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.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Prostor pro laserovou automatizace je stále obrovský

Česká společnost Lascam systems se zabývá zejména dodávkami laserových zařízení pro obrábění kovů a plastů. Byla včas u rozvoje moderních laserových technologií a dnes pomáhá firmám s integrací laserových aplikací do výrobních procesů. Podle slov obchodního ředitele společnosti Karola Flimela se považují spíše za dodavatele řešení než distributora jednotlivých zařízení a za největší výzvu považují složité inovativní projekty, které přinášejí nový způsob výroby.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

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.

Lasery a optika v průmyslu

Měsíc květen se nesl ve znamení zákaznických setkání, dnů otevřených dveří, seminářů a konferencí. Také společnost Lascam v tomto jarním měsíci uspořádala dvoudenní konferenci. Již druhý ročník ve svém názvu Lasery + optika v průmyslu skrývá témata, která byla na pořadu dne. Představitelé významných světových výrobců laserových a optických technologií prezentovali stovce účastníků novinky a možnosti jejich využití.

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.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

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.

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.

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.

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