Předpokládaná doba čtení: 18 minut

Profily jsou jednou z důležitých surovin pro plechové součásti. Běžnými profily používanými v plechu jsou úhelníky, kanály, I-nosníky a kruhy, ploché tyče, trubky atd. Podle různých zpracovatelských zařízení výrobních podniků existují různé způsoby řezání jiný profil vysekávání, z nichž nejpoužívanější jsou: vysekávání pilou a vysekávání vysekáváním.

Řezání profilu

Řezání je způsob zpracování k odříznutí materiálu nebo zářezu a drážky obrobku řezným pohybem pilových zubů a lze jej rozdělit na ruční řezání a mechanické řezání podle různých způsobů použití síly během pohybu řezání; lze ji rozdělit na pásovou pilu, kotoučovou pilu a třecí pilu podle různých druhů použitých pilových kotoučů.

Ruční řezání

Ruční řezání je jedním ze způsobů, jak rozdělit kovový materiál (nebo obrobek) ručním řezáním, a ruční pila se skládá hlavně ze dvou částí: luku pily a pilového kotouče.

Pilový oblouk slouží k napínání pilového kotouče. Existují dva typy pevných a nastavitelných, jak je znázorněno na obrázku níže. Pilový kotouč je obecně vyroben z nauhličené oceli válcované za studena, ale také z uhlíkové nástrojové oceli nebo legované oceli, kalené tepelným zpracováním. Běžně používaný pilový kotouč je dlouhý 300 mm (délka mezi dvěma montážními otvory), široký 12 mm, tloušťka tohoto druhu je 0,8 mm.

1. Volba zubů pily

Ruční řezání nejdůležitějším nástrojem jsou pilové zuby, rozteč zubů je dána počtem zubů na palec (25,4 mm) délky, rozdělená na 3 druhy hrubé, střední a jemné. Pro dokončení řezání různých profilů materiálu, potrubních tvarovek, deskového materiálu pod materiálem lze zvolit různé typy pilových zubů. Volba typu zubu je založena na mechanických vlastnostech a tloušťce řezaného materiálu (viz tabulka níže).

Typy pilových zubů a rozsah výběru

Vroubkovaný typ	Počet vroubků n（n/25,4 mm）	Rozsah aplikace
Hrubý Střední Pokuta	14~18 22~24 32	Řezání měkké oceli, mosazi, hliníku, čisté mědi, litiny, plastů a dalších materiálů Řezání středně tvrdých ocelových, silnostěnných měděných trubek Tenké plechy, tenkostěnné trubky a tvrdé materiály

Obyčejný pilový kotouč se nejlépe používá pro střední tvrdost následujících materiálů řezání, při použití pilového kotouče s jemnými zuby řezání tvrdého materiálu, nebo použití potaženého diamantového pilového kotouče řezání skla, keramiky, tvrzené oceli, začněte řezat při použití předního konce pilový kotouč proti hraně čela a úhel sklonu povrchu materiálu α je asi 15° a zajistěte, aby byly tři zuby současně v kontaktu s materiálem. Aby byla velikost startovací pily přesná, můžete se nejprve levým palcem opřít o stranu pilového kotouče pro vedení, lehkým tlakem na krátkou vzdálenost tam a zpět tlačit a táhnout, aby se pila čepel se dá snadno jíst, viz obrázek níže.

2. Způsoby řezání různých obrobků

Způsoby řezání jsou různé pro řezání různých profilůnebo pro řezání stejného profilu s různými požadavky.

• Lištové řezání

Pokud je požadovaná plocha pily rovná, měla by být řezána nepřetržitě od začátku do konce. Není-li požadavek vysoký, lze směr při řezání několikrát změnit, takže tyčový materiál lze řezat znovu po určitém úhlu, takže se do něj snadno piluje, protože se plocha řezu zmenšuje a účinnost může být být vylepšen.

• Řezání trubek

Řezání trubky nemůže vždy řezat až do konce, jinak se zuby snadno zaseknou a vyštípají, správný způsob řezání je: když je materiál trubky prořezán skrz, materiál trubky ve směru tlačné pily otočit odpovídající úhel a pak pila, takže trubka více než několik směrů, každý směr řez až k vnitřní stěně může být.

• Řezání tenkého plátového materiálu

Řezání tenkého deskového materiálu by mělo být co nejdále od široké strany pily dolů, kdy pouze z úzké strany deskového materiálu řezat dolů, k dispozici jsou dvě desky sevřené, dřevo k sobě, aby se zabránilo zachycení zubů pily, ale také pro zlepšení tuhosti materiálu desky, aby se pila netřásla, jak je znázorněno na následujícím obrázku (a). Materiál tenké desky můžete také upnout přímo na stolní svěrák a ruční pilu použít k bočnímu diagonálnímu tlačení, takže počet zubů v kontaktu s tenkou deskou se zvýší, aby se zabránilo odštípnutí zubů pily, jak je znázorněno na obrázku níže (b).

• Řezání ploché oceli

Řezání ploché oceli, aby byl úhledný šev, by mělo být ze širší strany plochého materiálu pod pilou, aby hloubka řezu byla malá, pilový kotouč se nezasekával a nepoškozoval zuby a pilový kotouč.

• Úhlové a kanálové řezání

Řezací úhelník a kanálová ocel by měly být použity ze dvou stran (nebo tří stran), ale každá z roviny musí změnit polohu upnutí.

mechanické řezání

Kromě ručního řezání jsou běžně používanými pilovými nástroji: ruční pila, vysokorychlostní a nízkorychlostní kotoučová pila, třecí pila, pásová pila na kov a oblouková kyvadlová pila jsou obecně mechanické pily, následující obrázek (a), (b), ( c) jsou běžně používané ruční větrné pily, stroje na řezání brusných kotoučů a stroje na řezání lukem a další tvary pilových zařízení.

Výše uvedené pilové zařízení lze použít nejen pro podřezávání profilů, ale i pro řezání jiných kovových materiálů. Při řezání materiálů lze obecně zvolit použití podle povahy a velikosti řezaných materiálů.

Děrování a řezání profilů

Při výrobě je řezání úhlové oceli, kanálové oceli a dalších profilů a speciálních profilů obecně zaručeno metodami mechanického zpracování, jako je řezání nebo frézování, ale když je výrobní dávka dílů větší a existuje více druhů, tradiční mechanické zpracování způsob nepřispívá ke zlepšení ekonomické efektivity v důsledku nízké efektivity výroby a více se bere v úvahu zpracování profilových vysekávacích lisů.

Charakteristika zpracování profilového vysekávání

Většina zpracování profilu je jednostranné děrování, děrovací síla je nevyvážená a materiál i razník jsou vystaveny ofsetové síle, která snadno způsobí, že razník praskne nebo vychýlí materiál a praskne. Zatímco matrice je vystavena bočnímu tlaku, profil, který je ražen, je rovněž vystaven reakční síle, což má za následek velkou deformační sílu při ražení profilu, což ovlivňuje bezpečnost provozu.

Konstrukce profilové děrovací matrice

S ohledem na tyto vlastnosti zpracování profilového vysekávacího lisu by měl být při návrhu profilového vysekávacího lisu plně zohledněn vliv boční síly vysekávání a vliv této boční síly by měl být co nejvíce kontrolován nebo eliminován. obvykle přijímaná opatření jsou: nastavení bloku pro obrobek a konvexní matrici (obecně umístěnou na konkávní matrici, tvar a poloha bloku by měla být zvážena ve spojení s tvarem děrovaného obrobku a strukturou matrice, aby účinně kompenzovat vliv boční síly střihu) Nebo částečně prodloužit délku nepracovního okraje matrice tak, aby se před děrováním nejprve pevně připojila odstřižovací matrice a zátka nebo byla matrice pevně připevněna připevněné k vyduté zápustce v prodloužené části, aby se kompenzovala ofsetová síla generovaná odřezáváním a zajistila se životnost nástroje a kvalita odřezávaného obrobku.

Aby se předešlo možnému zborcení profilu při děrování a řezání, které ovlivní kvalitu děrování a bezpečnost obsluhy. Předlisovací a vykládací zařízení lisovací desky jsou instalována v matrici.

Aby bylo možné kontrolovat nebo eliminovat vliv boční síly při děrování profilu, má matrice obvykle uzavřenou strukturu, takže boční síla na řezací nůž je v uzavřené struktuře lépe vyvážena a tendence k deformaci profilu během děrování je snížena.

Běžně používaná konstrukce profilové děrovací matrice

Následující obrázek ukazuje běžně používanou úhlovou řezací matrici ve výrobě. Aby nedocházelo k deformaci úhlu při řezání, jsou předtlak a odlehčení přítlačné desky vyrobeny z pružiny a pryže, aby byla zajištěna stabilita a bezpečnost provozu. Horní a spodní matrice jsou vedeny vodicími sloupky a horní a spodní řezné nože jsou blokovány, aby nesly boční tlak.

Při práci se polotovar posílá k polohovacímu šroubu 6 podél drážky ve tvaru V na konzole 11 a spodní přítlačné desce 9. Když horní matrice klesá dolů, horní přítlačná deska 3 a spodní řezný nůž 10 a spodní přítlačná deska 9 a horní řezný nůž 12 upínají příslušně polotovar a horní řezný nůž 12 a spodní řezný nůž 10 dokončují řezání úhlové oceli společně.

Horní řezný nůž 12 a spodní řezný nůž 10 jsou natočeny pod úhlem 90°, postupně se odřezávají z obou stran, takže se snižuje děrovací síla. Spodní řezací nůž 10 je symetrické konstrukce, jednostranné opotřebení ostří, lze jej otočit o 180°. V designu úhlové oceli typu odříznutí matrice by měl zajistit, aby profil a konkávní matrice lícovaly, to znamená, že konkávní dutina a úhel profilu jsou stejné, úhel obsahující konvexní matrici než úhel obsahující profil, jak je znázorněno na obrázku podle obrázku (a), (b), podobně by odříznutý materiál ve tvaru U měl také zajistit, že konkávní dutina a úhel profilu jsou stejné, ale konvexní matrice má úhel o něco menší než 90° [viz následující obrázek (c)], aby se snížila řezná síla a zlepšila kvalita řezu.

Na následujícím obrázku je další konstrukce střižnice ve tvaru U, používaná především pro materiál silnější (> 6 mm) a řezná plocha má vyšší požadavky na střižné kusy. Při práci horní forma klesá, nejprve dvoukotoučovým nožem 2 nasměruje ocel na obě strany drážky ve tvaru V hloubku 2 ~ 3 mm, horní forma pokračuje v sestupu, horní hranou 1 a spodní hranou 3 to všechno rozsekne.

Následující obrázek ukazuje strukturu úhlové řezné matrice.

Před prací na této matrici by měla být hlava kladiva instalována do odpovídajícího otvoru stopky matrice na jezdci lisu. Při práci vložte úhlovou ocel do drážky ve tvaru písmene V a jak jezdec lisu klesá dolů, hlava kladiva narazí na horní matrici 1 a horní čepel 8 na ní nainstalovaná pak jde dolů, a když jde dolů, řeže se spodní čepelí na spodní matrici 12 a úhlová ocel může být odříznuta.

Lze řezat úhlovou ocel různých tlouštěk. Řezání úhlové oceli o tloušťce 6 mm nebo méně, horní a spodní čepel mezi řeznou mezerou 0,3 ~ 0,4 mm, řezání větší než 6 mm tloušťky úhlové oceli, horní a spodní čepel mezi řeznou mezerou 0,5 ~ 1,0 mm.

Podobně může být profil dokončen také lisováním. Existují dva obecné způsoby zpracování profilového děrování, a to řezání a řezání konce, ale bez ohledu na to, jaký způsob je použit, zpracování se provádí upnutím a následným děrováním. Proto by měla být konstrukce zápustky dokončena upnutím profilu nejprve vnitřní a vnější konkávní zápustkou a poté vyříznutím konvexní zápustkou. Na následujícím obrázku je znázorněna struktura profilové řezné matrice.

Níže uvedený obrázek ukazuje koncovou vyřezávací matrici čtvercového trubkového profilu, která může dokončit odříznutí konce čtvercového trubkového profilu a oříznutí čtvercových krabicovitých dílů najednou. Při práci se profil nasadí na trn 4, a když horní matrice sjede dolů, jezdec 3 se levým šikmým klínem 6 zatlačí doprava a levá polovina profilu se odřízne nožem ve tvaru V. hranou 5, poté pravý šikmý klín 6 zatlačí ostří nože ve tvaru V na pravém jezdci, aby odřízl druhou polovinu profilu, v tomto okamžiku se levý šikmý klín uvolní z kontaktu a přitáhne do původní polohy pomocí pružina 1. Původní poloha jezdce 3 je nastavena zarážkou 2. Po zvednutí horní matrice je profil stažen z trnu 4 ručním stisknutím výstupního čepu 7. Čepel nože 5 vždy provádí vedený pohyb mezi pilířem 8 a trn 4.

Obrázek (b) níže ukazuje perkusní řezací nástroj použitý k řezání profilu znázorněného na obrázku (a).

Při práci se profil nejprve umístí do pevné čepele 2 a pohyblivé čepele 7 a polohovací blok 3 řídí délku řezaného profilu. Při pohybu saně lisu směrem dolů tlačí rukojeť 8 matrice během pracovního zdvihu lisu pohyblivou čepel 7 směrem dolů, takže se tře o pevnou čepel 2 a řeže profil.

Bez ohledu na to, jaký druh děrovací metody je použit, konstrukce profilové děrovací matrice se stále zaměřuje na kontrolu nebo eliminaci možné deformace způsobené boční silou děrování a dopad na přesnost děrování. Struktura profilového vysekávacího lisu a opatření, která jsou k němu zapotřebí, jsou proto také použitelné pro konstrukci profilového vysekávacího lisu. Průřez profilu je obecně složitější než průřez profilu a u profilů s různými strukturami průřezu by měl být tvar matrice správně navržen, aby byla zajištěna kvalita řezání. Níže uvedený obrázek ukazuje doporučené tvary matrice pro děrovací profily s různými průřezy.

Hlavní poruchový mechanismus na razidlech a zápustkách

Blanking je proces výroby kovu, během kterého je kovový obrobek odstraněn z primárního kovového pásu nebo plechu, když je děrován. Materiál, který je odstraněn, je nový kovový obrobek nebo polotovar. Řezný povrch řezaného pásu vytvořeného konvenčním procesem děrování kovu je částečně zkosený a má hrubý vzhled v oblasti lomu řezu.

Během operace děrování/vysekávání závisí chování pracovních částí (prostřihovačů a zápustek) na pracovním materiálu (tloušťka, pevnost v tahu, mez kluzu) a schopnosti nástrojové oceli vyrovnat se s napětím vznikajícím na břitech.

Vlivem tlaku na řeznou hranu razníku a matrice se při stříhání dosahuje komplexního rozložení napětí. Po plastifikaci materiálu lze v závislosti na způsobu procesu získat různou geometrii plochy průniku a velikost otřepů. V případě deformace plošného materiálu způsobí děrovací síla zatížení nástrojů. Největší tlaky jsou v blízkosti břitů nástroje. Tlak děrovaného materiálu na povrch razníku a tření způsobují intenzivní opotřebení nástroje. Vektor reakčních sil pro nástroje je nepřímo směrován k pracovnímu pohybu razníku. To způsobí ohyb plechu, který má za následek boční působení sil. Vzdálenost mezi břity nástroje určuje hodnotu a orientaci přítlačné síly.

1. Plastická deformace

K trvalé deformaci dochází, když tlakové napětí překročí mez kluzu nástrojové oceli v tlaku. Tvrdost je kritickým parametrem.

Vylamování a totální rozbití: Iniciace trhlin i růst trhlin jsou odstraněny vysokou tažností/houževnatostí nástrojové oceli. Velmi jemná a homogenní mikrostruktura nástrojové oceli z práškové metalurgie dává nástrojům dobrou úroveň rázové houževnatosti a meze únavy v případě křehkého chování.

2. Abrazivní opotřebení

Na kluzných kontaktech mezi nástrojem a pracovním materiálem se objevuje otěr. Abrazivní opotřebení je způsobeno tvrdými částicemi v kontaktu s povrchem nástroje. Kritické vlastnosti nástrojové oceli jsou tvrdost, vysoký obsah karbidů a vysoká tvrdost karbidů.

3. Oděr a adhezivní opotřebení

Jak zadření, tak adhezivní opotřebení je způsobeno tlakovým namáháním a kluzným kontaktem, což má za následek silné tření a lokálně vysokou teplotu, což může vést k mikrosvarům, které ničí kvalitu povrchu nástroje. Poté jsou části materiálu tyče v důsledku pracovního napětí vytahovány z povrchu nástroje pracovním materiálem. Kritické parametry jsou drsnost, koeficient tření, houževnatost/tažnost a tvrdost. Velký vliv má třída nástrojové oceli a nástrojové oceli práškové metalurgie mohou nabídnout vhodné řešení spolu s povrchovou úpravou pro optimalizaci kluzných vlastností.

Navíc při děrování nebo vysekávání pokročilých vysokopevnostních plechů se na břitech nástrojů značně zvyšuje napětí a rázové vlny. V takových případech se použití konvenčních nástrojových ocelí (typy D2 a M2) nedoporučuje kvůli příliš nízké únavové pevnosti/úrovni rázové houževnatosti, což vede k časným trhlinám a totálnímu zlomení razníků a zápustek. Odštípnutí a praskání jsou pravděpodobně nejškodlivějším mechanismem selhání, který může ve výrobním závodě nastat.

Procesem práškové metalurgie je mikrostruktura nástrojových ocelí ASP mnohem jemnější s velmi rovnoměrným rozložením jemnějších primárních karbidů. Výsledkem je zlepšená kombinace houževnatosti, pevnosti a tvrdosti ve srovnání s konvenčními nástrojovými oceli.

Zatemňovací experiment

Háčky byly nařezány na plech o tloušťce t = 0,5 mm. Plech byl vyroben z nelegované uhlíkové oceli C45 (1.0503) pro tepelné zlepšení. Tabulka 1 ukazuje chemické složení a tabulka 2 mechanické vlastnosti po tepelném zpracování.

Chemické složení (průměr), %

C	Mn	P	Cr	Si	S	Ni	Mo	Fe
0.48	0.73	0.011	0.09	0.35	0.01	0.02	0.002	jiný

Mechanické vlastnosti kalené oceli C45

Mez kluzu Re [MPa]	Pevnost v tahu Rm [MPa]	Prodloužení A5 [%]	Tvrdost HRC
335	2285	30	55

Proces stříhání byl proveden razníkem s 12° skloněnou plochou. Nejdůležitější rozměry děrovače jsou uvedeny na obrázku níže. Během testů byl pohyb razníku 50 zdvihů/min.

Testy byly provedeny pro tři hodnoty vůle při děrování (vůle (C)/tloušťka plechu (t)): 5%, 10%, 15% (obrázek a). Zdvih razníku byl nastaven tak, aby se získala hloubka průniku H = 1,2 mm (obrázek b).

Stříhání plechů s vysokou pevností vyžaduje pro razníky výběr materiálu s dobrou pevností a relativně vysokou odolností proti abrazivnímu a adhezivnímu opotřebení. V případě krátkých sérií stříhaných výrobků je důležitá hospodárnost materiálu použitého na nástroje. Razník byl vyroben z nástrojové oceli K340 Isodur. Ocel s obsahem chromu ~8% je vyráběna technologií elektrostruskového přetavovacího procesu (ESR). Tato ocel se mimo jiné vyznačuje vysokou přilnavostí vůči opotřebení a pevností v tlaku. Díky mikroadici hliníku je vylepšen systém pasivace oxidů, kde dochází k pasivaci povrchu.

Po pasivaci tato vrstva snižuje tendenci přilnutí částic vyseknutého materiálu k řezné ploše razníku. Tvrdost razníku po tepelném zpracování byla 62 HRC.