Témata
Reklama

Tvrdost vs. houževnatost průmyslových nožů

Průmyslové nože jsou obecně používány pro řezání a dělení nepřeberného množství materiálů, od potravin, plastů, textilu, dřeva až po kovy. Dle použití nože jsou na řezný nástroj přirozeně kladeny různé nároky. Ve světě průmyslových nožů je tvrdost důležitou součástí kvality nože.

Vyšší tvrdost řezného nástroje obvykle přináší vyšší odolnost vůči tření a abrazi a díky tomu i delší životnost ostří. Jak definujeme tvrdost? Jak se liší od houževnatosti? Tvrdost vs. houževnatost: obecně je možné konstatovat, že pokud se tvrdost zvyšuje, houževnatost klesá. Houževnatost je žádoucí, když jsou průmyslové nože vystaveny silným rázům, naopak tvrdost je vyžadována, pokud je čepel vystavena korozivnímu prostředí, nebo abrazivním materiálům.

Reklama
Reklama
Reklama

Tvrdost materiálu

Tvrdost je charakteristikou pevného materiálu, která vyjadřuje jeho odolnost proti trvalé deformaci. Jde tedy o odpor, který klade materiál proti vnikání cizího tělesa. Hodnoty tvrdosti se většinou uvádějí bezrozměrně s udáním způsobu měření nebo stupnice. Nejpoužívanější metodou určení tvrdosti ocelí pro průmyslové účely je zkouška tvrdosti podle Rockwella a podle Vickerse.

Strojní nože společnosti Techni Trade

Tvrdost je závislá především na množství uhlíku v oceli. Obvykle platí pravidlo, že čím nižší obsah uhlíku, tím vyšší houževnatost. Jak tedy zjistíme tvrdost materiálu? Zkouška tvrdosti vtiskem se používá především ve strojírenském průmyslu a v hutnictví. Testy jsou prováděny na základě předpokladu měření kritických rozměrů vtisku (obvykle průměr/úhlopříčka), který vzniká po vtlačení ocelové kalené kuličky, jehlanu (nebo jiného tvaru, podle zvolené metody) do vyleštěné plochy zkoušeného kovu konstantním zatížením.

Houževnatost materiálu

Na druhé straně houževnatost, přesněji řečeno lomová houževnatost materiálu vyjadřuje odpor materiálu vůči vzniku a následnému růstu trhliny. Vychází z mechaniky lomu a jde v podstatě o materiálovou charakteristiku, pomocí níž je možné počítat únosnost součásti s trhlinou. Z praktického hlediska lze houževnatost charakterizovat jako schopnost materiálu absorbovat energii před porušením neboli před dosažením určitého mezního stavu. Houževnatost bývá malá pro křehké, tvrdé materiály, jelikož jsou to elastická a plastická deformace, které umožňují materiálu absorbovat velké množství energie.

Pro výrobu průmyslových nožů je tedy klíčové nalezení vhodné kombinace tvrdosti a houževnatosti, která zajistí řeznému nástroji dlouhou životnost a odolnost vůči namáhání materiálu v závislosti na dané aplikaci. Je nutné mít na mysli, že vysoká tvrdost není obvykle přínosem, hlavně z hlediska houževnatosti. Pro výrobu kvalitních řezných nástrojů je pro svou odolnost hojně rozšířena nástrojová ocel 19 573. Výhodou tohoto druhu oceli je rovněž korozní odolnost, která je pro tento typ nástrojové oceli poměrně vysoká.

Tepelné zpracování

Požadované tvrdosti a houževnatosti oceli je obvykle dosahováno tepelným zpracováním. Ocel je slitina železa s uhlíkem a její přídavné (legující) prvky formují karbidy a krystalovou strukturu, čímž se rovněž podílí na její prokalitelnosti. Mezi tyto prvky patří např. vanad, chrom, molybden, křemík a další. Kalením oceli dosahujeme vyšší tvrdosti, avšak při tomto procesu ztrácí houževnatost, a proto se stává křehčí.

Jak vyplývá z výše uvedeného, pro ocel a její tvrdost a houževnatost je klíčový především vliv legujících prvků, obsah uhlíku a způsob tepelného zpracování. Při výběru materiálu je nutné brát v potaz především aplikaci, tedy řezaný materiál a vlastní řezný proces.

Samostatnou kapitolou jsou pak nástroje ze slinutých karbidů, které kromě nepřeberného počtu aplikací, zejména v oblasti klasického třískového obrábění, mohou uplatnit své přednosti i v konvertingu, nejčastěji při zpracování fólií.

Příkladem mohou být průmyslové čepelky vyrobené z karbidu wolframu, které vynikají extrémní tvrdostí (HRC 75–80) a mimořádnou odolností proti opotřebení. Podmínkou dosažení vysoké životnosti je však absence rázů a namáhání v ohybu, které obvykle způsobují boční síly. Tento druh je tedy vhodný např. pro řezání fólií, avšak řezaná fólie musí být optimálně předepnutá a řádně vedená. Pro porovnání: uhlíková ocel dosahuje tvrdosti 58–65 HRC, nerezová ocel pouze 56–63 HRC.

Jednou z možností, jak docílit vynikající tvrdosti a současně houževnatosti nástroje, která v současné době není vždy doceněna, je využití bimetalických nožů, kdy je vysoce tvrdé ostří spojeno s houževnatým tělem nože. Měkčí ocel těla nože tak absorbuje vibrace a nárazy, zatímco tvrdé ostří přináší mimořádnou odolnost proti opotřebení, bez rizika poškození nebo lomu.

Ing. Petra Švecová

Techni Trade

service@techni-trade.com
www.techni-trade.com
www.techni-eshop.cz

Reklama
Související články
Aktuální možnosti v laserovém svařování

Laserové svařování lze v dnešní době považovat za velice moderní technologii. Vysoké svařovací rychlosti, štíhlý svar a z toho plynoucí výhody jsou pozitiva, která umožnila začlenění této metody do progresivních výrobních technologií. Tento článek si klade za cíl představit aktuální možnosti laserových svařovacích technologií.

Odlehčovací optimalizace 3D tištěné frézy

Vývoj v oboru obrábění se tradičně potýká s mimořádným dynamickým zatížením soustavy na straně jedné a požadavky na přesnost a produktivitu obrábění na straně druhé. Nalezení takové konstrukce nástroje, která odolá extrémním provozním podmínkám, a přitom umožní proces obrábění urychlit, může vést k zefektivnění výrobního procesu. Příkladem toho může být vývoj odlehčené frézovací hlavy. Dosavadní konstrukce obráběcích nástrojů vycházely z jednolitých plných tvarů zaručujících vysokou tuhost na úkor dynamických vlastností nástroje. Změnou vnitřní struktury je však možné najít optimum mezi těmito protichůdnými požadavky.

Vliv složek ochranných atmosfér na WAAM

Svařování v současné době není už pouze technologií ke spojování materiálů. S rozvojem aditivní výroby strojních součástí lze tento proces využít také pro výrobu komplexních a geometricky složitých součástí. Technologie WAAM využívá svařování pro vrstvení jednotlivých svarových housenek do tvaru vyráběné strojní součásti a je charakterizována mnoha proměnnými – mimo jiné i účinky ochranné atmosféry. Cílem příspěvku je zhodnotit vliv jednotlivých složek ochranných atmosfér používaných pro MAG svařování.

Související články
Horké komory pro práci s radioaktivním materiálem

V Řeži u Prahy bylo vybudováno nové výzkumné centrum, jehož součástí byla také výstavba kom-plexu horkých komor. Účelem výstavby bylo vytvořit pracoviště pro bezpečnou práci s vysoce radi-oaktivním materiálem. Po pěti letech budování se na začátku roku 2017 podařilo úspěšně zahájit aktivní provoz laboratoří, které jsou schopné zpracování, mechanického testování a mikrostrukturní analýzy radioaktivních materiálů (tlakové nádoby, vnitřní vestavby reaktorů, pokrytí paliva) s aktivi-tou až 300 TBq 60Co, materiálů pro reaktory III. a IV. generace a fúzní reaktory.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Oscilující paprsek laseru pracuje přesněji

Univerzálním nástrojem naší doby je laser, kterým je možné bezdotykově opracovávat téměř všechny materiály. Ještě lépe a přesněji se podaří materiály řezat nebo gravírovat, když paprsek laseru kmitá.

Autogen, plazma či laser?

Ať ve strojírenském, elektrotechnickém, potravinářském, chemickém či důlním průmyslu, nebo ve stavebnictví, zemědělství a mimo jiné také při výrobě dekoračních předmětů, tam všude nacházejí uplatnění CNC stroje pro termické dělení materiálů.

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“.

Technologické lasery a trendy vývoje za rok 2015

Letošní rok v oblasti laserových technologií byl neobyčejně bohatý na nové poznatky a přinesl i řadu nových jevů v metodice dalšího vývoje. Vznikala nová komplexní střediska laserového výzkumu a nás může těšit, že ani Česká republika nezůstala pozadu. Rozvíjí se program HiLASE, zaměřený na laserové technologie a vývoj optických komponentů, a nedávno bylo slavnostně otevřeno i středisko ELI Beamlines – Extreme Light Infrastructure – jako součást evropského plánu budování center nové generace vybavených nejvýkonnější technikou vhodnou pro naplnění programu bádání až na samé hranici poznání.

HiLASE - superlasery pro skutečný svět

Lasery nové generace, jež doposud nemají ve světě obdoby, se vyvíjejí a testují v nově postaveném centru HiLASE v Dolních Břežanech u Prahy. Využití najdou v průmyslu i ve výzkumu. V nové budově působí téměř 60 laserových specialistů a techniků, z nichž přibližně polovina je ze zahraničních, často i velmi renomovaných pracovišť.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

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