DÄlenà plechu a profilu stÅÃhánÃm
DÄlenà plechu a profilu stÅÃhánÃm
DÄlenà plechu a profilu stÅÃhánÃm
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
TECHNOLOGIE II<br />
(tváření kovů a plastů)<br />
Cvičení č. 05: Dělení plechů a profilů stříháním,<br />
střižné nástroje, technologie přesného stříhání,<br />
zvláštní způsoby dělení materiálu<br />
Autor přednášky: Ing. Jiří SOBOTKA, Ph.D.<br />
Pracoviště: TUL – FS, Katedra strojírenské technologie
2<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Opakování z 4. cvičení<br />
- technologie protlačování (stav napjatosti)<br />
- základní způsoby protlačování<br />
- úprava polotovaru a nástroje pro protlačování (fosfátování,…)
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Základní definice a názvosloví<br />
Proces stříhání<br />
- technologie plošného tváření → proces plastické deformace vedoucí k trvalému<br />
porušení soudržnosti materiálu<br />
- postupné nebo současné oddělování části mat. v celém průřezu podél křivky střihu<br />
Základní schéma stříhání<br />
- nástroj - střižný nástroj SK – střižník<br />
- výrobek - výstřižek SC – střižnice<br />
m S – střižná mezera (x v S – střižná vůle)<br />
3
4<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Základní definice a názvosloví<br />
Proces stříhání<br />
- technologie plošného tváření → proces plastické deformace vedoucí k trvalému<br />
porušení soudržnosti materiálu<br />
- postupné nebo současné oddělování části mat. v celém průřezu podél křivky střihu<br />
Stav napjatosti u technologie stříhání<br />
- smyková napjatost<br />
- čistý smyk:<br />
|s x | = |s y |
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
1. fáze (pružná fáze)<br />
Proces stříhání<br />
- dosednutí STR na materiál → tlaková napjatost<br />
- oblast pružných deformací (mat. se pružně vtlačuje a ohýbá)<br />
- velikost: 5 -10 % tl. materiálu<br />
2. fáze (tvárný fáze)<br />
- nástroj (STR) vniká do materiálu → ohýbání materiálu<br />
- oblast plastických (trvalých) deformací<br />
- na konci této fáze je napětí blízko meze pevnosti ve smyku<br />
- velikost: 10 - 25 % tl. materiálu<br />
3. fáze (fáze porušení materiálu – fáze smyku)<br />
- c. od 1/3 tl. materiálu → na hranách tvorba mikrotrhlin → rychlé rozšíření (makrotrhliny)<br />
- rychlost šíření trhlin = f(mechanické vlastnosti materiálu, tloušťka, m S ,…)<br />
- na konci této fáze → úplné oddělení materiálu (vznik otřepu – „4. fáze“)<br />
5
6<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Vliv nastavení velikosti střižné mezery m S při procesu stříhání
7<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Nastavení velikosti střižné mezery m S pro různé materiály<br />
Hlubokotažné materiály X (Vysoko)pevnostní materiály<br />
2. fáze (k R m ) – zpevnění materiálu; 3. fáze (za R m ) – mikrotrhliny (porušení materiálu)<br />
- dominantní vliv má oblast porušení - rozhoduje oblast tvárné fáze<br />
- není tak veliké zpevnění → nastavit ↓ m S - velké zpevnění (optimální m S )
8<br />
Střižné nástroje<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Jednoduchý střižný nástroj<br />
Postupový střižný nástroj<br />
Sloučený střižný nástroj
9<br />
Střižné nástroje<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Jednoduchý střižný nástroj<br />
Postupový střižný nástroj<br />
Sloučený střižný nástroj
10<br />
Střižné nástroje<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Jednoduchý střižný nástroj<br />
Postupový střižný nástroj<br />
Sloučený střižný nástroj
11<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Dělení materiálu na pákových nůžkách<br />
Způsoby dělení materiálu
12<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Stříhání na tabulových nůžkách<br />
Způsoby dělení materiálu
13<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Stříhání na tabulových nůžkách<br />
a) λ = 0° (přímý střih)<br />
Způsoby dělení materiálu<br />
F<br />
s = → F = s S<br />
S<br />
F S k S<br />
= 0,8<br />
R<br />
= S<br />
str<br />
(pro stříhání)<br />
(střižný odpor)<br />
m<br />
S<br />
s = k S<br />
str<br />
Př.<br />
Síla<br />
Výpočet síly a práce pro přímý střih<br />
b = 1000 mm<br />
t = 1 mm<br />
FS<br />
= 0,8<br />
R m S str → F = bt<br />
F S<br />
= 1000<br />
S<br />
S<br />
S<br />
k – koeficient zaplnění (z diag. F-s)<br />
Práce A = k F z → A = 0,5<br />
1000<br />
t<br />
S <br />
A = 500<br />
S<br />
S
14<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Stříhání na tabulových nůžkách<br />
Způsoby dělení materiálu<br />
a) λ ǂ 0° (šikmý střih)<br />
F S = k S<br />
S<br />
str<br />
=<br />
0,8<br />
R<br />
m<br />
S<br />
str<br />
t ´ t<br />
tg = → b =<br />
´<br />
b tg<br />
z<br />
tg = → z = btg<br />
b<br />
Př.<br />
Síla<br />
Výpočet síly a práce pro přímý střih<br />
b = 1000 mm<br />
t = 1 mm<br />
FS<br />
= 0,8<br />
R m S 1 ´<br />
str → F S = S b<br />
t<br />
2<br />
2<br />
1 t<br />
FS<br />
= S → FS<br />
= 5,<br />
7<br />
S<br />
2 tg<br />
Práce A = k F z → A = 15,<br />
7<br />
S btg<br />
A =<br />
S <br />
498<br />
S
15<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Stříhání na tabulových nůžkách<br />
Způsoby dělení materiálu<br />
a) λ ǂ 0° (šikmý střih)<br />
F S = k S<br />
S<br />
str<br />
=<br />
0,8<br />
R<br />
m<br />
S<br />
str<br />
t ´ t<br />
tg = → b =<br />
´<br />
b tg<br />
z<br />
tg = → z = btg<br />
b<br />
Př.<br />
Síla<br />
Výpočet síly a práce pro přímý střih<br />
b = 1000 mm<br />
t = 1 mm<br />
FS<br />
= 0,8<br />
R m S 1 ´<br />
str → F S = S b<br />
t<br />
2<br />
2<br />
1 t<br />
FS<br />
= S → FS<br />
= 5,<br />
7<br />
S<br />
2 tg<br />
Práce A = k F z → A = 15,<br />
7<br />
S btg<br />
A =<br />
S <br />
498<br />
S
16<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Způsoby dělení materiálu<br />
Stříhání na tabulových nůžkách<br />
- srovnání přímého a šikmého střihu<br />
Síla<br />
Práce<br />
F S<br />
FS<br />
= 1000<br />
S A = 500<br />
S<br />
= 5,7<br />
<br />
S A = 498<br />
S<br />
(přímý střih)<br />
(šikmý střih)<br />
- další aspekty (hluk, rázy, ohýbání materiálu,…)
17<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Stříhání na kotoučových nůžkách<br />
Způsoby dělení materiálu<br />
- velkosériová výroba<br />
- 2 přesazené kotouče (různé uspořádání nožů – např. 2-kuželový a válcový kotouč)
18<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Stříhání a dělení profilů<br />
Způsoby dělení materiálu<br />
- trubky, tyče, …<br />
- často pevný a pohyblivý nůž<br />
- tvar střižnice bývá totožný s tvarem <strong>profilu</strong> (↓ vedlejší deformace)<br />
- ↑ míst (bodů) dotyku ↑ kvalita střihu
19<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Stříhání a dělení profilů<br />
Způsoby dělení materiálu<br />
- trubky, tyče, …<br />
- často pevný a pohyblivý nůž<br />
- tvar střižnice bývá totožný s tvarem <strong>profilu</strong> (↓ vedlejší deformace)<br />
- ↑ míst (bodů) dotyku ↑ kvalita střihu
20<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
Základy technologií přesného stříhání<br />
- „konvenční“ technologie stříhání → určitá jakost, drsnost povrchu a přesnost rozměrů<br />
- pro ↑ procesu stříhání → eliminovat tahové složky od ohybového namáhání (↓ m S )<br />
→ v místě střihu je snahou vytvořit pro střih příznivou<br />
tlakovou napjatost („pěchovat“ materiál do místa střihu)<br />
- energeticky náročné
21<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
1) Stříhání bez vůle (↓ m S ↑ 2. fáze ↓ 3. fáze)<br />
- stříhání se zaoblenou střižnou hranou (SK nebo SC bez břitu)<br />
- zaoblení střižné hrany (druhá část je nabroušena)<br />
Kvalitní povrch díry<br />
Kvalitní povrch výstřižku
22<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
2) Stříhání se zápornou střižnou mezerou (↓ m S ↑ 2. fáze ↓ 3. fáze)<br />
- SK > SC (vyvolá tlaková napětí)<br />
- velké ↑ F S
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
3) Stříhání s přidržovačem (tahová napjatost)<br />
- použití přidržovače → další tlaková složka napětí<br />
- ↓ ohýbání okrajů výstřižku<br />
Běžné (konvenční) stříhání<br />
23
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
3) Stříhání s přidržovačem (tahová napjatost)<br />
- použití přidržovače → další tlaková složka napětí<br />
- ↓ ohýbání okrajů výstřižku<br />
Principy přesného stříhání<br />
24
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
4) Stříhání s nátlačnou hranou (tahová napjatost)<br />
- v oblasti střižného obvodu je prolisována nátlačná hrana<br />
- velmi efektivní (blízko 3-osé tlak. napjatosti)<br />
- velké tloušťky → 2 nátlačné hrany<br />
→ 1 na SK a 1 na SC<br />
Principy přesného stříhání<br />
25
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
5) Stříhání s nátlačnou hranou a protitlakem (tahová napjatost)<br />
- protitlak umožňuje odpružený spodní lisovník<br />
Principy přesného stříhání<br />
26
27<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
6) Přistřihování (+ kalibrace)<br />
Technologie a způsoby přesného stříhání<br />
- stříhání na přesné rozměry<br />
- nejprve běžné stříhání → pak přistřihování popř. kalibrace
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Řezání vodním paprskem<br />
Zvláštní způsoby dělení materiálu<br />
- stlačení řezné kapaliny na 500 až 4000 barů → tryska řezací hlavy (Ma 3)<br />
- průměr paprsku: c. od 0,7 do 1,5 mm<br />
- abrazivní paprsek (AWJ) – přísadou nejčastěji granát<br />
Výhody<br />
- tloušťky až 200 mm<br />
- není HAZ<br />
- bez škodlivých emisí<br />
- snadná automatizace<br />
Nevýhody<br />
- koroze<br />
- ↑ hladina hluku<br />
- ekon. nákladné<br />
- specifický charakter<br />
řezné hrany<br />
28
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Řezání laserem (LASER)<br />
Zvláštní způsoby dělení materiálu<br />
- cílem je odpaření materiálu co nejrychleji při zachování minimální HAZ<br />
- prům. aplikace: koaxiální přívod laserového svazku a proudu plynu (reaktivní a inertní)<br />
- mnoho rozdílných konstrukcí (Plynové CO 2 lasery, Nd:YAG lasery, diodové lasery,…)<br />
Výhody<br />
- vhodné pro mnoho materiálů<br />
- velká rychlost řezání<br />
- vysoká kvalita řezu<br />
- automatizace<br />
Nevýhody<br />
- HAZ (ale úzká)<br />
- velmi ekon.<br />
nákladné<br />
- omezeno tloušťkou<br />
řezaného materiálu<br />
29
30<br />
Dělení <strong>plechu</strong> a <strong>profilu</strong> stříháním<br />
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Řezání plazmou<br />
Zvláštní způsoby dělení materiálu<br />
- speciální stav plynů (1923 – I. Langmuir) – elektricky vodivý plyn o vysoké teplotě<br />
- u řezání (i svařování) slouží plazma vlastně jako „médium“ pro přenos tepelné energie<br />
- základní typy: vzduchová plazma, vodou stíněná plazma a Fine Focus plazma<br />
Výhody<br />
- téměř jediná možnost při řezání slitin hliníku a<br />
vysokolegovaných ocelí (pro střední a velké tl.)<br />
- pro ↓ HAZ a hluku lze řezat pod vodou<br />
- snadná automatizace<br />
Nevýhody<br />
- HAZ (větší než u laseru)<br />
- tvorba otřepu z roztaveného kovu na<br />
spodní hraně řezu<br />
- velmi náchylné na správné nastavení parametrů
TKP<br />
Cvičení č. 5<br />
Děkuji za pozornost.
Change language