub 

koonuse nurgast (joonis 6.8). Toote seinapaksus määratakse: 

kus 

s = s sinα 

, 

1 

0 

78

s1 – toote seinapaksus, 

s0 – tooriku paksus, 

α – koonuse nurk. 

Joonis 6.6 Joonis 6.7 

Vormimine nihkega on sobiv kooniliste, nõgusate ja kumerate õõneskehade 

valmistamiseks, mille kontuuride kaldenurk on piires 12 kuni 80°. 

s1 

s0 

β P′ 

P 

s0 

Joonis 6.8 

Ühe rulli läbimiga on võimalik saada silindrilisi õõneskehasid sügavtõmbeteguriga 

m 

= 0,70 - 0,80. Suurema kõrgusega silindrite saamiseks tuleb koolutada mitmel tornil, 

sügavtõmbeteguriga igal operatsioonil mn-1 = 0,80 - 0,90. 

Väiksema kaldenurgaga kooniliste detailide saamiseks tuleb igal järgmisel 

siirdel 

vähendada kaldenurka 5 - 10° võrra. 

Kuna vormimisel nihkega 

on tegemist küllalt suurte plastiliste deformatsioonidega 

kaasneb sellega oluline materjali kalestumine. Materjali käitumise tundmine 

plastilise 

deformatsiooni käigus on elementaarne 

nõue nihkevormimise projekteerimisel. 

Materjali tugevnemist plastilise deformatsiooni tulemusena vaadeldakse sageli kui 

konstruktsiooni parandamist. Näiteks 30° nurgaga koonilise detaili külmal 

deformeerimisel on on materjali kalestumisel selline, et tugevusnäitajate poolest on 

võrdsed 1,6 mm paksune pehme teras ja 1,1 mm paksune kalestunud materjal. See 

näitab, et kasutades vormimist nihkega on võimalik kokku hoida ligi 50 protsenti 

materjalist. 

Lisaks materjali kokkuhoiule, on koolutamisel nihkega eeliseks lühike 

töötlemistsükkel ja saadava toote ideaalne pind. 

79 

s0 

P′ 

P 

s0

6.3. Majanduslik otstarbekus 

Koolutamise muudab eriti efektiivseks võimalus kombineerida erinevaid koolutusviise 

(mitmeülekäigulist ja nihkega vormimist) aga samuti võimalus 

realiseerida ühes 

seadistuses täiendavaid vormimise ja mehaanilise töötlemise operatsioone. 

Võrreldes selliste meetoditega nagu pressimine ja sügavtõmbamine 

nõuab 

koolutamine oluliselt väiksemaid jõude ja võimsusi. Selletõttu on ka seadmed 

tunduvalt odavamad. Vastupidiselt stantsidele on koolutusabinõude, 

milleks on 

tavaliselt vaid lõpptoote sisemise kujuga tornid, 10-15 korda väiksem vastavate 

stantside maksumusest. Seetõttu on ka pooltoodete juurutamise aeg 15-20 korda 

võiksem. 

Koolutusmeetoditega on võimalik valmistada väga erineva keerulise kujuga tooteid, 

mis pakuvad piiramatuid võimalusi konstruktoritele uute toodete 

loomisel. Nagu kõigi 

rullimismeetodite puhul, nii ka koolutamisel saadud tooted paistavad 

silma kõrge 

pinnasiledusega, pinnakonaruste kõrgus võib olla 1-6 µm. Toodetud detailide 

täpsus 

on tavaliselt 11 – 13 täpsusastme piires, suurte läbimõõtude puhul ±0,5 mm. 

Koolutusprotsess torkab silma ka oma paindlikkusega. Töös tehtavad muudatused 

sooritatakse tavaliselt kas pingil või väljaspool seda töötlemisprogrammi 

korrigeerides. Lisaks 

sellele kaasaegse koolutusmeetodi seadmed ja rakised 

võimaldavad operaatoril neid lihtsalt ja kiirelt minimaalsete kulutustega muuta. 

Kokkuvõtteks võib loetleda kaasaegsete 

koolutusseadmete eeliseid: 

• Paindlikkus, 

• Kõrgendatud automatiseerimise tase, 

• Optimaalne kiudude asend tootes, 

• Väga madal pragude levimise risk, 

• 

Toote kõrge mehaaniline tugevus ja kõvadus, 

• võimalus ühes seadistuses läbi viia mitut erinevat operatsiooni, 

• Lühikesed tsükliajad. 

Meetod on efektiivne nii pototüüpide valmistamisel kui ka võike- ja 

keskmise 

seerialises tootmises kui ka teatud juhtudel suurseeriatootmises. 

Koolutamisel tuleb kasutada määrdeõlisid, terase puhul mineraalõli või 

mineraalõli ja 

grafiidi segu; värviliste metallide puhul annavad paremaid tulemusi loomsed 

rasvad 

ja taimeõlid. Koolutamisel materjal kalestub tugevasti, 

seepärast tuleb pooltooteid 

vahepeal lõõmutada. 

Viimase kolme aastakümne jooksul on koolutamine tänu järgimisega ja arvuliselt 

programmeeritavatele pinkidele muutunud täiesti konkurentsivõimeliseks 

pressimisele ja sügavtõmbamisele. Koolutamise eelisteks on protsessi paindlikkus ja 

rakiste madal hind. Koolutustornid valmistatakse puidust, malmist, terasest või 

alumiiniumist. Pingi häälestamine uue toote valmistamiseks on suhteliselt lihtne ja 

kiire. Võimalus valida tervest reast abiseadmete hulgast on viimase aja 

koolutuspingid muutnud mitmeotstarbelisteks koolutuskeskusteks. 

80

Kaasaegsed pingid on lihtsalt käsitletavad ja võimaldavad ühes tsüklis 

teostada 

mitmeid operatsioone kaasa arvatud silumine, 

profileerimine, ääristamine, vormimine, 

valtsimine, trimmimine, ja mehaaniline töötlemine. 

Uute toodete projekteerimisel tuleb meeles pidada erinevate koolutusmeetodite 

võimalusi ja neid toote konstrueerimisel kasutada. 

Valmistatakse silindrilisi, sfäärilisi ja koonilisi õõneskehasid 

pehmest terastest 

paksusega kuni 3,5 mm, alumiiniumist ja vasest paksusega kuni 6 mm. 

Koolutamisega on võimalik toota ka välis- ja siseribidega detaile. 

81

7. HÜDROVORMIMINE 

7.1. Hüdrovormimise protsess 

Hüdrovormimine (hydroforming), mida mõnikord nimetatakse ka vedelikvormimiseks 

(fluid forming) või kummidiafragmaga vormimiseks (rubber diaphragm forming) võeti 

kasutusele möödunud sajandi 40-ndate aastate lõpus ja 50-ndate alguses, kuna oli 

tekkinud terav vajadus leida odav meetod sügavtõmmatavate detailide tootmiseks 

väikeste partiidena. 

Tänaseks on vormimise protsess oluliselt täiustunud. On välja töötatud spetsiaalsed 

seadmed ning täiustunud tehnoloogia, on oluliselt suurenenud protsessi kiirus ja 

avardunud tehnoloogilised võimalused. Praeguseks on hüdrovormimine muutunud 

ahvatlevaks alternatiiviks traditsioonilisele stantsides vormimisele, seda just 

assümeetriliste ja ebakorrapäraste kontuuridega detailide valmistamisel eriti 

individuaal- ja väikeseeria tootmise hinnatundlikes tingimustes. 

Lehtmaterjali hüdrovormimise põhimõtet illustreerib joonis 7.1. Toorikuhoidja 2 on 

varustatud tihenditega. Konteiner 5 täidetakse mingi vedelikuga, milleks tavaliselt on 

mineraalõli vesiemulsioon. Peale seda kui toorik on asetatud stantsipoolte vahele 

pressib toorikuhoidja lehe kinni. Kuna vedelik ei ole kokkusurutav tekitab alla liikuv 

tempel vedelikus rõhu, mille toimel vormitav leht mähitakse ümber templi. 

FN 

1 

2 3 

2 1 

5 

4 

FN 

6 6 

5 

4 3 

7 7 

FN FST FN 

Joonis 7.1 

PQ 

1 – Tempel 

2 – Tooriku hoidja 

3 – Toorik 

4 – Surve vedelik 

5 – Konteiner 

6 – Tihend 

7 – Pressi laud 

Kuna templi alla liikudes vedeliku kambri maht väheneb, tuleb vedelikku kambrist 

välja lasta hoides kindlat vedeliku survet PQ. Kui vedelik on ainult ühes kambris nagu 

kujutatud joonisel 6.1 ja protsessi käigus hoitakse konstantset vedeliku survet, tekib 

toestamata deformeeritava materjali läbivajumine (joonis 6.2) 

Tempel 

Tempel 

Joonis 6.2 

82

Selleks, et vältida tooriku läbivajumist ei hoita tavaliselt vedeliku rõhku protsessi 

käigus konstantsena, vaid selle suurus muutub vastavalt templi asendile. Rõhu 

reguleerimiseks kasutatakse küllaltki keerukat juhtimissüsteemi (joonis 7.3). 

Rõhuandur 

Rõhuregulaator 

Vedeliku 

kamber 

Tempel 

Joonis 7.3 

Arvuti 

Täiteava 

Termopaar 

Hüdrovormimisel kasutatakse kahte peamist meetodit: vormimist venitamisega ja 

sügavtõmbamist. Esimesel juhul on materjal äärtest kinni surutud nii, et see ei saa 

libiseda stantsiõõnsusesse. Toote ruumiline kuju moodustatakse täielikult materjali 

venimise arvelt, mis tähendab, et toote vormimisel lehe venimine ei tohi ületada 

materjali suhtelist pikenemist. Teisel juhul, sügavtõmbamisel, tõmmatakse toorikut 

stantsi õõnsusse samal ajal teda vormides. 

Lisaks nimetatutele kasutatakse mitmeid täiendavaid protsessi variatsioone: 

• 

• 

• 

Aktiivne hüdrovormimine (Active hydroforming) – see on protsess, kus vedelik 

pressib tooriku matriitsi seinte vastu, ehk teiste sõnadega toode vormitakse 

matriitsi õõnsusesse; 

Viskoosne pressvormimine (Viscous pressure forming) – vedeliku asemel 

kasutatakse mingit viskoosset materjali, näiteks kummi; 

Paindlik vormimine (Flex forming) – vedelik surub elastsele 

polümeermembraanile, mis mähkub ümber lehe ja templi. 

Hüdrovormimist kasutatakse ka kahe lehe üheaegseks vormimiseks (joonis 7.4). Sel 

puhul on toorikuks kaks serva pidi kokku keevitatud lehte. Selleks jäetud ava kaudu 

surutakse lehtede vahele pressimiseks vajalik vedelik. Selle tehnikaga on võimalik 

pressi ühe käiguga vormida näiteks transpordivahendite kütusepaake. 

83 

Joonis 7.4

7.2. Protsessi analüüs 

Uue toote optimaalse valmistamismeetodi määramine nõuab rakendatava 

tootmisprotsessi põhjalikku tundmist. Lehtmaterjali vormimise projekteeriminel on 

vaja üsna põhjalikult mõista deformatsiooniprotsessi aluseid. Poolsfääriliste ja muude 

sellelaadsete (autolaternad) alumiiniumsulamist või terasest lehtmaterjalist toodete 

sügavtõmbamine ja vormimine kujutab endast küllaltki keerukat tehnilist probleemi. 

Joonisel 7.5 on kujutatud detaili vormimist pookerakujulise templiga. Protsessi 

alguses paigutatakse toorik stantsi alumisele poolele nagu näidatud asendis 1. 

Seejärel liigub stantsi ülemine pool (vedeliku kamber) alla ja surub tooriku tihedalt 

stantsipoolte vahele (asend 2). Nii nagu hüdrovormimisel nii ka sügavtõmbamisel on 

protsessi algul (asend 2) lehtmaterjal suures ulatuses lahti. Seetõttu on suur oht 

voltide tekkimiseks. Nüüd täidetakse kamber vedelikuga. Protsessi sellest punktist 

alates hakkab tempel liikuma ülesse sundides lehte võtma poolsfääri kuju (asend 3). 

Voltide tekkimise ohu vähendamiseks tuleks materjal servadest kõvemini kinni 

suruda, kuid kuna templi poolt arendatav jõud rakendub suhteliselt väikesele pinnale, 

tekib materjali rebenemise oht. Kui tempel alustab liikumist ülesse, kambri maht 

väheneb ja kuna vedelik ei ole kokku surutav, siis vedelik hakkab vormima toorikut. 

Kambris oleval vedelikul on kaks ülesannet. Esiteks lükkab vedeliku vastusurve 

oluliselt edasi materjali purunemise alguse, kuna materjal kalestub oluliselt vähem kui 

sügavtõmbamisel ja teiseks surub surve all olev vedelik materjali tihedalt vastu 

templit, tõstes sellega oluliselt toodete täpsust. 

Vedeliku 

kamber 

Surverõngas 

Tempel Toorik 

1 

3 

Joonis 7.5 

Kuna vedelik ei ole kokkusurutav, nagu juba märgitud, siis templi ülesliikumisel 

kolmandas etapis surub vedelik toorikule ja püüab teda mähkida ümber templi (joonis 

7.5 ). Kui nüüd mitte alandada vedeliku rõhku, siis vedelik purustab toote. Liigsel 

rõhu alandamisel aga ei mähku toorik ümber templi ja tekkivad voldid (joonis 7.6). 

2 

4 

84

Vedeliku rõhk 

Rebendite ohu ala 

Optimaalne vedeliku 

rõhk 

ja 

templi käik 

Joonis 7.6 

Kortsude ohu ala 

Templi käik 

Seega võib hüdrovormimisega stantsides protsessi oluliselt mõjutavad tegurid jagada 

kahte suurde kategooriasse: töödeldava materjali omadused ja vedeliku rõhk ja selle 

sõltuvus templi asendist. Materjali puhul on vaja teada materjali käitumist ja vastavalt 

sellele ta ka valida. Teiseks ülesandeks on leida see tundlik tasakaal vedeliku rõhu 

ja hüdrovormimiseks valitud materjali plastsuse vahel. Vedeliku rõhk peab olema 

küllaldane selleks, et materjalile templi kuju andmiseks seda venitada ja painutada, 

seejuures peab materjal olema küllaldaselt plastiline, et see toimuks ilma 

purunemiseta. Et viia miinimumini nii voltide tekkimise kui ka materjali rebenemise 

oht on peamiseks ülesandeks määrata vedeliku surve sõltuvalt templi asendist 

protsessi käigus. 

Lisaks sellele mängib oma osa materjalide anisotroopsus. 

Eeltoodut illustreerib Michigani ülikooli mehaanika osakonna tedurite N. Abedrabbo 

ja F. Pourboghrat'i poolt läbi viidud hüdrovormimise protsessi arvutuslik ja 

eksperimentaalne uurimus. 

Lähtemudelid loodi süsteemi Unigraphics abil ja imporditi lõplike elementide süsteemi 

IGES failidena. Lõplike elementide võrgu loomisel ja ääretingimuste määramisel 

kasutati Hypermesh'i ning analüüsi sooritamiseks ehitati LS-Dyna pealisehitus. Selle 

pealusehituse loomisel oli vajalik ka mõningane käsitsi korrigeerimine. Joonisel 7.7 

kujutatud mudel sisaldas ligikaudu 10500 four-node pinnaelementi. Tahkekeha 

mudel sisaldas 40500 ruumilist elementi. 

85 

Joonis 7.7

Joonisel 7.8 on näidatud isotroopse materjali arvutuslikul simuleerimisel LS-Dyna 

mudelis vedeliku rõhul 70 psi tekkivad voldid. 

Joonis 7.8 

Joonisel 7.9 on näidatud samadel parameetritel reaalses katses tekkinud voldid. 

Erinevalt eelnevast on siin voldid ainult kahel pool templit. See on põhjustatud 

materjali anisotroopsusest. 

Joonis 7.9 

Selle väite õigsust kinnitab järgmine arvutuslik eksperiment, kus kasutatakse 

anisotroopset materjali R00=0.5; R45=0.55; R90=0.65. 

Tulemus on kujutatud joonisel 7.10. 

Joonis 7.10 

86

Arvatakse, et lähema kümneaastaku jooksul kasvab lehtmaterjali hüdrovormimine 

oluliselt. Vaatamata sellele, et protsess on suhteliselt aeglane, pakub ta siiski teatud 

olukordades rea eeliseid võrreldes traditsioonilise sügavtõmbamisega. Kokkuvõttes 

võib lugeda hüdrovormimise eelisteks: 

Odav rakistus – üldiselt on ainsateks nõutavateks stantsielementideks tempel ja 

surverõngas. Kummidiafragma on hüdrovormimispressidel kasutusel kui 

universaalne matriits. Hüdrovormimise stantsid maksavad normaalselt vähem kui 

50% tavalisest sügavtõmbestantsist. 

Mitmekülgsus keeruliste pindade ja kontuuride vormimisel – ebaregulaarsed 

kontuurpinnad on kergesti vormitavad kuna puudub vajadus keeruliste stantside järgi. 

Minimaalne materjali õhenemine – hüdrovormimisel venib materjal vähem kui 

sügavtõmbamisel. Seetõttu on materjali õhenemine ka minimaalne – tavaliselt vähem 

kui 10%. Toote seina paksus avatud otsa juures on võrdne või natukene suurem kui 

tooriku paksus (see on suureks eeliseks trimmimise, keevitamise ja koostamise 

puhul). See on annab materjali kokkuhoidu, kuna on võimalik kasutada õhemaid 

toorikuid – eriti oluline on see kui kasutatakse kalleid sulameid või on tegemist suurte 

partiidega. 

Nõutav on vähem operatsioone – paljud detailid mille valmistamiseks 

sügavtõmbamisega on nõutav kaks või kolm operatsiooni on hüdrovormimisel 

tehtavad ühe operatsiooniga. Hüdrovormimisel on esimene operatsioon võimalik 

sügavtõmbeteguriga 0,60 kuni 0,70 – võrdluseks sügavtõmbamisel on see 0,35 kuni 

0,45. 

Kokkuhoid stantsimaterjalide arvelt – harva on siin vajalikud kõvad 

tööriistaterased. Enamik templeid ja surverõngaid valmistatakse tavaliselt malmist – 

odavast, kergesti töödeldavast ja samas erakordselt kestvast materjalist. Väikeste 

partiide töötlemiseks valmistatakse templeid ka plastmassist. 

Rakistuse kiire vahetus – Vormid on kiiresti paigaldatavad ja nad on 

isetsentreeruvad iseseadistuvad. 

Kokkuhoid viimistlustööde arvel – Sügavtõmbamisel stantsides libiseb toote 

välispind üle matriitsi ümardusraadiuse, mille tagajärjel selle väliskiht kriimustub. Eriti 

kulunud stantside puhul. Hüdrovormimise puhul mässitakse toorik paindliku 

diafragma abil ümber templi, mille tulemusena kriimustusi ei saa tekkida. Viimistluse 

arvelt võib saavutada kuni 90% kokkuhoiu. 

Töödeldavate materjalide mitmekesisus – Praktiliselt on hüdrovormimisel võimalik 

külmalt deformeerida kõiki lehtmaterjale – süsinikteraseid, alumiiniumi, roostevaba 

terast, vaske, pronksi, väärismetalle, raskesti töödeldavaid sulameid ja muid 

materjale. Materjalide paksus võib varieteeruda pressi poolt lubatavates piirides ilma, 

et oleks vaja vahetada stantse. 

Täpsus – Hüdrovormimisega vormitakse äärmiselt keeruka ja raske kujuga detaile, 

samal ajal tagades nende väga väiksed tolerantsid. Tavaliselt ei esine vormitaval 

materjalil ebanormaalset tagasivetrumist, sisemised mõõtmed on sõtuvalt 

töödeldavast materjalist piires ± 0,05 ... ± 0,125 mm. 

Kerge muuta toote konstruktsiooni – Traditsioonilisel sügavtõmbamisel 

moodustab tootearenduse maksumusest suure osa rakistuse maksumus. 

87

Hüdrovormimisel on materjali paksuse muutmine tavaliselt võimalik ilma, et oleks 

vaja teha mingeid rakistuse muudatusi. Hüdrovormimine võib elimineerida või 

minimiseerida hulga sügavtõmbamise operatsioone, sellega kaasneb ka toote 

maksumuse vähenemine. 

Suhteliselt väike materjali kalestumine – Hüdrovormimisel ei kalestu deformeeritav 

materjal samal määral kui traditsioonilisel sügavtõmbe operatsioonidel. Järelikult, 

peaaegu täielikult puudub vajadus operatsioonidevahelise lõõmutamise järgi. 

7.3. Stantsimine kummiga 

7.3.1. Väliskontuuri ja avade stantsimine 

Üheks esimeseks elastse elemendiga stantsimise mooduseks oli stantsimine 

kummiga. Kasutatakse seda meetodit väiksemate detailide valmistamisel väikeste 

partiidena. Kaasajal kasutatakse kummi asemel tihti elastseid polümeere, näiteks 

polüuretaani. 

Väliskontuuri kummiga lõikamise skeemid on toodud joonistel 7.11 ja 7.12. 

Lõigatakse harilikult hüdropressidel. Šabloonid valmistatakse terasest ning 

töödeldakse termiliselt kõvaduseni HRC 52-56. Šablooni paksus H võetakse 5-6s, 

lehe ulatuvus üle šablooni B 4-6 H. Matriitsiks on konteinerisse asetatud kummi 

(kummilehed). Kummi paksus Hk=(4-5)H. Täpsemad andmed on toodud joonisel 

6.13. Lõikamiseks kasutatava kummi mehaanilised omadused: 

tõmbetugevus 3 - 3,6 N/mm 2 

suhteline pikenemine 300-400%, 

kõvadus Sh A 80. 


Võib kasutada ka toorikule vabalt asetatud kummilehti, kuid siis on vastava erisurve 

saamiseks vajalik kummi deformatsiooniaste ja kulumine palju suuremad kui 

konteineris. 

88

Vajalik survejõud 

kus F - kummi pind, 

q - erisurve; 


P=Fq (191) 

q = 15 N/mm 2 , mis vastab kummi kokkusurutavusele 20-25%. 

Antud viisil on võimalik stantsida alumiiniumi paksusega kuni 3 mm, 

duralumiiniumi " " 2 mm, 

pehmet terast " " 1 mm. 

Avade ja pilude stantsimisel võib tekkida vaid osaline lõige, kui ava läbimõõt või pilu 

laius on väiksem šablooni kahekordsest kõrgusest (joonis 7.14). Lõike tagamiseks 

kogu perimeetri ulatuses tuleb šablooni avadesse asetada kummipuhvrid teraslapiga 

vastavalt ava profiilile või kasutada rihveldatud alusplaati. 

Selle meetodi puuduseks on suurem materjali kulu ja lõigatud pinna mitteküllaldane 

puhtus. 

7.3.2. Sügavtõmbamine jäiga templi ja elastse matriitsiga 

Sügavtõmbamist kummimatriitsiga kasutatakse väikeseeria- ja seeriatootmises 

õhukesest materjalist (S < 3 mm) silindriliste, kooniliste ning ristkülikuliste detailide 

tootmiseks. Stantsitakse harilikult hüdropressidel. 

Madalaid detaile stantsitakse, kasutades kummiplaate ja erisurveid 6,0 - 8,5 N/mm 2 . 

Sügavate detailide tõmbamiseks kasutatakse konteinerisse asetatud ja reguleeritava 

surve 0 - 60 N/mm 2 all olevat kummi. See on lihtsustatud hüdrovormimine. 

89

Joonisel 7.16a on toodud kummiga sügavtõmbamise esimene operatsioon, kus 1 - 

konteiner, 2 - kumm, 3 - suruti, 4 - tempel, 5 - hüdropadja vardad, 6 - toorik. 

Joonis 7.16 

Joonisel 7.16b on toodud kummiga sügavtõmbamise järgmised operatsioonid, kus 1 - 

sisemine ja 2 - väline suruti. 

Kummi erisurvet reguleeritakse automaatselt hüdropadjaga. Tõmbamise alguses 

võrdub erisurve nulliga, tõmbesugavuse suurenemisega erisurve suureneb, 

alumiiniumi puhul kuni 40-50 N/mm 2 , vase ja terase puhul kuni 50-60 N/mm 2 . 

Sügavtõmbamisel kummiga on rida eeliseid, võrreldes tõmbamisega 

metallstantsides: puudub kahjulik hõõrdumine kummi ja tooriku vahel, sest kumm 

liigub ühes toorikuga; hüdrostaatiline surve mõjub toorikule ühtlaselt, mistõttu tooriku 

ja templi vahel tekivad kasulikud hõõrdejõud; matriitsi ümardusraadius on alguses 

maksimaalne ja väheneb pidevalt koos erisurve suurenemisega. Kõik see vähendab 

tõmbepingeid ohtlikus lõikes ja võimaldab saavutada suuremaid 

deformatsiooniastmeid. 

Sügavtõmbamiseks kasutatavale kummile esitatakse järgmised nõuded: 

tõmbetugevus 5,0-5,5 N/mm 2 , kokkusurutavus survel 10 N/mm2 %, 

suhteline pikenemine % 600 - 700, jääv pikenemine % 25-30, 

kõvadus Sh A (Šori) järgi 50-70. 

Matriitsiks võib peale kummi kasutada viskoosset vedelikku (õli, glütseriini) kummikotis. 

91

8. LASERLÕIKUS 

Laserlõikus on füüsikalis-keemiline lõikemeetod, mida DIN 8590 töötlemismeetodite süsteemis 

liigitatakse kiirguse mõjul toimuvaks termolõikamiseks. Laserlõikuse kiire levik tööstuses on 

tingitud meetodi mitmetest eelistest, võrreldes seniste tehnoloogiatega. Laserkiir, kui tööriist ei 

kulu ega tekita töödeldavas materjalis märkimisväärseid ebasoovitavaid muutusi. Laserkiire 

eeliseks on ka hea geomeetriline juhitavus. Mistahes kahe- või kolmemõõtmeline lõige on 

teostatav NC-juhitava seadme abil nii, et lõikepinnad ei vaja enamasti järeltöötlust, kusjuures 

töötlemiskiirus on suur. Meetodi puuduseks majanduslikust küljest on suhteliselt suur 

alginvesteering. 

8.1 Lõikeprotsess 

Laserist lähtuv laserkiir suunatakse spetsiaalse peeglite süsteemi abil seadme tööpeasse, kus see 

fokuseeritakse töödeldavale detailile (vt. Sele 8.1). Võimsuse tiheduse ~10 6 W/cm 2 juures laseri 

fookustäpis materjal sulab ja/või aurustub. Lõikesuudmikust lähtuva gaasijoa abil eemaldatakse 

liigne materjal ja lõigatava materjali liikudes lõikesuuudmiku suhtes tekib lõige. 

Sele 8.1 Laserlõikuse skeem 

Hapnik-laserlõikamist kasutatakse metallide lõikamisel. Sulametalli eemaldamiseks lõikest 

kasutatakse hapnikku. Hapniku eksotermiline keemiline reaktsioon metalliga lisab lõiketsooni 

energiat. Meetodiga on võimalik saavutada lõikekiirusi, mis ületavad kuni kümnekordselt gaaslaserlõikuse 

omi. Sama võimsuse juures on võimalik lõigata tunduvalt paksemaid materjale. 

Gaas-laserlõikusega võrreldes on põhiliseks puuduseks tugevalt oksüdeerunud lõikepinnad, mis 

tekitavad probleeme järgneval keevitamisel ja värvimisel. Temperatuurist mõjutatud ala lõike 

servadel on laiem kui gaas-laserlõikamisel ja lõikepind on ebatasane. 

Gaas-laserlõikamise puhul eemaldatakse üleliigne materjal lõikest gaasijoa (enamasti 

lämmastiku, argooni või õhu) abil. Gaas-laserlõikamisel lõikepinnad ei oksüdeeru. Ei teki 

intensiivset põlemist, mis muudab protsessi sageli raskesti juhitavaks. Lõigatud detailide 

järgneva kasutamise seisukohalt on need asjaolud olulised. Lõikekiiruse tunduvast langusest 

hoolimata on järeltöötlemisvajaduse puudumine enamasti otsustavaks selle meetodi valikul. 

Sublimatsioonlõikamisel materjal eemaldatakse lõikest tema gaasilises faasis. See ei puuduta 

ainult materjale, millel ei ole selget vedelat faasi (keraamika, puu, paber ja plastid), vaid ka 

metalle, kui energiatihedus fookustäpis on piisavalt suur. Meetodi eelisteks on eriti hea 

kvaliteediga lõikepind ja vähene temperatuurimõju ala lõike servadel. Puudusteks on suurem 

92

võimsuse vajadus, ehk teisest küljest madalam lõikekiirus. Sublimatsioonlõikamist võib 

kasutada ka õhukeste teraslehtede kvaliteetseks lõikamiseks Nd:YAG laseriga. 

Sulatuslõikamise puhul materjal eemaldatakse lõikest vedelas olekus. Meetodit kasutatakse 

metallide, klaasi või plasti lõikamisel pidev- või impulssreziimil CO2- ja Nd:YAG laseritega. 

Sublimatsioonlõikamisega võrreldes lõikekiirus on tunduvalt suurem, kuid lõikepind on 

ebatasasem ja temperatuurist mõjutatud ala laiem. 

8.2 Laseri ja lõikeprotsessi parameetrid 

Resonaatori ja laseraktiivse aine poolt toodetud laserkiir mõjutab lõiketulemust järgmiste 

parameetrite kaudu: võimsus, lainepikkus, kiire hajumine, moodi kuju, polarisatsioon. 

Laseraktiivne aine määrab ära lainepikkuse. Lainepikkuse alanedes paraneb näiteks metallide 

absorbtsioon ja kiir on paremini fokuseeritav. Sellest võiks järeldada, et Nd:YAG laser, mille 

lainepikkus on 1,06 um on eelistatav CO2 laserile lainepikkusega 10,6 µm, kuid piiratud 

võimsuse tõttu ei ole see alati nii. 

Resonaatori ehituse ja laseraktiivse aine poolt määratud mood seob endas laserkiire jagunemise 

ja fokuseeritavuse. Mõju lõikeprotsessile ei ole väga suur. Laserkiire fokuseeritavuse mõju 

iseloomustatakse võimsuse tiheduse, fookustäpi läbimõõdu, sügavusteravuse ja fookuskaugusega. 

Laserid toodavad kas lineaarselt või ringpolariseeritud kiirt. Lineaarselt polariseeritud kiirega 

laserseadmed annavad lõikesuunast olenevalt erineva lõike kvaliteedi. Parema lõike kvaliteedi 

saavutamiseks tuleb eelistada ringpolariseeritud kiirega seadet. Laseri võimsus määrab lõigatava 

materjali paksuse ja lõikekiiruse. 

Lõikeprotsessi tähtsamad parameetrid, mis mõjutavad materjalide laserlõigatavust ja lõiketulemusi: 

- fookustäpi asend lõigatava materjali pinna suhtes; 

- lõikekiirus; 

- lõigatava materjali paksus; 

- lõikesuudmiku kuju ja asend lõigatava materjali suhtes; 

- lõikegaasi suunamine lõikesse ja selle rõhk. 

8.3 Materjalide laserlõigatavus 

Lasertöödeldavuse eelduseks on, et laserkiire energia suudaks tungida materjali ja seal 

absorbeeruda. Erinevate materjalide lasertöödeldavusest saab hinnata tundma õppides nende 

optilisi ja termilisi omadusi. Mida tugevamalt materjali pind peegeldab laserikiirt, seda vähem 

jääb absorbeerunud energiat lõikeprotsessi jaoks. Materjali soojusjuhtivus määrab ära, kui 

efektiivselt absorbeerunud energia muutub lõikeprotsessi energiaks. Järgnevalt käsitlen metallide 

ja mittemetalsete materjalide laserlõigatavust. 

8.3.1 Metallide laserlõikamine ja –lõigatavus 

Lõikesse tungiv elektromagneetiline kiirgus tabab lõikepinda (vt. sele 8.2). Kiirgus absorbeerub 

lõigatavasse materjali olenevalt kiirguse langemisnurgast 

lõikepinna suhtes. Absorb-tsioonile mõjuvad veel lõikepinna 

siledus ja temperatuur lõiketsoonis. Ülejäänud osa kiirgusest 

peegeldub ja hajub. Lõikepind kaldub materjali paksusest ja 

lõikekiirusest olenevalt 2 kuni 10 kraadi ristasendist. Gaasivool 

viib liigse materjali lõikest välja. Kuna sula materjal on en lõikest 

väljumist veel laserkiire mõju piirkonnas, kuumeneb see üle 

sulamistemperatuuri. Allapool lõike laius kasvab. Pindpinevuse 

mõjul moodustub lõike alaserva sulast materjalist tilku, mis 

Sele 8.2 Lõiketsooni skeem 

93

gaasijoa mõjul kas eemaldatakse või tahkestuvad ja moodustavad drossi. 

Metallide laserlõigatavust hinnates tuleb olulisteks näitajateks lugeda nende peegeldamisvõimet, 

soojus- ja temperatuuri-juhtivust. 

Metallidel on üldiselt väga kõrge peegeldamis-võime, mis väheneb laserkiirguse lainepikkuse 

vähenedes. Ka lõigatava materjali pinna karedus on oluline. Äärmistel juhtudel võib kiirguse 

eriti tugev peegeldumine vigastada laserseadme optikat. Suurema pinnakareduse puhul võib 

kasutada suuremaid lõikekiirusi. 

Materjali soojusjuhtivuse tõustes töödeldavus halveneb. Mida väikesem on materjali 

soojusjuhtivus, seda parem on energia kontsentratsioon protsessipiirkonnas. Tabelis 8.1 on 

näidatud metallide optilised ja termilised omadused ning parameeter S, mille kasvades halveneb 

töödeldavus. Võrdlusmomendi loob aeg, mida on vaja lõikeks vajalike temperatuuride 

saavutamiseks. Saadud tulemuse põhjal võib järeldada, et vask, alumiinium ja väärismetallid on 

raskesti töödeldavad, kuna nende peegeldamisvõime ja soojusjuhtivus on kõrged. Raud, nikkel ja 

tina on hästi töödeldavad. 

Metallide lasertöödeldavus Tabel 8.1 

Materjal 

Absorbtsiooni 

Võime 

Soojus- 

Juhtivus Tihedus 

R A 

(W/cmK) 

K 

(g/cm 3 ) 

Soojus- 

Mahtu- 

vus 

P 

(cm 2 /s) 

Sulamis- 

temp. 

Ts 

(K) 

Töödeldavus 

S 

(10 6 W 2 s/cm 4 K) 

Alumiinium 0,02 2,2 2,7 0,905 933 12,5 

Raud 0,04 0,8 7,86 0,226 1808 3,19 

Kuld 0,015 3,1 19,3 1,236 1336 46,18 

Vask 0,015 3,9 8,92 1,151 1356 7,96 

Molübdeen 0,03 1,3 10,2 0,510 2893 10,6 

Nikkel 0,03 0,81 8,9 0,202 1726 6,2 

Hõbe 0,01 4,2 10,5 1,739 1234 125,1 

Tantaal 0,05 0,56 16,6 0,241 3273 1,7 

Titaan 0,08 0,22 4,5 0,094 1943 0,15 

Tsink 0,03 1,1 7,14 0,405 693 2,29 

Metallide hapnik-laserlõikamine 

Hapnik-laserlõikamine on enimkasutatud laserlõikemeetod, kuna hapniku abil saadav lisaenergia 

võimaldab oluliselt tõsta lõikekiirust. 

Madalaltlegeeritud teraste lõikamisel on oluline, et oksüdeerunud sulametall on väikesema 

viskoossusega kui lihtsalt sulas faasis teras. See võimaldab lõigata ilma drossita vähese 

materjalikaoga. 

Niklit ja kroomi sisaldavaid teraseid lõigates seda efekti ei ole, kuna nikli ja kroomi oksüüdid on 

terasest kõrgema sulamistemperatuuriga. Sellepärast on raske lõigata neid teraseid ilma drossita, 

kui materjali paksus ületab 3 mm. Lisaks on nendel terastel kalduvus ülekuumenemisele 

(põlemisele), mis halvendab lõikepinna kvaliteeti. Kvaliteetset lõikepinda on siis võimalik 

saavutada impulssrežiimi kasutades. Impulsside vahel materjali temperatuur langeb ja 

põlemisefekt väheneb. Lõikekvaliteet halveneb terase süsinikusisalduse suurenedes. Malmi ei 

saa laseriga kvaliteetselt lõigata. 

Terase tööstuslikul lõikamisel võib laseri võimsustarvet iseloomustada järgmiste näidetega: 

750W võimsuse juures võime lõigata 6mm teraslehte, 12mm lehtterase lõikamiseks on vaja 

1500W ja 15mm. lehtede puhul 2000W. 

94

Lehtterase paksuse kasvades muutub tähtsamaks materjali pind ja puhtus. Kuumvaltslehtede 

tagikihi paksus mõjutab lõikekvaliteeti. 

Selel 8.3 on näidatud teraslehe paksuse ja lõikekiiruse ligikaudne suhe 2500W võimsuse puhul. 

Hapniku puhtusel on suur mõju lõike kvaliteedile. Tavaline lisand hapnikus on lämmastik. Kui 

lämmastikusisaldus on üle 0,2%, põhjustab see tugevat drossi moodustumist, mida ei saa vältida 

isegi lõikekiiruse alandamisega. Soovitav on kasutada 99,95% puhtusega hapnikku. 

Madalaltlegeeritud terased on hästi lõigatavad. Mehaanilised omadused ei oma lõigatavusele 

olulist mõju. Tööriistateraste puhul kuni 8 mm paksuseni on lõikepind hea. 

Roostevabadel terastel on kalduvust drossi moodustumiseks ja põlemiseks. Lõikepinnale 

moodustunud oksüüdikiht vähendab korrosioonikindlust lõikepinna vahetus läheduses. 

Impulssrežiimil töötavale 2000W võimsusega laserkiirele on lõikepaksuse ülempiiriks 10 mm. 

95 

Sele 8.3 Materjali paksuse ja lõikekiiruse sõltuvus 

Alumiinium on hapnikuga halvasti lõigatav. Eriti kõva oksüüdikiht kinnitub lõikepindadele ja 

kriimustab detaile nende käsitlemisel. Lõikepinnal on suuri ebatasasusi. Ainult kõrge hapniku 

rõhuga üle 10 bar on võimalik lõigata kuni 6 mm lehti 2 kW võimsuse juures rahuldava 

kvaliteediga. 

Vaske saab 2 kW võimsuse juures lõigata ainult hapnikuga. Oksüdeerumine vähendab 

peegeldumist. Ilma selleta peegeldab vask tagasi suurema osa energiast ja on oht läätse 

vigastamiseks. Vase kõrge soojusjuhtivuse tõttu suurim lõigatav paksus on 2 mm. 

Metallide gaas-laserlõikamine 

Gaas-laserlõikamisel puhutakse üleliigne materjal lõikest välja lämmastiku,argooni,heeliumi või 

õhu abil. Meetodi tootlikkus jääb tunduvalt alla hapnik-lõikamisele, kuid lõikepinnad ei 

oksüdeeru ja lõikepind on tunduvalt siledam. 

Roostevaba terase lõikamisel on see eriti oluline. Kui hapnikuga lõigatud roostevabast terasest 

detaile ilma täiendava töötlemiseta keevitada, saame poorse ja mittekvaliteetse keevise. 

Lõikeservade happega puhastamine oksüüdidest on suhteliselt keeruline ja kallis. Sellistel 

juhtudel on gaas-laserlõikemeetod ka majanduslikult õigustatud. 

Paksemate materjalide puhul on olnud probleemiks drossi tekkimine. Lahenduseks on gaasirõhu 

tõstmine (kuni 20 bar), mis võimaldab sulametalli lõikest välja puhuda ilma selle kinnitumiseta 

lõike alaossa. Piiravateks saavad siin läätse mehhaaniline vastupidavus (kuna lõikesuudmiku nö. 

laeks ongi lääts) ja majanduslikud aspektid. 

Lõikegaasi kulu kasvab mitmekordseks. Hapnikuga lõigates kulub 1 mm läbimööduga suudmiku 

ja 6 bar rõhu puhul lõikegaasi umbes 3 m 3 /h. Kuna gaasi kulu kasvab lineaarselt rõhu ja 

suudmiku läbimõõduga, on kulu 14 bar ja 1,4 mm suudmikuga 15 m 3 /h. 

Probleemi lahendamiseks on uuritud lõikesuudmiku kuju ja selle kauguse täpsema reguleemisega 

võimalusi gaasikulu vähendamiseks. 

Oluline on fookustäpi õige asend lõigatava materjali suhtes. Katsed on kinnitanud, et materjali 

paksuse suurenedes, peab fookustäpp asetuma vastavalt sügavamale lõikesse. Vale fookustäpi 

asend võimendab drossi tekkimist. Liiga madalal asetseva fookustäpi korral tekib madal dross,

millel on metalne pind. Liiga kõrge fookustäpi puhul on dross pikk ja selle pind on 

oksüdeerunud. 

Kuna lõikekiirus on majanduslikult oluline näitaja, siis kasutatakse gaas-laserlõikamisel 

suuremaid võimsusi. Roostevaba terase puhul on 2,5 kW laseri puhul materjali paksuse piiriks 8 

mm. Selel 2.4 on toodud roostevaba terase lõikekiirused sõltuvalt materjali paksusest. 

Sele 8.4 Lõikekiirused roostevaba terase lõikamisel 

Meetodit kasutatakse edukalt tsingitud lehtede lõikamisel. Hapniku ja tsingi intensiivse 

reageerimise tõttu ei ole võimalik seda teha hapnik-laserlõikusega. 

Alumiiniumi lõikamisel on lõikepind hea, kui kasutatakse suurt gaasi rõhku. Lõikeservad on 

puhtad kuni 2 mm materjali paksuseni. Lehe paksuse 2 kuni 5 mm juures tekib madal dross, mis 

on kergesti eemaldatav. Tähtsad on võimsus ja alumiiniumisulami koostis: 3 mm paksust Al 

99,5-t ei saa lõigata 1 kW võimsusega, aga AlMg3-e puhul on see veel võimalik. Alumiiniumi 

lõikamisel on alati olemas oht, et lõikeprotsess katkeb ja laserkiire energia peegeldub tagasi 

optikasse, sellepärast soovitatakse 2,5 kW võimsuse puhul suurimaks materjali paksuseks 5 mm. 

Suurem osa enamkasutatavaid metalle on hästi gaas-laserlõigatavad, näiteks messing kuni 4 mm 

ja titaan kuni 5 mm 2500 W võimsuse juures 

8.3.2 Mittemetalsete materjalide laserlõkamine 

Mittemetallidel on enamasti madalam soojusjuhtivus kui metallidel. Mittemetallid võib jagada 

orgaanilisteks ja anorgaanilisteks. Peaaegu kõik orgaanilised ained sulavad või lagunevad 

kõrgetel temperatuuridel. Anorgaaniliste ainete vastavad temperatuurinäitajad on tunduvalt 

kõrgemad. Enamikul mittemetalsetel ainetel on lainepkkusel 10,6 µm (CO2-laser) suur 

absorbtsioonivõime. 

Anorgaanilisi materjale tuleb laserlõigatavuse seisukohalt liigitada ka nende soojuspaisumise 

järgi. Sellest olenevad lõikamisel tekkivad pinged. Kvartsil ja keraamilistel materjalidel on 

madal soojuspaisumistegur. Need materjalid on hästilõigatavad CO2 laseriga. Klaasi lõikamine 

on problemaatiline. Suure soojuspaisumise tõttu tekivad sisepinged, mis põhjustavad 

pragunemist. 

Keraamiliste materjalide laserlõikamine 

Keraamilised materjalid on traditsiooniliste meetoditega üldiselt raskesti töödeldavad nende 

kõvaduse ja hapruse tõttu. Nende materjalide lasertöötlemisel on eelisteks muude meetodite ees 

töötlemiskulude vähenemine, eriti kitsas lõige ja hea pinnakvaliteet. 

Laseriga lõigates võib esineda termilisi ja mehaanilisi ülekoormusi, mis põhjustavad 

pragunemist. Laseri võimsuse alandamisel väheneb pragude tekkimine. Parimaks loetakse eriti 

lühikeste, kuid võimste impulssidega töörež,iimi. Mikropragude tekkimist võib vältida ka 

materjali ettekuumutamisel 1000 0 C. Ainult kõikide protsessiparameetrite täpne optimeerimine 

võimaldab saavutada kvalteetset lõiketulemust. 

96

Lõigates CO2 laseriga peab fookustäpp olema materjali pinnal. Paksude materjalide lõikamisel 

on siiski osutunud kasulikuks laiendada lõiget, muutes fookustäpi asendit sissepoole. Lõikegaas 

pääseb nii paremini lõikesse ja puhub üleliigse materjali välja. 

Keraamiliste ainete lõikamisel CO2 laseriga esineb nii kõrgeid temperatuure, et materjal laguneb 

algaineteks. Kui lõigata oksiide inertse gaasiga, moodustub lõikepinnale tume kiht, mis koosneb 

keraami metallilisest osast, ehk Al2O3 puhul alumiiniumist ja ZrO2 puhul tsirkooniumist. 

Hapniku kasutamine vähendab lagunemist. Pinnale tekib sel juhul oksiidikiht. 

Enimkasutatud keraami Al2O3 lõikamisel kasutatakse CO2 laserit materjalipaksustel 0,25 kuni 1 

mm. Paksema materjali või eriti kõrgete kvaliteedinõuete puhul on eelistatav Nd:YAG laser. 

ZrO2 lõikamiseks sobivad mõlemad laseritüübid, kuid CO2 laseriga pidevrežiimil võib saavutada 

kõrgemaid lõikekiirusi. Kvaliteetse lõikepinna saavutamise teeb raskeks selle materjali suures 

temperatuurivahemikus kestev sula faas. 

Keraamil Si3N4 on lasertõõtlemiseks head omadused: madal lagunemistemperatuur, ei ole 

vedelat faasi ja see ei ole liiga habras. Seda materjali võib lõigata CO2 laseri pidevreziimil 

suurte kiirustega ilma mikropragude tekkimise ohuta. Lõikepinna kvaliteet on siiski parem 

Nd:YAG laseri puhul. 

Täielikuks vastandiks on materjal SiC, mis on nii habras, et seda võib töödelda ainult Nd:YAG 

või Eximer laseriga madalatel kiirustel. Saavutatavad lõikekiirused sõltuvad suuresti keraami 

koostisest ja valmistamistehnoloogiast. Suurusjärguks võib esitada 2 kuni 12 mm /min. 

Plastide laserlõikamine 

Plastid on orgaanilised ained. Keemiatööstus toodab palju erinevaid plaste. Laserlõikamisega 

tegelevate allhankefirmade kogukäibes on plastide osakaal 10-20%. Laseriga enimtöödeldud 

plastid on polümetüülmetakrülaat, polüstüreen, polüpropeen, polüetüleen ja polüamiid. Laserit 

on laialdaselt kasutatud plastide märkimiseks ja graveerimiseks. Lõikamisel on mehaanilised 

meetodid enamasti majanduslikult otstarbekamad. Laserit kasutatakse sellistel juhtudel, kui 

tavaliste tehnoloogiatega ei ole võimalik saavutada nõutavat tulemust. 

Plastidel on hea absorbtsioonivõime spektri ultravioletil ja infrapunasel alal. Spektri osas 

pikalainelisest ultravioletist kuni lühilanelise infrapunaseni on absorbtsioon suhteliselt halb. 

Sellepärast sobivad plastide töötlemiseks enam CO2 ja Excimer laserid, kui Nd:YAG. 

Enimkasutatud on CO2 laser oma lõikekiiruse tõttu. 

Plastide töötlemisel on küllalt palju sarnast keraamide töötlemisega. Sula faasi praktilisel 

puudumisel ei teki lõike allservale drossi Ka plastide töötlemisel on olemas pragude tekkimise 

oht. Olenevalt plasti tüübist võib see olla põhjustatud lõikepindade nn. karastumisest. 

Kõige olulisem on, millisesse plastide rühma konkreetne materjal kuulub. Termoplastid on 

polümeerühendid, mis toatemperatuuril on kõvad ja muutuvad soojendades pehmeks. Jahtudes 

muutuvad nad jälle kõvaks ja sealjuures mitte hapraks. Termoreaktiivplastid on toatemperatuuril 

pehmed, kuid kuumutades muutuvad kõvaks ja hapraks ning jäävad selliseks ka uuesti 

jahtudes.Termoplastid on oma omaduste tõttu paremini laseriga töödeldavad. 

Plastide lõikamisel toimivad samaaegselt kolm protsessi- sulamine, aurustumine ja materjali 

keemilised muutused. Lõikuse kvaliteet sõltub põhiliselt liigse materjali eemaldamisest. 

Pleksiklaas on laseriga enimlõigatud plast. Sel ei ole sula faasi ja see on termoplastina tüüpiline 

sublimatsioonlõigatav materjal. Lõikegaasi rõhku muutes võb saada kas läbipaistva või mati 

lõikepinna. Tihti on pleksiklaas lõikamise ajal kaetud kaitsekilega, mis ei takista kvaliteetset 

lõikamist, kuid vähendab lõikekiirust 10-20%. Lõikepinnad on tüüpilselt hea kvaliteediga ja 

paiknevad täisnurkselt materjali pinnaga. Lõike laius on materjalist ja selle paksusest sõltuvalt 

0,3 kuni 0,8 mm. 

Termoreaktiivplastide lõikamine nõuab tunduvalt suuremat energiat. Selle tõttu on lõikekiirused 

madalamad. Termoreaktiivplastide lõiketemperatuur on 3000 0 C, kuid termoplastidel on see 

1000 0 C. 

97

Sele 8.5 Lõikekiirused plastide lõikamisel 

Selel 8.5 on näidatud lõikekiirused materjali paksuse funktsioonina tüüpiliste plastide lõikamisel, 

kui lõigatakse 400 W juures CO2 laseriga. (PMMA-polümetüülakrülaat, PS-polü-stüreen, PPpolüpropüleen, 

PE- polüetüleen). 

Plastide lõikamisel peab arvesse võtma paljude keemiliste ainete lendumist töötsoonist, mis võib 

kujutada ohtu ruumis töötajate tervisele. 

Puidu laserlõikamine 

Laserit kasutatakse puidu lõikamisel nagu plastidegi puhul juhul, kui on vaja saavutada eriti 

suurt täpsust väikeseeriate puhul või kui detailid on eriti õhukesed ja keerulise kujuga. 

Puidu laerlõikamisel toimivad protsessid on aurustumine ja keemiline lagunemine. 

Suurel määral sõltub lõikepindade kvaliteet ja lõike laius puidu liigist ja tihedusest. Lõike laius 

kasvab ja pinnakvaliteet langeb puidu tiheduse vähenedes. 

Puitu lõigatakse tavaliselt CO2 laseriga suure tootlikkuse töttu. Lõikegaasi ülesandeks on 

vähendada lõikeservade söestumist ja selleks sobivad õhk, lämmastik, argoon või heelium. 

Lõikekiirused on lähedased plastide lõikamisel saavutavatega. 

Laserlõikamise majandusliku aspektid 

Arenenud tööstusriikides on laserid endile materjalide tööstuslikus lõikamises koha 

kindlustanud. Näiteks Soomes töötab ligi 180 erinevat tööstuslaserit. Tänapäevane tootearenduse 

tempo nõuab tootmiselt suurt paindlikkust ja samas kõrget kvaliteeti. Need on aga just laseri 

tugevad küljed. Eestis takistab laserite laiemat kasutuselevõttu suhteliselt suur alginvesteeering, 

kuigi tasuvusarvestused peaksid juba olema positiivsed nii mõneski tööstusharus. 

8.4 Laserlõikuse eelised ja puudused 

Võrreldes teiste mehhaaniliste ja termiliste lõikamismeetoditega, on laserlõikusel suurel hulgal 

eeliseid, mis teevad ta paljudel juhtudel konkurentsivõimeliseks, kuna ta on meetodina suhteliselt 

lihtne. Puudusteks on tal mitmed piirangud. 

Eelised: Suur lõigatavate materjalide valik. Laserlõikusega suudetakse lõigata pea kõiki 

materjale, ka kiudarmeeritud materjale. Põhiliseks piiranguks on lõigatava materjali 

paksus, mis otseselt sõltub laseri võimsusest; 

- Lõikeprotsess ei mõjuta materjale termiliselt. See on laserlõikuse suur eelis, võrreldes 

teiste traditsiooniliste töötlemismeetoditega (gaasi- ja plasmalõikus). Lõiketsoonis 

tekkivate soojuslike deformatsioonide mõjuala on väike( kuni 0,1mm), struktuurimuutust 

(karastumist) materjalis praktiliselt ei teki; 

- Instrumendi kulu: Pole, kuna puudub vahetatav ja kuluv lõikeriist; 

- Kiire seadistavus ja programmeeritavus. Kuna instrumendiks on vaid üks laserkiir, siis 

ei ole vaja programmeerida lõikeriista vahetust. Juhtradade programm valmistatakse 

detaili joonise järgi, mille aluseks saab võtta hariliku AutoCAD’i formaadis valmistatud 

joonise; 

- Detaili piiranguteta lõikejooned. Tänu laserkiire väikesele diameetrile saab lõigata 

teravaid nurki. Detaili lõikamist saab alustada ja lõpetada suvalises punktis; 

98

- Suur lõikekiirus. Lõikekiirus sõltub otseselt materjali paksusest. Võrreldes gaasi- ja 

plasmalõikusega on kiirused oluliselt suuremad, seda eriti juhul, kui on tegu õhemate 

materjalidega ja keeruliste lõikejoontega. Vanade meetodite puhul võtaks selline 

lõikamine tunduvalt rohkem aega või osutuks hoopis teostamatuks; 

- Hea pinnakvaliteet. Õigete lõikerežiimide kasutamise tulemusena saadakse enamike 

lõigatavate materjalide puhul hea pinnakvaliteet, mis sageli ei vaja järeltöötlust ja on 

piisav lõplikuks tulemuseks. Mida paksemat materjali lõigata, seda halvemaks 

kvaliteet muutub. Lõigatava pinna kvaliteet sõltub kasutatavast gaasist: hapnikuga(O2) 

lõigates toimub täiendav oksüdeerimine, mis teatud vääral halvendab pinnakvaliteeti, 

lämmastikuga (N2) lõigates on kvaliteet parem, seda eriti roostevaba teraste lõikamisel; 

- Väikesed lõikejõud. Kuna laserkiir on küllalt väikese läbimõõduga (0,1-0,4 mm) ja 

materjal läiketsoonis aurustub-sulab kiiresti, siis ei mõju lõigatavale materjalile suurt 

lõikejõudu ega külgjõude. Seega saab lõigatava materjali laserseadme töölauale 

paigaldada kinnitamiseta; 

- Väikene materjalikulu. Kuna laserkiir on väga peenikene, siis on ka lõiketsoonist 

eraldatav materjalikulu väike. Lõikepea ühest punktist teise viimiseks puudub vajadus 

teha täiendavaid liigseid lõikeid; 

- Keskkonnasõbralik. Laserlõikus ei kujuta endast ohtu ümbritsevale keskkonnale . 

Puudused: 

- Piiratud materjali paksus. Laserkiire läbilõikevõime on piiratud seadme võimsusega, 

lõikekiirus- ja sügavus kahanevad eksponentaalselt materjali paksuse kasvades; 

- Materjalide süttivus. Plastide, puidu, kartongi jne. materjalide lõikamisel eritub küllalt 

palju mürgiseid gaase, mistõttu sellist materjalide lõigatakse vähe; 

- Hind. Laserlõikust kasutusele võttes tuleb teha suur alginvesteering seadmetesse. 

Seadmete hinnad on suurusjärgus 3 miljonist kroonist kuni 7 miljoni kroonini 

- 

99 

Sele 8.6 Laserlõikusseade LaserLab Pentagon 1,7 kW

Sele 8.7 Avade töötlemine 5-koordinaadilise laserlõikepeaga 

Sele 8.8 Lõikemeetodite võrdlus 

Sele 8.9 Lay-out-i projekteerimise näide 

100

101 

Sele 8.10 Näide detailide võimalikust paiknemisest suurl lehel 

Sele 8.11 Näited detaili kuju muutustest seoses tooriku lõikamisega laserlõikusega. Kuju 

keerulisus ei oma enam endist tähtsust. Võib teha mistahes keerulisi avasid: kitsad lõhed detaili 

painutamise hõlbustamiseks, avad detaili massi vähendamiseks jne.

9. LASER- JA ELEKTRONKEEVITUS 

Laser- ja elektronkeevitus on kaks suhteliselt uut keevitusliiki, mille põhiolemuseks on, et energia 

viiakse töötlustsooni peene elektron- või valguskiirena. Teatanasti on lasertöötlemisega 

võimalik kasutada mitmesuguseid eri meetodeid ja saavutada äärmiselt huvitavaid/kasulikke 

tulemusi. 

Joonis 9.1. Lasertöötlemise kasutamise erinevad variandid ja võimalused 

Enamus elektron- ja laserkeevituse eelistest ja puudustest muude keevitusliikidega võrreldes 

tulenevadki otseselt kiire väikesest läbimõõdust. Suur energiatihedus tekitab sügava ja kitsa sula 

tsooni (joon.9.2), võimaldades keevitada ka paksu materjali ühe läbimisega ja kiiresti. 

Joonis 9.2. Elektron- ja laserkeevituse (b) eripära teiste keevitusliikidega (a) võrreldes. Teatud 

võimsustihedusel (ca l MW/cm 2 ) tekib auru rõhu tõttu materjali sügavusse ulatuv kapillaar, mille 

läbimõõt võrdub umbes kiire läbimõõduga (0,3... l nim) 

Joonis 9.3. Suhteline energiaülekanne liite pinnaühiku kohta eri keevitusmeetodite puhul 

102

Selle tulemusena on materjali viidav koguenergia väike (joonis 9.3), mistõttu on väikesed ka 

ülekuumutatud tsoonid (joonis 9.4), jääkpinged ja deformatsioonid ning puudub järeltöötluse 

vajadus või see on minimaalne. 

103 

Joonis 9.4. Räbustiga kaarkeevituse (a), laser- (b) ja elektronkeevituse (c) võrdlus, 

keevitatav teras St 52-3, paksus 10 mm 

Keevitus võib olla detaili valmistamise viimaseks operatsiooniks. Kuumutatud materjali kiire 

jahtumine (0,1... 10 s - oluliselt kiirem kui muude keevitusliikide puhul) võib soodustada nii 

tugevate peente mikrostruktuuride (nagu martensiit), kui ka ebasoovitavate mittetasakaaluliste 

faaside tekkimist. Kiire väike läbimõõt võimaldab tema täpset positsioneerimist, kuid nõuab ka 

hoolikamalt valmendatud pindu ja kiire täpset juhtimist. Ka liitepindade ja keevitusatmosfääri 

puhtus peab olema kõrgem kui muidu. Nii elektron- kui laserkeevitus on hästi juhitavad, protsessi 

automatiseerimine on hõlbus. Sügavkeevitus on juba oma hüdro-ja aerodünaamikalt küllaltki 

komplitseeritud protsess, lisaks ka üsna tundlik materjalide omadustele ja pinna olekule, 

atmosfäärile ja kiire parameetritele. 

Joonis 9.5. Keevitussügavuse sõltuvalt keevitamise kiirusest 

Joonis 9.6. Keevituskiiruse sõltuvus võimsusest 

Joonis 9.7. Näide laserkeevituse omahinna kujunemisest.

On arvestatud nii laseri (CO2, 6 kW) kui ka jahutuse ja robotitega seotud kulusid. Suuri 

investeerimiskulusid tasakaalustavad suurem tootlikkus, kvaliteet ja tootmise paindlikkus. 

Laserid on end kindlalt õigustanud näit. autokerede plekkdetailide a utomaatkeevitusel, 

elektronkeevitus on tasuvaim paksude ja ebatavalisest materjalist detailide liitmisel 

Joonis 9.8. Näited auto kere detailidest, mis valmistatud laserlõikuse ja –keevitusega 

Elektron- ja laserkeevitus võimaldavad sootuks uue konstruktsiooniga toodete valmistamist - 

on ju kiirt võimalik juhtida süvistesse; õõnsuste pealt kinnikeevitusel jääb ka allapoole 

kvaliteetne õmblus ilma järeltöötluseta; funktsionaalsete elementide tihedus koostus võib olla 

suurem jne. 

Et elektron/laserkeevituse eeliseid ara käsutada, tuleb tooted juba algusest peale konstrueerida 

nendele tehnoloogiatele. Konstruktoril on elektron/laserkeevituses keskne roll. Elektron- ja 

laserkeevitus nõuavad ka kõrge kvalifikatsiooniga insenere, kellede spetsialiseerumisaega 

hinnatakse samuti 2-3 aastale. 

Joonis 9.9. Näiteid erinevatest keevisõmbluste variantidest 

Elektron- ja laserkeevituse käsutamine tööstuses laieneb lähitulevikus kindlasti tänu seadmete 

hinna langusele ja töökindluse kasvule. Meie naabermaal Soomes töötas juba 1995 aasta algul 9 

suure võimsusega elektron- ja 50 lasertehnoloogilist seadet. Väikese vahemaa tõttu oleks juba 

praegu mõeldav tööde tellimine Soomest. Tootmisvõimsused Helsingis, Riihimäel, Jyväskyläs, 

Lappeenrannas jm. võimaldavad tellimuste kiiret täitmist. Seadmete ekspluatatsiooniiga võib 

olla küllaltki suur, küündides näit. elektronseadmete puhul 10...20 aastani. Lasertehnoloogia, 

kui noorema puhu,l selliseid andmeid veel esitada ei ole. 

104

10. VESILÕIKUS 

Vesilõikustehnoloogia areng sai alguse 1970-ndates koos kõrgsurvepumba tekkimisega, 

abrasiivlõikus on on välja arendatud kümmekond aastat hiljem. Vesilõikus jõudis tööstusliku 

kasutuseni USA-s aastal 1968, kus patendeeriti esimene kõrgsurvevee joal põhinev lõikemasin. 

Esimesed tootmisse jõudnud vesilõikusmasinad müüdi sealsamas 1971. aastal. Abrasiivne 

vesilõikus arendati välja samuti USA-s ja patendeeriti aastal 1984 firmas 'Flow Systems'. 

Vesilõikus arenes 80-ndatel aastatel mitmekülgseks ja tõhusaks töötlemismeetodiks, seda eriti 

paljude mehaaniliselt raskelt lõigatavate materjalide töötlemisel. 

Suurimad vesilõikuse kasutajad on lennuki-, auto- ja paberitööstus. Abrasiivse vesilõikuse 

arenedes on seda meetodit hakatud üha rohkem kasutama ka metalli-, klaasi-, ehitusmaterjalide 

tööstuses ja kivitöötlusel. Vesilõikus sobib hästi olukordades, kus lõigatav detail ei talu 

kuumenemisest tekkivaid pingeid ja struktuuri muutusi või juhtudel, kus tuleb lõigata keerulisi 

vorme, aga ka siis, kui nõutakse head lõikepinda. Meetodi eelisteks on väike energiakulu, 

vähene tolmueritus ja vähene keskkonna saasteohtlikus, väikesed kasutuskulud ja lihtne 

automatiseeritavus. Mitmed ainulaadsed rakendusvõimalused teevad vesi- ja abrasiivlõikuse 

peamiseks nende valituks osutumise põhjuseks. Vesi/abrasiivlõikusega on võimalik lõigata igas 

suunas. Süsteem sisaldab endas paindlikke mitmesuunalisi lõikamisvõimalusi ja automatiseeritud 

lõikeprogrammide kordamist. Abrasiivse vesilõikuse kasutust piirab mõnedel juhtudel 

suhteliselt väike lõikekiirus, düüsi kulumine, küllalt suured investeeringud ja teatud töökaitse 

põhimõtted. 

10.1 Protsess ja meetodid 

Vesilõikus põhineb kõrgsurvevee ainet purustaval omadusel kui veejoa rõhk ületab lõigatava 

materjali survetugevuse. Kõrge rõhu all olev vesi (70 - 400 MPa) juhitakse läbi safiirdüüsi, 

mille diameeter on 0,1 -0,4 mm. Tekkiva peenikese veejoaga, mille kiirus on 2…3 korda 

suurem helikiirusest, saab lõigata pehmeid materjale nagu näiteks paber, papp, kummi, 

klaasvill, plastmassid, süsinik, klaaskiud, toiduained ja palju muud. Meetodil võib eristada 

kahte etappi: materjali eraldamine ja välja kandmine. Materjali eraldamine on võimalik siis, kui 

veejoa rõhk ületab materjali survetugevuse. Lõplik eraldumine toimub erosiooni, lõhenemise 

või kohalike pingete kiirete muutuste tulemusena, sõltuvalt lõigatava materjali omadustest. 

Veejuga tekitab materjalis mikropragusid, millest vesi eemaldab väikeseid aineosakesi. Kui 

veejoale lisada lõikavaid tükikesi (abrasiivi), võib lõigata ka kõvasid materjale, nagu metalle ja 

keraamikat. Abrasiivlõikus põhineb abrasiiviosakeste lihvival mõjul. Lõikamise valdavaks 

mehhanismiks sel puhul on osakeste löökidest põhjustatud erosioon. Erinevate materjalide 

puhul kasutatakse väga erinevaid lõikerežiime. Tähtsaimateks lõiketulemust mõjutavateks 

teguriteks on: vee rõhk, vee kvaliteet, vooluhulk, düüsi mõõt ja kvaliteet, abrasiivi omadused 

(hulk, tera suurus, kõvadus, kuju), abrasiivi doseerimise viis, lõikekiirus, düüsi kaugus detailist, 

veejoa ning detaili vaheline nurk. 

105 

Sele 10.1 Veejuga lihtsustatuna. Eristada saab veejoa südamikku 

ja seda ümbritsevat veepilve.

Kõrgrõhu vesilõikusseadme põhisõlmed on: veefiltrid, kõrgsurvepump, torustik ventiilide ja 

liigenditega, lõikepea, düüsid ning abrasiivi etteande- ja korjamisseade (sele 3.2). Temperatuuri 

ja rõhu jälgimiseks võib seadmestikku kuuluda veel erinevaid andureid, mõõtureid ja vee 

eelsurvesüsteem (booster). Tavaliselt kuulub süsteemi ka polümeeride sööteseade. Polümeeride 

abil parandatakse veejoa laminaarsust ja vähendatakse düüsi kulumist. 

Sele 10.2 Abrasiivse vesilõikusseadme komponendid ja töö põhimõte 

Materjali lõikamiseks vajaliku surve saavutamiseks juhitakse vesi filtritest ja eelsurveseadmest 

koosnevasse süsteemi. Lõikamiseks kasutatava vee võib võtta tavalisest veevõrgust. 

Filtreerimine on väga tähtis, kuna kõrgsurveseadmesse suubuv vesi peab olema puhas. Sellega 

kaitstakse seadme osi ja saavutatakse konstantne lõikejuga. Olenevalt ettevõtte asukohast ja 

kasutatava vee üldisest olukorrast, teostatakse vee puhastamise ka kahjulike mineraalide 

eemaldamiseks. Elektrimootoriga käitatava hüdropumba jõul töötav hüdrauliline veepump 

tekitab veerõhu tõusu. Veesüsteemi paigutatud rõhuaku kompenseerib vee kokkusurumist ja 

veepumba edasi-tagasi liikumisest tekitatud rõhulööke. Survestatud vesi juhitakse torustiku 

kaudu lõikepeasse, kus sõltuvalt vajadusest toimub abrasiivi lisamine. 

Abrasiivi lisatakse joasse kõvemate materjalide lõikamisel. Enamkasutatavad neist on oliviin, 

kranaat ja korund, mille osakese läbimõõdud on vahemikus 0,2 kuni 0,5 mm. Abrasiivi 

kasutamisel kuuluvad lõikeseadme koostisse veel abrasiivi lehter, abrasiivi toitesüsteem, 

pneumaatiliselt juhitav etteandeventiil ja spetsiaalne abrasiivdüüs koos segamiskambriga. 

Etteandeventiili ülesanneteks on abrasiivi voolu sisse-välja lülitamine ja doseerimine. Kui 

lõikepea on aktiveeritud, avaneb ka etteandeventiil, võimaldades abrasiivil veega liituda. 

Abrasiivi doseerimine toimub läbi täpse avaga plaadi, mille põhimõte sarnaneb liivakella 

omale, et kindlustada täpne ja konstantne voog. Abrasiivaine söötmine vette toimub tavaliselt 

lõikepeas, kus ta segatakse veega enamikel juhtudel segamiskambris. On ka vähem levinud 

meetod, kus abrasiiv on erilises anumas rõhu all koos veega. Edasi juhitakse osakesed vette, kus 

kiirelt liikuv juga imeb nad kaasa. 

10.1.1 Abrasiivne vesilõikus 

Abrasiivse vesilõikuse põhimõte võrrelduna hariliku vesilõikusega on kujutatud selel 10.3. 

Abrasiivainet saab segada veega erinevatel viisidel: kas düüsiga ühenduses olevas segamiskambris 

või erilises nõus, kus ta on rõhu all koos veega. Segamine vahetult enne düüsi on 

levinuim viis ja selleks kasutatavaid meetodeid esitatakse selel 10.4. Kiirelt liikuv veejuga kas 

imeb abrasiivi kõrvalt ejektorpõhimõttel nagu selel 10.3 ja 10.4a või juhitakse abrasiivi keskelt 

(sele 10.4b), kus kaks või enam veejuga tulevad kõrvalt ja samas kaitsevad segudüüsi kulumast. 

106

Sele 10.3 Abrasiivse vesilõikuse põhimõte (paremal) võrrelduna hariliku vesilõikusega. 

Safiirdüüsist (diameeter dn) väljuvale veejoale lisatakse abrasiiv, segu kiirendatakse 

kõvasulamdüüsis (diameeter dm) 

107 

Sele 10.4 Valik erinevaid ejektorpõhimõttel töötavaid segamiskambreid. 

Selel 10.4c söödetakse abrasiiv keskelt ja veejuga tuleb torukujuliselt selle ümber kaitstes 

samuti düüsi kulumast. Ejektortüüpi abrasiivi söötmisel on selle kiirus teoreetiliselt umbes 50% 

vee kiirusest. Suurematel rõhkudel (suur vee kiirus) abrasiivi suhteline kiirus siiski väheneb. 

Lisaks võivad kavitatsioonimullid rikkuda abrasiivi osakesi juba segamisstaadiumis. Eelpool 

nimetatud nähtused kahandavad lõikamisvõimsust. 

Juuksekarvajämedune veejuga tekitab minimaalse lõikesoone, mis vähendab materjali kadu ja 

võimaldab saada suure täpsusega lõigates väikseid avasid, kitsaid pilusid ja kinnise 

lõikejoonega mustreid. Kui näiteks saag jätab detailile lõikepiirkonda kareda pinna, mida on 

tarvis hiljem töödelda, ei vaja vesi/abrasiivlõikuriga lõigatud detail järeltöötlust. 

Lõikeoperatsiooni madala temperatuuri tõttu ei teki räbu, nagu laser- ja plasmalõikusel, seega ei 

ole vaja lõplike mõõtmete saamiseks ka kallist lihvimist, kuumtöötlust või kuumusest 

mõjutatud pindade töötlemist. 

Lõikeprotsessi käigus mõjuvad detailile minimaalsed külg- ja vertikaaljõud, mis muudab 

ebavajalikeks kallite detaili kinnitusrakiste olemasolu. Isegi õhukese või ebastabiilse detaili 

lõikamisel hoiab töölaud tooriku paigal. Samuti on töölaud varustatud mahutiga, mis kogub 

vett, abrasiivi ja detaili materjali lõikejääke. Vesi/abrasiivlõikus on tihti kiirem, kui 

traditsionaalsed meetodid, mis oleneb materjali paksusest ja nõutavast kvaliteedist. 

Järskude pöörete ja nurkkade lõikamisel tuleb lõikekiirust suurel määral muuta. Vesilõikuse 

puhul kehtib reegel, et mida suurema on lõikekiirus ja paksem lõigatav materjal, seda enam 

juga kaardub. Seega, mida teravam on nurk, millele protsessi käigus lähenetakse, seda enam 

peab kiirust aeglustama, et püsida tolerantsi piires. Vastasel korral ei suudaks juga teravikest 

kogu materjali eemaldada. Kõik teravad nurgad detailil aeglustavad lõikeprotsessi. Märgatavalt 

suuremat mõju avaldab see paksude materjalide korral. Raskusi tekitab sisemiste teravate 

nurkade tolerantsi piires hoidmine. Eriti just mass- või seeriatootmise puhul on detaili 

valmistamise kiiruse ja tootmiskulude minimiseerimise seisukohalt otstarbekas vältida teravaid 

nurki ja võimaluse korral maksimaliseerida kõiki ümardusraadiusi.

Suurim ülesanne, millega abrasiivse vesilõikuse pingi juhtseade peab toime tulema, on abrasiivi 

etteanne ja kiiruste muutmine mittelineaarse lõiketrajektoori korral. Mida paremini seda 

saavutatakse, seda suurem on saadavate detailide täpsus ja parem pinnakvaliteet. Lõikepea 

lineaarse liikumissuuna korral tekib joa viivitus ehk kaardumine, nagu illustreerib sele 10.5. 

Sele 10.5 Liiga suurest etteande kiirusest põhjustatud joa viivitus 

Sellest tulenevalt jäävad pinnale liikumise suunast tahapoole kaldus vaod, tekib laineline pind. 

See on tingitud joa pinnalt pinnale hüppamise tagajärjel. Etteande kiiruse aeglustamine 

võimaldab joale taas vertikaalse suuna anda. 

Mida kiiremini püütakse materjali lõigata, seda suurem on jao kaardumine. Ka siin mängib 

olulist rolli materjali paksus. Maksimumi lähedase kiiruse juures muutub raskendab sisenurkade 

töötlemise, mille tulemusena jääb lõigatava detaili sisenurkadesse raadius, mis 

suureneb materjali paksuse kasvades. [3] Samasuguse pinnakvaliteedi ja defektid võivad anda 

ka äkilised muudatused kiiruses või järsud kiirendused normi piires oleva lõikekiiruse juures. 

Liigsest kiirusest tingitud erinevad lõikesoone kujumuutused on illustreeritud selel 10.6. 

Sele 10.6 Erinevate lõikekiiruste korral tekkivad kujumuutused 

a) Liiga suurest lõikekiirusest põhjustatud V-kujuline koonuselisus (sele10.7). Sellises 

olukorras lõikab juga detaili küll läbi, kuid ei jõua kogu materjali eemaldada. V-kujuliste 

servade minimiseerimiseks või eemaldamiseks on vajalik kas vähendada lõikekiirust või 

suurendada lõikevõimsust. Koonusnurk ei ületa tavaliselt 0.04" külje kohta [3]; 

Sele 10.7 V-koonuselisus 

b) Koonuselisus puudub. Lõikekiirus on õige, mistõttu ei teki kujumuutusi; 

c) Liiga aeglasest lõikekiirusest põhjustatud koonuselisus, mis on tingitud veejoa hajumisest. 

Seda juhtub suhteliselt harva; 

d) Tünja kujuga lõikesoon, esineb paksemate materjalide lõikamisel. Selle tingib asjaolu, et 

lõikejoa intensiivsus kahaneb düüsi otsa kaugenemisega lõikepunktist, materjali läbistamiseks 

on vajalik lõikejõud veel vaid kaare tsentris[2]. 

108

Peamisteks lõikesoonte kujumuutusi põhjustavateks teguriteks on: 

- düüsi otsa kaugus materjali pinnast (mida lähemal düüs materjalile asub, seda väiksem 

kujumuutus tekib); 

- materjali kõvadus; 

- lõikekiirus: 

- düüsist väljuva lõikejoa kvaliteet ja fokuseeritus; 

- abrasiivi kvaliteet; 

- materjali paksus. 

Erinevalt enamikest teistest lõikemeetoditest, muutub lõigatud pinna kvaliteet detaili pinnast 

kaugenedes. Üldjuhul on lõikepind ülaosast tasane, kuid tungides sügavamale, kaotab veejuga 

energiat ja hajub ning pinna kvaliteet halveneb. Joa hajumise mõjusid saab vähendada hoides 

pihustit võimalikult lõigatava detaili pinna lähedal. Veejoa hajumist saab vähendada lisades 

veele glütseriini või pikaahelalisi polümeere või siis vähendades lõikekiirust. Abrasiivlõikusel 

on joa hajumine tunduvalt suurem. 

109 

Sele 10.8 Lõikepea kauguse mõju materjalist 

Vahetult pihustist väljuva veejoa kiirust saab arvutada kasutades Bernoulli valemit mitte kokku 

surutava vedeliku kohta: 

P 

v = 2 , 

π 

kus: v - vee kiirus (m/s); P - vee rõhk (Mpa); π - vee tihedus (kg/ m³). 

Düüsi kaudu väljuva vooluhulga ja kiiruse vahel on seos: 

Cd 

⋅ A ⋅ v 

Q = , 

2 P 

4π 

⋅ D 2 

π 

kus: Q - vooluhulk (m³/s); Cd - väljumise kasutegur; A - joa ristlõikepindala (m³); D - joa 

läbimõõt (m). 

Väljumise kasutegur on otseses sõltuv düüsi geomeetriast ja selle väärtus on suurusjärgus 0,7. 

Võrreldes teiste traditsiooniliste lõikemeetoditega, on abrasiivlõikuri lõikeoperatsiooni hind 

suhteliselt kõrge. Kulutust nõuavad abrasiivikulu ning düüside ventiilide ja pumba tihendite 

vahetamine. Isegi kui lõikeprotsessi läbiviimine on teiste meetoditega võrreldes kallim, tuleb 

kokkuvõttes lõpliku detaili saamine abrasiivlõikuril ikkagi odavam, kuna jääb ära täiendav 

töötlus detailile täpsuse ja viimistletud pinna andmiseks.

10.2 Lõikeparameetrid 

Veejoa lõikevõimsust saab muuta seades lõikeparameetreid. Abrasiivlõikust mõjutavateks 

tähtsamateks parameetriteks on: 

- Hüdraulilised parameetrid: veerõhk, düüsi ava läbimõõt, vee mahtvool, veejoa 

laminaarsus; 

- Abrasiivi parameetrid: hulk, kvaliteet, tera suurus, kuju, olek (kuiv/segu); 

- Abrasiivi söötmisviis: ejektortüüpi, surveline söötmine; 

- Segamiskambri omadused: kambri kuju, abrasiividüüsi pikkus, abrasiividüüsi ava 

diameeter; 

- Lõikamise parameetrid: lõikekiirus, düüsi kaugus detailist, joa ja detaili vaheline nurk, 

lõigatava materjali omadused 

Lõikevõimsust hinnatakse lõike sügavuse, lõikejoone laiuse ja lõigatud pinna kvaliteedi alusel 

(lainelisus ja pinna karedus). 

Sele 10.10 on näidatud abrasiivlõikuse skeem ja lõikeparameetrid. 

Sele 10.10 Abrasiivse vesilõikuse põhimõte ja lõikeparameetrid 

Enamus parameetreid sõltuvad seadmest s.t., et valmistaja on üritanud optimeerida näiteks 

segamiskambri mõõtmeid ja söötmisviisi. Tabelis 1 on toodud ühe masinatootja soovitused 

düüside ja abrasiivide teralisuse valimiseks lõigatava materjali paksuse järgi, kui abrasiivi 

söötmine toimub sele 4 a näidatud skeemi järgi. 

Tabel 10.1 

Otsiku ja abrasiivi tera suuruse valik lõigatava materjali tugevuse järgi 

Materjali paksus Safiirdüüsi diameeter Abrasiividüüsi Abrasiivi tera suurus 

(mm) 

(mm) diameeter (mm) (mm) 

3…5 0,25 0,8 0,06 – 0,15 

6…10 0,33 1,2 0,10 – 0,25 

11…60 0,45 1,6 0,20 – 0,55 

Peamine lõikevõimsuse mõjutaja on vee rõhk. Rõhu lisamine kasvatab läbi safiirdüüsi voolava 

vee kiirust ja koos sellega saab ka abrasiiv teatud määral suurema kiiruse enne kokkupuudet 

lõigatava materjaliga. Kiiruse lisandudes võib vesi kaasa kanda rohkem abrasiivi ning veejoa 

energia ja lõikamisevõimsus kasvab. Sellest lähtuvalt tuleks kasutada suurimat võimalikku 

110

veerõhku ja abrasiivikogust. Arvesse tuleb võtta ka teisi mõjusid, mille rõhu kasvamine endaga 

kaasa toob. 

- Abrasiividüüsi kulumine kiireneb (sele10.11); 

- Joa laminaarsus halveneb; 

- Vee kokku pressimisest tekkivad energiakaod kahanevad; 

- Väljumise kasutegur Cd kahaneb; 

- Saavutatav lõikesügavus kasvab (sele 10.12); 

- Pinna kvaliteet ja lõikepind paranevad (sele 10.13); 

- Kulutused lõikamisele suurenevad; 

- Energia vajadused kasvavad; 

- Veelt abrasiivile ülekantava energia kasutegur paraneb kuni teatud optimumini; 

- Rõhuallika(pumba) hooldekulud kasvavad 

- Painduvate voolikute kasutamine piiratud (max rõhk 250 MPa) 

111 

Sele 10.11 Vee rõhu mõju abrasiividüüsi kulumisele 

Veedüüsi ava diameeter 0,229 mm; abrasiividüüsi pikkus 51 mm, wolframkarbiid, 

abrasiivi voolukiirus 3,78 g/s,abrasiivi liik Garnet, Mesh 100 

Sele10.12 Vee rõhu mõju lõikesügavusele hallmalmi lõikamisel erinevate voolukiiruste juures. 

Veedüüsi ava diameeter 0,254 mm, abrasiividüüsi ava diameeter 0,813 mm, abrasiividüüsi 

pikkus 51 mm abrasiivi liik Garnet, Mesh 80,lõikekiirus 2,5 mm/s

Sele 10.14 Lõikekiiruse mõju lõikesügavusele alumiiniumi lõikamisel. 

Abrasiivina kasutatakse granaati ja alumiiniumoksiidi (kuiva ja suspensiooni). Tera suurus 

Mesh 280.Vee rõhk 196 Mpa, abrasiividüüsi ava diameeter 1,5 mm, abrasiivi voolukiirus 6,7 

g/s, düüsi kaugus detailist 2mm. Abrasiivid: 1. Alumiiniumoksiid, kuiv 2. alumiiniumoksiid, 

suspensioon 3. granaat, suspensioon 

Sele 10.15 Düüsi ja detaili vahekauguse mõju lõikesügavusele. 

Vee rõhk 196 Mpa,a brasiividüüsi ava diameeter 1,5 mm,a brasiivi voolukiirus 6,7 g/s, 

abrasiivi liik alumiiniumoksiid, suspensioon,l õikekiirus 100 mm/min 

Tolerantsid ja pinnakvaliteet 

Vesilõikusega saavutatavad tolerantsid sõltuvad lõigatavast materjalist, selle paksusest, düüsi ja 

seadme jäikusest ja abrasiivist. Tavaliselt kõigub detaili mõõtude täpsus ± 0,06...0,25 mm 

vahel. Saavutatavad pinna karedused vahelduvad väga laiades piirides. Tavalised Ra väärtused 

metallide abrasiivlõikusel on vahemikus 1,6...6,3 µm. 

Erinevalt enamikest teistest lõikemeetoditest, muutub lõigatud pinna kvaliteet detaili pinnast 

kaugenedes. Üldjuhul on lõikepind ülaosast tasane, kuid tungides sügavamale, kaotab veejuga 

energiat ja hajub ning pinna kvaliteet halveneb. Joa hajumise mõjusid saab vähendada hoides 

pihustit võimalikult lõigatava detaili pinna lähedal. Veejoa hajumist saab vähendada lisades 

veele glütseriini või pikaahelalisi polümeere või siis vähendades lõikekiirust. Tavaliselt 

kasutatakse polümeere harilikul vesilõikusel, kus joa hajumine on tavaliselt alla 10 %. 

Abrasiivlõikusel on joa hajumine tunduvalt suurem. 

Detaili või düüsi liigutamiseks kasutatava seadme täpsusaste mõjutab lõigatud pinna kvaliteeti 

ja tolerantsi astet: 

ALIKO positsioneerimistäpsus ± 0,1 mm/m²; 

Laserle tolerants 0,2-0,5 mm; 

112

Savira OY/Prolaser OY lubavad vesilõikusele 0,1-0,2 ja abrasiivsele ±0,5 mm. 

Kaheteljelised NC-seadmed on suhteliselt lihtsalt programmeeritavad, kuid hea lõiketulemuse 

saavutamiseks tuleb arvestada veel paljude parameetritega. Näiteks täpsuse ja pinna kvaliteeedi 

säilitamiseks järskudes pööretes tuleb etteande kiirust parajal määral aeglustada. 

1. 10.3 Düüsid 

10.3.1 Düüside omadused 

Safiirdüüs on vesilõikussüsteemis tähtsal kohal, kuna tema ülesanne on tekitada laminaarne 

veejuga. Mõõtmetelt on ta väike: läbimõõduga umbes 2 mm ja kõrgusega 1 mm. Safiiris on ava 

diameetriga 0,075 kuni 0,50 mm, mida on nii täies pikkuses silindrilisi kui ka koonilise otsaga. 

Safiirdüüsi eluiga ulatub kuni 200 tunnini ja seda saab pikendada vee töötlemisega. 

Abrasiivdüüsi ülesanne on vee- ja abrasiivisegust moodustunud joa suunamine. Seda 

valmistatakse kõvasulamitest, tavaliselt volframkarbiidist. Düüside siseava diameeter on 

vahemikus 0,8 kuni 1,6 mm. [1] 

Düüsi sisediameeter määrab kindlaks selle, kui kiiresti ta kulub ning kui täpselt ja millise 

kiirusega saab lõigata. 

Väikese diameetriga düüsi omadused: 

Veidi parem lõiketulemus:pikem eluiga, parem täpsus, kitsam lõikesoon; 

Suure diameetriga düüsi omadused: lõiketulemus on langenud, lühem eluiga, väiksem täpsus, 

laiem lõikesoon. 

Vesilõikusseadmel on võimalik rakendada korraga mitu lõikepead. See on lihtne ja odav viis 

tootlikkuse tõstmiseks. Nad monteeritakse üksteise kõrvale ja samale kõrgusele. On vaja vaid 

suure võimsusega pumpa või siis mitut pumpa, mis suudaksid düüsid ära toita. Kuid sellega 

kaasneb ka teatud risk: kui kasvõi üks düüs ummistub või rikneb ootamatult, saavad ka teiste 

düüsidega lõigatavad detailid rikutud. 

Düüsi pikkus mõjutab otseselt selle võimet püsida fookuses. Tavaliselt on pikemad düüsid 

täpsemini fokuseeritud ja nendest väljuv juga väikesema hajuvusega. Selle tulemusena on 

võimalik saada veidi suurem täpsus, mis on tingitud ka lõikejoa kaardumine vähenemisest. 

Hinnavõrdlus. Vesilõokuse düüsi komplekt maksab 500 kuni 1000 dollarit (USD), samal ajal 

on abrasiivdüüsi komplekti hind 80 kuni 200 dollari piires. Abrasiivdüüs vajab veel abrasiivi 

toitesüsteemile täiendavat riistvara, mille hinnad on 500-st 20000 dollarini. Seega on 

abrasiivlõikuse kasutamine düüsi kulumise tõttu tunduvalt kulukam, sest hinnale lisandub ka 

veel abrasiivi kulu. [2] 

10.3.2 Düüside puudused 

Safiirdüüsi puudused. Palja veega lõikamisel võib vesilõikuse ainukeseks probleemiks pidada 

safiirdüüsi kulumist. Lisaks sellele võib ette tulla ka düüsi purunemist, ummistumist ja 

sadestumist. Purunemise ja ummistumise põhjuseks on ebapuhas vesi, mida on võimalik 

parandada läbisurutava vee filtreerimise teel. Sade koguneb düüsile järk-järgult vees sisalduvate 

mineraalainete tagajärjel, teiste sõnadega on selle põhjuseks kare vesi. Sellegi puuduse 

kõrvaldamiseks on soovitav vett eelnevalt erinevate meetoditega töödelda (iooni eraldus, vee 

pehmendamine ja pööratud osmoosi reaktsioon). Safiirdüüsi vahetamine võtab aega umbes 2 - 

10 minutit ja nende hind on suhteliselt madal (40 - 50 USD). Safiirdüüsi eluiga on 

abrasiivdüüsist keskmiselt 3 kuni 5 korda pikem. Kuid on ka müügil rubiin- ja teemantdüüse, 

mille hind küündib 1000 dollarini ning kõrgemalegi. Safiir ja rubiindüüs on virtuaalselt 

identsed, kui välja arvata nende värv. Põhjus, miks rubiin on punakat värvi, tuleneb tema 

kroomisisaldusest. Safiir on seevastu kõrge rauasisaldusega. Eluea poolest ületab teemant nii 

rubiini kui safiiri. Paratamatult et ole teemantdüüs hinnalt kõrge tema headuse poolest, vaid 

tema väikeste mõõtmete tõttu tööstuslikult keeruka valmistamise poolest. 

113

Abrasiivdüüsi puudused: Abrasiivdüüse on nii disainilt kui materjalilt väga erinevaid. Sellegi 

poolest on neil kõigil ühelaadsed puudused: 

Düüsi lühike eluiga. Abrasiivlõikus on võimeline lõikama pea kõiki materjale - kaasa arvatud 

enda düüsi materjal. Võimalik on düüsi ummistumine: Tavaliselt põhjustavad seda abrasiivis 

olevad suuremad terakesed. Kunagi oli see suureks probleemiks, kuid tänapäeval tuleb seda 

tänu abrasiivi kvaliteedi paranemisele ja düüsi materjali kvaliteetsuse tõusule ette harvemini. 

Abrasiivdüüsi kasutusiga sõltub kasutatavast abrasiivist ja selle omadustest (tera suurus, 

kõvadus). Kõvasulamitest valmistatud düüside eluiga on kuni 10 tundi. Uute keraamiliste 

materjalide kasutuselevõtuga on suudetud düüsi eluiga tõsta kuni 50 tunnini. 

Üheselt on raske paika panna, millal abrasiivdüüs on lõplikult kulunud, aga mida rohkem ta 

kulub, seda ebaefektiivsemaks muutub lõikamine. Lisaks hakkab ka kulumine kiirenema. 

Kulunud düüsi võib väga edukalt kasutada näiteks väikest täpsust nõudvate detailide lõikamisel. 

Seetõttu ei ole alati otstarbekas kasutada uut kulumata düüsi [2]. 

2. 10.4 Abrasiivid 

Põhilised abrasiivid, mida tänapäeval kasutatakse, on granaat (garnet), kvarts või oliviin. 

Abrasiivina võib kasutada ka alumiiniumoksiidi, pliikarbiidi, terasliiva, vasesulatusräbu või 

klaaskuule. 

Populaarseim abrasiiv on tänapäeval granaat. Tema hind võrreldes teiste levinud abrasiividega 

on mõnevõrra kõrgem, kuid vastukaaluks on ta parema lõikekarakteristikaga. Granaadi 

abrasiiviteral on teravad nurgad ja ta on suhteliselt tugev, mis annab võimaluse lõigata 20 kuni 

50 % kiiremini. Oma kõva ja tugeva tera tõttu on granaati võimalik kasutada mitmekordselt, 

kuid selleks on vaja spetsiaalset seadet, mis abrasiivi muust lõikejäägist eraldab. Üheks 

selliseks on WARD 24 (Waterjet Abrasive Recycling Dispenser), mis peseb, puhastab ja 

kuivatab abrasiivi, et seda uuesti kasutada. See seade ei aita vähendada ainuüksi abrasiivi 

kogumismahuti tühjendamisega seotud kulusid, vaid radikaalselt vähendab uue abrasiivi ostu 

kulusid. 

Granaat on inertne abrasiiv, mis tähendab, et ta ei reageeri teiste mineraalide, ühendite ega 

kemikaalidega. Granaadiga lõikamisel tekib vähem tolmu. 

Abrasiivitera suurus on tavaliselt 0,2 kuni 0,6 mm vahel ja kõvadus 5,5 kuni 8 Mohsi skaala 

järgi. Tera suurust tähistatakse keskmise terana. See on suurus, mis oleks abrasiiviteral, kui nad 

kõik oleksid kerakujulised, ühesuurused ja nende kogu pindala oleks sama suur kui tõelistel 

teradel. 

Abrasiivid juhitakse veejoasse kas kuivana või vee ja abrasiivi seguna ehk suspensioonina. 

Suspensiooni kasutamisest võib kasu olla eriti kõvade materjalide nagu keraamiliste ja 

komposiitmaterjalide lõikamisel. Suspensioonis kasutatakse abrasiivina alumiiniumoksiidi, mis 

on väga peeneteraline (0,04 mm). Suspensiooni kasutades võib abrasiivi kasutada uuesti 

vahekorras: 50% uut ja 50% kasutatut. 

Peenema abrasiiviga saavutatakse parem pinna kvaliteet, mis võib mõnel juhul olla omaette 

eesmärgiks. Maksimaalse lõikekiiruse korral tuleb valida võimalikult jämedateraline abrasiiv, 

nagu näiteks 60 mesh või 80 mesh. Kui aga soovitakse siledat pinda, tuleb valida peeneteraline 

abrasiiv (100, 120, või 150 mesh). Loomulikult tuleb arvestada ka düüsi omadusi. 80 mesh on 

abrasiivide seast populaarseim ja tema järele on suur nõudlus. Et teha kindlaks abrasiivide 

sobivust, on lõigatud erinevate abrasiividega samadel lõikekiirustel ning võrreldud saavutatud 

lõikesügavusi (sele 3.15). 

Materjali lõikamisel on lõikepind ülaosast tasane ja parima kvaliteediga. Üldjuhul kaotav 

veejuga sügavuse kasvades energiat ja hajub, mistõttu pinna kvaliteet halveneb, kusjuures 

abrasiivijoa hajumine on veejoaga võrreldes tunduvalt suurem. Joa hajumise vähendamiseks on 

võimalik vette lisada glütseriini, pikaahelalisi polümeere või siis vähendada lõikekiirust ning 

viia juga võimalikult lähedale lõigatava detaili pinnale. Polümeere enamjaolt abrasiivlõikuse 

puhul ei kasutata. [1] 

114

Üldiselt on granaat selline abrasiiv, mis sobib paljude materjalide lõikamiseks. Kõige 

populaarsem on ta just oma mitmekülgsuse poolest. Suurem hulk teisi abrasiive on kasutatavad 

ühespetsiifiliste materjalide lõikamisel. Näiteks alumiiniumi lõikamisel on otstarbekam 

kasutada pehmemat abrasiivi. Selline strateegia võimaldab lõigata veidi aeglasema kiirusega, 

samas saab sellega vähendada düüsi kulumist. Seetõttu ei ole vajalik kasutada kallist abrasiivi. 

Abrasiivi ostmisel ei tohiks siiski lähtuda vaid hinnast. Eri kaubamärkidega tooted on ka väga 

erinevate hindadega. Abrasiivi kvaliteetsuse määravad paljud faktorid. Kallimate abrasiivide 

puhul on võimalik saada parem pinnakvaliteet, lõikekiirus on suurem ning esineb vähem düüsi 

kulumist ja ummistumist. 

Inimtervise seisukohalt ei ole soovitav kasutada kvartsil baseeruvaid abrasiive. Need loovad 

lõikamisel tekkiva tolmu tõttu soodsad eeltingimused kopsuvähi tekkeks. Ohtu on võimalik 

mõningal määral vältida separaatorite kasutamisega. Sellise abrasiivi hulka kuulub näiteks ka 

harilik rannaliiv, mille kasutamise pealt ei ole otstarbekas raha kokku hoida. 

Abrasiive iseloomustab rida tegureid, mida tuleks nende hankimisel silmas pidada: 

115 

- Topeltsõelutud abrasiiv: See tähendab, et abrasiivist on eemaldatud nii liiga suured kui 

ka väikesed osakesed. Tulemuseks on kindla tera suurusega abrasiiv, düüsi pikem 

eluiga, ja paremad lõiketulemused. 

- Teravus: Mida teravam on abrasiivosake, seda paremini ta materjali lõikab. 

- Puhtus: Eelistada tuleks puhast abrasiivi. Tihti pakutakse granaati, millesse on segatud 

ka teisi abrasiive. Kindlasti kannatab selle all lõiketulemus. 

- Kõvadus: Abrasiivi kõvaduse kasvades kasvab ka lõikekiirus. Loomulikult tuleb 

pehmemate materjalide lõikamisel kasutada siiski pehmemaid abrasiive. 

- Hind: Kallimad abrasiivid on puhtamad ja seega vähendavad tunde kestvaid 

lõikeprotsesse. Abrasiivi pealt võib küll kokku hoida, kuid siis tuleb arvestada ka 

teatava tootlikkuse langusega. 

3. 10.5 Vesilõikuse eelised ja puudused 

Võrreldes teiste mehhaaniliste ja termiliste lõikamismeetoditega, on abrasiivsel vesilõikusel 

suurel hulgal eeliseid, mis teevad ta paljudes juhtudel konkurentsivõimeliseks, kuna ta on 

meetodina suhteliselt lihtne. Puudusteks on tal mitmed piirangud. 

Eelised: 

- Suur lõigatavate materjalide valik. Abrasiivese vesilõikusega suudetakse lõigata pea 

kõiki materjale, ka kiudarmeeritud materjale. Erandiks on karastatud klaas, mis puruneb 

lõikamisel tekkivate sisepingete tagajärjel. Samuti ei sobi veega lõikamiseks mõningad 

kõvad keraamilised materjalid, sest nende materjalide kõvadus peab olema väiksem 

kasutatava abrasiivi omast. 

- Lõikeprotsess ei mõjuta materjale termiliselt. See on vesilõikuse suurim eelis 

võrreldes teiste töötlemismeetoditega. Vesilõikuse kasutamine on eriti sobiv 

temperatuuritundlike metallide lõikamiseks, nagu näiteks titaan ja kõrglegeeritud terased. 

Lõiketsoonis ei teki mingeid soojuslikke deformatsioone, struktuurimuutust (karastumist) 

ega eraldu mürgiseid aure. Detaili temperatuur ei tõuse tavaliselt üle 70°C, mis mõjub ka 

detaili täpsusele. Põhiliseks temperatuuri tõusmise põhjuseks on abrasiivosakeste 

põrkumine vastu lõigatavat materjali. 

- Kiire seadistavus ja programmeeritavus. Vesilõikuspead on lihtne liita erinevat 

automaatseadmetega nagu näiteks koordinaatlaud ja robot. Kuna on vaid üks lõikeriist, 

siis ei ole vaja programmeerida lõikeriista vahetust. Mõnes süsteemis koosneb programm 

vaid detaili joonisest, mille aluseks saab võtta hariliku AutoCAD’is valmistatud joonise. 

- Detaili piiranguteta lõikejooned. Tänu veejoa väikesele diameetrile saab tekitada 

teravaid nurki. Detaili lõikamist saab alustada ja lõpetada suvalises punktis.

- Suur lõikekiirus. Seda võib väita sel juhul, kui on tegu pehmete materjalidega ja 

keeruliste lõikejoontega. Teiste meetodite puhul võtaks selline lõikamine tunduvalt 

rohkem aega või osutuks hoopis teostamatuks. 

- Hea pinnakvaliteet. Õigete lõikerežiimide kasutamise tulemusena saadakse enamike 

lõigatavate materjalide puhul pinnakvaliteet (kohati peegelsile), mis ei vaja järeltöötlust 

ja on piisav lõplikuks tulemuseks. Kuid mida paksemat ja kõvemat materjali lõigata, siis 

seda halvemaks kvaliteet muutub. Seda ennekõike seetõttu, et veejuga aeglustub, hajub ja 

kaardub. 

- Väikesed lõikejõud. Kuna veejuga on peenike, ei mõju lõigatavale materjalile suurt 

lõikejõudu ega külgjõude. Seega saab detaili kahekoordinaatse pingi töölauale kinnitada 

suuremate kinnitamisteta. 

- Väikene materjalikulu. Kuna veejuga on väga peenike (palja veega 0,1 - 0,4 mm ja 

abrasiivjoal 0,5 – 1,5 mm), on ka materjalikulu väike. Lõikepea ühest punktist teise 

viimiseks puudub vajadus teha liigseid lõikeid. 

- Lihtne hooldada. Seda seadme lihtsuse tõttu. 

- Keskkonnasõbralik. Vesilõikus ei kujuta endast ümbritsevale keskkonnale mingisugust 

ohtu. Lõikejääkideks on abrasiiv, lõigatav materjal ja vesi. Enamasti võib tekkinud vee ja 

abrasiivijäägi vabalt loodusse paisata. Kui on tegu suurel hulgal toksilise ainega nagu 

näiteks seatina, tuleb vesi filtreerida ja lõikejäägid vastavalt olukorrale töödelda. 

Puudused: 

- Piiratud materjali paksus. Abrasiivse veejoa läbitungimisvõime on piiratud, kuna 

lõikekiirus- ja sügavus kahanevad eksponentaalselt materjali paksuse kasvades. 

- Düüsi kulumine. Kõrgsulamist valmistatavate düüside eluiga ulatub vaid mõne kasutus 

tunnini. Uute keraamiliste düüsidega on suudetud seda arvu tõsta kümneid kordi, ulatudes 

50 kuni 100 tunnini. Selline düüs maksab 2000 kuni 3500 krooni. Düüsi kulumine 

moodustab suure osa kõikidest kulutustest. 

- Materjal märgub. See võib olla probleemiks poorsete materjalide lõikamisel. Õigete 

lõikerežiimide korral on märgumist võimalik vähendada. 

- Suur müratase. Suurimateks müraallikateks on tekitatav veejuga, surveseade ja veejoa 

sumbumine töölaual. Vesilõikuse puhul ulatub see 85 kuni 95 dB-ni, abrasiivse 

vesilõikuse korral isegi 120 dB-ni. Suurimat müra tekitab lahtine veejuga. Mürataset on 

võimalik vähendada düüsi isoleerimisega, düüsi ja detaili vahe vähendamisega ning 

veejoa summutamisega peale detaili läbimist. 

- Abrasiivtolm. Abrasiivliiva käsitlemine ja liiva jäämine lõigatud detailide pinnale ning 

tööruumidesse tekitab riski tööohutuse seisukohalt. Kvartsliivas sisalduv pliioksiid võib 

tekitada raske kopsuhaiguse (silikoos). Kvartsliiva kasutamine tehnilistel otstarvetel on 

paljudes riikides keelatud. 

- Ohutus. Vesilõikuse teeb ohtlikuks eelkõike tema näilik ohutus. Paljas veejuga muutub 

inimesele ohtlikuks umbes 0,5 meetri kaugusel düüsist, kuid abrasiivjuga ei kaota oma 

jõudu isegi 6 meetri kaugusel allikast. Sellised ohud varitsevad enamasti 3D vesilõikuse 

puhul, kuna kahekoordinaatse pingi puhul on tavaliselt juga suunatud alla ja ei kujuta 

endast sellist ohtu. 

- Hind. Vesilõikust kasutusele võttes tuleb teha suur investeering seadmetesse. Seadmete 

hinnad on suurusjärgus 1,5 miljonist kroonist kuni 3 miljoni kroonini. [1] 

Abrasiivse vesilõikuse rakendused 

Vesilõikust on õnnestunult rakendatud sadades tehastes kümnetes eri maades. Tüüpilisemad 

tööstusalad, kus vesilõikust rakendatakse on: 

- Autotööstus; 

- lennuki- ja kaitsetööstus; 

- ehitusmaterjalidetööstus; 

116

- elektroonikatööstus; 

- klaasi- ja keraamikatööstus; 

- pakkimistööstus; 

- toiduainetetööstus; 

- laevatööstus; 

- kummi-ja tihenditööstus. 

Sirge lõikuse puhul ei ole abrasiivne vesilõikus tavaliselt konkurentsivõimeline meetod 

võrreldes mehhaaniliste või termiliste lõikemeetoditega. Õhukeste plaatide lõikamisel 

saavutatakse näiteks laser- ja plasmalõikusega suuremad lõikekiirused kui vesilõikust 

kasutatades. Eriti kõvasid ja kuumakartlikke aineid töödeldes või keerulisi kujundeid lõigates 

võib vesilõikus osutuda majanduslikult tasuvaks lahenduseks. 

117 

Sele 10.16. Vesilõikuse põhimõtteskeem 

Sele 10.17. Vesilõikusseadme üldvaade

Sele 10.18 Näited vee- ja abrasiivse joaga lõigatud detailide 

118

4.1 Ülevaade lehtmetalli vormimise paindlike tehnoloogiate arengust

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?