123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

01_1-8 Řezatelnost kovových materiálů

Od vynalezení hořáku pro tepelné řezání prodělala řezací technika razantní rozvoj. V současné době mají uživatelé k dispozici tři hlavní metody řezání:

  • Plamenové řezání
  • Plazmové řezání
  • Laserové řezání.

    Každá z těchto metod má sice zvláštní okruh použití, který je ostatním metodám uzavřen, ve většině oblastí však jsou jako konkurenti.

    Při výběru vhodné řezací metody je třeba zohlednit, aby požadovaná kvalita byla dosažena s minimálními náklady. Kvalita řezu se zatím posuzovala pro jednotlivé druhy tepelného řezání odděleně podle různých norem. V současné době je v závěru zpracování norma EN ISO 9013, která umožní jednoznačné posuzování bez ohledu na proces a na materiál.

    Byly charakterizovány jednotlivé metody řezání - plamenové, plazmové, laserové s Nd:YAG-laserem a s CO2-laserem s ohledem na jejich okruh použití. S ohledem na zpracované materiály a jejich tloušťky prezentovány postupy a nové software pro komplexní výpočet nákladů.

    Práce referuje o výzkumech druhů vnitřního pnutí tepelně děleného ocelového plechu. Měření vnitřního pnutí se uskutečnilo rentgenograficky. Při tom se ukázaly zřetelné rozdíly mezi jednotlivými metodami jak na řezné ploše, tak i ve vnitřním profilu pnutí. Hloubkové profily pnutí ukázaly zónu tlakového pnutí v důsledku růstu objemu při změnách struktury v blízkosti povrchu (tvorba martenzitu nebo bainitu). S růstem vzdálenosti od řezné plochy následuje v tepelně ovlivněném pásmu přechod k tahovému pnutí vlivem deformací podmíněných chladnutím. Největší tahová a tlaková pnutí byla naměřena v laserově řezaných plechách, naopak nejmenší pnutí v celém průřezu byla zjištěna při mikroplazmovém řezání.

    Jsou popsány různé varianty plazmového řezání s ohledem na materiál, tloušťku a konkrétní aplikaci. Byly vysvětleny nejdůležitější vlivy na kvalitu. Zajímavé příklady použití ukazují možnosti ekonomického použití. Plazmové řezání jemným paprskem, které dává řezné plochy vysoké kvality, má ještě velký vývojový potenciál k dalšímu rozvoji.

    Byly popsány výzkumy směřující k charakteristice změn v plazmou řezaných plochách a následných svařovacích zkouškách a zkouškách na únavu. Cílem bylo vytvoření podmínek pro vypracování směrnic a specifikací pro výrobu např. ocelových mostů. Výzkumy se konaly na ocelových plechách o tloušťce 9,6 a 19 mm.

    Je podán přehled strukturálních změn v tepelně ovlivněném pásmu plazmově řezaných kovů. Ukázalo se, že šířka tepelně ovlivněného pásma s přibývající tloušťkou materiálu lineárně roste. Tento růst závisí také na řezných parametrech.

    Pokyny pro mechanické opracování tepelně připravených návarových ploch obsahuje další práce. V příspěvku se jedná o současné i budoucí způsoby svařování pancéřových desek pro vybavení dělostřelectva a pancéřovaných vozidel. V současné době se pancéřové desky vyrábějí ze svařitelných feritických zušlechtěných materiálů o tloušťce 10 až 40 mm. Ocelové desky se nejčastěji nejprve plamenovým nebo plazmovým řezáním profilují a pak se mechanickým opracováním ošetří. Obvykle se opracuje vrstva 3 mm, aby se odstranilo tepelně ovlivněné pásmo. Laserově je možno profilovat lehké desky až do tloušťky 12 mm. Při této metodě se obvykle vytváří jen 1 mm tlusté tepelně ovlivněné pásmo.

    Další práce popisuje výzkum vysoko přesného řezání titanu jemným plazmovým paprskem. Těžiště výzkumu je zaměřeno na zjištění vlivů procesních parametrů na geometrické a metalografické změny v oblasti řezných ploch. Zkoušky se uskutečnily na titanovém plechu o tloušťce 5,2 mm s dvěma řeznými plyny - kyslíkem a dusíkem. Kyslík sice umožňuje vyšší řezné rychlosti, ale na řezných plochách vznikají větší geometrické a metalurgické vady než při dusíku.

    Další práce pojednává o možnostech použití laserového řezání ve středních podnicích. Je podán přehled o stavu techniky s ohledem na materiály, řezné tloušťky, kvalitu a náklady z pohledu praktika. Stručně jsou popsány i metalurgické změny v tepelně ovlivněném pásmu při použití kyslíku.

    Další příspěvek se zabývá srovnáním laserového řezání s jinými tepelnými procesy s ohledem na kvalitu, rychlost, tloušťku a náklady. Jako řezané materiály jsou při tom posuzovány nejen ocele a neželezné kovy, ale i dřevo, plasty, textilie a keramika.

    Další příspěvek dává přehled průmyslového použití laseru a předností laserového řezání ve srovnání s ostatními tepelnými metodami. Jsou definovány požadavky na plechy pro laserové řezání, zejména chemické složení a na stav povrchu a vnitřního pnutí.

    Další příspěvek se zabývá velikostí vlivů na přídržnost žárově pozinkované vrstvy na oceli S355MC při laserovém řezání. Pro dobrou přídržnost je třeba nejprve odstranit směsné oxidy na řezných plochách pomocí moření. Přídržnost zinkové vrstvy je výrazně ovlivněna křehkými fázemi bohatými na železo, které vznikají na přechodu mezi zinkovou vrstvou a základním materiálem. Tyto železem bohaté segregace se zvýšenou difuzí zinku mění na martenzitické okrajové struktury na laserově řezaných hranách. Při hranách, které jsou tlustší než 10 mm, klesá přídržnost zinkové vrstvy progresivně.

    Byly vyšetřovány vlivy různých řezných plynů na geometrické a metalurgické změny na řezných plochách při plamenovém, plazmovém a laserovém řezání. Jako vyšetřované materiály byly použity konstrukční ocele různé pevnosti v rozsahu tlouštěk do 16 mm. Speciálně při plazmovém řezání bylo vyšetřováno 6 různých plynů a směsí. Byly formulovány vlivy plynů na změny materiálu na řezných plochách a vliv těchto změn na mechanicko-technologické vlastnosti.

    Další příspěvek pojednává o zkouškách plamenového, plazmového a laserového řezání při použití kyslíku jako řezného plynu. Bylo prokázáno, že všechny řezné procesy ovlivňuje intenzita vzájemného působení mezi řezným plynem a řazaným materiálem. Pro nelegované a nízkolegované ocele jsou splněny podmínky pro kontinuální řezný proces jen při plamenovém řezání. Při laserovém řezání s kyslíkem jsou tyto podmínky splněny jen částečně, při plazmovém řezání s kyslíkem nejsou splněny vůbec.

  • Zpět na Vývojové tendence



    logo welding.cz