PROJEKT MODULÁRNÍ VZDĚLÁVÁNÍ DOSPĚLÝCH S VYUŽITÍM E-LEARNINGU
STŘEDNÍ ŠKOLA TECHNICKÁ ŽĎÁR NAD SÁZAVOU
ING. JAROSLAV BUCHTA
ZÁMEČNÍK UČEBNÍ TEXTY PRO KURZY VE STROJÍRENSKÝCH PROFESÍCH
ČERVEN 2008
OBSAH: A.1.E.2.1.001.............................................................................................................................. 7 Orientace ve strojírenských normách a v technické dokumentaci strojů, přístrojů a zařízení ... 7 Základy technické dokumentace ............................................................................................ 7 1. Význam a úkoly technického zobrazování..................................................................... 7 1.1. Druhy norem, třídění ............................................................................................... 7 1.2. Druhy a formáty výkresů......................................................................................... 8 1.3. Úprava výkresového listu, popisové pole ............................................................. 10 1.4. Čáry na technických výkresech ............................................................................. 11 1.5. Technické písmo ................................................................................................... 12 1.6. Měřítka zobrazování .............................................................................................. 13 2. Pravidla pro zobrazování na výkresech ........................................................................ 14 2.1. Názorné zobrazování- axonometrické promítání .................................................. 14 2.2. Pravoúhlé promítání .............................................................................................. 15 2.3. Řezy a průřezy ....................................................................................................... 19 3. Hlavní zásady pro kótování .......................................................................................... 26 3.1. Soustavy kót .......................................................................................................... 27 3.2. Způsoby kótování jednotlivých tvarů .................................................................... 30 3.2. Kótování polohy prvků.......................................................................................... 34 4. Předepisování přesnosti rozměrů, tvaru a polohy ........................................................ 36 4.1. Tolerování rozměrů ............................................................................................... 36 4.1.1.Základní pojmy ................................................................................................... 36 4.1.2. Uložení, toleranční soustavy .............................................................................. 38 4.2. Zápis mezních úchylek a tolerancí na výkresech .................................................. 40 4.3. Mezní úchylky netolerovaných rozměrů ............................................................... 41 5. Předepisování jakosti povrchu ..................................................................................... 43 5.1. Předepisování drsnosti povrchu ............................................................................ 43 5.2. Předepisování úpravy povrchu a tepelného zpracování ........................................ 45 6. Výrobní výkresy ........................................................................................................... 46 6.1. Výkres součástí ..................................................................................................... 46 6.2. Značení změn na výkresech .................................................................................. 47 6.3. Doplňující údaje výkresu ...................................................................................... 48 6.4. Výkresy sestavení .................................................................................................. 48 6.5.Seznam položek...................................................................................................... 48 2. A.2.E.2.1.910........................................................................................................................ 50 Volba postupu práce a technologických podmínek, potřebných nástrojů, pomůcek a materiálů pro ruční a strojní obrábění a tvarování kovových součástí ..................................................... 50 2.Technologické postupy ..................................................................................................... 50 2.1. Části technologického postupu.................................................................................. 50 2.2. Určení výchozího polotovaru .................................................................................... 51 2.3. Určení technologických základen ............................................................................. 51 2.4. Určení počtu a pořadí operací ................................................................................... 52 2.5. Vypracování technického postupu ............................................................................ 53 3. C.1.E.2.1.001 ........................................................................................................................ 55 Ruční obrábění a zpracovávání kovových materiálů, popř. plastů .......................................... 55 1. Měření .............................................................................................................................. 55 1.1. Měřidla ...................................................................................................................... 55 1.2. Nepřesnosti a chyby při měření ................................................................................. 56 1.3. Teplota při měření ..................................................................................................... 57
3
1.4. Měření délek .............................................................................................................. 57 1.4.1. Jednoduchá měřidla na měření délek ................................................................. 57 1.4.2. Posuvná měřítka ................................................................................................. 58 1.4.3. Mikrometry......................................................................................................... 61 1.4.4. Kalibry ................................................................................................................ 64 1.4.5. Rovnoběžné základní měrky .............................................................................. 66 1.4.6. Tvarové kalibry - šablony .................................................................................. 67 1.4.7. Číselníkové měřicí přístroje ............................................................................... 68 1.4.8. Kontrola a měření úhlů ....................................................................................... 69 2. Řezání materiálu ............................................................................................................... 72 2.1.Ruční řezání................................................................................................................ 73 2.2. Strojní řezání ............................................................................................................. 75 3. Pilování............................................................................................................................. 77 3.1. Tvary zubů u pilníků ................................................................................................. 77 3.2. Druhy pilníků ............................................................................................................ 78 3.3. Pravidla pro pilování ................................................................................................. 79 3.4. Uspořádání pracoviště ............................................................................................... 80 4. Stříhání materiálu ............................................................................................................. 82 4.1. Stříhání ručními nůžkami .......................................................................................... 82 4.1.1. Druhy ručních nůžek .......................................................................................... 83 4.2. Stříhání pomocí pákových, tabulových a strojních nůžek......................................... 83 4. D.1.E.2.1.009........................................................................................................................ 85 Výroba jednoduchých součástí na běžných druzích obráběcích a dalších strojů ..................... 85 1. Základy strojního obrábění............................................................................................... 85 1.1. Soustružení .................................................................................................................... 85 1.1.1. Soustružnické nože ................................................................................................. 87 1.1.2. Upínání obrobků na soustruhu ............................................................................... 88 1.1.3. Upínání soustružnických nožů ............................................................................... 89 1.1.4. Druhy soustruhů ..................................................................................................... 89 1.1.5. Základní práce na soustruhu ................................................................................... 94 2. Frézování .......................................................................................................................... 95 2.1. Frézy .......................................................................................................................... 95 2.2. Upínání fréz ............................................................................................................... 97 2.3. Upínání obrobků ........................................................................................................ 97 2.4. Druhy frézek .............................................................................................................. 98 2.5. Frézařské práce ........................................................................................................ 100 3. Hoblování a odrážení ..................................................................................................... 102 3.1. Hoblovací a obráběcí nože ...................................................................................... 102 3.2. Hoblovky a obrážečky ............................................................................................. 103 4. Vrtání, vystružování, vyvrtávání .................................................................................... 106 4.1. Vrtání ........................................................................................................................... 106 4.1.1. Druhy vrtáků ........................................................................................................ 106 4.1.2 Vrtačky .................................................................................................................. 108 4.1.3. Upínání vrtáků ...................................................................................................... 108 4.1.4 Upínání obrobků .................................................................................................... 109 4.1.5. Řezné podmínky ................................................................................................... 111 4.2 Zahlubování, zarovnávání ........................................................................................ 112 4.2.1. Druhy záhlubníků ............................................................................................. 112 4.3. Vyhrubování ............................................................................................................ 113 4.4. Vystružování ........................................................................................................... 113
4
4.4.2.Druhy výstružníků ............................................................................................. 114 4.4.3. Práce s výstružníky........................................................................................... 115 4.5. Vyvrtávání ........................................................................................................... 116 4.6.Pravidla pro bezpečné vrtání ................................................................................ 117 5. C.1.E.2.1.005 ...................................................................................................................... 118 Rovnání kovů pod lisem a pomocí ohřevu ............................................................................. 118 5. Rovnání .......................................................................................................................... 118 5.1. Rovnání rázem nebo tlakem za studena .................................................................. 118 5.2.Rovnání ohřevem ..................................................................................................... 119 5.3.Vyrovnávání hřídelů ................................................................................................. 119 5.3.1.Vyrovnávání hřídelů za studena ........................................................................ 119 5.3.2.Vyrovnávání hřídelů za tepla ............................................................................ 119 6. C.2.E.2.1.012 ...................................................................................................................... 121 Orýsování součástí a polotovarů s použitím měřidel, rýsovačského nářadí a pomůcek, popř. přístrojů .................................................................................................................................. 121 6. Rýsování na rýsovací desce............................................................................................ 121 6.1. Postup rýsování ....................................................................................................... 121 6.2. Rýsovačské nářadí a pomůcky ................................................................................ 122 6.3.Pravidla při orýsování .............................................................................................. 123 7. C.3.E.2.1.010 ...................................................................................................................... 126 Sestavování částí strojů, zařízení a výrobních linek a jejich montáž a oživování.................. 126 7.1. Montáž, ustavení a uvedení stroje do chodu ............................................................... 126 7.2. Základ a ukotvení stroje ............................................................................................. 127 7.3.Uložení na podlaze ....................................................................................................... 127 7.4.Uložení na základových blocích .................................................................................. 128 7.5. Příprava stroje k provozu ............................................................................................ 131 7.6.Zkouška zatížení stroje. ................................................................................................ 132 7.7. Postup prací při ustavování a uvádění strojů do chodu ............................................... 132 7.8. Kontrola tvaru a polohy............................................................................................... 133 7.8.1. Měření přímosti a rovinnosti ............................................................................ 133 7.8.2. Měření úhlů ...................................................................................................... 134 7.8.3. Kontrola souososti, obvodového a čelního házení ........................................... 135 8. C.4E.2.1.010 ....................................................................................................................... 137 Provádění údržby, rekonstrukcí, oprav a generálních oprav stojů a zařízení ......................... 137 8. Předpoklady a podmínky pro opravárenskou činnost .................................................... 137 8.1. Péče o stroje a zařízení ............................................................................................ 137 8.2. Zásady opravárenství............................................................................................... 139 8.2.1. Rozsah oprav, základní opravárenské úkony ................................................... 139 8.2.2.Prohlídky strojů a zařízení, nevyhnutelné opravy ............................................. 142 8.3. Všeobecné pokyny pro demontáž ........................................................................... 143 8.3.1. Kontrola a tříděni součástí................................................................................ 144 8.4. Hlavní druhy technologií oprava renovací .............................................................. 145 8.4.1. Mechanické obrábění ....................................................................................... 145 8.4.2. Tváření ............................................................................................................. 146 8.4.3. Svařování a navařování ................................................................................... 147 8.4.4. Metalizace ........................................................................................................ 148 8.4.5. Galvanizace ...................................................................................................... 150 8.4.6.Fosfátováni ........................................................................................................ 151 9. C.6.E.2.1.031 ...................................................................................................................... 152 Používání různých prostředků pro manipulaci s ocelovými konstrukcemi a jejich částmi.... 152
5
Manipulační prostředky a zařízení ..................................................................................... 152 1.PROSTŘEDKY PRO ZDVIH .................................................................................... 152 1.1. Zdviháky.............................................................................................................. 152 1.2. Navíjedla ............................................................................................................. 154 1.3. Kladkostroje ........................................................................................................ 155 2. PROSTŘEDKY PRO POJEZD ................................................................................. 158 3. PROSTŘEDKY PRO POJEZD A STOHOVÁNÍ ..................................................... 159 10. D.1.E.2.1.021.................................................................................................................. 161 Ohýbání a zkružování plechů, trubek, kovových tyčí a profilů na strojních ohýbačkách, zkružovacích aj. strojích ......................................................................................................... 161 10.1. Sekání .................................................................................................................... 161 10.1.1. Druhy sekáčů .................................................................................................. 162 10.1.2. Pracovní a bezpečnostní pravidla při sekání .................................................. 162 10.2. Vysekávání ............................................................................................................ 163 10.3. Rovnání ................................................................................................................. 164 10.3.1. Rovnání rázem nebo tlakem za studena ......................................................... 164 10.3.2. Rovnání ohřevem ........................................................................................... 164 10.4. Ohýbání ................................................................................................................. 165 10.4.1.Ohýbání trubek ................................................................................................ 165 10.5. Zakružování ........................................................................................................... 166 11. C.3.E.2.1.040 .................................................................................................................. 168 Svařování kovů ....................................................................................................................... 168 1. Přehled svařování ........................................................................................................... 168 1.1. Svařování tlakem ..................................................................................................... 168 1.2. Svařování tavné ....................................................................................................... 171 2.Svařitelnost kovů ............................................................................................................. 176 3.Elektrody pro ruční obloukové svařování ....................................................................... 178 4.Příprava materiálu ........................................................................................................... 180 5. Označování svarů na výkresech ..................................................................................... 181 6.Deformace při svařování ................................................................................................. 182 6.1. Druhy deformací ..................................................................................................... 182 6.2. Postupy svařováni ke snížení deformací ................................................................. 183 6.3. Snížení napětí tepelným zpracováním..................................................................... 185 6.4. Rovnání plamenem .................................................................................................. 185 7. Svařování v ochranné atmosféře .................................................................................... 186 7.1. Ochranné plyny ....................................................................................................... 186 8. Řezání kyslíkem ............................................................................................................. 187 8.1.Technologie řezání ................................................................................................... 187
6
A.1.E.2.1.001 Orientace ve strojírenských normách a v technické dokumentaci strojů, přístrojů a zařízení Základy technické dokumentace
1. Význam a úkoly technického zobrazování Technická dokumentace utváří základní představivost pro technické znalosti. Současně umožňuje grafickým zobrazením a celým souborem znalostí jejich uplatnění v praxi. Význam kreslení je především v tom, že zabezpečuje přesnost vyjadřování, správnost zobrazení vytvořené myšlenky, spolu s hospodárností výroby. Technická dokumentace plní funkci průpravného předmětu pro další studium odborných předmětů včetně odborného výcviku. Základem je výrobní dokumentace, která má přímou vazbu na výrobu, tj. čtení výrobních výkresů, údajů popisového pole a schématických výkresů. Na práci v technické dokumentaci jsou kladeny tyto požadavky: vypěstování náležité představivosti a obrazotvornosti vytváření asociace mezi skutečným tvarem součásti a jejím zobrazením zvládnutí základních zásad při tvorbě výkresů osvojení dovedností nutných pro rychlé a správné čtení výkresů zvládnutí grafického projevu při kreslení náčrtů a výkresů využívání technických norem při kreslení i ve výrobě Po zvládnutí uvedených úkolů budete připraveni pro nejdůležitější činnost, čtení výkresů a ostatní technické dokumentace. Znalost čtení výkresů a kreslení náčrtů je velmi užitečná. Jestliže dělník výkresům dobře porozumí, může provádět různorodou práci, která vede ke zvyšování jeho kvalifikace. Znalost čtení výkresů je také nutná při studiu dalších odborných předmětů. 1.1. Druhy norem, třídění Současný rozvoj techniky je založen na úzké technické spolupráci, která není možná bez jednotných předpisů zakotvených v normách. Důležitá je také certifikace prodávaných výrobků včetně provedení technické dokumentace podle normalizovaných pravidel. Pravidla musí mít platnost státní (ČSN), celoevropskou (EN) i mezinárodní (ISO). České technické normy ČSN vydává Český normalizační institut a platí na území celého státu.. Číslování norem je seřazeno systematicky podle šestidílného třídícího 7
znaku, přičemž na prvních dvou místech je označena třídu (obor), na dalších dvou skupina a zbývající číslo udává pořadí normy ve skupině. Třídící znak je uveden v závorce pod označením normy pokud není součástí normy. V případě, že ČSN přejímá evropskou nebo mezinárodní normu bez jakýchkoliv změn, doplňků a úprav textu přejímané normy, skládá se označení české normy ze značky ČSN a z označení přejímané normy, např. ČSN EN 24014. Státní normy mohou být rozpracovány v jednotlivých oborech na oborové normy (ON) a na podnikové normy (PN) v podnicích. Tyto normy nesmí být v rozporu s platnou normou ČSN. Mezinárodní normy ISO jsou číslovány průběžné a nejsou tříděny jako ČSN, např. ČSN ISO 6410 a mají celosvětovou platnost. Evropské normy EN jsou vydávány pro potřebu zemí Evropské unie, v případě platnosti převzaté normy ISO se u nás již norma EN nepřejímá. Příklady označení norem: Označení převzatých norem se skládá z označení, např. ČSN EN a z čísla normy. V závorce je doplněno šestimístným třídícím znakem původní normy ČSN. Převzatá norma EN:
např. ČSN EN 2064(31 4480)
Kluzná ložiska v letectví
Převzatá norma ISO:
např.ČN ISO 3098 (01 3115)
Technické písmo
Převzatá norma EN ISO: např. ČSN EN ISO 4287 (01 4450) požadavky na výrobek
Geometrické
Státní norma ČSN: např. ČSN 01 4608 Ozubená kola, moduly 1.2. Druhy a formáty výkresů Technické výkresy, které se používají ve strojírenství, elektrotechnice, stavebnictví i jiných oborech, se rozdělují podle způsobu zhotovení: - náčrt – kreslí se tužkou od ruky, slouží pro informaci, nemusí se kreslit v měřítku - originál – je určen pro zhotovení kopií a je archivován - kopie (snímek) – je zhotoven z originálu rozmnožováním a slouží jako pracovní výkres pro výrobu a montáž Rozdělení výkresu podle obsahu a účelu: - výrobní – určeny pro výrobu polotovaru, součástí a montáž, patří mezi ně výkresy dílenské, výrobní postupy, montážní a polotovarů a modelů - pomocné – nejsou podkladem pro výrobu, patří sem projekty a návrhy, nabídkové výkresy, grafické výpočty apod.
8
Rozdělení výkresů podle obsahu a účelu:
Formáty výkresů Rozměry výkresových listů pro všechny druhy technických výkresů předepisuje norma ČSN EN ISO 5457 (01 3110). Základním formátem je A0 obdélník o ploše 1m² a další základní formáty vznikají rozpůlením delší strany. Všechny formáty výkresů se používají naležato, pouze formát A4 se používá na výšku.
Druhy formátů: a/ Základní formáty řady A: A0, A1, A2, A3, A4. Velikost formátu A0 je 841x1189 mm a A4 210x297mm. b/ Prodloužené formáty – např. A3x3, A3x4, A4x3, A4x4, A4x5. c/ Velmi prodloužené formáty (používají se jen výjimečně) např. A0x2, A1x3, A2x3 …. Velikost výkresového listu má vždy velikost formátu. Směr čtení výkresu je shodný se směrem čtení jeho popisového pole.
9
Rozměry oříznutých a neoříznutých listů a rozměry kreslící plochy: Oříznutý list (T) Kreslící plocha Neoříznutý list (U) Označe Obráze ní k a1 1) b1 1) a2 ± 0,5 b2 ± 0,5 a3 ± 2 b3 ± 2 A0 1 841 1189 821 1159 880 1230 A1 1 594 841 574 811 625 880 A2 1 420 594 400 564 450 625 A3 1 297 420 277 390 330 450 A4 2 210 297 180 277 240 330 POZNÁMKA – Rozměry větší než A0 viz ISO 216 1) Mezní úchylky viz ISO 216 1.3. Úprava výkresového listu, popisové pole Úprava a rozměry výkresového listu jsou dány normou a platí i pro výkresy zpracované na počítači. Velikost oříznutého výkresového listu je totožná s velikostí základní řady formátů ISO –A. Každý výkresový list musí mít mezi orámováním kreslící plochy a oříznutým formátem vlevo okraj o šířce 20 mm, 10 mm vpravo, nahoře a dole. Uprostřed každé strany jsou umístěny středící značky, které slouží k usnadnění umístění výkresu při reprodukci nebo snímkování. Pro snadnější orientaci na výkrese se kreslící plocha dělí pomocí souřadnicové sítě. Ve všech rozích výkresu se kreslí značky pro oříznutí. Popisové pole Popisové pole obsahuje veškeré potřebné údaje, které nelze vyjádřit obrazem a jsou platné pro celý výkres. Umisťuje se na rámeček kreslící plochy do pravého dolního rohu a jeho provedení je interní záležitostí. Podle norem musí obsahovat tyto údaje: identifikační část délky maximálně 170mm, s následujícími rubrikami: a/ registrační nebo identifikační číslo( číslo výkresu ) b/ název dokumentu ( výkresu ) c/ název zákonného vlastníka výkresu část obsahující další potřební informace: informativní údaje d/ značka použitého způsobu promítání ( 1. nebo 3. kvadrant ) e/ měřítko zobrazování f/ délkové jednotky ( jsou-li jiné než mm ) technické údaje g/ způsob označování drsnosti povrchu
10
h/ způsob předepisování geometrických tolerancí j/ úroveň přesnosti všeobecných tolerancí k/ další normy týkající se výkresu údaje o materiálu, polotovaru a hmotnosti administrativní údaje n/ datum vydání q/ datum a zkrácený popis změny r/ podpisy zodpovědných osob Příklad uspořádání popisového pole:
Výkresy tvořené několika listy se označují shodně s doplněním pořadového číslo listu. Úplné popisové pole se umístí pouze na prvním listu a na dalších bude pouze identifikační část popisového pole. Údaje a) , b) a c) jsou povinné. 1.4. Čáry na technických výkresech Pro zobrazování se na výkresech používají čáry pravidelné ( plné nebo přerušované ) a nepravidelné ( kreslené od ruky ). Norma ISO rozlišuje 15 základních typů čar. Čáry pro kreslení podle vzájemného poměru tlouštěk dělíme na čáry: velmi tlusté, tlusté a tenké. Tloušťka čar stejného významu musí být stejná ve všech obrazech téhož výkresu, kreslených ve stejném měřítku. Velmi tlusté čáry ve strojírenství používáme vyjímečně (lepené spoje). Poměr tlouštěk mezi čarami je 4 : 2 : 1.
11
Příklady použití jednotlivých typů čar na součásti:
1.5. Technické písmo Veškeré výkresy se popisují písmeny velké abecedy a arabskými číslicemi.Výjimkou je pouze psaní měřících jednotek, které se popisují písmeny malé abecedy. Velikost písma je dána výškou písmen velké abecedy h v milimetrech. Velikost písma je odstupňována : 2,5 – 3,5 – 5 - 7 – 10 mm. Šířka písmen abecedy a číslic není jednotná, závisí na výšce h. Norma rozlišuje různé typy písma, ale pro popisování technických výkresů se doporučuje používat písmo kolmé typu B.
12
1.6.
Měřítka zobrazování
Velikost a zapisování měřítka na všech druzích technických výkresů se volí podle: účelu a obsahu výkresu, složitosti a hustoty kresby zobrazovaného předmětu, požadavku čitelnosti a přesnosti kresby. Měřítka rozlišujeme:
- ve skutečné velikosti
- měřítka pro zmenšení - měřítka pro zvětšení
M 1:1
M 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100 M 2:1, 5:1, 10:1, 20:1, 50:1
Kóty se zapisují ve skutečné velikosti bez ohledu na měřítko! Zvolené měřítko se na výkrese zapisuje do popisového pole. Je-li na výkrese použito více než jedno měřítko, zapisuje se do popisového pole měřítko hlavního obrazu, ostatní měřítka se zapisují k obrazu označujícímu tvarovou podrobnost nebo řez. U obrazů, kde je měřítko výšek jiné než měřítko délek, musí se zapisovat obě a to na prvním místě měřítko délky lomené měřítkem výšky. Použití měřítka při kreslení tvarové podrobnosti:
13
2. Pravidla pro zobrazování na výkresech 2.1. Názorné zobrazování- axonometrické promítání
Pro názorné zobrazení předmětu užíváme axonometrické promítání na jednu průmětnu, které nám z jednoho názorného obrazu dává představu o tvaru předmětu. Obrazy vytvořené v axonometrickém promítání dávají velmi názornou představu o skutečném tvaru zobrazovaného tělesa. Existuje několik metod zobrazování používaných v praxi. Technická dimetrie, technická izomerie a kosoúhlá dimetrie. Podrobněji se seznámíme s kosoúhlou dimetrií tj. kosoúhlým promítáním. Kosoúhlá dimetrie – kosoúhlé promítání Průmětna je obvykle svislá, dva rozměry se vynášejí nezkrácené a třetí pod úhlem 45° se krátí na polovinu. Na obrázku jsou znázorn ěny kosoúhlé průměty os x, y a z
Kosoúhlém promítání rozlišujeme čtyři průměty (pohledy) : nadhled zprava nadhled zleva podhled zprava pohled zleva
14
Příklad zobrazení krychle ve všech průmětech kosoúhlého promítání:
2.2.
Pravoúhlé promítání
V praxi se tělesa nejčastěji zobrazují pomocí pravoúhlého promítání na tři až šest navzájem kolmých průměten. Tento způsob dává jednoznačnou představu o tvaru zobrazovaného tělesa a lze jím zobrazit i ta nejsložitější tělesa.Tělesa můžeme zobrazit maximálně v šesti průmětech. Za hlavní pohled se snažíme volit vždy ten, který nám dává nejvíce informací o tvaru tělesa. Základem jsou tři sdružené průměty: hlavní pohled – pohled zepředu pohled zleva pohled shora Další průměty: pohled zprava pohled zdola pohled zezadu
15
Existují dvě metody pravoúhlého promítání, které se liší umístěním tělesa vzhledem k pozorovateli a průmětnám. Promítání v 1. kvadrantu – používané běžně u nás, těleso je umístěno mezi pozorovatelem a průmětnami. Ve výkresové dokumentaci se označuje v popisovém poli příslušnou značkou.
Vznik průmětů, směr pohledů na jednotlivé průmětny a značka promítání v 1. kvadrantu:
Způsob umístění průmětů při zobrazování v 1. kvadrantu:
16
Metoda promítání ve 3. kvadrantu - těleso leží pro pozorovatele za průmětnami, v popisovém poli se kreslí příslušná značka.
Při zobrazování je základním hlavní pohled. Pohled zleva a zprava jsou oproti metodě promítání v 1. kvadrantu vyměněny, stejně jako pohledy shora a zdola. Pohled zezadu se umísťuje vedle pohledu zleva nalevo. Obecně se průměty umístí na tu stranu z které se na součást díváme. Metoda zobrazování v 1. kvadrantu je u nás častěji používána. Pro toho, kdo má vyrábět podle výkresů je nezbytná znalost této metody zobrazování, způsobů tvorby a umístění jednotlivých průmětů. Metoda zobrazování ve 3. kvadrantu se používá na výkresech např. z Německa a jiných států. U této metody je postačující seznámení s odlišným způsobem umístění průmětů.
17
Součástí textu jsou úlohy na procvičování zobrazování v 1. kvadrantu, které dávají možnost porovnat prostorové uspořádání tělesa s jeho pravoúhlým zobrazením na výkrese. Příklady na procvičování: 1. Překreslete podle kosoúhlých průmětů tělesa v základních pravoúhlých průmětech v 1. kvadrantu:
18
2.3. Řezy a průřezy
Řez – obraz předmětu rozříznutý myšlenou rovinou a promítnutý na rovinu rovnoběžnou s rovinou řezu. Zobrazují se části předmětu ležící v rovině a za rovinou řezu. Znázornění průběhu řezné roviny: pokud je poloha řezu zřejmá a je-li obraz umístěn podle pravidel promítání, nemusí se rovina řezu ani obraz řezu označovat
myšlená rovina řezné roviny se v celém průběhu součástí znázorňuje tenkou čerchovanou čarou , na obou koncích se poslední část čerchování kreslí tlustou čarou pokud je průběh roviny jednoznačný můžeme nakreslit jen krajní tlusté části, které mohou zasahovat do součásti myšlená rovina řezu a obraz řezu se označují shodnými písmeny velké abecedy směr pohledu na obraz řezu se znázorní šipkami ke kterým jsou umístěna písmena označující řeznou rovinu
19
Znázornění plochy řezu: plocha , kde řezná rovina prochází materiálem se šrafuje šrafování se provádí tenkými rovnoběžnými čarami pod úhlem 45° vpravo nebo vlevo hustota šrafování se řídí velikostí plochy u ploch velkých rozměrů se může šrafovat jen při okrajích
pro rozlišení více součástí v jednom obrazu v řezu se použije jiný směr a hustota šrafování
20
při grafickém rozlišení různých materiálů použijeme značení ploch podle ČSN
Druhy řezů: 1/ příčný řez – rovina řezu je vedena kolmo na podélnou osu tělesa ( A – A) 2/ podélný řez– rovina řezu prochází podélnou osou součásti ( B – B)
21
v podélném řezu nekreslí ( kreslí a šrafují se v příčném řezu) : - plné součásti vyrobené z tyčí ( šrouby, čepy, kolíky, nýty, klíny, pera…), plechů, pásů nebo kotoučů - dlouhé plné součásti se shodným tvarem průřezu (hřídele) - žebra, ramena kol, výztuhy ….
3/ lomený řez- vznikne v případě, když dvě řezné roviny svírají úhel větší než 90°.P ři označení řezné roviny se navíc řezná rovina v místě zlomu kreslí tlustou čarou. Prvky ležící
v řezné rovině se pootočí a promítnou do průmětny.
22
4/ rozvinutý řez – používá se u zakřivených součástí k zobrazení nezkresleného obrazu. Označení obrazu řezu se doplní značkou pro rozvinutí. 5/ poloviční řez – používá se u souměrných, obvykle rotačních součástí, jedna polovina se kreslí v pohledu a druhá v řezu.
6/ místní řez (částečný) – k zobrazení pouze určitého prvku, který by nebyl vidět. Obraz se ohraničí tenkou čarou od ruky a plocha materiálu se vyšrafuje.
7/ zalomená řezná rovina – pokud potřebujeme zobrazit více prvků, které neleží v jedné rovině, použijeme více řezných rovin navzájem rovnoběžných a zobrazíme všechny prvky v jedné rovině ( zalomené)
23
Průřez - obraz předmětu rozříznutý myšlenou rovinou a promítnutý na rovinu rovnoběžnou s rovinou řezu. Zobrazují se části předmětu ležící v rovině řezu. materiál součásti se v řezu šrafuje průřez nesmíme použít v případě, že se nám obraz rozpadne na více částí označování průžezu je shodné s označením řezu, liší se pouze v zobrazení Rozdíl v zobrazení řezu a průřezu:
Nejpoužívanější způsoby kreslení průřezu: kreslení průřezů ve směru promítání
vysunuté průřezy zobrazené v řezné rovině
24
vkreslený průřez
25
3. Hlavní zásady pro kótování Kótování patří k nejzodpovědnější práci při kreslení výkresů a vyžaduje hluboké znalosti odborné a rozsáhlé znalosti technologické. Správné a účelné kótování usnadňuje čtení výkresů, výrobu a montáž, zaručuje vyměnitelnost součástí a snižuje zmetkovitost. Při výrobě se nesmí žádný rozměr z výkresu odměřovat ani počítat, neboť tak často vznikají chyby. Základní pojmy kótování : - kóta – číselný údaj určující požadovanou velikost rozměrů nebo polohu předmětu, délkové rozměry se zapisují v milimetrech bez označení mm, úhly kótujeme ve stupních, minutách a vteřinách s uvedením příslušných jednotek. - kótovací čára – je ohraničena šipkami nebo úsečkami, nad ní se píše kóta, vzdálenost od obrysové čáry nebo mezi kótovacími čarami 7-10mm - pomocná čára – vynášejí vně příslušný rozměr , prodlužují se o 1 až 2 mm za kótovací čáru - odkazová čára – vychází-li z plochy začíná výraznou tečkou, kreslíme-li ji od čáry je ukončena šipkou, příslušný odkaz píšeme nad vodorovnou část.
26
Základní pravidla pro kótování: - všechny čáry při kótování kreslíme tenkou plnou čarou. - kótovací čára se nesmí ztotožňovat s obrysovou čarou, pomocnou čarou, odkazovou čarou nebo osou, ani nesmí být jejich pokračováním - kótovací čáry se nesmí vzájemně protínat - kóty a odkazové čáry se umisťují přednostně vně obrazu. - hraniční šipky mohou mít různý tvar - hraniční úsečky se kreslí se sklonem 45°
Zapisování kót: - kóta se umisťuje nad kótovací čáru ve vzdálenosti 1mm tak, aby byla čitelná zdola a zprava - kóta se nesmí psát přes jakékoliv čáry obrazu, ani nesmí být těmito čarami rozdělena. - kóta, která neodpovídá nakreslené velikosti se podtrhne tlustou čarou - teoreticky přesný číselný údaj (např.umístění díry), se udává v rámečku nakresleném tenkou plnou čarou - informativní kóta se dává do kulaté závorky
3.1.
Soustavy kót
Při kótování dvou nebo několika délkových rozměrů téhož směru a při kótování úhlů se společným vrcholem můžeme použít: a/ řetězcové kótování – řetězec bezprostředně za sebou následujících kót
27
b/ kótování od společné základny – použijeme v případě, že poloha kótovaných prvků má funkční nebo technologický vztah k jednomu prvku, který je základnou a od něhož se kótuje
-zjednodušené kótování od základny
28
c/ smíšené kótování – nejčastější
d/ souřadnicové kótování – u nepravidelně rozložených prvků je výhodné pro některé výrobní stroje vycházet souřadnicově z jednoho bodu, případně jednotlivé prvky označit čísly a polohu zapsat v tabulce
1 2 3 4
x 10 20 30 10
y 10 60 30 40
29
d 10 6 4 4
3.2. Způsoby kótování jednotlivých tvarů
Délkové rozměry – rozměry v mm, jednotky nezapisujeme
Úhly – kótovací čára má tvar kruhového oblouku, zapisujeme jednotky °, ‘,“
Kruhové oblouky – kótujeme R a středový úhel, délku tětivy nebo délku oblouku
30
Poloměry – před hodnotou kóty se uvede písmeno R (radius) ,v používáme jenom
kótovací čáru umístěnou hraniční šipkou umístěnou vně nebo uvnitř oblouku
Průměry – kóta je složena ze značky průměru Ø a číselné hodnoty, značka Ø se musí vždy uvádět. Příklady zakótování průměrů jsou uvedeny na následující stránce.
31
Koule – před udáním velikosti kulové plochy se uvede písmeno S , kótujeme průměrem v případě, že je kulová plocha větší než polovina nebo poloměrem pokud je menší
Sražené hrany – velikost sražení kótujeme délkovým rozměrem a úhlem, v případě sražení pod úhlem 45° kótu zapisujeme jako sou čin např.3x45°, u jiného úhlu se musí sražení zapsat dvěma kótami, délkou a úhlem. Sražení u plochých součástí zapisujeme dvěma délkovými rozměry.
Sklon (úkos) – plochy nebo přímky kótujeme pomocí délkových rozměrů nebo použijeme značku sklonu
32
Kótování kuželů – použijeme značku kuželovitosti, kterou orientujeme shodně s kuželem. Hodnota kuželovitosti nám udává poměr jak se změní velikost průměru na určité délce( např. 1:20 znamená, že na 20 mm délky se změní velikost průměru o 1 mm). K = (D – d) / l = 1 : x
Kótování jehlanů – použijeme značku jehlanovitosti orientovanou shodně s jehlanem, rovinnou plochu součásti můžeme tence úhlopříčně proškrtnout. J = (b - a) / l = 1 : x
Kótování hranolů – u čtyřbokého nebo šestibokého použijeme značku před kótou
33
Kótování tloušťky součásti – před kótou použijeme značku T
3.2.
Kótování polohy prvků
Kótování děr – uvádíme velikost , hloubku a polohu díry. Polohu kruhových děr se kótujeme ke středu díry a u hranatých k okraji, u hranatých součástí souřadnicemi délkových rozměrů a u kruhových součástí uvádíme průměr roztečné kružnice a úhel vzhledem k ose souměrnosti. Osová vzdálenost dvou děr se nazývá rozteč.
34
Opakující se konstrukční prvky – díry, zuby, drážky, žebra stačí na výkrese zakótovat jednou, musí se ale uvést poloha a počet prvků
Tabulkové kótování – při kreslení podobných součástí můžeme rozměry sestavit do tabulky.
35
4. Předepisování přesnosti rozměrů, tvaru a polohy 4.1.
Tolerování rozměrů
Skutečné rozměry součásti se liší od kót udaných na výkrese , neboť nejsou vyrobeny s absolutní přesností. Rozměry se vyrábí v určitých mezích , které mají vyhovující přesnost. Předepisování těchto mezí, a tím i přesnosti v které mají být součásti vyrobeny , se provádí tolerováním. Tolerování rozměrů klade vyšší požadavky na přesnost výroby, a proto je účelné tolerovat jen ty rozměry, kde na přesnosti z hlediska funkce záleží. Rozměr může být tolerován pomocí mezních úchylek ( Ø50 ± 0,1) nebo toleranční značkou ( Ø 30 k7, Ø55 H6).
4.1.1.Základní pojmy Základní pojmy tolerování a používaná označení jsou stanoveny v ČSN EN 20286-1 Soustava tolerancí a uložení. Rozměr – zapsána na výkrese kótou Skutečný rozměr – zjištěný měřením na součásti, musí ležet mezi mezními rozměry Horní mezní rozměr (HMR,hmr) – větší z obou mezních rozměrů, největší dovolený rozměr Dolní mezní rozměr (DMR,dmr) – menší z obou mezních rozměrů, nejmenší dovolený rozměr Jmenovitý rozměr (JR) – rozměr, němuž se vztahují mezní úchylky, má nulovou úchylku Horní mezní úchylky (ES,es) – algebraický rozdíl mezi horním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem Dolní mezní úchylka (EI,ei) - algebraický rozdíl mezi dolním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem Tolerance (T) – rozdíl mezi horním a dolním mezním rozměrem nebo algebraický rozdíl mezi horním mezním rozměrem a dolním mezním rozměrem nebo dovolená nepřesnost výroby
36
je vždy kladné číslo Hřídel - každý vnější rozměr nejen kruhového tvaru Díra – každý vnitřní rozměr nejen kruhového tvaru Při grafickém znázornění vycházíme od nulové čáry (JR), kladné úchylky zobrazujeme nad a záporné pod nulovou čárou. Tolerance je znázorněna obdélníkem – tolerančním polem , jehož výška udává velikost tolerance. Výška tolerančního pole je dána tolerančním stupněm – norma stanovuje 20 IT (IT01, IT0, IT1, IT2,…..IT18).
Grafické znázornění základních pojmů: Příklad:
+ 0,150
Je dán tolerovaný rozměr hřídele Ø 120 + 0,110. Vypočítejte mezní rozměry a toleranci.
Řešení: es = 0,150 mm ei = 0,110 mm hmr = JR + es = 120 + 0,150 = 120,150 mm dmr = JR + ei = 120 + 0,110 = 120,110 mm T = hmr – dmr = 120,150 – 120,110 = 0,040 mm T = es – ei = 0,150 – 0,110 = 0,040 mm
37
4.1.2. Uložení, toleranční soustavy Vzájemný vztah dvou strojních součástí , nejnázorněji si představíme válcový hřídel a díru, nazýváme uložení. Rozlišujeme tato uložení: s vůlí – je zaručena minimální vůle, hřídel je menší než díra, umožňuje vzájemný pohyb součástí s přesahem – je zaručen minimální přesah, hřídel je větší než díra, spojení je nehybné přechodná – toleranční pole se vzájemně překrývají a záleží na skutečných rozměrech hřídele a díry zda vznikne vůle nebo přesah
Všech druhů uložení lze dosáhnout ve dvou tolerančních soustavách: Soustava jednotné díry - pro všechna uložení téhož JR se ponechávají stejné rozměry díry , toleranční pole díry H a podle požadovaného uložení se mění mezní rozměry hřídele. Soustava jednotného hřídele - pro všechna uložení téhož JR se ponechávají stejné rozměry hřídele , toleranční pole hřídele h a podle požadovaného uložení se mění mezní rozměry díry. Je možné použít i kombinace vhodných tolerančních polí děr a hřídelí např.uložení per, klínů, valivých ložisek …
38
Norma stanovuje 28 poloh tolerančních polí vzhledem k nulové čáře , které se
označují velkými písmeny abecedy pro díry a malými písmeny pro hřídele.
39
4.2. Zápis mezních úchylek a tolerancí na výkresech
40
4.3. Mezní úchylky netolerovaných rozměrů I volné rozměry součásti musí být vyrobeny s určitou přesností. Norma ČSN ISO 2768-1 stanovuje nepředepsané mezní úchylky délkových a úhlových rozměrů ve čtyřech třídách přesnosti: jemné – f střední – m hrubé – c velmi hrubé - v Tolerance se zapisují na výkrese do popisového pole např.: ISO 2768 - m
4.4. Předepisování přesnosti tvaru a polohy
Správná funkce součástí a stroje závisí nejen na dodržení rozměrů, ale i na dodržení geometrického tvaru a vzájemné polohy ploch, proto jsou zavedeny úchylky tvaru a polohy. Na výkrese se předepisují pomocí značek a zapisují se do tolerančního rámečku, který je svisle rozdělen na dvě nebo tři pole. Do prvního se zapisuje značka tolerance, do druhého číselná hodnota v mm a do třetího písmeno označující základnu. Tvary značek a jejich význam:
41
Příklad zápisu tolerance na výkrese:
Nepředepsané geometrické tolerance stanovuje ČSN ISO 2768-2 ve třech třídách přesnosti – H, K, L. Příslušná toleranční třída se předepisuje na výkrese spolu s úchylkami netolerovaných rozměrů do popisového pole : ISO 2768 – mK.
42
5. Předepisování jakosti povrchu 5.1. Předepisování drsnosti povrchu Předpokladem správné funkce strojních součástí je kromě rozměrové a tvarové přesnosti i vhodná jakost povrchu funkčních ploch. Z hlediska funkce rozlišujeme plochy stykové(funkční) a plochy volné. Podle způsobu výroby mají plochy buď povrch obrobený a nebo neobrobený a mohou zůstat neupravené nebo se dále upravovat k dosažení požadovaných vlastností. Skutečný povrch součásti má velmi jemné nerovnosti tvořené výstupky a prohlubněmi přibližně stejného průběhu v celé ploše. Norma ČSN EN ISO 4287 definuje různé parametry pro posouzení drsnosti povrchu. U nás se přednostně používá střední aritmetická odchylka profilu Ra v µm. V praxi se používají
hodnoty Ra : 0,012; 0,025; 0,050; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100; 200; 400 [ µm ] .
Z1 + Z 2 + ... + Zn 1 n Ra = ∑ Zti = n i =1 n
43
Na výkresech a v technické dokumentaci se požadavky na jakost povrchu označují pomocí grafických značek, které mají svůj význam.
Kromě základních požadavků se mohou ke značce připojit doplňkové informace o způsobu opracování, směru nerovností nebo velikosti přídavku na obrábění. Na výkrese se jakost povrchu zapisuje do pravého horního rohu výkresu a k jednotlivým plochám vždy z vnější strany. Příklad zápisu opracování na výkrese součásti, která je vyrobena se stejnou jakostí povrchu:
44
Na součásti se vyskytuje více rozdílných drsností:
5.2. Předepisování úpravy povrchu a tepelného zpracování Kromě jakosti povrchu součásti předepisujeme na výkrese i úpravu povrchu a tepelné zpracování, kterými se mění vlastnosti povrchu výchozího materiálu součásti(např. tvrdost povrchu, vzhled, barva…). Uvedené úpravy se označují slovy, stručným a jednoznačným údajem, který se uvádí při úpravě celé součásti nad popisovým polem v technických podmínkách. Pokud se úprava provádí pouze na určité části povrchu uvede na praporku odkazové čáry nebo se plocha označí tlustou čerchovanou a úprava se popíše nad popisovým polem.
45
6. Výrobní výkresy Výrobní výkresy jsou dorozumívacím prostředkem mezi konstrukcí a výrobou, a proto při jejich zhotovování musí být respektovány příslušné technické normy. Uspořádání výrobních výkresů (sestav, podsestav ,součástí) je závislé na složitosti výrobku, tvaru, počtu vyráběných kusů a typu výroby. Každý výkres musí obsahovat popisové pole, případně soupis položek (kusovník). U složitějších sestavení je soupis položek odděleně na zvláštním výkresovém listu. Samostatné výrobní výkresy se nemusí zhotovovat pro normalizované součásti, nebo montážní jednotky dodávané jiným výrobcem, součásti jednoduchého tvaru (kruh) a pro součásti zhotovené oddělením ( např. střihem, řezem…) z normalizovaného tyčového profilu bez dalšího obrábění.
6.1. Výkres součástí Bez ohledu na typ výroby se pro každou vyráběnou součást kreslí samostatný výrobní výkres součásti. Výkres součásti musí obsahovat všechny potřebné údaje pro zhotovení a kontrolu: tvar součásti zobrazený v potřebném počtu průmětů okótovanou velikost součásti a polohu prvků přesnost součásti předepsáním vhodných tolerancí rozměrů a geometrických tolerancí drsnost a úpravu povrchu materiál a polotovar údaje pro výrobu, kontrolu a zkoušení Výkres musí mít předepsanou normalizovanou úpravu, musí být proveden v normalizovaném měřítku a mít vyplněné popisové pole, případně tabulku údajů (ozubené a řetězové kolo, pružina). Doplňující údaje musí být stručné, jednoznačné a jazykově správné. Technické požadavky se zapisují nad popisovým polem , každý na samostatný řádek v pořadí odpovídajícímu sledu operací. Drsnost povrchu se zapisuje do pravého horního rohu výkresu.
46
Příklad výkresu součásti:
6.2. Značení změn na výkresech
Nejčastější způsob provádění změny je škrtem. To co se mění se přeškrtne tenkou čarou a označí se nový údaj s značením indexu změny (v kroužku malé písmeno postupně od začátku abecedy). Provedená změna se musí zapsat do popisového pole. Zápis obsahuje: index změny, stručný popis změny, datum provedení a podpis pracovníka, který změnu provedl. Změny na výkrese se provádí vždy v originále a musí se objevit ve všech kopiích podle kterých se vyrábí od data provedení změny.
47
6.3. Doplňující údaje výkresu
Na výkrese je někdy nutné zapsat údaje, které nelze znázornit graficky. Jedná se například o technické požadavky na výrobu. Jednotlivé údaje se zapisují nad popisové pole v pořadí, jek je nutné je použít při výrobě. Údaje se zapisují a číslují od zdola nahoru. 6.4. Výkresy sestavení Podle výkresu sestavení se montují jednotlivé součásti v samostatné montážní jednotky a celky. Výkres sestavení obsahuje: zobrazení montážní jednotky ve smontovaném stavu kóty celkové a připojovacích rozměrů označení jednotlivých součástí nebo montážních jednotek číselným odkazem údaje o spojích svarových, lepených, pájených… popisové pole soupis položek ( kusovník) umístěný nad popisovým polem nebo na samostatném výkresovém listě Značení číselných odkazů:
6.5.Seznam položek
Při vyplňování soupisu položek přiřazujeme nižší čísla vyráběným součástkám a vyšší normalizovaným nebo kupovaným. U součástek vyráběných vyplňujeme číslo položky (číselný odkaz), název a rozměr, materiál, normu polotovaru, číslo výkresu součásti a počet kusů v sestavě, u normalizovaných číslo položky (číselný odkaz), název a velikost, rozměrovou normu a počet kusů v sestavě.
48
49
2.
A.2.E.2.1.910
Volba postupu práce a technologických podmínek, potřebných nástrojů, pomůcek a materiálů pro ruční a strojní obrábění a tvarování kovových součástí 2.Technologické postupy Výrobní postup je vedle výrobního výkresu a konstrukčního kusovníku jedním ze základních výrobních dokumentů.
Výrobní postup může poskytnout informace nejen pro vlastní výrobu, ale také pro:
kapacitní propočty (tj. pro stanovení počtu pracovních sil, výrobních strojů, manipulační zařízení, výrobních ploch)
předkalkulaci spotřeby materiálu, energie, nástrojů, přípravků atd.
termínové plánování výrobky, tj. např. časové zadávání součástí do výroby
standardizaci materiálu, technologických metod atd.
Při zpracování výrobního postupu vycházíme především z těchto údajů a dokumentů:
konstrukční dokumentace, tj. z výkresů sestav a podsestav, dílenských výkresů, konstrukčních kusovníků, technických přejímacích podmínek
plánovací dokumentace, tj. velikost dávky, roční výrobní množství, termíny odvádění součástí, do montáže nebo expedice atd.
normativní dokumentace, např.: materiálové normy; katalogy strojů a nářadí; normativy řezných podmínek a časů; třídníky strojů a zařízení, součástí, montážní celků apod.; katalogy typových výrobních postupů; mzdové tarifní katalogy apod.
2.1. Části technologického postupu
Operace – je technologicky stejnorodá část postupu konaná na jednom pracovišti, jedním nebo několika pracovníky na jedné nebo více součástí. Vyznačuje se stálým předmětem práce, stálým pracovištěm a stálými pracovníky. Zejména z ní se stanovuje plán pracovníků, potřeba a zatížení strojů a spotřeba nářadí a nástrojů.
Ustavení – je část operace prováděná na jedno upnutí obrobku a při jedné poloze obrobku vůči nástroji.
Úsek – je část operace prováděná na jedné ploše nebo skupině ploch obrobku jedním nebo skupinou nástrojů za stejných řezných podmínek.
50
Úkon – je část úseku netechnologického charakteru.
Pohyb – je elementární část úkonu, má význam při provádění časových studií, které pomáhají odhalit neproduktivní činnosti a jsou podkladem racionalizačních opatřeních pro zvýšení produktivity práce ve výrobním procesu.
V kusové a malosériové výrobě většinou stačí členění technologického postupu na operace. Jen výjimečně, u složitých součástí a náročných operací, se postup rozpracovává až na úkony. Členění na úkony, popřípadě pohyby, se uplatňuje předem v hromadné a velkosériové výrobě.
2.2. Určení výchozího polotovaru Volba polotovaru závisí na požadavcích na vlastnosti materiálu součásti, na velikosti, tvaru a členitosti konstrukce součástí, na velikosti série, na požadované kvalitě součástí a ekonomii její výroby, na výrobním zařízením (stroje, nástroje, přípravky), jež je k dispozici nebo které je nutno pořídit. Současná technologie poskytuje následující možnosti výroby polotovaru:
odlitek,
válcovaný tyčový, pásový nebo deskový materiál,
výkovek,
výlisek
svarek
Druh polotovaru lze jednoznačně zvolit pouze pro některé typy součástí, vyznačující se velmi jednoduchým nebo naopak členitými tvarem. jsou to např. málo osazované rotační součásti, pro které je v kusové a sériové výrobě nejvhodnějším druhem polotovaru válcovaný, nebo tažený a loupaný tyčový materiál, naopak, tvarově značně členitá součást se vyrobí nejlépe z odlitku nebo svarku.
2.3. Určení technologických základen Technologickou základnu tvoří vždy plocha, která určuje správnou polohu obrobku na obráběcím stroji vůči řezným nástrojům a současně zajišťuje optimální podmínky pro dodržení všech požadavků z hlediska jakosti výroby (rozměrové a tvarové přesnosti a drsnosti)
Technologická základně musí být zvolena tak, aby ustavení obrobku na stroji bylo staticky určité, jednoznačné co do polohy při opakovaném upnutí, dostatečně tuhé, ale současně nesmí vyvolávat při upnutí deformace. Technologická základna musí zabezpečit taková ustavení a upnutí, aby operace byla hospodárná a kvalitní. Při první operaci výrobního postupu se obrobek ustavuje a upíná za neobrobenou plochu, tzv. hrubou základnu.
51
V druhé a dalších operacích se má obrobek upínat a ustavovat za tzv. hlavní základnu. Za hlavní technologickou základnu především volíme:
pokud možno takovou plochu, která je zároveň konstrukční a kontrolní základnou, tj. určuje polohu součásti i její funkční vztah k jiným součástem ve skupině; je-li konstrukční základna nevhodná (např. je to osa), musí se zvolit nejbližší vhodná plocha, který má být vázána na konstrukční základnu úzce tolerovanou míru
plochu, k níž jsou vztaženy hlavní tolerované rozměry
plochu, která zaručuje minimální deformace obrobku vlivem řezných sil a upínání
plochu, která by vyhovovala k provedení pokud možno všech důležitých operací (to znamená pravidlo jednotné základny)
Pomocné technologické základny jsou plochy, které se u součástí vytvářejí pouze pro usnadnění jejího ustavení a upnutí, ale nejsou zpravidla plochou funkční.
2.4. Určení počtu a pořadí operací Při obrábění je základní počet operací stanoven:
počtem druhů obráběných ploch (rotační, nerotační – vnější a vnitřní),
požadavky tvarové rozměrové přesnosti a drsnosti a obráběných ploch,
sériovosti a opakovatelnosti výroby,
jakosti obráběného materiálu a druhem polotovaru.
Ve vztahu k sériovosti a opakovatelnosti může být výrobní postup rozdělen do jednoduchých operací, nebo soustředěn do složitých operací. Pořadí operací musíme stanovit tak, aby byla plně dodržena:
jakost výroby, tj. tvarová, rozměrová přesnost a požadovaná drsnost obráběných ploch,
nejmenší spotřeba práce (pracnost), materiálu, energie,
minimální průběžná doba Pořadí operací je především určeno:
tvarovou složitostí, tj. počtem obráběných ploch, jejich vzájemnou funkční a technologickou vazbou
materiálovou náročností – požadavky na tepelné zpracování materiálu, povrchovými úpravami materiálu atd. 52
požadavky montáže, tj. funkčními vazbami jednotlivých součástí z hlediska jejich plochy, uložení v montážním celku nebo výrobku. Výrobní postup lze rozdělit na:
základní operace, vztahující se k obrábění základních (funkčních) ploch,
druhořadé operace, nutné pro výrobu vedlejších nebo pomocných ploch, nemají funkční význam a vyskytují se nepravidelně.
2.5. Vypracování technického postupu 1.
Prostudování výkresu – při této práci technolog prostuduje technický výkres součástky, podskupin, skupin, popřípadě prostuduje technickou dokumentaci celého stroje, a tak se seznámí se základními technickými podmínkami stroje. V kusovníku nebo rozpisce zjistí počet vyráběných součástek na jeden stroj a stanoví počet kusů na celkový počet vyráběných strojů. Prostuduje výkresem předepsanou rozměrovou přesnost, s jakou má být součástka vyrobena, zjišťuje předepsanou jakost obrobených ploch a studuje další údaje uvedené na výkresu.
2.
Prověření výchozího materiálu – technolog si ověří vhodnost materiálu, který předepsal konstruktér součástky, a určí polotovar.
3.
Určení technologické základny – základnou označujeme plochu nebo kombinaci ploch určující plochu součástky při její funkci ve skupině nebo při jejím ustavení v obráběcím stroji.
4.
Sestavení předběžného sledu prací - technolog musí určit nejvýhodnější opracování součástky, stanovit sled jednotlivých operací, tj. pořadí, jak budou postupně za sebou následovat. Volba počtu operací je ovlivněna složitostí obráběné součástky a hlavně její sériovostí, volbou technologických základen a volbou výrobního zařízení.
5.
Rozepsání operací a konečné stanovení sledu operací – nyní musí napsat velmi stručně sled jednotlivých prací do technologického postupu.
6.
Určení výrobního zařízení a stanovení pracovišť – technolog se řídí vnějšími znaky součástky a strojovým parkem, tj. výrobními možnostmi podniku.
7.
Určení výrobních pomůcek – již při rozepisování operací musí technolog znát nářadí potřebné pro navrženou operaci. Pro jednotlivé operace předepíše potřebné přípravky, nástroje a měřidla.
8.
Zajištění kooperace – kooperace je zabezpečována u těch operací, které nelze realizovat v podniku, a to v tom případě, že výrobní podnik nemá některé potřebné výrobní zařízení (tepelné zpracování, pokovování apod.)
53
9.
Určení řezných podmínek a stanovení technických norem času. Řezné podmínky stanoví technolog na základě normativu. Technickou normu času stanoví normovač.
10. Vypracování technologického postupu na čisto.
54
3.
C.1.E.2.1.001
Ruční obrábění a zpracovávání kovových materiálů, popř. plastů 1. Měření Měřením zjistíme rozměr přímo měřidlem, nebo nepřímo porovnáním kalibrem. Kontrola znamená zjištění, zda materiál nebo obrobek splňují předepsané podmínky, např. rozměrovou a tvarovou přesnost, pevnost, kvalitu povrchu, tvrdost. Kontroluje se při dodání materiálu nebo nářadí (vstupní kontrola), během výroby (výrobní kontrola) a hotový výrobek (výstupní kontrola). Měření je kontrolní pracovní činnost,kterou je třeba změřit (měřená veličina), např. délka, úhel, hmotnost, tíha obrobku, se porovnává s odpovídající fyzikální základní veličinou. Příklady: Pro délku je to 1 metr, pro úhel 1 stupeň, pro hmotnost 1 kilogram a pro sílu 1 newton. Porovnávání je srovnávání rozměru nebo tvaru kontrolovaného předmětu s rozměrem nebo tvarem kalibru, šablony. Zjišťujeme, zda odchylka nepřesahuje dovolenou toleranci. Číselnou hodnotu odchylky však nelze stanovit. Měření se provádí vhodnými měřidly. Na těchto měřidlech (ocelové měřítko, posuvka, úhloměr, váhy nebo siloměr) se odečítá přímo naměřená hodnota v příslušných technických jednotkách.
1.1. Měřidla Mezi měřidla řadíme: nastavitelná měřidla, pevná měřidla a kalibry. Nastavitelná měřidla slouží ke zjištění naměřené hodnoty délky nebo úhlu pomocí nastavitelného, pohyblivého indikačního zařízení(nonius, stupnice, počitadlo). Naměřená hodnota se ihned odečítá, např. posuvka, mikrometr, úhloměr aj. Pevná měřidla s pevnou roztečí rysek (např. ocelové měřítko) nebo ploch (např. základní měrky). Šablony a kalibry představují buď tvar (např. tvarový kalibr, úhelník, šablona pro měření úhlů, šablona na zaoblení) nebo rozměr (např. spároměry) měřeného obrobku. Základní měrky slouží k nastavení přesných rozměrů.
posuvné měřítko
mikrometr
55
ocelová měrka
základní měrky
spároměry
tvarové šablony
1.2. Nepřesnosti a chyby při měření Při měření musíme skutečný rozměr zjistit co nejpřesněji. Při měření mohou nastat chyby, které mají následující příčiny: - Nerovnosti na měřeném předmětu (obrobku), např. přilnutými třískami, prachem, výronky. - Nepřesnosti měřidla, např. opotřebením, vůlí, otěrem, chybou v rozteči stupnic, úchylkou stoupání šroubů s mikrometrickým závitem. - Chyba v poloze (pootočení měřidla při měření. - Úchylky, které vznikají nadměrným tlakem na měřidlo nebo nevhodnou polohou obrobků při provádění měření, takže dojde k deformaci obrobku nebo měřidla. - Chyby způsobené osobami provádějícími měření v důsledku nedostatečné praxe v měření, nedostatečné ostrosti vidění nebo chyby při odečítání způsobené odchylkou. - Vliv tepla na obrobek nebo měřidlo, např. teplo při obrábění, teplo ruky, teplo při vytápění.
56
chyba v poloze
velký tlak na měřidlo
Úchylky způsobené nesprávným pohledem
1.3. Teplota při měření Obrobky se při zahřátí roztahují. Součást z oceli o délce 100 mm se roztáhne při teplotním rozdílu 10ºC (10 K) asi o 1/100 mm. Dojde se tedy k různým naměřeným hodnotám, když se obrobky měří při různých teplotách, například krátce po obrábění řeznými nástroji nebo až po určité době, když se obrobek zchladil. V normě je stanoveno, že měření se musí provádět při teplotě 20 0C (293 K).
1.4. Měření délek 1.4.1. Jednoduchá měřidla na měření délek
Přímé měření měřítkem
Ocelové měřítko je nejjednodušší měřidlo. Přesnost měření u tenkých měřítek nebo u měřítek, která jsou zkosená v místě dělení stupnice, je asi 0,5 mm. V dílně se používají ocelová měřítka z oceli o délkách 100 mm, 300 mm nebo 500 mm, kromě toho i měřicí pásma z oceli a svinovací pásová měřítka (metry). Hmatadla slouží k nastavení a přenesení rozměru z obrobku na měřidlo (například měřítko, posuvka) nebo obráceně a také k porovnávání rozměrů obrobku s rozměry vzorového obrobku. Provedení hmatadel jako pružinová hmatadla umožňují po nastavení na kontrolovaný rozměr stisknutí ramene hmatadla. Výhoda: Po vyjmutí hmatadla z díry hmatadlo odpruží opět na kontrolovaný rozměr, například při měření vnitřní drážky.
57
nastavení měřeného rozměru
porovnání obrobku s měřeným rozměrem
1.4.2. Posuvná měřítka Dílenský název pro posuvku ... šuplera. Posuvná měřítka jsou nastavitelná měřidla. U posuvných měřítek se porovnává naměřená veličina přímo s milimetrovou stupnicí. ke zvýšení odečítací přesnosti slouží nonius. Posuvná měřítka umožňují měření s přesností 0,1 mm, 0,05 mm nebo 0,02 mm (vždy podle provedení nonia). Těmito nejvíce používanými měřidly se rychle a jednoduše měří vnější, vnitřní rozměr a hloubka. Vnější a vnitřní rozměry se měří pomocí obou měřicích ramen popř. břitů a hloubky pomocí hloubkové měřicí tyčinky (hloubkoměr), která je vložena v hlavním ramenu a je pevně spojena s posuvným ramenem.
12345678-
měřící ramena pomocná ramena hlavní měřítko hlavní stupnice nonius hloubkoměr posuvné měřítko výstředník
58
Digitální posuvné měřítko
Konstrukce a části posuvky. Skládá se z měřítka s hlavní stupnicí a hlavního ramene (měřicím břitem); posuvného ramene s noniem (měřicím břitem). Proti hlavním ramenům pro vnější měření jsou měřící břity pro vnitřní měření. Nonius umožňuje měření s přesností 1/10, 1/20 nebo 1/50 mm. Při zavřené posuvce musí nulová ryska nonia souhlasit s nulovou ryskou mi li metrové stupnice pravítka. Postup měření. Levá nulová ryska nonia (= nulová značka) udává na milimetrovém dělení (hlavní stupnici) pravítka počet celých milimetrů. Zlomky milimetru 0,1 nebo 0,05 vyplývají z té rysky stupnice nonia, která se kryje s ryskou na milimetrové stupnici. Druhy noniů a příklady odečítání. Normovaná délka nonia pro nonius 1/10 mm je 19 mm, pro nonius 1/20 je 39 mm (obr. 2). U nonia 1/10 je na posuvném ramenu děleno 19 mm na 10 stejných dílků, takže vzdálenost rysek jednoho dílku činí 19/10 mm = 1,9 mm. Přesnost měřidla 0,1 mm = 9 mm je rozděleno na 10 dílků, přesnost 0,05 mm = 19 mm je rozděleno na 20 dílků, přesnost 0,02 mm = 49 mm je rozděleno na 50 dílků. Při posunutí posuvného ramene vždy o 0,1 mm doprava se rysky dílku nonia postupně kryjí s ryskami hlavní stupnice měřítka, které jsou umístěny nad ryskami dílku nonia.
Nonius 1/10 mm
Nonius 1/20 mm
Měření vnějších rozměru posuvnými měřítky. Při měření se obrobek drží při pevném rameni a lehkým tlakem se přisune posuvné rameno
Posuvné měřítko na měření roztečí děr
Pravidla pro práci s posuvnými měřítky
59
1. Měřit s citem! Správný tlak při měření je pro přesné měření velmi důležitý. Při měření se musí posuvné rameno na měřítku posouvat bez vůle, jinak vznikají chyby při měření 2. Přístupné vnější rozměry neměříme špičkami ramen, ale uvnitř ramen, aby se měřící břity zbytečně neopotřebovávaly! 3. Nastavená posuvná měřítka neposunovat zbytečně s pevně zajištěnými rameny po obrobku, před sejmutím měřítka ze součásti povolit tlak na posuvné rameno, aby nedocházelo ke zbytečnému opotřebování měřících ploch! 4. Kontrola posuvného měřítka. Obě měřící ramena musí v nulové poloze vzájemně doléhat bez průsvitu.
Správně
Chybně
Chyby při měření také vznikají, když posuvné měřítko s pevně zajištěným ramenem je násilím sejmuto z obrobku. Chyby při nastavení vznikají příliš slabým nebo příliš silným tlakem při měření, nečistotou mezi měřicími plochami a obrobkem a také šikmým držením posuvného měřítka. Měření vnitřních rozměrů posuvnými měřítky. K měření vnitřních rozměrů slouží měřicí plochy posuvného měřítka, které mají tvar břitu. Manipulace, odečítání naměřené hodnoty a pravidla pro práci jsou stejné jako u měření vnějších rozměrů. Použití: při měření dutin, jako jsou díry, drážky aj.
Měření vnitřních rozměrů
Měření hloubek posuvnými měřítky. K měření zahloubení děr, drážek, výstupků a podobně slouží tyčinka posuvného měřítka na měření hloubek nebo hloubkoměr. 60
Hloubkoměr je posuvné měřítko bez pevného ramene. Odečítání se provádí noniem jako u posuvného měřítka.
hloubkoměr
1.4.3. Mikrometry Mikrometry umožňují měření s přesností 0,01 mm a se zvláštní úpravou 0,001 mm. Používají se pro měření vnějších a vnitřních rozměrů a pro měření hloubek. Měření vnějších rozměrů třmenovými mikrometry Třmenové mikrometry jsou konstruovány pro různé měřicí rozsahy, například měřicí rozsah o 25,25 - 50,50 - 75,75 - 100, 100 - 125 mm a tak dále po 25 mm.
třmenový mikrometr
Konstrukce a části třmenového mikrometru. V pevném třmenu a jsou uloženy pevný dotyk a otáčivý mikrometrický šroub. Dotyk a mikrometrický šroub tvoří dvě měřicí plochy mikrometru. Mikrometrický šroub má broušený jemný závit, jehož stoupání je 0,5 mm a je pevně spojeno s bubínkem se stupnicí . Mikrometrický šroub a bubínek se stupnicí představují pohyblivou (nastavitelnou) část, matice, vnitřní pouzdro se stupnicí a třmen a tvoří pevnou část mikrometru. Při každém celém otočení bubínku se stupnicí se mikrometrický šroub o 0,5 mm vyšroubuje nebo zašroubuje. Vnitřní pouzdro se stupnicí je v podélném směru rozděleno na celé a poloviny milimetru. Aby se při měření zabránilo příliš silnému utáhnutí mikrometrického šroubu, má mikrometr řehtačku, která je spojena pomocí pružné spojky (rohatka se západkou) s mikrometrickým šroubem. Řehtačka zajišťuje stále stejný tlak mikrometrického šroubu a zamezuje poškození dotykových ploch. Proti opotřebení bývají měřicí plochy často opatřeny povlakem z tvrdokovu.
61
Postup odečítání hodnoty
7,00 mm
123456-
17,34 mm
38,95 mm
dotyky třmen matice se stupnicí mikrometrický šroub brzda řehtačka
Při stoupání závitu 0,5 mm: Kuželová plocha bubínku se stupnicí je na obvodu rozdělena na 50 dílků. Když se bubínkem se stupnicí pootočí o jednu rysku dílku, tedy o 1/50 obvodu, posune se mikrometrický šroub c o 1/50 stoupání, to je 0,5 : 50 = 0,01 mm. Pomocí hrany bubínku se stupnicí jsou na pouzdru se stupnicí odečítány celé a poloviny milimetru. Odečítání 1/100 mm se provádí na stupnici bubínku se stupnicí. Přesné měření je velkou měrou závislé na rovinnosti a rovnoběžnosti měřicích ploch na pevném doteku a mikrometrickém šroubu. Před měřením se má nejprve zkontrolovat nulová poloha pouzdra a bubínku se stupnicí. Tato kontrola se provádí kontrolní základní měrkou. Kontrolní základní měrky jsou ocelové špalíky nebo válcové měřicí čepy o délkách, které odpovídají měřicímu rozsahu mikrometru, tedy například o délce 25,50,75, 10O, 125 mm atd. Jsou kalené, měřicí plochy jsou velmi přesně broušeny a lapovány.
62
Měření vnějších rozměrů třmenovým mikrometrem
Mikrometr s digitálním odečítáním Výsledek měření od 0,01 mm se dá přímo přečíst v okénku. Číselná řada na bubínku má jen kontrolní funkci. Odečítání 0,001 mm se provádí pomocí nonia na pouzdru.
Mikrometr s digitálním odečítáním
Zásady pro práci s třmenovým mikrometrem 1. Při měření se obrobek vloží mezi měřící plochy a potom se mikrometrický šroub šroubuje řehtačkou, až řehtačka prokluzuje. Mikrometrický šroub se zafixuje stavěcím kroužkem, mikrometr se opatrně klouzavým pohybem sundá z obrobku a odečte se hodnota. 2. Mikrometr držte správně! Měřidlo se musí držet pouze za třmen nebo držet opřený o část dlaně pod palcem a palcem nebo ukazováčkem otáčet bubínkem se stupnicí popř. řehtačkou. Třmenové mikrometry pro speciální měření
Závitový mikrometr ke kontrole a měření závitu
63
Měření vnitřních rozměrů mikrometrickými odpichy K měření vnitřních rozměrů a k měření roztečí slouží mikrometrické odpichy (obr. I). Oba pohyblivé doteky těchto měřidel mají kulovité měřicí plochy. Přesnost měření je 0,01 mm; odečítání se provádí jako u třmenového mikrometru. Mikrometrické odpichy jsou konstruovány pro různé měřicí rozsahy, například měřicí rozsah 30 - 40,40 - 50,50 - 65,60 -75, 75 - 100,100 - 125 mm a tak dále vždy o 25 mm. Místo pohyblivých dotyků mohou být mikrometrické odpichy také vybaveny měřicími čelistmi. Měřicí plochy jsou kaleny, broušeny a lapovány. Použití: k měření děr, drážek, zápichů a podobně. Měření mikrometrickými hloubkoměry Mikrometrické hloubkoměry slouží k přesnému měření hloubky děr, drážek, nákružků, výstupků a podobně. Přesnost měření je 0,01 mm. Aby se rozšířil rozsah měření, mají tyto mikrometry také vyměnitelné měřicí vložky s rozdílem délek po 25 mm .
mikrometrický hloubkoměr a mikrometrický odpich
1.4.4. Kalibry Kalibry jsou kontrolní měřidla, kterými kontrolujeme vyráběný rozměr nebo tvar. Při kontrole pomocí kalibrů se zjišťuje, jestli se skutečný rozměr nebo skutečný tvar vyrobeného obrobku liší od předepsaného rozměru nebo předepsaného tvaru. Tato měřidla umožňují rychlou kontrolu často se opakujících stejných rozměrů. Nevýhoda: Přesnost měření je závislá na stupni opotřebení kalibrů. Typy: rozměrové kalibry, tvarové kalibry Rozměrovými kalibry se kontrolují délky jako vnější rozměry (např. tloušťky) a vnitřní rozměry (např. díry, zápichy, drážky). Rozměrové kalibry se skládají vždy ze sady kalibrů, u nichž se postupně zvětšuje měřený rozměr.
64
Spároměry jsou ocelové lístky o tloušťkách 0,05 až asi 2 mm. Slouží ke kontrole vůle u kluzných vedení, ložisek, ventilů atd. Kalené ocelové lístky se mohou používat jednotlivě nebo spolu ve spojení. Měřicí čepy a válečkové kalibry slouží ke kontrole děr. Přitom je možné zkontrolovat nejen průměr díry, nýbrž i zjistit tvarovou odchylku otáčením základní měrky. Kuželové kalibry slouží ke kontrole vnějších a vnitřních kuželů na nářadí, vřetenech aj. Příklady: metrické kuželové kalibry, Morseovy kuželové kalibry, kuželové kalibry ke kontrole kuželů upínací stopky na vrtáku, strmé kužely ISO apod. Mezní kalibry mají dvě měřicí strany pro mezní rozměry (horní a dolní mezní rozměr), "dobrý" a "zmetkový". Zmetková strana je označena červenou barvou. Těmito mezními rozměry se kontroluje, zda skutečný rozměr kontrolovaného předmětu leží ve stanovené toleranci. Rozlišují se: Mezní válečkové kalibry jsou kalibry pro vnitřní rozměry (díry), které mají na zmetkové straně větší průměr než na dobré straně. Dobrá strana kalibru musí projít dírou, zatímco zmetková strana projít nesmí. Délka zmetkové části kalibru je o třetinu menší než dobré části. Dobrá strana
Zmetková strana
Jmenovitý rozměr = dolní mezní rozměr 20 mm Horní mezní rozměr 20,021 mm Mezní třmenové kalibry jsou kalibry pro vnější rozměry (hřídele), které mají na dobré straně větší rozměr. Kontrola mezními kalibry. Při kontrole musí kalibr svou vlastní tíhou projít dobrou stranou do díry, u mezních třmenových kalibrů přes hřídel. Kontrola zmetkovou stranou kalibru se musí provádět s citem. Kalibr se nesmí na obrobek nebo do obrobku vtlačovat!
Kontrola mezními kalibry (zmetková strana)
65
1.4.5. Rovnoběžné základní měrky představují rozměr vzdáleností dvou rovnoběžných ploch. Jednotlivé základní měrky jsou hranolové bloky z nástrojové oceli a představují pouze jediný rozměr. Rovnoběžné základní měrky jsou stejnoměrně 9 mm široké a jsou vyráběny s přesností až 0,0002 mm. Základní měrky musí být nemagnetické. Měřicí plochy jsou rovné a jsou jemně lapovány, takže se při přiložení spojí dvě základní měrky přilnavostí k sobě. Určitého rozměru je možné dosáhnout přiložením několika základních měrek (sada základních měrek). Při sestavování je nutné dávat pozor na to, aby větší základní měrky ležely vně a malé základní měrky mezi nimi v bloku. Základní měrky z oceli nemají zůstat delší dobu v přiloženém stavu, protože se tím spojí za studena. Oddělení se musí provádět opatrným odsouváním. Jako ochrana proti opotřebení jsou měřicí plochy u ocelových základních měrek pochromovány natvrdo nebo osazeny tvrdokovem.
Složený rozměr základních měrek Rozměr ze základních měrek skládáme z co nejmenšího počtu měrek. Při sestavování rozměru se vychází z posledních desetinných míst. Základní měrky musí být při sestavování uspořádány vedle sebe tak, aby všechny číslice byly postaveny stejně. Základní měrky se vyrábějí v různých velikostech a jsou dodávány v sadách základních měrek. Čím jsou sady bohatší, tím se rychleji a s menším počtem jednotlivých měrek může provést sestavení.
Normální sada základních měrek
66
Zacházení s rovnoběžnými základními měrkami: Před sestavením se plochy očistí vatou a technickým benzínem, popřípadě se vlasovým štětcem odstraní prach a nečistoty. Základní měrky se musí chránit před teplem a dotykem ruky (vlhké). Po použití se základní měrky vyčistí, lehce natřou mazacím tukem a uloží opět do sady základních měrek.
Kombinace základních měrek v dřevěném držáku (tepelná izolace)
Kontrola rozměrů základními měrkami se může provádět: a) přímo dotykem měřicí plochy nebo b) držákem základní měrky, kde jsou kombinace základních měrek drženy tělesem držáku a přítlačným šroubem . Vlasové pravítko
Obrobek
Základní měrka
Přiložení vlasového pravítka
Kombinace základních měrek v držáku základních měrek
1.4.6. Tvarové kalibry - šablony Tvarovými kalibry (šablonami) se kontroluje tvar obrobku. Jsou to např. úhelníky, pokosníky, poloměrové šablony a šablony na zaoblení. Šablony na kontrolu úhlů břitů nářadí (např. vrtáků, soustružnických nožů,) při broušení. Kontrola se provádí zrakem podle průsvitu.
Šablona na kontrolu vrcholového úhlu vrtáků po broušení.
Poloměrové šablony – slouží k měření vnějších a vnitřních poloměrů
67
1.4.7. Číselníkové měřicí přístroje Číselníkové měřicí přístroje jsou: číselníkové úchylkoměry, páčkové úchylkoměry, jemné měřící přístroje Číselníkové měřicí přístroje slouží: a) ke kontrole rovinnosti a rovnoběžnosti ploch obrobku a zjišťováním úchylek, b) ke kontrole házivosti hřídelů, souososti kol aj., . ke kontrole rozměrů obrobků porovnáváním.
Kontrola házivosti hřídele číselníkovým úchylkoměrem
Číselníkové úchylkoměry U těchto měřidel snímá pohyblivý dotyk tvar povrchu obrobku, přičemž jsou kontrolovány rozměrové úchylky, nerovnosti obrobku a jeho zakřivení . Konstrukce číselníkového úchylkoměru. Při měření se pohyb pohyblivého dotyku přenáší hřebenem a ozubeným kolem na ručičku, a tím se zvětšeně přenáší na stupnici číselníkového úchylkoměru.
Zjišťování úchylek rovinnosti nebo rovnoběžnosti dvou ploch páčkovým úchylkoměrem
68
U stupnice na obvodu je jeden dílek 0,01, u malého číselníku 1 mm. Číselník je otočný a umožňuje nastavení nulové polohy ke každé poloze ručičky. Upínací válcová plocha číselníkového úchylkoměru je u většiny úchylkoměrů broušena na Ф 8h6.
Číselníkový úchylkoměr v magnetickém stojánku
Měření tlouštěk
1.4.8. Kontrola a měření úhlů Úhly se kontrolují pevnými šablonami na měření úhlů (ocelové, vlasové a příložné úhelníky, úhlové základní měrky aj.), měří se pohyblivými měřidly na měření úhlů (univerzální úhloměry, úhlové libely, universální dělící přístroje, otočné stoly aj.) nebo se vypočítávají pomocí pevných měřidel (základní měrky). Jednotky pro úhel Jako úhlová jednotka platí takový rovinný úhel, pro nějž poměr délek "kruhový oblouk k poloměru kruhu" je roven číselné hodnotě 1. Tato jednotka se nazývá radián (značka: rad). Ve strojírenství je ke kontrole a měření úhlů zavedena úhlová jednotka stupeň s dělením na minuty a vteřiny. Kruh dělíme na 360o.
Pevné šablony na měření úhlů Pevné šablony na měření úhlů slouží ke kontrole často se vyskytujících úhlů, např. 90°, 120°. Úhel 90° se kontroluje plochým nebo p říložným úhelníkem. Pozor: Šikmé držení úhelníku vede k chybným výsledkům měření! Nožový úhelníkem se zjišťuje pravoúhlost a rovinnost ploch (zrakem kontrolujeme průsvit). Když se opracovaná plocha obrobku a kontrolní plocha úhelníku přiloží k sobě proti světlu, je viditelný průsvit. Čím rovnoměrnější průsvit se ukazuje na obou kontrolních plochách úhelníku, tím přesnější je pravoúhlost.
69
Úhlové základní měrky jsou z oceli a dají se nasunout jako rovnoběžné základní měrky. Slouží ke kontrole kalibrů, nářadí a obrobků, k nastavování strojů a zařízení, k orýsování a pro dílčí práce. Velká sada sestává ze: 6 základních měrek 1,3,5, 15,30,45 úhlových stupňů, 5 základních měrek 1 , 3, 5, 20, 30 úhlových minut, 5 základních měrek 1, 3, 5, 20, 30 úhlových vteřin, měřicí rozsah 0° až 90°, postupně po 1".
Nastavitelné úhloměry obloukový úhloměr
Na jednoduchém úhloměru (měřícím ve stupních) je měřicí rameno ve tvaru šipky nastavitelné na stupňové dělení od 0° do 180° (obloukový úhlom ěr). Pozor na čtenou hodnotu: Vždy podle způsobu přiložení měřicího ramene musí být čtená hodnota odečtena od 180° nebo rozdílová hodnota mezi čtenou hodnotou a 90° musí být ode čtena popř. přičtena k 90° vždy podle toho, zda čtená hodnota leží nad nebo pod 90°.
70
Univerzální úhloměr: 1- úhlová stupnice, 2- nonius,3- pevné rameno,4- pohyblivé rameno, 5- zajišťovací šroub, 6- hlavní šroub
71
2. Řezání materiálu Řezání se používá k třískovému dělení a vyřezávání úzkých drážek v obrobku. Při přesném vedení pily může.být dosaženo rovných a hladkých řezných ploch, tedy i přesných polotovarů při malých ztrátách materiálu. Pohyb při řezání může být přímý (rámové pily) nebo kruhový (kotoučové pily).
a-pilové listy pro ruční pilky, b-upravený pilový list, c-pilový pás, d-pilový kotouč
Tvar zubů a pracovní postup. Pilový list má mnoho malých za sebou uspořádaných pilových zubů. Nejčastěji mají pilové listy tvar zubů podle s úhlem břitu β = 50° a úhlem řezu δ = 90°, úhlem čela γ = 0°.
a)
b)
Tvoření třísky při řezání a tvar zubů pilových listů pro a) pro tvrdší materiály, b) pro měkčí materiály
Rozteč zubu. U pilových listů určujeme rozteč jejich počtem na délku 25 mm. Podle této rozteče hovoříme o hrubých nebo jemných pilových listech Pro správnou volbu rozteče zubu jsou určující: tloušťka a druh řezu (plný nebo dutý průřez), řezná délka a tvrdost materiálu. 72
Hrubá rozteč (14 až 16 zubů). Použití pro měkké materiály, např. hliník, slitiny lehkých kovů, plastické hmoty, lisované materiály a také pro větší řezné délky a průřezy u konstrukčních ocelí. Střední rozteč (18 až 22 zubu). Použití pro středně tvrdé materiály, například konstrukční ocel, měď, mosaz a pro profily s tenčími tloušťkami stěn a kratšími řeznými délkami. Jemná rozteč (28 až 32 zubu). Použití pro velmi tvrdé materiály, například pro řezání nástrojových oceli a pro tenké dráty, plechy, tenkostěnné trubky a profily. Jako všeobecné pravidlo platí: Měkké materiály a velké průřezy – hrubá rozteč Tvrdé materiály, malé plné a duté průřezy – jemná rozteč Řezání pilovým listem. Abychom zabránili sevření pilového listu materiálem a list nedřel o stěny spáry při řezání, musí vytvářet pilové zuby širší řeznou spáru, než je tloušťka pilového listu. To je dosahováno: a) rozvodem zubu. Zuby se jednotlivě nebo po párech vychylují střídavě doprava a doleva od osy pilového listu. b) zvlněním zubu. Řada zubů tvoří vlnovku. c) pěchováním ozubené strany pilového listu, aby se dosáhlo širšího ozubeného ostří než je tloušťka listu. d) volným broušením pilového listu.
Materiál a provedení pilových listu. Pilové listy pro ruční řezání se zhotovují z houževnaté oceli, pro vyšší řezné výkony z rychlořezné oceli. Ozubení na pilovém listu je jednostranné nebo oboustranné. Mezery mezi zuby se frézují nebo sekají a jsou zakaleny, horní strana listu, popř. střed zůstávají měkké.
2.1.Ruční řezání Jako nářadí pro ruční řezání se používají rámové pily s vodorovnou rukojetí nebo šikmým držadlem a pro rozsáhlejší práce elektrické ruční pily
73
Ruční rámová pila na kov
Pravidla pro řezání ručními pilami 1. Řezání se provádí ve směru dopředu, proto i zuby musí směřovat dopředu . 2. Obrobek musí být upnut do svěráku pevně a co nejblíže k čelistem svěráku. Obrobky, které po upnutí pruží, se špatně řežou a způsobují nepřesný řez. 3. Při nařezávání přední nebo zadní hrany obrobku má být pilový list skloněn pod malým úhlem. 4. Ocel a ostatní tvrdé materiály, tenkostěnné obrobky, je třeba řezat s menší řeznou rychlostí (asi 30 řezných zdvihů za minutu). Příliš rychlé řezání způsobuje předčasné otupení zubů. Měkké materiály mohou být řezány rychleji. 5. Ploché obrobky se upínají a řežou na plocho, tím získá pilový list dobré vedení řezu. U obrobku, který je upnut na výšku, se mohou zuby lehce vylomit a řez je křivý. 6. Nestačí-Ii při řezání výška rámu pily, potom se pilový list pootočí o 90°. 7. Plechy se musí upínat mezi dva úhelníkové profily a řezat podél jejich hrany pilovým listem s jemnou roztečí. 8. Tenkostěnné trubky neřežeme v jednom směru příčně, jinak se zuby zachytí za stěnu trubky a mohou se velmi rychle vylomit. Trubky je třeba řezat pouze k vnitřní stěně, potom je pootočíme a řežeme ve stejné spáře. Opakujeme do přeříznutí trubky . 9. Silnostěnné trubky lze řezat pilovým listem s jemnou roztečí zubů bez přepínání. 10. Před dořezáním je nutné zpomalit zdvihy řezání a snížit tlak na pilový list. Jinak hrozí vylomení zubů i nebezpečí úrazu.
74
Delší řezy s pootočeným pilovým listem
Řezání tenkých plechů
Elektrické ruční pily. Elektrický motor pohání např. jednostranně upnutý list děrovky rychlostí 1000 až 1400 zdvihů za minutu. Vyšší počet zdvihů se hodí pro řezání měkčích materiálů, nižší pro tvrdší kovové materiály.
Elektrická ruční pila
2.2. Strojní řezání Strojní rámové pily. Přímočarý vratný pohyb pilového listu je způsoben výstředníkem nebo hydraulicky. Délka zdvihu a řezná síla se nastavují podle délky řezu a druhu materiálu. Při zpětném pohybu (prázdný zdvih) se pilový list s rámem nadzvedne pomocí vačky nebo hydraulicky. Kotoučové pily. U těchto strojů je obrobek pevně upnut ve svěráku na stroji, zatímco pilový kotouč provádí posuv do řezu. Směr posuvu je podle konstrukce stroje vodorovný nebo kolmo dolů. Kotouč pily má na obvodu frézované nebo vložené zuby, jejichž řezné úhly jsou přizpůsobeny řezanému materiálu. Strojní pásové pily. Nekonečný pilový pás probíhá přes dva velké kotouče, kterými je poháněn. Tyto pily nemají žádný prázdný zdvih. Pásové pily pracují s kolmým nebo vodorovným pilovým listem. Vodorovné pásové pily se používají k dělení, nařezávání a vyřezávání.
Jednoduchá strojní rámová pila
75
schéma strojní pily
Pomocí kotoučových pil se řežou kovy nejen za studena, ale také za tepla.
Pracovní příklady s rámovou pilou
strojní kotoučová pila
list kotoučové pily
76
pásová pila
3. Pilování Nejdůležitější ruční nástroj k třískovému obrábění, popř. opracování povrchu obrobku je pilník, Vznik třísek: Při pilování odebírají klínovité zuby pilníku z obrobku malé třísky. Pilníky se rozlišují podle tvaru zubu, druhu seku,velikosti a průřezu. Volba pilníků se určuje podle velikosti, tvaru a materiálu obrobku, množství odebíraného materiálu, jakosti povrchu a přesnosti pilování.
3.1. Tvary zubů u pilníků Zuby pilníků jsou frézované nebo sekané. Sekané pilníky jsou levnější a neopotřebují se tak rychle jako frézované pilníky. Řezný výkon je ale u frézovaných pilníku lepší než u sekaných. Druhy seků Podle zpracovávaných materiálů se pilníky opatřují křížovým sekem, jednoduchým sekem nebo rašplovým sekem. Křížový sek (dvojitý sek). Pilníky, které slouží ke zpracování oceli a litiny, mají dva křížově uspořádané seky, které jsou k ose pilníku pod různými úhly. Tím vznikají za sebou šikmo uspořádané zuby. Při pilování odebírá následující zub materiál, který předešlý neodebral. Tím se zabraňuje většímu tvoření rýh na povrchu obrobku. Jednoduchý sek. Při zpracování měkkých materiálů pilníkem s křížovým sekem se zuby zanáší pilovaným materiálem. V tomto případě používáme proto pilníky s jednoduchým sekem. Tyto pilníky mají velmi hrubý sek. Pro měkké materiály se hodí také pilníky s frézovanými zuby. Rašplový sek (struhadlový). Rašple pro opracování dřeva, tvrzených tkanin, kůže, rohoviny, plastických hmot aj. mají rašplový sek. Odebírání třísek pomocí rašple se děje více odtrháváním částeček materiálu než řezáním.
1- tělo, 2 – stopka, 3 – rukojeť a – jednoduché seky, b- křížové zuby, c – frézované zuby d – zuby rašple
77
Rozteč zubů Čím hladší má být opracovaná plocha, tím jemnější a hustší musí být zuby pilníku (seky). Počet zubů na deseti milimetrech délky pilníku se označuje jako "sek", kolísá mezi 4 až 120.
Vysekávané pilníkové zuby
Frézované zuby pilníku s drážkami na lámání třísek
α- úhel hřbetu, β -úhel břitu, y -úhel čela
3.2. Druhy pilníků Podle velikosti pilníku rozlišujeme uběrací pilník,dvouruční pilník a jehlový pilník. Podle tvaru průřezu pilníku rozlišujeme pilníky ploché úsečové, čtyřhranné, trojhranné, kruhové, mečovité, nožovité, jazýčkovité atd. Plochý pilník - jedna hrana je bez seků, použití pro rovinné plochy, nejpoužívanější pilník. Úsečové pilníky zúžené - plochá strana pro rovné plochy, kulatá strana pro pilování vnitřního zaoblení velkého poloměru. Čtyřhranné pilníky - použití pro čtyřhranné otvory, pravoúhlé průřezy. Trojhranné pilníky - použití pro trojhranné otvory, ostré úhly nad 60°. Kulaté pilníky - použití pro kulaté otvory, vnitřní zaoblení, malé poloměry. Nožové pilníky - použití pro klínové a rybinové drážky, úhel menší než 60°. Uběrací pilník - pro zpracování větších kusů při hrubování. Rukojeť pilníku musí být pevně a dostatečně hluboko nasazena. Pozor: stopka se neohřívá a do dřevěné rukojeti pilníku se nevypaluje otvor, protože zuhelnatělé části dřeva nejsou pevné a rukojeť se brzy uvolní. Rukojeť pilníku je třeba dobře předvrtat (eventuálně postupně) a silným úderem připevnit na stopku. Stopka musí být v rukojeti nejméně dvěma třetinami své délky. Pilník narážíme do rukojeti a ne naopak - nebezpečí úrazu! Právě tak mohou způsobit úraz zlomené pilníky a špatně nasazené rukojeti pilníků. Pilovací tělíska stopková (technické frézy) se používají k opracování nepravidelně tvarovaných obrobků se zakřivenými plochami (zápustky, lisovací formy, odlitky) , k odstranění slévárenských nálitků, k čištění svarů aj. Tělíska jsou poháněna elektromotorem s ohebnou hřídelí. Pracovní výkon je značně větší než při
78
ručním pilování. Pilovací tělíska je nutné častěji chladit ponořením do emulze nebo oleje.
Pilovací tělíska - tvarové stopkové pilníky
3.3. Pravidla pro pilování Používejte pro: měkké materiály: velkou rozteč seků - hrubý sek, tvrdé materiály: malou rozteč seků - jemný sek. Křížové pilníky pro tvrdé materiály, např. ocel, ocelolitina Pilníky s jednoduchým sekem pro měkké materiály, např. lehké kovy, olovo, měď, zinek Drsnost povrchu při pilování 1. Přizpůsobte pilník velikosti pracovní plochy. Používejte pro velké pracovní plochy velké pilníky a naopak! 2. K pilování obrobků s hrubým povrchem, s povrchem s okujemi nebo tvrdým povrchem používejte jen starší použité pilníky. Nové pilníky by se při těchto pracech rychle otupily! 3. Je-li to možné, opracovávejte s novými pilníky nejprve měkčí materiály (např. mosaz, bronzy) a teprve potom ocel nebo litinu. 4. S pilníkem neopracováváme nikdy materiál za vyšších teplot, jinak ztrácejí zuby pilníku svou tvrdost! pilník se teplem popustí! Hrubují se obrobky při úběru materiálu více než 0,2 mm. Uběrací pilníky mají počet seků od 6 do 10. Rýhy po zubech jsou viditelné pouhým okem. Údaj na výkrese Ra 12,5. Běžné pilování je při úběru materiálu mezi 0,1 mm až 0,2 mm. Polojemné pilníky mají počet seků od 10 do 34. Plocha obrobku je vyrovnaná a rýhy po zubech jsou ještě viditelné pouhým okem. Údaje jakosti povrchu na výkrese jsou Ra 3,2. Jemné hlazení (dokončování je prováděno při úběru materiálu pod 0,1 mm. Používají se velmi jemné pilníky s počtem seků mezi 40 a 70. Velmi jemné pilníky už nejsou normalizované. Stopy po zubech už nejsou pouhým okem viditelné. Údaje o povrchu na výkrese Ra 0,8.
79
Pravidla při pilování 1. Obrobky upevňujeme do středu svěráku tak nízko, aby nepružil nebo aby se pod tlakem pilníku neohýbaly. 2. Při upínání hladkých a měkkých obrobků je nutné používat měkké ochranné čelisti (vložky), aby se obrobek nepoškodil tvrdými ocelovými čelistmi svěráku. 3. Válcové obrobky je nutno upínat pomocí prizmatické příložky. 4. Při pilování využívejte celou plochu pilníku, nenarážejte však do obrobku – nebezpečí úrazu! 5. Při hlazení je vhodné pro dosažení hladkých ploch na obrobku zanést zuby pilníku křídou.
3.4. Uspořádání pracoviště Pracoviště. Abychom šetřili nástroje a zabránili časovým ztrátám je nutné udržovat na pracovišti pořádek, ukládat pilníky tak, aby se nekřížily a nepřišly do styku s měřidly. Pokládejte nástroje vždy na jednu stranu svěráku, měřidla na druhou!
ochranná měkká čelist
upínací přípravek na plech – profil
upnutí v zámečnické svěrce a v šikmé upínce
80
Pilování malých válcovitých obrobků
81
4. Stříhání materiálu Při stříhání nůžkami se materiál odděluje mezi dvěma podélnými břity. Můžeme pozorovat tři fáze: nasekávání, vlastní stříhání a trhání. Postup při stříhání. Břity mají tvar obráběcích nástrojů. Úhly na břitu mají ale jiné funkce a působí jiným způsobem: - na vlastní postup stříhání má podstatný vliv úhel břitu, který je asi 75° až 90°. - aby se břity netřely o plochu obrobku a nepoškozovaly ji, mají úhel hřbetu (podbroušení) asi 2°. - střižný úhel snižuje velikost síly vynaložené na stříhání, protože břit působí ve tvaru klínu a ne plochy. - vůle mezi břity 1/10 až 1/20 tloušťky materiálu má zabránit tomu, aby se břity nůžek navzájem nepoškozovaly. Nesmí být ale zvolena příliš velká, aby se materiál mezi břity nekroutil a nepotrhal. Tím by na obrobku vznikly příliš velké otřepy a břity by se poškodily.
nasekáváni
stříhání
trhání
Postup stříhání materiálu
Pro zabránění otáčení stříhaného materiálu ve směru střižné síly (vliv mezery mezi břity) se zvláště u silnějších materiálů používá přidržovač.
4.1. Stříhání ručními nůžkami Síla pro stříhání se na břity nůžek přenáší pákami.
82
Střižný úhel nůžek. Plech, který je příliš hluboko zasunut mezi břity se vysmekne z nůžek, je břity vytlačován a není stříhán. Jako příčinu je třeba vidět posuvné působení střihových sil. Obě síly se skládají do jednoho diagramu. Obrobek je vysunován, pokud je výsledná síla větší než třecí síla mezi obrobkem a břity nůžek. Nejvýhodnější je úhel rozevření nůžek 14°, je-Ii úhel v ětší, klouže obrobek z nůžek, je-Ii menší, stříháme příliš velký průřez, a tím je nutná větší síla. U ručních nůžek se úhel střihu při stříhání stále zmenšuje a je zapotřebí úměrně zvyšovat sílu. 'plech U pákových nůžek je úhel břitů při stříhání stále stejný, proto se stříhá stále stejnou silou. 4.1.1. Druhy ručních nůžek Ruční nůžky se používají k dělení tenkých plechů až do tloušťky 1,5 mm. Výběr nůžek se řídí podle tvaru a druhu střihu. Rovné ruční nůžky se používají pro rovné a málo zakřivené, krátké střihy. Nůžky s držadly vyhnutými nahoru slouží ke stříhání dlouhých rovných kusů (tabulí plechu). Nůžky na otvory (vystřihovací) mají nože zahnuté do oblouku k vystřihování vnitřních tvarů. Tvarové (vystřihovací) nůžky mají štíhlé řezné břity, aby se mohly vystřihovat libovolné tvary. Všechny ruční nůžky jsou levé a pravé. Označení se řídí podle polohy spodní čelisti ve směru střihu. Vybírejte pro stříhání nůžky vždy tak, aby bylo vždy vidět orýsování stříhaného dílu.
Vystřihování kruhu Vlevo: správně, orýsování je viditelné. Vpravo: špatně, orýsování je zakryto.
4.2. Stříhání pomocí pákových, tabulových a strojních nůžek Podle pohonu jsou strojní nůžky na ruční, mechanický a hydraulický pohon. Pákové nůžky mají pevný spodní nůž a pohyblivý horní nůž, který je spojen s dlouhou pákou. Vzpříčení plechu se zabrání přidržovačem nastaveným na tloušťku plechu. Ostří horního nože je obloukové, aby na každém místě střihu byl stejný úhel střihu a střižná síla zůstala stejná po celé délce střihu. Pákové nůžky s rovnoběžným vedením horního nože (paralelní nůžky) mají čelní ozubení a ozubený segment na
83
páce. Ramena páky přitom zůstávají nezměněna. Pákové nůžky stříhají plech do tloušťky až 6 mm. Profilové nože umožňují stříhání kulatých, čtvercových a profilových tyčí. Tabulové nůžky slouží ke stříhání tabulí plechů (do tloušťky max. 2mm).
pákové nůžky
tabulové nůžky
Elektrické ruční nůžky a ruční vibrační vysekávače se přednostně používají na vystřihování tvarů. Pohon je elektromotorem, který pohybuje pomocí výstředníku horním řezacím nožem v rychlých zdvizích. Podle velikosti a tvaru nůžek můžeme provádět rovné a zakřivené střihy podle orýsování, můžeme také stříhat trubky a ohnuté plechové tvarovky.
Elektrické ruční nůžky 1 horní nůž (pohyblivý) 2 spodní nůž (pevný)3 pohon4 výstředník
Kruhové a křivkové nůžky se používají k vystřihování libovolných kruhů a křivek. Při stříhání křivek musí být plech veden rukou.
84
4.
D.1.E.2.1.009
Výroba jednoduchých součástí na běžných druzích obráběcích a dalších strojů 1. Základy strojního obrábění Obrábění je technologický proces, kterým vytváříme povrchy požadovaného tvaru, rozměru a jakosti oddělováním částic nebo částí materiálu mechanickými, elektrickými, chemickými aj. pochody. Oddělování částic nebo části materiálu ve tvaru třísky mechanickými pochody břitem obráběcího nástroje označujeme jako řezání.
Řezné pohyby při obrábění: A) soustružení, B) hoblování
Při obrábění rozeznáváme: řezný pohyb - je relativní pohyb mezi nástrojem a obrobkem, umožňující řezání. Může být přímočarý (hoblování, protahování), šroubový (vrtání, podélné soustružení), cykloidní (frézování rovinné broušení) apod., hlavní pohyb - je složkou řezného pohybu a uskutečňuje se základním pohybem stroje. Může být rotační, přímočarý, popřípadě složený a koná jej buď nástroj, nebo obrobek. posuvní pohyb – posuv je pohyb nástroje nebo obrobku, který současně s hlavním pohybem umožňuje postupné oddělování třísek. Probíhá kolmo na směr hlavního pohybu (soustružení, hoblování, vrtání apod.), popřípadě ve směru hlavního pohybu (frézování obvodem).
1.1. Soustružení Soustružení se používá především k obrábění válcových tvarů při odebírání materiálů obrobků jednobřitým nástrojem pohybujícím se rovnoběžně s osou rotace 85
obrobku upnutého ve sklíčidle, mezi hroty apod. Obrobek tvoří nejčastěji tyčový materiál, odlitek nebo výkovek. Při soustružení je však možno kopírovat tvary podle šablony, vytvářet obecné tvary a v některých případech i frézovat a brousit. Soustružit lze také současně několika jednobřitými nástroji. Řezná rychlost se při soustružení určuje v=
π .D.n 1000
(m/min)
kde D je průměr obrobku (mm) n – počet otáček obrobků za minutu. Hloubka řezu h (mm) a posuv s (mm/ot) – u NC strojů také někdy (mm/min) – určují průřez odřezávané vrstvy S=h.s
(mm2)
Základní řezné parametry při soustružení
86
1.1.1. Soustružnické nože Vyrábějí se ve velkém množství i v mnoha typech. Lze je roztřídit z různých hledisek, především však podle materiálu řezné části a podle tvaru nože a jeho upnutí: podle materiálu řezné části nástroje – nejvíce se používá nožů z rychlořezné oceli a nožů se slinutými karbidy. Poměrně málo se zatím uplatňuje při soustružení řezná keramika, diamant a kubický nitrid boru; podle tvaru nože a jeho upnutí v nožovém držáku dělíme soustružnické nože na radiální – normální, prizmatické a kotoučové a dále nože tangenciální.
Soustružnické nože: a) uběrací nůž čelní, b) rohový nůž, c) uběrací nůž přímý, d) uběrací nůž ohnutý, e) hladicí nůž, f) zapichovací nůž, g) uběrací nůž stranový, h) naběrací nůž, i) závitový nůž, j) rádiusový nůž, k) vnitřní uběrací nůž, l) vnitřní nůž rohový, m,n) vnitřní nože zapichovací, o) vnitřní nůž závitový, p,r) vyvrtávací nůž kolmý, šikmý
87
1.1.2. Upínání obrobků na soustruhu Způsob upíná obrobku při soustružení závisí na tvaru obrobku, jeho hmotnosti, požadované přesnosti soustružení a rovněž druhu soustruhu. Obrobky s poměrem L > 2 až 3 se upínají mezi hroty, jež zasahují do čela obrobku do délky a průměru D navrtaných středicích důlků. Obrobky s větším poměrem délky k průměru se také upínají tak, že se opírají jedním koncem o hrot koníku, druhým koncem jsou upnuty ve sklíčidla nasazeném na konci pracovního vřetena.
Nejpoužívanější upínací zařízení na soustruhu je univerzální sklíčidlo, které se používá jak pro dvoustranné upínání dlouhých obrobků, tak pro letmé jednostranné upínání. Současného soustředného pohybu upínacích čelistí se dosahuje nejčastěji ručně. Při ručním ovládání se klíčem otáčí ozubeným pastorkem, který natáčí talířovým kolem. Talířové kolo je opatřeno z druhé strany spirálou, do které zapadají zuby
Soustružnické nože: A) prizmatické, B) kotoučové, C) tangenciální
Universální tříčelisťové sklíčidlo
čelistí. Podle smyslu otáčení pastorku se čelisti přibližují nebo oddalují.
88
Štíhlé obrobky s velkým poměrem délky k průměru se podepírají při soustružení lunetami, které jsou buď pevně upnuty na loži stroje, nebo jsou připevněny k suportu, se kterým se posouvají po loži.
1.1.3. Upínání soustružnických nožů Soustružnické nože se upínají na soustruzích rozličnými upínkami nebo do nožových hlav. Nožové hlavy jsou otočné a dají se do nich upnout současně 4 nože. U revolverových soustruhů se upínají nástroje v držácích do revolverových hlav. U číslicové řezných poloautomatických soustruhů se používá nástrojových hlav různé konstrukce, u kterých jsou nástrojové držáky řešeny tak, aby bylo možno seřizovat nástroje mimo stroj v seřizovacích přístrojích, nebo seřizovat nástroje přímo na stroji.
a)
b)
Upnutí soustružnického nože: a) upínkou, b) do nožové hlavy
1.1.4. Druhy soustruhů o hrotové - používají se v kusové a malosériové výrobě pro soustružení hřídelových a přírubových součástí rozličných rozměrů a tvarů bez náročného seřizování stroje. Vyrábějí se jako soustruhy hrotové univerzální a jednoduché, označované jako produkční. Pokud se týká technologických možností, na hrotových soustruzích lze obrábět vnější a vnitřní rotační plochy, rovinné plochy čelní, řezat závity, soustružit kuželové plochy, popř. plochy tvarové. Kuželové plochy se soustruží buď pomocí kopírovacího pravítka (zvláštní příslušenství), krátké kužele také např. natočením nožových saní, štíhlé kužele např. vybočením osy koníku v radiálním směru. Pokud není použito např. čelního unášení obrobku, nelze obrobek soustružit v celé v celé délce při jednom upnutí. Obrobek je nutno po obrobení z jedné strany otočit a obrobený povrch dokončit. Díry v ose obrobku se vrtají, popř. vyhrubují nebo vystružují nástroji upnutými v pinole koníku. Na soustruzích vybavených rozsáhlým příslušenstvím a určených pro nářaďovny je možno navíc např. brousit válcové a
89
čelní plochy, brousit závity, frézovat drážky, popř. dělicím způsobem frézovat ozubená kola apod. Na hrotových soustruzích se rovněž používají kopírovací zařízení, dále např. přídavná zařízení pro superfinišování, okružovací způsob frézování závitů apod.
Hrotový soustruh
o univerzální hrotové - mají kromě tažného hřídele pro posuvy vodící šroub, který umožňuje na stroji řezat závit. Charakteristický je rovněž velký rozsah otáček a posuvů, takže je na nich možno při malých řezných rychlostech soustružit závity, a naopak při velkých řezných rychlostech a malých posuvech jemně soustružit. o čelní – jsou určeny především pro soustružení obrobků velkých průměrů a malé výšky, jako setrvačníků, lanových kotoučů apod. Obrobky se na nich upínají na lícní desku s radiálními drážkami pro přestavitelné čelisti. Stroje se dodávají s pevným příčným ložem nebo ve variantě, ve které může být lože se suportovými saněmi v poloze podélné nebo příčné, popř. lze použít koník při soustružení nepříliš hmotných obrobků mezi hroty. Obrábění součástí největších průměrů umožňuje mezera mezi vřeteníkem a příčným ložem.
90
Čelní soustruh
91
o revolverové – jsou určeny hlavně pro výrobu součástí v menších a středních sériích, vyžadujících k obrobení větší počet nástrojů. Nástroje se u nich upínají v držácích (pro jeden nebo více nástrojů) do upínacích otvorů revolverové hlavy. Jde především o nástroje pro obrábění povrchů a nástroje pro obrábění děr. Součástí se obrábějí při jednom upnutí postupně využitím nástrojů v jednotlivých polohách hlavy. V porovnání s hrotovými soustruhy mají revolverové soustruhy přednost rychlého a přesného
Revolverový soustruh
nastavení nástroje vzhledem k upnutému obrobku, možnost obrábění několika nástroji současně, popř. i při současné práci revolverové hlavy a příčných suportů. Na revolverových soustruzích je možno soustružit podélně i příčně, a v ose obrobku vrtat vyvrtávat, vystružovat, řezat závity apod. Výchozím obráběným materiálem je buď tyčový materiál, který se upíná do kleštin, nebo výkovky, výlisky a odlitky upínané do sklíčidel. Řízení pracovního cyklu nástrojů vykonává obsluha stroje, nebo je pracovní cyklus automatizován. Rovněž řazení otáček a posuvů bývá u některých strojů ovládáno předvolbou nebo řízeno programem. Revolverové soustruhy jsou také vybavovány číslicovým řízením. o svislé – používají se v kusové, malosériové a některé typy i v sériové výrobě středních a velkých rotačních součástí malého poměru délky k průměru. Hlavní části těchto strojů tvoří otočný stůl, stojany a příčníky se suporty. Otočný stůl je uložen u menších a středně velkých strojů na valivém vedení, u velkých stolů na vedení prizmatickém. Jednostojanové mají na příčníku pohybujícím se po stojanu obvykle suport s pětibokou revolverovou hlavou, druhý suport je pak přímo na stojanu. Dvoustojanové svislé soustruhy mají příčník pohybující se po dvou stojanech. Na příčníku jsou většinou dva suporty a další suport je na jednom nebo obou stojanech. Na svislých soustruzích se obrábějí vnější a vnitřní válcové plochy, při natočených suportech kuželové plochy, řežou závity, popř. soustruží tvarové plochy, pokud je stroj vybaven kopírovacím zařízením.
92
Svislý soustruh
o poloautomatické – mají automatický pracovní cyklus nástrojů, k opakování cyklu je nutné ruční zásah obsluhy stroj. Uplatňují se hlavně ve středněsériové a velkosériové výrobě podle způsobu upínání obrobku rozeznáváme poloautomatické soustruhy hrotové a poloautomatické soustruhy sklíčidlové. o automatické – obrábějí se na nich složité součásti nejčastěji z tyčového materiálu v sériových a hromadných výrobách. Pracovní cyklus nástrojů i výměna obrobků na těchto strojích probíhá automaticky. Pro obrábění přírubových součástí (výkovků, odlitků apod.) je nutno tyto stroje vybavit zařízením pro automatické vkládání obrobků do upínacího zařízení a odvádění obrobků ze stroje. Rozdělení automatických soustruhů z hlediska použitého řízení se dělí na křivkové a bezkřivkové, z hlediska konstrukčního uspořádání a jejich technologického využití se dělí na revolverové a zapichovací, z hlediska počtu pracovních vřeten rozeznáváme stroje jednovřetenové a několikavřetenové.
93
1.1.5. Základní práce na soustruhu Soustružené obrobky mají kruhové průřezy. Jsou to např. čepy, hřídel, pouzdra, vřetena, příruby, šrouby. Různých tvarů soustružených obrobků se dosahuje různými postupy soustružení. Při obrábění obrobku vně nebo uvnitř mluvíme o vnějším nebo vnitřním soustružení. Při podélném soustružení má nůž posuv kolmý na osu vřetena. Vytvářejí se tak rovinné plochy, např. zarovnávání čel obrobku, zapichování, upichování. Krátké kuželové plochy se soustruží natočením nožových sání, dlouhé kužele vyosením koníku. Díry se na soustruhu zhotovují buď vrtáky upnutými do pinoly koníku, nebo vnitřními soustružnickými noži. Tvarové plochy se soustruží tvarovými noži, pomocí přípravku nebo kopírováním. Závity se na soustruhu řežou závitníky, závitovými čelistmi nebo se soustruží závitovými noži.
Soustružení průměru
Soustružení kužele vyosením koníku
Soustružení otvoru nožem
94
2. Frézování Frézování je výrobní metoda, při které odebírají materiál obrobku zuby otáčejícího se nástroje. Posuv součástí přitom probíhá převážně ve směru kolmém k této ose. Řezný proces je přerušovaný, každý zuby frézy odřezává krátké třísky proměnné tloušťky. Možnost mnohostranné aplikace a přesnost frézování jsou hlavní příčinou jeho širokého uplatnění v praxi. Mimo to frézováním při velkých řezných rychlostech lze až na některé případy zajistit vyšší a hospodárnější úběr obráběného materiálu než při obrábění jednobřitým nástrojem při hoblování. Někdy je frézování jediným možným způsobem obrábění. Podle způsobu záběru frézy do materiálu obrobku rozeznáváme dva způsoby frézování, a to frézování obvodem a frézování čelní, které jsou základem pro vytváření způsobů dalších.
2.1. Frézy Frézy jsou několikabřité nástroje mají uspořádány břity na válcové, kuželové nebo jiné tvarové ploše, u čelních fréz také na ploše čelní. Vzhledem k mnohostrannému uplatnění frézování ve strojírenské výrobě a velkému rozsahu technologie frézování se používá mnoha typů a velikosti fréz.
Frézování: A) obvodem, B) čelem
Vyráběné frézy lze roztřídit do jednotlivých skupin z různých hledisek a to: o podle nástrojového materiálu břitů rozeznáváme frézy z rychlořezné oceli a slinutých karbidů. Omezeně se zatím užívá u fréz řezné keramiky, kubického nitridu boru a diamantu. o podle provedení zubů se rozeznávají frézy se zuby frézovanými nebo podsoustruženými. o podle směru a počtu zubů. Z hlediska směru zubů vzhledem k ose rotace frézy rozlišujeme frézy se zuby přímými a se zuby ve šroubovici pravé nebo levé, popř. šroubovice střídavé. Výhodou uspořádání zubů ve šroubovici je plynulost záběru v důsledku většího počtu zubů v záběru a v důsledku postupného vnikání zubů do záběru na řezné délce nástroje.
95
o podle konstrukčního uspořádání rozlišujeme frézy celistvé, které mají těleso a zuby z jednoho kusu rychlořezné oceli, popřípadě u malých nástrojů ze slinutého karbidu, frézy dělené a sdružené, složené ze sady fréz upnutých na frézovacím trnu k obrábění členitých povrchů jedním záběrem, frézy s vkládanými noži, resp. řeznými destičkami z rychlořezné oceli nebo ze slinutého karbidu. U fréz s vkládanými řeznými destičkami mohou být destičky pájeny nebo mechanicky upínány. Jak bylo uvedeno, v současné době se stále více uplatňují frézy s vyměnitelnými břitovými destičkami, které jsou mechanicky připevňovány k tělesu frézy. o z hlediska geometrického tvaru dělíme frézy na válcové nástrčné nebo se stopkou, u niž jsou zuby pouze na válcové ploše; čelní válcové frézy nástrčné nebo se stopkou, které mají navíc zuby na čelní ploše; kotoučové frézy s přímými zuby nebo se zuby ve šroubovicím střídavě levé a pravé, se zuby pouze na válcové ploše nebo na jedné popřípadě obou čelních plochách; úhlové frézy jednostranné nebo dvoustranné; tvarové frézy. o z technologického hlediska je možno dělit frézy pro frézování rovinných ploch – válcové a čelní frézy a frézovací hlavy, tvarových ploch – tvarové frézy, frézy na držáky klínu a per, na upínací T drážky, kopírovací frézy apod. o z hlediska způsobu upnutí fréz na stroji jsou frézy nástrčné a frézy s válcovou nebo kuželovou stopkou.
Základní druhy fréz: A) válcová, B) úhlová, C) kotoučová, D) čelní, E) frézovací hlava, F) tvarová, G) čelní válcová, H) kopírovací I) drážkovací
96
2.2. Upínání fréz Pro upínání nástrčných fréz na frézkách se používá frézovacích trnu. Frézovací trny mají na jednom konci kuželovou stopku, kterou se upínají do dutiny vřetena. Kroutící moment se přenáší perem v drážce frézovacího trnu a drážce frézy. Čelní nástrčné frézy a frézovací hlavy se upínají krátkými upínacími trny letmo upnutými do vřetena stroje. K přenášení krouticího momentu při menších výkonech se používá rovněž pero v drážce trnu. Při velkých výkonech, které by pero bezpečně nepřeneslo, se používá čelní unášení nástroje pomocí kamenu zapuštěných do příruby trnu. Frézovací hlavy velkých průměru (nad 180 mm) se upínají zpravidla šrouby na čelní plochu pracovního vřetena. Středí se vnější válcovou plochou konce vřetena nebo středicím trnem v kuželové díře vřetena frézky.
Frézovací trny: A,B) dlouhé, C,D) krátké, E) sklíčidlo na válcovou frézu
Frézy s kuželovou stopkou se upínají redukčními pouzdry přímo do upínacího kužele ve vřetenu frézky. Redukční pouzdro se použije také tehdy, neshoduje-li se kužel frézovacího trnu s kuželovém vřetena. Frézy s válcovou stopkou se upínacím do vřetena frézky při použití sklíčidla s upínacím pouzdrem.
2.3. Upínání obrobků Současným záběrem několika zubu vznikají při frézování velké řezné síly, takže obrobek musí být řádně upnut. Je důležité, aby obrobek nebyl při upínání deformován a aby byla obráběna i upínací plocha co nejblíže vřetena. Menší obrobky se obvykle upínají do běžných ručně, pneumaticky nebo hydraulicky. K upínání větších obrobku se používá rozličných upínacích pomůcek, jako upínek, opěrek, podpěr apod.
97
Základní upínky a podpěry obrobků užívané při frézování
2.4. Druhy frézek o konzolové jsou ze všech frézek nejrozšířenější. Jejich charakteristickou částí je konzola přestavitelná ve svislém směru po vedení stojanu stroje. Konzola s příčným stolem, přestavitelným na vedení konzoly ve směru kolmém na vodicí plochu stojanu a podélným pracovním stolem, pohybujícím se na vedení příčného stolu, umožňuje ustavení obrobku proti nástroji do libovolné plochy ve třech souřadnicích – x, y, z. Konzolové frézy jsou vhodné pro frézování rovinných a tvarových ploch u menších a středně velkých obrobků v kusové a malosériové výrobě. Vyrábějí se ve třech základních variantách, a to: konzolové frézek vodorovné, univerzální a konzolové frézky svislé. o konzolové frézky vodorovné mají osu pracovního vřetena vodorovnou, rovnoběžnou s plochou podélného stolu a kolmou na směr pohybu podélného stolu. Frézují se na nich převážně plochy rovnoběžné s upínací plochou stolu, drážky a tvarové plochy. o konzolové frézky univerzální se liší od vodorovných frézek tím, že jejich podélný stůl je otočný na obě strany kolem svislé osy kolmé k upínací ploše stolu. Univerzální konzolové frézky lze s výhodou použít pro frézování šroubových drážek na vrtácích, zubových mezer na frézách a výhrubnících se zuby ve šroubovici, dále pro frézování šneků, odvalovacích fréz apod. o konzolové frézky svislé mají osu pracovního vřetena kolmou k upínací ploše stolu. Vřeteno je buď uloženo ve svislé hlavě připevněné na stojanu frézky, nebo je uloženo přímo ve stojanu. Svislá hlava se dá obvykle natáčet o ± 45°. V řeteno bývá 98
svisle přestavitelné. Konstrukce konzoly je stejná jako u frézky vodorovné. Na svislých konzolových frézkách se frézují zejména rovinné plochy rovnoběžné s upínací plochou stolu, drážky v těchto plochách apod. Využívá se k tomu čelních fréz upnutých na krátkém trnu, nebo fréz s kuželovou stopkou upnutých přímo do kužele vřetena, nebo s válcovou stopkou upnutých do sklíčidla. Na větších svislých konzolových frézkách se používají také frézovací hlavy.
Vodorovná konzolová frézka
o stolové frézky na rozdíl od frézek konzolových nejsou vybaveny konzolou. Mají obvykle podélný a příčný stůl. Pohyb ve svislém směru k seřízení pracovní plochy nástroje vzhledem k obrobku je u nich uskutečněn přemísťováním frézovacího vřeteníku po vedení na stojanu stroje. U velkých strojů se rovněž vyskytují ve variantě, kdy příčiny pohyb stolu je nahrazen přímým pohybem stojanu s frézovacím vřeteníku a pracovní stůl má pouze pohyb podélný. Na stolových frézkách lze kvalitně a produktivně obrábět rozměrnější a těžší součásti. Vyrábějí se jak v provedení svislém, tak i vodorovném. o rovinné frézky patří mezi nejvýkonnější druh frézek. Jsou robustní konstrukce a dovolují obrábět těžké obrobek. Jsou výhodné v kusových a malosériových výrobách, uplatňují se však dobře i sériové výrobě. Pracuje se na nich nejčastěji frézovacími hlavami při obrábění vodorovných, svislých a šikmých ploch a dále
99
stopkovými frézami při frézování úzkých ploch a zářezů (drážek). U rovinných frézek má pracovní stůl jeden stupeň volnosti, pohybuje se pouze ve vodorovném směru.
Svislá stolová frézka Svislá stolová frézka
Rovinná frézka
2.5. Frézařské práce Při frézování se obrábějí převážně rovinné plochy vodorovné, svislé a šikmé. Používá se k tomu válcových fréz, čelních fréz a frézovacích hlav. Vyšší produktivity se dosahuje frézovacími hlavami. Častou frézovací operací je frézování drážek. Nejvýhodnější je frézování kotoučovými frézami, u nichž se dosáhne většího úběru než při méně tuhé fréze stopkové. Pro frézování jednostranně nebo dvoustranně uzavřených drážek jsou výhodné stopkové člení válcové frézy, nebo drážkovací frézy. Drážkovací fréza má buď průměr rovný šířce drážky, nebo má průměr menší a drážka se frézuje v pravoúhlém cyklu, nebo je upnuta výstředně. Drážky tvaru T nebo rybinové drážky se frézují nadvakrát. Nejdříve kotoučovou nebo stopkovou frézou na plnou hloubku drážky, potom se kotoučovou nebo úhlovou frézou v dolní části rozšíří. Drážky v drážkových hřídelích se frézují tvarovými frézami buď postupně dělícím způsobem na vodorovné konzolové frézce, nebo odvalovacím způsobem na frézce odvalovací. Šroubové drážky se obrábějí na univerzální konzolové frézce. Stůl s upnutou součástí je natočen o úhle stoupání šroubovice, dělícím přístrojem se součástí otáčí tak, že při jedné otáčce se stůl posune o velikost stoupání šroubovice. Tvarové plochy se frézují tvarovými frézami.
100
Příklady frézování různých ploch: A) vodorovné a svislé plochy,
B) šikmé plochy, C) osazení, D) drázky, E) tvarové plochy
101
3. Hoblování a odrážení Při hoblování koná obrobek hlavní pohyb přímočarý vratný a nástroj posuv do řezu. Posuv je přerušovaný a proběhne vždy na konci vratného pohybu stolu. Obrážení se pak liší od hoblování pouze tím, že hlavní pohyb koná nástroj a posuv obrobek. Průřez odřezávané vrstvy je při hoblování a obrážení dán podobně jako při soustružení vztahem S=h.s
(mm2)
kde h je hloubka řezu (mm) s je posuv na jeden dvojzdvih stolu nebo smýkadla (mm) Jednoduchost operace, jednoduchý tvar nástroje a snadná aplikace způsobují, že hoblovky, vodorovné a svislé obrážečky patří mezi nejuniverzálnější obráběcí stroje. Ploché povrchy mohou být na nich obráběny v horizontálních, vertikálních a vzájemně skloněných rovinách, mohou být rovněž obráběny nepravidelné tvary, jakož i vnitřní povrchy.
3.1. Hoblovací a obráběcí nože Nože používané na hoblovkách a obrážečkách mohou být vyrobeny z rychlořezné oceli nebo jsou s pájenými či mechanickými připevňovanými břitovými destičkami ze slinutých karbidů. Geometrie břitu hoblovacích a obrážecích nožů je v podstatě stejná jako u nožů soustružnických. Při hoblování a obrážení se volí hloubka řezu i posuv co největší, pokud to dovoluje tuhost systému – nůž, obrobek, stroj a déle průtažná síla stroje.
Hoblovací a obrážecí nože: a,b, c) uběrací nože, d) drážkovací, e) hladící f) se slinutými karbidy, g) pro svislé obrážečky
102
3.2. Hoblovky a obrážečky Základní část hoblovek tvoří stoly, stojany, příčníky a nožové suporty. Pohon stolů je u nich buď mechanický, nebo hydraulický. Posuv suportů po stojanech a příčníku je přes pohybové šrouby poháněné samostatnými elektromotory. Přísuv suportů je mechanický nebo ruční. Nožové držáky se při zpětném zdvihu stolu nadzvedávají nad obráběnou plochu. Nožové saně suportů jsou otočné, takže umožňují obrábění i šikmých ploch. Druhy hoblovek: o jednostojanová má stojan na jedné straně stroje. Šířka obrobku, který může být na stroji obráběn, může přesahovat stůl. Nevýhodou tohoto uspořádání je menší tuhost příčníku. Proto některé z těchto strojů jsou vybaveny přesuvným stojanem připevněným na otevřené straně stolu, podpírající vnější konec příčníku. Na tomto stojanu může být rovněž umístěn nožový suport. Podpěrný stojan může mít rovněž zvláštní příčné vedení mimo stůl stroje.
o dvoustojanová má dva stojany podpírající příčník. Je obvykle vybavena čtyřmi nožovými suporty – dvěma na příčníku a po jednom na stojanech.Má vyšší tuhost příčníku. Šířka obrobku je u ní omezena vzdáleností mezi stojany.
Jednostojanová hoblovka
103
Druhy obrážeček:
vodorovné – smýkadlo s nástrojem se u nich pohybuje v horizontální rovině pro vedení na stojanu stroje. Pohon smýkadla je mechanický, nebo u větších strojů hydraulický.
Vodorovná obrážečka
svislé – smýkadlo s nástrojem se u nich pohybuje ve vertikální rovině klikovým mechanismem. Slouží především pro obrábění vnějších a vnitřních tvarových ploch a dále svislých rovin. Menší stroje jsou vybaveny přestavitelnou konzolou, na které je příčný a podélný stůl a stůl otočný. Délka zdvihu smýkadla se dá měnit výstředností klikového mechanismu. Větší stroje mají příčný, podélný a otočný stůl. Pracovní stůl není výškově přestavitelný. Délka zdvihu smýkadla se mění výstředností klikového mechanismu, vzdálenost smýkadla od pracovního stolu změnou polohy smýkadla.
104
Svislá obrážečka
105
4. Vrtání, vystružování, vyvrtávání 4.1. Vrtání Vrtání patří mezi nejstarší a nejpoužívanější technologické operace. Kromě vrtání do plného materiálu, rozlišujeme ještě tzv. vyvrtávání, kterým již předvrtané, přelité aj. díry pouze zvětšujeme a zpřesňujeme.
Hlavní řezný pohyb (otáčení) vykonává při vrtání nástroj – vrták, který se zároveň ručním nebo strojním posuvem posouvá do řezu. Vrtání
4.1.1. Druhy vrtáků
Základní druhy vrtáků: A) středící, B) dělový, C), D) šroubovitý, E) kopinatý, D) hlavňový
o kopinatý – který pracuje nepřesně a dnes se prakticky již nepoužívá. Břity tohoto vrtáku spolu svírají vrcholový úhel ε = 80 až 130° a jsou spojeny p říčným ostřím. o dělový – jsou vhodné pro méně hluboké díry, protože nástroj je nutno po vyvrtání určité hloubky z díry vytáhnout k odstranění třísek. o trojhranný – používá se na vrtání skla a velmi tvrdých austenitických manganových ocelí. o středící – k navrtání středících důlků. Středící důlky se navrtávají nejčastěji na soustruhu nebo na speciálních navrtávacích strojích. o
korunkový – vypichování děr v tenkostěnných odlitcích.
o hlavňový – je vhodný pro přesnější díry. Je navařen nebo přišroubován na tyč, resp. trubku potřebné délky. K nástroji je v dostatečném množství přiváděna tlaková řezná kapalina, která odplavuje třísky z místa řezu buď vnějškem, nebo vnitřkem nástavné trubky.
106
šroubovitý – nejrozšířenější a nejpoužívanější vrták, jehož šroubovité drážkované tělo umožňuje účinné odvádění třísek a zároveň zajišťuje dobré chlazení. Úhel sklonu šroubovice k ose vrtáku se pohybuje od 10 do 45° v závislosti na vrtaném materiálu. Vrtáky se vyrábějí buď se stopkou válcovou nebo kuželovou. Má na svém válcovém těle dvě šroubovité drážky, jejichž šikmé plochy svírají s kuželovými plochami hrotu úhel břitu β a s osou vrtáku úhel čela γ. Úhel hřbetu α vzniká podbroušením kuželových ploch špičky. Hlavní ostří, utvořená drážkami s hřbetními plochami vnikají do materiálu a ubírají třísky. Vrcholový úhel ε, který spolu svírají, se volí podle materiálu obrobku. Hlavní ostří spojuje příčné ostří (jehož šířka se rovná tloušťce duše, tj. těla vrtáku mezi oběma drážkami) často zužuje vybroušením.
Šroubovitý vrták
Ostří, utvořená stěnou drážek a válcovou plochou vrtáku, obrábějí stěnu díry. Válcová plocha vrtáku je proto podfrézována tak, aby na ní zůstala úzká fasetka, která vrták při práci vede. Drážkami se přivádí řezná kapalina a odvádějí třísky. Protože odvod třísek je tím snadnější, čím menší je stoupání šroubovice, vyrábějí se pro různé materiály vrtáky s různými úhly sklonu drážek k ose vrtáku. Vrtáky s obvyklou šroubovicí se hodí na ocel a litinu, vrtáky se strmou šroubovicí na mosaz, bronz a plastické hmoty, vrtáky s pozvolnou šroubovicí na měď a hliník.
107
4.1.2 Vrtačky Pro vrtání, vyvrtávání, vyhrubování, zahlubování a vystružování se používají ruční nebo strojní vrtačky nejrůznějších konstrukcí a velikosti. o ruční převodová – většinou se vyrábí pouze pro díry do průměru 10 až 13 mm. Otáčivý pohyb vřetena je odvozen přes převod od kliky, jíž otáčíme rukou. o mechanická ruční – elektrické nebo pneumatické se vyrábějí pro otvory od průměru 2 do 25 mm. Moderní elektrické vrtačky mají možnost buď dvoustupňové nebo plynulé regulace otáček vřetena. o stolní – bývají určené pro vrtání děr do průměru kolem 20 mm a mají možnost několikastupňové volby otáček vřetena (nejčastěji změnou převodu se stupňovitými řemenicemi). Vřeteník těchto vrtaček lze svisle přestavovat na válcovém sloupu podle výšky obrobku.
a)
b) c)
Typy vrtaček: a) sloupová, b) radiální, c) montážní o sloupové, stojanové a otočné radiální – určeny pro vrtání děr do větších a velkých obrobků. Jsou vybaveny většinou také strojním posuvem vřetena a převodovou skříní umožňují stupňovitou změnu otáček vřetena. V sériové a hromadné výrobě se uplatňují i další druhy speciálních nebo několika vřetenových vrtaček. o přenosné montážní – vrtají velké předměty, které nelze v dílně dobře přepravovat. Jejich vřeteník lze otočit do libovolné polohy podle obrobku.
4.1.3. Upínání vrtáků Vrtáky s válcovou upínací stopkou se upínají do sklíčidel dvoučelisťových nebo tříčelisťových. Sklíčidla se do vřetena vrtačky upevňují buď pomocí kuželového upínacího trnu, nebo na závit. Válcová stopka vrtáku má být do sklíčidla zasunuta alespoň do tří čtvrtin. 108
Přesnější uložení ve vřetenu vrtačky zaručují kuželové stopky s tzv. Morseovým kuželem. Vrtáky s kuželovou stopkou se do dutiny vřetene nasazují buď přímo nebo prostřednictvím redukční vložky, která vyrovnává rozdíl velikostí. Vrták je při práci unášen třením, které vzniká mezi stopkou a dutinou vřetena. Kuželové stopky, redukční pouzdra a dutinu vřetena vrtačky musíme udržovat v čistotě, abychom při práci zajistili dokonalý přenos točivého momentu a souosost vrtáku s vřetenem. Nástroje s kuželovou stopkou uvolňujeme z vřetena nebo redukčního pouzdra pomocí vyrážecího klínu.
Upínání vrtáků s válcovou a s kuželovou stopkou
4.1.4 Upínání obrobků Obráběné součásti se musí při vrtání upínat takovými pomůckami, které zachycují síly přenášené vrtákem a zajišťují součásti v takové poloze, aby střed díry ležel přesně pod středem špičky vrtáku. Při vrtání malých otvorů do rozměrných a hmotných obrobků není upínání nutné, na stole je většinou pouze přidržujeme. Malé obrobky a plechy upínáme vždy. Při vrtání průchozích otvorů obrobky podkládáme podložkami z tvrdého dřeva, čímž zabraňujme vylamování konců díry při dovrtávání a zároveň chráníme stůl vrtačky před poškozením. Menší obrobky a plechy se upínají v ruční svěrce, kterou přidržujeme při vrtání rukou. Součástí s rovnoběžnými stěnami upínáme do různých svěráků, jejichž posuvná čelist může být ovládána šroubem, výstředníkem, pneumaticky nebo hydraulicky. Hydraulické, pneumatické, popř. výstředníkové ovládání je v porovnání se šroubovým mnohonásobně rychlejší. Jestliže hmotnost svěráku nestačí k zachycení točivého momentu,
Součást přidržovaná rukou
109
který přenáší vrták na obrobek, musíme svěrák upnout na stůl vrtačky. Svěrák můžeme také proti otáčení zajistit opřením o narážky upnuté na stole.
Upnutí součásti do svěráku
Nemáme-li k dispozici pro upnutí vhodný svěrák, můžeme obráběnou součást upnout přímo na pracovní stůl vrtačky pomocí upínek, které jsou šroubem s hlavou ve tvaru T přitaženy ke stolu vrtačky.
Upnutí pomocí upínky a upínacího úhelníku
Složitější obrobky se někdy musí upnout do úhelníku pomocí svěrek. Úhelník se na stole stroje upne upínkami. Neupnuté lze vrtat jen těžké obrobky, které vlastní váhou leží pevně na stole vrtačky.
110
4.1.5. Řezné podmínky Výběr řezné rychlosti a posuvu se uskutečňuje podle vrtaného materiálu a ze zkušenosti. Hodnoty jsou shrnuty ve Strojnických tabulkách. Vrtáku se musí udělit přiměřené otáčky a posuv. Otáčky se volí podle řezné rychlosti a průměru vrtáku. Řeznou rychlostí (v) při vrtání nazýváme dráhu vnějšího krajního bodu hlavního ostří, udanou v metrech a vykonanou za minutu (m/min). Pro její výpočet platí vzorec. v=
π .d .n 1000
[m/min]
z toho otáčky
n=
v.1000 [ot/min] π .d
Posuv, jímž se vrták pohybuje do záběru, se udává v milimetrech na otáčku vrtáku, např. 0,3 mm/ot. Na jeho velikosti závistí tloušťka třísky a jakost povrchu vyvrtané díry. Volí se podle druhu vrtaného materiálu a podle průměru vrtáku. Při vrtání ručním posuvem (ruční pákou), tj. při vrtání malých děr, musí se vrtat s citem, aby se vrták nezlomil. Strojní posuv se vyhledá v tabulce.
v
v Řezná rychlost a posuv při vrtání Pravidla pro stanovení řezných podmínek při vrtání. o Zvolte řeznou rychlost a posuv vrtáku tak, aby se využilo co nejvyššího výkonu vrtáku a vrtačky při minimálním opotřebení nástroje. o Jsou-li řezná rychlost, popř. počet otáček vřetena a jeho posuv příliš vysoké, klesá životnost vrtáku. Je namáhán na řezných hranách a špičce, břity se velmi silně zahřívají, měknou, tupí se a lámou. o Při stejných jakostech materiálu platí: čím menší je průměr vrtáku, tím větší má být počet otáček, naopak. Při změně průměru vrtáku je třeba také změnit počet otáček vřetena! o Řezná rychlost, popř. počet otáček vrtáku se musí s přibývající pevností a tvrdostí obrobku snižovat. Měkké oceli, hliníkové slitiny aj. požadují většinou vysoké řezné rychlosti. 111
4.2 Zahlubování, zarovnávání Zahlubování se používá k zarovnání nálitků děr, srážení hran v děrách, zahloubení pro hlavy šroubů atd. Jednoduché zahlubování práce o odstraňování otřepů sražení hran, zahlubování ostrých hran po vrtání pro řezání vnitřních závitů. o zahloubení válcových a kuželovitých dosedacích ploch pro hlavy šroubů, nýtů, hřídelové nákružky aj. o
rozšiřování předvrtaných, odlitých nebo předlisovaných děr.
o zarovnávání rovných dosedacích ploch pro šrouby, svorníky, plochy nábojů, těsnící plochy pro příruby atd. o
navrtávání je zhotovení středících důlků, např. pro soustružení, broušení
Záhlubníky jsou nástroje nejméně se dvěma a více břity. K vedení záhlubníků do záběru se někdy používá vodící čep. Aby se zabránilo stopám po chvění nástroje na obrobeném povrchu, jsou záhlubníky vyráběny s lichým počtem zubů.
Záhlubníky: kuželový, válcový, plochý
4.2.1. Druhy záhlubníků o kuželovité záhlubníky se vyrábějí s průměry do 8 do 80 mm. Vrcholové úhly 60° slouží k odstran ění otřepů, 75° k zahlubování pro hlavy nýt ů, 90°k zahloubení pro hlavy šroubů aj. o válcové záhlubníky slouží částečně k vyvrtání. Tvarem jsou podobné šroubovitému vrtáku, který má dvě drážky, záhlubník tři nebo čtyři. Vedení nástroje ve vyvrtávané díře je lepší než u šroubovitého vrtáku. Stěny jsou hladké.
112
o záhlubník s vodícím čepem s pevným nebo vyměnitelným vodícím čepem se používá k rovinnému zahlubování nebo k zahlubování rovné plochy pro válcové hlavy šroubů. o ploché záhlubníky slouží k zarovnávání nerovných ploch a nálitků na odlitcích. Vytvářejí rovné dosedací plochy pro šrouby a matice a pro další opracování obrobků.
4.3. Vyhrubování Jestliže potřebujeme zlepšit kvalitu, rozměrovou a geometrickou přesnost vrtané díry, musíme ji dále dokončit vyhrubováním a vystružováním. Vyhrubováním rovněž zajišťujeme rovnoměrný přídavek pro dokončovací práce, zejména vystružování. Výhrubníky jsou zpravidla několikabřité (tříbřité až čtyřbřité) nástroje, které se vyrábějí buď s kuželovou stopkou, nebo jako nástrčné, popřípadě jako nástrčné s řeznými destičkami ze slinutých karbidů. Řezné hrany jsou na tzv. řezném kuželu, jehož vrcholový úhel je 30°. Podrouše né zuby na válcové části s fazetkou již neřežou, ale pouze vedou nástroj v díře. Pro upínání výhrubníku a obrobku při vyhrubování platí téměř stejné zásady jako při vrtání.
4.4. Vystružování Přesné a lícované díry dokončujeme vystružováním. Výstružníkem odebíráme pouze velmi jemné třísky – díru vyhlazujeme a dáváme jí přesný konečný tvar. Proto se přídavek na vystružování (tloušťka třísky) pohybuje při strojním vystružování u ocelových obrobků mezí 0,2 až 0,4 mm na průměr díry. Při vystružování otvorů v lehkých kovech bývají přídavky přibližně dvojnásobné. Přídavek při ručním vystružování se pohybuje dokonce mezi 0,05 až 0,1 mm. Výstružníky jsou mnohobřité nástroje s přímými nebo šroubovitými zuby. Výstružníky s přímými zuby se používají převážně na obrábění oceli běžných jakosti a pro litinu, výstružníky se zuby ve šroubovici se používají pro obrábění houževnatějších materiálu.
Výhrubníky: s kuželovou stopkou a nástrčný
113
Výstružníky mají sudý počet zubů, ale nepravidelnou rozteč zubových mezer. Kdyby měl výstružník pravidelné rozteče břitů, odřezávaly by se třísky vždy na stejném místě. V nerovnostech díry by se břity zasekávaly a vytvářely by chvěním na povrchu díry viditelné stopy, které nepříznivě ovlivňují jakost povrchu. 4.4.2.Druhy výstružníků o pevné – vyrobeny z jednoho kusu (nástrojové oceli). Ruční výstružníky mají na konci válcovité stopky čtyřhran k nasazení vratidla. o s rovnými břity – vyrábějí se jednoduše, snadno se ostří, dobře měří, potřebují jen velmi malý osový tlak, poskytují výhodnější řez a odebíraní třísek než šroubovité výstružníky. Nejsou vhodné pro díry s přerušovaným povrchem. o se šroubovitými břity – používají se pro díry s přerušovaným povrchem, pro slabší materiály. o
stavitelné – po novém naostření se opět rozměrově kontrolují.
o nástrčné – používají se pro větší průměry děr. Výstružníky mají velmi krátký řezný kužel, vnitřní kuželovou díru 1:30 a unášecí drážku k zajištění na trnu nebo nástrčném držáku. V držáku jsou vyměnitelné. o nástrčné se šroubovitými břity – mají břity s levým sklonem drážek a jsou pravotočivé. Nejsou přestavitelné a hodí se nejlépe pro průchozí díry v sériové výrobě pro strojní obrábění, protože umožňují velké obráběcí výkony, vysoké řezné rychlosti a velké posuvy. Převážně se používají k vystružování houževnatých materiálů s vysokou pevností. Užívají se jen jako strojní výstružníky se stopkou válcovou, kuželovou a jako nástrčné výstružníky.
a)
b)
c)
d)
Výstružníky: a) válcový s přímými zuby, b) válcový se šikmými zuby, c) nástrčný, d) stavitelné 114
o kuželové – pevné nepřestavitelné výstružníky pro kuželové díry, např. 1:10, 1:20, pro díry Morse kužele, 1:50, 1:100. Výstružníky jsou zhotoveny s rovnými břity nebo šroubovými břity. Díry ve tvaru Morse kužele a metrických kuželových děr se vystružují postupně sadou výstružníků (předhrubovací, hrubovací a dokončovací).
Výstružníky na Morse kužele
4.4.3. Práce s výstružníky Při ručním vystružování se na čtyřhran nástroje nasadí dvouramenné vratidlo s čtyřhrannou dírou příslušného rozměru. Vratidlo s velkou dírou může způsobit trhavý pohyb, při němž se výstružník zasekává, což ohrožuje obrobek i nástroj. Důležité je kolmé nasazení výstružníku, aby byl souosý s obráběnou dírou. Šikmo nasazený výstružník by díru obrobil oválně. Při zavádění do díry se výstružníkem opatrně pootáčí do řezu, aby pomalu zabral třísku. Příliš velký tlak na nástroj může i při pootáčení způsobit, že se břity zaryjí příliš hluboko do materiálu, pak se výstružník nesmí uvolňovat
Ruční vystružování
Upínání nástrojů při strojním vystružování
zpětným pootáčením, neboť třísky sevřené mezi hřbetem zubů a stěnou díry by
115
mohly zuby vylámat. Nazpět se smí výstružník pootočit nejvýše o šířku zubu; pak jím opět pootáčíme do řezu, přičemž ho poněkud zdviháme, aby se odlehčil. Při strojním vystružování se mají výstružníky upínat pokud možno ve výkyvných upínadlech, která při možné nesouososti dovoluje, aby se nástroj mírným vykyvováním přizpůsobil poloze díry. Pevně upnutý výstružník naproti tomu vstupuje do díry ztuha a než v ní získá dostatečné vedení, rozšíří její začátek. Na vrtačce lze s pevně upnutým nástrojem vystružovat tak, že se nástroj nejprve zavede do díry v neupnutém obrobku; obrobek se takto souose ustaví a teprve pak se upne. Výhodné upínadlo nástrojů je rychloupínací hlava, která s výměnnými vložkami umožňuje postupnou výměnu obvyklých nástrojů na obrábění děr, a to za chodu stroje. Vrták a výhrubník se takto pevně upnou s pevnou vložkou, kdežto výstružník s volnou vložkou je výkyvný. Obsluha rychloupínací hlavy se omezuje jen na zvedání as pouštění rýhovaného kroužku. Zvedne-li se kroužek levou rukou, výměnná vložka s nástrojem vypadne do pravé ruky. Další vložka s nástrojem se upne spouštěním kroužku. 4.5. Vyvrtávání Hlavní rotační pohyb zde provádí vyvrtávací nůž upnutý do vyvrtávací tyče. Vyvrtávací tyč se letmo uchytí ve vřetenu stroje a nebo se vede na volném konci. Vyvrtávací nůž se osadí do vyvrtávací tyče, ve které se nastavovacím šroubem nastaví na průměr vrtané díry a upíná se šroubem. Posuv vykonává při vyvrtávání obrobek upnutý na pracovním stole nebo nástroj posuvně uložení ve vyvrtávací tyči. Vyvrtávací tyč má podélnou drážku, ve které se posouvá vyvrtávací nůž, upnutý do držáku, maticí a šroubem, který se otáčí převodem.
Vyvrtávání letmo a podepřenou vyvrtávací tyčí
116
4.6.Pravidla pro bezpečné vrtání
Zkontrolujte, zda zvolený počet otáček vřetene a stanovený posuv odpovídají pracovním podmínkám!
Opatrně navrtávejte! Všímejte si, kde leží střed vrtáku vzhledem ke kontrolní kružnici. Je-li střed vrtáku pouze málo mimo kontrolní kružnici, potom můžeme přesunout obrobek do správné polohy.
Tvrdé povrchy obrobků (např. okuje), drsné povrchy, porézní místa a podobně šikmé plochy na spodní straně obrobku navrtávejte pozorně! Vrták se lehce zasekne a láme se. Otáčky vrtáku a hlavně posuv se musí snížit.
Obrobek nesmíme během vrtání posunovat ze směru vrtání! Vrták se může lehce zlomit (zvláště vrtáky malých průměrů)!
Třísky vzniklé při vrtání musíme neustále odstraňovat. Proto vytahujme častěji vrták z vrtané díry tak, abychom odstranili třísky a aby mohla do díry přitékat chladící kapalina! Je to důležité zvláště u malých průměrů vrtáků, u houževnatých třísek (např. vrtání lehkých kovů, třísky měknou a lepí se) a hlubokých děr (ucpávání drážek)
Hlavní břit a jeho hrany se lámou. Příčina: příliš velký posuv, příliš velká řezná rychlost, tvrdá místa, nebo pískové vměstky v materiálu, který vrtáme, příliš rychlé ochlazení zahřátého vrtáku, příliš velké podbroušení příčného břitu. Náprava: upravit podbroušení, zvolit menší posuv a počet otáček vřetene dostatečně chladit!
Vrták skřípe a je rozdílná tloušťka třísek. Příčina: otupené ostří, příliš velký posuv. Náprava: změnit posuv, naostřit vrták.
Při dovrtávání vrtejte pozorně, odlehčete břit vrtáku. Posuv provádějte s citem a pomalu, je-li to možné ručně. Břity vrtáku se mohou lehce zaseknout a může se zlomit vrták. Zvláště při dovrtávání zešikmené spodní strany obrobku vrták uhýbá a hrozí jeho zlomení!
117
5.
C.1.E.2.1.005
Rovnání kovů pod lisem a pomocí ohřevu 5. Rovnání Rovnání je pracovní operace, při které materiál nebo výrobek získává svůj původní tvar, deformovaný přepravou, skladováním, upínáním, třískovým obráběním, svařováním, tepelným zpracováním či jinými vlivy. K rovnání se hodí pouze materiály s dostatečnou tvárností, například konstrukční oceli, měď, mosaz, hliníkové tvárné slitiny. Litina pro svou křehkost nemůže být vyrovnána. Obrobky z temperované litiny a tvárné litiny nebo kalené součásti je třeba rovnat se zvláštní opatrností. Tenké plechy, pásová a tyčová ocel malých průřezů se dá vyrovnat za studena. Tyčové a profilové oceli velkých průřezů se rovnají za tepla. Zušlechtěné materiály nesmějí být zahřívány, protože by ztratily získané vlastnosti.
5.1. Rovnání rázem nebo tlakem za studena Prohnuté tyče malého průřezu se položí na plochu kovadliny nebo vyrovnávací desku zakřivením nahoru a údery kladiva se vyrovnávají. Aby tyč dobře dosedla na plochu, musí se s vyrovnáváním začít nejprve uprostřed a pak ke kraji. Zkroucené pásy se upnou do svěráku a pomocí rovnacího přípravku se rovnají zpět kolem podélné osy. Postup vyrovnávání kontrolujeme zrakem, nebo měřením kontrolním pravítkem. Vyrovnávání plechů. Vypouklé nebo zvlněné plechy musí být před svým dalším zpracováním vyrovnány. Má-Ii plech uprostřed vypoukliny vlákna na okraji plechu údery kladiva se prodlužují po kruhu od vypoukliny ke kraji. Postup: Kladivem (např. palice z plastické hmoty, lehkého kovu nebo gumy) začínáme vyklepávat tak, že údery kladiva směřují od vypoukliny do rovné plochy plechu. Síla úderu se ve směru od vypoukliny k okraji plechu zvětšuje. Je-Ii plech na okraji zvlněný, je uprostřed "příliš krátký", údery kladivem musí začínat od okraje plechu a směřují ke středu plechu, kde musí být zhuštěny Rovnání tyčové a tvarové oceli. Vyrovnávání tvarové oceli se provádí rázovým prodlužováním vnitřního okraje Vyrovnávání silnějších konstrukčních prvku (např. tyčové a tvarové oceli) se provádí tlakem pomocí lisu, zborcené a pokřivené tabule plechu se rovnají pomocí rovnacích válečků.
118
5.2.Rovnání ohřevem Zahříváme-Ii vypouklou, tedy stranu obrobku s delšími vlákny zakřivení se nejprve ještě zvětší. Současně ale dochází zvětšením objemu materiálu v zahřáté vrstvě k velkým tlakovým napětím. Při dalším zahřívání se stává materiál těstovitým, tvárným. Vnitřní tlak v materiálu způsobí stažení dlouhých vláken. Při následném ochlazení se zkrátí tato strana součásti tak, že se obrobek sám narovná. Dorovnávání provedeme ručně.
5.3.Vyrovnávání hřídelů Přiměřeně deformované hřídele lze vyrovnat. Malé deformace se mohou vyrovnávat za studena, deformace většího rázu za tepla. Praxe však ukázala, že při vyrovnání za studena vznikají v materiálu zbytková pnuti, která za provozu způsobují zpětnou deformaci. 5.3.1.Vyrovnávání hřídelů za studena Hřídel se ustaví na prizmatické podložce průhybem nahoru. Opakovaným lisovaCÍm tlakem se průhyb odstraní Druhou metodou je naklepávání lemovacím kladívkem. V místě největšího průhybu se podepře pomocná upínka, jinak je hřídel upnut mezi hroty. Potom se deformovaná část naklepává kladívkem v postupném sledu. Na jedno místo se vedou maximálně tři až čtyři údery. Vyrovnaná vrstva je poměrně tenká, takže nějaké další obrábění není možné. Proto je také vyklepaná vrstva citlivá na otěr. Výhodou vyklepávání je zpevnění povrchu, obdobně jako při válečkování nebo kuličkování. Tento způsob rovnání se používá nejčastěji u klikových hřídelů.
rovnání hřídelů pod lisem
5.3.2.Vyrovnávání hřídelů za tepla Jednou z metod vyrovnávání hřídelů za tepla je Vlachova metoda. Jejím principem je místní ohřev kyslíko-acetylénovým plamenem. Hřídel se uloží na lunety na soustruhu vypouklou částí nahoru. Úsek největšího průhybu se obloží azbestem. Hřídel se pomalu a rovnoměrně ohřívá plamenem po celé délce na teplotu 550 °C. Potom se oh řátá část hřídele přikryje asi na čtvrt hodiny, aby nedošlo k zakalení. Následuje úplné ochlazení na vzduchu. Potom se deformace hřídele přeměří znovu. Zjistí se zmenšení deformace po celé délce hřídele, ale největší v místě ohřevu. Znovu se stanoví místo maximální deformace a v tomto místě se opakuje ohřev. V poslední fází je třeba dbát o to, aby nenastal průhyb 119
hřídele na opačnou stranu. Stane-li se tak, musí ohřev pokračovat z opačné strany. Materiál je však nyní mnohem citlivější a deformuje se značně rychleji. Jde-li o hřídel pracující při velkých otáčkách s velkým zatížením, popouští se takto opravovaný hřídel. Teplota popouštění se volí asi o 50 °C vyšší, než je pracovní teplota hřídele, doba popouštění je asi tři hodiny. Dalším způsobem vyrovnávání hřídelů za tepla je Kyliánova metoda. Je však speciálně zaměřena na rovnání deformovaných, tepelně zpracovaných hřídelů. Nejprve se stanoví velikost průhybu upnutím mezi hroty a přeměřením číselníkovým úchylkoměrem. Určí se místo největší deformace a v něm se provádí bodový ohřev. Plamenem se krouží kroužkem o průměru 10 mm, špička plamene se udržuje 5 mm od povrchu součásti. Doba ohřevu je tři až pět sekund. Počet ohřevů závisí na délce součásti a na velikosti deformace. Po ohřevu se součást okamžitě chladí tak, že se ponoří do studené vody, a to místem ohřevu napřed. Hřídel se znovu přeměří a když se deformaci nepodařilo odstranit, celý postup se opakuje. Ohřevy se však nesmějí provádět na těch místech, kde byly předešlé. Z ekonomického hlediska je tato metoda velmi výhodná pro svou nenáročnost. Lze jí použít pro všechny oceli, vyjma oceli nástrojové, protože jsou křehké a vlivem parciálního ohřevu praskají.
120
6.
C.2.E.2.1.012
Orýsování součástí a polotovarů s použitím měřidel, rýsovačského nářadí a pomůcek, popř. přístrojů Pod pojmem orýsování rozumíme označení tvaru a roztečí potřebných pro výrobu součástí. Jako předloha pro orýsování polotovaru slouží dílenský výkres.
6. Rýsování na rýsovací desce Rýsovací deska slouží jako přesná dosedací plocha (základní rovina) pro obrobky a další rýsovací nářadí (hranoly, prismata, úhelníky, stojánková návrhy, výškoměry atd.). K ustavení a k vyrovnání obrobků do požadované polohy pro orýsování slouží dřevěné klíny, hranoly, páry podložek, stavitelné podložky a podobně. Úhelníky a opěrné hranoly se používají k vyrovnání a orýsovaných kolmých ploch. Aby byly narýsované přímky, průsečíky, tvary dobře viditelné, opatřují se polotovary přilnavým nátěrem z plavené křídy (plavená křída rozmíchaná s vodou a klihem) nebo se natírají lihovou barvou. Používá se také černý matný nebo červený lak, například u slitinových polotovarů z lehkých kovů. Čisté a tvrdé plochy obrobků se natírají roztokem mědi (skalice modrá), vytváří se tenká měděná vrstvička, na které jsou dobře viditelné rysky, průsečíky os a kontrolní důlky.
Rýsování na rýsovací desce
6.1. Postup rýsování Obrobek se položí na rýsovací desku a vyrovná se tak, aby výchozí technologická základna stála kolmo, popř. ležela vodorovně s rýsovací deskou. Podle tvaru obrobku se provádí orýsování:
121
a) od středu souměrností nebo hlavních os, např. u symetrických a hrubých tvarů obrobku. b) od obrobených základních ploch, např. u nesymetrických obrobků. Za tímto účelem se opracovává jedna nebo dvě základní plochy, které leží kolmo na sebe. Od těchto opracovaných ploch se potom přenášejí další rozměry pomocí stojánkového nádrhu. c) od opracované základní plochy od jedné hlavní, převážně středové osy.
6.2. Rýsovačské nářadí a pomůcky
Základní nářadí pro orýsování: 1) rýsovací jehla a úhelník, 2) svislé měřítko, 3) nádrh, 4) kružítko, 5) důlčík, 6) hledač středu, 7) prizmatické podložky, 8) šroubová podložka • rýsovací jehla – má tenkou zakalenou špičku, úhel špičky = 10° až 15°, rukojeť je vroubkována nebo je šestihranná nebo je konec jehly pravoúhle nebo prstencově zahnutý.
122
• •
• •
důlkovače – slouží k označování narýsovaných přímek, průsečíků středů děr. Úhel špičky důlkovače je zpravidla 60°. Špi čka důlkovače musí být vždy ostře nabroušena. kružítka – slouží k rýsování kružnic a k přenášení rozměrů. Materiál: ocel, špičky zakalené. k orýsování lehkých kovů se používá kružítko špička s držákem na tuhy. K narýsování velkých kružnic a kruhových oblouků se používá tyčové kružítko. středícího úhelník a křížový středový úhelník – přesně orýsují středy hřídelí. stojánkové nádrhy nebo výškoměry – jsou vedeny po rýsovací desce nebo úhelníku a slouží k rýsování rovnoběžných přímek. Slouží k orýsování při výrobě nástrojů, přípravků a zařízení, ve strojírenství atd. Hrot rýsovacího ostří je zakalený. Jemné nastavení měřidla může být s přesností 0,1 mm; 0,05 mm; 0,02 mm. Nastavení rýsovacího měřítka na požadovaný rozměr se může provádět od základní roviny rýsovací desky nebo od libovolné roviny obrobku nebo od libovolného orýsování (přímky) na obrobku
6.3.Pravidla při orýsování 1. Rýsovací práce je nutné provádět svědomitě a s nezávadnými nástroji! 2. Přesné orýsování předpokládá dobré znalosti ve čtení dílenských výkresů a v zacházení s rýsovacím nářadím a měřidly. 3. Rýsovací desky je nutné udržovat stále čisté a chránit je před poškozením. Nepoužívejte je jako odkládací desky pro nástroje a obrobky a k rovnání obrobků kladivem! 4. Rýsovací jehlu je nutné vést špičkou podél spodní hrany pravítka a táhnout ve směru pohybu, jinak se jehla chvěje nebo se zasekne, čímž je narýsovaná přímka nepřesná. 5. Narýsovaná čára pomocí rýsovací jehly je vlastně poškození povrchu a představuje velmi jemný, ale přesto někdy nebezpečný vrub, především u tenkých obrobků. Takové vruby jsou, zvláště u vysoce a střídavě namáhaných částí, příčinou zlomů, tzv. únavové lomy. Plochy poškrábané rýsovací jehly nevadí tam, kde následující opracování rýsovací čáry odstraní. 6. Rysky, které slouží k přesnému určení středu, se mají provádět pouze v pravém úhlu. 7. Abychom u obrobků s předlitými dírami mohli určit střed a použít kružítko, je nutné do děr vtlačit špalíky z tvrdého dřeva nebo měkké oceli. 8. Kontrolní důlky musí ležet přesně na kružnici a průsečíků os. Po opracování musí být vidět polovina důlku. Rýsovací potřeby je důležité tak jako měřidla po použití pečlivě očistit a lehce namazat.
123
Správné důlčíkování a) důlkovač nasadíme šikmo, abychom viděli na střed b) důlkovač vyrovnáme kolmo a zhotovíme důlek úderem kladiva
Orýsování středu hřídele pomocí prismatické podložky (prizmatu) a stojánkovým nádrhem
Stojánkový nádrh s výškovou měřící stupnicí 124
Nastavení rozměru pomocí výškové měřící stupnice a přenášení rozměru na obrobek
Hrubé vnější plochy nedovolují přesné měření od základní plochy. Proto je správné nanášet všechny rozměry od hlavních os
125
7.
C.3.E.2.1.010
Sestavování částí strojů, zařízení a výrobních linek a jejich montáž a oživování 7.1. Montáž, ustavení a uvedení stroje do chodu Stroje se montují a ustavují zpravidla podle technické dokumentace, podle nákresu a popisu v pasportu stroje. Jde-li však o montáž staršího zařízení, k němuž dokumentace chybí, navrhuje se základ, kotevní šrouby, pružné prvky apod. podle stroje podobného charakteru a velikosti. Ještě před montáží nového zařízení musí být rozhodnuto o jeho umístění v objektu. Při výběru se přihlíží hlavně
k provozním potřebám stroje
k účinkům zařízení
k potřebám montáže
k obsluze zařízení
Provozní potřeby stroje jsou rozdílné. Například pístový kompresor musí mít zajištěné větrání a dostatečný přívod čistého vzduchu, musí mít dostatek okolního prostoru pro prohlídky, opravy a údržbu. Pneumatický lis musí mít v blízkosti možnost napojení na tlakovzdušné potrubí apod. Pokud jde o účinky zařízení, pak kompresor způsobující hluk nemůže být umístěn v místnosti, kde pracují lidé. Vedle bucharu nemohou stát přesné stroje, protože nárazy by nepříznivě ovlivňovaly jejich činnost apod. Z hlediska potřeb montáže musí být u velkých zařízení k jejich dopravě dostatečně velké průchody v budově. V blízkosti staveniště je často nezbytné umístit montážní jeřáb nebo postavit pomocné lešení apod. Pokud jde o obsluhu zařízení, přihlíží se především k hlediskům ergonomie a bezpečnosti práce. Obsluhující musí mít dobrý přístup ke spouštěcím i ovládacím prvkům. Kontrolní přístroje, obsluha i ovládání přídavných zařízeni musí být soustředěno do jednoho místa, zpravidla na přední stranu stroje. Zkušenosti a zvýšenou opatrnost vyžaduje doprava stroje na místo ustavení. Je nutno dbát o to, aby nedošlo k poškození jednotlivých součástí nebo celého stroje. Doprava se provádí buď na válečkách, nebo jeřábem; stroj je rozdělen na jednotlivé skupiny, může být i částečně demontován. Při dopravě na válečkách je účelné použít přepravního rámu, na němž je stroj upevněn. Tento způsob přepravy je namáhavý a nebezpečný a užijeme ho jen tam, kde není možná přeprava jeřábem.
126
Při přepravě jeřábem je třeba podle pasportu předem zkontrolovat přenášenou hmotnost jednotlivých skupin. Jeřáb i lana musí mít dostatečnou nosnost, nesmí se přetěžovat. Lana se při zvednutí stroje nesmějí opírat o páky, hřídele, přestavitelné části stroje. Citlivé částí stroje se chrání dřevem nebo jiným obložením. Lana se zavěšují na pevné částí stroje tak, aby se nemohla sesmeknout.
7.2. Základ a ukotvení stroje Základ stroje se staví podle základového plánu. Velikost i druh základu jsou zvoleny podle druhu a přesnosti práce stroje. Mimo vlastní funkce základ splňuje i další požadavky spojené s funkcí stroje, např. jím procházejí kabely elektrického a pneumatického vedení, jsou zabudovány ocelové destičky v místech, kde budou odtlačovací šrouby apod. Volba způsobu uložení obráběcího stroje na základ závisí na jeho vlastnostech, provozních požadavcích a okolí. Přitom se přihlíží zejména
k tuhosti lože (spodku) obráběcího stroje,
k velikosti a dráze (změně těžiště) přemísťovaných hmot na obráběcím
stroji,
k velikosti rázů při obrábění,
k požadované přesnosti obrábění,
k možnosti vyrovnávání obráběcího stroje (do vodorovné polohy), popř. jeho přemisťování,
k hmotnosti základu a vlastnostem podkladu (zeminy)
7.3.Uložení na podlaze Malé, popř. střední obráběcí stroje, které mají dostatečně tuhá lože, se ukládají přímo na betonovou podlahu. Jde zpravidla o stroje pracující bez rázů a jiných silných dynamických účinků (způsobených např. nevyvážeností rotujících obrobků). Betonová podlaha má být alespoň 100 mm tlustá. Tuhé podložky (klínové, šroubové apod.) slouží zejména k vyrovnání stroje do vodorovné polohy. Obráběcí stroje s delším ložem na tuhých podložkách se mohou vyztužit podlitím cementovou kaší. Mezera pro podlití mezi podlahou a strojem se nechává asi 50 mm. Je-li na stroj kladen zvýšený nárok na přesnost práce, je nutné jej izolovat proti přenosu kmitání z okolí. Stroj se uloží na pružných podložkách, např. pryžokovových. Podepření nemůže být náhodné. Podložky se musí volit takové, aby odpovídaly silám, které v místě podpory působí.
127
a)
b)
c)
d) obr. 1 Různé druhy základů strojů a zařízení:
a) základ brusky: 1-izolační deska, 2-stavitelné klínové podložky, 3-betonový základ, 4podlaha dílny, 5-zemina b) základ lisu na tlumičích c) základ bucharu d) zavěšený základ bucharu na tlumičích
7.4.Uložení na základových blocích Stroje se staví na betonový základ, aby se dosáhlo náležité pracovní přesnosti a klidného chodu. Hloubka základu se volí tak, aby stroj spočíval na tvrdé půdě. Základy mohou být různého druhu. Na obr. 1a je betonový základ brusky oddělen od podlahy dílny tlumicí vrstvou. Jde-li o zvlášť přesné zařízení, izoluje se základ i ze spodní strany vrstvou pryže, plsti apod. Na obr. 1b je betonové těleso základu lisu na
128
tlumicích a pružicích prvcích. Ty mohou být nejrůznější konstrukce, jak uvádíme dále. Na tlumičích pružně zavěšený základ bucharu je na obr. 1d. Při tomto způsobu musí být v základu zabudována ocelová kostra. Za vyčnívající nosníky je potom celá betonová kostka zavěšena táhly na pevné konstrukci v podlaze. Spojení mezi závěsy základu a nosnou konstrukcí v podlaze je přes pružné tlumicí prvky. Tento druh základu je nákladný, má však nejlepší tlumicí účinky. Rez pružným základem bucharu je na obr. 1c. Kovadlina bucharu je zapuštěna pod terén, uložena na dřevěných trámech, pod nímiž je betonový základ. Montáž stroje k základu vyžaduje často speciální postup. Jako příklad uvádíme postup usazování obráběcího stroje střední přesnosti. Lože se základovými šrouby se dopraví na základ a vedle otvorů pro šrouby se položí ocelové vyrovnávací klíny. Po ustavení se stroj vyrovná pomocí klínů. Základové šrouby se zalijí betonem a pak se celý stroj podlije řídkým betonem. Po jeho dokonalém ztvrdnutí a za stálé kontroly vodorovné polohy stroje se nakonec přitahují matice základových šroubů. Obtížná je montáž dvou nebo více zařízení, která na sebe navazují (např. kompresoru a elektromotoru). Základové rámy jednotlivých strojů bývají upraveny na sešroubování. Před montáží se slícují, sešroubují a zkolíkují tak, aby roviny dosedacích opracovaných ploch obou zařízení byly rovnoběžné. Používaný je i jeden základový rám pro obě zařízení. V obou případech je nutné usazení a vypodložení obou zařízení tak, aby na sebe navazující hřídele měly společnou osu. Nedodržení této podmínky způsobuje nadměrné opotřebení některého ložiska, popř. poruchu. Důležité je vlastní upevnění (ukotvení) stroje k základu. Jeho význam se zvětšuje, protože rostou požadavky na přesnost chodu strojů i odstranění šíření rázů nebo vibrací do okolí. Nejjednodušší je upevnění stroje k základu kotevními šrouby (obr. 2). Kotevní šrouby jsou volně spuštěny v otvorech základu, zalévají se řídkým betonem. Stroj se vyrovnává do vodorovné polohy klínovými podložkami (obr. 3). Ty jsou sestaveny ze dvou proti sobě položených klínových dílů a šroubu pro nastavení a zajištění polohy. Podložky se pokládají pod stroje ve vzdálenosti asi 500mm od sebe a šroubují se k základům. Tohoto způsobu kotvení se používá u přesných strojů, např. u hrotových brusek, portálových fréz apod. Dřevěné trámy se dávají mezi stroj a základ bucharů, lisů a kovacích strojů. Trámy se šroubují k základu a na ně se připevňuje stroj.
obr.2 Kotevní šrouby
129
obr.3 klínové podložky stavitelné a sestávající ze dvou klínů
Stále používanější je pružné uložení výrobních zařízení. Zároveň s ním je vhodné montovat i protivibrační izolace k připojeným potrubím i ostatním spojům s okolím. Využitím těchto prvků se zlepšuje pracovní prostředí, zvyšuje životnost zařízení, snižuji náklady na údržbu a často i pořizovací náklady na vlastni uloženi stroje. Pro řadu strojních zařízení se přímo mezi stroj a základ stroje vkládají pryžokovové izolátory (obr. 4). Používají se nejen ke kotvení kovoobráběcích a dřevoobráběcích strojů a u lisů, bucharů a řezacích strojů, ale také k upevnění transformátorů, drtičů, míchaček, citlivých měřících aparatur apod. Podstavné izolátory chvění s pružinou mají ve schránce z litiny nebo plechu uloženy jednu nebo více ocelových šroubových, tlačných pružin (obr. 5). Vyrábějí se v trojím velikostním provedení. Podstavné izolátory se postaví pod základový blok, který stojí na podložkách. Po jejich vyjmutí základ společně se strojem sedne na protiotřesové izolátory. Pří použití závěsných izolátorů je základový blok se strojním zařízením zavěšen přes táhla na izolátorech. Tento způsob se používá u velmi těžkých a rozměrných základových bloků. V praxi se používá i řada dalších typů izolátorů charakteru pryž-kov, s hydraulickým a pneumatickým tlumením, z pryže apod.
obr.4 řez protivibračními pryžokovovými izolátory
130
obr.5 pružinový izolátor chvění
7.5. Příprava stroje k provozu Po usazení na základový blok se všechny plochy stroje čistí od nátěrů, které jej chránily před korozí po dobu uskladnění ve výrobním a distribučním podniku a během přepravy na místo použití. Stroj se čistí mechanicky i chemicky s pomocí běžných odmašťovadel a čisticích přípravků. Zároveň se ke stroji přidávají a montují části, které byly kvůli dopravě demontovány. Nakonec se podle montážních výkresů připojují potrubí vzduchová, olejová, hydraulická apod. Důležité je uchycení potrubí, přes které se nesmí přenášet přídavné zatížení na stroj. U pneumatiky, hydrauliky a u olejového potrubí je důležitá čistota připojovaných armatur a potrubí. Připojení elektrické instalace stroje přes rozvaděč, vypínač apod. provede vždy odborný pracovník. Ještě před uvedením do chodu se prohlédne celý stroj a všechny přístupné součásti. Kontroluje se čistota povrchu i vnitřku, hlavně místa, kde mohou být cizí tělesa, jako okuje od svařování, nedopalky elektrod, zapomenuté spojovací součásti apod. Všechny součásti se zbaví koroze. Kontrolují a utahují se šrouby a matice, které se mohly v průběhu přepravy a montáže uvolnit. Teprve potom se provádějí předepsané zkoušky. Zkouška při běhu naprázdno. Touto zkouškou ověřujeme všechny pohyby jednotlivých částí stroje, jejich ovládání a funkce zapínacích a vypínacích mechanismů. Zjišťujeme, zda stroj vykonává všechny pohyby v celém rozsahu a při všech rychlostech bez poruchy. Dále u pohybů prověřujeme rozsah, rychlost, rovnoměrnost a plynulost, přesnost a ovladatelnost. Síla potřebná pro ruční posuvy musí být v celém rozsahu posuvu rovnoměrná. Vypínání posuvu na pevný doraz musí být klidné a suport po vypnutí nesmi odskočit. To zjišťujeme tak, že k dorazu vsuneme papír. Při vypnutí posuvu musí papír pevně držet mezi dorazem a suportem. Seřízení správné vůle vřetena, a to jak radiální, tak axiální, je jeden z nejdůležitějších úkonů. Stroj zabíháme tak, že postupně zvyšujeme otáčky stroje až na maximální. Při běhu v kterémkoli rychlostním stupni nesmí vznikat nadměrný hluk způsobený ozubenými koly, ložisky apod.
131
7.6.Zkouška zatížení stroje. Tato zkouška se většinou provádí pouze u nových a velkých strojů. Ověřujeme tuhost a funkci částí stroje při zatížení řezným odporem. Stroj zkoušíme na výkon za takových podmínek, aby elektromotor byl zatížen na 125 %. Zkušební běh stroje má trvat asi čtyři hodiny; dvě hodiny při přerušovaném chodu a dvě hodiny pří nepřerušovaném chodu. Při tom kontrolujeme, zda se spojky a brzdy nadměrně nezahřívají, zda spojky správně vypínají a zapínají, zda správně funguje elektrické zařízení a zda jsou všechny třecí plochy dostatečně mazány. Během zkušebního chodu musí být stroj bohatě mazán, aby se z kluzných ploch odplavovaly případné nečistoty a třísky. Kromě toho kontrolujeme funkci ostatních ústrojí, hydrauliky, pneumatiky apod. Při zaběhávání stroje sledujeme příkon hnacího elektromotoru. Je-li příkon větší než průměrně zjištěný u strojů tohoto typu, svědčí to o montážních nebo výrobních vadách. Trvající zvyšování příkonu při zaběhávání svědčí o zadírání. Kontrola chvění stroje. Chvění stroje má nepříznivý vliv na kvalitu obrobené plochy, trvanlivost nástrojů a zároveň na okolostojící přesnější stroje. Chvění měříme těmito přístroji a způsoby: - snímačem chvění, oscilografem; - rtuťovým vibroskopem; - ocelovou tyčinkou o průměru 6 mm a délce 200 mm, která má přesně zarovnaná čela; tyčinka, kterou postavíme na lože, nesmí spadnout, protože by to znamenalo, že se stroj chvěje více, než je přípustné; - pozorujeme na stole stroje kapku vody, která je velmi citlivá na chvění.
7.7. Postup prací při ustavování a uvádění strojů do chodu V předcházející části jsme probrali jednotlivé fáze přípravy stroje k jeho uvedení do provozu. K utvoření souhrnné představy o postupu prací slouží tento přehled:
vykopeme jámu předepsaných rozměrů pro základ a vybetonujeme ji.
je-li třeba, zabetonujeme do základů konstrukci na zavěšení tělesa základu nebo nosníky tlumičů;
zhotovíme betonový základ přímo v jámě; u základů pružně ustavených nebo zavěšených na tlumičích základ zhotovíme mimo, na volném prostranství; v základu necháme otvory pro dodatečné zalití základových šroubů;
beton necháme ztvrdnout;
pružně uložený základ přimontujeme na tlumiče, popř. zavěsíme na závěsy;
132
stroj dopravíme na základ a vyrovnáme do vodorovné polohy; připevníme zatím volně kotevní šrouby, které spustíme do otvorů v základu; zalijeme kotevní šrouby a celý stroj podlijeme cementovou kaší;
beton necháme zatvrdnout;
dotáhneme kotevní šrouby a zkontrolujeme vyrovnání do vodorovné polohy;
odkonzervujeme a vyčistíme stroj, namontujeme části demontované kvůli
přepravě a zkontrolujeme spojení jednotlivých částí stroje;
dáme připojit elektřinu a ostatní energie (vzduch, vodu);
vyzkoušíme stroj při běhu naprázdno;
vyzkoušíme stroj při zatížení;
změříme vibrace stroje;
provedeme kontrolu přesnosti podle ČSN.
7.8. Kontrola tvaru a polohy Odchylky rozměrů (tolerance) povolené v Iícovací soustavě platí pro ideální geometrická tělesa. Protože při výrobě nelze v podstatě dodržet rozměry součástí s absolutní přesností. nelze jim ani dát takový tvar, který by přesně odpovídal geometrickým tvarům znázorněným na výkresech. Například obrys kolmého řezu válcovou součástí ve skutečnosti nikdy není úplně přesná kružnice. nebo povrchová přímka rovinné, válcové nebo kuželové plochy není ideální přímka apod. Lícovací soustavy jen předepisují. že rozměry příslušné součásti musí ležet mezi mezními rozměry. Tím nepřímo připouštějí. že např. válec má v mezích dovolených odchylek jiný tvar než geometrický válec apod. Kdyby se však celá nebo téměř celá dovolená odchylka využila jen na odchylku tvaru, mohla by se ohrozit správná funkce důležitých součásti, jakož i jejich životnost a mohla by se i ztížit jejich montáž. Proto je u důležitých strojních součásti často nevyhnutelné dodržet odchylky tvaru, které jsou menší než předepsané odchylky rozměrů. U mnohých součásti se mimo základní rozměry musí dodržet i vzájemná poloha. Například skříň převodovky musí mít souosé díry pro hřídele. U ozubeného kola musí být ozubeni souosé s dírou apod. 7.8.1. Měření přímosti a rovinnosti Měřeni rovinnosti ploch se dělá. když potřebujeme zjistit odchylku rovinné plochy od ideální roviny. Potřebujeme to často u strojních součásti, které se po sobě pohybují, kde navzájem dvě části na sebe dosedají a kde vyžadujeme, aby měrný tlak byl v přípustných mezích (aby opotřebení dosedacích ploch bylo co nejmenší).
133
Často používaná měřidla ke kontrole rovinnosti jsou kontrolní přeměřovací desky a pravítka. Kontrolní deska se používá jako standard rovinnosti a jako přesná rovina při různých způsobech měření. Vyrábějí se v různých velikostech a kvalitách měřicí roviny. Materiál kontrolních desek bývá jemnozrnná šedá litina nebo kámen - plochy se brousí. Kontrolní pravítka se vyrábějí v délkách 300 až 3000 mm. Mají obdélníkový nebo T-profil. Menši přesná pravítka se vyrábějí s ostrou hranou. Nazývají se vlasová (nožová) pravítka. Mívají různý průřez (obr. 6). Pomocí těchto pravítek se měří tak, že pravítko se přiloží na očištěnou kontrolovanou plochu a proti ostrému světlu pozorujeme průsvity pod hranou pravítka.
obr.5 nožová pravítka
obr.7 přímkové sítě pro měření rovinnosti
Rovinnost ploch se v podstatě určuje měřením přímosti vhodně zvolených přímek měřené roviny. Měřenou plochu rozdělíme sítí podélných a příčných řezů. Počet podélných a příčných řezů musí být stejný, nebo musí být v určitém poměru. Mimo to platí, že počet řezů musí být lichý (obr. 7). Při měření přímosti zjišťujeme odchylky jednotlivých bodů přímek, vzdálených o určitou rozteč. Tyto zjištěné odchylky se vynášejí do diagramu, čímž získáme obraz průběhu měřené plochy jako lomenou čáru. Odchylka přímosti je potom největší naměřená vzdálenost skutečné čáry od obalové přímky profilu. Přímost profilu se porovnává pomocí příměrného pravítka postaveného na dvou stejně vysokých základních měrkách. Z odchylek naměřených v jednotlivých bodech se ve větším měřítku vynese profil, z něhož se vyhodnotí odchylka přímosti (obr. 8). Princip měření rovinnosti je tedy stejný jako při určování odchylky přímosti, je třeba jen uvažovat prostorově.
obr. 8 měření přímosti
7.8.2. Měření úhlů Podobně jako při měření délek, kdy se vychází z rozměru základních měrek, k měření úhlů se používají úhlové měrky. Z úhlových měrek se sestaví požadovaný úhel.
134
Úhlové šablony jsou určeny ke speciálním měřením nebo ke kontrole tvaru z hlediska dodržení úhlů. Vyrábějí se z ocelových plechů nebo organického skla, mohou být celistvé nebo skládané. Používají se ke kontrole závitů, rybin a úkosů, úhlů na nástrojích. Často se dělají pro kontrolu' úhlů 30°, 45°, 60° a 120°. Úhelníky slouží k vizuálnímu porovnávání velikosti úhlů. Jsou to jednoduché úhlové měrky s jedním úhlem, který bývá obyčejně pravý. Přesnost měření je dána přesností výroby samého úhelníku a přesností odhadu světelné mezery mezi ramenem úhelníku a měřenou součásti. Úhelníky se obyčejně vyrábějí z oceli, mohou být nekalené nebo kalené a broušené. Značně rozšířená měřidla jsou úhloměry. Jejich stupnice bývá polokruhová nebo kruhová. Často se používají dílenské úhloměry se stupnicí 180°, které mají oto čné rameno. Posuvné rameno se po nastavení délky zajistí šroubem, dá se snadno vyměnit. V opravářské praxi je velmi často třeba měřit kolmost dvou součásti. Odchylka kolmosti je definována jako rozdíl mezi skutečným úhlem a úhlem 90°. Odchylka se předepisuje pro dvě osy, nebo pro osu a rovinu, anebo pro dvě roviny; vyjadřuje se v délkových jednotkách na určitou vztažnou délku. Princip měření odchylky kolmosti je znázorněn na obr. 10. Za odchylku kolmosti se považuje rozdíl údajů úchylkoměru v poloze A1 a A2. Odchylka zjištěná na měřené délce se potom přepočítá na vztažnou délku.
obr.9 odchylka kolmosti
obr. 10 měření odchylky kolmosti
7.8.3. Kontrola souososti, obvodového a čelního házení Odchylka souososti (obr. 11) je největší vzdálenost os v posuzovaném místě. Při jejím měření se na jeden ze dvou kontrolních trnů zasunutých do kontrolovaných otvorů připevní úchylkoměr. Otáčíme-Ii úchylkoměrem okolo osy trnu, pomocí dotyku sledujícího druhý trn, můžeme zjistit odchylku souososti. Obvodové házení rotačních ploch (obr. 12) je rozdíl nejmenší a největší vzdálenosti jednotlivých bodů skutečné plochy od osy otáčení. Měří se úchylkoměrem přiloženým k měřené ploše kolmo k ose otáčení; házivost je rozdíl mezi největším a nejmenším údajem. Celní házenI (obr. 13) je rozdíl mezi největší a nejmenší vzdáleností jednotlivých bodů skutečné čelní plochy od libovolné základní plochy, kolmé k ose rotace. Měří se číselníkovým úchylkoměrem na předepsaném průměru.
135
obr.11 měření odchylky souososti
obr.12 měření obvodového házení
obr.13 měření čelního házení
136
8. C.4E.2.1.010 Provádění údržby, rekonstrukcí, oprav a generálních oprav stojů a zařízení 8. Předpoklady a podmínky pro opravárenskou činnost Předpoklady a podmínky pro opravárenskou činnost jsou různé podle jejího typu. Typ opravárenské činnosti nelze chápat jako přesné vymezení, ale jako hrubou charakteristiku, která je podkladem pro řešení technických, organizačních a řídicích problémů. Rozlišujeme tři typy opravárenských činnosti: kusovou, sériovou a hromadnou. Zejména první dva typy jsou charakteristické pro naše strojírenské podniky. Kusová opravárenská činnost je charakterizována opravami velkého počtu různých výrobků, přičemž je každého druhu jen malé množství. Opravy se opakují nepravidelně, v některých případech se neopakují vůbec. Tato ojedinělost si vynucuje velkou univerzálnost opravárenských zařízení a vysokou kvalifikaci pracovníků. Zvětšení počtu oprav jednoho druhu a zmenšení počtu druhů opravovaných součásti charakterizuje sériovou opravárenskou činnost. Při ní se opravuje určité množství součástí stejného druhu. Toto množství se nazývá série a jeho opravy se s určitou pravidelností opakují. Sériovost oprav dovoluje zavést speciální zařízení, popř. celá specializovaná pracoviště. Hromadná opravárenská činnost se vyznačuje vysokou mírou opakovanosti a dlouhou ustáleností oprav stejných součástí nebo zařízení. Protože se opravárenská činnost nemění, používá se jednoúčelových zařízení velké výkonnosti a také vysoké specializovanosti jednotlivých pracovišť. Tento druh opravárenské činnosti je pří správné organizaci práce nejefektivnější. Při každém z uvedených typů oprav je nutné vytvořit opraváři podmínky k úspěšnému splnění úkolu. Ideální stav je tam, kde má opravář před započetím práce k dispozici potřebný materiál, nářadí a doklady prvotní evidence. Pro výsledek činnosti je důležitá správná organizace práce, kontrola jakosti i dobré pracovní podmínky z hlediska fyziologických potřeb opraváře. Jednotlivé předpoklady pro úspěšnou opravárenskou činnost uvádíme dále.
8.1. Péče o stroje a zařízení Pří zajišťování dobrého stavu a provozních schopnosti strojů a zařízení se rozlišují dvě základní činnosti: - udržování strojů - opravy strojů.
137
Udržování je pravidelná péče o stroje, kterou se zpomaluje proces fyzického opotřebení, a to čištěním, mazáním, prohlídkami apod. Opravami se odstraňuje fyzické opotřebení nebo poškození za účelem uvedení stroje do provozuschopného stavu, aby byly obnoveny jeho původní technické vlastnosti, odstraněny nedostatky funkční, vzhledové nebo bezpečnostní. Způsob plánování a provádění údržby a oprav výrobních zařízení podléhá změnám. Změny jsou spojeny s rozvojem výrobní základny a výrobních metod a s rozvojem organizace a řízení v průmyslu. Těmto změnám se podřizuje i metodika údržby a oprav. V současné době praxe rozeznává několik základních metod oprav: opravu po poruše, opravu po prohlídce, metodu standardních oprav, metodu preventivních periodických oprav a metodu diferencované péče. Oprava po poruše se používá většinou u méně významných zařízení, u strojů s náhodným opotřebením a u zařízení určených k dožití. U některých zařízení (např. elektronických) je to metoda nejužívanější. Při použití této metody se opravuje po poruše, popř. havárii stroje. Používá se tehdy, nepůsobí-li oprava opotřebeného nebo porouchaného zařízení podstatné potíže ve výrobě a v případě, že porucha stroje nemůže negativně ovlivnit bezpečnost práce. Je to v případech, kdy lze přerušovat práci na zařízení nebo kdy je možné ji přemístit na jiný stroj. Oprava po prohlídce je výhodná pro méně důležité skupiny strojů a zařízení, pro menší závody a provozy. Nevhodná je u složitých strojů a v podmínkách velkosériové a hromadné výroby. Metoda je charakterizována periodickými prohlídkami výrobního zařízení. Ty dávají přehled o opotřebení a umožňují stanovit obsah a rozsah nutných oprav. V systému se plánují nejen prohlídky, ale v krátkodobých operativních plánech se plánuje i rozsah nutných oprav. Při nich se vyměňují opotřebené součásti, odstraňují provozní závady, stroje se čistí a seřizují. Metoda standardních oprav se zavádí tam, kde jsou stroje stejnoměrně zatěžovány po dlouhou dobu, pracují za stále stejných podmínek a jsou tedy předpoklady, že opotřebení vzrůstá pravidelně. Aplikuje se tam, kde jsou požadavky na provozní jistotu zařízení a bezporuchový chod důležitější než zvýšené náklady na údržbu, např. u válcovacích zařízení. Opravy se dělají pravidelně po uplynutí určité lhůty bez ohledu na technický stav součástí i montážních celků. Provádějí se podle postupu, v němž je uveden celý rozsah opravy se všemi údržbářskými výkony.
138
Metody preventivních periodických oprav se používá tam, kde je cílem dosáhnout vysoké spolehlivosti zařízení, ale s přiměřenými náklady na prováděné zásahy. Metoda diferencované péče se v našich podnicích začínala zavádět v šedesátých a sedmdesátých letech. Metoda zdůrazňuje především diferencovaný (rozdílný) přístup k péči o stroje a zařízeni. Každému základnímu prostředku lze věnovat pouze takovou pozornost, jaká odpovídá jeho významu při zajišťování hlavního výrobního procesu. Zařízením méně důležitým je věnována menší péče, připouští se určité riziko havarijnosti. Diferenciace vyžaduje, aby stroje byly rozděleny do několika skupin. Při rozděleni se přihlíží k jejich hodnotě, významu pro základní výrobu, k technické náročnosti oprav konkrétního stroje, k předpokládané životnosti apod. Tak se tvoří například skupiny úzkoprofIlových strojů, u nichž je třeba dodržet zásadu minimální poruchovosti, běžných základních prostředků, kde je možná jejich záměna, pomocných a obslužných zařízení, která mají nízký stupeň využití a často i nízkou cenu. S ohledem na důležitost strojů se diferencuje i použití opravárenských metod. Mezi nejpoužívanější metody ve strojírenských podnicích budou patřit preventivní plánované opravy, které se použijí u důležitých zařízení, u strojů drahých a tam, kde je obtížná zaměnitelnost. Metody standardních oprav po prohlídce se použije u řady běžných a zejména pomocných zařízeni, kde je možné snížit podíl prevence.
8.2. Zásady opravárenství Poruchy strojil a zařízení působí nepříznivě na plynulý chod výroby. Každý stroj a zařízení má plánovaný denní výkon, na němž závisí další výrobní oddělení. Každé zařízení má součásti, které se časem opotřebí a je třeba je opravit nebo vyměnit. Není správné opravovat stroje a vyměňovat opotřebované součásti až při poruše. Stroj je pak náhle vyřazen z provozu a může způsobit značné těžkosti ve výrobě. 8.2.1. Rozsah oprav, základní opravárenské úkony Aby se zmenšil počet a rozsah nepředvídaných oprav, dělají se pravidelné prohlídky strojil, při nichž zjišťujeme velikost opotřebeni a dobu životnosti jednotlivých detailů. Je-Ii to možné, uděláme nutnou opravu v době, která je vyhrazena na prohlídku stroje, kdy je stroj plánovitě odstaven z provozu a kdy se s jeho výrobní kapacitou nepočítá. Včasnou i malou opravou se dá často předejit rozsáhlým poruchám. Základním plánem pro organizaci údržbářské a opravárenské činnosti a pro vypracováni podrobnějších plánů je výhledový dlouhodobý plán. V plánu jsou zahrnuty všechny druhy základních prostředků i ty, jejichž plánovaná oprava se bude dělat až za několik let. Druh i délka cyklu se volí podle platných norem, při započítání směnnosti jednotlivých strojů. Výhledový plán stanovuje jen lhůty pro generální opravy, střední
139
opravy jsou v něm zahrnuty jen mimořádně. V plánu oprav musí být též vyznačeny práce spojené s modernizaci strojů a zařízení, s uvedením nových do provozu, popřípadě s vyřazením starých strojů a zařízení. Dále se do plánu zařazuji i úřední zkoušky a prohlídky, které se dělají podle platných předpisů v předem stanovených terminech (zkoušky tlakových nádob, jeřábů a výtahů, přecejchováni vah apod.). Roční plán je upřesněný výsek výhledového plánu. Musí být v souladu s plánem výroby a s kapacitou opraven a údržbářských dílen. Vyřazeni opravovaných strojů z provozu nesmi narušit plynulost výroby. Opravářské čety musí být zaměstnány rovnoměrně po celý rok. Roční plán se sestavuje podle výsledků prohlídek a kontrol přesnosti strojil a zařízení. Součásti ročního plánu je též plán potřeby materiálu na opravy, plán náhradních dílů, plán pracovních sil a plán ostatních potřeb (pomůcek, režijního materiálu, energie apod.). Jednotlivé druhy oprav nebo prohlídek jsou v ročním plánu zařazeny do jednotlivých měsíců. Měsíční plán podrobně rozpracovává jednotlivé opravářské úkony. Stanoví dny, v nichž se budou dělat opravy a prohlídky, určuje druhy oprav, prohlídek a kontrol, určuje počet pracovníků na jednotlivé opravy. Opravářské úkony lze rozdělit takto: běžná údržba, běžné opravy, střední opravy, generální opravy. Základní opravářský úkon je běžná údržba. Tímto pojmem rozumíme údržbářské práce, které jsou potřebné k udržení správného trvalého chodu stroje za předpokladu co nejmenšího opotřebení a minimálních nákladů. Nevyhnutelnost těchto prací je dána normálním chodem (provozem) zařízení. Není způsobena nesprávným zásahem nebo jinou výrobní nebo provozní chybou. Tyto práce se opakují a lze pro ně plánovitě zabezpečovat materiál a pracovní kapacitu. Do běžné údržby zařazujeme denní čištění a mazání hlavních pracovních částí strojů, periodické mazání a čištění strojů, výměnu olejů, výměnu řezných kapalin, nastavení vůle ložisek, nastavení spojek a brzd, výměnu spojkového a brzdového obložení, nastavení řemenových převodů apod. Do běžných oprav patří drobnější opravy, které zjistili obsluhující pracovník, provozní mechanik nebo opravář při prohlídce a kontrole. Dělají se na jednotlivých částech (podskupinách) strojního zařízení. Oprava obyčejně nevyžaduje demontáž celého stroje a může se dělat přímo na místě jeho provozu. Mezi běžné opravy počítáme výměnu opotřebovaných součástí, například opravu opotřebovaného kluzného ložiska, výměnu valivého ložiska, výměnu ucpávky a těsnění, zabroušení kuželu kohoutu apod. Tyto opravy se zabezpečují v takovém rozsahu, aby se zaručil provoz do příští plánované opravy. Opravovat je třeba ihned a co nejrychleji, aby byl stroj vyřazen z provozu po co nejkratší dobu. Při běžné opravě se zároveň prohlédnou demontované a přístupné podskupiny, aby se mohly objednat zjištěné 140
opotřebované díly, materiál, polotovary, aby se mohly zhotovit náčrtky náhradních dnů, zachytit rozměry klínových řemenů, ložisek apod. Střední opravy se dělají pravidelně podle plánu prohlídek a oprav. Při střední opravě se kontroluje nastavení a činnost celého stroje. Obyčejně se demontuje celé zařízení, prohlédnou všechny skříně a uzavřené mechanismy. Opravují se a vyměňují opotřebované a poškozené součásti, čistí se mazací soustavy a vyměňují olejové náplně. Střední oprava vyžaduje opravářské výkony rozptýlené v rozsahu celého stroje. Někdy se při střední opravě celého stroje udělá větší oprava jedné části (skupiny) stroje. Tato částečná oprava se vykonává v rozsahu obvyklém pro generální opravu. Na generální opravy jednotlivých typů strojů se specializuji opravářské dílny. Stabilní stroje se musí odtrhnout od základu a dopravit do příslušné dílny. U velkých strojů se demontují jednotlivé skupiny, jejichž generální oprava se dělá v opravářské dílně. Ostatní objemné části lze opravovat na místě (např. rám stroje). Generální opravy se od ostatních oprav odlišují charakterem práce. Po generální opravě musí mít stroj svou původní výkonnost. Mimo to se stroje při generální opravě obyčejně i modernizují. Postup prací při generální opravě: 1. Vyřadit stroj z provozu, vyčistit ho na místě a odpojit od zdroje energie, elektřiny, vzduchu, vody apod. Demontovat části, které by se při opravě poškodily, demontovat vnější potrubí apod . Demontovat skupiny pro usnadnění dopravy (hnací jednotky. převodovky apod.). 2. Stroj odtrhnout od základu a dopravit ho do opravářské dílny. 3. Stroj úplně rozebrat na jednotlivé součásti. 4. Dokonale vyčistit a odmastit všechny dílce. včetně potrubí. mazacích okruhů a skříň. 5. Podrobně zkontrolovat všechny součásti a přeměřit je; u důležitých součástí zjistit obvodové házení. tvrdost apod. 6. Určit způsob opravy nebo náhrady vadných dílců. Nakreslit dílce. které se budou vyrábět ve vlastní dílně a pro něž není k dispozici dokumentace od výrobce. Odevzdat požadavky na materiál. polotovary a náhradní dílce. pokud již nebyly odevzdány dříve při plánované prohlídce. 7. Opravit jednotlivé součásti. vyrobit nové náhradní součásti. 8. Opravit lože a rám stroje. 9. Nanést základní nátěr stroje. 10. Montáž stroje. 11. Vyzkoušet funkci stroje, popřípadě zkontrolovat jeho přesnost.
141
12. Stroj přenést na pracoviště, upevnit ho na základy a připojit ke zdrojům energie. 13. Přebrání stroje spojené s kontrolou přesnosti a funkce podle ČSN. 8.2.2.Prohlídky strojů a zařízení, nevyhnutelné opravy Mezi plánované opravy jsou zařazeny prohlídky. Mají zjistit stav součástí, které se více opotřebují a mají určit jaké práce se na stroji budou dělat při příští plánované opravě. Současně se odstraňují malé zjištěné chyby. Při prohlídce kontrolujeme uložení stroje, vůli ložisek, těsnost nádrží s pracovními kapalinami, hydraulických a pneumatických obvodů, opotřebení ozubení, stav klínových řemenů a řemenic, opotřebení čepů, stav a nastavení spojek a brzd, pevnost ostatních spojů. Při prohlídce postupujeme systematicky od celkové kontroly ke kontrole jednotlivých podskupin a v těchto podskupinách ke kontrole jednotlivých mechanismů a detailů. Postup při prohlídce stroje 1. Kontrolujeme. zda stroj je dobře upevněn, zda jsou dotaženy upevňovací šrouby a matice, zda některé nechybějí. 2. Vnější prohlídkou zjistíme viditelné chyby (praskliny, zlomené či odtržené části apod.). 3. Pečlivou prohlídkou zaolejovaných míst zjišťujeme poškození kapalinových soustav (mazání, chlazení, tlakový olej), prosakování nádrží, netěsnost ucpávek apod. 4. Zjišťujeme možnost lehké a správné změny pracovního režimu stroje (otáček, převodových stupňů, posuvů apod.). 5. Sluchem kontrolujeme pravidelnost chodu a hlučnost stroje. Postupným zapínáním jednotlivých úkonů a změn chodu určíme místo zdroje necharakteristického hluku, který je známkou chyby. 6. Za určitý čas provozu stroje kontrolujeme teplotu mazacího oleje, který by se měl ohřát nejvýše na 80 °C. Správná funkce ložisek se dá r ychle a poměrně spolehlivě zkontrolovat přiložením ruky na těleso ložisek. Velké ohřátí znamená chybu, kterou musíme odstranit. Až po této vnější a funkční prohlídce demontujeme víka převodovek a kontrolujeme jednotlivé detaily. 7. Kontrolujeme vůli v ložiskách a lehkost otáčení volných kol, hřídelů, přesouvání spojek, zařazování ozubených kol do záběru. 8. Kontrolujeme vůli v závitech, mezi zuby ozubených kol a zubových spojek, vůli v drážkách apod. 9. Zjišťujeme házení hřídelů, ozubených kol, řemenic, spojek. 10. Kontrolujeme a doplňujeme stav oleje, správnou funkci mazacích prvků a ostatních detailů hydraulických zařízení.
142
Chyby zjištěné při prohlídce stroje zaznamenáme společně s údaji, které jsou na štítku stroje. Záznam slouží jako podklad pro zařazeni opravy stroje do plánu, popřípadě pro určení termínu další prohlídky. Opravy, které si vyžádá porucha stroje nebo nebezpečnost poruchy, nazýváme nevyhnutelnými opravami. Tyto poruchy jsou způsobeny obsluhou nebo jinou provozní či výrobní chybou (materiál, konstrukce, přetížení stroje). Při těchto opravách se vymění nebo opraví poškozená součást nebo podskupina (např. výměna prasklého ozubeného kola, hřídele, svaření prasklého ocelového rámu stroje, výměna spáleného elektromotoru, výměna zubového čerpadla). Přitom je třeba zjistit příčinu poruchy a je-li to možné, i odstranit tuto příčinu (vestavět pojistné spojky proti přetížení, pojistné ventily, ochranné relé proti přetížení, tepelné pojistky ložisek apod.). Volba správného opravářského cyklu a stanovení pracnosti oprav Dobu mezi plánovanými generálními opravami nazýváme cyklem oprav; je to vlastně počet odpracovaných hodin stroje. Za příznivých podmínek pracovní činnosti stroje je cyklus oprav delší; pracuje-Ii stroj v obzvlášť těžkých podmínkách, je cyklus oprav kratší. Na základě praktických poznatků jsou pro stroje a zařízení stanoveny různé délky opravárenských cyklů. Stroje a zařízení jsou rozděleny do skupin podle druhu stroje a podle cyklu. Během jednoho cyklu se uskutečňují prohlídky, kontroly, běžné, střední a generální opravy.
8.3. Všeobecné pokyny pro demontáž Demontáží se rozumějí práce. při nichž se rozebírá stroj, strojní zařízení nebo jeho část na skupiny a skupiny na součásti. Na základě ověřených zkušeností lze stanovit všeobecné pokyny, kterými se opravář řídí při demontáži: 1. Na základě výsledků prohlídky určit skupiny, podskupiny a detaily, které se mají demontovat. 2. Překontrolovat, zda je stroj vypnutý a zabezpečený proti svévolnému zapnutí. 3. Dohlédnout, aby před vlastní demontáží byl celý stroj řádně očištěn. 4. Ze skříní a z nádrží vypustit provozní kapaliny. 5. Nejprve uvolnit všechny spojovací a zabezpečovací spoje, potom uvolnit funkční části. 6. Staré zrezivělé rozebíratelné spoje vložit do lázně s naftou nebo s petrolejem, nebo spoje natírat štětcem namočeným do nafty nebo petroleje. 7. Při práci používat nepoškozené nářadí předepsané velikosti. 8. Při uvolňování součástí používat dřevěné kladivo, popřípadě kladivo s měkkými čelními plochami (olovo, kompozice, měď, nebo mezi součást a kladivo vložit tyč z tohoto materiálu.
143
9. Součásti ukládat tak, aby byla možná jejich montáž v téže poloze i po delším čase. 10. Součásti, které byly spolu staticky a dynamicky vyváženy, ponechat spolu. přičemž je třeba vyznačit jejich vzájemnou polohu. 11. Nedemontovat dále skupiny a podskupiny, které není třeba opravovat. 12. Dbát, aby se při demontáži ještě více nepoškodily porušené a opotřebené součásti. 13. Při demontáži valivých ložisek používat správné stahováky. 14. Dodržovat bezpečnostní předpisy, aby se nezranil pracovník sám, nebo aby neporanil spolupracovníky. Na pracovišti udržovat pořádek. 15. Součásti při demontáži zničit jen v nejnutnějším případě, když ostatní možnosti demontáže selhaly. Dopředu je třeba zajistit, popřípadě vyrobit novou součást. 16. Všechny součásti dokonale umýt a odmastit. 17. Čisté dílce překontrolovat a roztřídit. 18. Zjistit potřebu a požádat o nové normalizované šrouby, ložiska, řemeny, maznice, koliky apod. 19. Sepsat potřebné náhradní součásti. Zjistit, které nové náhradní součásti jsou k dispozici, které bude třeba vyrobit a které opravit. 20. Průběžně zjišťovat, z jakých důvodů dochází k poškození nebo k nadměrnému opotřebení součástí, navrhnout způsob, jak těmto poškozením zabránit. 8.3.1. Kontrola a tříděni součástí Po čištěni součásti se před jejich montáži musí každá součást zkontrolovat, zda bude schopna plnit svou určenou funkci po požadovanou dobu. Kontrola součásti a jejich třídění musí být dělány velmi odpovědně, protože na nich závisí ekonomika uskutečněné opravy stroje a jeho dalšího provozu. Při kontrole se uvažuje stupeň porušeni a opotřebení součásti, změna rozměrů a tvarů, popřípadě estetický vzhled. Při kontrole lze součásti v podstatě rozdělit do tři skupin: součásti neopravitelné. součásti opravitelné. součásti, které lze bez další úpravy montovat. Při kontrole a třídění je třeba mít na zřeteli, jaké náklady si oprava vyžádá. Porovnáváme náklady a životnost při použiti upravované a nové součásti.
144
Jestliže technická kontrola rozhodne, že se součást bude upravovat, určí zároveň, zda se bude opravovat nebo renovovat. Oprava je taková úprava součásti, po niž je součást opět schopna provozu, přičemž součást již nemusí mít zcela původní tvar. Obyčejně opravujeme jednu ze dvou stýkajících se součásti. Většinou jde o součást s trhlinami nebo prasklou součást, popřípadě o součást s neúměrně opotřebovanými stykovými plochami. Při renovaci dáme součásti bud' přívodní rozměry a tvar, nebo ji upravíme se zřetelem k rozměrům protisoučásti, kterou jsme přesoustružili, přebrousili apod.
8.4. Hlavní druhy technologií oprava renovací Při úpravě opotřebované součásti nejdříve určíme způsob, jakým úpravu vykonáme. Při rozhodování o způsobu renovace nebo opravy vycházíme z možnosti našeho provozu, z ekonomických ukazatelů, velikosti opotřebování a z požadavků na funkci součásti. Nejběžněji používané technologie jsou: 1.
Mechanické obrábění.
2.
Tváření.
3.
Svařování a navařování.
4.
Metalizace.
5.
Galvanizace.
6.
Fosfátování povrchu.
8.4.1. Mechanické obrábění Při renovaci nebo opravě obráběním rozeznáváme dva základní požadavky: obrábění součásti na původní rozměry. obrábění, kterým se dosáhne požadovaná drsnost povrchu součásti. Je-Ii součást neúnosně opotřebovaná v místě spoje s jinou součástí, lze někdy spoj opravit pootočením o 90 nebo o 180° (nap ř. pero v drážce). Jde-Ii o kolikový nebo šroubový spoj, např. příruby nebo kotouče, vyrobíme mezi přívodními dírami díry nové. Staré díry uzavřeme zátkami nebo závrtnými šrouby. Obraceni součásti volíme např. u ozubených převodových kol. Vlivem zařazování kol do záběru jsou opotřebována čela zubů, což lze snadno napravit obrácením kola. Na součásti, která je ve vzájemném styku s jinou součásti, je třeba opravit opotřebovaný povrch. Současně je třeba opravit i opotřebovaný povrch protisoučásti.
145
V takovém případě vložíme mezi obě dvě součásti doplňující součást. Při volbě materiálu doplňující součásti uvažujeme jeho pevnost, roztažnost a jiné technologické vlastnosti, se zřetelem k provozním poměrům. Jako doplňující součásti se obyčejně používají lišty, desky, kroužky. vložky apod. Je-Ii součást tak opotřebovaná, že není hospodárné ji opravovat, nahradíme ji novou.
8.4.2. Tváření Tato technologie je použitelná jen pro dostatečně tvárné materiály. Materiál tváříme tak, aby pracovní plochy součásti měly předepsaný rozměr. Při tomto způsobu renovace se neobejdeme bez přípravků, což je třeba uvážit při posuzování hospodárnosti renovace. Tvářet lze za tepla nebo za studena. Rozhodující činitel je druh materiálu a jeho předcházející tepelné zpracování. Ohřev zvyšuje tvárnost materiálu, což umožňuje použít tohoto způsobu renovace i pro oceli s vyšším obsahem uhlíku. Běžně se za studena tváří nízkouhlíkové oceli a neželezné kovy. Tváření za studena patří k moderním technologiím a má značné přednosti, především v úspoře materiálu. Polotovar pro tvářeni duté součásti, např. odstupňovaného pouzdra, je 4krát až 8krát lehčí než polotovar pro obrábění. Při tváření působíme silou zpravidla tak, aby zatížení působilo kolmo na směr vláken součásti. Jakost povrchových ploch při tváření je vynikající, lze ji přirovnat k jakosti broušených ploch. Tvářením za studena se materiál zpevňuje, zvyšuje se mez kluzu, mez pevnosti i tvrdost materiálu. Lze dosáhnout vysoký stupeň přesnosti i krátké výrobní časy. Tvářeni rozdělujeme na tyto hlavní skupiny: a) Rozšiřování nebo stlačování Při tomto způsobu tváření obnovujeme rozměry součásti na její pracovní ploše. Například u pouzdra je to zpravidla zvětšený vnitřní průměr, což lze opravit dvěma způsoby. Materiál bud' pěchujeme ve směru podélné osy, nebo pouzdro zužujeme, čímž však současně zmenšujeme vnější průměr pouzdra. Vnější část pouzdra obyčejně nemusí být vytvořena ze stejného materiálu jako vnitřní. Metalizační pistolí lze nanést na zmenšenou vnější plochu pouzdra např. ocel. Při pěchováni je nevýhodné zkrácení pouzdra, protože se tím v něm zvyšuje měrný tlak. V obou případech je třeba použít přípravky. b) Vtlačování I součásti z kvalitních ocelí lze renovovat vtlačováním. Princip tohoto způsobu záleží v přemísťování materiálu na opotřebené pracovní plochy z místa, kde úbytek materiálu není na závadu. Tvrdé vysokolegované oceli popouštíme, abychom dosáhli lepší tvárnosti materiálu. Výhodná je např. renovace opotřebených drážkových hřídelů vtlačováním.
146
c) Vyrovnávání Vychýlení z osy se vyskytuje u strojních součástí vlivem vnitřního pnutí materiálu nebo působením vnějších provozních vlivů. Vyrovnává se buď za studena, nebo za tepla. Vyrovnávání za studena se děje Iisováním tlakem nebo naklepáváním. V obou případech však v součásti vznikají zbytková pnutí, která v kombinaci s provozním napětím způsobují v provozu zpětnou deformaci součásti. Vyrovnáváním za tepla a tepelnou stabilizací lze stálost vyrovnání zvýšit. Při stabilizaci se součást ohřívá na 300 až 450°C, nebo se sou část vyrovnává plamenem (částečně však klesá pevnost materiálu). 8.4.3. Svařování a navařování Navařování se velmi uplatňuje při výrobě nových součástí i při opravách. Tato technologie umožňuje šetřit čas i materiál. Požaduje-Ii se např. součást s velmi jakostním povrchem, stačí ji vyrobit z běžného materiálu a speciální povrch navařit. Nejdůležitější požadavek pro navařování je svařitelnost materiálu. O tom rozhoduje obsah uhlíku v oceli. Vzniku trhlin se předchází předehříváním součásti (obyčejně na 100 °C) a pomalým chladnutím. Abychom získali d obré spojení návarového materiálu se základním kovem, volíme po návaru tepelné zpracování. Obvykle materiál žíháme při teplotě asi 650 °C. Při ručním navařování elektrickým, obloukem se nanáší vrstva materiálu větší tloušťky než 2 mm. To není vždy výhodné, protože stačí-Ii nanášená vrstva tlustá pouze několik desetin milimetru, bylo by nutno velkou část navařené vrstvy materiálu odstranit. Kromě toho při ručním navařování vznikají větší deformace, jejichž příčinou je vnitřní pnutí, nestejnorodost celé navařované plochy, nerovnost povrchu, pórovitost a trhliny. K navařování můžeme použít kvalitnější kov, než je ten, z něhož je součást zhotovena. Při dalším opotřebení lze součást znovu regenerovat na rozdíl od součásti metalizované nebo galvanizované. Výhodné je automatické navařování pod tavidlem; navařované místo je chráněno před oxidací a zároveň se vhodným složením tavidel dosáhne žádané jakosti návarové plochy. Této navařovací technologie můžeme použít u součásti, jejichž vnější průměr je větší než 50 mm a při navařováni děr, jejichž průměr je větší než 100 mm. Při nedodržení těchto hranic se těžko odstraňuje struska. Pro tento účel jsou vyvinuta speciální zařízeni, která jsou přenosná a lze je montovat na příčný suport třeba i vyřazeného soustruhu. Jsou vyvinuty i speciální automaty a poloautomaty. V násypce je práškové tavidlo obsahující legovací prvky (Cr, Mn, Si). Z násypky se tavidlo sype na místo svaru, kam vyúsťuje svařovací drát z nízkouhlíkové, dobře tavitelné oceli. Drát je navinut na navíjecím bubnu a je automaticky posouván posunovačem. Návarové housenky klademe podélně nebo v kruhových vrstvách tak, aby se částečně překrývaly. Tloušťku návarové plochy
147
volíme tak, aby byl dostatečný přídavek na obráběni. Navařovat lze rotační i rovinné plochy. Vibrační navařování v kapalině umožňuje nanášet velmi tenké vrstvy materiálu. Přitom podkladové plochy mohou být legované nebo i tepelně zpracované. Proti automatickému navařováni pod tavidlem není důležitý ohřev základního materiálu. Při této technologii nevznikají strukturální změny v základním materiálu, a tedy ani deformace. Proto odpadají tepelné úpravy součásti. Nanášená vrstva materiálu má hladký povrch, pomocí chladící kapaliny můžeme dát návarové ploše různý stupeň tvrdosti. Žádané metalurgické vlastnosti návarové plochy se získají vhodnou elektrodou. Princip této technologie je v tom, že podávací zařízení posouvá elektrodu a několikrát za sekundu elektrodu nepatrně oddálí od povrchu součásti, přičemž elektroda stále rotuje okolo své osy. Při styku elektrody s povrchem součásti protéká elektrický proud a navařovaná součást i drát se nataví. U tohoto pochodu je důležitý stálý účinek chladící kapaliny, která nepřetržitě působí na navařované místo. Chladící kapalina je směs složená z vody, kalcinované sody, minerálního oleje a technického glycerinu. Při tomto způsobu navařování jsou nižší náklady na úpravu ploch určených k návaru. Stačí plochy očistit od koroze, maziva jiných nečistot. Touto technologii lze navařovat i součásti, jejichž vnější průměr je větší než 15 mm a průměr díry je větší než 300 mm. Pracovník musí mít ochranný oděv a ochranné pomůcky, podobně jako při svařování elektrickým obloukem. Při navařování v ochranné atmosféře tvoři oxid uhličitý ochrannou atmosféru, pod níž probíhá vlastní navařovací pochod. Oxid uhličitý odebíráme z ocelových lahvi přes redukční ventil, který má přídavné elektrické ohřívací těleso k ohřevu plynů, aby ventil nezamrzl. I zde je drát automaticky podáván do svařovacího držáku (i u ručního navařováni). Výhodou této technologie je dobré provaření, zaručeně čistý návar bez strusky, viditelný oblouk, snadná manipulace a menší obsah vodíku v návarové vrstvě. Nevýhodou je rozstřik kovu. 8.4.4. Metalizace Metalizace je vhodná především pro opravu opotřebených součástí, lze jí však použít i jako protikorozní ochrany ocelových konstrukcí. Tímto způsobem lze renovovat rovinné i rotační plochy. Při metalizaci se kapičky roztaveného kovu pomocí metalizační pistole rozmetávají na upravený povrch, obvykle stlačeným vzduchem, výjimečně proudem hořících plynů. Přídavný kov je do pistole přiváděn ve stavu kapalném, práškovitém nebo tuhém. Metalizační pistole jsou plynové a obloukové. U drátové plynové pistole bývá podávání drátu s automatickou regulací rychlosti pomocí odstředivého regulátoru. Hnacím zdrojem bývá vzduchový lopatkový motor nebo elektromotor. Pistole má tři
148
přívody: pro stlačený vzduch, acetylen a kyslík. Množství acetylenu a kyslíku se reguluje pomocí redukčních ventilů na tlakových lahvích s plyny. Acetylen a kyslík se mísí v směšovací komoře pistole, plyn hoří a vzniklým teplem se taví drát. Vzduch a hořící spaliny vrhají částečky roztaveného kovu k součásti. Konstrukce práškové plynové pistole je jednodušší, a proto je i provoz této pistole spolehlivější. Ventily pro kyslík a acetylen jsou umístěny v rukojeti pistole. Rozvod vzduchu je ovládán trojcestným kohoutem, který reguluje množství vzduchu přicházející do hořáku, i dopravu práškového kovu. Pistole má dva výměnné hořáky; jeden je pro stříkání kovů a keramických materiálů, druhý s ochranným vzduchovým pláštěm je pro nanášeni plastů. Nevýhodou je menší rychlost metané látky a mohutný plamen, který velmi ohřívá metalizovanou součást. Nejrozšířenější typ obloukových pistolí je oblouková dvoudrátová pistole. Osou pistole je veden vzduch, který tryskou vyúsťuje do průsečíku os obou drátů. Mezi nimi se udržuje oblouk, protože jeden drát je napojen na kladný a druhý na záporný pól zdroje. Konce drátů se odtavují a roztavený kov je strháván proudem vzduchu na metalizovaný předmět. Pistole je buď ruční, nebo je vyrobena jako stabilní zařízení. Pracovní postup při metalizaci: 1. Před metalizací je nutno povrch vhodně zdrsnit. Méně namáhané součásti stačí otryskat ocelovými broky, na více namáhaných součástech je třeba vytvořit tzv. trhaný závit; na axiálně namáhaných rotačních součástech děláme zápichy. Rovinné plochy zdrsňujeme důlky nebo záseky. 2. Povrch součásti řádně odmastíme. 3. Nastříkáme potřebnou vrstvu materiálu. Chceme-Ii snížit pnuti a zlepšit přilnavost metalizované vrstvy, předehříváme součást na teplotu asi 150 °C. 4. Obrobíme metalizovanou vrstvu. Vhodnost metalizace při renovaci Součásti, které lze snadno metalizovat. jsou např. vřetena, čepy, opotřebované kluzné plochy. Náklady na renovaci dosahuji obvykle 20 % ceny nové součásti. Při úvaze o vhodnosti metalizace nesmíme vycházet jen z pořizovacích nákladů, které jsou v porovnání s jinými způsoby renovace vyšší. Důležité je zvážit funkční podmínky a trvanlivost opravené součásti. Není vhodné například metalizovat součást, která bude vystavena suchému tření. Naopak je výhodnější, je-Ii kluzná plocha mazána, protože metalizovaná plocha je pórovitá a pohlcuje olej. To je zvlášť výhodné v okamžiku spouštění stroje, kdy ještě není v mazací soustavě stroje dostatečné množství oleje. Také při poruše mazáni se kluzná plocha hned nepoškodí. Zahřívá-Ii se metalizovaná součást při provozu, je nutno metalizovat takovým kovem, který má přibližně stejnou tepelnou roztažnost jako základní kov. Jinak by mohly v místech spojení základního kovu s metalizovanou vrstvou vzniknout trhliny, způsobující odlupování nastříkané vrstvy.
149
Nanášená vrstva má obyčejně větší tvrdost než základní kov, protože dopadem metalizovaných částic se povrch zpevňuje. Tvrdost metalizované vrstvy lze ovlivnit i složením metalizačního kovu. Při prudkém ochlazení se metalizovaná vrstva zakalí. Pevnost spojení základního a nastříkaného kovu je ovlivněna přípravou kovu k metalizaci, teplotou při vlastním pochodu a dodržováním správných technologických zásad při metalizaci. Metalizace lze též využívat při ochraně kovů před korozí, obzvlášť výhodné je používání hliníku. Hliníkové povlaky lze nanášet plynovými i elektrickými pistolemi. Zkoušky ukázaly, že při elektrickém tavení hliníku je kvalita protikorozní ochrany asi o 50 % lepší. Ochranné metalizované vrstvy na ocelových konstrukcích mají obyčejně tloušťku 0,1 až 0,3 mm.
8.4.5. Galvanizace Podstatou galvanizace je elektrolýza. Jako lázně se používají roztoky kyselých i zásaditých solí; stává se z nich vodivý elektrolyt, do něhož se ponořuje na katodě zavěšená galvanizovaná součást. Na anodě je kovová deska z galvanizačního materiálu. Po zavedeni proudu do okruhu se začne přenos kovu z desky na anodě na galvanizovanou součást Při galvanizaci (pokovování) se součásti neohřívají natolik, aby došlo k deformaci nebo strukturální změně materiálu součásti. Proto se nenaruší ani mechanické vlastnosti materiálu. Galvanizace je vhodná i pro protikorozní úpravu. Pracovní postup galvanizačního pochodu při renovaci: 1. Opotřebovanou součást obrobíme tak, abychom získali základní geometrický tvar, odstranili díry, znehodnocený materiál a nánosy, protože při galvanizaci narůstá materiál rovnoměrně. 2. Součást dokonale odmastíme. 3. Připrav u součásti na galvanizaci zakončujeme mořením. Odstraní se tím z povrchu hlavně oxidy. Jako mořidlo používáme kyselinu solnou, kyselinu dusičnou a fosforečnou. 4. Po skončeni přípravy je třeba ihned součást galvanizovat K pokovování se používá měď, nikl, ocel. Při pochromování se na anodu zavěsí deska z olova a antimonu a jako elektrolyt se použije roztok kyseliny chromové. Pochromováni se odlišuje od ostatních druhů pokovování a nelze proto zkušenosti získané u jiného způsobu pokovování aplikovat při pochromování. Po skončeni galvanizace se předmět obrábí, nejčastěji brousí. Základní zařízení galvanizačního provozu jsou galvanizační vany, které se mimo galvanizaci používají na oplachováni, odmašťování a moření. Vany jsou vyrobeny z ocelového plechu a podle druhu galvanizovaného kovu jsou uvnitř vyloženy izolaci z asfaltu nebo keramických hmot. Závěsná zařízení jsou konstruována speciálně vzhledem ke tvaru galvanizovaných součásti.
150
8.4.6.Fosfátováni Fosfátováni nepatři mezi renovační procesy, používá se ke zlepšení protikorozních vlastnosti povrchových ploch. Vzniká tenký povlak na povrchové ploše, na nějž můžeme dále dobře nanášet nátěry, kovy (galvanizací) a i jinak impregnovat. Nejčastěji se fosfátuje tak, že do lázně z kyseliny fosforečné, kyselého fosforečnanu a urychlovače se zavěsí součásti určené na fosfátováni. Vznikne tak šedivý fosfátový povlak, který je s povrchem součásti chemicky spojen. Povlak je stálý do teploty asi 200 °C, ale nesnáší ohyb a pro dlouženi součásti, protože je křehký.
151
9. C.6.E.2.1.031 Používání různých prostředků konstrukcemi a jejich částmi
pro
manipulaci
s ocelovými
Manipulační prostředky a zařízení 1.PROSTŘEDKY PRO ZDVIH 1.1. Zdviháky Zdviháky slouží jen k občasnému nadzdvihnutí těžkých břemen. Jejich velikosti a tvary jsou většinou normalizovány. Zdviháky při malé ruční síle a malém zdvihu vyvozují značnou zdvihací sílu. Používá se jich k pomocným pracím při montážích na stavbách, zdvihají se jimi silniční a kolejová vozidla atd. Rozdělujeme je na hřebenové, šroubové, hydraulické a pneumatické. Hřebenový zdvihák (obr. 1) může být vsunut pod břemeno, takže se hořejší vidlicí opírá o břemeno, nebo může být břemeno podchyceno až u podlahy.
Obr.1 hřebenový zvedák: 1- hřebenová tyč, 2- pastorek, 3- vidlice, 4- západka, 5rohatka, 6- patka Vyrábějí se pro nosnost 2000 až 20000 kg. Tyč s hřebenovým ozubením je uložena ve dvoudílné plechové skříni. Hnací síla se z ruční kliky převádí složeným ozubeným převodem na pastorek a z něho na ozubenou tyč. Břemeno v různých polohách zajišťuje rohatka se západkou, která se při spuštění břemena vyřadí z činnosti. Šroubový zdvihák (obr. 2) slouží k zdvihání těžkých břemen jen do malé výšky.
152
Účinnost 0,3 až 0,4. Poměr síly na rukojeti k tíze břemena je u šroubových zdviháků menší než u hřebenových, neboli šroubovým zdvihákem lze stejnou silou zdvihnout těžší břemena. Jednoduchých šroubových zdviháků se používá pro zdvihání břemen o hmotnosti až 35 000 kg do výšky až 300 mm. Šroubový zdvihák, který má kromě šroubového převodu ještě převod ozubenými koly, takže se jím mohou zdvihat těžší břemena. Šroub je otočně uložen v tělese zdviháku a otáčí se klikou a kuželovým soukolím. Matice, suvně uložena ve vedení tělesa zdviháku, se při otáčení šroubu s břemenem zdvihá nebo klesá. Výšku hlavice zdviháku před použitím podle potřeby přestavíme zašroubováním nebo vyšroubováním pomocného šroubu v horní části matice.
Obr. 2 Šroubový zvedák: 1- vřeteno, 2- matice, 3- vidlice, 4- stojan, 5- páka Hydraulické zdviháky (obr. 3) se používají pro nejtěžší břemena. Nejvíce ve strojírenství, v dopravě, stavebnictví aj. Kapalina se vytlačuje kýváním· páky přes výtlačný ventil pod píst o velkém průměru D, přičemž je nádrž kapalíny uzavřena sacím ventilem. Břemeno se spouští otevřením přepouštěcího ventilu různou rychlostí podle velikosti jeho pootevření.
Obr. 3 hydraulický zvedák: 1- píst, 2- přepouštěcí ventil, 3- sací ventil, 4- výtlačný ventil, 5- píst čerpadla
153
Automobilní zdviháky mívají dva teleskopické písty , popř. šroubové vřeteno. Vyrábějí se o nosnosti 3000 až 12000 kg. 1.2. Navíjedla Navíjedla jsou buď roční, nebo motorová. Používá se jich ve stavebnictví, ve skladech, při montážích, v důlních provozech apod. Břemena se zdvihají nebo táhnou nejčastěji ocelovým lanem, které se obvykle navíjí na buben. Zdvih bývá i několik desítek metrů. Ruční vrátek (obr. 4) se používá na menších stavbách, ve skladištích apod.
Obr. 4 Ruční vrátek V ocelových postranicích, držených rozpěrnými šrouby, jsou v trubkových ložiskách uloženy hřídele. Na spodním hřídeli je upevněn hladký buben s velkým ozubeným kolem. Na buben se navíjí lano. Do velkého kola zabírá pastorek předlohového hřídele. Otáčivý pohyb od ruční kliky se přenáší dvěma ozubenými soukolími na buben. Při tomto složeném převodu do pomala se zdvihají těžká břemena. Zdvihají-li se břemena lehčí, přesune se hřídel s klikou vlevo tak, že jeho pastorek zabírá do velkého ozubeného kola bubnu, takže se zdvihá pouze při jednoduchém převodu ozubených kol. Při zdvihání je v činnosti západkové ústrojí. Má-li se břemeno spouštět, uvolní se ručně pásová brzda, kterou se řídí rychlost spouštění. Závaží na páce brzdy zabraňuje samovolnému klesání břemena. Postranice bývají nejčastěji připevněny k dřevěné konstrukci, která zachycuje síly v lanu. Tyto vrátky se u nás vyrábějí pro nosnost 500 až 5 000 kg. Elektrické vrátky se používají při opravách budov ke zdvihání materiálů na lešení apod.
154
1.3. Kladkostroje Kladkostroje jsou přenosná zdvihadla používaná často na montážích. Mají malé rozměry a hmotnost, nejčastěji se zavěšují závěsným hákem na nosnou konstrukci nebo kočku, pojíždějící po jeřábové dráze. Mají ruční nebo motorový pohon a lze jimi zdvihat břemeno do hmotnosti až 10 t. Mezi hlavní druhy patří násobné, šroubové a elektrické kladkostroje. Násobné kladkostroje (obr. 5) se většinou používají při montážích. Mají jeden až tři páry pevných a volných kladek. Volné kladky s postranicemi a hákem tvoří tzv. kladnici. Konopné nebo ocelové lano se vede přes kladky. S počtem kladek klesá účinnost, která u jedné kladky bývá asi 96 %. Větším počtem kladek se sice zmenší sila pro zdvihání, avšak ve stejném poměru se zvětšuje i délka odvinovaného lana. Kladkostroj nemá také zařízení, kterým by se břemeno v určité výši zadrželo bez tahu za zdvihací lano. Proto je vhodnější šroubový kladkostroj.
Obr. 5 kladkostroj násobný: 1-kladnice volná, 2- kladnice pevná Šroubové kladkostroje. Při zdvihání břemena se tahem za ruční řetěz otáčí řetězové kolo (řetězka) se šnekem a s nimi šnekové kolo s řetězovou kladkou, na kterou se navíjí nosný řetěz. Na jeho volném konci je hák pro břemeno a druhý konec je spojen s konstrukcí kladkostroje. Osová síla působící na šnek přitlačuje třecí kotouč samočinné spouštěcí brzdy na čelní plochu rohatky. Klesání břemena při přerušení tahu zabraňuje brzda s rohatkovým ústrojím, na kterou působí osová síla šneku ve stále stejném směru. Tah od břemena přitlačuje šroub s kroužkem spouštěcí brzdy do záběru se souhlasnou kuželovou plochou rohatky. Zpětnému otáčení rohatky zabrání západka. Při zdvihání břemena západka přeskakuje přes zuby rohatky.
155
Šroubové kladkostroje se u nás vyrábějí pro nosnost od 500 do 10 000 kg a zdvih až 10 m. Pro dvouchodý šnek mají účinnost 0,55 až 0,7. Elektrické kladkostroje (obr. 6) ulehčuji práci a zrychlují, neboť obsluha spočívá jen v dálkovém ovládání. Otáčivý pohyb a mechanická energie se od elektromotoru přenáší převodovým ústrojím na lanový buben, které jsou proti prachu a dešti chráněny pláštěm. Pastorek elektromotoru zabírá do ozubeného kola s vnitřním ozubením. Na jeho vnějším obvodu je pás elektromagnetické brzdy, která se při zapnutí proudu elektromagnetem odbrzdí. Nosné lano, jedním koncem připojeno ke konstrukci kladkostroje, je vedeno přes kladnici na buben. Elektrické kladkostroje se vyrábějí pro nosnost do 5 000 kg. Při velkém výkonu mají malé rozměry, a proto se jich často používá.
Obr. 6 elektrický kladkostroj: 1- elektromotor, 2- převodovka, 3- buben, 4- rám, 5převodové ústrojí Visuté kočky Nejčastěji se používají visuté kočky ruční, kombinované a motorové. Visuté kočky s ručním pohonem jsou nejjednodušší; vyrábějí se pro dopravu menších břemen. Závěsné ocelové postranice jsou spojeny rozpěrnými šrouby a třmenem, na který se zavěšuje kladkostroj. Litinová pojezdová kola pojíždějí tažením nebo tlačením za zavěšené břemeno po spodních přírubách nosníku I. Visuté kočky s ročním pohonem a převodovým ústrojím pro pojezd. Tahem za bezkoncový řetěz se přenáší otáčivý pohyb řetězky ozubeným převodem do pomala na pojezdová kola. Jsou typizovány pro nosnost od 500 do 10 000 kg. Na třmen kočky se zavěšuje buď kladkostroj ruční (násobný nebo šroubový), nebo i elektrický, čímž vzniká kombinovaný pohon, tj. pro pojezd ruční a pro zdviháni motorový. Visuté kočky s elektrickým pohonem (obr. 7) jsou tvořeny elektrickým kladkostrojem a motorovým pojezdovým ústrojím. Mají proto dva elektromotory, jeden pro pojezd a druhý pro zdvihání. Ovládají se na dálku tlačítky. Přednosti uvedené u elektrického kladkostroje platí i pro elektrické visuté kočky. Snadno se obsluhují, mají velký výkon při malých rozměrech a hmotnosti. Stavějí se pro nosnost až 5 000 kg a rychlost zdvihání až 20 m/min.
156
Obr. 7 visutá kočka s elektrickým pohonem zdvižné plošiny - hydraulické nebo elektromechanické - slouží pro překonání rozdílné výšky ložných ploch různých dopravních prostředků a ramp při nakládce a vykládce. Jejich nosnost dosahuje 10 t a výška zdvihu 1200 mm a jsou ve stabilním a mobilním provedení; zdvižná čela - jsou integrována s nákladními automobily a mají funkci zdvižných plošin s hydraulickým pohonem, napojeným obvykle na převodovku vozidla, v místech nevybavených rampou; nákladní výtahy - jsou stacionární zařízení různého provedení sloužící obvykle k vertikální přepravě manipulačních jednotek mezi jednotlivými patry budov (výrobních hal, skladů aj.); jeřáby - mostové, portálové, sloupové, konzolové, věžové, lanové, (často mobilní), jsou vhodné pro přemisťování těžkých manipulačních jednotek svislým, ale i vodorovným směrem; manipulátory, roboty - tato mechanizovaná, flexibilní zařízení jsou vybavena různým pohonem a způsobem řízení aj. Uplatňují se k přemisťování manipulačních jednotek a jiných břemen ve vertikálním a současně horizontálním směru na omezené ploše, zvláště pak v podmínkách přerušovaného toku materiálu, a mají značný výkon a operativnost při jednoduché obsluze a možnosti automatizace. Způsob řízení a variabilita v programování úkonů je předurčuje k přemisťování různých materiálů, resp. k sestavě paletových jednotek.
157
2. PROSTŘEDKY PRO POJEZD Speciální kolové podvozky - jsou určeny pro kolejové dráhy podlažní či na regálové konstrukci aj., mají různý pohon a slouží k horizontálnímu přesunu paletových jednotek; pojízdné plošiny (sinusové plošiny) na rozdíl od vozíků mají pouze dvě kola, zatímco druhá strana spočívá na dvou podpěrách; bezmotorové vozíky bez možnosti zdvihu - jsou velmi rozšířenými manipulačními a dopravními prostředky k přepravě různých nákladů, z nichž nejjednodušší dvoukolový typ (rudl) se používá k přesunu pytlů, sudů, beden aj. Sem patří i plošinové tří- nebo čtyřkolové vozíky, ručně tažené nebo tlačené, s možností připojení za motorový tahač či k podvěsným drážkám a podlahovým dopravníkům; akumulátorové plošinové vozíky - nejpoužívanějšími typy jsou čtyřkolové vozíky řízené sedícím řidičem. Jejich vysoce progresivním typem jsou automatické vozíky se směrovým vedením a přenosem instrukcí indukčním (VF kabelem uloženým pod podlahou), optickým (s kontrastním pruhem na podlaze sledovaným fotobuňkami a čtecím zařízením EAN kódů) či založeném na radiofrekvenčním principu; lehké tahače - tří- nebo čtyřkolové s akumulátorovým nebo spalovacím motorem, konstruované k dosažení značné tažné síly (ručně vedené nebo se sedícím či stojícím řidičem) slouží k přepravě paletových jednotek aj. Jejich moderní verzí jsou automatické tahače s přenosem instrukcí indukčním, optickým (např. infračervenými paprsky) nebo RFID; vznášedla - jsou prostředky pro bezdotykovou manipulaci na vzduchovém nebo vodním polštáři, respektive na magnetickém principu, a umožňují snadnou manipulaci i s náklady větší hmotnosti; automatické vozíky pro paletové jednotky (transroboty, satelity) slouží k odběru, přemisťování a ukládání paletových jednotek prostřednictvím kolejových drah obvykle umístěných ve skladech; paletové vozíky nízkozdvižné - patří k nejrozšířenějším prostředkům pro vidlicovou manipulaci s paletovými jednotkami či s roltejnery. Existují s pohonem ručním nebo motorovým a s hydraulickým zdvihem (ovládaným ručně, obvykle pohyby oje). Akumulátorové typy jsou buď ručně vedené, nebo se stojícím (sedícím) řidičem a s možností i motorického ovládání zdvihu. Konstrukce nízkozdvižných vozíků znemožňuje nabírání standardních palet (s ližinami) z jejich širší strany. Mají zdvih 150 mm i více a nosnost až 3 t;
158
3. PROSTŘEDKY PRO POJEZD A STOHOVÁNÍ Vysokozdvižné vozíky - jsou manipulačními prostředky s rozsáhlým využitím zvláště při paletizaci a kontejnerizaci. V současné době existují již téměř výhradně s pohonem elektromotorem (s akumulátory) nebo spalovacím motorem (benzinovým, naftovým, propan-butanovým), přičemž přechodným typem jsou ruční vozíky s elektromotorovým zdvihem s kabelovým napájením. Vozíky mají standardní konstrukci obvykle s čelním naklápěcím, zvedacím zařízením, které usnadňuje nabírání paletových jednotek a zajišťuje jeho stabilitu. Existuje řada různých modifikací, např. s posuvným zvedacím zařízením, s otočně výsuvnými vidlicemi, s různými přídavnými zařízeními - nosnými trny pro manipulaci s dutými předměty (či k nasazování do dutin rolí), se svěracími čelistmi, lopatami, drapáky aj. Jejich speciální variantou jsou retraky, které díky jiné koncepci zvedacího zařízení umožňují značnou úsporu pracovního prostoru (až o 50 %) ve srovnání s klasickými čelními vozíky, a tím i podstatné snížení skladových nákladů. U retraku se zvedací zařízení vysune vpřed, uchopí a zvedne náklad a poté se i s nákladem zasune zpět. Tím se zmenší nárok na šířku uliček a vznikne tak prostor pro více řad regálů, a tím efektivnější využití plochy skladů. V progresivních skladových systémech se používají různé automatizační prvky, např. přenos informací mezi řídicím počítačem a řidičem vozíku pomocí obrazových terminálů na pultu (řidič tak registruje každý pohyb zboží ve skladu a je mu k dispozici aktuální stav skladů a stanovišť každého druhu zboží), příp. i plně automatizované vozíky fungující jako mobilní roboty. Jsou vybaveny snímači pro čtení kódových informací na manipulačních jednotkách a představují vrchol techniky v této oblasti; regálové zakladače - představují jeden z hlavních progresivních stohovacích prostředků, určených výhradně pro regálové sklady k ukládání beden, paletových jednotek aj. až do výšky 40 m a jsou mimořádně vhodné pro plnou automatizaci skladových procesů. Pojíždějí po kolejích, s možností obsluhy i z více regálových uliček, nemohou však nabírat palety přímo z podlahy (ani je sem ukládat), a proto tok materiálu s ostatními částmi skladů musí zprostředkovat různé typy vozíků nebo dopravní dráhy; teleskopické manipulátory - velmi pohyblivým a výkonným prostředkem pro manipulaci a překládání mezi vozidly a rampami jsou manipulátory, které nesou manipulační vidlice na teleskopickém rameni, jehož dosah předčí schopnosti vidlicových vozíků. Tato zařízení se konstruují i jako satelitní (tranzitové), které nákladní vozidlo vozí s sebou; stohovací jeřáby - slouží k manipulaci mj. i s paletovými jednotkami v regálových skladech (obvykle do středních výšek) a jsou ovládány ze země nebo z pojíždějící kabiny.
159
4.DOPRAVNÍKY Dopravníky pásové - jsou nejvíce používanými dopravníky pro kusové zboží (ale i pro sypké materiály až do 5 km vzdálenosti) a existují v řadě provedení - stabilní, pojízdné, přenosné, s různými druhy pásů či pletiv a s drahou vodorovnou, šikmou i lomenou; válečkové tratě (kuličkové, kladičkové) - obvykle slouží k přemisťování výlučně kusového materiálu (beden, přepravek, paletových jednotek aj.) mezi jednotlivými technologickými profily při kompletačních nebo ložných operacích ve skladech aj. Tratě mají stavebnicový charakter a lze je kombinovat také s jinými prostředky i s automatizovanou manipulací. Jsou často doplněny točnami, zvedacími stoly, vyrovnávači polohy palet, výhybkami atd.; skluzy - slouží k překonávání výškového rozdílu účinkem gravitace. Dráha může být přímá, oblouková nebo šroubovicová a její sklon musí být přiměřený tvaru a počtu kusů přepravovaného zboží; řetězové podvěsné dopravníky - přemisťují materiál v uzavřeném okruhu po drahách různých tvarů, vedených nad úrovní podlahy. Materiál se přemisťuje pomocí jezdců opatřených koly (kladičkami) pojíždějícími po ocelové dráze, a to buď volně zavěšený nebo uložený na přepravních prostředcích (jezdce mohou být vybaveny i nabíracími vidlicemi pro palety); podvěsné dopravníky s vlečnými vozíky - jsou modifikací řetězových podvěsných dopravníků, kdy k unášení řetězců jsou připojeny čtyřkolové plošinové nebo nízkozdvižné paletové vozíky, cirkulující po uzavřeném okruhu; podlahové vozíkové dopravníky - základem je tažný řetězec vedený zpravidla ve žlabu pod podlahou, ke kterému se připojují čtyřkolovou plošinou vlečené vozíky nebo upravené nízkozdvižné paletové vozíky. Podlahové dopravníky (ale i ostatní řetězové dopravníky) jsou postupně vytlačovány automatickými tahači.
160
10.
D.1.E.2.1.021
Ohýbání a zkružování plechů, trubek, kovových tyčí a profilů na strojních ohýbačkách, zkružovacích aj. strojích
Témata měření, řezání, stříhání, pilování v kapitole 3 Téma orýsování v kapitole 5
10.1. Sekání Práce se sekáčem nepatří k velmi hospodárným výrobním postupům. Tam, kde je to možné, je dobré nahradit tyto práce hospodárnějšími a vhodnějšími způsoby obrábění (např. frézování, broušení, stříhání aj.). Dělící působení sekáče je závislé na působící síle F a na úhlu břitu β. Čím větší je úhel břitu, tím
větší je vynaložená síla, sekáč vniká těžce do materiálu,
tím více sekáč pěchuje materiál,
tím menší je namáhání ostří sekáče (vyšší trvanlivost břitu),
tím méně se láme ostří sekáče.
Rozklad sil u sekáčů s různými úhly břitu
161
10.1.1. Druhy sekáčů
1. Plochý sekáč: nejpoužívanější sekáč. K plošnému opracování, k oddělování a odstranění otřepů. 2. Dělící sekáč: k vysekání částečně odvrtaných děr (přepážky). 3. Vysekávací sekáč: ostří je prohnuté. K vysekávání tvarů a kruhových oblouků z plechů. 4. Křížový sekáč: ostří a šířka stopky tvoří kříž (ostří je kolmé na rukojeť). K vysekávání drážek. 5. Sekáč na drážky: vysekávání mazacích drážek v ložiskových pánvích a pouzdrech. Hodnoty dané zkušeností pro úhel břitu ostří sekáče jsou: hliník a měkké slitiny hliníku ~ = 30° až 40°, m ěkká uhlíková ocel, šedá litina, ocelolitina ~ = 65° až70°, legovaná ocel, tvrzená l itina ~ = 75° až 85°. 10.1.2. Pracovní a bezpečnostní pravidla při sekání 1.Podmínky pro dobrou práci se sekáčem jsou: správný úhel břitu, dobře zakalené ostří a vhodná délka sekáče. Příliš dlouhé sekáče pruží, příliš krátké se špatně drží a dojde lehce k poranění ruky. 2. Účinek rázu je ale u krátkého sekáče lepší, než u dlouhého. Je nutné přizpůsobit váhu kladiva velikosti sekáče. Je dobré mazat ostří a čelní plochu sekáče tukem nebo mýdlem. 3. Při sekání sekáčem se musí stále sledovat ostří a ne hlava sekáče, tím musíme průběžně kontrolovat nutné postavení sekáče při práci. 4. Údery kladiva musí být ve směru osy sekáče a musí být vedeny směrem od těla. 5. Dávejte pozor, aby kladivo a hlava sekáče nebyly mastné. 6. Odletující třísky mohou při sekání způsobit těžké úrazy. Pozorujte směr odletujících třísek a používejte ochranné brýle a ochranný kryt!
162
7. Po delším používání sekáče ostří a hlava sekáče křehnou a jsou náchylná k praskání. Proto je nutné občas ostří a hlavu sekáče žíhat a ostří sekáče opět zakalit.
10.2. Vysekávání Výsečníky slouží k vysekávání vnitřních a vnějších děr z kůže, lepenky, plastické hmoty, gumy, obkládacích a těsnících materiálů. Nástroje mají úhel břitu asi 16° až 20°. Aby vznikly kolmé hrany řezu, jsou tyto hrany v nástroji kolmé podle toho, zda vysekáváme vnitřní nebo vnější tvar . Pomocí zvláštních výsečníků se dají vysekávat také vnitřní a vnější tvary při jedné pracovní operaci (sdružený nástroj). Abychom chránili ostří nástrojů, používáme při práci podložky z tvrdého dřeva nebo tvrzené tkaniny. Pomocí řezače trubek mohou být děleny trubky téměř ze všech materiálů. Ve třmenu upevněná hladká řezací kolečka jsou šroubem přitahována k trubce za současného otáčení celého třmenu, kolečka postupně vnikají do materiálu až do úplného oddělení.
vysekávání
děrování
vysekávání a děrování v jedné operaci
163
10.3. Rovnání Rovnání je pracovní operace, při které materiál nebo výrobek získává svůj původní tvar, deformovaný přepravou, skladováním, upínáním, třískovým obráběním, svařováním, tepelným zpracováním či jinými vlivy. K rovnání se hodí pouze materiály s dostatečnou tvárností, například konstrukční oceli, měď, mosaz, hliníkové tvárné slitiny. Litina pro svou křehkost nemůže být vyrovnána. Obrobky z temperované litiny a tvárné litiny nebo kalené součásti je třeba rovnat se zvláštní opatrností. Tenké plechy, pásová a tyčová ocel malých průřezů se dá vyrovnat za studena. Tyčové a profilové oceli velkých průřezů se rovnají za tepla. Zušlechtěné materiály nesmějí být zahřívány, protože by ztratily získané vlastnosti. 10.3.1. Rovnání rázem nebo tlakem za studena Prohnuté tyče malého průřezu se položí na plochu kovadliny nebo vyrovnávací desku zakřivením nahoru a údery kladiva se vyrovnávají.Aby tyč dobře dosedla na plochu, musí se s vyrovnáváním začít nejprve uprostřed a pak ke kraji. Zkroucené pásy se upnou do svěráku a pomocí rovnacího přípravku se rovnají zpět kolem podélné osy. Postup vyrovnávání kontrolujeme zrakem, nebo měřením kontrolním pravítkem. Vyrovnávání plechů. Vypouklé nebo zvlněné plechy musí být před svým dalším zpracováním vyrovnány. Má-Ii plech uprostřed vypoukliny vlákna na okraji plechu údery kladiva se prodlužují po kruhu od vypoukliny ke kraji. Postup: Kladivem (např. palice z plastické hmoty, lehkého kovu nebo gumy) začínáme vyklepávat tak, že údery kladiva směřují od vypoukliny do rovné plochy plechu. Síla úderu se ve směru od vypoukliny k okraji plechu zvětšuje. Je-Ii plech na okraji zvlněný, je uprostřed "příliš krátký", údery kladivem musí začínat od okraje plechu a směřují ke středu plechu, kde musí být zhuštěny Rovnání tyčové a tvarové oceli. Vyrovnávání tvarové oceli se provádí rázovým prodlužováním vnitřního okraje Vyrovnávání silnějších konstrukčních prvku (např. tyčové a tvarové oceli) se provádí tlakem pomocí lisu, zborcené a pokřivené tabule plechu se rovnají pomocí rovnacích válečků. 10.3.2. Rovnání ohřevem Zahříváme-Ii vypouklou, tedy stranu obrobku s delšími vlákny zakřivení se nejprve ještě zvětší. Současně ale dochází zvětšením objemu materiálu v zahřáté vrstvě k velkým tlakovým napětím. Při dalším zahřívání se stává materiál těstovitým, tvárným. Vnitřní tlak v materiálu způsobí stažení dlouhých vláken. Při následném ochlazení se zkrátí tato strana součásti tak, že se obrobek sám narovná. Dorovnávání provedeme ručně.
164
10.4. Ohýbání Plechy a pásy s krátkou délkou ohybu se ohýbají v kusové výrobě ve svěráku nebo při sériové výrobě pomocí ohýbacích nástrojů ohýbáním v ohýbadle, zakružováním a tvarovým ohýbáním. Plechy větších šířek, popř. ohyby větších délek se ohýbají v ohýbacích strojích nebo v ohraňovacích lisech. Ohýbací stroje. Plech se vloží podle orýsování nebo šablony k nastavitelné horní čelisti, na které je upevněna upínací, popř. profilová lišta, a přitiskne se na spodní čelist. Pomocí ohýbací lišty se plech ohýbá kolem upínací lišty do žádaného úhlu. Výměnou lišty na horní příčce se mohou provádět ostré, tupé a zaoblené ohyby, také i drážkové, překládané a zaoblené ohýbací práce v nejrůznějších šířkách. Ohýbání na malých ohýbačkách se provádí ručně, na větších strojích se vykonává pohyb horní čelisti, popř. horní a ohybové čelisti pomocí elektromotoru. Ohýbání na lisu se používá k ohýbání plechu větších tloušťek. Dvoudílný ohýbací nástroj je z nástrojové oceli odolné proti opotřebení a skládá se z přítlačné lišty v pohyblivé části stroje a lisovacího stolu ve spodní části stroje.
1 Ohýbací nástroj ohýbacího lisu 2 Zakružování na ohýbacím lisu 1 tlačná lišta v horní části nástroje 2 lisovací stůl se spodní části nástroje 10.4.1.Ohýbání trubek Při volném ohýbání trubek existuje nebezpečí, že se silně zúží (zdeformuje) průřez trubky, přičemž vznikne průřez ve tvaru elipsy. Abychom při ohýbání trubek zabránili tomuto deformování naplníme trubku před ohýbáním pískem nebo roztavenu kalafunou. Ohýbání trubek se může provádět ručně nebo hydraulicky.
165
ohýbání pomocí kladky
hydraulická ohýbačka
Při ohýbání trubek za tepla je důležité vědět, která část ohybu má být více zahřátá pomocí plynového hořáku Vnitřní stranu ohybu, oblast stlačení, je třeba zahřát o něco více! Ohýbání se provádí ve svěráku, kde může být deformace trubky rychle opravena.
10.5. Zakružování Zakružování je operace, při niž se rovinná plocha přetváří na plochu válcovou, kuželovou nebo se při ni přetváří tyč do oblouku. Při zakružováni, podobně jako při ohýbáni, se materiál zatěžuje ohybovým momentem, který vyvozují činné části stroje, nástroje nebo přípravku. Podle konstrukce se materiál zakružuje soustavou válců, zakružovacími čelistmi nebo šablonami. Zakružování pomoci válců se používá pro plechy a pásy.Tenké plechy se zakružuji třemi válci s nesymetrickým uložením, tlustší plechy se zakružují na tříválcových zakružovačkách se symetricky uloženým horním válcem. Pro těžké práce a tlusté plechy se používají čtyřválcové soustavy. Zakružován! pomoci čelistí a šablon se více používá při tvarováni tyči a trubek. Zakružováni čelistmi je vhodné pro velké poloměry a velká zakřiveni. Přenosný zakružovací přípravek se skládá z jedné pohyblivé a dvou pevných čelisti.Pohyblivá čelist zatěžuje tyč a vzniká ohybový moment. Postupným přesouváním tyče a změnou hloubky vtlačeni se mění velikost zakřivení. Pohyblivá čelist se přitlačuje mechanicky šroubem, nebo je upevněna na pístnici hydraulického válce ovládaného čerpadlem.
166
Při zakružováni mezi válci se ohýbají rovné polotovary (plechy, profilované tyče) a vznikají válcové nebo kuželové obrobky. Zakružování tvarové oceli mezi válci se provádí především na zkružovacích válcích. Dva pevně uložené spodnl válce jsou poháněny ručně nebo pomocí motoru. Horní válec posunováním mezi dolní válce určuje průměr stáčeného polotovaru.
různé typy tří a čtyř válcových zkružovačkách
U vlnitého ohýbání získávají plechy, dráty, atd. profilovaným válcováním stejnoměrné ohyby - vlnité plechy. U válcovaných profilů získávají plechové produkty (pruhy. tabule pásy atd.) přímé nebo prstencové profily pomocí profilovaných dvojic válců, které jsou uspořádány za sebou pro různé ohýbací postupy. Tímto profilováním se výrobky podstatně zpevní. Tak se žlábky vyválcují do kruhových výrobků z plechu. Např. na kbelíku se přehne také horní okraj (obrubování), aby se zvýšilo zpevnění okraje.
vlnité ohýbání a válcování profilů
167
11.
C.3.E.2.1.040
Svařování kovů 1. Přehled svařování Svařovací technika prochází rychlým rozvojem, který je doprovázen zcela novými způsoby svařování, zdokonalováním používaných svářečských metod, snahou po vyšší produktivitě práce při svařování a po dosažení vyššího stupně mechanizace a automatizace. Také ve svařování se začínají uplatňovat průmyslové roboty. Současně s rozvojem metod svařování se zdokonaluje i zabezpečení vyšší kvality svarových spojů lepšími způsoby kontroly svarů bez porušení a zvyšováním kvalifikace svářečů. V neposlední řadě se uplatňuje úsilí po snížení spotřeby energie, snaha zvýšit bezpečnost práce při svařování a zlepšit pracovní prostředí svářečů. Používané způsoby svařování lze rozdělit na svařování tlakem a na svařování tavné. Při tomto rozdělení se vychází z rozhodujícího činitele na vytvoření svaru, tj. buď stlačení svařovaných částí, nebo natavení svarových ploch.
1.1. Svařování tlakem Do této skupiny patří zejména: svařování kovářské, elektrické svařování odporové, svařování termitem, svařování třením, svařování tlakem za studena, svařování difúzí, svařování ultrazvukem, výbuchové svařování. Svařování kovářské Svařování kovářské neboli svařování v ohni je nejstarší způsob spojování kovů. Materiál se ve výhni ohřeje do plastického stavu a pak se ručně nebo strojně (bucharem nebo lisem) tlakem svaří. Dobře se tak svařují měkké oceli (s velmi malým obsahem uhlíku). S rostoucím obsahem uhlíku v oceli je svařitelnost obtížnější a bylo by nutné použít jako tavidla borax. V ohni se svařuje také měď, hlavně pro nádrže v chemickém a potravinářském průmyslu. Toto svařování nemá průmyslový význam a užívá se omezeně v opravnách nářadí, pro svařování článků řetězů apod. Svařování elektrickým odporem Svařování elektrickým odporem je velmi výkonné a bez jeho širokého uplatnění je moderní hromadná a sériová výroba nemyslitelná (automobily, motocykly, radiotechnické výrobky apod.). Svařované části jsou ohřívány průchodem elektrického proudu. Podle tvaru a vzájemné polohy svařovaných částí je řešena konstrukce odporové svářečky a rozlišuje se svařování:
stykové (na tupo) přeplátováním
- stlačením nebo odtavením - bodové,
168
švové, výstupkové (bradavkové)
Na obr. 1 jsou schematicky znázorněny jednotlivé způsoby odporového svařování. Jednofázový transformátor je umístěn přímo ve svářečce a jeho sekundární vinutí je obvykle tvořeno jediným měděným závitem chlazeným vodou. Odporové svařovací stroje nejsou energeticky výhodné svým jednofázovým zapojením a nerovnoměrným zatěžováním elektrické sítě co do času i co do zatížení jednotlivých fázi. Pro velké výkony byly proto postaveny již třífázově napájené odporové svařovací stroje. Využití polovodičů umožňuje usměrňování svařovacího proudu a napájení elektrod stejnosměrným proudem.
Obr. 1. Schéma způsobů odporového svařování: a) stykové, b) bodové, c) švové d) výstupkové
Svařování termitem tlakové Zdrojem tepla při tomto způsobu svařování je chemická reakce mezi oxidy železa a hliníkem. Tato reakce probíhá při hoření termitové směsi, což je směs Fe2O3. Výsledkem reakce je tedy oxid hlinitý a železo a také velké množství tepla, které ohřeje vzniklé látky na teplotu kolem 3000 ºC, takže obě jsou ve stavu tekutém Železo je těžší, usadí se tedy v kelímku dole a na něm je jako struska vrstva oxidu hlinitého. Při tlakovém svařování termitem jsou k sobě svařované díly přiloženy dobře obrobenými a kovově čistými svarovými plochami. Díly jsou upnuty k přípravku, který umožňuje jejich přitlačení. Kolem místa svaru je složena žáruvzdorná forma, do které se kelímek sklopením vylije. Nejdříve natéká struska (Al2O3), která ihned ztuhne na poměrně chladných svařovaných dílech. Později tekoucí železo tak nemůže již tuto ztuhlou vrstvu roztavit a jen dále ohřeje svařované díly až na svařovací teplotu, kdy se k sobě musí díly přitlačit a tím svařit. Po vychladnutí svaru lze strusku i železo snadno odlomit.
169
Speciální úpravou tlakového svařování termitem se svařují hliníková elektrovodná lana pro vysoké elektrické napětí. V rozhodující míře (přes 90 % spojů) se používá tavné svařování termitem. Svařování třením Při této metodě se získává teplo potřebné pro sváření vzájemným třením svarových ploch kruhového průřezu, z nichž jedna se otáčí a druhá stojí. Po náležitém ohřátí se k sobě součásti pěchovacím tlakem stlačí a současně se rotující část co nejrychleji zastaví. Podstata tohoto typu svařování je patrná z obr. 2. Svařovaný materiál má v oblasti svaru při ohřevu menší pevnost a přítlačná síla vytlačí změklý kov do otřepu. Svařují se tak ventily z vysokolegovaných ocelí a speciálních slitin, vrtné trubky, kardanové hřídele, spojují se tak i některé plasty (nylon).
Obr. 2. Svařování třením Svařování tlakem za studena Tento způsob je typickým svařováním tlakem bez jakéhokoli ohřevu. Dokonale očištěné plochy se k sobě přitlačí takovou silou, že se k sobě svařované plochy přiblíží na vzdálenost odpovídající vzdálenosti mezi atomy v nesvařeném kovu. Tytéž přitažlivé síly, které působí mezi atomy v kovu, začnou působit i mezi atomy na stykové ploše obou kovů a vytvoří tak pevný svar. Kromě vysokého tlaku (při svalování hliníku asi 1 300 MPa, u mědi asi 3800 MPa) je pro vytvoření svaru nutná plastická deformace částí v oblasti svarového spoje. Svařování tlakem za studena se uplatňuje při svařování hliníku (kabelovny) a mědi (trolejové vedení). Pro elektrotechnický průmysl je výhodné svalovat takto hliník s mědí. Svařování ultrazvukem Při svařování ultrazvukem (kmitočet 20 až 50 kHz) se materiál ohřívá přeměnou kinetické energie v teplo. Zdrojem ultrazvukových kmitů je generátor a kmity se přenášejí vibračním nástavcem na svařované plochy. Po jejich prohřátí následuje stlačení a tím svaření. Svařuje se tak hliník, fólie do 0,05 mm, dále keramika, sklo, polovodiče, plasty. Výbuchové svařování Při tomto způsobu svařování kovů tlakem za studena se využívá rázové energie vyvolané výbušninou, ale také se může jako zdroj rázového účinku použít elektrický jiskrový výboj v kapalině nebo silná magnetická vlna.
170
Svařování výbuchem se používá pro spojení různorodých desek, např. při plátování, pro spojení speciálních materiálů, např. korozivzdorné oceli s hliníkem, niklu s titanem apod. Charakteristická je vysoká pevnost spoje, malé deformace a velká rozmanitost využití této metody.
1.2. Svařování tavné Mezi tavné svařování patří: svařování plamenem, svařování elektrickým obloukem (ruční, automatické pod tavidlem, svařování v ochranných plynech, elektrovibrační svařování - navařování), svařování plazmatem, svařování termitem - bez použití tlaku, elektrostruskové svařování, svařování pomocí pistole na přivařování svorníků, svařování proudem elektronů, svařování světelným paprskem (LASER). Svařování plamenem Pro tavení základního materiálu, popř. i přídavného materiálu se využívá teplo získané spalováním hořlavého plynu (acetylén, vodík, propan-butan, svítiplyn apod.) s plynem podporujícím hoření (kyslík, vzduch). Technologii tohoto rozšířeného způsobu svařování jsou věnovány samostatné kapitoly. Svařování elektrickým obloukem Zdrojem tepla pro tavení je elektrický oblouk, hořící většinou mezi elektrodou a základním materiálem. Elektroda je někdy uhlíková, která se neodtavuje a netvoří svarový kov, častěji se používá elektroda kovová, která se odtavuje a vytváří tak svarový kov spojující natavené svařované části. Tato elektroda se musí jednak posouvat do svaru podle rychlosti, jakou se odtavuje, aby elektrický oblouk měl stálou délku, jednak se musí posouvat podél svaru. Koná-li oba tyto pohyby s elektrodou svářeč, jde o ruční svařování, přivádí-li se elektroda do svaru automaticky, strojem a svářeč jen posunuje elektrodu podél svaru, jde o svařování poloautomatické. Jsou-li oba pohyby elektrody (přídavného drátu) řízeny strojem, jde o svařování automatické. Ruční svařování elektrickým obloukem Podle původního návrhu hořel elektrický oblouk mezi uhlíkovou elektrodou a svařovaným materiálem. Tento postup byl zlepšen použitím holé kovové elektrody, která svým odtavováním vytváří svarový kov. Snaha chránit tekutý kov před vzduchem vedla ke vzniku obalené elektrody. Automatické svařování pod tavidlem Zdrojem tepla pro roztavení svarových ploch i přídavného drátu je elektrický oblouk hořící mezi základním a přídavným materiálem, a to pod vrstvou práškového tavidla (obr. 3). Tavidlo je přiváděno trubkou před holým přídavným drátem, který je posouván do svaru kladkami nastavenou stálou rychlostí. Elektrický oblouk není vidět, je zakrytý vrstvou tavidla a hoří v dutině vytvořené plyny vzniklými při chemických reakcích. 171
Tím se podstatně sníží ztráty tepla elektrického oblouku, využije se většiny tepla pro užitečné tavení materiálu a zvýší se výrazně výkon svařování. K tomuto zvýšení výkonu přispívá také možnost používat vysoký svařovací proud. Zatímco při ručním svařování elektrodou ø 4 mm je svařovací proud maximálně 200 A, při automatickém svařování pod tavidlem se pro drát ø 4 mm používá svařovací proud až 800 A. Soustředění tepla, malé tepelné ztráty a větší intenzita proudu vede k velkému provaření základního materiálu, umožňuje menší rozevření svarových ploch, což zvětšuje svařovací rychlost a výkon svařování. Kvalita svarových spojů je velmi dobrá, vrstva tavidla dokonale chrání před vzduchem, tavidlo čistí svarový kov a může mu dodávat i některé prvky, které v elektrickém oblouku shořely. Toto svařování vyžaduje dobrou přípravu svařovaných předmětů a přesné sestavení svarku. Svařování pod tavidlem se uplatnilo v loděnicích, při stavbě kotlů, trubek svařovaných po šroubovici nebo podélně, při výrobě ocelových konstrukcí, mostů, tedy tam, kde jsou delší rovné nebo kruhové svary. Svařují se tak oceli nelegované, nízkolegované i vysokolegované a neželezné kovy, jako hliník, měď.
Obr. 3. Svařování pod tavidlem : a)schéma uspořádání, b) podélný řez 1 - práškové tavidlo, 2 - svařovací drát, 3 - elektrický oblouk, 4 - roztavený svarový kov, 5- roztavená struska, 6 - ztuhlá struska, 7 - tuhý svarový kov, 8 -základní materiál Svařování v ochranných plynech Ruční svařování elektrickým obloukem i svařování pod tavidlem používá pro ochranu tekutého svarového kovu před vzduchem tavidla, což má také nepříznivé stránky. Musí se např. dbát, aby obal elektrody nebo práškové tavidlo byly suché, stále hrozí struskové vměstky, které snižují kvalitu svarového spoje, a proto se chrání svarový kov plynem. Začal se používat plyn chemicky netečný (inertní), a to hélium a hlavně argon. Elektrický oblouk hoří mezi wolframovou elektrodou a základním materiálem. Kolem elektrody proudí mírným přetlakem argon, který zabraňuje přístupu vzduchu k lázni svarového kovu. Wolframová elektroda se prakticky neodtavuje, jde o svařování v ochranné atmosféře neodtavující se elektrodou (užívaná zkratka: WIG, popř. TIG). Pro svařování větších průřezů se musí přidávat přídavný drát a odtavuje se v elektrickém oblouku. V tomto případě je výkonnější další způsob svařování, a to svařování v ochranné atmosféře argonu tavící se kovovou elektrodou (užívaná zkratka: MIG). Kovová elektroda ve tvaru drátu se odvíjí z cívky a je automaticky nastavenou stálou rychlostí přiváděna do svaru.
172
Technické i ekonomické přednosti této metody vedly k jejímu uplatnění i pro svařování nelegovaných ocelí. Protože by byl argon příliš drahý, začal se používat oxid uhličitý CO2 (zkratka MAG).
Obr. 4 a) Svařování netavící se elektrodou v ochranné atmosféře (WIG) b)Svařování tavící se elektrodou v ochranné atmosféře (MIG) Elektrovibrační navařování Jde o navařování, kdy se přivádí drát kolmo k navařovanému povrchu hubicí, která vibruje (kmitá asi 50krát za sekundu). Na elektrodu je zapojen zdroj stejnosměrného proudu (dynamo, usměrňovač) o nízkém napětí asi 10 V. Kmitáním hubice, tzn. dotyky přiváděné tavící se elektrody se základním materiálem se vytvářejí elektrické oblouky, jimiž se odtavuje přídavný drát a přenáší se na navařovaný materiál. Dochází při tom ke značnému rozstřiku kovu, přičemž se jako ochranné prostředí užívá kapalina, a to voda se sodou nebo glycerinem. Vibrační navařování se uplatňuje hlavně v renovaci opotřebených dílů (hřídele apod.). V současné době se používá. tato metoda pro vytvoření vrstvy odolávající např. korozi navařováním austenitické korozivzdorné oceli na součást z nelegované oceli. Výhodou je malé ovlivnění základního materiálu, velmi malý závar (0,5 mm) a téměř žádné promíšení materiálů. Svařování plazmatem Pro spojovací svary se používá hořák s wolframovou elektrodou, která je připojena na záporný pól (pro svařování hliníku na + pól) zdroje stejnosměrného proudu. Elektrický oblouk hořící mezi W-elektrodou a svařovaným materiálem prochází měděnou tryskou, která zaškrcuje oblouk, zvyšuje se tak hustota energie a teplota a vzniká plazma. Jako plazmový plyn se užívá argon, okolo měděné trysky proudí směs plynů (např. Ar + H2 nebo Ar + N2), které dále zužují proud plazmového plynu vycházející z měděné trysky. Konečně může být v plazmovém hořáku ještě třetí vnější kruhová tryska, kterou protéká argon chránící celou oblast svaru před okolní atmosférou. Úzký proud plazmatu protaví v plechu od tloušťky 2,5 mm otvor, který postupuje svařovací rychlostí po styku svařovaných plechů. Roztavený kov se za postupujícím otvorem vlivem povrchového napětí opět sbíhá a vytváří tak svarový spoj.
173
Svařování plazmatem je pro vysokou koncentraci tepla vhodné pro spojování plechů z ocelí nelegovaných i vysokolegovaných o tloušťce od 2,5 mm do 8,0 až 10,0 mm. Vhodné je též pro svařování niklu a jeho slitin, titanu a mědi. Rychlost svařování je proti svařování WIG až dvojnásobná. Pokud je pro svařování nutný přídavný materiál, přivádí se přídavný drát hořákem přímo do sloupce plazmatu. Podobný princip má zařízení pro mikroplazmatové svařování pracující se svařovacím proudem od 0,5 A umožňující svařovat i fólie tloušťky od 0,01 mm. Velmi významné je využití metody pro navařování plazmatem. Hořák pro navařování má poněkud jinou úpravu, hoří v něm dva elektrické oblouky mezi W elektrodou a navařovacím materiálem a mezi W elektrodou a měděnou tryskou. Regulací obou oblouků se řídí hloubka závaru a tím promíšení kovů. Součástí zařízení je ještě přívod navařovacího materiálu, většinou ve formě prášku, který se v plazmatu taví a je přiváděn na základní materiál. Navařují se tak různé materiály kovové i nekovové pro zlepšení odolnosti proti opotřebení, proti korozi apod. Svařování termitem bez použití tlaku Zdrojem tepla pro svařování je stejná chemická reakce jako pro svařování termitem za použití tlaku. Nejčastěji se používá tato metoda pro svařování kolejnic (obr. 5). Svařované konce kolejnic jsou s mezerou uloženy v žáruvzdorné formě, která je pro tento případ speciálně vyrobená a tvarem dutiny přizpůsobená tvaru svařovaných kolejnic. Je opatřena vtokovým a výtokovým kanálem a otvorem pro předehřátí obou konců kolejnic plamenem na. teplotu 700 až 1000 ºC. Kelímek, ve kterém proběhne chemická reakce, není tentokrát sklopný, ale otvorem uvolněným v jeho dně se dostává do vtoku formy nejprve tekutá ocel a pak struska. Předehřáté konce kolejnic jsou zality tekutou ocelí, nataveny a tím svařeny. Po vychladnutí se oddělí mechanicky nebo tepelně soustava vtoku a výfuku a upraví tvar hlavy kolejnice. Železo vyrobené při chemické reakci je využito nejen jako zdroj tepla pro svaření, ale tvoří i část svarového kovu, a proto musí svými vlastnostmi odpovídat svařovanému materiálu (např. kolejnic).
174
Obr. 5 Tavné svařování kolejnic termitem: 1-tekutá struska, 2-tekutá ocel, 3-výtokový kanál, 4-vtok, 5-otvor pro předehřev, 6-zátka Svařování termitem bez použití tlaku je výhodné pro svařování ocelových tyčí pro výztuž do betonu. Pro každý průměr tyčí se vyrábějí dvoudílné žáruvzdorné formy, které umožňují svařování vodorovných nebo svislých tyčí. Pro svaření se dodávají potřebné dávky termitové směsi. Svařování proudem elektronů Svařovaná součást je uložená v komoře, kde je vysoké vakuum (asi 1,3 mPa). V téže komoře je ještě žhavicí vlákno jako katoda a jako zdroj elektronů, které z něho přímočaře odletují a procházejí středovým otvorem prstencové anody. Elektrostatická čočka usměrňuje dráhy proudu elektronů do ohniska, do místa svaru. V tomto bodě vzniká dopadem elektronů vysoká teplota (10000 °C), materiál se rychle taví a svar se provede posouváním svařovaných materiálů upnutých ve vhodném přípravku. Svařování proudem elektronů umožňuje spojovat kovy s vysokou teplotou tavení (wolfram, molybden), kovy s vysokou chemickou aktivitou (titan) nebo i keramické materiály, sklo apod. Tento princip byl již ověřen i při svařování v kosmickém prostoru. Nevýhodou je omezení svařovaných výrobků velikostí komory. Pro velké výrobky jsou zapotřebí velké komory a jsou tedy nezbytné mohutné vývěvy. Proto byla vyvinuta zařízení, kde se svařuje při nižším vakuu nebo se dokonce proud elektronů vyvede ven z komory. Vlastní svařování pak probíhá v její těsné blízkosti a v ochranné atmosféře argonu. Svařování proudem elektronů se začíná uplatňovat v řadě průmyslových odvětví, např. v automobilovém průmyslu, raketové technice, elektronice, v jaderné energetice apod.
175
Obr. 6 Svařování proudem elektronů: 1-proud elektronů, 2-žhavící vlákno, 3-katoda, 4- anoda, 5-elektrostatické čočka, 6-svařovaný materiál, 7-vakuová komora
Svařování světelným paprskem (LASER) Soustředěný svazek světelných paprsků je zdrojem mimořádně koncentrované energie a taví nebo i odpaluje všechny kovy i materiály nekovové. Tento paprsek se získává v zařízení označovaném zkratkou LASER. Průměr paprsku je 0,02 až 0,1 mm. Laser pracuje v oblasti viditelného i neviditelného světla. Svařování je pouze jedna z velkého počtu možností použití laserů. Výhodou je, že se svaluje bez vakua. Velmi výhodné je použití laseru pro tepelné dělení kovů (zatím do tloušťky 6 mm) a látek nekovových (plastů, skla, textilu apod.). To jsou laserová zařízení s výkonem několika set W. Začínají se vyvíjet vysokovýkonné lasery do 20 kW pro obrábění, řezání a svařování kovových součástí o tloušťce stěny do 100 mm.
2.Svařitelnost kovů Jednou z důležitých technologických vlastností materiálů je jejich svařitelnost, tj. schopnost vytvořit svařováním spoj požadované jakosti. Při svařování vznikají ve svařovaných materiálech v důsledku místního a nerovnoměrného ohřevu na vysoké teploty vnitřní napětí a případně i změny ve struktuře. Všechny materiály nesnášejí tyto nepříznivé účinky svařování stejně dobře. U některých musíme zvolit speciální postup, aby svařenec nepopraskal, některé materiály se vůbec nedovedou s tepelně deformačním účinkem vyrovnat. Tyto materiály spojovat obvyklými způsoby svařování zatím nelze. Na svařitelnost má vliv nejen svařovaný materiál, ale i technologický způsob svařování, použitý přídavný materiál, množství tepla přivedeného do svaru, tvar a tloušťka svařovaných součástí a mnoho dalších faktorů.
176
Úspěšné svařování předpokládá znalost vlastností materiálů a jejich svařitelnost. V další části jsou uvedeny kovy a slitiny používané v technické praxi a jejich vlastnosti z hlediska různých způsobů svařování. Při svařování probíhají strukturní změny oceli nejenom ve svarovém kovu, ale i v jeho bezprostřední blízkosti v základním materiálu (v tzv. tepelně ovlivněném pásmu). Přehřátí způsobující vznik hrubého zrna zhoršuje mechanické vlastnosti svarového spoje a je příčinou praskání svarů. V důsledku velkého odvodu tepla hrozí nebezpečí zakalení. Se zakalením je spojeno velké vnitřní napětí a nebezpečí praskání. Při svařování může roztavený kov rozpouštět plyny, vzdušný kyslík a dusík, vodík. Vzniklé oxidy a nitridy železa jsou příčinou křehkosti svaru. Vodík způsobuje v základním materiálu drobné trhliny (vločky). Příčinou zkřehnutí svarových spojů může být i deformace svařovaného materiálu za studena. Obecně lze tedy říci, že svařitelnost oceli se zhoršuje se vzrůstajícím obsahem uhlíku. Elektrickým odporovým teplem lze stykově svařovat uhlíkové oceli až asi do 0,5 % C bodově a švově asi do 0,2 % C. Pro svařování plamenem i obloukem se nejlépe hodí neuklidněné oceli asi do 0,2 % C a uklidněné asi do 0,25 % C. Svařitelnost však ovlivňují i další prvky přítomné v oceli. Dosud platná norma stanoví 3 stupně materiálové svařitelnosti: 1 a - zaručená, 1 b - zaručená - podmíněná, 2 - dobrá, 3 - obtížná, Zaručeně svařitelné oceli 10 a 11 mají mít obsah uhlíku max. 0,22 %; vliv dalších přítomných prvků se počítá tzv. ekvivalentním obsahem uhlíku Ce
Ce = C +
Mn Cr Ni Mo Cu P + + + + + + 0,0024t ≤ 0,5% 6 5 15 4 13 2
(t = tloušťka materiálu v mm; za symboly chemických prvků se dosazuje jejich množství v procentech). Oceli s vyšším obsahem uhlíku, resp. Ce vyžadují zvláštní opatření při svařování, U ocelí se zaručenou svařitelností1a zaručuje výrobce svařitelnost oceli bez zvláštních opatření jen při svařování za teplot nad 0 ºC. Při svařování ocelí se svařitelností 1b je nutno dodržet podmínky svařování předepsané výrobcem. což bývá především předehřev (popř. dohřev, žíhání apod.). Sníží se tím tepelný spád mezi svarem a základním materiálem, a tedy i rychlost chladnutí svarového kovu. Je to nezbytné při svařování nelegovaných ocelí s obsahem uhlíku nad 0,2 %, u nízkolegovaných ocelí se svařitelností podmínečně zaručenou a u nelegovaných ocelí tloušťky větší než 25 mm (není-li normou jakosti předepsána tloušťka menší). Oceli nelegované předehříváme na teplotu 150 až 250 ºC , oceli legované na 250 až 400 ºC. Teplota předehřevu musí být dodržena během celého svařování a kontroluje
177
se termokřídami. Při místním předehřevu se musí místo svaru ohřát alespoň na tři šířky budoucího svaru na každou stranu. Předehřívá se plamenem, odporovými řetězy, indukčně. Pokud svařujeme na montáži při teplotách okolo 0 ºC , nebo je-li materiál vlhký apod., je nutné ohřát každý materiál na 100 až 150 ºC. U ocelí s dobrou svařitelností výrobce ocelí svařitelnost nezaručuje, u ocelí s obtížnou svařitelností svařování nedoporučuje.
3.Elektrody pro ruční obloukové svařování Obalená elektroda (obr. 10) má na jádro tvořené drátem ø 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8 mm nanesený obal různého složení z látek keramických, organických nebo i kovových. Suroviny pro obal se nejdříve melou v mlýnech a v suchém stavu se mísí v míchačkách podle přesné receptury. Pro spojení se do směsi přidává jako pojidlo draselné (popř. sodné) vodní sklo. Takto připravená obalová hmota se na speciálních lisech nanáší velkou rychlostí pod tlakem 30 MPa na plynule probíhající nastřihaný jádrový drát. Potom se obrousí upínací a zapalovací konec elektrody a následuje sušení. Sušení elektrod je pečlivě řízeno, aby obal nepopraskal. Po závěrečné kontrole elektrod, hlavně souvislosti obalu po jejich délce, excentricity, tj. nesouososti nalisovaného obalu s jádrem, jsou elektrody barevně označeny a baleny do krabic.
Obr.7 Obalená elektroda Podle chemického složení obalu se vyrábějí elektrody s obalem: stabilizačním, rutilovým, kyselým, bazickým (zásaditým), organickým, ze solí halových prvků, zvláštním. Obal elektrody má podstatný vliv na vlastnosti elektrody a při svařování plní několik důležitých úkolů: a) chrání tekutý kov před přístupem vzduchu, tj. dusíkem a kyslíkem. Proto jsou v obalu plynotvorné látky (např. organické látky - celulóza, dřevitá moučka), které při hoření oblouku vytvářejí clonu ochranných plynů (většinou CO2), b) stabilizuje hoření oblouku tím, že obsahuje ionizační látky, což jsou soli draslíku, sodíku, lithia, vápníku. Tyto látky usnadňují zapalování a klidné hoření elektrického oblouku, c) struskotvorné látky v obalu ovlivňují metalurgické reakce v tekutém svarovém kovu. Struska zároveň formuje tuhnoucí svarový kov, chrání ho před rychlým ochladnutím a před vzduchem. Tuto funkci plní např. magnezit, křemičitany, vápenec, kazivec, rutil, dolomit aj., d) obal musí čistit (rafinovat) a zejména dezoxidovat svarový kov a dodávat mu i některé legující prvky. K těmto metalurgickým procesům se užívají feroslitiny, např. 178
ferosilicium (FeSi), feromangan (FeMn), ferochrom (FeCr), ferovanad (FeV), ferotitan (FeTi) apod., e) zvyšování produktivity svářečské práce se dosahuje přísadou železného prášku do obalu. Základní vlastnosti elektrod s různým obalem: a) obal stabilizační - obsahuje hlavně ionizační látky, tj. alkalické kovy a minerály, které při hoření oblouku vytvářejí vysoce vodivé plyny. Tato ionizace prostředí, kde hoří elektrický oblouk, působí příznivě na jeho stabilní hoření, a to při zapojení elektrody na stejnosměrný i střídavý proud. Mechanické vlastnosti svarového kovu jsou jen průměrné a vyhovují jen pro málo namáhané svary, b) obal rutilový je pojmenován podle přírodního oxidu titaničitého - rutilu. Kromě rutilu jsou v obalu živec, křemičitany, magnezit; tyto látky umožňují dobrou ovladatelnost elektrody i při svařování v polohách. Hustěji tekoucí svarový kov a jeho rychlejší tuhnutí je příznivé pro překlenutí větších mezer. Zároveň je menší závar, což je nevýhodné při svařování koutových svarů, ale vhodné při svařování tenkých plechů. Pro rutilové elektrody se používá proud stejnosměrný (-pól) i střídavý. V některých případech se přidávají do rutilového obalu celulóza, dextrin, tj. látky organické pro zlepšení operativních vlastností elektrody při svařování polohových svarů. Elektrody rutil-organické dávají více ochranných plynů při hoření elektrického oblouku, jejich svarový kov je teplejší, tedy i tekutější, a proto se těmito elektrodami lépe provařují koutové svary a hodí se i pro tlustší materiály. Rutil-organický obal je citlivější na vlhkost a na správné proudové zatížení (nedopalky elektrod se nesmějí při svařování ještě žhavit) a je vhodný i pro svařování střídavým proudem. Elektrody rutil-organické poskytují svarový kov střední jakosti, c) obal kyselý - obsahuje železné a manganové rudy, křemičitany, živec, rutil, dolomit, vápenec aj. Elektrody jsou tlustě obaleny, svařují se proudem stejnosměrným (-pól) i střídavým. Svarový kov je teplý, přechází do svarové lázně v drobných kapičkách. Pomalejší tuhnutí pomáhá dobrému formování housenky a pravidelné kresbě. Elektroda kyselá je vhodná pro svařování ve všech polohách (do ø 3,15), ale tekutější kov vyžaduje řádný zácvik svářeče. U kyselých elektrod se vlivem obalu zvyšuje obsah křemíku ve svarovém kovu. Jeli obsah křemíku ve svarovém kovu vůči jeho obsahu v jádrovém kovu elektrody stejný nebo nižší, označují se tyto elektrody jako neutrální. Struska kyselých elektrod špatně váže síru a fosfor, a proto jsou tyto elektrody citlivé na čistotu základního materiálu, d) obal bazický (zásaditý) - je u nás nejrozšířenější. Je tvořen vápencem, mramorem, feroslitinami železným práškem.
179
Bazické elektrody jsou tlustě obalené, svarový kov je méně teplý, přechází do svarové lázně ve velkých kapkách. Svarový kov má výborné mechanické vlastnosti, hlavně vysokou houževnatost. Bazické elektrody se používají pro svařování ve všech polohách, připojují se na + pól stejnosměrného proudu (obracená polarita). Speciální typy bazických elektrod jsou vhodné i pro svařování střídavým proudem. Při svařování se musí udržovat krátký oblouk, elektroda se nesmí přetěžovat elektrickým proudem. V obalu bazickém je kazivec, ze kterého vzniká v elektrickém oblouku fluorid křemičitý a ten ve styku s vodou (např. vlhký obal, vlhká sliznice v dýchacím ústrojí svářeče) uvolňuje kyselinu fluorovodíkovou: se silným leptacím účinkem. Proto je nutné dbát na řádné odsávání zplodin Vlhký obal elektrody je příčinou velké pórovitosti svaru, popř. vzniku trhlin. Dobré svařovací vlastnosti elektrod rutilových a výborná jakost svarového kovu elektrod bazických se spojuje v elektrodách s obalem rutil-bazickým. U těchto obalů je důležitý poměr kazivce k rutilu; vápenec se přidává k úpravě zásaditosti a křemen k dosažení kyselosti strusky, e) obal organický - chrání především svarovou lázeň proti vzduchu. Obsahuje látky organické (celulóza, dextrin, škrob, dřevitá moučka, rašelina apod.). Při svařování vzniká málo řídké strusky a větší množství plynů. Hustě tekoucí svarový kov se hodí k překlenutí větších spár. Mechanické vlastnosti svarového kovu jsou nižší (hlavně vrubová houževnatost, tažnost, pevnost v tahu je vyšší), f) obal ze solí kalových prvků - pro svařování hliníku k rozpouštění oxidů s vysokou teplotou tavení (Al2O3), které vznikají na povrchu svařovaných kovů. Polarita: +pól, g) obal zvláštní - například grafitový pro svařování šedé litiny za studena. Středně obalené elektrody z niklu, slitin železa a niklu a z Monelova kovu (2/3 Ni + 1/3 Cu). Hoření oblouku je klidné, elektrody se připojují na + pól stejnosměrného proudu. Elektrody musí být skladovány na suchém místě s teplotou minimálně + 10 °C. Před použitím se musí sušit. Správné sušení je nezbytné zvláště u elektrod s obalem bazickým, které se suší nejdříve 1 h při 100 °C a pak 2 h p ři teplotě 300 až 350 °C. Při svařování nedostatečně suchými bazickými elektrodami vzniká ve svaru velké množství pórů, popř. i trhliny.
4.Příprava materiálu Předpokladem pro zhotovení svaru vyhovujícího všem požadavkům technické praxe je řádná příprava materiálu pro svařování. Špatná příprava má za následek řadu obtíží při vlastním svařování, což způsobuje ztráty na výkonu svářeče, a tím i ekonomické ztráty ve výrobě. Volba svaru je ovlivněna, vlastní potřebou spojování různých materiálů a polohou, v níž má být svar zhotoven. Příprava, materiálu u tupých spojů je určována, tloušťkou materiálu.
180
U tenčích plechů je příprava nejjednodušší, protože styčné plochy se ponechávají kolmé bez zkosení. Tlustší plechy se zkosí podle jednotlivých tvarů svarů. Poměrně nejjednodušší je příprava u koutových svarů, kdy se návarové plochy pouze postaví kolmo na sebe. Přibližně stejná je příprava materiálu u svarů rohových. U svarů lemových záleží příprava v olemování a stavování obou plechů, které mají být tímto svarem spojeny. Zvláštní úprava, materiálu se provádí při použití svarů děrových a žlábkových. Tvar svarových ploch se nejčastěji upravuje třískovým obráběním (hoblováním, soustružením, frézováním, různými speciálními strojky a zařízeními na výrobu úkosů), jde-li o dílce malých rozměrů. Pokud jsou dílce rozměrné, provádí se řezání kyslíkem. Materiály jsou obvykle znečištěny mastnotou nebo barvou, která se odstraňuje otryskáním, opálením a odmaštěním. Místo budoucích svaru a jejich okolí se zbaví oxidů broušením.
5. Označování svarů na výkresech Norma je rozšířená o další základní a doplňující značky svarů. Zavádí nový způsob označování oboustranných svarů. Mění způsob označování rozměrů svarů, zavádí možnost označovat technologii svařování, použité přídavné materiály a rozsah kontroly. Základní značky svarů
Lemový svar
I svar
V svar
½ V svar
Y svar
181
U svar
Koutový svar
Děrový svar
Bodový svar
Švový svar
6.Deformace při svařování Tepelná roztažnost je jedna ze základních fyzikálních vlastností materiálů. Projevuje se změnou objemu v závislosti na teplotě. Ohřevem se rozměry tělesa zvětšují, při ochlazování se opět zmenšují. Tyto změny mohou probíhat pouze tehdy, nebrání-li tělesu žádné překážky.
6.1. Druhy deformací Deformace způsobují rozměrové i tvarové změny svařovaných výrobků a jejich odstraňování bývá velmi obtížné a nákladné. K jejich zmenšení mohou významně přispět svářeči, jsou-li poučeni o jejich vzniku a opatření k jejich omezení. Náklady potřebné na rovnání bývají několikanásobkem nákladů na svařování a jejich předcházení je proto jednou z cest ke snižování výrobních nákladů. Z činitelů, které ovlivňují velikost deformací a kterým je třeba. věnovat zvýšenou pozornost, jsou to: teplota ohřevu, velikost svaru, počet svarových vrstev, druh svaru, postup svařování, sestava svarku a rychlost svařování. Podle směrů, ve kterých smršťování působí, rozeznáváme různé druhy deformací. Zkrácení ve směru podélné osy svaru je příčinou deformace podélné (obr. 8b). Zkrácení působící kolmo na podélnou osu svaru (obr. 8c) vyvolává deformace podle obrázku 8d a nazývá se deformaci příčnou. Smrštění jednostranných svarů je příčinou deformací uvedených v obrázku 9 a nazýváme je úhlovou deformací. V obrázku 10 jsou uvedeny příklady deformací 182
svařovaných výrobků při použití různých druhů jednostranných i oboustranných svarů. Smrštění kovu v oblasti spoje je zřejmé z jednotlivých nákresů.
obr. 8 Druhy deformací: a),b) podélná deformace c),d) příčná deformace
obr. 10 Příklady deformací
obr. 9 Deformace úhlová
obr. 11 Sestavení svarku s ohledem na deformaci
Sledujeme. li deformace patrné z předchozích obrázků, lze učinit vhodná opatřeni při sestavě svarku, kterými lze "předehnutím" využit smrštění k zachování žádaného tvaru. Příklady jejich uplatněni jsou uvedeny v obrázku 11, předehnutí je označeno úhlem α. Velikost úhlu α je závislá na rozměru a tlouštce základního materiálu, velikosti svaru, počtu svarových vrstev, množství tepla přivedeného spojem a rychlostí svařování.
6.2. Postupy svařováni ke snížení deformací Všeobecně platné pravidlo ke sníženi deformací vznikajících při svařováni lze vyjádřit jako požadavek na zhotovení spoje s nejnižším počtem svarových vrstev, nejmenším ohřevem oblasti spoje a nejvyšší rychlostí svařování. Uvedeným požadavkům lze jen obtížně vyhovět při ručních způsobech svařování a potvrzují pouze oprávněnost požadavku při strojním, automatizovaném a mechanizovaném svařování kovů. 183
Dalším účinným opatřením, kterým se dosahuje zmenšení deformací svarků při ručním svařováni, je vhodný pracovní postup. Svar zhotovený v jednom směru od počátku ke konci svarku (obr. 12) vyvolává velké deformace a je proto málo vhodný pro ruční způsoby svařování plamenem a elektrickým obloukem. Nahromaděné pnutí v okrajové části spoje vede ke vzniku trhlin v začátcích svarů. Přenesením začátku svaru do větší vzdálenosti od okraje svarku se toto nebezpečí zmenší (obr. 13). Delši úsek 1 svaru délky L je proveden jako první a kratší úsek 2 délky asi 1/6 L je proveden v opačném smyslu jako druhý. Dodržení tohoto postupu je zvlášť důležité pro svary plamenem.
obr. 12 Svařování v jednom směru
obr.13 Posunutí začátku svaru
obr.14 Rozdělení svaru na úseky
obr.15 Svařování vratným krokem
Rozdělení svaru na krátké úseky podle obrázku 14 vede k rovnoměrnějšímu rozdělení teplot a podstatně přispívá ke snížení deformací. Dílčí svary zhotovené v jednom smyslu s pravidelným střídáním úseků jsou v obrázku označeny číslicemi. Po zhotovení svaru v úseku 1 je následující úsek vynechán a spoj pokračuje v úseku označeném 2. Po dokončení spoje v úseku 3 se pokračuje v dokončení svaru v úsecích 4 a 5. Délka jednotlivých úseků se volí obvykle kolem 200 až 250 mm. Jde o tzv. svařování střídavým krokem.
obr.16 Svařování střídavým vratným krokem Jiný postup, který je vidět na obrázku 16, se nazývá svařování vratným krokem. Jeho úseky dlouhé 200 až 250 mm jsou zhotovovány v pořadí 1, 2, 3, 4 atd. ve směru šipek. První úsek je svým začátkem vzdálen přibližně 200 mm od kraje svařovaného dílce, ke kterému směřuje. Druhý úsek je opět svým začátkem vzdálen asi 200 mm od začátku úseku prvního a svařuje se ve směru šipky. Podobným způsobem navazují i další úseky 3,4,5, na které je celková délka spoje rozdělena.
184
obr. 17 Svařování střídavým vratným krkem v obou směrech Další postup vznikl spojením zásad obou předchozích způsobů a nazývá se svařování střídavě vratným krokem. Jeho provádění v dílčích úsecích svaru uvádí obrázek 17. Jednotlivé úseky dlouhé 200 až 250 mm se kladou střídavě v pořadí číslic 1 až 5 a jejich konce navazuji na počátky předchozích dílčích svarů. Při dlouhých svarech materiálů, které jsou náchylné k tvoření trhlin, volíme postup vystřídaným vratným krokem v obou smyslech. Jeho úseky se střídají na levé i pravé polovině délky svaru v pořadí 1 až 5 a směřují od středu dílce k jeho okrajům.
6.3.Snížení napětí tepelným zpracováním Tuhým upnutím dílců svarku je možno bránit deformací vznikající při ohřevu a ochladnutí. Nastává však velké vnitřní napětí v tepelně ovlivněných pásmech. Pro jejich odstranění nebo snížení se používá žíhání na snížení vnitřního napětí. Účelem je snížit vnitřní napětí bez záměrné změny struktury a bez podstatných změn původních vlastností oceli. Žíhání na sníženi vnitřních napětí je ohřev na teplotu kolem 600 °C (pod Ac 1), výdrž na této teplotě a následující pomalé ochlazení (obr. 18). Rovněž předehřátí základního materiálu před svařováním vede ke snížení vnitřních napětí.
6.4.Rovnání plamenem Deformace, které byly v předchozím učivu uváděny jako nepříznivé jevy při svalování, vyvoláváme při rovnání záměrně. Smrštěním následujícím po ohřevu zkracujeme materiál v místech nerovnosti, které tím odstraníme. Výhodou tohoto způsobu je odstranění fyzické námahy a jednoduchost a nenáročnost zařízení.
obr.18 Žíhání na odstranění vnitřního pnutí klínovým ohřevem
185
obr.19 Příklady rovnání
Ke zjišťování nerovností používá pravítko a v místech jejich vrcholu se uplatní klínový ohřev. Příklady použití klínového ohřevu k odstranění nerovností uvádí obrázek 19. Použitý způsob však vnáší do rovnaných dílců značná napětí, která dosahují svého maxima v ohřátých místech. K rovnání materiálů o malé tloušťce stěny (např. plechy) používáme ohřevů bodových.
7. Svařování v ochranné atmosféře Princip obloukového svařování tavící se elektrodou v aktivním plynu, MAG svařování spočívá v hoření elektrického oblouku mezi tavící se elektrodou a svarkem, přičemž ochranu vytváří aktivní plyn přiváděný z vnějšího zdroje. Svařování s použitím tavící se elektrody, přičemž ochranu tvoří inertní plyn přiváděný z vnějšího zdroje, je MIG svařování.
obr. 20 Obloukové svařování tavící se elektrodou v ochranném plynu 1- svařovací drát, 2 - podávací kladky, 3 - napájecí průvlak, 4- ochranný plyn, 5 zdroj proudu, 6 - svařovací hubice, 7 - svar, 8 - svarek, 9 - elektrický oblouk
7.1. Ochranné plyny Svařování v ochranných plynech patří v současné době k technologiím, které se uplatňují ve všech oborech svařovaných konstrukcí a zařízení pro své technickoekonomické výhody. Při tomto způsobu svařování chrání vlivem kyslíku a dusíku ze vzduchu netečný tzv. inertní ochranný plyn nebo aktivní ochranný plyn anebo směsi ochranných plynů. Inertní plyny (v praxi se používají argon Ar a helium He) jsou velmi drahé pro svařování ocelových konstrukcí, ponejvíce vyráběných z nelegovaných a nízkolegovaných ocelí.
186
Pro svařování těchto materiálů se nejčastěji používá levný oxid uhličitý CO2 nebo směsné plyny (směs svou až tří plynů, nejčastěji inertního argonu a aktivního oxidu uhličitého CO2 nebo kyslíku O2). Od složení ochranného plynu závisí i chemické složení svarového kovu, zejména obsah uhlíku C, manganu Mn a křemíku Si a tím i jeho mechanické vlastnosti. Při svařování v CO2 se zjistilo, že obsah prvků ve svarovém kovu, které pocházejí ze svařovacího drátu a mohou v sloupci elektrického oblouku reagovat s ochranným plynem, závisí též na počtu kapek, které přejdou za určitou časovou jednotku z drátu přes oblouk do tavné lázně. Na roztavený kov přídavného materiálu při svařování působí rovněž gravitace, povrchové napětí a viskozita kapky roztaveného kovu, elektromagnetické síly a síly ve směru radiálním, tzv. pinch efekt, aerodynamický sací účinek proudu plynu, tlak plynů a par uvnitř kapky aj. Z hlediska elektrofyzikálních vlastností ochranného plynu je při svařování tavící se elektrodou nejvýznamnější jeho ionizační schopnost při použití inertního plynu vzniká velmi dlouhý oblouk a je zapotřebí svařovat s vyšším napětím ve srovnání se svařováním v CO2, kde je oblouk velmi krátký a vyžaduje nastavení nižšího napětí.
8. Řezání kyslíkem Řezání kyslíkem je založeno na principu spalování kovů v proudu kyslíku. Pro řezání se používají speciální řezací nástavce nebo hořáky, které mají výměnnou řezací hubici, přes níž je navlečena výměnná hubice nahřívací. Středem řezací hubice proudí řezací kyslík a mezikružím mezi řezací a nahřívací hubicí je přiváděna. směs plynů (C2H2 + O2). Předehřívacím plamenem se ohřeje okraj řezaného materiálu na zápalnou teplotu, tj. pro ocel asi 1 100 °C( červené zbarvení), a pak se otevře ventilek řezacího kyslíku. Kyslík proudící otvorem řezací hubice spaluje předehřátý kov a svým tlakem vyfukuje zplodiny hoření ze spáry. Ohřívacím plamenem a spalováním materiálu se udržuje dostatečná teplota, aby řez mohl plynule postupovat až do rozdělení materiálu.
8.1.Technologie řezání Podmínky řezání Pro úspěšné řezání kyslíkem platí tyto podmínky: a) zápalná teplota základního materiálu musí být nižší než jeho teplota tavení (nelegovaná nízkouhlíková ocel má zápalnou teplotu asi 1 100 °C, teplotu tavení asi 1500 ºC), b) teplota taveni vznikajících oxidů musí být nižší než teplota tavení základního materiálu, oxidy musí být dostatečně tekuté, d) při řezáni musí vznikat dostatečné množství tepla k ohřátí řezaného materiálu,
187
e) řezání materiálu větší tloušťky (nad 300 mm) vyžaduje ohřev místa řezu na. zápalnou teplotu v celé tloušťce materiálu. Místo acetylenu je pak vhodnější použit vodík, případně propan-butan. Podmínky pro řezáni splňuje pouze ocel s nízkým obsahem uhlíku. Oceli s vyšším obsahem uhlíku, oceli chromové, chromoniklové, šedou litinu a neželezné kovy lze dělit pouze speciálními způsoby tepelného děleni. Seřízení plamene Při malém průtoku plynů dochází při zapáleni plamene k jeho zpětnému šlehnutí a při vyšším průtoku k odtrženi plamene. Po zapáleni plamene se zpravidla zjistí podle mlhavého závoje, že je v plameni přebytek acetylenu. Po seřízeni na plamen neutrální se otevře ventilek řezacího kyslíku. Tím poklesne průtok kyslíku a opět vznikne mlhavý závoj v plameni. Snížením průtoku acetylenu se seřídí opět plamen neutrální. Tlak kyslíku závisí na tloušťce řezaného materiálu a na průměru otvoru v řezací hubici. Přesné tlaky kyslíku nastavované na redukčním ventilu udává výrobce pro každý druh a velikost řezacího hořáku a řezacích hubic.
Technologie ručního řezání Na hlavici řezacího hořáku je upevněn podvozek tak, aby světelný kužel předehřívacího plamene byl vzdálen od základního materiálu 3 mm, neboť tam má plamen nejvyšší teplotu. Kolmé řezy Podle tloušťky řezaného materiálu se našroubuje do hlavice řezáku příslušná nahřívací a řezací hubice. Místo řezu se označí podle pravítka ryskou pomocí ocelové jehly. Pro první úlohy je výhodné rysku ještě označit důlčíky ve vzdálenostech asi 10 mm. Na okraji děleného materiálu se nastaví hubice kolmo tak, aby polovina nahřívacího plamene ohřívala okraj materiálu a polovina přesahovala přes hranu, čímž se urychlí ohřev na zápalnou teplotu. V okamžiku, kdy je okraj materiálu ohřát do červeného žáru, se otevře ventil pro přívod řezacího kyslíku a ihned se přiměřenou rychlostí vede hořák ve směru řezu. Příliš velká postupová rychlost má za následek přerušení (přetržení) řezu, při pomalém postupu se nadměrně natavují horní hrany materiálu a u menších tloušťek tekutý kov zalije řeznou spáru a řezaný materiál zůstane po ukončení řezu spojen. Otevření řezacího kyslíku a postup řezu musí být plynulý, aby nedošlo k přetržení řezu. Při dlouhých řezech práci usnadní vodicí lišta (např. úhelníkem), která je svěrkami připevněna v odměřené vzdálenosti od místa řezu. Zahájení řezu a vedení řezáku podle vodicí lišty jsou patrný na obr.21. Po ukončení řezu se ihned zavře přívod řezacího kyslíku a zhasne se nahřívací plamen uzavřením přívodu acetylenu a kyslíku.
188
obr.21 Začátek řezu kyslíkem Během řezání může dojít též ke zpětnému šlehnutí plamene. Příčiny jsou zpravidla stejné jako při svařování plamenem (předehřátí hořáku, odstřik žhavého kovu apod.). Zpětné šlehnutí plamene při řezání je mnohem nebezpečnější než při svařování. Spalování železa v proudu řezacího kyslíku ještě po určitou dobu pokračuje i bez předehřívacího plamene. Nereaguje-li pracovník okamžitě uzavřením kyslíku a acetylenu na rukojeti držáku, dojde k roztavení přívodních trubic k hlavici řezáku a k vážnému nebezpečí úrazu. Při zpětném šlehnutí plamene při řezání musí pracovník věnovat zvýšenou pozornost předehřívacímu plameni, zda nezmizel a nebo se jinak nezabarvil. Pokud si není jist, je třeba řez přerušit a ihned uzavřít přívod kyslíku a acetylenu. Řezák potom ochladíme ve vodě a profoukneme kyslíkem.
Šikmé řezy
obr.22 Úprava pro šikmé řezy Pro úpravu svarových ploch V nebo X svarů skloníme řezací hubici od kolmice o úhel 30 až 35° Kruhové řezy Každý řezací nástavec nebo hořák je vybaven kružidlem. Střed požadovaného kruhu si označíme hlubším důlkem, do kterého se nasadí hrot kružítka. Pokud řez začíná na okraji plechu, je postup stejný jako u kolmých řezů přímých. Pokud se má vyříznout kruhový otvor uprostřed plechu, může se do tloušťky plechu 15 mm propálit díra a ihned pokračovat v řezání. U materiálu větších tlouštěk je nutno nejdříve vyvrtat otvor Ø 8 mm a na jeho okraji se řez začne.
189
obr.234 Řezání kruhové tyče
Řezání materiálu kruhového profilu Při demontážích je často nutné rozřezat staré hřídele nebo tyče kruhového přířezu. Začátek řezu si usnadníme zásekem, hořák se skloní od kolmice o úhel 5º až 10º proti řezanému materiálu a po zahájení řezu se srovná do kolmice a takto se vede až do ukončení řezu. Řezání ostatních profilových materiálů Postup je označen šipkami a pořadí řezů číslicemi. Jde-li o výřez části profilu, je nutno v plném materiálu u počátku řezu vyvrtat otvor, aby se netvořily trhliny.
obr.24 Řezání profilových materiálů
Strojní řezání Při strojním řezání kyslíkem lze dosáhnout při správné obsluze dokonalý, čistý řez a přesné rozměry, takže zpravidla odpadá další obrábění. Stabilní řezací stroje pracují s větším počtem hořáků a tvar výpalku se kopíruje podle šablony pomocí magnetické hlavy nebo přímo z výkresu pomocí fotobuňky. Při velkém rozsahu práce jsou výhodné číslicově řízené stroje, které pracují automaticky.
190
Přenosné kyslíkové řezací stroje jsou napájeny napětím 24 V (přes transformátor) a lze jimi provádět řezy přímé nebo kruhové, a to kolmé i šikmé. Drážkování kyslíkem Drážkování kyslíkem je založeno na stejném principu jako řezání kyslíkem. Velikost nahřívací a drážkovací hubice i nastavení tlaků plynů se volí podle požadované šířky drážky. Plamen je seřízen obdobně jako při řezání kyslíkem. Hloubka drážky se řídí sklonem drážkovacího hořáku a nemá přesahovat 5 mm. Drážkováním se odstraňují zpravidla vady svarových spojů a kořenových vrstev svarů. V začátku drážky se ohřeje materiál na zápalnou teplotu, pustí se řezací kyslík a drážkovací hořák se skloní v úhlu 15º až 30° od vodorovné roviny. Roztavený kov je veden před kuželem předehřívacího plamene asi ve vzdálenosti 10 mm. Pokud je svarový kov čistý, pokračuje spalování a vyfukování zplodin z drážky plynule. Při nečistotě (struskové vměstky, řádkové póry apod.) dochází k rozdvojení nebo jednostrannému vybočení spalovaného kovu a je nutno zvětšeným sklonem hořáku vadu odstranit. Pokud je nečistot mnoho, zpravidla se kov přestane spalovat a dojde k přerušení drážky. Uzavře se řezací kyslík, v přerušeném místě je nutno znovu materiál předehřát. Zvětší se sklon hořáku tak, aby se po předehřátí a spuštění řezacího kyslíku očistil kov, sklon hořáku se upraví na požadovaný úhel ihned po odstranění závady a pokračuje se do ukončení drážky. Při zpětném šlehnutí plamene je postup stejný jako při řezání kyslíkem. Zařízení pro řezání a drážkování kyslíkem Především jsou to láhve se stlačenými plyny a redukční ventily. Obvykle je používán kyslík (čistota min. 99,2 %) a acetylen. Místo acetylenu se někdy používá propan-butan nebo i vodík. Řezací a drážkovací hořáky se skládají z rukojeti, ke které jsou připojeny hadice k přívodu hořlavého plynu a kyslíku. Proud kyslíku v injektoru přisává hořlavý plyn a vytváří směs, jejímž zapálením vzniká nahřívací plamen. Řezací kyslík je veden samostatnou větví přes ovládací ventil do řezací hubice, která je uprostřed nahřívací hubice. Řezací hořáky určené k řezání materiálu malé tloušťky mají nahřívací hubici a řezací hubici za sebou. Toto uspořádání dovoluje pohyb hořáku pouze jedním směrem.
191
obr.25
Schéma
řezacího
obr.26 Řezací nástavec
obr.27 Drážkovací hořák
192
hořáku
