VYHODNOCENÍ VYBRANÝCH CHARAKTERISTIK ŘEZNÉ PLOCHY PŘI DĚLENÍ MATERIÁLŮ VYUŽITÍM PLAZMOVÉHO OBLOUKU
A PLAMENE
Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích
Ústav technicko – technologický
Autor práce: Martin Pinc
Vedoucí práce: Ing. Ján Majerník, PhD.
Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích – Wikipedie

CÍL PRÁCE
¢Cílem práce je kvalitativně, s ohledem na charakteristiky řezné plochy, porovnat a vyhodnotit
dělení materiálů využitím plazmového oblouku a plamene.
¢

OBSAH
¢Úvod, Cíl práce
¢Teoreticko-metodologická část
—Úvod do problému
—Termické dělení materiálu
—Technické parametry řezné plochy
¢Aplikační část
—Příprava vzorků
—Použité měřící metody
—Diskuze výsledků
—Návrhy opatření
¢Závěr

ÚVOD DO PROBLÉMU
¢Nová pokroková technologie
¢
¢Zkoumání ideálních řezných podmínek
¢
¢

DĚLENÍ MATERIÁLU PLAZMOVÝM OBLOUKEM
¢Využívá soustředěné tepelné energie
¢
¢Zdroj tepla je stabilizovaný elektrický oblouk
¢
¢Základní materiál je pomocí velmi vysokých teplot propalován  (10 000 – 20 000K)
¢
¢Výhody:
—Malá drsnost řezu
—Rychlost řezu
—Řezání všech druhů kovů
¢
¢Nevýhody:
—Menší tloušťka řezaného materiálu
—Velké množství odpadních plynů
—Vysoké tepelné ovlivnění materiálu
—Finančně náročnější

¢Velký vliv na kvalitu řezu má řezná výška
¢
¢
¢
¢
¢
¢Komponenty plazmového hořáku
¢
¢

DĚLENÍ MATERIÁLU PLAMENEM
¢Nejstarší metoda termického dělení
¢
¢Využívá topné plyny a kyslík
¢
¢Teplota plamene nabývá hodnot až 1500ºC
¢
¢Podmínky řezání
—Zápalná teplota kovu musí být nižší, než teplota tavení
—Kov zahřátý na zápalnou teplotu se musí v proudu kyslíku spalovat
—Struska musí být tekutá, aby ji proud kyslíku vypudil
—Vyvinutá teplota musí být dostatečně velká, aby se kryly ztráty z tepelné vodivosti kovu
¢

¢Vliv řezné rychlosti na kvalitu řezu
¢
¢
¢
¢
¢
¢
¢

TECHNICKÉ PARAMETRY ŘEZNÉ PLOCHY
¢Drsnost materiálu:
¢Součást textury materiálu
¢Určuje se odchylkami
¢Vysoká drsnost = Vyšší koeficient tření
¢
¢Tvrdost materiálu
¢Odolnost proti vniknutí cizího tělesa
¢Vysoká tvrdost často znamená vysokou křehkost
¢Měřena vrypem, vtlačením nebo odrazem
¢
¢Tepelně ovlivněná oblast
¢Prstenec obklopující řez
¢Mění se zde vlastnosti materiálu
¢Nežádoucí oblast -> Snaha minimalizovat tepelné ovlivnění

APLIKAČNÍ ČÁST
¢Posuzování kvality řezu
¢Drsnost
¢Tvrdost
¢
¢Určení vhodnosti využití jednotlivých technologií termického dělení materiálu
¢
¢Výzkumná otázka: Která z technologií dělení materiálu plamenem a dělení materiálu pomocí
plazmového oblouku méně ovlivní vlastnosti vzorku?
¢
¢

PŘÍPRAVA VZORKŮ
¢Zvolený materiál: Nelegovaná ocel 11 373 (S 235 JRG 1, Fe360B)
¢ Předepsaná tvrdost HB = 120
¢
¢Ideální tvar vzorku pro testování
¢
¢
¢
¢
¢
¢
¢Obsahuje: Ostrý, tupý, pravý úhel
¢ Rovné, zkosené, zaoblené, rovnoběžné hrany

¢Testovaný vzorek:          Rozměry: 100 x 100 mm
¢
¢
¢
¢
¢        Testované tloušťky
¢ 10 mm
¢ 15 mm
¢ 20 mm
¢ 35 mm
¢
¢

POUŽITÉ MĚŘÍCÍ METODY
¢Drsnost: Drsnoměr MitutyoSurftest SJ-410
¢ Zjišťována střední aritmetická odchylky (Ra)
¢ 3 testované místa – Horní hrana, spodní hrana, střed
¢
¢Tvrdost: Mikrotvrdoměr WilsonRockwell 574
¢ Měřeno metodou HRA (Převedeno na hodnoty HRB)
¢ 8 testovacích bodů
¢
¢

DISKUZE VÝSLEDKŮ - DRSNOST
¢ Tloušťka materiálu 15 mm
¢
¢
¢
¢
¢
¢ Tloušťka materiálu 20 mm
¢
¢
Střed
Horní hrana
Spodní hrana
Plamen
6,988
15,995
7,981
Plazma
1,125
2,546
1,386
Střed
Horní hrana
Spodní hrana
Plamen
1,905
4,683
2,952
Plazma
0,690
1,202
1,061

DISKUZE VÝSLEDKŮ - DRSNOST



DISKUZE VÝSLEDKŮ - DRSNOST
¢Zkoumáno pod mikroskopem
¢ 15 mm    20 mm
¢
¢
¢
¢
¢
¢
¢
¢
¢Šířka snímku odpovídá 2700 μm

DISKUZE VÝSLEDKŮ - TVRDOST
¢Porovnání plazma – plamen 15 mm tloušťka
¢
¢
¢
¢

DISKUZE VÝSLEDKŮ - TVRDOST
¢Porovnání plazma – plamen 20 mm tloušťka
¢
¢

ZÁVĚR
¢Vhodnost technologie závisí na tloušťce materiálu a budoucím využití obrobku
¢
¢Pokud je žádána menší drsnost, je lepší zvolit technologii plazmy. Pokud je žádáno menší ovlivnění
tvrdosti materiálu, je vhodnější řezání plamenem
¢
¢Na kvalitu řezu má vliv řezná rychlost
¢
¢Další důležité faktory jsou tloušťka řezaného materiálu a finanční náročnost. Plazma dělí
materiály menších tloušťek

¢Děkuji za pozornost



DOPLŇUJÍCÍ DOTAZY
¢• Jakou metodu lze aplikovat při hodnocení úchylek kolmosti kvality řezu?
¢
¢
¢
¢Lze pro jednoznačné hodnocení kvality řezu resp. míry tepelného ovlivnění základního materiálu s
ohledem na strukturní změny v oblasti TOO využít i laboratorní metalografické hodnocení? Jaký
normativní předpis by jste doporučil?