1. Technologie tváření kovů

    2. 1.1. Rozdělení technologií pro zpracování kovů

      1.1.1. Rozdělení tvářecích procesů podle teploty
      1.1.2. Rozdělení tvářecích procesů podle tepelného efektu
      1.1.3. Rozdělení tvářecích procesů podle stupně deformace
      1.1.4. Rozdělení tvářecích procesů podle působení vnějších sil
    1.2. Struktura kovů a poruchy krystalové mřížky
     1.3. Zotavení a rekrystalizace
     1.4. Plastická deformace kovů
     1.5. Schémata napětí a deformací
      1.5.1. Stav napjatosti
      1.5.2. Stav deformace
      1.5.3. Parametry tvářecích strojů
    1.6. Materiál a jeho kontrola
     1.7. Druhy polotovarů
     1.8. Dělení materiálu
      1.8.1. Dělení řezáním
      1.8.2. Dělení upichováním
      1.8.3. Dělení lámáním
      1.8.4. Dělení sekáním
      1.8.5. Dělení stříháním
    1.9. Ohřev materiálu
      1.9.1. Zařízení pro ohřev materiálu

1. Technologie tváření kovů

Tvářením kovů rozumíme technologický (výrobní) proces, při kterém dochází k požadované změně tvaru výrobku nebo polotovaru, příp. vlastností, v důsledku působení vnějších sil bez odběru třísek. Podstatou tváření je vznik plastických deformací, ke kterým dojde v okamžiku dosažení napětí na mezi kluzu pro daný materiál. Tento děj je provázen fyzikálními změnami a změnami struktury materiálu, což ovlivňuje mechanické vlastnosti materiálu.

Výhodami tváření jsou vysoká produktivita práce, vysoké využití materiálu a velmi dobrá rozměrová přesnost tvářených výrobků. Nevýhodou je vysoká cena strojů a nástrojů a omezení rozměry konečného výrobku.

1.1. Rozdělení technologií pro zpracování kovů

Technologické tvářecí procesy je možné rozdělit podle:

  • teploty
  • tepelného efektu
  • stupně dosažené deformace
  • podle působení vnějších sil

1.1.1. Rozdělení tvářecích procesů podle teploty

  Při změně teploty se mění deformační odpor materiálu (oceli) proti tváření. Se zvyšující se teplotou se zlepšují plastické vlastnosti kovů a jejich slitin.


Rozdělení tvářecích procesů podle teploty

  Rozdělení tvářecích procesů podle teploty je vlastně rozdělení podle vztahu teploty tvářeného materiálu k teplotě rekrystalizace (přibližně 0,4 teploty tání kovu - oK). Rekrystalizační teplota je teplota, při které dochází k regeneraci deformovaných zrn vzniklých tvářením za studena beze změny krystalové mřížky. Potom tedy rozdělení tvářecích technologií podle teploty je na:

  • tváření za studena (tváření pod rekrystalizační teplotou, kdy teplota tváření je pod hodnotou 30 % teploty tání tvářeného materiálu), kdy dochází ke zpevňování materiálu, které se zachová a k nárůstu odporu proti dalšímu tváření (nakonec dojde k vyčerpání plastičnosti materiálu), zrna se deformují ve směru tváření, vytváří se textura, dochází k anizotropii mechanických vlastností. Zpevněním se zvyšují mechanické hodnoty (mez pevnosti a mez kluzu) a klesá tažnost. Zahřátím kovu je možné obnovit deformační schopnost, kov získává opět schopnost být plasticky tvářen. Výhodou je vysoká přesnost rozměrů, kvalitní povrch (nenastává okujení) a zlepšování vlastností zpevněním. Nevýhodou je nutnost používat velké tvářecí síly, nerovnoměrné zpevňování a omezená tvárnost materiálu.


    Změna mechanických vlastností v závislosti na stupni deformace


    Změna tvaru zrn v důsledku tváření

  • tváření za tepla probíhá nad rekrystalizační teplotou, kdy rychlost rekrystalizace je tak vysoká, že zpevnění způsobené tvářením mizí již v průběhu tváření a nebo bezprostředně po něm. Teplota tváření je nad hodnotou 70 % teploty tání daného materiálu. Materiál se nezpevňuje a k tváření stačí síly až desetkrát menší, než u tváření za studena. Může a nemusí vznikat textura, ale povrch je nekvalitní vlivem okujení, navíc hrubne zrno, což je problematické u dalších technologických operací z hlediska kvality. Proces je poměrně zdlouhavý a nákladný, na druhé straně však dochází k odstranění trhlin, bublin, atd. Dalším vlivem tváření za tepla je vznik vláknité struktury z hrubé dendritické struktury ingotu, která „kopíruje“ tvar výkovku. Vláknitou strukturu je nemožné změnit tepelným zpracováním, ani tvářením. Vláknitá struktura ovlivňuje mechanické vlastnosti a anizotropii. Vzniká v důsledku nečistot, obsažených v povrchových vrstvách krystalů.


    Vliv velikosti zrna na kvalitu střihu

  • tváření za poloohřevu představuje kompromis mezi tvářením za studena a za tepla. Důvodem je zlepšení přetvárných vlastností oproti tváření za studena, snížení přetvárných odporů, dosažení zlepšení mechanických a fyzikálních vlastností, přesnosti a jakosti povrchu. Horní teploty jsou omezeny oxidací povrchu.

 

1.1.2. Rozdělení tvářecích procesů podle tepelného efektu

  Část energie, vynaložené na tváření, se mění na teplo a množství tepla závisí na rychlosti deformace a odporu materiálu proti deformaci. Podle toho, kam se odvede vzniklé teplo, se tvářecí procesy dělí na:

  • izotermické tváření je tváření, kdy veškeré vyvinuté teplo je odvedeno do okolí a teplota tvářeného kovu se nemění. Deformace je dostatečně pomalá.
  • adiabatické tváření je proces tváření, při kterém veškeré teplo zůstane v materiálu a dojde ke zvýšení teploty kovu. Deformace je extrémně vysoká.
  • polytropické tváření je způsob tváření, u kterého se část tepla odvede do okolí a část tepla zůstane v tvářeném materiálu, což je nejčastější případ.

 

1.1.3. Rozdělení tvářecích procesů podle stupně deformace

  Kritériem je zde stupeň deformace při určité teplotě a rychlosti deformace bez nebezpečí vzniku trhlin na povrchu materiálu. Část energie, vynaložené na tváření, se mění na teplo a množství tepla závisí na rychlosti deformace a odporu materiálu proti deformaci. Podle toho se tvářecí procesy dělí na:

  • procesy, kdy tlak mezi nástrojem a materiálem je malý, ke vzniku deformace jsou potřeba malé síly a povrch volného materiálu je výrazně větší, než povrch, který je ve styku s nástrojem (např. volné kování),
  • procesy, kdy tlak mezi nástrojem a materiálem je velký, ke vzniku deformace jsou potřeba velké síly a povrch volného materiálu je přibližně stejný jako povrch, který je ve styku s nástrojem (např. zápustkové kování),
  • procesy, kdy tlak mezi nástrojem a materiálem je velmi vysoký, ke vzniku deformace jsou potřeba značně velké síly a povrch volného materiálu je menší, než povrch, který je ve styku s nástrojem (např. protlačování).

 

1.1.4. Rozdělení tvářecích procesů podle působení vnějších sil

Z tohoto hlediska se tváření kovů dělí na:

  • tváření objemové, při kterém deformace nastává ve směru všech tří os souřadného systému a patří sem válcování, kování, protlačování, tažení drátů.
  • tváření plošné, při kterém převládají deformace ve dvou směrech. Patří sem tažení, ohýbání, stříhání, apod.

 

1.2. Struktura kovů a poruchy krystalové mřížky

  Plastická deformace je ve své podstatě pohyb jednotlivých částeček kovů vůči sobě a mechanismus vzniku plastické deformace je možné vysvětlit na základě pohybu a vzniku mřížkových poruch. Stavba krystalové mřížky není v reálných kovech dokonalá. Podle velikosti a tvaru krystalografické neuspořádanosti atomů rozeznáváme následující mřížkové poruchy:

  • bodové (vakance, interstice, substituce)
  • čárové (hranové, šroubové a kombinované),
  • plošné (vrstevné vady, hranice zrn, subzrn, dvojčatní),
  • prostorové (hranice krystalů, vměstky, amorfní částice, apod.).
  Z hlediska teorie plastických přetvoření mají největší vliv a význam čárové poruchy – dislokace. Dislokace jsou poruchy, které se projevují vysunutím atomů z pravidelných poloh krystalové mřížky a které se mohou pohybovat, mohou vznikat a zanikat. Dislokace jsou buď hranové nebo šroubové, resp. kombinované. Hustota dislokací r je celková délka dislokačních čar L, obsažených v jednotce objemu V, tedy


Rozdělení dislokací

  Hustota dislokací ovlivňuje pevnost kovu. Tvářením se počet dislokací zvyšuje a tím i odpor proti deformaci, tím dochází ke zpevnění a ke zvýšení pevnosti.


Vliv hustoty dislokací

Dislokace během tváření mohou vznikat následujícími procesy:

  • krystalizací kovů, kdy vzniká růstová spirála a dochází ke vzniku šroubových dislokací,
  • růstem zrn do bloků mohou vznikat hranové a šroubové dislokace,
  • změnou shluku vakancí na dislokace,


    Mechanismy vzniku dislokací

  • Frank-Readovým zdrojem dislokací za působení smykového namáhání, kdy dochází k rozdělení dislokační čáry na dvě dislokace,


    Frank-Readův zdroj dislokací

  • v oblasti vysokých napětí v tom případě, kdy vznikají ostré trhliny.
  • skluzem, kdy se dislokace pohybuje v rovině skluzu za působení napětí. Rychlost pohybu závisí na typu krystalové mřížky a na množství poruch, neboť kritické skluzové napětí, tj. napětí potřebné k vyvolaní pohybu dislokace je tím vyšší, čím více poruch brání pohybu (hranice zrn, počet dislokací a jejich protínání, atd.),
  • difůzí, nebo také „šplháním“ dislokací, což je naopak pomalý pohyb spojený s vakancemi a intersticiálními atomy, závislý na teplotě a napětí.



    Posuv vrstvy atomů vyvolaný pohybem hranové dislokace (nahoře) a kluzné roviny v železe a a g (dole)

 

1.3. Zotavení a rekrystalizace 

  Po tváření za studena je kov strukturně nestálý, stav zrn je nestabilní. Při působení vyšší teploty bude docházet ke zvyšování pohyblivosti atomů, ke snižování energie deformovaného kovu. Mohou nastat dva děje, zotavení (tj. zánik mřížkových deformací a napětí) a rekrystalizace (vznik zárodků a růst nových zrn). Zotavení a rekrystalizace je závislá na teplotě a na předchozím stupni tváření.

  Rekrystalizace může nastat jen při dosažení teploty rekrystalizace, která je empiricky stanovená na 35 až 40 % teploty tání daného kovu. Během rekrystalizace se netvoří struktura nová fáze, nýbrž nová struktura stejné fáze za tvářením deformovanou původní strukturu. Zotavením dochází k uspořádání dislokací a ke snižování deformační energie, pevnost a mez kluzu klesá a tažnost stoupá (prakticky klesá vnitřní pnutí). Rychlost zotavení je závislá na teplotě a na čase. Během rekrystalizace vznikají zárodky nových krystalů (primární rekrystalizace), které rostou na úkor původních deformovaných zrn a zpevnění zaniká (sekundární rekrystalizace).

  Navíc dochází ke změně velikosti zrna, která závisí na předchozím stupni deformace. Při větším stupni deformace dostáváme jemnější zrno a naopak. Při tváření kovů obecně nastávají další dva děje, a to zpevnění a odpevnění. Výsledný efekt závisí na vzájemné rychlosti obou dějů.

  Při tváření za studena odpevnění prakticky neprobíhá, proto se materiál zpevňuje zatímco při tváření za tepla probíhá odpevnění okamžitě a materiál se nezpevňuje (dynamická rekrystalizace).


Velikost zrna v závislosti na čase

  Pokud by mělo dojít k odpevnění materiálu po tváření za studena, musela by být provedena rekrystalizace podle rekrystalizačního diagramu tvářeného materiálu mluvíme o rekrystalizačním žíhání. Důležitý z hlediska tváření je v rekrystalizačním diagramu vztah mezi tvářecí teplotou, stupněm deformace a velikostí zrna.


Rekrystalizační diagram

1.4. Plastická deformace kovů

  Změna tvaru mřížky, která se navenek projevuje změnou tvaru bez vzniku trhlin, nazýváme deformací. Podle fyzikální povahy je možné deformaci rozdělit na pružnou (elastickou) deformaci, kdy se materiál bude vracet do původního tvaru, pokud přestane působit síla, která způsobila pružnou deformaci a na plastickou deformaci, kdy změna tvaru zůstává zachovaná i po odstranění příčiny deformace, pokud napětí vzroste nad určitou hodnotu (mez kluzu). Z hlediska tváření kovů má největší význam plastická deformace, i když vliv elastické deformace  má vliv na konečný tvar výrobku. Při vzniku trhlin a následné destrukci tělesa mluvíme o porušení.

Velikost deformace závisí na teplotě, rychlosti zatěžování, napjatosti, chemickém složení, zpevnění a tření, atd. Tyto všechny vlivy se navenek projevují odporem kovu ke změně tvaru – deformačním odporem.


Schéma pružné (elastické) a trvalé (plastické) deformace


Schéma zrna polykrystalického kovu – vlevo (a – zrno deformované skluzem, c – zrno deformované dvojčatěním) a schéma dvojčatění (nahoře)

  Rozeznáváme dva základní mechanismy plastické deformace a to skluzem (amorfní, translační, složitý skluz) a dvojčatěním. Vždy se rozvíjí ten mechanismus plastické deformace, který při daných podmínkách vyžaduje nejmenší napětí. U skluzu se nadbytečná vrstva atomů pohybuje ve směru působícího napětí až vystoupí na povrch, pokud se nezachytí o překážky uvnitř krystalu, apod. Atomy se tedy posunují proti sobě postupně, ne současně. Jestliže se pohyb dislokací zastaví, je potřeba k další plastické deformaci napětí zvýšit. Při tváření za studena kov klade stále větší odpor, zpevňuje se. Přesuny atomů váznou, plasticita (tvárnost) kovu se vyčerpává a může dojít k porušení materiálu. U dvojčatění se přeskupuje část krystalu tak, že se celá mřížka nejdříve natočí do příznivé polohy pro skluz a následně se část natočeného krystalu skluzem deformuje.

 

1.5. Schémata napětí a deformací

  Pro analýzu jednotlivých tvářecích procesů mají veliký význam schémata napětí a deformací, která umožňují udělat si grafickou představu o přítomnosti a smyslu hlavních napětí a hlavních deformací. Pomocí těchto schémat je možné klasifikovat jednotlivé technologické procesy tváření kovů.

1.5.1. Stav napjatosti

  Stav napjatosti poskytuje názornou představu o přítomnosti, velikosti a smyslu hlavních napětí v tvářeném tělese. Tvářený materiál se nahrazuje krychlí, z jejíchž stěn vycházejí vektory, zobrazující směry hlavních napětí. Celkem lze zapsat devět schémat hlavních napětí, kdy jen některé mají praktický význam v procesu tváření kovů. Stav napjatosti má významný vliv na tvářitelnost a deformační odpor. Tvářitelnost je tím vyšší, čím menší úlohu hrají tahová napětí. Deformační odpor bude největší u stejnorodého stavu napjatosti a naopak.

1.5.2. Stav deformace

  Deformaci a její rozdělení jsme si již popsali dříve. Na druhé straně rozeznáváme jak deformaci poměrnou, tak i skutečnou. Poměrné deformace e ve směru hlavních napětí jsou deformace vztažené ke změně rozměru v daném směru, podělené daným rozměrem. Jsou zatížené poměrně vysokou chybou a proto se přistoupilo k výpočtu skutečných deformací j pomocí diferenciálního způsobu příslušných deformací. Vlastní stav deformace je popsán pouze třemi schématy hlavních deformací, kdy se vychází ze zákona stálosti objemu. Zákon stálosti objemu říká, že objem tělesa před tváření (deformací) Vo se rovná objemu tělesa po tváření V (Vo = V). nepatrné změny objemu se zanedbávají. Potom platí, že součet deformací v jednotlivých hlavních směrech je roven nule:

j1 + j2 + j3 = 0

1.5.3. Parametry tvářecích strojů

  Kromě schémat napětí a deformací rozeznáváme i rychlost deformace (poměrnou rychlost tváření), která není shodná s rychlostí tvářecího nástroje. Jedná se o rychlost, s jakou se k sobě přibližují dva průřezy kovu, vzdáleného o jednotku délky. Přetvárný (deformační) odpor je napětí v MPa, potřebné k tomu, aby se dosáhlo v tvářeném materiálu trvalých deformací. Přetvárný odpor závisí na teplotě, na deformační rychlosti, tření, mezi kluzu, rozměrech tělesa. Přetvárná pevnost (tvářecí napětí) je napětí, kterým se dosáhne plastické deformace bez pasivních odporů (např. tření). Závisí na druhu materiálu (mez kluzu za dané teploty a velikosti deformace, někdy i napjatosti), teplotě, deformační rychlosti a stupni deformace. Přetvárná síla je síla, kterou musí vyvinout tvářecí stroj k dosažení trvalé deformace materiálu. Je to součin přetvárného odporu a plochy styku materiálu s nástrojem. Působí-li přetvárná síla na určité dráze, dostaneme přetvárnou (deformační) práci. Podle vypočtených hodnot přetvárné síly a práce se určují potřebné parametry tvářecích strojů

1.6. Materiál a jeho kontrola

  Volba vhodného materiálu pro tváření je závislá na volbě tvářecí technologie, která ovlivňuje nejenom produktivitu výroby, ale i kvalitu a přesnost výroby. Nejčastějším materiálem pro tváření je ocel, neželezné kovy a v poslední době i kompozitní materiály. Vzhledem k tomu, že tato literatura je věnována tvářecím technologiím, není možné zde probírat a vyjmenovávat jednotlivé materiály – viz. předmět Nauka o materiálu.

  O každém materiálu je nutné znát jeho chemické složení, mechanické vlastnosti, teplotu a způsob ohřevu. Tvářitelnost se kvalifikuje ve čtyřech stupních jako zaručená, velmi dobrá, dobrá a omezená tvářitelnost.

  Kontrola materiálu se provádí vždy na vstupu do výrobního procesu a obyčejně se kontroluje množství a rozměry, chemické složení (důležité pro tepelné zpracování), mechanické vlastnosti (kontrolují se proto, aby se zjistili vlastnosti materiálu před tvářením, neboť hlavně tvářením za studena dojde k výrazné změně mechanických hodnot) a technologické vlastnosti (posouzení vhodnosti a vlastností daného materiálu pro zvolenou technologii - technologické zkoušky tvářitelnosti.

1.7. Druhy polotovarů

  Jako polotovary pro tvářecí technologie se používají buď ingoty, vývalky nebo plechy. Ingoty se odlévají v rozsahu hmotnosti od 0,5 do 300 t. Ve strojírenských podnicích se zpracovávají ingoty volným kováním o hmotnosti od 10 do 15 t. Těžší se zpracovávají přímo v hutích. Vývalky jsou konečné hutnické výrobky z těžkých ingotů, které jsou válcované za tepla. Používají se jako polotovary pro volné a zápustkové kování, protlačování. Obvykle se používají v přírodním stavu, neboť tepelně zpracovaný materiál v důsledku tváření za tepla stejně změní svoji strukturu. Tepelně zpracované vývalky se používají pro tváření za studena. Plechy se používají hlavně u plošných technologií tváření (tažení, stříhání, ohýbání). Zvláštní místo zaujímají hlubokotažné plechy. Ocelové plechy se dodávají buď v tabulích nebo ve svitcích. Do tloušťky 4 mm jsou plechy označovány jako tenké, nad touto hodnotou jako plechy tlusté.

1.8. Dělení materiálu

  V technologii tváření se používají různé polotovary, např. tyčový materiál, svitky, tabule, apod., které se dělí na přesnou hmotnost, resp. na požadovaný rozměr. Dělení materiálu má vliv i na kvalitu výrobku, a to kvalitou plochy v místě dělení. Z hlediska dělení materiálu můžeme používat následující způsoby: řezání, upichování, lámání, sekání, stříhání.

1.8.1. Dělení řezáním

  Materiál dělit řezáním můžeme na okružních, rámových nebo pásových pilách. Při řezání se část materiálu ztrácí ve formě třísek (nejde o tváření) a hmotnost odpadu závisí na šířce pily. Řezat materiál lze jen do určité tvrdosti, jinak se musí předem vyžíhat. Řezáním lze zajistit hladký řez a přesnou hmotnost řezaného polotovaru a kolmost řezu, což je u některých technologií dělení problematické.

1.8.2. Dělení upichováním

  Používá se poměrně zřídka, neboť je to drahý způsob dělení na upichovacích automatech nebo univerzálních soustruzích. Ztráty materiály jsou poměrně značné, na druhé straně lze získat velmi hladké plochy. Používá se pro přesné rozměry polotovarů (např. pro protlačování), nedochází ke stlačení.

1.8.3. Dělení lámáním

  K lámání se používají speciální lámací stroje. Před lámáním se polotovar nahřívá kyslíkoacetylénovým plamene v místě, kde dojde k ulomení. Tím se vytvoří vrub a zmenší se plocha průřezu. Lámáním nelze dělit měkké materiály, které se pouze ohnou. Mez pevnosti musí být vyšší, jak 600 MPa. Nevýhodou je i nízká kvalita lomové plochy, možnost vzniku trhlin a jejich šíření do materiálu. Používá se hlavně pro přípravu polotovarů pro tváření za tepla.

1.8.4. Dělení sekáním

  Používá se velmi málo, a to hlavně u volného kování. Nástrojem je sekáč, který můžeme používat buď ručně nebo pomocí stroje, např. bucharu. Nevýhodou je nízká produktivita, nerovná plocha se záseky, vysoká fyzická námaha. Nejčastěji se používá jako doplňková operace při odsekávání přebytečného materiálu na konci výkovku.

1.8.5. Dělení stříháním

 Stříhání je nejrozšířenější operace při dělení materiálu, ale i v technologii tváření. Používá se na:

  • přípravu polotovarů, např. stříhání tabulí plechu, dělení svitků, stříhání profilů, stříhání vývalků, atd.,
  • vystřihování součástek z plechů pro přímé použití nebo jako polotovarů pro další technologie, jako ohýbání, tažení, protlačování, apod.,
  • na dokončovací nebo pomocné operace.

 Dělit materiál stříháním můžeme za tepla i za studena. Za studena se stříhají pouze měkké oceli do pevnosti zhruba 400 MPa a nebo plechy. Tvrdé materiály se ohřívají na teplotu asi 700 oC. Dělit materiál stříháním můžeme rovnoběžnými noži, skloněnými noži a nebo kotoučovými noži, resp. noži na profilový materiál –podrobně v kap. 6. Dělit materiál můžeme jak v podélném směru, tak i v příčném směru.



Schéma linek na podélné (nahoře) a příčné dělení stříháním (dole)

1.9. Ohřev materiálu

  Pro dodržení technologických podmínek zpracování je velmi důležitá správná volba a dosažení tvářecích teplot. Oblast tvářecích teplot uhlíkových ocelí je ukázána na obrázku. Odlitý materiál (ingot) se tváří při teplotách přibližně o 100 až 150 oC vyšších, než materiál již jednou tvářený. Nižší teploty jsou i pro volné kování, než pro zápustkové kování. Teplota během tváření se snižuje k dolní hranici tvářecích teplot a pokud ještě není práce skončena, je nutný nový přiměřený ohřev.


Oblast tvářecích teplot

  Je nutné si však uvědomit, že sice při vyšších teplotách jsou menší odpory proti deformaci, na druhé straně hrubne struktura, klesá houževnatost, roste tvorba okují a oduhličení. Ohřev musí být proveden tak, aby bylo zajištěno rovnoměrné prohřátí v celém průřezu co nejrychleji, aby ztráty opalem byly co nejmenší. Oceli s vyšším obsahem uhlíku a legované oceli se zpočátku musí ohřívat velmi pomalu, aby nedocházelo k praskání.

Doba ohřevu t na teplotu tváření závisí na tepelné bilanci pece, tepelné vodivosti materiálu a jeho rozložení v peci:

t = a . k . D .

kde       t – čas potřebný k ohřevu z 0 oC na 1200 oC [h],
            a - součinitel závisící na průřezu materiálu a na jeho rozložení v peci,
            k – součinitel vlivu chemického složení materiálu (u uhlíkových ocelí je roven 10, u legovaných 10 až 20),
            D – průměr nebo délka strany průřezu ohřívaného materiálu [m].

  Pro ohřev materiálu jsou také používány diagramy a nebo lze dobu ohřevu určit z teplotního spádu. Při ohřevu studeného materiálu se připouští teplotní spád v rozmezí 1,2 až 3,4 oC na 10 mm průměru, při ohřevu teplého materiálu 6 až 10 oC na 10 mm průměru.


Závislost součinitele a na způsobu rozložení materiálu v peci

  Při ohřevu mohou nastat nežádoucí procesy ovlivnění povrchu oceli prostředím – oxidace, oduhličování. Vznik okují během oxidace povrchu nepříznivě působí na tvářecí nástroje, jakost povrchu a rozměrovou přesnost, navíc vede ke ztrátě materiálu. Oxidace (okujení, tvorba oxidu železnatého) nastává při teplotách vyšších, jak 600 oC a při teplotách nad 900 oC je rychlost tvorby okují již vysoká. Stupeň oxidace závisí na době ohřevu, teplotě ohřevu, složení pecní atmosféry, druhu materiálu. Pokud bychom chtěli mít bezokujový ohřev, museli bychom materiál ohřívat v ochranné atmosféře. Oduhličení vede k ochuzování povrchu materiálu o uhlík a závisí na složení pecní atmosféry, na době a teplotě ohřevu a na obsahu uhlíku v oceli.

1.9.1. Zařízení pro ohřev materiálu

  Pro ohřev ingotů pro technologii válcování jsou nejvhodnější hlubinné pece, kdy ingoty se ohřívají pomocí hořáků, umístěných buď v čelní stěně, nebo ve spodku pece. Ohřev je potom shora nebo středem.


Ukázka hlubinné pece

  Pro ohřev ingotů pro kovárny se používají pece komorové a pece narážecí. Komorové pece mají výkonné hořáky umístěny buď v bočních stěnách a nebo v klenbě a pracují s cirkulací spalin. Narážecí pece jsou průchozí pece s dveřním otvorem a strkacím zařízením. Pec má pásmo předehřívací, ohřívací a vyrovnávací. Spaliny jsou odváděny proti pohybu polotovaru.


Schéma komorové pece

  Pro ohřev materiálu pro zápustkové kování se používají pece komorové, narážecí, karuselové, talířové a štěrbinové. Karuselové pece jsou také průchozí pece, kdy nístěj má tvar mezikruží a je otočná. Proces může být buď nepřetržitý, kdy regulace se provádí změnou otáček a nebo přetržitý, kdy se proces reguluje dobou klidu nístěje. Hořáky jsou umístěny na vnějších stěnách. Pec má pásmo předehřívací, ohřívací a vyrovnávací. Nevýhodou je poměrně velký zastavěný prostor. Talířové pece mají otočnou nístěj a pouze jeden otvor pro vkládání a vyjímání polotovarů. V celém prostoru je téměř stejná teplota. Štěrbinové pece se používají k ohřevu konců tyčí, trubek, tyčoviny. Konstruují se jako uzavřené nebo průchozí.


Pohled na polotovar a schéma karuselové pece (vlevo) a schéma indukčního ohřívacího zařízení (vpravo)

  Kromě pecí, kdy zdrojem tepla je hoření plynů, se používají i pece elektrické odporové a pece indukční. Výhodou těchto pecí je jejich snadná a přesná regulace, snadná obsluha. U indukčních pecí je polotovar uvnitř indukční cívky, kterou prochází střídavý proud dané frekvence a vzniklé elektrické ztráty se přeměňují v teplo.

.: Jdi na začátek stránky :.