Témata
Reklama

Kalení litinových loží - případová studie

Společnost Kuličkové šrouby Kuřim, nacházející se v areálu TOS Kuřim, investovala do výkonného průmyslového laseru, který používá ke svařování dílců, navařování kovových vrstev a k povrchovému kalení. Zejména aplikace povrchového kalení vede k dosažení nemalých úspor výrobních nákladů. Níže uvedená případová studie představuje možnosti těchto technologií.

Prof. Jiří Marek

Je profesorem na Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně. Zastával manažerské pozice ve výrobních společnostech Toshulin, KŠ Kuřim a TOS Kuřim. V praktické a pedagogické činnosti je zaměřen především na konstrukci obráběcích strojů a obráběcích center pro rotační i nerotační obrobky, teorii konstrukčního procesu a životního cyklu produktu a v neposlední řadě na systémovou metodologii. Jeho dlouholetou snahou je spojovat teorii s praxí do vzájemně se respektujícího celku. Je členem řady odborných organizací, členem redakční rady MM Průmyslového spektra a spoluzakladatelem MM Science Journal. Je autorem celé řady monografií, mj. i legendární knižní edice Konstrukce CNC obráběcích strojů (MM publishing).

Princip laserového kalení

Technologický park společnosti Kuličkové šrouby Kuřim byl rozšířen o vývojové pracoviště povrchových úprav disponující laserem s možností výměny laserových hlav. Pracoviště je vybaveno robotem Motoman s pracovním rozsahem 2 000 x 7 000 mm, dále jednoosým polohovadlem (nosnost 100 kg) a dvouosým polohovadlem (nosnost 250 kg). Pevný přípravkový stůl umožňuje upevnit součásti o rozměrech 1 000 x 1 000 mm. Samotný laser má výkon 6 kW a jeho světlo má vlnovou délku 1030 nm. Na pracovišti je možné použít technologii kalení, navařování a svařování.

Reklama
Reklama
Reklama
Pohled na šestiosý robot Motoman nesoucí laserovou hlavici

Oproti klasickým způsobům ohřevu včetně indukčního kalení je u laserové technologie výrazně menší celkové vnesené teplo do materiálu. Princip laserového kalení spočívá ve velice rychlém vnesení tepla světlem do povrchu kaleného dílu (řádově v desetině sekundy), kde vznikne austenit. K transformaci na kalené struktury dochází kondukcí – tedy vnitřním odvodem tepla. K ochlazování tedy není třeba používat vnější prostředí (vodu, polymer či olej). Tím pádem je ochlazování pro materiál více šetrné a díl po kalení není namáhán tak vysokým vlastním napětím s rizikem výskytu trhlin.

Výhody laserového kalení jsou následující:
• nižší energetická náročnost (kalení pouze požadovaných oblastí);
• díky robotu zpracovaní libovolné geometrie;
• nízké tepelné zatížení okolního materiálu, tzn. eliminace trhlin a deformací;
• řízení procesu podle aktuální teploty, tzn. možnost řízení hloubky prokalení a výsledné tvrdosti (běžně 60 HRC);
• nízká oxidace povrchu;
• žádná nebo minimální nutnost dalšího opracovaní.

Případová studie – Kovosvit MAS

Lože je základní části rámu obráběcího stroje. Na jeho tuhosti, odolnosti proti opotřebení vodicích ploch, dynamické stabilitě a stálosti tvaru závisí v převážné míře přesnost obrábění. Při návrhu těchto částí musí tedy konstruktér respektovat řadu hledisek, jako je kvalitní materiál rámu, dobrá statická tuhost vyhovující dynamická a tepelná stabilita, umožnění dobrého odvodu třísek a neposlední řadě jednoduchá a efektivní výroba.

Zakalením vodicích ploch, které jsou tvořeny přímo základním materiálem lože, jsou výrazně ušetřeny náklady. Po domluvě se společností Kovosvit MAS firma KSK provedla referenční zakalení vodicích litinových ploch na soustruhu z jejich produkce.

Pohled na litinové lože soustruhu z produkce Kovosvit MAS s prokaleným povrchem

Po zakalení byl z lože vyříznut vzorek, který byl metalograficky zpracován a bylo na něm zkoumáno prokalení.

V

yříznutý vzorek ze zakaleného lože – z něj byly odebrány metalografické vzorky, na kterých byla měřena dosažená tvrdost.

Z fyzikální podstaty laserového kalení bylo prokázáno, že není možné dosáhnout tvrdosti větší než 60 HRC v hloubce přesahující 1 mm.

Graf dosažené tvrdosti v závislosti na hloubce prokalení pro plochu 2. Plochy 1 a 3 mají tuto závislost obdobnou.

Závěr

Pro konstrukci rámu obráběcího stroje lze využít různé materiály, nejčastěji pak litinu, ocel i ocelolitinu. Naše zkušenosti ukazují, že pomocí laseru není možné docílit hloubky prokalení u litiny silnější než 1 mm, aby bylo dosaženo požadované tvrdosti povrchu 60 HRC. Pracoviště s technologií laserových povrchových úprav může mít mnohostranné využití ve více oborech. Z důvodů nízkého povědomí technické veřejnosti se tyto technologie málo používají. Věříme, že tento příspěvek napomůže k větší informovanosti.

Prof. Dr. ing. Jiří Marek

Kuličkové šrouby Kuřim

jiri.marek@ks-kurim.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 160113
Datum: 10. 02. 2016
Rubrika: Výroba / Metalurgie
Firmy
Související články
Odhrotování výbuchem

Odhrotování výbuchem se odborně nazývá termické odhrotování (TEM). Jde o vysoce výkonnou a maximálně produktivní metodu odhrotování menších, tvarově složitých, jednoduchých i velmi náročných výrobků, na které jsou kladeny ty nejvyšší požadavky z hlediska čistoty, kvality, a ekonomiky výroby. Tato nekonvenční metoda je schopna stoprocentně zajistit, že se později v zabudovaných součástkách nic neuvolní. Používá se zejména po třískovém obrábění železných i neželezných kovů nebo po středním či vysokotlakém lití menších neželezných odlitků.

Pokročilé mazání pro úspornost a spolehlivost

Věda a výzkum přinášejí zcela unikátní řešení i pro procesy zdánlivě zavedené a v oblastech, kde by inovace laik neočekával. Každý pozitivní a použitelný krok ke zlepšení klimatické situace naší planety je přínosem a jednou z nesmírně efektivních, užitečných, a vlastně poměrně snadných a finančně nenáročných záležitostí. Takovými by mohly být aplikace pokročilých tribologických řešení především pro dopravu, průmysl a výrobu energií.

Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Související články
Princip laserového čištění a jeho možnosti

Laserové čištění patří mezi mladé technologie, jež nacházejí stále nové uplatnění nejen v průmyslu. Hlavním důvodem jsou nízké provozní náklady, ekologická šetrnost k životnímu prostředí a v neposlední řadě šetrnost k čištěnému materiálu oproti konvenčním metodám.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Moderní způsoby ochrany vysokopevných ocelí

V posledních letech je v automobilovém průmyslu kladen stále větší důraz na snižování hmotnosti vozu, potažmo spotřeby a z ní plynoucích emisí, za současného zvýšení bezpečnosti posádky. Jednou z možností, jak splnit tyto požadavky, je nahrazení starých materiálů používaných pro výrobu určitých komponentů za nové, pevnější. Díl z pevnějšího materiálu může být tenčí a potažmo i lehčí oproti dílu původnímu, ale současně je schopen vydržet stejné, nebo i větší namáhání.

Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Cyklické zkoušky pro reálnější simulace

Životnost, trvanlivost, odolnost, ale i třeba degradace jsou důležitými pojmy, pokud se bavíme o životním cyklu jakékoliv součásti. Kupující nebo odběratel požaduje záruky, že právě obdržený díl, zařízení či konstrukce bude fungovat předem stanovenou dobu, navíc je-li ve hře také otázka bezpečnosti. Udělení certifikace či určení doby trvanlivosti často předcházejí různé zkoušky. Důležitou skupinou z nich jsou urychlené korozní zkoušky. Nejen jimi se v úzké spolupráci s průmyslem zabývají ve vědecko-technickém parku v Kralupech nad Vltavou.

Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Fotonika - klíč k technologickému rozvoji

Vynález laseru, optických vláken a polovodičových optických součástek výrazně zvýšil význam využití optiky pro moderní technologie. Byl to také impulz pro rozvoj mladého vědního oboru – fotoniky –, který se zabývá vlastnostmi a metodami využití fotonů. Místem, kde si odborníci z těchto tří na sobě závislých oborů – optika, elektronika a fotonika – sdělují svá know-how a sdílejí své úspěchy, se každoročně stává nejvýznamnější světový veletrh optických a laserových technologií Laser World of Photonics. I letos jej koncem června na mnichovském výstavišti doprovázel světový kongres World of Photonics congress.

Funkční materiály pomocí depozice atomových vrstev

Depozice atomových vrstev (ALD – Atomic Layer Deposition) je technologie využívající depozice tenkých vrstev na povrch substrátu s přesností v atomovém měřítku, založená na řadě reakcí výchozí látky v plynném stavu s povrchem substrátu. Většina ALD reakcí používá dvě chemické látky, které se nazývají prekurzory.

Tvoříme historii vodního paprsku

Každá investice do podniká je spojena s velkým očekáváním. Jistou dávku důvěryhodnosti ve správnou investice může dávat také historie firmy i samotné technologie. Technologie řezání vysokotlakým vodním paprskem Flow slaví v tomto roce již 50 let, resp. 40 let v případě abrazivního vodního paprsku.

Virtuální a rozšířená realita zvyšuje konkurenceschopnost

Dnes již máme řadu možností, jak můžeme v byznysu prakticky využít virtuální a rozšířenou realitu. A to doslova ve všech dostupných oborech a firemních procesech.

Vplyv ochrannej atmosféry pri zváraní hliníkových zliatin

Ľahké neželezné kovy ako hliník, horčík, titán a ich zliatiny, ktoré sú používané najmä v automobilovom, leteckom a kozmickom priemysle, musia spĺňať vysoké a často protichodné nároky ako je napríklad dostatočná pevnosť pri zachovaní vysokej ťažnosti alebo dobrá korózna odolnosť. Inak povedané, využívajú sa tam, kde ich náhrada dostupnejšími materiálmi nie je možná. Na zváranie materiálov z ľahkých neželezných kovov je potrebné použiť takú technológiu zvárania, ktorá bude ich vlastnosti degradovať čo najmenej. Celý rad štúdií a doterajších praktických skúseností ukazujú, že väčšina problémov vznikajúcich pri konvenčnom zváraní oblúkovými metódami môže byť potlačená použitím laserového lúča.

Jaká tajemství skrývá výroba razítek?

Představte si obyčejné moderní razítko. Připadá vám, že vyrobit je musí být velice jednoduché? Možná byste se divili. Složitá vulkanizace, vstřikolisovna s 21 vstřikolisy, obtížný proces barvení, to vše velmi náročné na stabilitu procesu. Tolik jen stručně o tom, s čím se během výroby razítek musíme u nás, v Colopu v Borovanech, denně potýkat. Chcete se dozvědět víc? Pak vás zvu ke čtení následujících řádků.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit