STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE únor, duben 2012, ročník XVII., číslo 1, 2 February, April 2012, Vol. XVII., No. 1, 2 Obsah Content

STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE únor, duben 2012, ročník XVII., číslo 1, 2 | February, April 2012, Vol. XVII., No. 1, 2 Obsah | Content 2–8 Objektivizace dat pro plánování výroby metodikou REFA Bozděch Jan, Duchek Vladimír 8 – 13 Počítačová podpora pro programování řídicího systému SINUMERIK 840D Čuboňová Nadežda 13 – 19 Povlakované součásti zemědělské techniky pracující v podmínkách abrazivního opotřebení Dian Milan 19 – 23 Effect of the cutting tool wear on the ploughing force values Dugin Andrey, Popov Alexey 23 – 27 Zpracování zinkového popela pyrometalurgickými postupy Hlucháňová Blanka, Trpčevská Jarmila, Pirošková Jana, Laubertová Martina 27 – 33 Vliv dynamického vyvážení brousicího kotouče na drsnost povrchu obrobených součástí Jersák Jan 33 – 38 Mechanické vlastnosti a „two-body“ abrazívní opotřebení polymerních částicových kompozitů Kejval Jiří, Müller Miroslav, Henc Petr 38 – 46 Integrita povrchu dynamicky namáhaných komponent dekantační odstředivky Kolařík Kamil, Beránek Libor 47 – 50 Skladování kulatiny ovlivňuje výtěžnost a teda i zisk Krajčovičová Mária 50 – 54 Technologické aspekty při výrobě miniaturizovaný součástí Kurňava Tomáš, Stančeková Dana, Czán Andrej 55 – 59 Vliv technologie obrábění na únosnost vrubové součásti Lattner Michal, Holešovský František 60 – 64 The influence of process fluids from PARAMO a.s. on the surface roughness in turning Licek Roman, Popov Alexey 64– 68 Metodika sledování délkové roztažnosti a stanovení součinitele teplotní roztažnosti … slitin Machuta Jiří, Nová Iva 68 – 75 Konstrukční návrh a výroba kuželového klínu pro štípání dřeva Mečiarová Júlia, Minárik Marián 75 – 80 Optimalizace postupu navrhování montážního procesu Mildorf Lukáš, Noskievičová Darja 80 – 88 Stanovení zbytkových napětí metodou vířivých proudů Pala Zdenek 88 – 92 Problematika posuzování spolehlivosti lidského činitele v pracovním systému Pokorná Václava 93 – 95 Výzkum vlivu poměru brusiv na jakost povrchu při broušení Rokyta Luboš, Lukovics Imrich 96 – 101 Aplikace pro zvýšení efektivity návrhu monolit. šroubovitého vrtáku v prostředí CATIA V5 Roud Pavel, Česáková Ivana, Sklenička Josef, Zetek, Miroslav, Kožmín, Pavel 101 – 108 Rozptyl velikostí opotřebení výměnných břitových destiček ze slinutého karbidu Růžička Luděk 108 – 113 Vyhodnocení stavu povrchové vrstvy střižníku … elektrojiskrovém řezání drátovou elektrodou Švecová Vendula, Madaj Martin 113 – 117 Laser Machining and Temperature Field Simulation Using COSMOS / M Software Sýkorová Libuše, Malachová Martina 117 – 122 Kalibrace libel a autokolimátorů v Českém metrologickém institutu Tyralíková Eva, Dvořáčková Štěpánka 122 – 127 Polymerní částicové kompozity na bázi odpadu s obsahem oxidu křemičitého Valášek Petr, Müller Miroslav, Chocholouš Petr

127 – 132 Prášková metalurgie jako metoda zpracování hliníkových odpadů s vysokými obsahy železa Vojtěch Dalibor

132 – 136 Vliv slévárenských forem na kvalitu povrchu a strukturu slitiny AlZn5,5Mg2,5Cu1,5 Weiss Viktorie

Redakční rada | Advisory Board prof. Dr. hab. Inź. Stanislav Adamczak Politechnika Kielce, Polsko prof. Ing. Milan Brožek, CSc. ČZU v Praze prof. Dr. Ing. František Holešovský UJEP v Ústí n. Labem prof. Ing. Jiří Hrubý, CSc. VŠB TU v Ostravě prof. Ing. Karel Jandečka, CSc. ZČU v Plzni prof. Ing. Karel Kocman, DrSc. UTB ve Zlíně prof. Dr. hab. Ing. János Kundrák, ScD. University of Miskolc, Maďarsko prof. Ing. Ivan Kuric, CSc. Žilinská univerzita, Slovensko prof. Ing. Imrich Lukovics, CSc. Univerzita T. Bati ve Zlíně prof. Ing. Jan Mádl, CSc. ČVUT v Praze prof. Ing. Iva Nová, CSc. TU v Liberci prof. Ing. Ľubomír Šooš, PhD. SF, STU v Bratislavě, Slovensko prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch VŠCHT v Praze doc. Ing. Dana Bolibruchová, PhD. ŽU v Žilině, Slovensko doc. Ing. Rudolf Dvořák, CSc. ČVUT v Praze plk. doc. Ing. Milan Chalupa, CSc. FVT, Univerzita obrany v Brně doc. Ing. Jan Jersák, CSc. TU v Liberci doc. Ing. Štefan Michna, PhD. UJEP v Ústí n. Labem doc. Dr. Ing. Ivan Mrkvica VŠB TU v Ostravě doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D. VŠCHT v Praze doc. Ing. Iveta Vasková, PhD. HF, Technická univerzita v Košiciach, SK Šéfredaktor | Editor-in-chief Ing. Martin Novák, Ph.D. Adresa redakce | Editorial Office Univerzita J. E. Purkyně, FVTM, kampus UJEP, budova H Pasteurova 3334/7, 400 01 Ústí n. Labem Tel.: +420 475 285 534 Fax: +420 475 285 566 e-mail: [email protected] http://casopis.strojirenskatechnologie.cz Tisk | Print OPTYS s. r. o., Opava Vydavatel | Publisher Univerzita J. E. Purkyně, FVTM Hoření 13, 400 96 Ústí nad Labem www.ujep.cz IČ: 44555601 | DIČ: CZ44555601 vychází 6x ročně náklad 300 ks do sazby 27. 02. 2012 do tisku 05. 03. 2012 140 stran

povolení MK ČR E 18747

ISSN 1211–4162

rok 2012, ročník XVII., číslo 1, 2

STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE | ABSTRAKTY | ABSTRACTS

ISSN 1211–4162

Objektivizace dat pro plánování výroby metodikou REFA Bozděch Jan, Ing., Fakulta strojní, ZČU v Plzni Duchek Vladimír, Doc. Ing. Ph.D., Fakulta strojní, ZČU v Plzni Článek pojednává o objektivizaci dat pro plánování metodikou REFA. První část příspěvku je věnována teoretickému uvedení do metodiky, která pomocí teoretických poznatků, zkušeností a kreativity technického myšlení může nastartovat ve firmách proces trvalého zlepšování procesů. Dosahované výsledky jsou důkazem toho, že tento systém práce je schopen přinášet výsledky ve formě zvýšení produktivity práce s minimálními náklady na realizaci. Na několika uvedených studiích je ukázáno, jaké výsledky je touto metodikou možné dosáhnout. Dále ukazuje, že se jedná o metodiku univerzální, tedy je ji možné aplikovat na různé procesy. Klíčová slova: objektivizace, plánování výroby, metodika REFA, data

Poděkování Touto cestou bychom rádi poděkovali společnosti Racionalizační agentura s.r.o. se sídlem v Plzni, která je jedinou společností v ČR, která se zabývá aplikací metodiky REFA, především za poskytnuté materiály a poznatky.

Literatura [1] DYNTAR, M., KUBEŠ, P. Produktivita člověka v pracovním procesu. Strojírenská technologie, Ročník: VI, č. 4, 1620. ISSN 1211-4162. [2] Interní materiály společnosti Racionalizační agentura s.r.o. [3] KEŘKOVSKÝ M. Moderní přístupy k řízení výroby. Praha: C. H. Beck, 2009. ISBN 978-80-7400-119-2. [4] MANLING F. PELANTOVÁ V. Moderní přístupy k modernímu řízení výroby. Strojírenská technologie, Ročník: III, č. 2, 17-22. ISSN 1211-4162. [5] REFA – Verband für Arbeitsstudien und Betriebsorganisation e.V. (Hrsg), München: Hanser, 1991 (Methodenlehre der Betriebsorganisation)

Abstract Article:

Objectification of data for production planning metodology REFA

Author:

Bozděch Jan, MSc. Duchek Vladimír, Assoc. Prof., MSc., Ph.D.

Workplace:

Faculty of Mechanical Engineering, University of West Bohemia

Keywords:

objectification, production planning, REFA methodology, data

The article discusses the objectification of data for planning REFA methodology. Industrial experience shows continually, that measures to improve processes of implementation and selection is often only intuitive. This has the effect that the possible rationalization of effects for competitiveness is not widespread. Using a systematic process to plan appropriate work tasks before implementing the proposed changes, by contrast, can often avoid expensive finishing work during production and thus reduce costs and generate profits faster. Complex consideration of planning requires orderly thinking and a systematic approach. The process is conducted in stages so that steps are systematically eliminated in connection with existing business systems, and re-formed with meaningful connections to elements of the business system. A suitable instrument for such work systems is REFA planning. This illustrates the methodological basis for systematic calculation. Its application provides high-quality planning. The first half of this contribution is devoted to introducing the theory into the methodology which, using theoretical knowledge, experience and technical creativity can start companies thinking about the process of continuous improvement. The results obtained are evidence that this system of work can bear fruit in the form of increased productivity with minimal implementation costs. In several of the studies it is shown what results this methodology can achieve. It is a universal methodology that can be applied to different processes. Another important area is determining the level of performance. Here REFA also recorded significant achievements in finding the right values and thus shows all the places where it can be applied. It extended tothe Czech Republic in 2005 and since then has seen significant development. This is further proof of its quality.

Příspěvek č.: 201201

Paper number: 201201

Rukopis příspěvku předán 11. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 07. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Karel Sellner, CSc. a doc. Ing. Jaromír Štůsek, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-11. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-07. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Karel Sellner, MSc., Ph.D and Assoc. Prof. Jaromir Stusek, MSc., Ph.D.

2



ISSN 1211–4162

Počítačová podpora pro programování řídicího systému SINUMERIK 840D Čuboňová Nadežda, doc. Ing. PhD., Katedra automatizácie a výrobných systémov, Strojnícka fakulta, Žilinská univerzita v Žiline Aplikace číslicově řízené výrobní techniky a počítače podporovaných technologií v průmyslových firmách je v současných podmínkách předpokladem pro jejich konkurenceschopnost, protože umožňují automatizovat výrobu i předvýrobní etapy, zkracovat inovační cyklus a zvyšovat kvalitu výroby. Nepřetržitý vývoj a rozmach počítačových systémů, a také potřeba šíření informace přináší do světa elektronických vzdělávacích systémů neustále jak nové poznatky, tak programy pro jejich tvorbu, které rozšiřují a vylepšují možnosti zpracování informací. Tento článek je zaměřen na problematiku využívání informačních a komunikačních technologií pro oblast programování CNC strojů. Nastiňuje možnosti tvorby a využití počítačové podpory ve vzdělávaní při přípravě řídících programů pro řídicí systém SINUMERIK 840D. Příspěvek je součástí řešení grantové úlohy KEGA 071ŽU-4/2011a prezentovaná problematika dílčím způsobem podporuje i řešení projektu EU – operačního programu – Vzdělávání, s názvem „Flexibilné a atraktívne štúdium na Žilinskej univerzite pre potreby trhu práce a vedomostnej spoločnosti“- kód ITMS 26110230005.

Literatura [1] ČUBOŇOVÁ, N., KUMIČÁKOVÁ, D., KUBA, J., STROKA, R., KURIC, I.: Výučba študijných odborov so strojárskym zameraním pomocou implementácie nových foriem vzdelávania. In: e-learn 2008, zborník príspevkov, EDIS ŽU Žilina, May 2008, ISBN 978-80-8070-839-9, pp. s. 43.-49. [2] NÁPRSTKOVÁ, N. Using of Catia V5 Software for Teaching at Faculty of Production Technology and Management. In Proceedings from 10th International Scientific Conference Engineering for Rural Development, Volume 10, p.554557, ISSN 1691-3043, Jelgava, Latvia University of Agriculture, May 2011, Faculty of Engineering, [3] STUCHLY, V. - POPROCKÝ.R.: E-learning projektového riadenia a používania Microsoft project 200X, In: eLearn 2006 : zborník z medzinárodného seminára 8.-9. februára 2006. - Žilina: Žilinská univerzita pre Ústav celoživotného vzdelávania ŽU, 2006. - ISBN 80-8070-505-4. - S. 170-175 [4] KURIC, I., KOŠTURIAK, J., JANÁČ, A., PETERKA, J., MARCINČIN, J. (2002). CA systems in Mechanical Engineering, Žilina: EDIS-vydavateľstvo ŽU, 351 s., ISBN 80-7100-948-2. [5] HOLEŠOVSKY, F. Technicke vzdelavani jako služba společnosti In: Strojirenska technologie, Ročník XIV, cerven 09, číslo 2, str. 39-42, ISSN 1211-4162 [6] NÁPRSTKOVÁ, N., NÁPRSTEK,V.: Inženýrská analýza a prostredky její aplikace na UTRV. In: Strojírenská technologie, Ročník X, prosinec 05, číslo 4, str. 29-32, ISSN 1211- 4162

Abstract Article:

Computer aided support for programming of control system SINUMERIK 840D

Author:

Čuboňová Nadežda, Assoc.prof., MSc., Ph.D.

Workplace: Department of Automation and Production Systems, Faculty of Mechanical Engineering, University of Žilina, Keywords:

control system, CNC machine, SINUMERIK 840D, web application

This article is focused on information and communication technologies implementation at education of study program Automation Production System at the Department of Automation and Production Systems, Faculty of Mechanical Engineering, University of Žilina. Article includes options and use of computer aided education in the area of CNC programming, especially preparation of NC programs for the CNC machine EMCO Compact 55 with control system SINUMERIK 840D. For more effective teaching of profile courses mainly from the area of CNC machines were developed at our department web based applications. These applications are available for students and are located at department´s website. This website catalogues and summarizes information about the work environment and control of CNC lathe. Site is also completed by examples of programs for different types of turning operations together with their simulations. Thus was created an educational unit that enables our students to simplify the process of the problem and also create a space for teachers more, modern and better quality teaching. The main aim of creation this educational software was to offer for students the most understandable information about NC programming on training CNC machine EMCO Concept TURN 55.

3



ISSN 1211–4162

Because the problem of NC machine programming and development of website requires a certain period of time, in the future it would be appropriate to add the website follows: • to take account of technological parameters of production would be appropriate to add the necessary catalogs - library, • to add at website the discussion forum, where students could comment their experience of using website, or any errors, deficiencies and so on. Article presents results obtained in frame solution of EU Operational Programme – Education: “A Flexible and Attractive Study on University of Žilina for Both Employment Market and Knowledge Society Requirements”; Code ITMS 26110230005 and was made under support projects KEGA 071ŽU-4/2011



Rukopis příspěvku předán 14. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 15. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Martin Vrabec, CSc. a prof. Ing. Karel Jandečka, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-14. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-15. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Martin Vrabec, MSc., Ph.D and Prof. Karel Jandecka, MSc., Ph.D.

4



ISSN 1211–4162

Povlakované součásti zemědělské techniky pracující v podmínkách abrazivního opotřebení Milan Dian, Ing., Ph.D., Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, Fakulta výrobních technologií a managementu. Technický stav funkčních povrchů strojních skupin a součástí je determinován ve většině případů opotřebením. Tím je také ovlivněna provozní spolehlivost součástí a následně i celého systému. Proces opotřebení vede ke zhoršování technicko-ekonomických parametrů provozu strojů a zařízení. Za účelem snížení účinků opotřebení působícího na funkčních plochách strojních součástí se v současnosti v průmyslové sféře úspěšně používají povrchové úpravy, mezi které lze zařadit tribologické vrstvy a povlaky. Tyto povrchové úpravy umožňují prodloužení technického života strojních součástí a zvyšují jejich celkové užitné vlastnosti. Příspěvek se zabývá experimentálním ověřením chování povlaků na bázi cermetů vytvořených metodou HVOF a EWS pracujících v prostředí půdy. Klíčová slova: povlakovaná součást, abrazivní opotřebení, žárový nástřik, Literatura [1] SUCHÁNEK, J., ZDRÁVECKÁ, E.: Oteruvzdorné povlaky a vrstvy in Vrstvy a povlaky Trenčín, 2003 [2] HOLMBERG, K., MATTHEWS, A.: Coatings Tribology (Properties, Techniques and Aplications in Surface Engineering). Elsevier, 1994, 407s., ISBN 04-44-88870-5 [3] POŠTA, J. - HAVLÍČEK, J. - ČERNOVOL, M.: Renovace strojních součástí. /Vědecká monografie/, 2. vydání, Česká tribologická společnost, Praha, 1998, 160 s., ISBN 80-902015-6-3 [4] PAWLOVSKI, L.: The Science and Engineering of Thermal Coatings. Nozay, 1994. [5] HOUDKOVÁ, Š., ENŽL, R., BLÁHOVÁ, O.: Žárové nástřiky – moderní technologie povrchových úprav, Plzeň, 2005 [6] Thermal Spray Materials Guide, Flame Spray Technologies B. V., 2005-08-07 [7] Information documents and technical specifications, Praxair company, 2005 [8] HAVLÍČEK, J., JURČA, V., LACINA, J.: Jakost a spolehlivost strojů, VŠZ Praha, 1993, ISBN 80-213-0160-0 [9] BROŽEK, M.: Abrasive wear resistance of selected hardfacing materials. Manufacturing technology V- č.4., M201017, Ústí nad Labem, 2005, s 5-9, ISSN 1213248-9. [10] KOVAC I., ŽARNOVSKY J., DRLICKA R., RUŽBARSKY J.: An improvement of tribological properties of boron alloyed layers. Manufacturing technology, X-M201017 , Ústí nad Labem, s 78-80, ISSN 1213-2489.

Abstract Article:

Coated engineering components for agricultural use working in abrasive conditions

Author:

Dian Milan, Ph.D.

Workplace:

Faculty of Production Technology and Management, JEPU in Usti nad Labem.

Keywords:

coated parts, abrasive wear, thermal spraying,

The technical conditions of functional surfaces of engineering components are mostly determined by wear. Wear influences dependability and longevity of the component and subsequently, influences the whole system performance. The wear process leads to deterioration of technical-economic parameters of machines and machinery. In order to reduce wear effect acting on component`s surfaces, tribological surface treatment methods, such as tribological protective layers and coatings, have successfully been used in industrial area. These surface treatments enable lifespan prolongation, together with increasing the overall product serviceability and performance characteristics. Despite of positive evaluation and good response on coating performance and utilization from industry, the approach to application within agricultural soil processing machinery is more or less skeptical thus far. The paper addresses the experimental verification of performance of three different cermet coatings, namely K 647.23, 1375 VM and 95 MXC created by HVOF and EWS methods working in soil, particularly the correlation between hard drill coulter coatings and their lifespan. The verification method was carried out by means of experimental comparison of coated and serial manufactured drill coulters considered as the etalons. As the main criterion in order to evaluace suitability of coated drill coulters a ratio of coating weight loss to etalon weight loss had been chosen. Furthemore, the changes of geometrical shape focused on drill coulter tip, face and sides were scrutinized. The best results in terms of resistance to abrasive wear

5



ISSN 1211–4162

were obtained with K 647.23 coating and an extention of drill couter lifespan can be expected. Finally, based on average unit cost criterion a technical-economic evaluation was performed, showing a positive economical benefit of K 647.23 coating. Considering optimization of coated area and implementation of repeated coatings as a renovation technique, the level of economic benefit can be even increased.



Rukopis příspěvku předán 13. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 26. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Miroslav Müller, Ph.D. a doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-13. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-26. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Miroslav Muller, MSc., Ph.D and Assoc. Prof. Pavel Novak, MSc., Ph.D.

6



ISSN 1211–4162

Effect of the cutting tool wear on the ploughing force values Dugin Andrey, MSc., Popov Alexey, Prof., DrSc. Department of Machining and Assembly Faculty of Mechanical Engineering Technical University of Liberec [email protected], [email protected] The ploughing forces assessment is necessary for monitoring of the cutting tool wear at cutting. It is conditioned by that the ploughing forces are substantially increased with the cutting tool wear increase, and at processing with small uncut chip thicknesses (for example, at micro milling) the ploughing forces can exceed the forces on the front surface. In this connection it is reasonable to execute the cutting tool wear monitoring directly during the cutting process in the dependence on the growth of the ploughing forces. In this article the effect of cutting tool wear on the ploughing force values at processing of different materials is investigated. To determine the ploughing forces the extrapolation method on zero cut thickness was used. The experiments were performed at processing of aluminum alloys and structural and stainless steels of different grades. Keywords: ploughing force, wear, micro cutting.

Acknowledgement This paper relates to the work on the MSM 4674788501 project, which is financed by MŠMT ČR.

References [1] ALBRECHT, P., New developments in the theory of the metal cutting processes, Part 1. The ploughing process in metal cutting, ASME J. Eng. Ind., 1960, n.82, p.348-357, ISSN: 0022-0817. [2] ZOREV, N., Metal cutting mechanisms, Pergamon Press, Oxford, 1966, p.135-180. [3] STEVENSON, R., Measurement of parasitic forces in orthogonal cutting, Int. J. Mach. Tools Manuf., 1998, n.38 p.113130, ISSN: 0890-6955. [4] MANOJ KUMAR, V., STEJSKALOVÁ, V., ŽIŽKA, J., Measuring of Tool Shank Deformation and Cutting Forces for Tool State Monitoring, Manufacturing Technology, 2005, p. 31-35, ISSN 1213-2489. [5]

ŽIŽKA, J., LINHART, T., Urcovani stavu opotrebeni soustružnickeho nože pomoci pomeru složek rezne sily, Strojirenska technologie, 2009, n. 1, p. 23-28, ISSN 1211-4162.

[6] TANSEL, I., ARKAN, T., BAO, W., MAHENDRAKAR, N., SHISLER, B., SMITH, D., MCCOOL, M., Tool wear estimation in micro-machining. Part I: tool usage–cutting force relationship, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2000, n.40 p.599–608, ISSN: 0890-6955. [7] CHAE, J., PARK, S., FREIHEIT, T., Investigation of micro-cutting operations, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2006, n.46 p.313–332, ISSN: 0890-6955. [8] JEMIELNIAK, K., BOMBINSKI, S., ARISTIMUNO. P., Tool condition monitoring in micromilling based on hierarchical integration of signal measures, CIRP Annals, 2008, ISSN: 0007-8506. [9] WYEN, C., WEGENER, K., ZUST, R., Influence of cutting edge radius oncutting forces in machining titanium, CIRP Annals, 2010, ISSN: 0007-8506. [10] PŘIKRYL, Z., MUSILKOVA, R., Teorie obrábění, 1975, p .62 – 77.

Abstrakt Članek:

Závislost opotřebení síly na hřbetě řezného nástroje

Autoři:

Dugin Andrey, MSc. Popov Alexey, Prof., ScD.

Pracovište:

Fakulta strojní, Technická univerzita v Liberci

Klíčová slova:

síla na hřbetu, opotřebení nástroje, mikro řezání

7



ISSN 1211–4162

Síly na čele řezného nástroje jsou síly, které vznikají při tvorbě třísky. Síly na hřbetě řezného nástroje jsou síly, které vznikají při tření hřbetu nástroje o materiál a tlaků materiálů na hřbet řezného nástroje. Stanovení síl na hřbetu řezných nástrojů je nutné pro monitoring opotřebení řezných nástrojů při řezání. Důvodem je, že se síla na hřbetu řezného nástroje výrazně zvyšuje spolu s rostoucím opotřebením řezného nástroje. Je potřeba zmínit, že při řezání s malými hloubkami řezů (např. při mikro frézování), síla na hřbetě řezného nástroje může byt větší, než síla na čele řezného nástroje. Nástroje při mikro obrábění mají malou tuhost, proto síly, které vznikají při řezání, mají vliv na přesnost. V této souvislosti je vhodné sledovat opotřebení řezného nástroje přímo v procesů řezání v závislostí na růstů síly na hřbetu řezného nástroje. Článek je věnován výzkumů vlivů opotřebení na velikost síly na hřbetu řezného nástroje při obrábění různých materiálů. Pro stanovení sil na hřbetu řezného nástroje byla použita metoda extrapolace na nulovou hloubku. Síly byly měřeny při operaci hoblování dinamometrem KISTLER 9265B-9441B. Měření bylo prováděno při obrábění hliníkové slitiny Al99,7, konstrukční ocelí C45 a nerezové oceli X5CrNi18-10 při různých hodnotách opotřebení řezného nástroje na hřbetu. Byly vytvořený závislostí složek výsledné řezné síly na hloubce záběru pro různý druhý obráběných materiálů a při různých hodnotách opotřebení řezného nástroje na hřbetu. Taktéž provedená analýza získaných hodnot sil na hřbetu řezného nástroje ukázala, že hodnota sil závisí na druhů obráběného materiálů. Síly na hřbetu při obrábění nerezové oceli byly o 2 - 3 krát vyšší než při obrábění konstrukční oceli a o 5 - 10 krát vyšší než při obrábění slitiny hliníku. Při zvětšení šířky opotřebení z 0,05 mm na 0,35 mm se proporcionálně zvyšuje síla na hřbetu a to při obrábění nerezu o 20% a pří obrábění konstrukční ocelí pak o 170% a při obrábění slitiny hliníků dokonce na 530%.



Rukopis příspěvku předán 21. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 26. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. dr. h.c. Ing. Karol Vasilko, DrSc. a prof. Ing. Karel Kocman, DrSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-21. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-26. The reviewers of this paper: Prof. dr. h.c. Karol Vasilko, MSc, Sc.D. and prof. Karel Kocman, MSc, Sc.D.

8



ISSN 1211–4162

Zpracování zinkového popela pyrometalurgickými postupy Hlucháňová Blanka, Ing.,Trpčevská Jarmila, doc. Ing. CSc., Pirošková Jana, Ing., Laubertová Martina, Ing. PhD. Technická univerzita v Košiciach, Hutnícka fakulta, Katedra neželezných kovov a spracovania odpadov, Letná 9/A, 042 00 Košice V současnosti kvůli nárůstu poptávky po zinku, stejně jako z ekonomického a ekologického hlediska, se řeší otázky související s jeho výrobou. Množství vyrobeného zinku z primárních surovin nepokrývá poptávku po dané komoditě. Proto se z daných důvodů využívají i takové technologie, které by efektivně nahradily výrobu zinku z primárních surovin. Jde zejména o technologie na výrobu zinku z druhotných surovin s obsahem zinku. Největším spotřebitelem zinku jsou zinkovny a právě ty představují velký zdroj sekundárního zinku. Mezi tyto cenné druhotné suroviny s obsahem zinku vznikající v procesu zinkování patří i zinkový popel. Jde o odpad, který vzniká na povrchu zinkového lázně, v důsledku oxidace zinkové taveniny s okolní atmosférou. V současnosti se zinkový popel nejčastěji zpracovává pyrometalurgickými postupy. Cílem provozních pyrometalurgických postupů zpracování odpadů s obsahem zinku je získání kovového zinku případně jeho sloučenin (nejčastěji ZnO). Klíčová slova: žárové zinkování ponorem, zinkový popel, pyrometalurgie

Literatura [1] HAVŘÁNKOVÁ, Z. Žárové zinkovaní ponorem – Základní informace pro uživatele. Konstrukce, 3, 2005. Dostupné na: http://www.konstrukce.cz/clanek/398-žarove-zinkovani-ponorem-základní informace-pro.uživatele. [2] TANG, N.Y. Determination of Liquid Phase Boundaries in Zn-Fe-Mx Systems. Journal of Phase Equilibria, 21, (1), 2000, p. 70 – 77. [3] BRIGH, M. A., DEEM N. J., Fryatt, J. The advantages of recycling metallic zinc from the processing wastes ofindustrial molten zinc applications. The Minerals, Metals and Materials Society, 136th Annual Meeting and Exhibiton, 2007, p. 101-109. [4] VOURLIAS, G., et all. Study of the structure of hot-dip galvanizing byproducts. Journal of optoelectronics and advanced materials, 9, 2007, p. 2937 – 2942. [5] JHA, M. K., KUMAR, V., SINGH, R. J. Review of hydrometallurgical recovery of zinc from idustrial wastes. Resources, Conservation and Recycling, 33, 2001, p. 1 – 20. [6] REZINAL: Recycling Galvanizing Ashes: Dostupné na: http://www.rezinal.be/rezinal1/rezinal1.htm [7] FRYATT, J. Technologie použitého odpadu - recyklace kovového zinku v rámci podniku z popela vznikajícího pri procesu zinkovaní. 12. Konference žárového zinkování, 3. – 5.10.1006, Jeseník, p. 67 – 69. [8] THE METAULLICS ZINKOFF RECOVERY SYSTEM. Brochure of Metaullics System. Dostupné na: http://www.pyrotek.info/documents/brochure/866_-_MZR_Brochure_-_E4.pdf [9] FUNAHASHI T., KAIKAKE A., SUGIURA T. Recent development of Waelz kiln process for EAF dust teatment at Sumitomo Shisaka Works. EPD Congress 1998; San Antonio, TX; USA; 16-19 Feb. 1998. pp. 487-496. [10] The Wealz Furnance Procedure. Dostupné na: http://www.befesasteel.com/corp/web/en/servicios/tecnologia/horno_rotatorio/index.html

Abstract Article:

The treatment of zinc ash by pyrometallurgical process

Author:

Hlucháňová Blanka, MSc. Trpčevská Jarmila, Assoc. Prof., MSc., PhD. Pirošková Jana, MSc. Laubertová Martina, MSc., PhD.

Workplace:

Technical University in Košice, Faculty of Metallurgy, Department of Non-ferrous Materials and Waste treatment, Letná 9/A, 042 00 Košice

Keywords:

Hot-dip galvanizing proces, zinc ash, pyrometallurgy

9



ISSN 1211–4162

At the present time, issues are dealt with the zinc production due to the both increasing demand of zinc and the economic and ecological point of view. The quantity of zinc from primary raw materials is not covered by the number of requests for the commodity. From these reasons so technologies may be used that more effectively replace the production of zinc from primary raw materials. There are technologies especially focused to the zinc production from secondary raw materials containing zinc. Galvanizers as the main consumer of zinc represent a major source of secondary zinc. Zinc ash is also valuable secondary raw material containing zinc in the hot-dip galvanizing process. It is waste generated at the surface of the zinc bath, due to the oxidation of the melt zinc with the surrounding atmosphere. Consumption of zinc for zinc ash generation represents for 12 to 15% of total quantity of zinc used. It consists of coarse fraction consisting predominantly zinc metal and fine fraction, which constitutes a higher share of oxides. It may contain 70-96% zinc. It has variable composition, composed of metallic zinc, zinc oxide, intermetallic compounds and other metals in the minority representation. According to quantitative X-ray diffraction analysis of the ash contains mainly metallic zinc, simonkolleit (Zn5(OH)8Cl2.H2O), zinkit (ZnO). Generally, zinc ash is recycled by pyrometallurgical processes. The aim of pyrometallurgical way of treatment of zinc containing waste is to obtain metal zinc or its compounds (mostly ZnO). These processes can be divided into those that deal with zinc ashes in the furnace aggregates at temperatures from 500 to 600°C (Metaullics Zincoff Recovery System “MZR” and process developed by REZINAL) and the procedures that deal with this kind of waste with other waste containing zinc (Waelz process). Zinc alloy is the final product of MZR systems and systems developed by Rezinal. This alloy can be used again in the galvanizing process. Compound of zinc (ZnO) is the final product of Waelz process, which can be used in various industries such as: petrochemical, pharmaceutical, pigment etc. Pyrometallurgical processing treatment of zinc ash is characterized by the following advantages: possibility of using these process in situ, easy operations, less time consuming and low operation costs.



Rukopis příspěvku předán 11. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 30. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. Ing. Milan Brožek, CSc. a prof. Ing. Iva Nová, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-11. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-30. The reviewers of this paper: Prof. Milan Brozek, MSc., Ph.D and Prof. Iva Nova, MSc., Ph.D.

10



ISSN 1211–4162

Vliv dynamického vyvážení brousicího kotouče na drsnost povrchu obrobených součástí Jersák Jan, doc. Ing. CSc., katedra obrábění a montáže, TU v Liberci Pokud se těžiště soustavy brousicí kotouč, příruba a vřeteno brusky nenachází přesně v geometrickém středu nástroje, vznikají při broušení vibrace, které nepříznivě ovlivňují jak proces obrábění a broušenou součást, tak i obráběcí stroj. V laboratoři katedry obrábění a montáže na TU v Liberci byly na rovinné brusce BPH 320A provedeny zkoušky, při kterých byl zkoumán vliv tzv. amplitudy výkmitu na parametry drsnosti povrchu broušené součásti. Konkrétní hodnoty nevyváženosti byly přesně registrovány přístrojem SBS Manual Balancer Control, SB-4500. V příspěvku jsou prezentovány výsledky experimentálních měření, které dokumentují míru vlivu dynamického vyvažování brousicích nástrojů na průměrnou aritmetickou úchylku posuzovaného profilu u obrobených povrchů. Klíčová slova: obrábění, broušení, dynamické vyvažování, drsnost povrchu obrobku

Literatura [1] MASLOV, J. N. Teorie broušení kovů. Doplnil F. Neckář., 1. vyd. Praha: SNTL, 1979. 248 s. ISBN -. [2] ŘASA, J., GABRIEL, V. Strojírenská technologie 3 - 1. díl - Metody, stroje a nástroje pro obrábění. 1. vyd. Praha: Scientia, spol. s r.o., 2000. 256 s. ISBN 80-7183-207-3. [3] DEGNER, W., LUTZE, H., SMEJKAL, E. Spanende Formung, Theorie, Berechnung, Richtwerte. 15. Auflage. München-Wien: Carl Hanser Verlag, 2002. 396 s. ISBN 3-446-22138-7. [4] KOCMAN, K. Analýza vývojových brousicích kotoučů na bázi mikrokrystalického korundu. Strojírenská technologie. Rec. J. Mádl, F. Holešovský. roč. 15, září 2010, č. 3. s. 40 - 47. ISSN 1211-4162. [5] NEVRLÝ, V. Hodnocení vlivu dynamického vyvažovacího systému SBS na technologické parametry obráběných součástí na brusce BPH 320A. Liberec. [Diplomová práce]. Liberec, TU v Liberci, 2011. 66 s. [6] NOVÁK, M. Studium jakosti broušeného povrchu kalených ocelí, část I. - drsnost povrchu. Strojírenská technologie. Rec. K. Vasilko, I. Lukovics. roč. 16, prosinec 2011, č. 6. s. 26 - 33. ISSN 1211-4162. [7] LUKOVICS, I., BÍLEK, O. High-Speed Grinding Process Results. Manufacturing Technology. Rec. F. Holešovský, aj. roč. 9, December 2009, č. -. s. 73 - 80. ISSN 1213248-9. [8] LUKOVICS, I., BÍLEK, O., HOLEMÝ, S. Výroba dílů nářadí progresivními brousicími kotouči. Strojírenská technologie. Rec. F. Holešovský, J. Jersák. roč. 16, prosinec 2011, č. 6. s. 22 - 26. ISSN 1211-4162. [9] POHOŘALÝ, M., JERSÁK, J. Výzkum vybraných parametrů jakosti broušeného povrchu v závislosti na povaze použitého chladicího média. Strojírenská technologie. Rec. F. Holešovský. Prosinec 2003, 8, č. 4. s. 4 - 8. ISSN 12114162. [10] BARTUŠEK, T., JERSÁK, J. Metoda MQL a její vliv na technologické parametry procesu broušení. Strojírenská technologie. Rec. prof. Mádl. 14. roč., březen 2009, č. 1. s. 12 - 18. ISSN 1211-4162. [11] JERSÁK, J., PALA, Z., GANEV, N. Vliv způsobu chlazení na zbytková napětí v povrchové vrstvě broušených součástí. Jemná mechanika a optika. Lektor neuveden. 53. roč., 2008, č. 9. s. 232 - 236. ISSN 0447-6441. [12] ČSN EN ISO 4287. Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Struktura povrchu: Profilová metoda - Termíny, definice a parametry struktury povrchu. 1999. Praha: Český normalizační institut. [13] BENEŠ, K., KLŮNA, J., aj. Dílenské tabulky pro školu a praxi. 1. vyd. Úvaly: ABRA spol. s r.o., 2008. ISBN 807361062-0. [14] SBS Manual Balance Control, Jablonec: SB-4500 Manual Balance Control . Návod k použití.

Abstract Article:

The Influence of dynamic balancing of abrasive wheel on surface roughness of machined part

Author:

Assoc. Prof. Jan Jersák, MSc., Ph.D.

Workplace:

Department of Machining and Assembly, Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Liberec.

Keywords:

machining, grinding, dynamic balancing, workpiece surface roughness of workpiece

11



ISSN 1211–4162

The grinding process is a fundamental finishing method of machining. As far as for grinding process are used grinding wheels, then these tools turns at high Rpm, to obtain high cutting speed. To ensure high-quality of grinding it is necessary to have the grinding wheel balanced. Balancing consists of arrangement of matter that the centre of gravity of rotating tool flange and coincided with the geometrical centre of the system or at least to the axis of rotation. For unbalanced wheels at high speeds it is created the inertial force which effects at rotation an alternating load on spindle. Due to it the vibration rises with undesirable deterioration in quality of finished surface and accuracy. These vibrations also increase burden on the spindle bearings. In the laboratory of machining and assembly in TU of Liberec there were tests made on the plane grinding machine BPH 320A, at which there were examined the influence of the oscillation amplitude at grinding (i.e. sizes of amplitude of the grinding spindle in radial direction) on the parameter of surface roughness. For trial there were applied steel specimens ČSN 12050.1 (EURO C45), 14100.4 (EURO - 100Cr6) and 19733.4 (EURO - 55WCrV8). The plane surfaces were ground by wheel perimeter with recessing method and defined cutting conditions i.e. working engagement 0,03 or 0,01 mm either without processing liquid or with processing liquid CIMSTAR 506. The tested specimens were ground with dynamically balanced grinding wheel or with wheel where the predefine unbalance was fixed. The unbalance value was reached by using system SBS – Manual Balance Control, SB 4500 (Fig. 1). For the surface-roughness measurement at tested specimens was used laboratory profile meter Mitutoyo Surftest SV-2000N2. The average arithmetical deviation of review profile Ra was assessed. The results of test measurements are presented in the contribution, from which it is evident, that the condition of the grinding wheel balance has meaningful and definite influence on the surface roughness of ground parts (Fig. 3 - Fig. 6). Within assessed extent of grinding wheel balancing (from defined unbalance 4 µm into condition of well-balanced grinding wheel) was discovered, that with dynamic balancing the parameter of surface roughness improved at the average of 65 %.



Rukopis příspěvku předán 15. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 26. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. Dr. Ing. František Holešovský a prof. Ing. Imrich Lukovics, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-15. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-26. The reviewers of this paper: Prof. Frantisek Holesovsky, MSc., Ph.D and Prof. Imrich Lukovics, MSc., Ph.D.

12



ISSN 1211–4162

Mechanické vlastnosti a „two-body“ abrazívní opotřebení polymerních částicových kompozitů Kejval Jiří, Ing., katedra materiálu a strojírenské technologie TF ČZU v Praze Müller Miroslav, doc., Ing., Ph.D, katedra materiálu a strojírenské technologie TF ČZU v Praze Henc Petr, Ing., katedra materiálu a strojírenské technologie TF ČZU v Praze Základním předpokladem rozvoje lidské společnosti je materiálový výzkum a s tím spojené technologie. Pro optimální volbu materiálů a jejich vzájemné kombinace je podstatná znalost jejich chování a vzájemná interakce. Dynamicky se rozvíjející skupinou materiálů jsou bezesporu plasty a materiály na jejich bázi dále zdokonalované. Do této skupiny je možno zařadit tzv. polymerní kompozity synergicky kombinující mechanické vlastnosti zpevňující fáze a vhodné vlastnosti matrice. Cílem studie je hodnocení mechanických vlastností a odolnosti vůči abrazivnímu opotřebení materiálů na bázi polymeru a oxidu hlinitého o proměnných koncentracích. V článku jsou uvedeny laboratorní výsledky meze pevnosti v tahu, tvrdosti Shore D, rázové houževnatosti a two-body abrazívního opotřebení. Výsledky laboratorních experimentů prokázaly rostoucí, ale i klesající trend dílčích mechanických vlastností v závislosti na proměnlivosti koncentrace plniva. Pozitivním trendem je především lineární trend nárůstu odolnosti vůči opotřebení, který je u těchto systémů při praktické aplikaci žádoucí. Klíčová slova: Al2O3, mechanické vlastnosti, polymerní částicový kompozit, two-body abrazívní opotřebení

Literatura [1] BROŽEK, Milan; NOVÁKOVÁ, Alexandra. Evalution of sintered carbides wear resistence. In 7th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. Jelgava, 2008. Latvia University of Agriculture: 209-213. [2] ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE: Zařízení pro stanovení odolnosti materiálu proti opotřebení vázanými částicemi. Původce: Milan BROŽEK. Česká republika. Užitný vzor 21209. 30.8.2010. [3] ČSN 64 0611. Stanovení rázové a vrubové houževnatosti plastických hmot metodou Dynstat. Praha: Český normalizační institut, 1968. 5 s. [4] ČSN EN ISO 527-1. Plasty:stanovení tahových vlastností. Praha: Český normalizační [5] institut, 1997. 15 s. [6] ČSN EN ISO 3167. Plasty – Víceúčelová zkušební tělesa. Praha: Český normalizační institut, 1997. 12 s. [7] ČSN EN ISO 868. Plasty a ebonit – stanovení tvrdosti vtlačováním hrotu tvrdoměru (tvrdost Shore). Praha: Český normalizační institut, 1997. 12 s. [8] ČSN 01 5084: Stanovení odolnosti kovových materiálů proti abrazivnímu opotřebení na brusném plátně. Praha: Český normalizační institut, 1973. 4 s. [9] DOBRÁNSKY, Jozef; KREHEĽ, Radoslav. Zmena technologických parametrov a jej vplyv na hmotnostné charakteristiky výrobku pri vstrekovaní plastov. Strojírenská technologie, 2010. Vol. 14 , s. 37-40. ISSN 1211-4162. [10] KREHEĽ, Radoslav; DOBRÁNSKY, Jozef. Aplikácia dátového analyzujúceho procesu v systéme identifikácie topografie povrchu obrobku. Strojírenská technologie, 2010, Vol. 14, s. 116-119. ISSN 1211-4162. [11] MÜLLER, Miroslav; ŠTEFAN, Pavel. Výzkum elektrické vodivosti u polymerních částicových kompozitů. Strojírenská technologie, 2011, roč. 16, č. 5, s. 12-18. ISSN 1211-4162 [12] MÜLLER, Miroslav. Polymeric composites based on Al2O3 reinforcing particles. In 10th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. Latvia, Jelgava 2011. pp. 423-427. [13] MÜLLER, Miroslav; VALÁŠEK, Petr. Polymerní kompozity na bázi zpevňujících částic odpadů z procesu mechanické povrchové úpravy. Strojírenská technologie, 2010, roč. 14, č. zvláštní číslo, s. 183 – 186. ISSN 1211-4162 [14] MYSHKIN, N. K.; PETROKOVETS, M. I.; KOVALEV, A.V. Tribology of polymers: Adhesion, friction, wear, and mass-transfer. Tribology International. 38, 2005, pp. 910-921. [15] NOVÁK, Pavel; ŠERÁK, Jan; VOJTĚCH, Dalibor, aj. Výroba, vlastnosti a použití aluminidů. Strojírenská technologie, 2011, roč. 16, č. 4, s. 71 – 76. ISSN 1211-4162 [16] SHAO – YUN FU et al. Effects of particle size, particle/matrix interface adhesion and particle loading on mechanical properties of particulate–polymer composites. Composites Science and Technology, 39 (2008), s. 933 – 961. [17] SURESHA, B.; RAVI KUMAR, B. N. Two-body Abrasive Wear Behavior of Particulate Filled Polyamide66/Polypropylene Nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science. Vol. 119. 2292-2301.

13



ISSN 1211–4162

[18] VALÁŠEK, Petr.; MÜLLER, Miroslav. Vliv plniva na bázi odpadního abraziva z otryskávání na pevnostní charakteristiky polymerních částicových kompozitů, Strojírenská technologie, 2011, roč. 16, č. 1, s. 36 – 39. ISSN 1211-4162 [19] VOJTĚCH, Dalibor. Materiály a jejich mezní stavy. Praha: VŠCHT, 2010, 212 s. ISBN 978-80-7080-741-5

Poděkování: Tento příspěvek vznikl v rámci řešení grantu IGA TF ČZU „Výzkum a vývoj nekovových a kovových materiálů z hlediska jejich odolnosti vůči opotřebení“ číslo 31140/1312/3116.

Abstract Article: Mechanical qualities and „two-body“ abrasive wear of polymeric particle composites Author:

Jiří Kejval, MSc. Assoc. Prof. Miroslav Müller, MSc., Ph.D. Petr Henc, MSc.

Workplace: Department of Material Science and Manufacturing Technology, Faculty of Engineering, CULS Prague Keywords: Al2O3, mechanical qualities, polymeric particle composite, two-body abrasive wear Basic presumption of the human society development is a material research and connected technologies. A knowledge of the material behaviour and mutual interaction is essentials for an optimum choice of materials and their mutual combinations. Plastics and materials on their basis further improved are a dynamic developing group of materials. This group contains also polymeric composites synergically combining mechanical qualities of a reinforcing phasis and suitable properties of matrix. The aim of the study is the evaluation of mechanical qualities and an abrasive wear resistance of materials based on a polymer and Al2O3 of variable concentrations. The paper states laboratory results of the tensile strength, the Shore D hardness, the impact strength and the two-body abrasive wear. The laboratory experiment results proved increasing but also decreasing trend of single mechanical qualities depending on a variability of the filler concentration. Fig. 1 shows the influence of the concentration of the filler Al2O3 of F1200 grit size on the impact strength. The decreasing trend can be seen. The macroscopic view on a failure area of the composite with 20 % concentration after carrying out the impact strength test is visible in fig. 2. Fig. 3 presents the influence of the concentration of the filler Al2O3 of F1200 grit size on the tensile strength. Also the decreasing trend can be seen. Fig. 4 shows the increasing trend of the Shore D hardness. The essential point of view is 50 % concentration at which the relative balance of the hardness values occurred. Tested composite systems showed the linear fall of the mass losses that is abrasive wear resistance accrual with increasing concentration of the filler (fig. 5).



Rukopis příspěvku předán 09. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 06. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Antonín Kuta, CSc. a doc. Ing. Karel Stoklasa, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-09. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-06. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Antonin Kuta, MSc., Ph.D. and Assoc. Prof. Karel Stoklasa, MSc., Ph.D.

14



ISSN 1211–4162

Integrita povrchu dynamicky namáhaných komponent dekantační odstředivky Kolařík Kamil, Ing. Ph.D., Katedra inženýrství pevných látek, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, ČVUT v Praze. E-mail: [email protected] Beránek Libor, Ing. Ph.D., Ústav technologie obrábění, projektování a metrologie, Fakulta strojní, ČVUT v Praze. E-mail: [email protected] V současné době probíhá ve společnosti První brněnská strojírna Velká Bíteš, a. s., která je významným českým producentem dekantačních odstředivek, ve spolupráci s Českým vysokým učením technickým v Praze vývoj nového typu dekantační odstředivky. Cílem je nejen zvýšení účinnosti odvodňování kalů a celkové snížení energetické náročnosti na provoz odstředivky, ale také zlepšení ekonomické efektivnosti výroby optimalizací technicko-organizačních podmínek. Problematika vývoje je řešena komplexně i z pohledu výzkumu technologických podmínek pro obrábění korozivzdorných ocelí s ohledem na integritu povrchu, zejména průběh zbytkových napětí v povrchových vrstvách po obrobení, neboť je prokázáno, že průběh zbytkových napětí významně ovlivňuje životnost součástí při dynamickém namáhání. V rámci tohoto výzkumu byla provedena rentgenografická difrakční analýza zbytkových napětí a fázového složení na površích zvolených zkušebních vzorků v závislosti na technologických podmínkách obrábění doplněná o studium dalších charakteristik integrity povrchu jako jsou analýza profilu drsnosti a parametry Barkhausenova šumu. Klíčová slova: dekantační odstředivka, integrita povrchu, zbytková napětí

Poděkování Tento výzkum byl podpořen projektem MPO FR—TI3/711 Výzkum a vývoj konstrukce a technologie výroby systému na čištění komunálních a průmyslových kalů na odstředivém principu.

Literatura [1] JANG, D. Y.; WATKINS, T. R.; KOZACZEK, K. J.; HUBBARD, C. R. and CAVIN, O. B. Surface residual stresses in machined austenitic stainless steel, Wear 194 (1996) 168-173. [2] SAOUBI, R. M.; OUETRO, J. C.; CHANGEUX, B. J.; LEBRUN, L. A.; MORAO, D. Residual stress analysis in orthodonal machining of standard and resulfurized AISI 316L steel, J. Mat. Proc. Techn. 96 (1999) 225-233. [3] BORDINASSI, É. C.; ALMEIDA FILHO, C. O. C.; DELIJAICOV, S.; BATALHA, G. F.; STIPKOVIC FILHO, M. Study of the surface integrity in a super duplex stainless steel after turning. In: 4 Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação, 2007, Estância de São Pedro. Anais do 4 Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação, 2007. p. 110. [4] ABUKU, S.; CULLITY, R.D. A Magnetic Method for the Determination of Residual Stress, Exp. Mech. 11, 1971 [5] WITHERS, P. J. and BHANDHESIA, H. K., Residual stress – part 1, Materials Science and Technology, 14(4), pp. 355-365 (2001). ISSN 0267-0836. [6] http://www.stresstechgroup.com/. [7] KRAUS, I.; GANEV, N. Technické aplikace difrakční analýzy, Vydavatelství ČVUT, Praha 2004. [8] ICDD, Power Difraction File Sets 1 – 45, Neston Square Corporated Campus, Pensnnylvania, 1995. [9] HILL, R. J. and HOWARD, C. J.: A computer program for Rietveld analysis of fixed wavelength X – ray and neutron diffraction patterns, Australian. [10] NECKÁŘ, F.; KVASNIČKA, I. Vybrané statě z úběru materiálu, Vydavatelství ČVUT, Praha 1991. [11] NESLUŠAN, M. aj. Kvalita obrobeného povrchu. Experimentálne metody v triskovom obrabaní. 1.vyd. Žilina : EDIS, 2007. 343 s. ISBN 978-80-80-70-711-8. Kapitola 3.2, s. 68-98. [12] JERSÁK, J.; GANEV, N. et al. Integrita povrchu po frézování kalené ložiskové oceli, Strojírenská technologie, 2009. Str. 13-20, ISSN 1211-4162. [13] BUNBÁLEK, L. Zbytková napětí určovaná pomcí Barkhausenova šumu, Strojírenská technologie, 2004. Str. 11-15, ISSN 1211-4162.

15



ISSN 1211–4162

Abstract Article:

The surface integrity of dynamically loaded components of decanter centrifuge

Authors:

Kolarik Kamil, MSc., Ph.D. Beranek Libor, MSc., Ph.D.

Workplace:

Faculty of Mechanical Engineering, Czech Technical University in Prague Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague

Keywords:

decanter centrifuge, surface integrity, residual stress

První brněnská strojírna Velká Bíteš, a. s. as an important Czech producer of decanting centrifuges is developing a new type of decanter centrifuge, in cooperation with the Czech Technical University in Prague. The aim is not only to increase the effectiveness of dewatering and overall reduction of energy consumption for the operation of the centrifuge, but also to improve economic efficiency by optimizing the production of technical and organizational conditions. The issue of development is dealt comprehensively also from the perspective of research and technological conditions for machining stainless steels with regard to the integrity of the surface, in particular course of residual stress in the surface layers after machining, as it is proven that the process of machining significantly affects the residual stress component life under dynamic loads. In the case of rotor of decanter centrifuge maximum stress from the external forces is on its surface (due to centrifugal forces – revolutions about 4000 per minute). Also the possibility of deformation of the grains and the probability of vacancy disorders is highest there. Analysis of stress disorders on similar components showed that the limit state depends closely on the local properties of the material in a most stressed place (surface layer) and not at the average properties of the whole section, as described for example by a classical tensile test. Residual stresses are superimposed with embedded tensions and contribute according to its character to prolong life or on the contrary, significantly reduced it both in terms of dynamic stress and also in terms of wear resistance and corrosion resistance. The design of the rotor newly introduce duplex steel in order to achieve better wear resistance and durability, but these materials are prone to mechanical reinforcement during machining and thus changes the mechanical properties of formed surface layers. In the year 2011 the research was carried out by X-ray diffraction analysis of residual stress and phase composition on the surfaces of selected specimens, depending on the technological cutting conditions coupled with further study of surface integrity characteristics such as analysis of roughness profile parameters and parameters of Barkhausen noise.



Rukopis příspěvku předán 21. 12. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 10. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. Ing. Karel Kocman, DrSc. a doc. Ing. Jan Jersák, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-12-21. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-10. The reviewers of this paper: Prof. Karel Kocman, MSc., Sc.D. and Assoc. Prof. Jan Jersak, MSc., Ph.D.

16



ISSN 1211–4162

Skladování kulatiny ovlivňuje výtěžnost a teda i zisk Krajčovičová Mária Ing., PhD., Katedra drevárskych strojov a zariadení, Fakulta environmentálnej a výrobnej techniky, Technická univerzita vo Zvolene Článek se zabývá problematikou nastavení procesu výroby při prvotním zpracování kulatiny. Poukazuje hlavně na to, jak je důležité správně uskladnit kulatinu a jaký to má vliv na výtěžnost a samozřejmě i celkový ekonomický výsledek, přestože jsou tam i jiné faktory, které tento výsledek ovlivňují. Výsledky, které jsou v něm prezentované, je možné aplikovat při nastavení požadovaných vstupních podmínek na každý výrobní proces. V příspěvku je stručně zhodnocena jedna z možností aplikace. Klíčová slova: výrobní proces, manipulace s materiálem, optimalizace, matematické metody Tento článek vznikl na bázi řešení interního projektu IPA 23/2011 na TU ve Zvolenu.

Literatura [1] KRUTEL, F., DETVAJ, J. Technológia piliarskej výroby. Zvolen : Technická univerzita vo Zvolene v edičnom stredisku, 1990. ISBN 80-228-0061-9 [2] MIKOLÁŠIK, Ľ. Drevárske stroje a zariadenia. Bratislava : ALFA - vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry Bratislava, 1981. [3] MINÁRIK, M. Podklady pre konštrukčné riešenie sekačky. Zborník z VI. Medzinárodnej konferencie mladých, 2004, 9s. ISBN 80-8069-422-2. [4]

NÁPRSTKOVÁ, N., NEDVĚD, F. The rationalization of Production for folding Brakes in concrete Manufacture. Toyotarity. Realization of production/service processes, 2009, s. 123-132. ISBN 978-966-1507-08-0.

[5] NAVRÁTIL, A. Technológia spracovania dreva I. ALFA - Bratislava, 1985 [6] PAVLENKA, M. Záväzný technologický predpis. Drevovýroba Rojík s.r.o. Liptovská Teplá, 1996. [7] POKORNÝ, P. Systémy zvyšování efektivnosti malých podniku. Strojírenská technologie IV. 1999/1. ISSN 12114162. s. 18-26 [8] ŠÁRIKOVÁ, A., DETVAJ, J., DUDASOVÁ, V. Kvantitatívno – kvalitatívna výťaž piliarskych výrobkov z ihličnatej suroviny. Zvolen: Vydavateľstvo TU Zvolen, 1995. ISBN 80-228-0436-3. [9] ŠTUSEK, J. Rízení práce ve strojírenském podniku. Strojírenská technologie X. 2005/3. ISSN 1211-4162, s. 16-21.

Abstract Article: Optimal material storage for getting the best yield Author:

Krajčovičová Mária, MSc. PhD

Workplace: Faculty of environmental and manufacturing technology Department of wood machines and equipment Keywords: optimization, manipulation with material, production, mathematical methods The final evaluation of the proposal in terms of modernization of sawmills to improve the quality, yield and capacity; it was a very good result. Very interesting would be to track the results as reflected in several operations which were indeed applied. The ideal situation is never achieved, but closer to it can be. Matter of fact, success also depends on the amount and type of orders. Therefore, it is always necessary saw plan adapted to these requirements, which may reduce the calculated values, thereby reducing yields and final results will be weaker. Is now very important input into the process of cutting directly on the stock, has a rational storage affects the entire production process. Addressing the practical part was based on existing data that company. Based on the current state, which is first evaluated in the following steps is designed to resolve them. In addition to significant planned changes in the production process is also recommended upgrading the grading of logs in stock as well as introducing some new equipment for production, for example, debarked. Success depends on the quantity and type of orders. It is always necessary saw plan to adapt these requirements, you can affect the calculated values, which reduces yields and final results will be worse. As the results of the removals to increase

17



ISSN 1211–4162

production capacity has a great influence to what is a timber that not only quality but also size. Very important is the particular intervention in the process of cutting straight to the store where no rational storage affects the entire production process. The results obtained showed calculations, and yield loss is greatly influenced by just setting the whole process. It is recognized that technology and technique as well as the organizing process, material flow affect the final quality is not only economically but also result.



Rukopis příspěvku předán 17. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 03. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Václav Cibulka, CSc. a doc. Dr. Ing. František Manlig

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-17. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-03. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Vaclav Cibulka, MSc., Ph.D. and Assoc. Prof. Dr. Frantisek Manlig, MSc.

18



ISSN 1211–4162

Technologické aspekty při výrobě miniaturizovaný součástí Kurňava Tomáš, Ing., Stančeková Dana, doc. Ing. PhD., Czán, Andrej, doc. Ing. PhD. Fakulta Strojnícka, Katedra obrábania a výrobnej techniky, Žilinská Univerzita, Slovenská republika E-mail: [email protected]; [email protected] Práce se zaměřuje aspekty při obrábění malých součástí z težkoobrobitelných materiálu pro medicínu, automobilového průmyslu apod. Úvodní část obsahuje přehled současného stavu řešící problematiku výroby miniaturních součástí na CNC strojích. V experimentální části jsou zpracovány výsledky měření opotřebení vrtáků u obrábění zkoumané součástky. Práce může sloužit jako podpora řešení problému. Tato práce souvisí s projektem Žilinské univerzity s číslem OPVaV-2009/2.2/04-SORO (26220220101). Jeho název je,, Inteligentní systém pro nedestruktivní technologie pro hodnocení funkčních vlastností součástí X-ray difraktometriou ". Hlavní cíl projektu je transformovat nové nedestruktivní technologie pro přenos poznatků do průmyslové praxe v oblasti hodnocení funkčních vlastností v povrchových a podpovrchových vrstvách nedestruktivními technologiemi. Klíčová slova: miniaturní obrábění, CNC soustruh, soustružení, opotřebení

Literatura [1] MIČIETOVÁ, A. – ČILLIKOVÁ, M. 2009. Technológia – obrábanie. 1. vydanie. Žilina: EDIS, 2009. 486 s. ISBN 978-80-554-0010-5 [2] VASILKO, K. a kol. 2006. Top trendy v obrábaní III. časť – Technológia obrábania. Žilina: MEDIA/ST, 2006. 214 strán. ISBN: 80-968954-2-7 [3] http://www.industry-central.eu/sk/clanky/strojarstvo/85-trendy-v-obrabani-malych-suiastok[cit. 10.02.2011] [4] CEP, R., KOURIL, K., MRKVICA, I., JANASEK, I., PROCHAZKA, J.: Zkoušky nastroju Kyocera v podminkach prerušovaneho rezu. Strojirenska technologie XV, 2010/3, s - 51-58, ISSN 1211-4162. [5] LUKOVICS, I., BILEK, O., HOLEMY, S.: Aplikace sintrovaneho korundu ve vyrobe naradi. Strojirenska technologie XV – 2010/3, s – 27-34, ISSN 1211-4162.

Abstract Article:

Technological aspects in the production of miniaturized parts

Author:

Kurňava Tomáš, MSc. Stančeková Dana, Assoc. Prof., MSc., PhD. Czán Andrej, Assoc Prof., MSc., PhD.

Workplace:

Fakulta Strojnícka, Katedra obrábania a výrobnej techniky, Žilinská Univerzita, Slovenská republika

Keywords:

Swiss machining, CNC lathe, drilling, wear

The article deals with aspects in machining small parts from hardly machine materials for medical, automotive etc. The theoretical part contains an overview of the current situation of the solved problem. In the experimental clause are processed results of drill wear and in machining examined part. This article can be used as support for the solution of problems in the production of miniaturized parts. This work is related to the project with the University of Zilina OPVaV-2009/2.2/04-SORO number (26220220101). His name is “intelligent system for nondes-tructive technologies on evaluation for the functional properties of components of X-ray diffraction ". The main aim of the project is to transform the new non-destructive technology, to transfer knowledge into industrial practice in the area of evaluation of functional properties in surface and subsurface layers by non-destructive techniques.



Rukopis příspěvku předán 17. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 03. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Václav Cibulka, CSc. a doc. Dr. Ing. František Manlig

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-17. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-03. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Vaclav Cibulka, MSc., Ph.D. and Assoc. Prof. Dr. Frantisek Manlig, MSc.

19



ISSN 1211–4162

Vliv technologie obrábění na únosnost vrubové součásti Lattner Michal, Ing., Holešovský František, prof. Dr. Ing. Katedra technologií a materiálového inženýrství, FVTM UJEP v Ústí nad Labem. Pasteurova 3334/7, 400 01 Ústí n. Labem. Email: [email protected], [email protected] Předmětem důležitého zkoumání současné doby jsou konstrukční vruby na součástech, které se denně zatěžují. Jelikož jsou konstrukční vruby významným koncentrátorem napětí, je nutné považovat tuto problematiku za velmi důležitou. Značnou roli na tom, jak se bude chovat součást při dynamické zatěžování, mají řezné podmínky a technologie obrábění. Současné podmínky ovlivňují velikost zbytkových napětí, změny struktury, tvrdost povrchu a tvoření trhlin. U mnoha součástí nalézáme nejrůznější typy konstrukčních vrubů. Jakékoliv porušení tvaru součásti, vytvoření průřezu, otvoru nebo drážky vyvolává v materiálu nerovnoměrné rozložení napětí. Každá technologie obrábění zanechává na povrchu součásti vlastní trhlinky, stopy po nástroji, což představuje charakter vrubu, místo kde dochází ke koncentraci napětí. Je třeba podotknout, že nesprávně použitá technologie obrábění, může zásadně rozhodnou budoucí životnosti součásti. Často i životnosti celého systému, kde se součást nachází. Klíčová slova: vruby, dynamické namáhání, broušení, životnost

Poděkování Tento projekt vzniká za přispění GAČR 101/09/0504.

Literatura [1] BUMBÁLEK, Leoš: Importance of Surface Structure for the Function of Machined Surface. Manufacturing Technology, vol. 1 (2001), p. 10 – 15. [2] HASHIMOTO, F; GUO, Y. B.; WARREN, A. W.: Surface Integrity Difference between Hard Turned and Ground Surfaces and Its Impact on Fatigue Life. Annals of the CIRP, vol. 55/1/2006 [3] HOLEŠOVSKÝ, František; NOVÁK, Martin: New knowledge in Properties of Ground Surfaces. Manufacturing Engineering, No. 2/2010, vol. IX., FVT Prešov, Slovensko, pp.17-21, ISSN 1335-7972 [4] HOLEŠOVSKÝ, František: Formation and meaning of residual stress of ground surfaces. International Journal Of Computational Materials Science and Surface Engineering, No. 1, vol. 3 (2010) p.52-63, ISSN 1753-3465 [5] HOLEŠOVSKÝ, František; HRALA, Michal; ZELENKOVÁ, Jana: Ground Surface – Formation and Changes at Dyna-mical Loading. Manufacturing Engineering, 2/2006, p. 13-17, ISSN 1335-7972 [6] HOLEŠOVSKÝ, František; HRALA, Michal; ZELENKOVÁ, Jana: Properties of Ground Surfaces and Significance of Grinding Process. Proceedings 4th International Congress ICPM (2007), Kielce, Poland, p.23-27, ISBN 978-8388906-91-6 [7] HOLEŠOVSKÝ, František; HRALA, Michal; ZELENKOVÁ, Jana: Changes of Ground Surface Properties at Dynamical Loading. Technological Engineering, 2/2007, ISSN 1336-5967 [8] MALKIN, Stephen: Grinding Technology – Theory and applications of machining with abrasives, SME, Deaborn, Michigan (1989) [9] MARINESCU, D. Ioan; HITCHINER, Mike. etc.: Handbook of Machining with Grinding Wheels. CRC Press, Taylor&Francis Group, New York [10] MORGAN, N. Michael; JENKINSON, I. D.: Advances in Manufacturing Technology – XX. Proceeding Of John Mores University, Liverpool (2006) [11] RŮŽIČKA, M: Search for Multiaxial Fatigue Solution. In: Fatigue 2006 - Delegate Manual. Oxford: (2006) p. 152-153

Elsevier

[12] MARINESCU D. Ioan; ROWE, W. Brian; DIMITROV Boris., INASAKI Ichiro., Tribology of abrasive machining processes. William Andrew, Inc.. United States. 2004. ISBN: 0-8155-1490-5

Abstract Article :

Influence of technology on the cutting load capacity of notched components

20



ISSN 1211–4162

Author:

Michal Lattner, MSc., Frantisek Holesovsky, Prof., Ph.D., MSc.

Workplace:

Faculty of Technology and Production Management, JEPU in Ústí nad Labem, Czech Republic

Keywords:

notches, dynamical load, grinding, durability

This paper is focus on a problem of construction notches and possibility of finishing method influence durability of components. Foundation of cutting condition and technology for machinings surface and creating notch is important for future durability of components. In many parts we find various types of structural notches. Any violation of the shape of components, creating a cross-section, hole or groove in the material causes uneven stress distribution. Each machining leaves on the surface of components small cracks, tool marks, which represents the character of the notch, the place where stress concentration occurs Correct using technology certainly brings not only increase safety, increase durability of components, but also provides material savings. The results provided by the experiment showed that during the cyclic load of 630 – 550 MPa the test rods with ground notch and surface sustained an order more cycles than the test rods with turned notches. The supposition of influencing the life cycle by the way of final finishing a notch was thus confirmed. For further investigation of specimens under dynamic loading, I would rather focus on the production of notch using abrasives, which positively affect the durability of the components. In different roughness values between turning and ground notch, the effect of roughness on the durability of components not shown. In all probability, we can assume that the influence of component durability will be depend on other factors such as the choice of a suitable type of abrasive grains, residual stress and the cutting conditions. However is necessary to investigate this area more and deeply. Testing of samples at a lower stress is precisely during the examination. However, we can confirm that the number of cycles at the moment is 1000 times higher than at higher stress.



Rukopis příspěvku předán 11. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 11. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. dr. h.c. Ing. Karol Vasilko, DrSc. a doc. Ing. Martin Vrabec, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-11. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-11. The reviewers of this paper: Prof. Dr. h.c. Karol Vasilko, MSc., Sc.D. and Assoc. Prof. Martin Vrabec, MSc., Ph.D.

21



ISSN 1211–4162

The influence of process fluids from PARAMO a.s. on the surface roughness in turning Licek Roman, Ing., Popov Alexey, prof. Dr. Ing., Department of Machining and Assembly, Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Liberec Industry in the CR is still increasing demands to improve the surface quality of machine parts. Process fluids are in fact able to significantly improve the surface quality of machine parts. Nowadays we have a lot of available process fluids on the market from Paramo a.s., which is one of the largest suppliers of process fluids in the country. This article deals with the assessment process fluids from the company PARAMO as in terms of roughness of the machined surface during feed turning. Users of process fluids can successfully use these results in practice. Keywords: process fluid, roughness, turning, built-up-edge, feed

Acknowledgement This paper relates to the work on the SGS project which is financed by MŠMT ČR.

References [1] BARTUŠEK, T. Účinek procesní kapaliny na technologii broušení a kvalitu obrobených součástí. [Diplomová práce]. Liberec: TU v Liberci, 2008. 67 s. [2] LIEMERT, G., DRÁBEK , F., ONDRA, O., VAVŘÍK I., Obrábění, Praha 1974, 352 s., ISBN 04-231-74. [3] KREMANOVÁ, B., MÁDL, J., RÁZEK, V., KOUTNÝ, V. Vývoj nových technologických kapalin na bázi prírodních surovin. Strojírenská technologie. Rec. I. Kvasnička. roč. 12, červen 2007, č. 2. s. 18 - 23. ISSN 1211-4162. [4] MEČIAROVÁ, J., JERSÁK, J. Humánní aspekty používání procesních kapalin. Strojírenská technologie. Rec. J. Mádl. roč. XI, prosinec 2006, č. 4. s. 4 - 8. ISSN 1211-4162. [5] NECKÁŘ, F., KVASNIČKA, I. Vybrané statě z úběru materiálu. Rec. J. Gazda. 1. vyd. Praha: ES ČVUT, 1991. 88 s. ISBN 80-01-00696-4. [6] RÁZEK, V., MÁDL, J., KOUTNÝ, V. Metody zkoušení vlastností řezných kapalin. Strojírenská technologie. Rec. I. Kvasnička. roč. 8, září 2003, č. 3. s. 21 - 24. ISSN 1211-4162. [7] REJZEK, M. Účinek procesní kapaliny na technologii soustružení a kvalitu obrobených součástí. [Bakalářská práce]. Liberec: TU v Liberci, 2009. 55 s. [8] SANDVIK Coromant, Sandviken: Příručka obrábění - kniha pro praktiky. Překlad M. Kudela. -. vyd. 1997. 800 s. ISBN 91-972299-4-6. [9] JERSÁK, J., REJZEK, M., Účinek procesní kapaliny na proces soustružení a vybrané parametry integrity povrchu. Strojírenská technologie. Rec. K. Vasilko. roč. 12, duben 2011, č. 2. s.17 - 23. ISSN 1211-4162. [10] ČUBAN J, KOVALČÍK J., Comparison of coated carbide cutting tool inserts used in machining of cylinder liners made of grey cast iron. Manufacturing Technology, Volume IX, December 2009, s.23-31, ISSN 1213248-9. [11] KOVALČÍK J., Comparison of cutting tool insert´s made of oxide cutting ceramic machining of grey cast iron.. Manufacturing Technology, Volume IX, December 2009, s.57-67, ISSN 1213248-9. [12] Paramo, a.s., Katalog výrobků Paramo. [online]. 2010. [cit. 1. listopad 2011]. Dostupné na: http://www.paramo.cz/.

Abstrakt Článek:

Výběr procesních kapalin od společnosti Paramo a.s. na drsnost povrchu při soustružení

Autoři:

Licek Roman, MSc. Popov Alexey, prof. Dr., MSc.

Pracoviště:

Fakulta strojní, katedra obrábění a montáže, TU v Liberci

Klíčová slova: procesní kapaliny, drsnost, soustružení, nárůstek, posuv

22



ISSN 1211–4162

Procesní kapaliny jsou schopny ve skutečnosti významným způsobem zlepšit kvalitu povrchu strojních součástí. V současné době je na trhu k dispozici několik procesních kapalin od firmy PARAMO a.s., která je jedním z největších dodavatelů procesních kapalin v ČR. Tento příspěvek se zabývá posouzením procesních kapalin od firmy PARAMO a.s. z hlediska drsnosti obráběného povrchu při podélném soustružení. Experimentální měření bylo realizováno v laboratořích katedry obrábění a montáže na TU v Liberci. Soustružení probíhalo na vzorku z konstrukční oceli 16MnCr5 viz. obr. 1. Ke zkouškám byl použit univerzální soustruh S1-250 /1000 se soustružnickým nožem CTAPR 2020 K16 KT 834 osazený vyměnitelnou břitovou destičkou TPUN 16 0304 S30 ze slinutého karbidu. Pro experimenty byly použity různé druhy procesních kapalin od společnosti Paramo a.s. Pardubice. Koncentrace kapaliny byla kontrolovaná speciálním přístrojem – refraktometrem Brix 0-18% ATC, s přesností ± 0,15%, hodnota koncentrace pro měření byla udržována na 4 % hranici. Procesní média byla posuzována z hlediska pohledu vlivu na jakost obrobeného povrchu, kde byla hodnocena drsnost povrchu. Drsnost povrchu patří mezi veličiny charakterizující kvalitu obrobeného povrchu. Ze všech experimentů je možné konstatovat, že z hlediska drsnosti povrchu v závislosti na posuvu existuje velký rozdíl obrábění s procesní kapalinou a bez procesní kapaliny. Při obrábění s procesní kapalinou, lze doporučit procesní kapalinu Paramo SK 220, která vychází z hlediska aritmetické úchylky posuzovaného profilu Ra nejlépe při všech použitých posuvech (viz. obr. 3, 4, 5). Dále při těchto zkouškách bylo zjištěno, že nejlepší aritmetické úchylky posuzovaného profilu Ra se dosáhne při posuvu 0,05 mm viz. obr. 6. Uživatelé procesních kapalin mohou tyto výsledky úspěšně používat v praxi. Tento článek souvisí s řešením projektu SGS, který je podporován MŠMT ČR.



Rukopis příspěvku předán 22. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 13. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. dr. h.c. Ing. Karol Vasilko, DrSc. a prof. Ing. Kan Mádl, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-22. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-13. The reviewers of this paper: Prof. Dr. h.c. Karol Vasilko, MSc., Sc.D. and Prof. Jan Madl, MSc., Ph.D.

23



ISSN 1211–4162

Metodika sledování délkové roztažnosti a stanovení součinitele teplotní roztažnosti vybraných slévárenských slitin Machuta Jiří, Ing. Ph.D. Fakulta strojní, Katedra strojírenské technologie, TU v Liberci Nová Iva, prof. Ing. CSc., Fakulta strojní, Katedra strojírenské technologie, TU v Liberci Kovy a slitiny kovů vykazují nejrůznější vlastnosti, které jsou dány především jejich chemickým složením a strukturou. Při posuzování použitelnosti kovů a jejich slitin v technické praxi dělíme tyto vlastnosti na fyzikální, chemické, mechanické a technologické. Jednou z vlastností, která má velký význam pro technickou aplikaci kovů a jejich slitin je právě teplotní roztažnost. Tato fyzikální vlastnost je důležitá u materiálů, které jsou při své funkci tepelně zatěžovány. K těmto materiálům se řadí některé slitiny hliníku, litiny, oceli atd. Jak je technické veřejnosti známo, ke sledování teplotní roztažnosti látek slouží přístroje zvané dilatometry, které mohou být různých konstrukcí např. podle tvaru zkušebního vzorku. Sledováním tepelně fyzikálních vlastností, včetně teplotní vodivosti vybraných technických materiálů a stanovení součinitele teplotní roztažnosti (smrštivosti) se v poslední době zabýváme na našem pracovišti – Katedře strojírenské technologie, FS – TU v Liberci. Klíčová slova: Délková teplotní roztažnost, součinitel teplotní roztažnosti, fyzikální vlastnosti

Poděkování Příspěvek vznikl s podporou projektu TUL SGS 2822.

Literatura [1] KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J.: Tabulky vybraných vlastností kovů. VŠB Ostrava 1979. [2] PÍŠEK, F. a kol.: Nauka o materiálu I (Nauka o kovech 3. svazek – Neželezné kovy), druhé, rozšířené, zcela přepracované vydání. Praha, 1968. [3] KALOUSEK, J., KALOUSKOVÁ, G., HOLUBEC, Z.: Fyzikální chemie metalurgických procesů. [Skripta]. FS, VŠST Liberec 1990. [4] PETRŽELA, L.: Slévárenské formovací látky. 1. vyd. Praha 1955. [5] RUSÍN, K.: Formovací hmoty. [Skripta]. Praha 1972. [6] NOVÁ I.: Tepelné procesy ve slévárenských formách, TU v Liberci 2002. [7] MEDVĚDĚV, J. I.: Gazy v litějnoj forme. 1. vyd. Moskva 1965. [8] ČERNOCH, S.: Strojně technická příručka. Třetí, upravené vydání, Praha 1977. [9] MACHUTA, J.: Sledování vlastností formovacích a jádrových směsí během jejich tepelného namáhání [Disertační práce], FS- TU v Liberci, Liberec 2010. [10] JERSÁK, J., MLYNÁŘ, J.: Metodika zkoušek obrobitelnosti hliníkových slitin. Strojírenská technologie, XIII., červen 2008, str. 13-18, ISSN 1211-4162. [11] MICHNA, Š., VOJTĚCH, D., MAJRICH, P.: Problematika kvality AI taveniny pri lití automobilových disku. Strojírenská technologie, XIII., září 2008, str. 17-23, ISSN 1211-4162.

Abstract Article:

Methodology for monitoring of linear thermal dilatation and determination coefficient of thermal dilatation of selected foundry alloys

Author:

Machuta Jiří, M.Sc., Ph.D. Nová Iva, Prof., M.Sc., Sc.D.

Workplace: Faculty of Mechanical Engineering, TU of Liberec Faculty of Mechanical Engineering, TU of Liberec Keywords:

thermal dilatation, coefficient of thermal dilatation, physical properties

Metals and metal alloys show various properties that are mainly due to their chemical composition and structure. In the considering of applicability metals and their alloys in engineering practice we divide these properties to physical, chemical, mechanical and technological. One property that is very important for technical applications of metals and their alloys is just

24



ISSN 1211–4162

thermal dilatation. This physical property is very important for materials that are during their function loads of the heat. Equations 1.1 -1.8 reflect the development calculations of physical dependencies values leading to the real calculation of the coefficient of thermal dilatation and the possibility of entries. Equation 2.1 shows the relation used to calculate the coefficients of thermal dilatation for the experimental measuring of this article. Table No. 1 shows values of coefficient of thermal expansion α and melting temperatures of selected metallic materials. Figure No. 1 shows scheme of used dilatometer constructed at KSP TU of Liberec. Figure No. 2 shows temperature dependence of the sample dilation Ø 8 x 50 mm alloy AlSi12CuMgNi during the gradual heating of the sample. Figure No. 3 shows temperature dependence of the sample dilation Ø 5 x 50 mm during the gradual heating of the sample too. Table No. 2 shows values of coefficient of thermal expansion α and melting temperatures of selected materials. These materials include some of the aluminium, iron, steel, etc. For monitoring of thermal dilatation materials used devices called dilatometer. This device may be of various constructions such as the shape of the sample. By monitoring the thermal physical properties, including thermal conductivity of selected technical materials and determination of coefficient of thermal dilatation (Shrinkage) has recently deal with in our department - the Department of Engineering Technology, FS – TU of Liberec.



Rukopis příspěvku předán 08. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 27. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Dana Bolibrchuová, PhD. a prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-08. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-27. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Dana Bolibruchova, MSc., PhD. and Prof. Dr. Dalibor Vojtech, MSc.

25



ISSN 1211–4162

Konstrukční návrh a výroba kuželového klínu pro štípání dřeva Mečiarová Júlia, Ing. PhD., Katedra výrobných technológií a materiálov, FEVT TU vo Zvolene Minárik Marián, Ing. PhD., Katedra mechaniky a strojníctva, FEVT TU vo Zvolene Topení pevnými palivy a speciálně dřevem patří bez pochyby k nejběžnějším a nejžádanějším druhům topení na chalupách a ve venkovských oblastech. Se zvyšujícími se cenami energie se toto tradiční palivo stále víc uplatňuje i v běžných rodinných domech. Jedním z hlavních problémů, se kterými se je potřebné při tomto druhu topení vypořádat, je příprava dřeva. Velmi užitečnou pomůckou pro tento účel je štípačka dřeva. Součástí takového zařízení je klín, který se otáčí a zavrtává do dřevného materiálu vyšší rychlostí a tím ho štípe. Klín má tvar kužele a měl by být vyroben z pevného a houževnatého kovového materiálu. Tento článek má za úkol najít vhodný materiál pro výrobu štípacího klínu a také navrhnout parametry, které jsou pro jeho výrobu důležité a měli by být optimalizovány. Klíčová slova: materiál, kuželový štípací klín, konstrukční ocele, štípání dřeva

Literatura [12] Topení dřevem není prožitek. [online]. [cit-7-11-2011]. Dostupné na: . [13] Palivové dřevo. [online]. [cit-5-11-2011]. . [14] KRAJČOVIČOVÁ, M. Introduction into problematic of material flow. Drewno, 2006, vol. 49, nr. 175, s. 45-52. ISSN 1644-3985. [15] Štípačka na dřevo. . [16] LASCO Heu-Technik GmbH, firemní dokumentace. .

[online].

[cit-7-11-2011].

Dostupné

na:

[17] LEINVEBER, J.; VÁVRA, P. Strojnické tabulky. Čtvrté doplněné vydání. Úvaly: Albra, 2008. ISBN 978-80-7361-051-7. [18] LISIČAN, J. Obrábanie a delenie drevných materiálov. Zvolen: Edičné stredisko VŠLD, 1988, 391 s. [19] ŠTEMPEL, Z. a kol. Sekanie dreva a sekačky. Bratislava: SVTL, 1964, 216 s. [20] VALŠIKOV, N. M. Diskovije rubiteľnyje mašiny. Moskva: Lesnaja promišlennosť, 1964, 208 s. [21] ŽEMBERY, K.. Sekačky a sekanie krátkeho drevného odpadu. Bratislava: ŠDVÚ, 1970, 68 s. [22] LUKOVICS, I.; BÍLEK, O. High-speed grinding process results. Manufacturing Technology, 2009, roč. IX, p. 73-81. ISSN 1213248-9. [23] MÁDL, J.; RÁZEK, V.; KOUTNÝ, V. Tvrdé soustružení a vlastnosti povrchu. Manufacturing Technology, 2010, roč. XV, p. 22-27. ISSN 1211-4162. Příspěvek vznikl na základě řešení interního projektu IPA 23/2011 na TU ve Zvoleně.

Abstract Article:

Design of the cone wedge splitter and its manufacturing for log splitting

Author:

Mečiarová Júlia, MSc., Ph.D. Minárik Marián, MSc., Ph.D.

Workplace:

Faculty of Environmental and Manufacturing Technology, TU in Zvolen

Keywords: material, cone wood splitter, construction steels, wood splitting Heating by solid fuels, and especially fuel wood, belongs to the most asked and requested types of heating at cottages. With increasing costs of electric energy and gas, the traditional type of fuel comes into attention also by people living in family houses. One of the main problems by heating is wood dividing as a first operation. A very useful tool for dividing of wood material is a wood splitter. The advantage of wood splitter is its simple production and it is incredibly easy to use and master. The disadvantage of the splitter is the safety. Although a good log splitter can save the operator hours of labor with a maul, it is not possible to make it hundred per cents safe. Only a trained technician should operate a log splitter, because the behaviour of each log cannot be predicted. A safety zone should be established around the splitter to prevent injury from flying splinters of wood.

26



ISSN 1211–4162

One part of this device is a log splitter wedge, which rotates around its axis and screws into the wood by a higher speed and divides it. The wedge has a cone shape and it should be made of hard and ductile material. In this contribution, a determination of material for the wedge has been provided. Three conventional construction steels and one tool steel have been analysed on the basis of required properties. A Martensitic stainless steel has been chosen, because it provides a good corrosion resistance plus increased strength and hardness. It is specified for a wide variety of applications where a good corrosion and hardness in the range of C50 to C54 is required. Applications include cutlery, surgical and dental instruments, scissors, tapes and straight edges, gauges, needle valves, ball check valves, gear shafts, cams, pivots, ball bearings and hand tools. In the next part there has been a force loading analysis of the wedge provided. In addition, the conditions and parameters, which influence the quality of processed material, have been determined. Mentioned material data and forces analysis of log splitter wedge can be used for designing of required dimensions and material characteristics of the wedge in connection to amount of wood mass.



Rukopis příspěvku předán 28. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 13. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Dr. Ing. Ivan Mrkvica a doc. Ing. Miroslav Maňas, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-28. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-13. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Dr. Ivan Mrkvica, MSc., and Assoc. Prof. Miroslav Manas, MSc., Ph.D.

27



ISSN 1211–4162

Optimalizace postupu navrhování montážního procesu Mildorf Lukáš, Ing., TRW Carr s.r.o., Stará Boleslav Noskievičová Darja, Prof. Ing. CSc., Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství VŠB-TU Ostrava Cílem tohoto článku je představit inovovaný postup navrhování montážních procesů a jeho praktickou aplikaci v podmínkách výroby bezpečnostních pásů pro automobily ve firmě TRW Carr, s.r.o., Stará Boleslav. Uspět v konkurenčním boji na poli dodavatelů automobilového průmyslu znamená neustále inovovat základní konstrukci výrobku a nabízet k němu nejrůznější doplňky vyráběné na míru jednotlivého zákazníka. Tyto konstrukční změny s sebou přinášejí také velmi vysoké nároky na zajištění správné a rychlé montáže výrobku a jeho kvalitu. Záměrem inovace postupu navrhování montážních procesů bylo poskytnout projektantům standardizovanou komplexní metodiku pro navrhování nových a optimalizaci stávajících výrobních procesů, jejíž aplikace zaručí maximální naplnění cílů plánování kvality a dosažení očekávaných ekonomických výsledků. Navržená metodika je strukturována do třinácti logicky na sebe navazujících kroků, jejichž výstupy tvoří podklady pro technickou specifikaci navrhované výrobní linky. Zahrnuje řadu matematických, statistických a vizualizačních metod včetně metod plánování kvality včetně lean nástrojů. Klíčová slova: návrh výrobního procesu, Poka-Yoke, FMEA, statistické metody, technická specifikace

Literatura [1] HORÁLEK, V., KŘEPELA, J., MICHÁLEK, J. Statistické řízení procesů SPC, Česká společnost pro jakost, Praha, 2005, 46s. [2] SHINGO, S. Zero Quality Control: Source Inspection and the Poka-Yoke System, Productivity Press, Portland, Oregon, 1986. [3] PLURA, J. Plánování a neustálé zlepšování jakosti, Computer Press, Praha, 2001, 244s. [4] FRANKE,W.,D. FMEA Analýza možností vzniku vad a jejich následků, Česká společnost pro jakost, 1992, 95 s. [5] TRW Automotive, C policy r2 230802 CZ, C.Vývoj výrobku a procesu, D, 2002, 5s. [6] SCHIPPERS,W.A. J. An Integrated Approach to Process Control, Eidhoven University of Technology, International Journal of Production Economics, pp. 93-105, www.elsevier.com/locate/dsw, 2001,12p. [7] TRW Carr s.r.o., L3 C40 01 Stará Boleslav Czech, Tvorba výkonových norem, Stará Boleslav, 2008, 3s. [8] SHIROSE, K. TPM Team Guide, Productivity Press, New York, NY, USA, 1995, 155p. [9] MILDORF, L. Návrh a implementace moderních postupů zvýšení výkonnosti procesu montáže vybraných výrobků, Disertační práce, VŠB-TU Ostrava, 2011, 140s. [10] NĚMEC, M. Přínos metody Six Sigma ke zvyšování efektivity výrobního procesu, Strojírenská technologie, 2011, roč. XVI, č.3, ISSN 1211-4162. [11] NOVOTNÝ, O., PRŮŠEK, A. Optimalizace procesu B6 v podniku Cadence Innovation CZ Libáň, Strojírenská technologie, 2010, roč. XV, č.2, ISSN 1211-4162.

Poděkování Tento příspěvek vznikl v rámci projektu specifického výzkumu řešeného na FMMI VŠB – TU Ostrava (č. SP 2011/57) podporovaného MŠMT ČR.

Abstract Article:

Assembly Process Design Optimalization

Authors:

Mildorf Lukas, MSc. Noskievicova Darja, Prof., MSc., Ph.D.

Workplaces:

TRW Carr s.r.o., Stará Boleslav, Czech Republic Department of Quality Management VŠB Technical University of Ostrava, Czech Republic

28


Keywords:


ISSN 1211–4162

design of assembly process, poka-yoke, FMEA, statistical methods, technical specification

This article focuses on the optimal design of a future assembly process and its practical application in design of a new assembly line for production of three-point safety belts for cars in the automotive company TRW Carr Stara Boleslav, Czech Republic. A success in automotive industry is based on offering a customer an innovative product design realised on the improved production lines. Design changes and customer special requirements bring us the necessity to cover and control a complete assembly process. Therefore a technical specification of an assembly line has to be prepared precisely. The methodology of the right application of current procedures is introduced in thirteen systematic steps. All procedures are known, but the sequence of their usage is new. The process FMEA covers all of the quality items and determines their significance for the assembly process. Definition and a detailed description of the control method application, based on the P-FMEA RPN value is described in the chapters 1.1 and 1.2. A comparison of alternative process steps and an initial MTM analysis give us the inputs for a balanced design of an operator workflow. The line layout visualises the material and work-in-progress handling. It also determines a part orientation in an assy jig and realistic dimensions of working stations. General technical requirements, tenders and acceptance procedures lead the suppliers to build and deliver a line which fulfil all the requirements of the specification. The final chapter with the practical application supports the utility of the model. The results of the practical implementation of the model will bring a production company a robust, reliable and capable assembly process. The methodology provides project engineers a tool how to implement the control procedures into mass production line and how to prepare the technical specification for a new assembly line. The main goals are savings of headcounts, capital expenditures and elimination of assembly line downtimes.



Rukopis příspěvku předán 30. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 20. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Václav Cibluka, CSc. a a doc. Ing. Gejza Horváth, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-30. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-20. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Vaclav Cibulka, MSc., Ph.D. and Assoc Prof. Gejza Horvath, MSc., Ph.D.

29



ISSN 1211–4162

Stanovení zbytkových napětí metodou vířivých proudů Pala Zdenek, Ing., Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, ČVUT v Praze. E-mail: [email protected] Metoda vířivých proudů nepatří mezi příliš rozšířené způsoby určování stavu zbytkové napjatosti. Tento příspěvek si klade za cíl představit tuto nedestruktivní a rychlou metodu, jejíž spolehlivost byla dosud prokázána zejména u balotinovaných niklových a titanových slitin. V článku jsou uvedeny základní fyzikální principy piezorezistivního efektu, který tvoří základ praktického využití metody. Dále jsou detailně popsány algoritmy výpočtu hloubkové distribuce zbytkových napětí v povrchové vrstvě z frekvenčního profilu vodivosti vířivých proudů; jedná se zejména o tzv. přímou a inverzní úlohu vířivých proudů. Využití komerčně dostupných zařízení s vířivými proudy pro měření zbytkových napětí na ně klade vysoké požadavky, které jsou v článku také diskutovány. Podaří-li se zkonstruovat spolehlivou a stabilní experimentální aparaturu včetně nezbytných algoritmů pro zpracování naměřených dat, bude tato metodika představovat atraktivní doplnění rtg tenzometrie. Klíčová slova: zbytková napětí, vířivé proudy, piezorezistivita, termoelastický efekt

Literatura [1] K. KOLAŘÍK, N. GANEV, Z. PALA, J. BARCAL, T. BAKALOVÁ: Investigation of Milled Surfaces of High-alloy Tool Steel in Respect to the Cutting Speed. Manufacturing Technology. 2007, vol. 7, p. 45-50. ISSN 1213-2489. [2] B. BUMBÁLEK, L. BUMBÁLEK: Zbytková napetí a jejich význam pri rešení integrity povrchu. Strojírenská technologie. 2006, vol. XI, č. 3, str. 9-17. [3] J. MADL, H. SUTANTO. Hard Machining and Residual Stresses. Manufacturing Technology. 2007, vol. 7, p. 5-10. [4] ISAAK MAYERGOYZ: Nonlinear diffusion of electromagnetic fields, Academic Press, San Diego, 1998 [5] V. SUBBARAO: Eddy currents in linear and nonlinear media, Omega Scientific Publishers, 1991 [6] W. G. CLARK, W. R. JUNKER: Eddy current measurement of residual stresses in a heavy section steel weldment, In: Nondestructive methods for material property determination, Plenum Press, New York, 1983, 89 – 101 [7] F. YU, P. B. NAGY, Piezoresistive effect for near-surface eddy current residual stress assessment, Review of quantitative non-destructive evaluation, vol. 24, 2005 [8] F. C. SCHENIG, J. A. SOULES, H. CHANG, J. DICILLIO, Eddy current measurement of residual stresses induced by shot peening in titanium Ti-6Al-4V, Materials Evaluation, January 1995, 22 -26 [9] F. YU, P. B. NAGY, Dynamic piezoresistivity calibration for eddy current non-destructive residual stress measurement, Journal of non-destructive evaluation, vol. 24, no. 4, 2005, 143-151 [10] J. FIALA, V. MENTL, P. ŠUTTA: Struktura a vlastnosti materiálů, Academia, Praha 2003 [11] F. YU, P. B. NAGY, Simple analytical approximation for eddy current profiling of the near-surface residual stress in shot-peened metals, Journal of applied physics, vol. 96, no. 2, July 2004 [12] B. A. ABU-NABAH, P. B. NAGY, Iterative inversion method for eddy current profiling of near-surface residual stress in surface-treated metals, NDT&E International 39 (2006), 641-651 [13] B. A. ABU-NABAH, P. B. NAGY, High-frequency eddy current conductivity spectroscopy for residual stress profiling in surface-treated nickel-base superalloys, NDT&E International 40 (2007), 405-418 [14] http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-536902439.536879654.00&cc=US&lc=eng [15] M. P. BLODGETT, F. YU, P. B. NAGY, Eddy current non-destructive residual stress assessment in shot-peened nickel-base superalloys, Review of quantitative nondestructive evaluation, vol. 24, 2005

Abstract Article:

Residual stress determination using eddy currents

Author:

Pala Zdenek, MSc., Ph.D.

Workplace:

Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, CTU in Prague

Keywords:

residual stress, eddy currents, piezoresistivity, thermoelastic effect

30



ISSN 1211–4162

Determination of macroscopic residual stresses and their depth distributions by means of eddy currents is a comparatively new and unorthodox method. The fundaments rest in the piezoresistivity effect, i. e. mutual relation between electrical conductivity and residual and/or load stresses. In the majority of materials, this effect is uneasily isolated from other influences, namely of surface hardness, dislocation density or texture. However, paramagnetic materials exhibit 1 % difference of electrical conductivity between unstressed and highly stressed state and when a sufficiently precise and reliable experimental apparatus is available, the residual stresses can be established. Sadly, ferroelectric materials are virtually immeasurable by eddy currents method due to substantial change of magnetic permeability with existing stresses. So far, credible results have only been obtained on shot-peened nickel and titanium alloys. The aim of this contribution is to summarize physical foundations of the method beginning with one of Maxwell laws and tangibly describing the fundaments of piezoresistivity. The important parameter of the apparent eddy current conductivity and its frequency dependency is explained with the overlap to mathematical algorithms calculating the desired depth profile of macroscopic residual stresses in the surface layer; in particular direct and indirect eddy current problem is described. One of the main obstacles which stand in the way for successful implementation of eddy currents in residual stress analysis it the lack of reputable manufacturer of an apparatus fully dedicated to this method. Since the changes in the measured parameters are almost abysmally small, the requirements for precision are indeed severe. Yet, once such hurdles are overcome, this method distinguished by its non-destructivity will embody a smart supplement to X-ray and neutron diffraction techniques.



Rukopis příspěvku předán 05. 12. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 01. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. RNDr. Bruno Sopko, DrSc. a doc. Ing. Jiří Rez, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-12-05. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-01. The reviewers of this paper: Prof. Dr. Bruno Sopko, Sc.D. and Assoc. Prof. Jiri Rez, MSc., Ph.D.

31



ISSN 1211–4162

Problematika posuzování spolehlivosti lidského činitele v pracovním systému Václava Pokorná, Ing., ZČU v Plzni, Fakulta strojní, katedra technologie obrábění Pracovní systém je definován jako interakce technických zařízení, pracovního prostředí a lidského činitele. A právě člověk, se svými možnostmi a současně limity, při výkonu své profese je předmětem studií mnoha odborníků a vědců. Výsledky analýz slouží k vymezení hranic výkonnosti člověka v daném systému. Vše s důrazem na spolehlivost, která se posuzuje v prvé řadě z hlediska bezpečnosti. Problematika posuzování spolehlivosti lidského činitele je široké spektrum prvků, které se označují v mezinárodní terminologii jako PSF (Performance Shaping Factors) či PIF (Performance Influencing Factors) Je-li aplikován stanovený postup při oceňování úrovně těchto faktorů, lze jej použít jako hodnotící kritéria pro zkoumaný pracovní systém či proces. Klíčová slova:

Pracovní systém, spolehlivost lidského činitele, metodika posuzování podle PIF/PSF, metoda SHELL, metoda TESEA

Literatura [1] HANÁKOVÁ, E. : Základní pojmy užívané v hygieně práce. Interní pracovní materiál VÚBR, v.v.l. Praha, 2007. [2] KARWOWSKI, W.: International Encyclopedia of ergonomice and human factors. Boca Raton, FL: CRC Press, 2006. ISBN 0-415-30430-X s.1889-1892. [3] TRPIŠ, J.: Analýza přístupu a metod použitelných pro pravděpodobnostní hodnocení spolehlivosti lidského činitele v procesním průmyslu. Bc práce.FBI – TU Ostrava, 2009. [4] PELANTOVÁ, V., FUCHS, P.: W.: Řízení jakosti a spolehlivosti Přednášky TU Liberec http://risk.rss.tul.cz [5] KOTEK, L.: Použití metody Human HAZOP při redukci chyb operátorů. AUTOMA 11/2009, str. 58 - 59I, SSN 12109592. [6] TRPIŠ, J.: Pravděpodobnostní hodnocení spolehlivosti lidského činitele v procesním průmyslu, Sborník přednášek BOZ 2010, Ostrava 2010, ISBN 978-80-248-2207-5. [7] KIRWAN, B.: A Guide to Practical Human Reliability Assessment. Tylor and Francis, London, 1994 ISBN 0-74840052-4. [8] PROKOP, J.: Spolehlivost výrobků jako určující kritérium jejich jakosti. Strojírenská technologie VIII/2003, str. 20-25, ISBN 1211-4162 [9] KOVÁČIKOVÁ, A., LITVAJ. I., ČEP, R. Analýza uplatňování systému managementu kvality, Strojírenská technologie XV/2010, str.27-30, ISBN 1211-4162 [10] http://www.bozpinfo.cz

Abstract Article:

The issues of assessment of the human factor reliability

Author:

Václava Pokorná, MSc.

Workplace:

Department of Machinery Technology, University of West Bohemia, Pilsen

Keywords:

Environment and human factor, PSF, PIF factors, method SHELL, method TESEA

The work system is defined as an interaction of technical devices, working environment and human factor. Human factor – with its capacities and limits, is the topic of studies for many scientist and Professional. The results of their analysis help to define limits of human performance in a particular system. There is a particular focus on reliability evaluated by safety. The issues of reliability assessment is a wide specter of elements, which are known in the international terminology as PSF (Performance Shaping Factors) or PIF ( Performance Influencing Factors) If the set procedure for level assessment of these factors is applied, it’s possible to use this procedure as the evaluating criteria for tested working system or process. The Method TESEO is one of nine ways of qualitative evaluation regarding the probabilities of failure in human factor in work process. It calculates the reliability of human factor by five key factors, which are thought to bear the highest significance within those which are influencing the probability of human failure.For a better understanding of the problematic of Human factor, there are many different models. One of the most common of those is SHELL. This model regards relationship between a human being

32



ISSN 1211–4162

and the other parts of the system. However, nowadays there is a wide spectrum of possibilities to apply the scientific field called Ergonomics, which concerns work comfort and prevention of health issues derived from possible ignoring of the ergonomics standards. And as we can see in both examples of reliability on Human factor in practise, the Ergonomics and its applications are one of the prior questions to include.



Rukopis příspěvku předán 16. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 02. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Jaromír Štůsek, CSc. a doc. Ing. Gejza Horváth, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-16. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-02. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Jaromir Stusek, MSc., Ph.D. and Assoc. Prof. Gejza Horvath, MSc., Ph.D.

33



ISSN 1211–4162

Výzkum vlivu poměru brusiv na jakost povrchu při broušení Rokyta Luboš, Ing., Ústav výrobního inženýrství, FT UTB ve Zlíně Lukovics Imrich, prof. Ing., Ústav výrobního inženýrství, FT UTB ve Zlíně Článek se zabývá vlivem technologických podmínek na drsnost povrchu při broušení. Hodnotí kopírování povrchu dutiny vstřikovací formy na povrch dílu. Experimenty byly prováděny na rovinné brusce při běžných rychlostech. Měření drsnosti povrchu bylo provedeno pro několik typů kovových materiálů. Data ukazují, do jaké míry jsou použité materiály brusiva vhodné v daném poměru. Brousicí kotouče obsahují různé množství základního a porovnávacího brusiva. Zvolené materiály, které jsou určeny dle vhodnosti a použitelnosti pro danou technologii jsou testovány základními i směsnými kotouči. Výsledky jsou hodnoceny na základě srovnání parametru drsnosti Ra těchto materiálů s obvyklým typem brusiva. Vstupní parametry jsou voleny na základě předchozích měření, která byla v dané oblasti prováděna. Klíčová slova: broušení, drsnost, brousicí kotouč, brusivo

Literatura [1] LUKOVICS, I., BÍLEK, O., HOLEMÝ, S. Aplikace sintrovaného korundu ve výrobě nářadí. Strojírenská technologie, 2010, vol. XV, no. 3, p. 27–34. ISSN 1211-4162. [2] BÍLEK, O., LUKOVICS, I. Study of Grinding whels under critical speed. Proceedings of 7th International Multidisciplinary Conference, 2007, p. 58–62. ISSN 1224-3264. [3] Wieczorowski, K.; Legutko, S. The Influence of Workpiece Speed on the Shape. Proceedings of 9th International Multidisciplinary Conference 2009, 173–178. ISSN 1224-3264. [4] NESLUŠAN, M. Application of Vortex Grinding Wheel for Grinding Ni-based Alloy EI 698 VD. Manufacturing Technology, 2008, vol. 8, p. 50–55. ISSN 1213248-9. [5] BÍLEK, O., SÁMEK, D. Abrasive Rubber Wear during Grinding. Chemické listy, 2011, vol. 105, no. 15, p. 316–317. ISSN 1213-2489. [6] NOVÁK, M. Surface quality of hardened steels after grinding. Manufacturing Technology, 2011, vol. XI, no. 11, p. 55–59. ISSN 1213-2489. [7] HOLEŠOVSKÝ, F. Technické vzdělávání jako služba společnosti. Strojírenská technologie, 2009, vol. XIV, no. 2, p. 39–42. ISSN 1211-4162.

Abstract Article:

Research the Influence of the abrasives ratio on Surface Quality during Grinding

Author:

Rokyta Luboš, MSc. Lukovics Imrich, Prof., MSc

Workplace:

Institute of Production Engineering, Faculty of Technology, TB University in Zlín

Keywords:

grinding, roughness, grinding wheel, abrasive

A paper deals with influence of technological conditions on roughness by grinding. It evaluates copying surface of Injection´s mould cavity to surface of the part. Experiments were being realized on the flat grinding machine by normal cutting speed. Surface-roughness measuring was made for several types of metal materials. Data shows suitability of cutting grains (Fig. 4). The grinding wheels contain different types of abrasive materials. Results are evaluated by Ra roughness parameters comparison of these materials with usual type of abrasive. Grinding using usual type of abrasives (white electrocorundum-test 80) is compared with mixture of microcrystalline corundum and white electrocorundum (test 85) in 1:1 ratio. Other characteristics of both discs are same. An influence is evaluated on the surface quality of the injection mold cavity. It is represented by two test materials: The tool steel 19552.4 (ENX37CrMoV51-mat I) and chromium steel 14109.4 (EN102Cr6-mat II). These steels were selected for its properties and use. Shaped inserts were made from these materials, whose surfaces were grinding by specified technological conditions. These were determined according to previous experiments. Grinding was proceeding on BRH 20.03 F flat-grinding machine. The test samples were created by injection for the conditions according to the characteristics of the plastic. ABS and PC materials were used. Measurement of surface quality was made for inserts and plastic samples then (Fig.

34



ISSN 1211–4162

4-7). Comparison of the sample and steel inserts surface characteristics and determination of the influence a new abrasive is the result. The deterioration of the surface quality happens for the chosen conditions and materials using Test 85. Better results were achieved for the hardened chromium steel EN102Cr6 during grinding (Fig. 3). Mixture of abrasives in this ratio is suitable for lower sizes of chips and lower feed rate. These results can be used for design of grinding wheels and further research activities in this field.



Rukopis příspěvku předán 14. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 17. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. Dr. Ing. František Holešovský a prof. Ing. Jan Mádl, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-14. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-17. The reviewers of this paper: Prof. Dr. Frantisek Holesovsky, MSc. and Prof. Jan Madl, MSc., Ph.D.

35



ISSN 1211–4162

Aplikace pro zvýšení efektivity návrhu monolitního šroubovitého vrtáku v prostředí CATIA V5 Roud, Pavel, Ing., Česáková Ivana, Ing., Sklenička Josef, Ing., Zetek, Miroslav, Ing., Ph.D., Katedra technologie obrábění, ZČU v Plzni. Email: [email protected] Kožmín, Pavel, Ing, Ph.D., HOFMEISTER s.r.o., Plzeň Email: [email protected] Dnešní dynamické tržní prostředí nutí výrobce k uvádění nových výrobků ve stále kratším časovém cyklu. Výrobci řezných nástrojů jsou rovněž podrobeny těmto vlivům a navíc jejich produkt- řezný nástroj je velice často tvarově složitý. Z toho vyplývají značné časové nároky na „ruční“ vytvoření modelu nástroje a jeho výkresové dokumentace i s použitím dnešních high-end CAD systémů. Řešením těchto vzájemně protichůdných vlivů je využití automatizačních nástrojů dostupných v dnešních CAD systémech. V tomto článku je představena aplikace, která v prostředí hig-end CAD systému CATIA V5 umožňuje uživateli vytvořit model zvoleného řezného nástroje - monolitního šroubovitého vrtáku efektivněji. Aplikace dále disponuje automatickými polohovacími algoritmy. Ty např. slouží pro přesné vytvoření hrotu monolitního šroubovitého vrtáku čímž dále zvyšují efektivitu návrhu nástroje. Pro zhodnocení časové úspory je aplikace použita pro návrh konkrétní geometrie monolitního šroubovitého vrtáku. Klíčová slova: aplikace, efektivita,VBA,šroubovitý vrták,CATIA V5 Tento článek vznikl na základě poznatků získaných v rámci projektu OPPI na podporu znalostního transferu.

Literatura [1] ANISH, Paul, SHIV, G. Kapoor, DeVOR E. Richard,, Chisel edge and cutting lip shape optimization for improved twist drill point design, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 45, April 2005 [2] ČÚKOVIČ, Saša., DEVEDŽIČ, Goran., GHIONEA, Ionut., Automatic determination of grinding tool profile for helical surfaces machining using CATIA /VB interface, www.scientificbulletin.upb.ro [3] KEREKŠOVÁ, Kristýna., ČUBOŇOVÁ, Naděžda., MICHALCO, Miroslav., Využití genetických algoritmů při řešení úloh optimalizace ve strojírenství, Strojírenská technologie, 2007, ročník XII, č.1, str. 7-9, ISSN – 1211-4162. [4] LINKEOVÁ, Ivana, Analytické vyjádření charakteristiky obalové plochy , Strojírenská technologie, 2009, ročník XIV, č.1, str. 18-23, ISSN – 1211-4162.

Abstract Article : Application for increasing effectivity of solid twist drill design in CATIA V5 environment Author

Roud, Pavel, Msc.1 Česáková Ivana, MSc. 1 Sklenička Josef, MSc. 1 Zetek, Miroslav, MSc. Ph.D. 1 Kožmín, Pavel, MSc. Ph.D. 2

Workplace:

1 2

Keywords:

Department of machining technology , University of West Bohemia, Pilsen HOFMEISTER s.r.o., Pilsen

application, effectivity, VBA, twist drill, CATIA V5

The paper describes application which allows user to create the model of solid twist drill see Fig.1 in more effective way compared to traditional handmade approach in CAD system CATIA V5. In the first section the brief description of application is presented. The description is focused on user interface see Fig.2 which is split up in to subforms in order to capture the manufacturing process of solid twist drill from blank to final workpiece. The interface also comprises the help button for each required parameter. Click on the help button activates the picture where the given parameter which is required for generation of given feature of solid twist drill is shown. This feature should satisfied the clear understanding of given parameter by user. In order to further increase user comfort the application allows user update the geometry of given feature without the need of manual search for its geometry in specification tree. This feature also increase the rate of application workflow. The second section describes the automatic positioning algorithm which allows user to create the point of twist drill more effectively with comparison to handmade approach. The drill point is characterized by three parameters. Namely point angle εr, flank angle αf and the chisel edge angle ψp. The values of these parameters are influenced by position of flank forming surface

36



ISSN 1211–4162

with respect to twist drill. In this paper the cone surface is used as flank forming surface. The position of cone surface with respect to twist drill can be characterized by four parameters ϕ, θ,d and s see Figs. 8-9. These parameters are taken from [1]. The algorithm iteratively changes parameters ϕ, θ,d and s in order to achieved the desired parameters of twist drill point εr, αf, ψp . When the positioning process is done the user is informed by dialog window which presents the results of positioning process see Fig. 12. In order to quantify the time reduction the model of twist drill was designed both by traditional handmade approach and by developed application. The basic parameters of twist drill is presented in Tab.1. By comparison of both methods it was proved that the application allows user to create the model of twist drill 8 time faster see Fig.14. The last section is focused on summary which presents the main advantages of application and future directions of its development. The most important is 8 time faster model creation when application is utilized. The future direction of application development will be focused on creation of detailed drawing documentation of solid twist drill. Příspěvek č.: 201219


Rukopis příspěvku předán 21. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 27. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Josef Chladil, CSc. a doc. Dr. Ing. Ivan Mrkvica

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-21. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-27. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Ing. Josef Chladil. MSc., Ph.D. and Assoc. Prof. Dr. Ivan Mrkvica, MSc.,

37



ISSN 1211–4162

Rozptyl velikostí opotřebení výměnných břitových destiček ze slinutého karbidu Růžička Luděk, Ing., Mádl Jan, Prof. Ing. CSc., Fakulta výrobních technologií a managementu, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem Článek se zabývá určením rozptylu velikostí opotřebení břitu výměnných břitových destiček (VBD) typu SEET 14M4AGSN-MF ze slinutého karbidu při frézování materiálu ČSN 41 1523 danými řeznými podmínkami. Tyto VBD dodává firma KORLOY. Břitové destičky byly zatěžovány v praxi při stejných podmínkách (hloubka řezu, posuv, řezná rychlost, trvanlivost). Cílem tohoto experimentu je vyhodnotit velikost opotřebení všech břitů (4 břity na destičce) u 120 ks VBD a také porovnat, jak se změní výsledek měření při stanovení velikosti základního souboru 30, 60, 90 a 120 destiček, resp. 120, 240, 360 a 480 měření (břitů). Čím více naměřených hodnot soubor obsahuje, tím lépe lze říci, jaký průběh opotřebení lze v praxi očekávat u zvoleného druhu destiček. Klíčová slova: opotřebení, frézování, břitové destičky

Literatura [1] ANDĚL, J. Statistické metody. 4. vyd. MATFYZPRESS. Praha, 2007. ISBN 80-7378-003-8. [2] ČUBAN, J.; KOLAVČÍK, J. Comparison of coated carbide cutting toll inserts used in machining of cylinder liners made of grey cast iron. Manufacturing technology, 2009. vol. 9, p. 23-30. ISSN 1213-2489. [3] FOLTÝN, M. Povlakované slinuté karbidy. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2008. 45 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Anton Humár, CSc. [4] HUMÁR, A. Slinuté karbidy a řezná keramika pro obrábění. 1. vydání. Brno: CCB s.r.o., 1995. 265 s. ISBN 8085825-10-4. [5] HUMÁR, A. Materiály pro řezné nástroje. 1.vyd. Praha: MM publishing, 2008. 235 s. ISBN 978-80-254-2250-2. [6] CHOUDHURY, S. K.; APPA RAO, I. V. K. Optimization of cutting parameters for maximizing tool life. International Journal of Machine Tools and Manufacture, Indian Institute of Technology, Kanpur, India. 1999. Vol. 39, Issue 2, s. 343-353. ISSN 0890-6955. [7] KOUKOL, V.; MÁDL, J. Metoda target costing a optimalizace obráběcího procesu. Strojírenská technologie, 2007, roč. XII, č. 3, s. 25-29, ISSN 1211-4162. [8] MAEKAWA, K.; OBIKAWA, T.; YAMANE, Y. Metal Machining: Theory and Applications. ButterworthHeinemann; London : ARNOLD, 2000. 408 s. ISBN 0-340-69159-X. [9] MÁDL, J. Optimalizace obráběcího procesu. Praha, Praha : ČVUT, 1998. 168 s. ISBN 80-01-01864-6. [10] VLČEK, J.; KOUŘIL, K.; MARŠÍČEK, R. Nová geometrie utvařeče břitových destiček. Strojírenská technologie, 2004, roč. IX, č. 3, s. 4-11. ISSN 1211-4162 [11] ŽIŽKA, J.; LINHART, T. Určování stavu opotřebení soustružnického nože pomocí poměru složek řezné síly. Strojírenská technologie, 2009. roč. XIV, č. 1, s. 23-27. ISSN 1211-4162.

Abstract Article:

Dispersion of tool wear size on sintered carbide inserts

Authors:

Ruzicka Ludek, MSc. Madl Jan, Prof., MSc., Ph.D.

Workplace:

Faculty of Production Technology and Management, JEPU in Usti nad Labem

Keywords:

tool wear, milling, replaceable cutting inserts

The article deals with the size of the edge wear of replaceable cutting inserts SEET 14M4AGSN MF (sintered carbide) in milling CSN 41 1523 material with cutting conditions - see Tab. 1. Inserts were supplied by KORLOY company (Fig. 1), and were loaded in practice under the same conditions (depth of cut, feed, cutting speed, tool life). Measurement of the size wear was carried out in Science and Technology Park of the Faculty of Production Technology and Management University of J.E. Purkyně in Usti nad Labem in the metallography laboratory with the microscope Olympus SZX10 image sensor with U-CMAD3 from Olympus company (see Fig. 2). The aim of this experiment was to measure out the size of edge wear (4 cutting edges on

38



ISSN 1211–4162

the insert) on 120 insert pcs and also to compare the changes on frequency graphs for the basic set of 30, 60, 90 and 120 inserts, respectively 120, 240, 360 and 480 measurements (edges). The bigger the basic set, the better we can say, what the course of wear is possible to expect in practice, see graphs of the frequency of wear size: Fig. 4 (120 and 240 cutting edge), Fig. 5 (360 and 480 cutting edges). In comparison all intervals and data sets are on Fig. 6, it is obvious, that the graph for the set of 480 cutting edges has one part of the curve almost in linear form. In Fig. 7 all sets are compared. The biggest changes in relative frequency are in the range of tool wear 0 – 388 µm, where the values grow to maximum value and one part of the curve approximate to a linear course. On the graph Fig. 8 there is interspersed straight line in the form: y = -4,0774x + 30,208. In practice was the size of edge wear mostly ranged in this case 388µm and then the frequency decreases linearly. The last three intervals, where the frequency fluctuated of around 1% can be attributed to the defect in the material, sudden excessive load or poor blade clamping inserts. Příspěvek č.: 201220


Rukopis příspěvku předán 21. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 07. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Dr. Ing. Vladimír Pata a prof. dr. h.c. Ing. Karol Vasilko, DrSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-21. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-07. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Dr. Vladimir Pata, MSc. and Prof. Dr. h.c. Karol Vasilko, MSc., Sc.D.

39



ISSN 1211–4162

Vyhodnocení stavu povrchové vrstvy střižníku z rychlořezné oceli VANADIS 23 po elektrojiskrovém řezání drátovou elektrodou Švecová Vendula, Ing., Ústav strojírenské technologie, FSI VUT v Brně Madaj Martin, Ing., Ústav strojírenské technologie, FSI VUT v Brně Technologie elektrojiskrového řezání drátovou elektrodou (WEDM) má velký význam zvláště v oblasti přesného obrábění nejrůznějších druhů vodivých materiálů, především pak při výrobě náročných obrobků z nástrojových ocelí a ze slinutých karbidů v nástrojařství. Jejím principem je elektroeroze. K úběru materiálu je využívána série elektrických výbojů. Na povrchu obrobku vzniknou mikrokrátery, které jsou důsledkem lokálního natavení materiálu. Příspěvek se zabývá vlivem WEDM na povrchovou vrstvu střižníku vyrobeného z oceli VANADIS 23. Střižníky byly vyřezány povlakovanou drátovou elektrodou, jejíž jádro je vyrobeno z mosazi. U střižníku byla následně pozorována a zdokumentována tloušťka tepelně ovlivněné povrchové vrstvy, a to na světelném mikroskopu a elektronovém řádkovacím mikroskopu, a dále byla změřena mikrotvrdost podpovrchové vrstvy. Vzhledem k tomu, že v tepelně ovlivněné povrchové vrstvě mohou být obsaženy různé defekty, které zhoršují provozní vlastnosti střižníku a ohrožují jeho životnost, jsou v závěru uvedena praktická doporučení pro výrobce střižníků. Klíčová slova: elektrojiskrové řezání drátovou elektrodou (WEDM), tepelně ovlivněná oblast, rychlořezná ocel VANDIS 23, mikrotvrdost

Literatura [1] BERKENHOFF GmbH, Heuchelheim, Germany. Coated EDM Wires - topas® plus H. [online]. 2009 [vid. 2011-1024]. Dostupné z: http://www.bedra.com/products/bedra_edm/coated_edm_wires/topas_plus/topas_plus_h/index_eng.html. [2] BUMBÁLEK, B., BUMBÁLEK, L. Zbytková napětí a jejich význam při řešení integrity povrchu. Strojírenská technologie, Časopis pro vědu, výzkum a výrobu, září 2006, roč. XI, číslo 3, s. 9-17. ISSN: 1211-4162. [3] CHOI, K. K., NAM, W. J., LEE, Y. S. Effects of heat treatment on the surface of a die steel STD11 machined by WEDM. Journal of materials processing technology 201 (2008) 580–584. ISSN 0924-0136. [4] FABIAN, S., STRAKA, Ľ. Kvantifikace funkčních závislostí parametrů kvality na technologických parametrech při elektroerozívním řezaní kovů. Strojírenská technologie, Časopis pro vědu, výzkum a výrobu, červen 2006, roč. XI, číslo 2, s. 21-24. ISSN: 1211-4162. [5] GHANEMA, F., BRAHAMB, C., SIDHOMA, H. Influence of steel type on electrical discharge machined surface integrity. Journal of Materials Processing Technology 142 (2003) 163–173. ISSN 0924-0136. [6] HASÇALÝK, A., ÇAYDAS¸U. Experimental study of wire electrical discharge machining of AISI D5 tool steel. Journal of Materials Processing Technology 148 (2004) 362–367. ISSN 0924-0136. [7] HO, K. H., NEWMAN, S. T., RAHIMIFARD, S., ALLEN, R. D. State of the art in wire electrical discharge machining (WEDM). International Journal of Machine Tools & Manufacture 44 (2004) 1247–1259. ISSN 0890-6955. [8] HUANG, C. A., HSU, C. C., KUO, H. H. The surface characteristics of P/M high-speed steel (ASP 23) multi-cut with wire electrical discharge machine (WEDM). Journal of Materials Processing Technology 140 (2003) 298–302. ISSN 0924-0136. [9] KOLAŘÍK K., GANEV N., BARCAL J. Analýza zbytkové napjatosti vysokopevnostní slitiny Inconel 718 po elektroerozivním obrábění. Materials Structure, vol. 12, no. 2 (2005), s. 98-102. ISSN 1211 – 5894. [10] MAŇAS, D. Tepelné ovlivnění ocelí při různých způsobech dělení. Strojírenská technologie, Časopis pro vědu, výzkum a výrobu, prosinec 2009, roč. XIV, číslo 4, s. 26-33. ISSN: 1211-4162. [11] MAŇKOVÁ, Ildikó. Progresívne technológie. 1. vyd. Košice: Vienala, 2000. 275 s. ISBN 80-7099-430-4. [12] PURI, A. B., BHATTACHARYYA, B. Modeling and analysis of white layer depth in a wire-cut EDM process through response surface methodology. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2005) 25: 301–307. ISSN: 1433-3015. [13] Švédské nástrojové oceli a slitiny. Bӧhler UDDEHOLM CZ s.r.o., divize UDDEHOLM. Praha: 2008.

Abstract

40



ISSN 1211–4162

Article:

Surface characteristics evaluation of the VANADIS 23 high speed steel punch after Wire Electrical Discharge Machining

Authors:

Švecová Vendula, MSc. Madaj Martin, MSc.

Workplace:

Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Manufacturing Technology, Brno University of Technology, Czech Republic

Keywords:

Wire Electrical Discharge Machining (WEDM), Heat Affected Zone (HAZ), VANADIS 23 High Speed Steel, Microhardness

Wire electrical discharge machining (WEDM) is nonconventional machining process widely used for manufacturing of materials with high strength and hardness. By means of WEDM it is possible to machine complex shapes which have sharp edges and very small corner radii that are very difficult to be machined by the conventional machining processes. In WEDM, material is eroded from the workpiece by a series of discrete sparks occurring between the workpiece and the wire separated by a dielectric fluid. During the electrical discharge process an enormous amount of heat (local temperature about 10,000 °C) is generated causing local melting or even evaporating the surface layers of both wire electrode and workpiece. This is the reason why WEDM induces metallurgical modifications leading to surface tensile stresses, microcracks and changes in surface microhardness. Due to its higher hardenability, better wear resistance and toughness, high speed steel (HSS) is widely used for cutting tools, forging and punching die material. VANADIS 23 high speed steel (Bӧhler UDDEHOLM Company) made from powder metallurgy was used in experiment. Characterization of VANADIS 23 is shown in table 1. VANADIS 23 plate with thickness 11 mm was prepared and then 8 punches were cut out by WEDM. The coated EDM wire TOPAS® plus H (Bedra Company) with diameter of 0.25 mm was used for this research. Wire characterization is shown in table 2. The experiment was performed on the Charmilles ROBOFIL 2050 TW WEDM machine and deionized water was used as the dielectric fluid. One of the punches was sectioned transversely and prepared under standard procedure for metallographic observation (optical microscope and scanning electron microscope). Microhardness from cross-section of machined surface was measured to determine hardness variation of heat-affected zone of punch.Metallographic observations show that there is an underlying heat affected zone (HAZ) on the punch surface (Figs. 1-2) after machining by WEDM. Thickness of the heat affected layer is in the range of 1.49 -2.75 µm (Fig. 3). There are also changes in microhardness in HAZ. Microhardness values in HAZ are shown in table 3. In HAZ microhardness values are lower by 3-12 HV1. Because heat affected layer thickness is not large, it could be removed easily by polishing. Příspěvek č.: 201221


Rukopis příspěvku předán 11. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 14. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc. a prof. Ing. Ivan Lukáč, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-11. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-14. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Jitka Podjuklova, MSc., Ph.D. and Prof. Ivan Lukac, MSc., PhD.

41



ISSN 1211–4162

Laser Machining and Temperature Field Simulation Using COSMOS / M Software Sýkorová Libuše, Assoc. Prof., MSc., Ph.D.; Malachová Martina, MSc., MA Tomas Bata Univerzity in Zlín, Faculty of Technology, Department of Production Engineering, E-mail: sykorova @ft.utb.cz The paper deals with possibilities of using the laser in technologies. The parametric temperature field analysis was realized by the finite element method. The analysis was run in COSMOS/M software solver. A thermal module HSTAR makes it possible to realize cases of the temperature dependences on the material properties. Material data can be entered as a function of a temperature. The thermal and physical characteristics of the polymeric materials change significantly. The output of the analysis was described by colourful spectrograms with temperature field distribution of various materials. Keywords: Polymeric Materials, Laser, Micro-machining, Temperature Field Simulation

References [1] RADOVANOVIĆ, R. Mathematical Model for Severance Energy by CO2 Laser Cutting of Mild Steel. Strojírenská technologie IX, 2004, č. 3, UJEP, ISSN 1211-4162 [2] MAŇKOVÁ, I. Progresívné technologie, Vienala Košice, 2000, ISBN 80-7099-430-4 [3] BÍLEK, O., LUKOVICS, I. Finite Element Model of Dynamics within Highspeed Grinding Process. Academic Journal of Manufacturing Engineering, 2009, 2 (7), p. 6-11. ISSN 1583-7904. [4] HALAŠKA, P., MAŇAS, M., STANĚK, M. & POP MIRCEA, T. Modeling of Polymeric Plates Laser Cutting., Editura Universitatii Din Oradea, p. 128-132, Annuals of the Oradea University, Vol. II, 2003, ISSN 1583-0691 [5] ZETEL , M., ČESÁKOVÁ, I.,SÁMKOVÁ, M., SOUKUP,O. Obrábění tepelně zpracovaných ploch laserem. Strojírenská technologie XVI, 2011, č. 5, s.43-53, UJEP, ISSN 1211-4162 [6] MAKEDONSKI, A. Unconventional machining method for enhancing the durability of tools and strength of the specimens bonded. Academic Journal of Manufacturing Engineering, 2011, č.11, p. 49-55. ISSN 1213-2489.

Abstrakt Název článku: Chování polymerních materiálů při mikroobrábění CO2 laserem Autoři:

Sýkorová Libuše, Doc., Ing., Ph.D.; Malachová Martina, Ing., Mgr.

Pracoviště:

Ústav výrobního inženýrství, Fakulta technologická, UTB ve Zlíně

Klíčová slova:

CO2 laser, polymerní materiály, mikroobrábění, konečněprvková simulace

Příspěvek se zabývá modelováním charakteru teplotního pole vznikajícího v okolí řezu polymerních materiálu při obrábění laserovým paprskem. Proces laserového obrábění představuje komplikovanou nestacionární a nelineární výměnu energie a hmoty s proměnným rozhraním. Tepelný tok se z místa řezu dále šíří do obrobeného materiálu nestacionárním sdílením tepla vedením (teplota jednotlivých bodů teplotního pole je funkcí času), tento tepelný proces je popsán Fourier-Kirchhoffovou rovnicí, z které vyplývá, že rychlost teplotních změn obecně určuje koeficient teplotní vodivosti. Jelikož je vedení z laseru do materiálu velmi komplikovaný jev, kdy přestup tepla je velmi rychlý a tepelný zdroj je pohyblivý, není v současnosti odpovídající teorie pro matematické vyjádření tepelné vodivosti a výpočet teploty, a proto bylo zvoleno pro řešení této problematiky modelování teplotního pole v okolí řezu konečně prvkovým software. Záměrem bylo provedení parametrické studie charakteru teplotního pole v okolí řezu konečněprvkovou simulací. Byl použit komečněprvkový softwarový system COSMOS/M. Teplotní modul HSTAR umožňuje řešit případy teplotně závislých materiálových vlastností, tj. hodnoty materiálových charakteristik lze zadávat jako funkce teploty. Výstupem jsou modely teplotních polí běžně používaných polymerních materiálů, (Obr. 3 – Obr. 10) z nichž je možno odečíst konkrétní hodnoty teploty v dané vzdálenosti od místa průchodu paprsku, což umožňuje posoudit případné změny v materiálu. (degradace, polymerace apod.) Příspěvek č.: 201222


Rukopis příspěvku předán 16. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 10. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. Dr. h.c. Ing. Karol Vasilko, Sc.D. a prof. Ing. Jan Mádl, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-16. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-10. The reviewers of this paper: Prof. Dr. h.c. Karol Vasilko, MSc., Sc.D. and Prof. Jan Madl, MSc., Ph.D.

42



ISSN 1211–4162

Kalibrace libel a autokolimátorů v Českém metrologickém institutu Tyralíková Eva, Bc., katedra obrábění a montáže, Fakulta strojní, TU v Liberci Dvořáčková Štěpánka, Ing., Ph.D., katedra obrábění a montáže, Fakulta strojní, TU v Liberci Významným trendem současné strojírenské výroby je snaha o eliminaci lidského faktoru ve výrobním procesu. Eliminaci lidského faktoru lze dosáhnout trvalou monitorizací výrobku při jeho průchodu výrobním cyklem. Vedle průběžného sledování stavu výrobního zařízení představuje monitorizace kontinuální zaznamenávání okamžitého stavu obráběcího stroje a technologických veličin, jež tento proces doprovázejí. K zaznamenávání technologických veličin jsou používány měřicí přístroje a měřicí metody. Jedním z nejčastěji používaných měřidel pro úhlová měření je libela a jedním z nejpřesnějších měřidel rovinného úhlu je autokolimátor. Na úhlová měření jsou v průmyslové výrobě kladeny vysoké požadavky týkající se zejména soustavného zvyšování přesnosti strojírenské výroby. Tento článek se zabývá současnými a novými metodami kalibrace libel a autokolimátorů v Českém metrologickém institutu (ČMI). Tyto metody jsou zde stručně popsány a také jsou tu uvedeny a porovnány jejich nejistoty měření. Klíčová slova: kalibrace, libela, autokolimátor, nejistota měření Článek souvisí s řešením projektu MSM 4674788501, který je podporován MŠMT ČR.

Literatura [1] TYRALÍKOVÁ, E. Zvýšení přesnosti kalibrace elektronických libel a autokolimátorů v ČMI OI Liberec. [Bakalářská práce]. Liberec, TU Liberec, 2009. 52 s. [2] BREZINA, I. Základy metrológie uhlov. 1. vyd. Bratislava: ALFA Bratislava, 1982. 214 s. [3] DVOŘÁČEK, F. Kalibrace libel a autokolimátorů. Metrologie. Rec. P. Balling. 2009, č. 4, s. 15–17. ISSN 1210-3543. [4] Nikon instruments Europe B.V. Information Center [online]. Praha, 2010 [cit. 2010-08-30]. Dostupné http://www.nikoninstruments.eu/cz_CZ/Information-Center/Autokolimator.

na:

[5] DVOŘÁČKOVÁ, Š. Rozměrová analýza strojírenských výrobků metodami matematické statistiky – stanovení přesnosti koncových měrek při kalibraci. [Dizertační práce]. Liberec, TU Liberec, 2009. 118 s.

Abstract Article: Accuracy improvement calibration of electronical levels and autocollimators in ČMI OI Liberec Author:

Tyralíková Eva, Bc. Dvořáčková Štěpánka, Ing., Ph.D.

Workplace: Department of Manufacturing Technology and Assembly, Faculty of Mechanical. Engineering, Technical University of Liberec Keywords: Calibration, level, autocollimator, measurement uncertainty The role of measuring techniques is very important in the quality improvement of products. Accuracy and infallibility of the used and measuring devices is based on efficient supervision of the testing devices, which includes all testing and measuring devices used in a company. Production processes can be very well controlled, monitored and managed by using modern technologies. Achieved measured values are information about production processes and production characterictics, which are investigated according to random requirements or a hundred per cent test. Rules of the variables are derived from the information for interventions in processes and also the changes in setting the parameters of the production equipment. It is done in order to achieve the optimized production and improve manufacturing performance as well. Onwards automatization requires the development of devices and systems which can be deployed, or alternatively integrated, with maximum productivity and quality performance in a technological process. The manufacturing equipment is increasingly interconnected from development to pro duction and sales. The important position of the manufacturing equipment has a geometric quantity – the angle. The angle measurement is one of the oldest measuring techniques. Bubble levels are the oldest and simple measuring tools which are used for angular measurements; autocollimators are one of the most accurate measuring tools for plane-angle measurements. Regarding the design,

43



ISSN 1211–4162

these measuring tools have nothing in common and the use is often very different as well. Bubble levels can be used mainly in building industry and mechanical engineering. Autocollimators can be used in production for the accurate determination of mechanical components, for detection of the angular shifts, for angular monitoring depending on the time, for elimination of the angular variations in the system and for determination of the correspondence between specification of the angles and standards. Furthermore, they are also used to determine the accuracy of lineality, parallelism and perpendicularity of machine tools and coordinate measuring machines. The great similarity between these measuring tools, however, it can be found in the way of calibration. The purpose of this article is comprehensibly to bring the issue of calibration these two measuring tools in the Czech Metrology Institute (CMI). Příspěvek č.: 201223


Rukopis příspěvku předán 18. 02. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 13. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Rudolf Dvořák, CSc. a doc. Ing. František Zvoneček, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-02-18. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-13. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Rudolf Dvorak, MSc., Ph.D. and Assoc. Prof. Frantisek Zvonecek, MSc., Ph.D.

44



ISSN 1211–4162

Polymerní částicové kompozity na bázi odpadu s obsahem oxidu křemičitého Petr Valášek, Ing. Ph.D., Miroslav Müller, Doc. Ing. Ph.D., Petr Chocholouš, Ing., Katedra materiálu a strojírenské technologie, TF, ČZU v Praze. E-mail: [email protected]. Částicové kompozitní systémy se dnes využívají v řadě moderních průmyslových odvětví, kde splňují náročné požadavky na vlastnosti materiálů. Příspěvek se zaobírá možností využití odpadu na bázi odpadní balotiny, jakožto plniva těchto systémů. Neustále se zvyšující důraz na šetrné nakládání s odpady a šetření materiálů v obecné rovinně bylo hlavním impulsem pro experimentální výzkum. Aplikace odpadní balotiny v podobě plniva částicových kompozitů nabízí zcela jiný úhel pohledu na kompozitní materiály a to jako na materiály, které mají jedinečné výsledné vlastnosti definované synergickým součtem vlastností dílčích složek a zároveň slouží jako prostředek k šetrné materiálové recyklaci a využití druhotných surovin. Příspěvek se zaměřuje na vybrané mechanické vlastnosti takovýchto kompozitních systémů a to především na tvrdost a odolnost proti abrazivnímu opotřebení. Klíčová slova: polymerní částicový kompozit, skleněné mikrokuličky, křemík, tvrdost, abrazivní opotřebení Poděkování Tento článek vznikl v rámci řešení grantu IGA TF, č. 31140/1312/3116.

Literatura [1] BERTHELOT, Jean M. Composite Materials – Mechanical Behavior and Structural Analysis. Mechanical engineering series : Springer New York, 1999. 635 str. ISBN 0-387-98426-7. [2] AGARWAL, Bhagwan D.; BROUTMAN, Lavrence J.: Vláknové kompozity. Praha : SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1987. 294 str. [3] EHRENSTEIN, Gottfried W.: Polymerní kompozitní materiály. Praha : Nakladatelství Scientia 1. vydání, 2009. 351 str. ISBN 978-80-86960-29-6. [4] LOCTITE: DER LOCTITE. Worldwide Design Handbook. München : Loctite European Group, 1998, 452 str. ISBN 09645590-0-5. [5] VALÁŠEK, Petr.; MÜLLER, Miroslav.: Vliv plniva na bázi odpadního abraziva z otryskávání na pevnostní charakteristiky polymerních částicových kompozitů. Strojírenská technologie, 2011, roč XVI, č.1, s. 36 -39. ISSN 1211-4162. [6] MÍŠEK, Bohumil.: Kompozity. Brno : Technický dozorčí spolek, 2003. 81 str. ISBN 80-903386-0-7. [7] VOJTĚCH, Dalibor.: Materiály a jejich mezní stavy. Praha :VŠCHT, Praha, 2010. 212 str. ISBN 978-80-7080-741-5. [8] ČSN EN ISO 868 (Plasty a ebonit – Stanovení tvrdosti vtlačováním hrotu tvrdoměru). Český normalizační institut, Praha, 2003, 10 str. [9] ČSN 01 5084 (Stanovení odolnosti kovových materiálů proti abrazivnímu opotřebení na brusném plátně). Český normalizační institut, Praha, 1973, 4 str. [10] BROŽEK, Milan.: Abrasive Wear Resistance of Selected Hardfacing Materials. Manufacturing technology, č. 5, 2005, s. 5 – 9. ISSN 1213-2489. [11] SURESHA, B.N. ; RAVI KUMAR.: Two-Body Abrasive Wear Behavior of Particulate Filled Polyamide66/Polypropylene Nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science, 119, s. 2292 – 2301. ISSN: 1097- 4628. [12] MÜLLER, Miroslav; VALÁŠEK, Petr.: Polymerní kompozity na bázi zpevňujících částic odpadů z procesu mechanické povrchové úpravy. Strojírenská technologie, 2010, roč. XIV, č. 0, s. 183 – 186. ISSN 1211-4162. [13] BYUNG Chul Kim; SANG Wook Park; DAI Gil Lee: Fracture toughness of the nano-particle reinforced epoxy composite. Composite Structures, Elsevier, 2008, s. 69 – 77. ISSN: 0263-8223. [14] STEWART, I.; CHAMBERS, A.; GORDON, T.: The cohesive mechanical properties of a toughened epoxy adhesive as a function of cure level. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2006, 27, s. 277-287. ISSN: 0143-7496. [15] VOCEL, Milan; DUFEK, Vladimír.: Tření a opotřebení strojních součástí. Praha : SNTL, 1976, 374 str. [16] FRIEDRICH, K.; CYFFKA, M.: On the wear of reinforced thermoplastic by different abrasive papers. Wear, 1985, 103, s. 333 – 334. ISSN: 0043-1648.

Abstract

45



ISSN 1211–4162

Article:

Polymeric particle composite with an fortifying phase with high silicon content

Author:

Petr Valášek, MSc., Ph.D. Assoc. Prof. Miroslav Müller, MSc., Ph.D. Petr Chocholouš, MSc.

Workplace:

Department of Material Science and Manufacturing Technology, Faculty of Engineering Czech University of Life Sciences in Prague

Keywords:

polymeric particle composites, silicium, hardness, abrasive wear

Today particulate composite systems are used in many modern industries, where they meet the demanding requirements on material properties. This article applies to the possibilities of waste utilization based on waste glass beads as filling agent in these systems. Permanently increased accent in waste disposal and material saving in general was an incitement to the experimental research. An application of waste glass beads as particulate-filled polymer composites offers absolutely different frame of reference on composite materials namely as materials that have final unique properties which defined synergetic sum of the subcomponent properties at the same time it is used as tool for friendly recycling and recovering scrap materials. The article aims for selected mechanical properties such composite systems namely for hardness and abrasive resistance. The article dedicates to the description of hardness and abrasive wear resistance of composite systems with 5-35% filling agent ratio in matrix. In the Fig. 3 there are the results of Shore hardness number, where had been increased values compared to values of resin without filling agent (83 ± 3,24). Particulate abrasive wear resistence in comparison with steel 12 014 is written in Fig. 5. In Fig. 6 there are weight and volume decreases of glass beads B112 in comparison with resin without filling agent and steel 12 014. On the basis of the progress experiments it can be expressed the fact, that particulate-filled polymer composites based on waste glass beads can be used primarily in fields, where emphasis is put on good abrasive wear resistence, high hardness and low density and acceptable price.



Rukopis příspěvku předán 09. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 07. 02. 2012. Příspěvek recenzovali: doc. Ing. Miroslav Maňas, CSc. a doc. Ing. Antonín Kuta, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-09. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-02-07. The reviewers of this paper: Assoc. Prof. Miroslav Manas, MSc., Ph.D. and Assoc. Prof. Antonin Kuta, MSc., Ph.D.

46



ISSN 1211–4162

Prášková metalurgie jako metoda zpracování hliníkových odpadů s vysokými obsahy železa Vojtěch Dalibor, prof. Dr. Ing., Průša Filip, Ing., Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, VŠCHT Praha Hliníkové odpady představují cenný zdroj pro výrobu hliníku a jeho slitin. Tyto odpady však často obsahují vysoké podíly nežádoucího železa, jehož odstranění zvyšuje cenu za zpracování odpadů. Proto jsou intenzivně hledány alternativní cesty, jak tento odpad zpracovat. V prezentované práci byly vybrány dvě slitiny s vysokými obsahy železa se složením v hm. % AlSi14Fe8 a AlSi22Fe8Cr1. Tyto slitiny byly zpracovány postupem práškové metalurgie, který zahrnoval odstředivou atomizaci taveniny na prášek a lisování za tepla. Získané materiály se vyznačovaly velmi jemnou strukturou tvořenou hlavně částicemi fáze β-Al5FeSi v hliníkové matrici. Slitiny měly pevnosti v tlaku 670 a 720 MPa a tvrdosti 172 a 185 HV5. Vyznačovaly se rovněž dobrou plasticitou. V porovnání s komerční pístovou slévárenskou slitinou AlSi12CuMgNi byla tepelná stabilita nových slitin s vysokými obsahy železa výrazně lepší. Klíčová slova: hliník, prášková metalurgie, železo, hliníkový odpad

Poděkování Tato práce vznikla s finanční podporou projektů MSM6046137302, MSMT no. 21/2011 a KAN300100801.

Literatura [1] VOJTĚCH, Dalibor; VERNER, Jan, aj. Properties of thermally stable PM Al-Cr based alloy. Materials Science and Engineering, 2007, sv. A 458, s. 371-380. [2] MICHNA, Štefan. Encyklopedie hliníku. Prešov: Adin, s.r.o., 2005. s. 408, ISBN 80-89041-88-4. [3] MONDOLFO, F. Aluminum Alloys: Structure and Properties. London: Butter Worths, 1976. s. 535, ISBN 0-40870680-5. [4] DU, Yong. Diffusion coefficients of some solutes in fcc and liquid Al: critical evaluation and correlation. Materials Science and Engineering, 2003, sv. A363, s. 140-151.

Abstract Article:

Powder metallurgy as a method for processing of high-iron aluminum scraps

Authors:

Prof., Dr. Vojtěch Dalibor, MSc. Průša Filip, MSc.

Workplace: Department of Metals and Corrosion Engineering, Institute of Chemical Technology, Prague Keywords:

aluminum, powder metallurgy, iron, aluminum scrap

Al-based alloys are attractive materials for automotive and aerospace industry. In recycling of aluminum, various grades of Alcontaining scraps are processed. Besides water, oils, plastics and other non-metallic contaminants, the main metallic impurity in Al scraps is iron. Iron contents depend on the actual scrap grade and it can even exceed 10 wt. %. Unfortunately, iron strongly negatively influences mechanical properties of Al alloys, because it forms hard and brittle intermetallic phases in the structure. Therefore, iron contents in most of commercial Al-based alloys must be minimized. Beside the classical ingot and casting metallurgy of Al-based alloys, these alloys can also be processed by powder metallurgy (PM). It is shown in this study that the powder metallurgy is a route which enables the preparation of qualitatively new Al-based alloys containing iron in concentrations far exceeding those in common casting and wrought alloys. Two PM alloys were investigated with chemical compositions (in wt. %) of AlSi14Fe8 and AlSi22Fe8Cr1. The alloys were prepared by centrifugal atomization of melts followed by hot pressing at 450°C/1 h. The alloys were compared to the commercial casting AlSi12CuMgNi alloy. Structural characteristics were studied by light and electron microscopy and by x-ray diffraction. Mechanical properties were evaluated by compressive mechanical tests and by Vickers hardness measurements. Structural investigation revealed that the PM alloys contained very fine β-Al5FeSi and Si particles in α-Al matrix. Compressive strength of the AlSi14Fe8 and AlSi22Fe8Cr1 were 670 and 720 MPa, respectively, i.e. higher than that of the casting alloy (600 MPa). Vickers hardness of the PM alloys (172, 185 HV5, respectively) were also higher in comparison with the casting counterpart (132 HV5). The important finding of this study is that the PM alloys exhibit a good plasticity similar to the casting alloy. It is important for components exposed to dynamic loadings. The thermal stability of the alloys was examined by measuring hardness after a long term annealing at 300 and 400°C. It was observed that the thermal stability of both PM alloys was excellent and much better compared to the casting AlSi12CuMgNi alloy.

47



ISSN 1211–4162



Rukopis příspěvku předán 15. 11. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 24. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. Ing. Iva Nová, CSc. a prof. Ing. Augustín Sládek, CSc.

Manuscript of the paper recieved in 2011-11-15. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-24. The reviewers of this paper: Prof. Iva Nova, MSc., Ph.D. and Prof. Augustin Sladek, MSc., PhD.

Vliv slévárenských forem na kvalitu povrchu a strukturu slitiny AlZn5,5Mg2,5Cu1,5 Weiss Viktorie, Ing., Ph.D., FVTM, UJEP v Ústí nad Labem, Česká republika. E-mail: [email protected] Způsob odlévání a správná volba formy k odlévání má zásadný význam na kvalitu povrchu odlitků a výslednou strukturu slitin. Hlavní náplní tohoto příspěvku je analýza drsnosti povrchu odlitků, hodnocení povrchových vad odlitků, hodnocení makrostruktury a mikrostruktury experimentální slitiny. Ve středových a okrajových oblastech odlitků byla provedena měření velikosti dendritických buněk a pórů. Vliv zvolených slévárenských forem na některé mechanické vlastnosti experimentální slitiny byl vyhodnocen na základě zkoušky tvrdosti podle Vickerse. Cílem bylo vyhodnotit vliv forem (kovová s a bez předehřevu, bentonitová, grafitová a sádrová) při klasickém gravitačním odlévání slitiny AlZn5,5MgCu na strukturu, velikost pórů a kvalitu povrchu připravených odlitků. Klíčová slova: slitina AlZn5,5Cu2,5Mg1,5, mikrotvrdost, velikost pórů, dendritická buňka.

Literatura [1] MICHNA, Š., LUKÁČ, I., LOUDA et. al., Aluminium materials and technologies from A to Z, ISBN 978-80-8244-188, Printed by Adin, s.r.o., Prešov 2007 [2] LUKÁČ, I., MICHNA, Š., Atlas struktur a vad u hliníku a jeho slitin, Deltaprint, Děčín 1999, ISBN 80-238-4611-6 [3] MICHNA, Š., NOVÁ, I., Technologie a zpracování kovových materiálů, Adin, s.r.o.,Prešov 2008, ISBN 978-8089244-38-6 [4] MONDOLFO L., F., Struktura i svojstva aljuminijevych splavov, Metallurgija Moskva, (1979), rusky. [5] VAJSOVÁ, V. Optimization of homogenizing annealing for Al-Zn5,5-Mg2,5-Cu1,5 alloy, Metallurgist, Volume 54, Issue 9, 2011, ISSN 0026 – 0894 [6] VAJSOVÁ, V., MICHNA, Š. Optimization of AlZn5.5Mg2.5Cu1.5, Alloy Homogenizing Annealing, Metallofizika i noveishie tekhnologii, Volume 32, No.7, 2010, ISSN 1024 – 1809 [7] VAJSOVA, V., MICHNA, Š. Optimalizace homogenizacniho žihani slitiny AlZn5,5Mg2,5Cu1,5 Strojírenská technologie XV, 2010, 201014, str. 6-11, ISSN 1211-4162 [8] ČSN EN ISO 4287: Geometrické požadavky na výrobky (GPS) – Struktura povrchu: Profilová metoda – Termíny, definice a parametry struktury povrchu

Abstract Article:

Influence of the casting mold for the quality of on surface and structure AlZn5,5Mg2,5Cu1,5 alloy

Author:

Weiss, Viktorie, MSc., Ph.D.

Workplace: FPTM, JEPU in Usti nad Labem, the Czech Republic Keywords:

AlZn5,5Mg2,5Cu1,5 alloy, micro-hardness test, microstructure, pores size, plaster form, dendritic cells.

Casting method and the correct selection of a form for casting is crucial to surface quality of castings and the resulting structure of alloys. The main content of the experimental work is to analyze the surface roughness of castings, evaluation of surface defects in castings, microstructure evaluation of experimental alloy. In the middle and peri. A target of this experiment is to study the influence of molds on the size of dendritic cells and their crystal inhomogenity under the terms of individual dendri-

48



ISSN 1211–4162

tes themselves by typical gravitational casting of the alloy AlZn5,5Mg2,5Cu1,5. Aim target of this experiment is to study the influence of moulds (metal, bentonic, graphite) on the size of dendritic cells and their crystal inhomogeneity under the terms of individual dendrites themselves by typical gravity casting of the alloy AlZn5,5MgCu. An alloy with more alloying elements, where a inhomogeneity can be expected, was chosen. The inhomogeneity can be uncovered with the help of color etching and quantitative evaluation od the size of dendritic cells. Evaluation of selected foundry molds on the structure of the experimental alloys in the central and peripheral areas of castings. Analysis roughness alloy castings AlZn5, 5Mg2, 5Cu1, 5 based on height parameters Ra, Rz and Rq. Identification of surface defects in cast experimental alloys. To determine the effect of casting molds of the size of dendritic cells and pore size alloy AlZn5, 5MgCu. Příspěvek č.: 201226


Rukopis příspěvku předán 30. 12. 2011. Konečná úprava příspěvku a zohlednění připomínek recenzentů doručeno 26. 01. 2012. Příspěvek recenzovali: prof. Ing. Eva Tillová, PhD. a doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D.

Manuscript of the paper recieved in 2011-12-30. Final paper including reviews reminders respect recieved to editors in 2012-01-26. The reviewers of this paper: Prof. Eva Tillova, MSc., PhD. and Assoc. Prof. Pavel Novak, MSc., Ph.D.

49

STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE únor, duben 2012, ročník XVII., číslo 1, 2 February, April 2012, Vol. XVII., No. 1, 2 Obsah Content

Recommend Documents