Témata
Zdroj: Gpainnova

Zdánlivě paradoxní označení se týká zcela výjimečné techniky, která se používá při dokončování velmi lesklého povrchu elektricky vodivých materiálů, přičemž jde nejen o kovové obrobky, ale i o řezné nástroje ze slinutých karbidů. U řezných nástrojů tato technologie redukuje uvolňování pojiva (kobaltu nebo niklu, tzv. cobalt leaching), čímž mj. podporuje soudržnost řezných částic v břitu - to je výhodné například pro navazující povlakovací technologie.

Prof. Miroslav Píška

Univerzální obráběč kovů, 48 let praxe a výzkumu v technologii obrábění a materiálovém inženýrství. Zakladatel a spoluzakladatel konferencí Frézování/Milling (5 ročníků),  NewTech (7 ročníků) a zástupce ČR ve vědecké konferenci New Trends in Fatigue and Fracture (NT4F, 20 ročníků). Člen předsednictva Svazu nástrojáren české republiky. Je profesorem oboru Strojírenská technologie na FSI VUT v Brně. 

Scopus ID 650795955

ORCID iD 0000-0002-1873-3750

H-index (Scopus): 9 , 40 dokumentů, 307 citací  v 295 dokumentech
H-index (WOS): 8, 28 dokumentů, 209 citací v 205 dokumentech
Celkem: 316 publikací, 1 305 citaci v odborných pracích

Další publikace pro MM Průmyslové spektrum: 

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Materiály pro řezné nástroje, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.84-95, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie frézování, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.26-46, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie soustružení, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.6-22, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie vrtání, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.52-61, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie vyvrtávání, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.64-68, ISSN 1212-2572

PÍŠKA, M., HUMÁR, A.: Testování řezivosti nových nástrojových materiálů, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.98-108, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Upínání rotačních nástrojů, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.70-82, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M., PODRÁBSKÝ, T.:  Frézování kompozitů, MM Průmyslové spektrum, Vol.2000, (2000), No.4, pp.14-15, ISSN 1212-2572

Pavla Karešová

Absolventka Gymnázia Pierra de Coubertina v Táboře, známého využíváním vzdělávacích metod českého a francouzského školství. Studentka FSI VUT v Brně. V současné době na ročním studijním pobytu na Grand École ENSAM ParisTech, Campus Arts et Métiers de Cluny.

Reklama

Kvalita povrchu leštěného tzv. technologií DryLyte Technology (obr. 1) je až fascinující – zcela běžný je zrcadlový lesk se střední aritmetickou úchylkou povrchu Ra = 0,02–0,03 µm, a to bez poškrábání či selektivního naleptání povrchu.

Obr. 1. Zařízení pro suché elektrolytické leštění – DryLyte Technology. (Zdroj: GPAinnova)

Na rozdíl od jiných abrazivních technologií (např. od vlečného omílání) tato technologie nevyžaduje tak tuhé upnutí leštěných dílců, nezahrnuje potenciální kinematický problém s přeleštěním určitých břitů při nevhodné synchronizaci otáček rotorů (pozorováno např. u odjehlování kotoučových pil) a dokáže naleštit rovnoměrně i ostré špičky (nebo zastíněné dutiny) předmětů (ze všech stran) bez jejich poškození (obr. 2). Redukuje i potřebu zásobníků abraziva s rozdílnou zrnitostí nebo chemickým složením a je energeticky mnohem méně náročná.

Obr. 2. Příklady leštění zubních implantátů ze slitiny Co-Cr: (a) přehledový snímek, (b)–(d) detaily opracování různých obtížně dostupných míst. (Zdroj: archiv prof. Píšky)

Systém se částečně podobá klasickému elektrolytickému leštění, ale nejde o nějaké ponoření do tekutého elektrolytu. Na okraji nádoby je vodivá elektrická klec (zapojená na záporný pól) a obrobek se upíná na tzv. suport, který je připojen k pozitivnímu pólu zdroje. Jako vodivé médium mezi těmito dvěma zdroji se zde uplatňuje kyselina, obsažená v porézních zrnech nasypaných v pracovním bubnu stroje (obr. 3).

Obr. 3. Princip suchého elektrolytického leštění. (Zdroj: archiv prof. Píšky)

Podobně jako v případě klasického elektrolytického leštění není v tomto systému automaticky zajištěno zcela rovnoměrné leštění všech ploch (to je dáno mj. proudovou hustotou), zvláště vnitřních nebo členitějších povrchů. Proto je zapotřebí, aby se obrobek v tomto médiu pohyboval prostorově. Pohyb se skládá ze tří základních částí – rotačního pohybu kolem osy upínače, planetového kolem hlavní osy suportu a translačního podél hlavní osy suportu. Celkový pohyb obrobku v pracovní náplni je relativně velmi pomalý, leštěné kusy se jen v podstatě reverzně brodí kuličkami, nejedná se však o nijak výrazný řezný pohyb (obr. 4).

Obr. 4. Zařízení k suchému elektrolytickému leštění: (a) pracovní část stroje DLyte100, zásobník s lešticím médiem, (b) lešticí médium DLyte MixMSA PLUS-S, (c) příklad upnutí leštěného kusu. (Zdroj: archiv prof. Píšky)

U elektrolytického leštění se obecně využívá dvou základních mechanismů přenosu částic. V prvním mechanismu dochází k rozpouštění iontů materiálu, primárně na vrcholech povrchu. Ve druhém mechanismu se pomocí tzv. akceptoru a chelatace ionty odebírají z povrchu obrobku. V systému suchého elektrolytického leštění hrají roli oba tyto mechanismy, a to v různých poměrech. Samotný proces se skládá ze čtyř fází, které se opakují, ale každou fázi lze nastavit podle konkrétních materiálů, stavu předchozího opracování a požadavků na konečnou kvalitu povrchu:

– v první fázi (T1) není aplikováno žádné napětí, systém se chemicky vyrovnává a na povrchu obrobku a na porézních zrnech elektrolytu, obsahujících sulfonovou kyselinu, se vytváří mokrá vrstva;

– ve druhé fázi (T2) je připojeno elektrické napětí (obrobek je připojen na anodu), pomocí kterého dojde ke vzniku elektrického proudu, řízené oxidaci povrchu a rozpouštění iontů materiálu obrobku. Během této fáze se odebírá materiál a upravuje morfologie povrchu. Aplikované napětí závisí na materiálu obrobku, obvyklé hodnoty jsou 20 V až 50 V, dosahované proudy bývají zpravidla několik ampérů;

– aby se systém mohl opět chemicky vyrovnat a na povrchu obrobku a zrnech elektrolytu se obnovila mokrá vrstva, ve třetí fázi (T3) není aplikováno žádné napětí;

– v poslední fázi (T4) se změní polarita napětí, díky čemuž se oxidovaná vrstva materiálu na povrchu obrobku redukuje.

Reklama
Reklama
Reklama

Leštění je vhodné pro celou řadu materiálů: uhlíkové a korozivzdorné oceli, superslitiny niklu, slitiny Co-Cr, titanové slitiny, slitiny Ni-Ti (materiály s tvarovou pamětí, jako je např. nitinol), barevné kovy (slitiny Cu a Al) a prakticky všechny slinované řezné a tvářecí nástroje ze slinutých karbidů. Oproti běžným metodám elektrolytického obrábění poskytuje tento systém lepší korozivní odolnost povrchu, neboť korozní potenciál obrobku se během prvních hodin leštění zlepšuje a teprve po 5–6 hodinách se dostává na úroveň klasických elektrolytických metod leštění. Vzhledem k použití sulfonové kyseliny je důležitou otázkou biokompatibilita této metody. Podle laboratorních studií lze tento systém považovat za biokompatibilní, a ne cytotoxický. Dlouhodobé laboratorní studie vzhledem k novosti technologie ještě probíhají.

Zkušební test

Pro ověření účinků suchého elektrolytického leštění byla použita tyčová tvářená slitina Ti6Al4V (ASTM F136, Rp0,2 = 795 MPa, Rm = 860 MPa, A5 = 10 %, tvrdost HRC 32), D30mm, na které byly opracovány dílčí povrchy D20mm (obr. 5). Pro podélné soustružení na soustruhu SV18 RD byla použita vyměnitelná břitová destička KNUX 160405SR-73 Grade 6640 (pro každý řez byl použit nový břit), pro smirkování byly použity smirkové papíry různé zrnitosti a pro leštění diamantové pasty (obojí z produkce firmy Struers) – tab. 1. Kvalita povrchu byla analyzována pomocí mikroskopu Alicona IF-G5 (Bruker Alicona, Štýrský Hradec, Rakousko) a elektronového mikroskopu Tescan Mira3 (Tescan, Orsay Holding, Brno).

Obr. 5. Testovaný vzorek s odstupňovanou kvalitou opracování povrchů. (Zdroj: archiv prof. Píšky)

Pro ověření účinku suchého elektrolytického leštění na drsnost povrchu probíhalo leštění po dobu 30, 60 a 90 minut.

Reklama

Dosažené výsledky

Účinky doby leštění na střední aritmetickou úchylku povrchu pro dílčí povrchy je zobrazen na obr. 6. Statistické zpracování na obr. 7 ukazuje nejvýraznější relativní redukci drsnosti povrchu po předchozím opracování – nejvyššího zlepšení bylo dosaženo po broušení smirkovým papírem jemné zrnitosti, resp. po hrubém leštění diamantovou pastou.

Obr. 6. Účinek doby suchého elektrolytického leštění na střední aritmetickou úchylku povrchu. (Zdroj: archiv prof. Píšky)
Obr. 7. Účinek technologie suchého elektrolytického leštění na střední aritmetickou úchylku povrchu a na její směrodatné odchylky – dosažená redukce drsnosti (po 90 minutách leštění). (Zdroj: archiv prof. Píšky)

Analýza morfologie povrchu (obr. 8) ukazuje na změnu morfologie všech leštěných povrchů, nicméně nejvýraznějších účinků bylo dosaženo u povrchů č. 5–8, na kterých je patrná nová textura povrchu po suchém elektrolytickém leštění, plně nahrazujícím předchozí dokončovací metody (obr. 9) – dosažená hodnota drsnosti Ra = 0,02–0,03 mm.

Obr. 8. Účinek technologie suchého elektrolytického leštění na povrchovou texturu: (a, b) – soustružený povrch vzorku 1 (před leštěním a po něm), (c, d) povrch 8 (před leštěním a po něm). (Zdroj: archiv prof. Píšky)
Obr. 9. Morfologie leštěného povrchu po uplatnění různých technologií předúpravy povrchu: (a) jemně soustruženo (vzorek 4), (b) jemně smirkováno (vzorek 6), (c) velmi jemně smirkováno (vzorek 7), (d) leštěno diamantovou pastou 1 µm (vzorek 8). (Zdroj: archiv prof. Píšky)

Tato technologie má důležitý dopad na Abbottovu-Firestoneovu křivku nosného podílu (obr. 10): zde došlo k výrazné redukci výčnělků povrchu, čímž se zvýšil podíl nosného jádra materiálu. To má v technické praxi obecně za následek vyšší odolnost součástí proti opotřebení, zvláště v době jejich záběhu, dále ve stomatologii, chirurgii i například v potravinářském průmyslu, kde se snižuje možnost zachycení bakterií, virů či jiných mikroorganismů v površích implantátů a podobných dílců. Podobných příznivých parametrů bylo dosaženo i u dalších amplitudových charakteristik (Rq, Rz, Rt atd.) a podobně u charakteristik plošných a objemových (Sa, Sq, Sz, resp. Vmp, Vmc, Vvv a jejich poměrů).

Obr. 10. (a) Účinek opracování a leštění na Abbottovu-Firestoneovu křivku nosného podílu tvářené titanové slitiny Ti-6Al-4V, opracované různými technologiemi; (b) výrazný pokles materiálového podílu výčnělků povrchu po leštění Dlyte (v levé horní části křivky), a to ve prospěch nosného jádra materiálu (středová oblast křivky). (Zdroj: archiv prof. Píšky)

Závěr

Vzhledem k vysoké kvalitě a integritě leštěného povrchu lze technologii suchého elektrolytického leštění považovat za velmi perspektivní a také velmi šetrnou k leštěným vzorkům, s širokým potenciálem pro dokončovací obrábění všech kovových materiálů nebo materiálů obsahujících kovovou fázi.

Poděkování
Tento příspěvek byl vytvořen s podporou projektu specifického výzkumu FSI VUT v Brně „Moderní technologie pro zpracování pokročilých materiálů využívaných pro interdisciplinární aplikace“, FSI-S-22-7957.

Vydání #5
Firma
VUT v Brně

Vysoké učení technické v Brně se dlouhodobě objevuje v žebříčku nejlepších světových univerzit QS Top Universities, který každoročně sestavuje společnost QS Quacquarelli Symonds Limited a hodnotí v něm tisíce vysokých škol. Podstatnou část hodnotících kritérií tvoří zpětná vazba na kvalitu vzdělávací instituce od akademiků a také zaměstnavatelů jejích absolventů.
Dalším žebříčkem, jehož hodnocení se VUT účastní, je Times Higher Education.

Historie Vysokého učení technického v Brně (VUT) sahá až k 19. září 1899, kdy rakouský císař a uherský král František Josef I. podepsal dekret o založení české vysoké školy technické v Brně.

Byla první českou vysokou školou na Moravě. Univerzita začínala se čtyřmi profesory a 47 posluchači a postupně dospěla do pozice mezinárodně uznávané vzdělávací instituce, která nabízí současné špičkové vědecké a odborné znalosti na osmi fakultách a třech vysokoškolských ústavech. Studenti mohou získat kvalitní vzdělání v široké škále oborů od technických, přírodovědných, přes ekonomické až po umělecké. Významnou část aktivit VUT tvoří výzkum a vývoj, který probíhá zejména na půdě výzkumných center. Univerzitě se podařilo zejména díky grantové podpoře vybudovat pět vlastních vědeckých center a kromě toho se společně s dalšími univerzitami a vědeckými institucemi podílí i na činnosti dvou center excelentního výzkumu. 

Číst dál
Související články
Strojírenské fórum 2018: Inteligentní výroba

Další z již tradičních setkání odborníků (nejen) z oblasti výroby – podzimní Strojírenské fórum – se odehrálo 8. listopadu, tentokrát v prostorách Ústavu výrobních strojů a zařízení a RCMT FS ČVUT v Praze.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Související články
Nebojte se výzev!

Tuto větu mi na konec rozhovoru řekl Ing. Radomír Zbožínek, člen představenstva Tajmac-ZPS, který se stále podílí na dění v mateřské firmě. Slovo "mateřská" pro pana Zbožínka platí dvojnásob, do firmy totiž nastoupil 1. listopadu 1972, takže zde "kroutí" již svou 46. sezonu. Tak akorát na to, aby jeho slova mohla posloužit i dalším lidem.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

EMO zrcadlem pokroku a inovací

Při příležitosti prezentace veletrhu EMO 2017 Hannover před evropskou novinářskou obcí se uskutečnilo i pražské zastavení. Zastoupení Deutsche Messe pro ČR zorganizovalo tiskovou konferenci, které se vedle generálního ředitele EMO Hannover Christopha Millera účastnil i tiskový mluvčí hannoverského veletržního komplexu Hartwig von Sass spolu s ředitelem českého svazu SST Ing. Paclíkem a předsedou Společnosti pro obráběcí stroje doktorem Smolíkem.

Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Jarní setkání strojařů v Plzni

Více než 30 vystavovatelů, téměř 50 řečníků, tři výstavní haly a jeden nezapomenutelný strojírenský zážitek. Akce Strojírenská inspirace 2024 se konala v Plzni od 4. do 6. června 2024 a zaměřila se na digitální výrobu, automatizaci a inovace ve strojírenství. Letos poprvé se toto setkání uskutečnilo v areálu Depo2015, který se stal centrem pro sdílení zkušeností a nápadů mezi odborníky z průmyslu a digitalizace.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Zásadní vliv digitální doby na tvorbu učebnic

Na tomto místě vám tradičně přinášíme edukační článek, který poukazuje na trendy a výhledy v daném oboru, jež je nosným tématem aktuálního vydání. V tomto vydání to nebude jinak. Avšak forma je odlišná. Text je totiž tvořen na základě konceptu odborné e-knihy Stavba a provoz CNC obráběcích strojů, která díky své průběžné aktualizaci přináší odraz toho aktuálního, co současný obor výrobních strojů přináší.

Projekt Strojírenská výrobní technika a přesné strojírenství sbližuje výzkumníky

Strojírenský průmysl je nejnáročnější průmyslové odvětví. Vyznačuje se mimořádně velkou pestrostí výrobků a zahrnuje v sobě desítky oborů. Výroba strojů, zařízení a přesných komponentů jsou významným oddílem českého zpracovatelského průmyslu. A právě zde vyvstává potřeba systematického výzkumu, vývoje a inovací, protože zde vznikají složité produkty s vysokým stupněm integrace, mezioborovým přesahem a rychlým cyklem inovací na trhu.

Kompozitní materiály z přírodních zdrojů

Veřejnost se stále více snaží být environmentálně odpovědnou. Ani napříč odvětvími průmyslu tomu není jinak. V oblasti kompozitních materiálů můžeme v posledních letech sledovat stále častější tendence využívat přírodní materiály jako náhradu konvenčních syntetických produktů. Roste poptávka po vláknech na rostlinné bázi (například vláknech ze lnu, konopí nebo sisalu) a tyto materiály získávají významný podíl na celkové produkci kompozitních výrobků.

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