Diagram: železo – uhlík

Čisté železo je měkké, tvárné a svými vlastnostmi se podobá mědi. Již nepatrné množství příměsí mění jeho vlastnosti.Největší vliv má uhlík.Teplota tání železa je 1536°CPolymorfie Fe(do 911°C, KSC), Fe (911 – 1392 °C,KPC), Fe(1392 – 1536°C, KSC)Pozn.: alotropie – změna krystalografické mřížky v závislosti na teplotě, je vratná polymorfie – změna krystalické mřížky v závislosti na teplotě u slitin

Uhlík je nejdůležitější příměsí, ovlivňující charakter i vlastnosti železa (pevnost, houževnatost, tvrdost)V binární soustavě železo-uhlík je uhlík přítomen buď v rozpuštěné atomární formě v tuhém roztoku jako fáze nebo vyloučený jako elementární složka grafit nebo jako chemická sloučenina cementit Fe3C. Má=li uhlík formu grafitu, jde o stabilní diagram, má-li formu cementitu, jde o metastabilní diagram – pro technickou praxi důležitější.

Složky diagramu železo-uhlík: tuhé roztoky,směsi, sloučeniny:1) Tuhé roztoky – ferit: intersticiální t.r. uhlíku v železe má krychlovou prostorově centrovanou mřížku = kubickou stereocentrickou mřížku KSC

austenit: intersticiální t.r.uhlíku v Femá krychlovou plošně centrovanou mřížku = kubickou planicentrickou mřížku KPC ferit: intersticiální tuhý roztok v železe má KSC mřížku s odlišným mřížkovým parametrem než ferit

2)Chemické sloučeniny – cementit Fe3C3) Směsi – perlit: eutektoidní směs feritu a cementitu ledeburit: eutektická směs austenitu a cementitu, resp. perlitu a cementitu4) Grafit

Oceli : železo + cementit s obsahem uhlíku do 2,14 % (dále mohou být obsaženy další doprovodné a legující příměsi)Litiny : železo + uhlík s obsahem nad 2,14%. Uhlík je nejčastěji ve formě grafitu, potom může mít litina menší obsah uhlíku než 2,14%, nebo ve formě cementitu, potom musí být obsah uhlíku větší než 2,14 (jinak by šlo o ocel)

CementitCementit Fe3C má kosočtverečnou (rhombickou ) krystalickou mřížku, je to tvrdá magnetická struktura.Podle způsobu vzniku rozlišujeme cementit na primární - vyloučený z  taveniny, sekundární – vyloučený při ochlazování z austenitu a terciární – vyloučený při ochlazování z feritu a dále perlitický a ledeburitický.

Základní reakce v diagramu železo – uhlík

1) peritektická reakce při teplotě 1499 °C: tuhý roztok + tavenina tuhý roztok (austenit)2) eutektická reakce při teplotě 1147 °C:tavenina tuhý roztok ( austenit) + Fe3C = ledeburit3) eutektoidní reakce při teplotě 727 °C:tuhý roztok tuhý roztok (ferit) + Fe3C = perlit

Další důležité pojmy:Martenzit: vzniká extrémně rychlým ochlazováním z austenitu, je to přesycený tuhý roztok uhlíku v Fe, má prostorově středěnou tetragonální mřížku (základna – čtverec, výška rozdílná – dva mřížkové paranetry a + c)Bainit: vzniká při rychlém ochlazování z austenitu (avšak při pomalejším než je nutné pro vznik martenzitu),Je to podobně jako perlit ferititcko-karbidická směs, ale má jiný mechanismus vzniku a od perlitu se výrazně liší svými vlastnostmi.

Materiály na odlitky.

Slitiny Fe na odlitky.Oceli: Obsah uhlíkun do 2,14% (resp. 2,11 – stabilní diagram)Litiny: obsah uhlíku nad 2%Zopakovat: stabilní (Fe – grafit) a metastabilní (Fe – cementit)Stabilní diagram má nižší volnou entalpii než metastabilní diagram,ale metastabilní soustava nemůže samovolně přejít na stabilní soustavu. Především to záleží na způsobu ochlazování a na doprovodných prvcích (Si).Obr.

Slitiny železa se liší podle způsobu vyloučení uhlíku:Šedá litina – lupínkový grafitTemperovaná litina – vločkový grafitTvárná litina – zrnitý grafitBílá litina – bez grafitu (cementit – ledeburit)Ocel – bez grafitu (cementit)Tvar grafitu, jeho velikost a rozložení působí na vlastnosti litiny. Nejhorší – lupínkový grafit – má vrubový účinek ve struktuře, způsobuje nízkou tažnost a pevnost šedé litiny.ObrázkyRoztřídění grafitu: lupínkový, pavoučkovitý, červíkovitý, vločkový, nedokonale zrnitý, pravidelně zrnitý.Rozložení grafitu: rovnoměrné, růžicovité, smíšené, mezidendritické neusměrněné, mezidendritické usměrněné.Označení na obrázku.Druhé dvojčíslí: 23 tvárné litiny

24 šedé litiny25 temperované litiny26 uhlíková ocel na odlitky27 nízko a středně legované oceli na odlitky28 nízko a středně legované oceli odlévané jinak než do pískových forem29 vysokolegované oceli na odlitky

Šedá litina (s lupínkovým grafitem – LLG)Obsah uhlíku nad 2%, obvykle 2,8 až 4%C. Bod C – eutektický bod (4,3% C).Tuhnutí podeutektické litiny:Po dosažení teploty , odpovídající křivce likvidu B-C se začínají vylučovat krystaly austenitu. Dalším poklesem teploty rostou krystaly austenitu (obsah rozpuštěného uhlíku v austenitu roste do hodnoty cca 2%), až se dosáhne čáry E – C . Zbytek taveniny ztuhne na grafitické eutektikum (austenit a grafit). Dalším snižováním teploty klesá rozpustnost uhlíku v austenitu podél čáry ES (resp. E´S´) a uhlík se vylučuje jako terciární grafit. Když se dosáhne teploty P-S-K, přemění se austenit na perlit ( resp. vznikne i ferit).Nadeutektická litina: primární grafit, grafitické eutektikum (austenit + grafit), potom austenit – perlit,resp.ferit a grafit.Šedá litina – vícesložková slitina Fe-C-Si-Mn-P-S, výsledná struktura závisí na chem. složení a na rychlosti ochlazování.Nejdůležitější: Si: umožňuje grafitizaci litiny i při vyšších rychlostech ochlazování.Stupeň eutektičnosti:

Se = %C/[ 4,23 – 0,3 (%Si + %P)] Litiny podeutektické Se < 1Litiny eutektické Se = 1Litiny nadeutektické Se > 1

Uhlíkový ekvivalent:Ce = cc + 0,312 cSi + 0,275 cp

Vlastnosti šedé litiny:Záleží nejen na chem. složení, ale na rychlosti tuhnutí odlitku, která je dána tloušťkou stěny a rychlostí odvodu tepla formou. Při vyšších rychlostech ochlazování tuhne litina metastabilně, při nižších – stabilně.Struktura – nejtvrdší povrch – licí kůra, vzdálená místa od formy – nejměkčí a nejméně pevná.Technologické vlastnosti: obrobitelnost a kluzné vlastnosti, příznivý vliv má grafit.Dobře obrobitelný je ferit (při obsahu Si nad 3% - silikoferit, který není obrobitelný)Perlit – je tvrdý, ale dá se obrobitLedeburit – neobrobitelnýShluky karbidů a steadit (fosfidické eutektikum) –neobrobitelnýZákalka – nejčastěji ostré hrany, rohy, vznikl tam ledeburit – poškození obráběcích nástrojů

Jiná závada – tzv. přechlazený grafit – při rychlém ochlazování vzniká perlit, ale při dalším ochlazování vypadává z feritu grafit – místně snižuje pevnost.

Očkovaná šedá litina – jemnější lupínkový grafit.Je to šedá litina s jemnějšími lupínky, rovnoměrně rozloženými. Očkování : přidá se grafitizační přísada – ferosilicium (FeSi), silikokalcium (SiCa) – podněcuje se grafitizace i při vyšších rychlostech ochlazování.

Tvárná litina – druh šedé litiny , globulární nebo červíkovitý grafit.Dosahuje se ho očkováním Mg, cerem , ferosiliciem.Základní kovová hmota : ferit nebo ferit s perlitem nebo čistý perlit – na tepelném zpracování závisí, která z fází je zastoupena.Jde o poměrně moderní materiál – vhodný pro dynamické namáhání nebo na otěr (ložiskové skříně žel. Vagónů, klikové hřídele spal. motorů. Slitinové tvárné litiny – chemický průmysl.

Bílá litina – cementitSlitina Fe – C a dalších prvků, krystaluje v soustavě Fe – Fe3C (metastabilní). Její složení se neliší od šedé litiny ,má nižší %Si (0,5 – 1,2). Struktura perliticko – cementitická. Cementit způ-sobuje, že je to slitina tvrdá a křehká.Dá se opracovat broušením. Vyrábí se z ní : mlecí desky, mlecí tělesa, rošty apod.. Hlavní význam – zpracovává se na litinu temperovanou.

Temperovaná litina – vločkovitý, příp. červíkovitý grafit.Vyrábí se z bílé litiny temperováním (tj. žíhání v oblasti austenitu na 950 – 1050°C po dobu cca 45 hod.). Při temperování dochází k rozpadu cementitu na grafit, což se provádí v pecích s řízenou atmosférou s různou rychlostí temperování.Podle průběhu temperování dostáváme litinu:a)s černým lomemb) s bílým lomemc) litinu perlitickou

Temperovaná litina s černým lomem (TLČ)Struktura feritická s vločkami temperovaného grafitu. TLČ se temperuje v neutrálním prostředí. Je houževnatá, dobře obrobitelná.První stupeň grafitizace: rozpad ledeburitických karbidů v bílé litině a vyloučení temperovaného grafitu. Základní kovová hmota – austenit.Druhý stupeň grafitizace – ochlazování z austenitické oblasti.Při ochlazování klesá rozpustnost uhlíku v austenitu a vylučuje se další grafit.Transformace austenitu: při vysoké rychlosti ochlazování – perlit

Při nízké rychlosti ochlazování – ferit + temper. Uhlík

Temperovaná litina s bílým lomem (TLB)Struktura: na povrchu ferit (oduhličená vrstva), pod povrchem perlit s vločkami temperovaného grafitu. Temperuje se v mírně oxidační atmosféře , podpovrchové oduhličení usnadňuje zinkování nebo cínování. Vhodné do prostředí, kde jsou odlitky vystavené korozi.

Litina perlitickáPerlit + temperovaný grafit –vločkový.Využití : klikové hřídele u motorových vozidel , brzdové bubny atd.

Tvrzená litina – povrch: bílá litina – cementit Vnitřek: šedá litina – grafitVyrábí se odléváním šedé litiny do kovových forem. V povrchových vrstvách při rychlém ochlazování se uplatňuje metastabilní soustava perlit + cementit, uvnitř odlitku – grafit + ferit.Mezitím – přechodná vrstva.Použití – odlitky namáhané otěrem (válce válcovacích stolic, desky drtičů atd.)

Další: Legované litiny

Oceli na odlitkyFe + C do 2,14%. Dále různé legující prvky. Podstatně se neliší od ocelí pro tváření.Mají takové chem . složení, aby se zlepšily slévárenské vlastnosti (vyšší obsah C, Mn, Si)Další zpracování – pouze tepelné.

Rozdělení: uhlíkové (nelegované) oceli (skupina 26), Rm 370 – 840 MpaPoužití pro normalizační žíhání , na mostní konstrukce a armatury (prac. teploty do 450°C) Nízko a středně legované (skupina 27, 28)Zušlechťování (žíhání, kalení, popouštění), Rm 600 –1300 Mpa Vysokolegované Slitiny pro trvalé magnety – vysokolegované na bázi Fe – Al – Ni, Fe – Al – Ni – Co.Pozn. Velikost ocelových odlitků :od desítek gramů až do 200 tun

Slévárenské slitiny neželezných kovůSlitiny těžkých kovů (měrná hmotnost nad 4500kg/m3)Slitiny lehkých kovů (……………….pod – včetně Ti)

Slévárenské slitiny AlČistý hliník má malou pevnost v tahu a horší slévatelné vlastnosti.Slitiny – i pro složité tvary:Al – Si siluminy (bloky speciálních motorů, letecký průmysl)Al – Mg hydronaliaAl – Cu, Al – Cu –Ni

Bronzy Cu – SnTypy: cínofosforové, červené (část Cu nahrazena Zn nebo Pb), cínoolověné, hliníkové (Cu – Al), olověné (ložiskové kovy)- výborné kluzné vlastnosti

Mosazi Cu –ZnMax. 38% Zn, binární diagram je velmi složitý, má 6 různých fází. Dobrá zabíhavost, značná smrštivost.Mosazi hliníkové – lepší pevnost a tvrdost, odolnost proti koroziMosazi Si – odolnost proti korozi, Ni.Mosazi jsou někdy náhradou za drahé bronzy.

Tavení litiny v kuplovně

Kuplovna je válcová šachtová pec, v horní části má otvor pro vsázení, ve spodní části – výpustný = odpichový otvor.2 typy kuploven:a) kuplovny bez předpecí – litina vytéká přímo do pánvíb) kuplovny s předpecí – litina vytéká průběžně a shromažďuje se v předpecí.

Plášť pece je z ocelového plechu; teploty v kuplovně jsou nad 1800°C,proto musí být plášť opatřen žáruvzdornou vyzdívkou : -kyselá – šamot

-zásaditá – magnezitPopis: Plechový plášť (1 – viz.obr.) s vyzdívkou (2) je usazen na základní desce (3), uložené na nosných sloupech (4). Základní deska je opatřena kruhovým otvorem , který je při provozu uzavřen dvířky(5). Na přední straně pláště je blízko základové desky připevněn žlábek (6). Na boční straně pláště je pracovní otvor, při provozu uzavřen dvířky (7).V přední části je otvor pro vypouštění strusky (8) a pod ním struskový žlábek. V malé výšce nad struskovým otvorem je okružní větrovod (9), odkud prochází dmychaný vítr dmyšními trubicemi do šachty pece.Horní vsázecí plošina (10) – nad ní je umístěn zavážecí otvor.Nad vsázecí plošinou je komín s lapačem jisker.

Horkovzdušná kuplovna: dmychá se do ní vzduch o teplotě 250 – 500°C – využije se teplo odpadních plynů.Obr. skripta VŠB

Technologie tavbyPřed tavbou se provádí oprava: výstelka se očistí od zbytků strusky (pneumatickým sekáčem).Oprava se provádí v pásmu největšího opotřebení ,hlavně kolem dmyšních trubic.Odpichový otvor se upěchuje dusací směsí kolem vhodného modelu. Struskový otvor se dusá kolem válcového trnu.Sušení opravovaných míst má trvat nejméně 12 hodin.Po uzavření dna se upraví půda pece, používá se starý formovací písek , sklon půdy k odpichovému otvoru.

Suroviny: kovová vsázka, palivo, taviva.Kovová vsázka: surové železo slévárenské( dělí se podle obsahu Si), litinový odpad (tříděný podle chem. složení), odpad ocelový, vlastní odpad (z vlastní slévárny: vtoky, nálitky atd.),resp. feroslitiny pro dosažení žádaného chem. složení( ferosilicium, silikokalcium, feromangan, ferofosfor).Musí se počítat s propalem prvků (Si 10 až 20 % propal, Mn 15 až 25 % propal)Palivo: koks (pevný,kusový, s nízkým obsahem popela)Taviva: vápenec, dolomit, kazivec, apatit – snižují teplotu tavení strusky a zvyšují její tekutost.

Vlastní tavba: nejprve se nasype koks, ten se zapálí hořákem 3 hod. před litím.Když se koks rozžhaví na třešňově červenou barvu, uzavře se zapalovací otvor.Vsázka: po překontrolování výšky základního koksu : kovová vsázka, koks, vápenec.Přibližný poměr jednotlivých částí :koks 10% váhy vsázky, vápenec 1 až 2 % váhy vsázky.Začátek tavení je spojen s počátkem foukání větru do kuplovny.Předtím se ucpe odpichový a struskový otvor.První kapky litiny se objevují za 8 – 10 min. od zahájení foukání , první odpich za 20 až 30 minut.Po proražení odpichového otvoru vytéká litina žlábkem do připravené pánve.Asi za 1.15 až 1.30 hod. se provede odpich strusky – odstruskovává se každou hodinu.Sleduje se : hodinový výkon kuplovny, teplota litiny na žlábku (1480 °C) ,tlak a spotřeba větru, barva a viskozita strusky (má být zelená).

Chem. reakce: 3 pásma:Předehřívací pásmo: začíná 400 mm nad dmyšními trubicemi až po sazebnu:FeO + CO = Fe + CO + teploDále tam jsou plyny CO, CO2 a N2.Tavící pásmo: pod pásmem předehřívacím – kovová vsázka se taví a stéká do spodní části pece. Kov reaguje s plynnou fází i s palivem.Reakce:2 FeO + Si = Si O2 + 2 Fe + teploFeO + Mn = Fe + MnO + teploFeO + C = Fe + CO + teploZačíná nauhličování a nasířování kovu.Nístějové pásmo: por rovinou dmyšních trubic, kov se ochlazuje a odděluje od strusky, která vyplouvá na hladinu. Pokračuje nauhličování a nasířování.Struska.: CaO a SiO2, je kyselé povahy.Ukončení tavby: dno se podtrhne ( podrážení kuplovny) pomocí řetězu , dno se otevře. Potom se uhasí a kuplovna se nechá vychladnout do druhého dne.

Tavení litiny v elektrických pecích.Tavení v indukčních pecích.Indukční pec pracuje na principu transformátoru – primární vinutí představuje měděný drát, navinutý na železné jádro, sekundární vinutí tvoří tavený kov.Pece kelímkové nebo kanálkové – na obrázku.Během tavby se složení litiny mění jen málo, el. pec má neutrální atmosféru – množství prvků v litině se mění pomocí strusky. Propal prvků je zanedbatelný s výjimkou Mn ( propal 0,1%).Výhody:Vysoká účinnost, indukovaný proud způsobuje intenzívní promíchávání lázně – homogenizace, neomezená možnost úpravy chem . složení, možnost tavení méně kvalitních surovin než v kuplovně (plechy, litinové třísky).Litina se vyrábí: Synteticky – z ocelového odpadu nauhličováním pomocí feroslitin. Polosynteticky – nauhličuje se pouze část vsázky , kterou tvoří ocel. odpad, zbytek vsázky tvoří litina

Přetavováním – vsázka se nenauhličuje.Pozn.: nauhličování se provádí použitím grafitových elektrod, slévárenského koksu, dřevěného uhlí apod.V kysele vyzděných pecích je možnost odsíření omezená, jde o přetavovací proces, odsíření možné v zásaditém procesu – vyzdívka.Tavení litiny v el. obloukových pecích.El. oblouková pec – el. oblouk vychází z jedné elektrody, prochází lázní a vychází druhou elektrodou.Výhody – možnost hlubokého odsíření, možnost zpracování kusových odpadů.Schéma.

Očkování (modifikace) litin.Konečná struktura litin je dána:a) chem. složenímb) rychlostí ochlazováníc) zpracování litiny v tekutém stavu ( vliv očkování)Očkování spočívá v tom, že do roztaveného kovu, předehřátého na dostatečně vysokou teplotu, se přidává malé množství (0,1 až 0,8 %) látky – očkovadla, které ovlivní zejména eutektickou krystalizaci - do roztavené litiny na žlábku pece, do pánve nebo do licí jamky se přidává grafitizující očkovadlo – nejčastěji ferosilicium. Očkující látky mají očkující účinek omezenou dobu – do 30 minut. Potom mají pouze legující účinek. Výsledná struktura obsahuje grafit žádaného tvaru.

Základní principy výroby tvárné litiny.Tvárná litina je vysoce jakostní šedou litinou , v níž se grafit vyskytuje v globulárním tvaru již v litém stavu. Podržuje si výbornou tekutost a zabíhavost , ale díky příznivému tvaru grafitu a čistotě kovové hmoty má podstatně vyšší mechanické vlastnosti (perlitické typy – Rm až 900 Cpa, tažnost A5 = 2až 4%).Používají se v litém i tepelně zpracovaném stavu.Princip výroby: krystalizaci grafitu brání prvky, obsažené v litině:a) doprovodné – Mn, P,Sb) legovací – Cu, Ni, Cr, Va, Moc) škodlivé (už v nepatrných množstvích – 0,2 až 0,00001%) – Pb, Ti, Bi, As, Sbd) plynyVyčistěním litiny od těchto prvků se grafit vyloučí v globulárním – zrnitém tvaru.K tomu se používá Mg, resp.jeho předslitiny. Druhým, méně často používaným prvkem je Ca. K dalšímu zlepšení grafitizace se provádí očkování ferosiliciem – očkovací účinek rychle mizí – 2 až 3 minuty, doznívání 20 – 30 min. Toto je doba pro odlévání.Průmyslově se tvárná litina vyrábí v různých typech zařízení: kuplovna – odsíření v pánvi – el. indukční pec kelímková; v konvertorech – dvoustupňový postup (Mg + očkování ferosiliciem), v autoklávu, atd.

Temperování litinyJedná se o tepelné zpracování, kterým se sleduje:a) rozpad ledeburitických karbidů v bílé litině (stav po odlití) a vyloučení temperovaného grafiru –první údobí

grafitizace (950 – 1050° C)b) při nižší teplotě se vylučuje z austenitu další temperovaný uhlík – druhý stupeň grafitizace.Obr. na str.15 – skripta VŠB Zařízení k temperování . Žíhací pece.Žíhací pece pracují buď ve vsázkových dávkách nebo plynulým pochodem (kontinuálně).Ve vsázkách pracují: hrncové, muflové, vozové, elevátorové a zvonové (poklopové) pece.Topné medium – uhelný prach, olej, plyn, el.energie.Kontinuální pece – tunelové.

Tavení oceli na odlitky.Ocel na odlitky se vyrábí převážně v elektrických obloukových pecích, méně často v indukčních pecích.Pece obloukové mají většinou zásaditou vyzdívku – magnezit – zásaditý proces, indukční pece mají kyselou vyzdívku – suracit – kyselý proces.Vsázka do el. pece:Ocelový odpad, legovaný kovový odpad, měkké železo, surové železo, struskotvorné přísady, okysličovadla, přísadové materiály (desoxidační a legovací), nauhličovadla.Heroultova el. oblouková pec:

Třífázová pec, oblouk vychází z jedné elektrody, prochází taveninou a vychází druhou elektrodou. Velikost 5 až 30 tun, je vybavena odklopnými víky pro urychlení sázení.Míchání taveniny se docílí pohybem elektrod a přídavným indukčním promícháváním.Obr. Skripta VŠB str.52Postup v peci:a) vsázení materiálub) tavení vsázkyc) rafinace a dokončovací periodad) příprava pece pro další tavbuMetalurgie zásaditého ( bazického ) procesu.Oxidační a redukční perioda.

Oxidační perioda.V oxidační periodě sea) snižuje obsah fosforu na 0,015 – 0,020 %b) odstraňují plyny – vodík a dusíkc) odstraňují nekovové vměstky a vlhkostKyslík se přidává do tavby přísadou rudy, okují a rzi.Oxidace probíhá podle afinity ke kyslíku v pořadí:Ca, Mg, Al, Ti, Si, Mn, Cr, Zr, V, P, W, C, Fe.Všech dvanáct předcházejících prvků má větší příbuznost ke kyslíku než Fe a může být oxidováno FeO.Oxidace probíhá v pořadí Si, Mn a P. Prvky, které jsou v oceli žádoucí a které během oxidace přejdou do strusky, musíme v další periodě opět dodat.Po oxidaci Si, Mn a P (při teplotách asi 1400°C – je žádoucí nižší teplota, protože při oxidaci P se uvolňuje teplo, které dále negativně ovlivňuje odfosfoření) nastupuje oduhličení (teplotu v lázni je nutno zvýšit): FeO + C = Fe + CO (unikající CO vyvolává silný pohyb v lázni – tzv. var).

Redukční perioda.V redukční periodě sea) odkysličuje kov – zbavuje se oxidů (FeO) z předchozí periodyb) odstraňuje se sírac) zajistí se předepsané chem. složeníd) reguluje se lázeň na správnou teplotu pro odlévání

Desoxidace srážecí – desoxidační činidla (na bázi Mn, Si, Al – komplexní slitiny) se dopraví přímo do kovové lázně, kde proběhnou chem. reakce – nebezpečí vzniku vměstků. Proces je rychlý a ekonomický.

Desoxidace difúzní – desoxidační činidla se přidávají do strusky, pak se čeká, až se ustálí chemická rovnováha v soustavě kov – struska. Chem. reakce probíhají ve strusce a na rozhraní kov – struska, limitujícím procesem je difúze (pomalý proces).Pomocí změny složení strusky se docílí i změny složení kovu – dobrá mikročistota (snížení obsahu kyslíku až na 0,005%),ale zdlouhavý proces. Odsíření: redukční struska je vysoce zásaditá , probíhá reakce: CaO + FeS = FeO + CaSCaS přechází samovolně do strusky, kde se rozpouští.

Pece pro tavení slitin neželezných kovů.Kelímkové pece.Používají se k tavení malého množství slitin Al, Mg nebo Cu. Používají se grafitové, litinové nebo ocelové kelímky. Obr.na fólii. Konstrukce: kelímek je vložen do ohřívacího prostoru a je přikryt víkem. Ohřevu tohoto prostoru dosahujeme žárem koksu, který obklopuje kelímek, nebo olejovými a plynovými hořáky, nebo pomocí elektrického odporového vytápění. Palivo se nestýká s taveným kovem.Elektrické pece indukční.Kolem magnetického jádra jsou jsou navinutá dvě vinutí.Primární vinutí tvořené Cu drátem je navinuto přímo na železné jádro a je obklopeno žlábkem, ve kterém roztavený kov tvoří sekundární vinutí. Indukcí vznikají v kovu silné elektrické proudy o nízkém napětí, které taveninu ohřívají . Pec Ajax Wayat. Pec tvoří uzavřený kelímek, který má ve dně dva tenké kanálky, obklopující magnetické jádro a primární vinutí.Obr. na fólii.

Technologie výroby odlitku – základní pojmy.

MODEL - FORMA – ODLITEK

Model – odpovídá tvaru budoucího odlitku.Podle modelu se vyrábí forma. Forma je nádoba ze žáruvzdorného materiálu, jejíž dutina tvoří negativ odlitku. Je opatřena vtokovou soustavou, výfuky, případně nálitky.Jádro – část formy, kterou se vytváří při odlévání v odlitku dutina. Vyrábí se v jaderníku. Jádro je upevněno ve formě pomocí známek.

Model.Model, modelové zařízení: souhrnné označení pro zařízení ke zhotovení dutiny formy. Patří sem modely, modelové desky, šablony, jaderníky.

Modelové zařízení se volí s ohledem na tyto faktory:

Poloha odlitku ve formě – má zaručit dobrou jakost odlitku při jednoduchém postupu formování.Obráběné plochy u šedé litiny mají směřovat dolů, u oceli ke slévání nahoru.Smrštění – kovy při změně teploty mění svůj objem – model i forma musí být větší o míru smrštění příslušného kovu. Míry smrštění se měří speciálními modelářskými metry.Používá-li se kovový model, musí být metr vyroben na dvojí smrštění, jak pro materiál modelu, tak odlitku.Přídavky na obrábění – jsou tloušťky vrstvy materiálu na odlitku, která se přidává na plochu, jež se má obrábět.Jsou dány normami.Úkosy svislých stěn – slouží k snadnému vyjímání modelu z formy.Úkosy musí mít ty stěny a plochy modelu,Které se při vytahování modelu z formy třou o její povrch.(Úkosy se provádějí tak, že se stěna buď zesílí, nebo na jedné straně zesílí a na druhé zeslabí, nebo se stěna zeslabí).Obr. na str. 19 VŠBDělící rovina - rovina nebo plocha, která rozděluje model nebo formu na dvě části. Dělící rovina umožňuje vyjmutí částí modelu z formy , založení a kontrolu jader i umístění elementů vtokové soustavy.Spojení stěn – která vytvářejí ostré rohy a kouty, jsou nebezpečným místem jak při tuhnutí odlitku, tak při vyjímání modelu z formy. Proto se modely v těchto místech vhodně zaoblí.Volné části na snímání – některé části, které na modelu (nebo jaderníku) vyčnívají a vadily by při vyjímání modelu z formy ( nebo jádra z jaderníku) se dělají zvlášť jako volné a snímatelné části modelů. Volné části nezaručují požadovanou přesnost. Proto se zhotovují je v nezbytných případech.Upevňují se nejčastěji pomocí rybiny(Obr) nebo háčku.Známky jader – jsou části jader, kterými jsou jádra uložena ve formě do tzv. známkových loží. Jádro se může uložit ve formě oboustranně – dvěma (příp. i více)známkami nebo jednostranně. Známky jsou svislé nebo vodorovné. Mezi známkami jader a formou musí být přesně stanovená vůle (podle norem).U známek se navrhují úkosy pro snadné založení jádra do formy.

Modelové zařízení:a) pro ruční formováníb) pro strojní formování

Modelové zařízení pro ruční formování:a) modely přirozené,s jaderníky,kostrovéb) šablonyc) zařízení ke zhotovení forem jen z jaderModely přirozené – modely jednoduchých tvarů, jsou nedělené nebo dělené v dělící rovině.Model s   jaderníky – používá se v případech, kdy má model předlité dutiny.V těchto případech se musí kromě modelu zhotovit i jaderník (jaderníky) k výrobě jader.Obr.č. 3 – nová skripaModely kostrové – místo modelu se zhotoví jen kostra, podle níž se šablonováním zhotoví forma a často i jádra (malý počet velkých odlitků)Šablony – rotační a rovinné Obr.5 a 6 nová skriptaPopis: obr.5 1.patka, 2.vřeteno, 3.rameno (ruka), 4.stavěcí kroužek, 5.šablona, 6.pracovní část (tvar)Zařízení ke zhotovení formy jen z   jader – v tomto případě se zhotovují jen jaderníky bez modelu.Všechny části formy se vyrábějí v jadernících. Takto získaná jádra se složí v kompletní formu.

Modelové zařízení pro strojní formování:

Modelové desky – jsou na nich pevně uloženy jednak části modelů, jednak modely vtokových zářezů a odstruskovače. Na okrajích desek jsou kovová pouzdra s otvory pro vodící kolíky , pomocí nichž se na modelových deskách usazují form. rámy.Modelové desky jsou jednostranné, oboustranné a reverzní.

Materiály pro výrobu modelů a jaderníků:Dřevo ( + nátěry ), kov (slitiny Al, bronz, mosaz atd.), plastické hmoty (polyvinylchlorid – novodur, tvrzené tkanivo, pryskyřice), starší materiály: sádra, kamenina, cement, vytavitelné materiály (vosk).

FORMA.Forma je nádoba ze žáruvzdorného materiálu, jejíž dutina tvoří negativ odlitku. Je opatřena vtokovou soustavou, výfuky, případně nálitky.

Formovací materiály: hmoty, které slouží k výrobě forem a jader.Patří sem také pomocné látky, které zlepšují technologické vlastnosti formovacích směsí.Formovací materiály se dělí na přirozené formovací směsi (přírodní slévárenské písky) a syntetické ( uměle připravené form. směsi).Každá formovací směs má dvě základní složky – OSTŘIVO a POJIVO.

Ostřivo – všechny podíly se zrny většími než 0,02 mm. Podíl ostřiva je 75 až 98% a jeho vlastnosti jsou dány chemickým a mineralogickým složením, tvarem a velikostí jednotlivých částic. Ostřiva mohou být kyselého, zásaditého nebo neutrálního charakteru.Ostřiva kyselého charakteru – křemen v podobě křemenných písků.Ostřiva zásaditého charakteru – magnezit. Vyrábí se z horniny zvané magnezit. Surový magnezit se pálením rozkládá na MgO a CO2 , oxid hořečnatý se s příměsemi oxidů železa slinuje při teplotách nad 1400°C.Ostřiva neutrálního charakteru – šamot – vypálený žáruvzdorný jíl s minimálním obsahem 30% Al2O3, zbytek tvoří hlavně SiO2. Další ostřiva – korund, zirkon.Ostřiva speciální – karborundum,grafitové ostřivo.Pro speciální odlitky –má vliv na strukturu odlitků.

Pojivo – podíly ve formovací směsi se zrny menšími než 0,02 mm. Pojivo vytváří vazbu mezi jednotlivými zrny ostřiva a to buď bezprostředně po smíchání pojiva s ostřivem, nebo až po chemickém či fyzikálním zásahu zvenčí.Pojiva dělíme na anorganická ( jíly, vodní sklo, cement, sádra) a organická (umělé pryskyřice, oleje, sacharidy, organické sloučeniny Si ).Jíly : kaolinové, illitické (slídové), montmorillonitické (hlavní složka tzv. bentonitu)Vodní sklo: vodní roztok křemičitanu sodného (Na2SiO3). Hlavní vliv na jeho vlastnosti má poměr SiO2 : Na2O. Směsi s vodním sklem je možné zpevňovat třemi způsoby: dehydratací = vysušením, samotuhnoucí směsi (reakce mezi Si a vodním sklem), vytvrzování pomocí CO2 (nejprve kyselina uhličitá a následně soda a kyselina křemičitá) – CT směsi.

Základní pojmy formování.Pokud forma slouží pouze k výrobě jednoho odlitku, jedná se o formu netrvalou. Trvalá forma slouží k výrobě většího počtu odlitků. Formy můžeme rozdělit na formy otevřené a uzavřené. Odlitek vyrobený v otevřené formě má horní část tvořenou ztuhlou hladinou kovu, tvar spodní části je dán tvarem formy. Kov naléváme vtokem, přebytečný kov odtéká přepadem.V zavřené formě je všechen kov obklopen formovacím materiálem.Forma je opatřena vtokem a výfukem.Obr.

Ruční formování: na model, šablonováním.Formování na model – příklad:Horejš – Bernášek str.29.,obr. str. 30.Na formovací desku 1 se položí část modelu 2 a formovací rám odpovídající velikosti 3. Potom se dělícím práškem zapráší povrch modelu. Do formovacího rámu se nasype tolik modelové směsi 4, aby jí byl model a formovací deska přikryty. Po upěchování této směsi se nasype první vrstva upravené výplňové směsi 5 a stejnoměrně se upěchuje. Po zaplnění a upěchování celého prostoru rámu se zbytek výplňové směsi seřízne ocelovým pravítkem a bodcem se napíchají průduchy 6. Tím je zaformovám spodek formy.Spodní rám i z formovací deskou se obrátí a deska se sejme. Na spodní rám se pomocí zaváděcích čepů 7 přisadí vrchní rám 8. Založí se druhá část modelu 9 ,model odstruskovače 10, vtokového kanálu 11 a výfuků 12.Dělící rovina a povrch modelu se popráší dělícím práškem , do rámu se nasype modelová směs a pokračuje se v modelování jako při výrobě spodku formy. Po napěchování se přebytečná směs odstraní ocelovým

pravítkem , kolem modelu vtokového kanálu se vyřízne vtoková jamka a do vršku formy se bodcem napíchají průduchy.Poklepem se uvolní modely vtokového kanálu a výfuků a vytáhnou se z formy. Po sejmutí a obrácení vršku se z něho po rozklepání vyjme část modelu 9 a model odstruskovače 10. Ve spodku formy se vyříznou vtokové zářezy 14 a uvolní a vyjme se část modelu 2. Po vyspravení líce formy a jeho uhlazení se obě poloviny formy zapráší grafitem. Jde-li o formu , kterou nelze odlévat na syrovo, je nutno ji před složením vysušit. Nakonec se do spodní formy založí jádro 15 , které se vyrobí zvlášť v odpovídajícím jaderníku a forma se pomocí zaváděcích čepů 7 složí. Po složení a zajištění proti vztlaku je forma připravena k odlití.

Vtoková soustava.

Optimální vtoková soustava má plnit tyto funkce:1) Usměrňovat volný pád proudu kovu z pánve2) Zadržovat cizí hmotu a tělesa (strusku nebo písek)3) Rozvádět kov svislými kanály do vhodné výšky ve formě4) Rozvádět kov vodorovnými kanály na určené místo ve formě5) Musí zajistit dosažení dostatečného tlaku k dokonalému zaplnění formy, zabránit nadměrnému víření a stříkání kovu a oxidaci kovu.6) Vyplnit formu optimální rychlostí ( max. rychlost lití je omezena nutností odvodu vzduchu a plynů z formy a nebezpečím mechanického poškození.Minimální rychlost je omezena počátkem tuhnutí kovu).7) Musí zajistit stejnoměrné a usměrněné tuhnutí odlitku, aby se zabránilo vzniku ředin, staženin a trhlin při smršťování.

Vtoková soustava se skládá z   těchto prvků: a) vtoková jamkab) vtokový kanálc) struskový kanáld) zářezy

Vtoková soustava pro šedou litinu:obr.vtoková jamka – 1, vtokový kanál –3, struskový kanál – 4, zářezy – 5.Vtoková soustava pro ocel: obr. licí nálevka – 2, vtokový kanál – 3, rozváděcí kanál – 6, zářezy – 5.

Konstrukce vtokových soustav:Vtoková jamka: má za úkol zachytit náraz proudu z pánve a uklidňuje jej před vstupem do formy. Dále má zadržet strusku a nečistoty. Licí nálevka se používá při lití oceli, kdy se používá pánve se spodní výpustí.Vtokový kanál: spojuje vtokovou jamku nebo nálevku se struskovým nebo rozváděcím kanálem. Je obvykle svislý, kuželovitě se zužuje směrem dolů.Struskový kanál: spojuje vtokový kanál se zářezy. Jeho účelem je zadržování nekovových příměsí, které byly strženy proudem kovu.Zářezy: jsou to vodorovné kanály, které vedou kov k odlitku. Jsou zpravidla rozmístěny na obvodu odlitku , aby kov zaplňoval formu stejnoměrně. Mají různé průřezy. Podle umístění zářezů rozlišujeme lití spodem, středem, horem. Platí pravidlo: součet příčných průřezů zářezů musí být menší než příčný průřez licího kanálu.

Tuhnutí odlitků Tuhnutí a pokračující chladnutí odlitků je jev, který ovlivňuje vlastnosti odlitků , neboť vlivem vylučování plynů z kovu se mohou vytvořit bubliny, smršťováním staženiny, odměšováním prvků nehomogenity a dále trhliny, praskliny a deformace.Tuhnutím odlitku se rozumí vytváření souvislé vrstvy tuhé fáze. Tuhnutí – kapalná fáze – dvoufázové pásmo – tuhá fáze.„Tepelný uzel“: místo, kde odlitek tuhne pomalu (spoje, rohy atd.) – nebezpečí vzniku staženin. Odstraňování tepelných uzlů – nálitkováním, chladítky (stejné nebo podobné chem složení), změnou konstrukce.Nálitky : objemový úbytek kovu při tuhnutí musí být nahrazován přísunem tekutého kovu z nálitků, které musí tuhnout déle než vlastní odlitek. Nálitek – zásobník tekutého kovu k doplnění odlitku při tuhnutí, aby nevznikaly staženiny a další vady.

Základní princip plastické deformace.Každé těleso se pod vlivem síly deformuje, nejprve pružně, pak plasticky. Plasticky se začíná deformovat po dosažení a překročení určitého kritického napětí – tzv. meze kluzu.Toto je možné nejjednodušším způsobem pozorovat na tahové zkoušce – tenká tyč obvykle kruhového průřezu se vlivem tahové síly podrobuje tahovému napětí na trhacím zkušebním stroji. Tyč se deformuje – prodlužuje až do okamžiku přetržení. Provádí se zápis: F - l (zatěžující síla – prodloužení) nebo (napětí – poměrná lineární deformace) – obr. Na tomto zápise je možné pozorovat tzv. mez úměrnosti Ru, mez pružnosti R E a dále mez kluzu ( průtažnosti) Re (K) a mez pevnosti v tahu Rm. Do hodnoty Ru se tyč deformuje pružně, přičemž závislost ( F - l) je lineární. Do hodnoty RE se těleso stále deformuje pružně, kdy po odlehčení se tyč zkrátí na původní délku; pak až do hodnoty Re se projevuje tzv. pružně-plastická deformace, kdy zkrácení tyče na původní délku po odlehčení vyžaduje určitý čas.Pro polykrystalické kovové materiály je nejdůležitější mez kluzu Re (K ) – počátek trvalé plastické deformace.

Mechanismus plastické deformace: nejdůležitější je tzv. prostý skluz ( translace). Kov se skládá ze zrn, zrna představují monokrystaly. Železo krystaluje v kubické soustavě. V monokrystalu existuje a pod vlivem napětí se dále tvoří poruchy krystal. Mřížky – bodové a čárové. Čárové poruchy se nazývají dislokace. Obr.Vlivem působení napětí se dislokace pohybují a „vyjíždějí“ na povrch – tam vzniká plast. deformace. Na tahové zkoušce je možné pozorovat Ludersovy (Černovovy) čáry. Dislokace se pohybují v krystalografických rovinách – nejsnadněji na nejhustěji obsazených rovinách a dále v rovinách , kde působí max. smykové napětí. Vliv napjatosti na plastickou deformaci.Napjatost v tělese studujeme tak, že tělesem vedeme rovinu, která ho rozdělí na dvě části. Silový vliv jedné části na druhou nahradíme silovým účinkem , vztáhneme-li tento silový účinek na jednotkovou plochu, máme napětí. Napětí, působící na tuto rovinu, jsou normálová a smyková (tečná). Normálová napětí působí kolmo na rovinu, smyková napětí působí v této rovině a jsou kolmá na normálová napětí. V některých rovinách působí pouze normálová napětí – pojem hlavní roviny a hlavní napětí. Maximální smyková napětí působí v rovinách, které jsou skloněny k těmto rovinám pod úhlem 45° - tam vznikne první plastická deformace.Schémata napjatosti:Trojosý stav napjatosti (prostorový stav napjatosti) (+++),(++-),(+--),(---)Rovinný stav napjatosti (+0-),(++0),(--0)Jednoosý stav napjatosti (+00), (-00) Pozn. + se značí tahová napětí, - tlaková napětíSchémata deformace:(++-) tlakové – 2 rozměry rostou, 1 se zmenšuje(--+) tahové(+0-) tlakové

Zákony plastické deformace.

1.Zákon stálosti objemu: při velkých plastických deformacích je změna objemu zanedbatelná. Matematicky lze tento zákon vyjádřit vztahem: V1 = V2 = … = Vn, kde V je objem tvářeného tělesa, číslo 1,2 až n představuje číslo tvářecí operace.Jiné vyjádření zákona stálosti objemu : kde je skutečná (logaritmická) hlavní deformace.Vysvětlení:Poměrná lineární deformace: l / l (resp. l1 – l0) / l0 ) , kde l je délka tvář. tělesa před deformací, l je přírůstek délky po deformaci – zjednodušené vysvětlení např. pro případ tahové zkoušky.Poměrná lineární deformace platí pro malé deformace nebo pro pružné deformace. Pro velké plastické deformace je nutno počítat s logaritmickou deformací – odvození: d = lim l 0l / l) = dl / l .Řešení:  dl / l l0l1 = ln (l1 / l0) = ln ( 1 + ). Platí pro skutečné – velké – plastické deformace.

2. Zákon podobnosti: Při experimentálním zkoumání v modelové technice musí být splněna kromě geometrické podobnosti také podobnost mechanická a fyzikální.Mechanická podobnost a) příslušné měrné tlaky musí být stejně veliké – poměry působících sil se musí rovnat druhé mocnině

délkových rozměrů tělesa.b) Součinitele tření na odpovídajících si stykových plochách si musí být rovnyc) Musí být zachovány stejné směry hlavních os napětí a stejná velikost a směr hlavních napětí

v odpovídajících si bodech těles.

Fyzikální podobnosta) obě tělesa musí mít stejné chemické a strukturní složení ( fázový stav)

b) musí být stejná rychlost deformace ( t , t – čas) , teplota a stupeň předchozí deformace ( 4 faktory tváření 

stav napjatosti – teplota – stupeň deformace – rychlost deformace)

3. Zákon nejmenšího odporu.Částice materiálu se při plastické deformaci přemisťuje ve směru nejmenšího odporu. Částice – hmotný bod tělesa – musí překonat deformační odpor a posunout se po určité dráze. Na to se spotřebuje energie – vykoná se práce. Částice se pod vlivem síly posouvá tak, aby spotřebovaná energie byla minimální, tzn. pohybuje se vždy ve směru kolmém k povrchu tělesa, k jeho vnějšímu obrysu. Příklad: pěchování obdélníkového tělesa : obdélník – elipsa – kruh.

4. Zákon nezávislosti potenciální deformační energie na mechanických schématech deformace.Měrná polohová energie, tj. na jednotku objemu, potřebná na změnu tvaru je nevratná a při daných podmínkách deformace (stupeň deformace, teplota, rychlost def.) je veličinou stálou, nezávislou na schématu deformace.

5. Zákon pružného odlehčení plasticky deformovaného tělesa.Deformace: pružná + plastická. Je-li plastická deformace přerušena odlehčením a opětným zatížením, aniž se změní charakter zatížení, diagram závislosti deformace na napětí si zachovává svůj tvar . Důsledek: po plastické deformaci tělesa a jeho odlehčení dochází k pružné deformaci : např. rozměry výkovku se přesně neshodují s rozměry zápustky.

6. Zákon smykového napětí.Plastická deformace může nastat jen tehdy, když max. smykové napětí v tělese dosáhne určité hodnoty, závislé na povaze tělesa ( teplota, rychl.def., velikost def., materiál) – podmínka plasticity.

7. Zákon přídavných napětí.Při tváření složitých těles vzniká v tělese nerovnoměrná napjatost. Při plastické změně tvaru v částicích tělesa , které směřují ke zvětšení rozměrů tělesa, vznikají přídavná napětí, která se snaží o zmenšení jeho rozměrů a naopak: ve vrstvách a částicích tělesa , které směřují ke zmenšení rozměrů tělesa, vznikají přídavná napětí , která směřují ke zvětšení rozměrů tělesa.Přídavná napětí 1. druhu: mezi vrstvami tělesa, 2. druhu: mezi jednotlivými krystaly (zrny), 3. druhu: v mřížce mezi jednotlivými elementy v krystalu.Důsledek: zbytková pnutí, která způsobují např. snížení tvárnosti a chem. odolnosti materiálu, mikrotrhliny.Příčiny: tření mezi nástrojem a stykovou plochou, rozdílný tvar polotovaru a výrobku, tvar nástroje ( kování tyče kruhového průřezu: rovná kovadla x úhlová kovadla), stupeň nehomogenity ( při tváření za tepla musí být ve všech místech tělesa stejná teplota, při tvář. za studena musí být rovnoměrné zrno).

Rozdělení tvářecích pochodů a jejich podstata.Tvarování kovů.Obrábění – opracování, povrchové vrstvy se odstraňují v třískách. Výhody – přesnost, povrchová dokonalost, složité tvary. Nevýhody – nebezpečí vrubu a tím snížení meze únavy a plast. vlastností, ztráta materiálu v třískách.Odlévání – minimální odpad, dají se odlévat i složité výrobky, horší povrch, struktura je ovlivněna tuhnutím.Svařování – vhodnější pro konstrukce.Metody práškové metalurgie – kovy dokonale čisté, přímo se dají ovlivnit mechanické vlastnosti, pouze pro malé součásti.Tváření – postupy: válcování, tažení, protlačování, kování, lisování, ohýbání, dělení (střihání, děrování atd.), kalibrování.

Rozdělení tváření podle teplot.Tváření za tepla – nad rekrystalizační teplotou, tj.nad 0,4 Ttavení (pro Fe 450°C). V praxi při teplotách vyšších, zpravidla 0,7 Ttavení. V důsledku rekrystalizace je omezeno zpevňování nebo se neprojeví vůbec. Zůstávají zachovány plastické vlastnosti.Tváření za studena – pod teplotou rekrystalizace. V praxi při teplotách do 0,3 Ttavení (pro Fe 270°C). Silně se projevuje zpevnění materiálu, pokles plastických vlastností během tváření.

Tváření plošné – dvojosý (rovinný)stav napjatosti – tažení nádob,stříhání,ohýbání plechů – karosérie, ledničky, pračky atd.Tváření objemové – trojopsý(prostorový) stav napjatosti.

Rozdělení tvářecích postupů.Válcování –válcováním rozumíme kontinuální proces, při kterém se tvářený materiál deformuje mezi otáčejícími se prac. válci. Podle polohy válců a polotovaru se z hlediska hlavní deformace válcování dělí na :a) Podélné válcování – osy válců jsou rovnoběžné, dochází ke vtahování polotovaru mezi válce , směr otáčení

válců je opačný - válce se otáčejí „proti sobě“. Polotovar je stlačován na požadovaný průřez, podélné osy polotovarů a válců jsou na sebe kolmé.

b) Podélné tvarové válcování : plynulé – tvarem kalibru je určen příčný průřez vývalku, přerušované – tváření probíhá v kalibru, vytvořeném na části obvodu válce, periodické – tvářecí proces probíhá v kalibru , jeho tvarem je dán opakující se tvar výrobku.

c) Příčné válcování - osy válců i polotovaru jsou rovnoběžné, směr otáčení válců je shodný , polotovar se otáčí mezi válci kolem své osy, mění se průměry válcovaného polotovaru.

d) Kosé válcování – osy válců nejsou rovnoběžné , svírají úhel asi 5°. Polotovar se otáčí kolem své osy a zároveň postupuje dopředu (válcování bezešvých trub). Vlivem tahových napětí uvnitř polotovaru vzniká dutina. Dělí se na děrování kosým válcováním – dutina se vytváří při použití trnu a na kosé periodické válcování – tvar vývalku je dán šroubovým kalibrem na obvodu válců.

e) Rozválcování – vyděrovaný polotovar se rozválcovává přítlačným válcem na požadovaný průřezf) Vroubkování – spočívá ve vytváření rýh na povrchu rotačního polotovarug) Válcování závitů – závitové válce vytvářejí na polotovaru závitObr.Rozdělení válcovacích stolic podle počtu válců: dvouválcové (dua), tříválcové (tria), čtyřválcové (kvarta) – dva válce pracovní, dva opěrné, víceválcové – klasické uspořádání (dva válce pracovní a dva opěrné) a planetové (více prac. válců), univerzální (stolice s horizontálním i vertikálním uspořádáním prac. válců).Podmínka pro záběr (vtažení) polotovaru: f > tg , kde f – součinitel tření mezi válcem a polotovarem a - úhel záběru.

Kování – polotovar se zpracovává mezi dvojicí kovadel. Dělí se na :a) Volné kování – materiál se zpracovává postupně za použití víceúčelových nástrojů a nářadí. Dělí se na

pěchování – zvětšuje se příčný průřez polotovaru na úkor jeho výšky, resp.místní napěchování, prodlužování – charakterizované zvětšováním délky polotovaru za současného zmenšování jeho příčného průřezu. Tady náleží i prodlužování na trnu, kdy se dutý předkovek prodlužuje ve směru podélné osy trnu za současného zmenšování vnějšího průměru a stěny; rozkování na trnu, využívá se při kování kroužků, při němž se zvětšuje vnější i vnitřní průměr a výška kroužku na úkor tloušťky stěny; osazování – prodlužování vymezených částí polotovaru při zachování souososti všech jeho částí; další operace – prosazování, přesazování, děrování plným a dutým trnem atd.

Podle ČSN se volně kované výkovky dělí na kované tyče, výkovky podélné (např. válce, zalomené hřídele atd.) , kotouče a kruhové desky, kroužky a dutá tělesa. Vždy se jedná o polotovary, které mají nerovný zokujený povrch s kovářskými přídavky.Volné kování se provádí buď na lisech nebo bucharech.

b) Zápustkové kování je druh kování, kdy se materiál zpracovává v jednoúčelových nástrojích – zápustkách. Jde především o výrobu drobnějších výrobků ve větších sériích.

Dělí se na : zápustkové kování s výronkem – záměrná tvorba výronku, zápustkové kování bez výronku.obr. Rozdělení zápustek: jednoduché (jednodutinové) a postupové (vícedutinové). U postupové zápustky rozlišujeme dutiny předkovací a dutiny dokončovací. Poslední dokončovací dutina má po celém obvodě vypracovánu mělkou drážku tzv. výronek. Funkce výronku : vytvoření protitlaku ( zajištění dokonalého vyplnění vlastní dutiny) a odvedení přebytečného materiálu.

Protlačování – polotovar se tváří pod vlivem tlakových napětí v průtlačnici. Dělí se na :a) Zpětné protlačování, při němž se materiál pohybuje proti směru pohybu průtlačníkub) Dopředné protlačování – při němž se materiál pohybuje ve směru pohybu průtlačníkuc) Sdružené protlačování – materiál se přemísťuje současně ve směru i proti směru pohybu průtlačníku.d) Stranové protlačování – materiál se pohybuje kolmo na směr pohybu průtlačníkue) Vtlačování - pro tváření funkčních dutin nástrojů.Obr.

Tažení v   průvlaku (drátů, tyčí, profilů) – tažná síla protahuje polotovar průvlakem, zmenšuje se průřez, zvětšuje se délka za současné změny mechanických vlastností. Provádí se většinou za studena, tažení drátů, tenkých trubek – na trnu. Výhody – přesný tvar a kvalitní povrch.

Tažení plechu ( označované také lisování) – z polotovaru – plechu ve tvaru rovinného přístřihu (rondelu) se vyrábí výtažek nerozvinutelného tvaru. Rozdělení:a) Tažení prosté – tváření rovinného přístřihu v prostorovou uzavřenou plochu bez změny tloušťky materiálu, s přidržovačem nebo bez přidržovače.b) Tažení se ztenčením stěnyc) Zpětné tažení – operace, která následuje po prostém tažení nebo se ztenč.stěny. Provádí se tažení

v obráceném směru vůči tažení původnímu.d) Žlábkování – vytlačování mělkých prohlubní za účelem vyšší tuhosti výtažku.e) Protahování – protahování materiálu za účelem vytvoření válcové plochyf) Rozšiřování g) Zužováníh) Přetahování – tváření rovinného polotovaru v prostorovou plochu napínáním přes šablonu obr.

Ohýbání – tváření působením momentů vnějších sil.a) Prosté ohýbání – tyčí, profilů atd. na ohýbadle.b) Ostatní způsoby: ohraňování v ohraňovadle, rovnání na rovnacích válcích nebo mezi rovnými čelistmi,

zakružování, lemování , obrubování, osazování – ohnutí plechu zmáčknutím na osazovadle, drápkování – okraje plechů se do sebe zaklesnou a společně ohnou, zkrucování – natáčení části polotovaru kolem společné osy.obr.

Dělení materiálu - bez odpadu - stříhání a lámání tyčí, s odpadem (třískové) – rozbrušování, řezání, upichování atd.Stříhání plechu – prosté stříhání, děrování – vytváření otvorů různých tvarů, vystřihování – výstřižky různého tvaru, přistřihování – přesné tvary a rozměry, nastřihování – nastřižení na okraji, prostřihování –nastřižení uvnitř dílce, protrhávání – protržení otvorů, vysekávání – oddělování materiálu výsečníkem na podložce, ostřihování přebytečného materiálu.obr.

Kalibrování - provádí se za účelem dosažení přesných rozměrů. Kalibrování hlazením – odstranění nerovností na plochách výlisků, kalibrování v tvarových dutinách, rovinné, po tažení, po ohybu, otvorů, válcováním obr-5 Základní druhy tvářecích strojů.Rozdělení tvářecích strojů podle konstrukce.Stroje, používané pro tváření, konají přetvárnou práci buďa) úderem, kdy přetvárná práce je konána energií pohybující se hmoty

b) klidně působící silou, která deformuje materiál na určité dráze a tím koná přetvárnou práci obr.na str. 173 – skripta VŠB

Popis obrázků: Buchar: 1 – beran, 2 – píst, 3 – šabotaVřetenový lis: 1 – beran, 2 – šroub, 3 – setrvačník, 4 – základová deskaMechanický klikový (výstředníkový) lis: 1 – beran, 2 – klika (výstředník), 3 – klikový (výstředníkový) hřídel, 4 – setrvačník, 5 – základová deska, 6 – ojnice.Hydraulický lis : 1 – beran, 2 – plunžr, 3 – hydraulický válec, 4 – potrubí, 5 – základová deska.

Výpočet práce vykonané tvářecím strojemBUCHAR: má beran 1, který působí tíhovou silou G (N; G= m*g). Padá-li z výšky H, vykoná práci A=G*H [J]. Je-li beran urychlován mimo vlastní hmotnosti např. tlakem páry na píst ve válci 2, dosáhne při dopadu na šabotu 3 zvýšené rychlosti v [ m/s] . Pak vykonaná práce je dána vztahem: A = 1/2 * G/g * v2 …rázová práce bucharu Pozn.: kinetická energie obecně A= 1/2 * m * v2

VŘETENOVÝ LIS využívá pro tváření kinetickou energii rotujícího setrvačníku. Je-li tíhová síla beranu G, moment setrvačnosti setrvačníku I , jeho úhlová rychlost [ s-1], v rychlost, jakou beran ke konci prac. zdvihu [  m/s], bude práce, vykonaná při dorazu A = I*/2 + 1/2*G/g * v2 [J] I= síla * rameno [ kg m2] MECHANICKÝ KLIKOVÝ LIS – využije pro vykonání přetvárné práce jen část energie, nahromaděné v rotujícím setrvačníku. Je-li úhlová rychlost setrvačníku 1, pak práce, spotřebovaná pro tváření , se projeví poklesem úhlové rychlosti setrvačníku z na .Práce: A= I/2(

)

HYDRAULICKÝ LIS pracuje klidně působící silou. Je-li průměr plunžru d a tlak prac. válce pn, bude síla, jež tlačí na tvářený polotovar , rovna F = d2/4 * pn [N]

Klikové a výstředníkové lisy.Jsou opatřeny klikou s ojnicí – u klikových lisů nebo výstředníkem – výstředníkové lisy. Klikové lisy pracují s konstantním zdvihem, výstředníkové mají možnost změny zdvihu pomocí výstředníkového pouzdra na výstředníkovém hřídeli.

Tvářecí stroje s rotačním pohybem.Dle normy ČSN 210200 patří do skupiny strojů s rotačním pohybem ohýbačky (plechů, trubek,profilů), zakružovačky (plechů, profilů), rovnačky (plechů, trubek, tyčí, profilů), válcovačky (kovací, závitů, profilů), válcovačky pro tváření plechů (svinování, profilování), kovotlačitelské stroje atd,. (speciální stroje).

Ohýbačky plechůPopis obrázku: 1 pevná lišta, 2 svěrací lišta, 3 lišta na otočné desce, 4 odměrný doraz.Svěrací lišta slouží k upínání zpracovávaného plechu. Dolní čelist je výškově přestavitelná, ohýbací čelist rovněž.

Kování na kovacích válcích.Používají se tam, kde je zapotřebí zužování nebo prodlužování materiálu. Jsou to jednoduché stroje ucelené konstrukce , nepotřebují zvláštní základy, nedochází u nich k rázům.Princip: na prac.hřídele se nasazují zápustky potřebných kalibrů (např. ovál čtverec; úběr %; délka – musí odpovídat požadované délce výkovku) a mezi ně se vkládá tvářený polotovar. Ten se po projetí zápustkou vyjme, otočí a vloží do dalšího kalibru. Popis obrázku: 1 stojany, 2 stavění válců, 3 prac. hřídele, 4 ložiska, 5 převodová skříň . Pracovní hřídele mají po celé délce příčně provedená vybrání pro tangenciální kolíky, které zajišťují opěrný kroužek. Pro zajištění osového a úhlového nastavení tvářecích segmentů (zápustek) jsou hřídele opatřeny drážkou pro pero.

Příklad – obr. postup navrhování kovacích zápustek pro ojnici : postup ovál-čtverec, přechodové oblasti b,d,f se provádějí zaoblením kalibru, oblast e – 4 postupy v zápustkách, oblast c – 6 postupů v zápustkách.

Tabulové nůžky – obr.Popis: 1 stojan, 2 beran,3 stůl, 4 klikový hřídel, 5 ojnice, 6 ojnice s měnitelnou délkou, 7 – setrvačník se spojkou,

8 – pohyblivý nůž, 9 – pevný nůž. Pohon: elektromotor – setrvačník – spojka – ozubený převod – úhlové páky – ojnice – beran.

Hydraulické lisy.Rozdělení hydraulických lisů :Podle uspořádání: svislé, vodorovné (protlačování, zpracování umělých hmot, lití kovů pod tlakem), svislé i

vodorovné konstrukce.Podle konstrukce:stojanové, rámové, skříňové, sloupové atd.

Výhody hydraulických lisů:1. Možnost dosažení vysokých sil2. Velikost prac. zdvihu je značně větší než u lisů mechanických a je snadno nastavitelný.3. Možnost dosažení konstantního tlaku a rychlosti při prac. procesu.4. Plynulá regulace tlaku a rychlosti.5. Snadná a rychlá reverzace pracovního pístu.Nevýhody:1. Horší účinnost.2. Pomalejší chod beranu a tím i menší počet zdvihů.3. Vyšší pořizovací náklady. Popis obrázků:Rámový hydraulický lis:1 stojan, 2 pracovní jednotka, 3 beran, 4 vedení, 5 prac. stůl, 6 vyrážeč, 7 pohonná stanice, 8 rozvod.

Sloupový lis: 1 horní třmen, 2 spodní třmen, 3 sloupy s maticemi.

Ohřev kovů pro tváření.Oblast tvářecích teplot uhlíkových ocelí ( diagram Fe – FeCO3) – obr. Důležitá je správná volba tvářecích teplot. Počáteční kovací teplota je omezena křivkou solidu, ale z důvodů intenzivní oxidace a možnosti natavování složek s nižší tavící teplotou se tato volí o 200 až 300°C pod křivkou solidu.

Kovací teploty:horní tvářecí teploty:kováme zpravidla při nejvyšších kovacích teplotách, protože se při nich materiál nejsnadněji tváří, takže kovací časy jsou kratší a při zápustkovém kování netrpí tolik zápustky. Čím vyšší je teplota, tím nižší je deformační odpor a opotřebení prac. nástrojů. Dolní tvářecí teploty : u podeutektoidních uhlíkových ocelí se netváří ve dvoufázové oblasti A1 – A3 : ve feritu probíhá rekrystalizace a hrozí nebezpečí zhrubnutí zrna. Pro nadeutektoidní oceli se tváření ve dvoufázové oblasti používá záměrně: počáteční struktura je perliticko – cementitická, cementit po hranicích zrn může tvořit souvislé obálky: křehkost lité struktury. Tvářením v oblasti kritických teplot Acm – A1 znemožňuje probíhající rektystalizacenahromadění cementitu v oblasti hranic zrn , který se tak rozdrobí do globulárních útvarů. Průvodní jevy ohřevu: Opal – zokujení – oxidace povrchových vrstev ( důsledky: hmotnostní ztráta kovu, nutnost odokujení před tvářením, nižší životnost tvářecích nástrojů, atd.)Oduhličení – snížení obsahu uhlíku v povrchových vrstvách. Oduhličení i opalu lze předejít ohřevem v ochranné atmosféře nebo vakuu.Přehřátí – růst zrna + nutnost dodatečného tepelného zpracování (normalizační žíhání), vyloučení sulfidů po hranicích zrna.Spálení – natavení hranic zrn, vznik nízkotavitelných fosfidických eutektik(P, S po hranicích zrn) a totální destrukce oceli.

Pro zvolení správné tvářecí teploty je nutno znát fázový diagram , zejména u legovaných ocelí.

K určení správného technologického předpisu pro ohřev materiálů se musí vzít v úvahu:1. Chemické složení materiálu.2. Interval teplot, při němž má tvářený materiál největší tvárnost s přihlédnutím k rovnovážnému diagramu –

aby tváření probíhalo v jedné fázi.3. Změny struktury materiálu během ohřevu a ochlazování.4. Vlastnosti materiálu, získané po předchozím tváření , způsobené např. nevhodným stupněm deformace nebo

příliš nízkou dokovací teplotou.5. Schéma napjatosti při uvažovaném způsobu tváření. Materiál má tím větší tvárnost, čím více se uplatňují

tlaková napětí , i když na úkor spotřebované energie.6. Stupeň deformace a dokovací teplota ( malý stupeň deformace a vysoká teplota způsobují růst zrna).7. Náchylnost materiálu k přehřátí.8. Změnu teploty během výrobního pochodu. Např. při vytlačování ocelových výrobků za tepla stoupne teplota

během výroby až o 100°C.

V praxi existují tabulky pro určení počátečních a konečných kovacích teplot. Příklad v tabulce.

Teplota kování [°C]Značka ČSN počáteční konečná dle ČSN10 001 až 10 003 1300 700 Nelegováno11 500 1250 750 Nelegováno12 010 1300 750 Nelegováno, předepsaný obsah C, Mn, Si, P, S13 030 1250 750 Nízkolegovaná Mn14 000 1100 850 Nízkoleg. CrLegované17 021 1180 850 Legovaná Cr 10 – 16%17 041 1120 720 Legovaná Cr 16 – 25 %17255 1200 900 Legováno Cr + Ni 16-25%CrNástrojové19732 1150 850 Ledováno W – Cr – Mo19800 1150 900 Rychlořezná ocel W-Cr-V

Základní principy ohřevu.Přenos tepla: sálání, proudění, vedení.

Požadavek ohřevu: v co nejkratším čase dosáhnout požadované teploty bez ohrožení jakosti materiálu: zhrubnutí zrna, přehřátí, spálení, oxidace povrchu,rozpad vlivem velkých tepelných pnutí.

S výjimkou elektrického ohřevu je polotovar v peci obklopen pecní atmosférou. Sáláním přestupuje teplo, dále prouděním – tepelná energie se dostává zvnějšku na povrch , potom se v tělese šíří vedením. Rozhodující z technolog. Hlediska je nejpomalejší způsob přenosu tepla – vedení.Průběh teplot v ohřívaném tělese – obr. Nebezpečí – kde je velký rozdíl teplot t (rozdíl teplot mezi povrchem a jádrem).

Rychlost ohřevu závisí především na teplotě pracovního prostoru. Teplotní gradient je příčinou vzniku tepelného pnutí v materiálu. Toto pnutí může vyvolat vznik trhlin v kovu. U polotovarů z konstrukčních ocelí do 150 mm sne porušení celistvosti ani při rychlém ohřevu neprojevuje – teplota pece může být až o 150°C vyšší než požadovaná teplota kovu.Studené polotovary z legované oceli – pece s řízeným ohřevem i ochlazováním.Matematické řešení je založeno ne řešení diferenciální Fourierovy rovnice vedení tepla – velmi složité, v praxi tabulky.

Způsoby ohřevu.1. obr.pec na nejvyšší přípustné teplotě po celou dobu ohřevu : teplota pece = HTT (horní tvářecí teplota) +

100°C, materiál se vkládá studený. Pro uhlíkové a nízkolegované oceli. Požadované fyzikální vlastnosti ohřívaného materiálu : co nejnižší součinitel tepelné roztažnosti co nejvyšší součinitel tepelné vodivosti , vysoká plasticita, menší polotovary.

2. Obr.a) Ohřev v peci se sníženou sázecí teplotou – předehřátí materiálu na 500 až 550°C, potom rychlý ohřev – omezení příkonu pece v první fázi.

a) dvě pece: první pec předehřívací, druhá pec už má vysokou teplotuPro materiály s nižším vyšším nižší tvařitelnost (vyšší obsah C a výšelegované)

3. obr. Řízený ohřev : studený polotovar se vkládá do téměř studené pece – velké polotovary, velké tloušťky, vysoké malé , malá tvařitelnost + prodleva.Pozn. Rozdělení polotovarů podle velikosti – kritériem tloušťky je tzv. Biotovo kritérium Bi = (R, kde je součinitel přestupu tepla na povrch, je součinitel tepelné vodivosti, R je výpočtová tloušťka ( buď skutečná tloušťka nebo R = tloušťka/2, pokud jde o souměrný ohřev)Tenké polotovary Bi < 0.25, tlusté polotovary Bi > 50.

Průvodní jevy ohřevu.Opal : zokujení: oxidace povrchových vrstev . Důsledky: ztráta kovu, odokujení před tvářením, nižší životnost tvářecích nástrojů atd.Oduhličení : snížení obsahu uhlíku v povrchových vrstvách.Opalu a oduhličení lze předejít ohřevem v ochranné atmosféře nebo vakuu.

Přehřátí: růst zrna + nutnost dodatečného tepelného zpracování – např. normalizační žíhání, vyloučení sulfidů po hranicích zrna

Spálení : natavení hranic zrn, vznik nízkotavitelných fosfidických eutektik (P,S), totální destrukce oceli.

Způsoby ohřevu.Ohřívací pece:Komorové (teplota v peci je konstantní) se dělí na pece s pevnou nístějí a s pohyblivou nístějí. S pevnou nístějí rozlišujeme pece hlubinné, jedno a vícekomorové a štěrbinové, s pohyblivou nístějí rozlišujeme pece s výjezdnou nístějí a otočné (talířové).Průběžné ( teplota v peci není konstantní) se dělí na pece strkací, pokulovací (mírně nakloněná nístěj, kruhový průřez ohřívaného materiálu), otočné prstencové ( otočná prstencová nístěj, centrální část – odvod spalin), článkové.

Hlubinné pece: obdélníkového nebo kruhového průřezu pro ohřev ingotů nebo pro válcovny. Ingoty se zakládají za sebou nebo po obvodu. Nevýhoda : hlava ingotu je teplejší než pata. Je opatřena víkem – sází se horem.

Kovářská komorová pec pevnou nístějí , střední velikosti - obr. Popis: regenerační komory slouží pro předehřívání spalovacího vzduchu, je vytápěna plynem. Nasazovaní pece a vyjímání vsázky pomocí sázecího zařízení. Teplota prac.prostoru může být až 1300°C (1400°C), tvoří se struska, okuje reagují s půdou. Hořáky pracují periodicky podle funkce regenerátorů.Podmínka rovnoměrného ohřevu: krouživé ohřívání spalin kolem ohřívaného polotovaru. Komorové pece vozové – nístěj je na podvozku a může být z pece vytažena, vsázka se uloží a opět zasune.

Otočné karuselové nebo talířové – nístěj pece je otočná a má tvar mezikruží. Pohon nístěje je řešen tak, aby bylo možno měnit rychlost průchodu ohřívaného materiálu pecí a tím regulovat dobu jeho ohřevu.

Pec narážecí (strkací) – dveřním otvorem se studený materiál zakládá do prac. prostoru strkacím zařízením, umístěným mimo vlastní pec.Materiál se v peci posouvá po šikmo uložených kluznicích ( trubkách chlazených vodou) až do zděné nístěje, kde se vyrovnává teplota materiálu. Ohřátý materiál se vyjímá dveřmi v boční stěně pece.

Pece štěrbinové: pro ohřev konců tyčí, trubek nebo dělené tyčoviny.

Zvláštní způsoby ohřevuOhřev elektrickým proudem (cena! ).Odporový ohřev – svařované trubky (místo svaru se ohřívá), protlačování , zápustkové kování.obr.

lk … délka kontaktů ( min. 0,5 d , kde d je průměr polotovaru)

Indukční ohřev – jev elektromagnetické indukce. Těleso se vkládá do vysokofrekvenčního elektromagnetického pole – vznikající proudy ohřívají těleso.

Induktor – kruhový, Cu spirála, frekvence 8000 Hz a více (až 12000 Hz). Obr. – lyžiny vymezují optimální vzdálenost mezi induktorem a ohřívaným tělesem. Pouze pro polotovary kruhového průřezu.

Ohřev v   ochranné atmosféře. Pecní atmosféra : oxidační složky O2, CO2, H2O, SO2

redukční složky: H2, CH4, C2H2, CO neutrální složky: N2

Inertní plyny nebo vakuum : kvalitní povrchová vrstva bez okují

SvařitelnostSvařitelnost je komplexní charakteristika, která vyjadřuje vhodnost kovu zhotovit svarky požadovaných vlastností při konstrukční spolehlivosti svarového spoje a při určitých technologických možnostech svařování. Pod pojmem svařitelnost rozlišujeme svařitelnost metalurgickou, konstrukční a technologickou.

Svařitelnost: MATERIÁL

SVAŘITEL-NOST

TECHNOLOGIE KONSTRUKCE

Svařitelnost metalurgická – a) chem. složení základního a přídavného materiálu b) jakost a čistota hutních surovinc) způsob lití a tváření (v materiálu mohou zůstat vnitřní pnutí a deformace – ty se mohou při svařování sčítat a

vzniká nebezpečí vzniku trhlin ve svaru)d) tepelné zpracování dílu před svařením

Svařitelnost konstrukční – konstrukční spolehlivost svar. spojea) tloušťka materiálub) tvar svaru a svar. ploch (množství svarového kovu – velikost pnutí a deformací ve svar. spoji)c) tuhost spojed) rozložení a počet svarů – způsob namáhání konstrukce

Svařitelnost technologická – a) způsob svařováníb) přídavný materiálc) měrný tepelný příkon svařováníd) postup svařování s ohledem na deformace a pnutíe) předehřev před svařováním, dohřev a tepelné zprac. svarku

Svařitelnost ocelí se hodnotí podle chemického složení a podle největší tloušťky svař. průřezu.

Vliv základních prvků na metalurgickou svařitelnost:Uhlík – negativně ovlivňuje svařitelnost , zvyšuje prokalitelnost oceli. Při C > 0,22% - nutno díl před svařováním předehřát, aby se zpomalila rychlost ochlazování a nedošlo k zakalení.Křemík – váže na sebe kyslík ze svarového spoje a zabraňuje vzniku CO a tím i pórů ve svaru.V přítomnosti Mn zlepšuje tekutost strusky , která se potom lépe odděluje od kovu. Optimální poměr Mn >= 2Si.Mangan – zlepšuje mechanické vlastnosti , zmenšuje náchylnost ke vzniku trhlin za horka vlivem obsahu síry.Fosfor, síra – nečistoty, jejich obsah by neměl překročit 0,030 %. Další prvky – Cr, B, Mo, Ni, Cu – rozhoduje jejich obsah. Nežádoucí jsou plyny – kyslík, vodík, dusík.

Vliv prvků se vyjadřuje jejich poměrným účinkem ve srovnání s uhlíkem pomocí tzv. ekvivalentu uhlíku Ce: platí pro obsah C max. o.22:

Ce = C + Mn/6 + Cr/5 +Ni/15 + Mo/4 + Cu/13 + P/2 + 0,0024 * t [%]

t…svař. tloušťka [mm]C, Mn, atd. …obsah prvků ve svař. oceli [%]

Bez zvláštních technologických opatření lze ocel svařovat pro C < 0,22% a Ce < 0,50%.Pro vyšší C a Ce - nutnost předehřevu na 100 až 250 °C, resp. 450°C (slitinové oceli tř. 13 až 16).

Stupně svařitelnosti jsou dány normou ČSN:

Zaručená svařitelnost – stupeň 1a. Výrobce zaručuje svařitelnost až do 0°C, pod touto teplotou při dodržení opatření pro snížení ochlazování svar. spoje (předehřev, dohřev).Zaručená podmíněná svařitelnost – stupeň 1b. Výrobce zaručuje svařitelnost při dodržení předem určených podmínek svařování .Dobrá svařitelnost – nezaručená – stupeň 2. Výrobce nezaručuje svařitelnost, ale při použití vhodné technologie je možné dosáhnout vyhovujícího svarového spoje.

Obtížná svařitelnost –nezaručená - stupeň 3. Nelze dosáhnout vyhovujícího svarového spoje.

Trhliny ve svarovém spojiObrázekRozdělení trhlin podle mechanizmu jejich vzniku:1) Trhliny za horka: při teplotách 800°C až solidus: příčina: sulfidy po hranicích zrn a nadměrný růst zrn2) Trhliny za studena: při teplotách pod 300°C až po dokončení svařování: nejčastěji v martenzitické struktuře TOO za spolupůsobení vodíku.3) Trhliny lamelární – vznikají v základním materiálu koutových svarů, když je tlustý plech namáhán ve směru tloušťky. Příčina – sulfidy, rozválcované do rovin rovnoběžných s povrchem plechu.4) Trhliny žíhací: vznikají při žíhání ke snížení pnutí u nízkolegovaných Cr, Ni, Mo,V ocelí. Příčina : velká rychlost ohřevu na žíhací teplotu nebo velké zpevnění matrice karbidy Cr, V apod.

Hodnocení svařitelnosti ocelíPoužívají se1) Normou stanovené zkoušky svařitelnosti, které mají většinou za základ klasické zkušební tyče pro zkoušení

kovů2) Nenormované speciální zkoušky náchylnosti ocelí k trhlinám 3) Výpočet svařitelnosti a náchylnosti ocelí k trhlinám pomocí parametrických rovnic

1.Klasické zkoušky tvařitelnostia) zkouška tupého svaru: dva plechy předepsaných rozměrů se svaří jednostranným nebo oboustranným

V svarem. Ve směru kolmém na osu svaru se vyříznou zkušební tyče: provede se zkouška tahem a ohybem. Musí být splněny předepsané hodnoty.

b) Zkouška koutového svaru: zkouška tahem na zkušební tyči, vyříznuté ze dvou plechů, přiložených kolmo na sebe.

c) Zkouška tvrdosti svarového spoje – měří se tvrdost HV kolmo na podélnou osu svaru a to ve svarovém kovu, TOO a v základním materiálu. Maximální tvrdost nesmí přesáhnout určitou hodnotu ( 350 HV u nízkouhlíkových ocelí)

d) Zkouška návarová – na zkušební desce se vyfrézuje půlkruhová drážka, ta se zavaří elektrodou o průměru 5 mm. Z navařené desky se kolmo na svar vyříznou zkušební tyče pro zkoušku ohybem. Housenka – na straně tahu. Výsledek – úhel ohybu, dosažený před rozlomením zkušební tyče.

e) Zkouška rázem v ohybu ( vrubové houževnatosti). Plechy se svaří V svarem nebo 1/2V. Zkušební vzorky se vyrobí tak, aby V vrub každého zkušebního vzorku měl jinou vzdálenost od osy svaru. Navzájem se porovnává vrubová houževnatost svarového kovu, TOO a základního materiálu – obrázek.

Svařování - základní pojmy.Svařování je proces zhotovování nerozebíratelných spojů dosažením meziatomových vazeb mezi spojovacími díly při jejich ohřevu nebo plastické deformaci, případně při společném působení ohřevu a plastické deformace.1) Svařování tavné - vykonávané místním ztavením spojovaných částí bez použití tlaku2) Svařování s použitím tlaku – při něm je k dokonalému svaření tlak nevyhnutelný.

Svarový spoj je nerozebíratelné spojení zhotovené svařováním.Svar je část svarového spoje , vytvořená v důsledku krystalizace roztaveného kovu (tavné svař.) nebo plastické deformace (svařování s použitím tlaku).Obr.1 –př.str.6

Teplem ovlivněná oblast TOO je část základního materiálu, která nebyla roztavená, ale její struktura a vlastnosti se změnily v důsledku ohřevu při tavném svařování.

Při svařování dojde ke spojení dvou nebo více základních materiálů ve svarovém spoji. Přitom se k vytvoření svarového spoje buď použije nebo nepoužije přídavný materiál (elektroda, holý drát), který umožní nebo usnadní vytvoření svarového spoje. Přídavný materiál se při přechodu do svarové lázně taví , mísí s roztaveným základním materiálem a po ztuhnutí vytváří svarový kov.

Pájení je srovnatelné se svařováním, avšak přídavné materiály pro pájení (pájky) mají nižší teplotu tavení nežli má spojovaný základní materiál.

Svařování se uplatňuje :a) při výrobě strojních dílů (svarků) a svař. konstrukcí při použití hutních polotovarů (plechy, tyče, trubky,

resp. výrobky a odlitky)b) v opravárenství

Navařování – svařování, kdy se na povrch základního materiálu navařuje vrstva materiálu za účelem doplnění opotřeb. materiálu nebo získání povrchové vrstvy speciálních vlastností ( ochrana proti korozi ,otěru atd.)

Náhrada odlitků a výkovků svařenci ,technologičnost svařovaných konstrukcí

Faktory, které ovlivňují volbu konstrukce:1) tvar, složitost, rozměry, hmotnost2) použitý druh materiálu3) počet vyráběných součástí vzhledem k výrobním nákladům na jeden kus. obr . fólie x = Nm /(NOD -NSV) ;ks

x…počet kusů; Nm…náklady na model; NOD…náklady na odlitek; NSV …náklady na svarek (pozn. Pro větší série je ekonomičtější odlévání, pro kusovou výrobu nebo malé série je výhodnější svařování)

4) výrobní možnosti podniku5) požadované dodací lhůtyUvažovat komplexně – nutná dobrá znalost technologií

Výhody a nevýhody svarků

Svarky místo odlitků :Výhody: úspora hmotnosti až 50%, úspora pracnosti 20 – 50%, menší přídavek na opracování, Nevýhody: vyšší tepelná pnutí, menší tlumící účinek

Svarky místo výkovků: Výhody : větší volnost při návrhu tvaru, úspora hmotnosti Nevýhody: v případě jednoduchých dílů sériově vyráběných dražší výroba

Shrnutí: Výhody svařování: 1) Svarek lze snadno vyrobit2) Zjednodušení tvaru konstrukcí, snížení jejich hmotnosti3) Cena, ekonomičnost4) Zvýšení tuhosti a pevnosti konstrukcí5) Kombinace různých materiálů6) Povrchové vlastnosti – navaření kovů7) Jednoduché opravy konstrukcí

8) Snadná mechanizace a automatizace

Nevýhody svařování:1) Svařování je provázeno tepelně-deformačním procesem, který je výsledkem místního ohřevu základního

materiálu . Teplota exponenciálně klesá od osy svaru a mění se navíc po délce svarové housenky = místně a časově nerovnoměrný ohřev základního materiálu.

2) Ve svařované konstrukci vznikají následkem nerovnoměrného ohřevu a tuhosti konstrukce vnitřní pnutí a deformace.

3) Následkem tepelně deformačního procesu dochází ve svarovém spoji ke změně struktury a tím i mechanických vlastností, fyzikálních a chemických vlastností.

4) Svar může být místem výskytu vnitřních vad (např. trhliny)5) Dsvaru = * Re / n , kde n …stupeň bezpečnosti, pro statické namáhání se volí 1,5; pro dynamické

namáhání 2 až 3.

Rozdělení způsobů svařování Podle základních metod je možno svařování rozdělit takto:1) Svařování tavnéObloukové svařování:a) bez ochranného plynu - obloukové svařování obalenou elektrodou

- obloukové svařování plněnou elektrodoub) pod tavidlem - drátovou elektrodou

- páskovou elektrodou- plněnou elektrodou

c) v ochranném plynu - tavící se elektrodou v inertním plynu (MIG)- tavící se elektrodou v aktivním plynu (MAG)- wolframovou elektrodou (netavící se) v inertním plynu (WIG)- plazmové- atomovodíkové

Plamenové svařováníElektrostruskové svařováníElektronové svařováníLaserové svařováníAluminotermické svařování

2) Svařování s použitím tlakuOdporové svařování – teplo ke svaření vzniká průchodem elektrického proudu spojovanými dílyTřecí svařování – teplo ke svaření vzniká třením při vzájemném pohybu svařovaných dílůTlakové svařování – uskutečňuje se plastickou deformací spojovaných dílů při teplotách nižších než je teplota jejich taveníKovářské svařování – plastická deformace se dosáhne kovánímDifúzní svařování - při vzájemné difúzi atomů v tenkých povrchových vrstvách při relativně dlouhé době působení zvýšené teploty a malé plastické deformaceUltrazvukové svařování – při současném působení mechanických kmitů vyvolaných ultrazvukem a tlaku. Mechanické kmity spojovaných dílů vyvolají třením teplo, které není dostatečné pro natavení , avšak podpoří difúzi atomů.Svařování za studena – při velké plastické deformaci při ohřevu dílůSvařování explozí – spojení dílů vznikne jejich prudkým nárazem ne sebe. Náraz je způsoben explozí vhodné trhaviny. Technologičnost svařovaných konstrukcí

Při návrhu svařované konstrukce se vypracovává svařovací plán, který obsahuje:1) Rozdělení konstrukce do svařovaných dílů a podskupin s ohledem na jejich deformace a smrštění a na

jejich proveditelnost.2) Návrh prostředků ke snížení deformací a smrštění ( předepnutí, přídavky na smrštění)3) Způsob svařování podle možnosti pracoviště4) Parametry svařování (velikost proudu a napětí, rychlost svařování, rychlost posuvu svař. drátu, počet

svarových housenek atd.)5) Druh svaru, tvary a rozměry svar. ploch, počet a velikost svarů.

6) Přídavky na svařování7) Přídavné materiály s ohledem na zvolený základní materiál, jejich typy a rozměry.8) Poloha svařování (vodorovná shora, nad hlavou)9) Sled svarových housenek (jedním sledem, střídavě, vratným krokem)10) Tepelné zpracování základního materiálu před svařováním a svarku.11) Způsob mechanického opracování svarů a svarku.12) Způsob značení svarů značkou svářeče.13) Vizuální a defektoskopická kontrola svarů. Základní druhy svarů – viz. Obr.

Spoje:1) Tupý spoj - svažované díly jsou spojeny čelními plochami2) Rohový spoj – svařované díly jsou umístěny pod úhlem a jsou spojeny v místě jejich okrajů3) Přeplátovaný spoj – svařované díly jsou umístěny souběžně a částečně se překrývají4) Spoj T – čelo jednoho dílu se přivařuje pod úhlem na povrch druhého dílu.

Svary:1) Tupý svar – tvar I,U,V,W nebo poloviční V,U,W. Může být i oboustranný , musí se dodržet předepsaná

svarová mezera, aby došlo k provaření kořene svaru.2) Koutový svar – svar rohového, přeplátovaného nebo T spoje. Koutové svary jsou jednostranné a

oboustranné. Povrch koutového svaru (přepona trojúhelníka) může být plochý, vydutý nebo převýšený.Koutové svary průběžné a přerušované.

3) Bodový svar – svařované díly se spojí v jednotlivých bodech (zejména při odpor. svařování).4) Lemový svar – v důsledku roztavení olemovaných okrajů svař. tenkých plechů, mnohdy bez použití

přídavného materiálu.5) Děrový svar – svar vyplní otvor připravený v jednom ze svařovaných dílů.

Terminologie – viz.obr

Tvary a rozměry svarových plochSvarové plochy mají různé tvary , které pro určitý způsob svařování stanovují normy. Fólie – tvary a rozměry svarových ploch pro ruční obloukové svařování oceli obalenými elektrodami, tvary a rozměry svarových ploch pro ruční plamenové svař. oceli obr.

Vliv tavného svařování na základní materiálSvařování je metalurgický pochod, který probíhá v malém objemu kovu. Účinek svařování je možno vysvětlit superpozicí teplotního a deformačního cyklu svařování. Aby bylo možno využít pevnost a houževnatost základního materiálu, musí jeho pevnosti a houževnatosti odpovídat mechanické vlastnosti jak svarového kovu, tak teplem ovlivněné oblasti svarového spoje.

Metalurgické děje při tavném obloukovém svařování. Podstatou metalurgických reakcí při tavném svařování je fyzikálně – chemické působení mezi svarovou lázní (kov elektrody + natavený zákl. materiál), roztavenou struskou ( např. z obalu elektrody) a plynovou atmosférou (el. oblouku). Metalurgie probíhá kontinuálně, reakce mají vysokou intenzitu a trvají krátkodobě. Metalurgické děje začínají v kapkách kovu odtavující se elektrody a jsou dokončovány ve svarové lázni. Před škodlivými účinky zejména kyslíku a dusíku ze vzduchu je proto svarovou lázeň nutno chránit buď struskou nebo provést její ochranu pomocí inertního ( He, Ar) nebo aktivního (CO2) plynu.

Tuhnutí svarového kovu probíhá podle diagramu Fe – Fe3C jako např. u odlitků, přičemž výsledek krystalizace je ovlivněn:1)měrným příkonem svařování2)způsobem a technologií svařování 3)druhem základního materiálu4)druhem a rozměry svaru5)konstrukčním uspořádáním svařence

Základní metalurgické děje1) Oxidace svarového kovu (např. kyslíkem, vzniká FeO, který částečně přechází do strusky)

2) Redukční procesy manganu a křemíku při současné oxidaci svarového kovu. Výsledkem je Mn, Si a FeO. Škodlivé!

3) Desoxidace FeO, rozpuštěného ve svarové lázni ( jeho část přešla do strusky). Provádí se feromanganem, ferotitanem, ferosiliciem – tvoří s FeO jiné nerozpustné oxidy, které přejdou do strusky.

4) Odstranění škodlivého dusíku, vodíku, síry a fosforu. Nepříznivá je zejména S ( sulfidy – tvoří s Fe eutektikum, které se soustřeďuje uprostřed housenky a může působit jako zárodek trhliny)

Chemické látky, potřebné k uvedená¨ým metalurgickým procesům jsou obsaženy v obalech elektrod a v tavidlech pro svařování.

PROMÍŠENÍ: promíšení základního a přídavného materiálu = výsledek: chemické složení vlastního svaru. Velikost promíšení je závislé na způsobu svařování ( WIG 5 až 15%, MIG 20 až 25 %)Promíšení P = Sz/ (Sz + Sp) * 100 [ %] , kde P je převýšení, Sz, Sp …plochy orb..;

Teplotní účinek svařování

Měrný tepelný příkon svařování je energie, spotřebovaná při tavném svařování ne jednotku délky svaru (úsečková energie). Skutečný měrný tepelný příkon Q se pro tavné svařování el. obloukem vypočte ze vztahu

Q = * 60 * U * I / vsv [ J/cm] , kde U…svařovací napětí (V), I…svař. proud ( A), vsv… svař. rychlost( cm/min), …součinitel účinnosti přenosu tepla ( 0,65 až 1)Při odporovém svařování je množství tepla Q, vzniklého přechodem el. proudu, dáno vztahem Q = Rp * I2 * t

Teploty a struktura ve svarovém spoji Materiál je v místě svařování roztaven bodovým zdrojem tepla, přičemž přímo v místě svaru teploty přesahují 1600°C. V sousední teplem ovlivněné oblasti (TOO) teplota exponenciálně klesá až na teplotu zákl. materiálu. Tím dochází v jednotlivých oblastech TOO k různým druhům tepelného zpracování , které odpovídá diagramu Fe – Fe3C. Od běžného tepelného zpracování se místo svaru liší vysokou rychlostí ohřevu, vyšší rychlostí ochlazování atd. Ve svém důsledku to znamená, že může být různá rychlost ochlazování svarového spoje a že je v okolí svaru různá struktura.Teplem ovlivněnou oblast tavného svaru můžeme rozdělit na následující části : obrázek1) Oblast přechodu svarového kovu do TOO: hranice ztavení, většinou se jedná pouze o linii. U některých

legovaných ocelí – austenitických CrNi může jít o celou oblast.2) Přehřátá oblast se zhrublým zrnem (teploty nad Ac3), při zhrubnutí zrna při ochlazení může vzniknout

martenzit.3) Jemnozrná oblast – krátkodobě vyhřátá nad Ac3 : normalizační žíhání, zrno je stejnoměrné4) Oblast s neúplnou polymorfní přeměnou perlitu a feritu – mezi teplotou Ac3 a Ac1.5) V oblasti zahřátí pod Ac1 probíhají rekrystalizační pochody nad cca 500°C a dále změny v rámci tuhého

roztoku , např. stárnutí oceli (volný inerstitický dusík, který blokuje dislokace = pokles plasticity).

Průběh tvrdosti svarovým spojem:Strukturu svarového spoje ovlivňuje tzv. teplotní cyklus svařování: je charakterizován rychlostí ohřevu na svařovací teplotu, max. teplotou prodlevy nad Ac3 , dobou setrvání na max. teplotě a dobou ochlazování svaru mezi teplotou 800 až 500°C ( doba t8/5). Nejhorší mechanické vlastnosti jsou tam, kde bylo dosaženo v TOO nejvyšší teploty = nejvyšší tvrdost , místo nejvíce náchylné ke vzniku trhlin.

Vlivy působící na TOO (mechanické vlastnosti TOO):Chemické složeníPodmínky svařování: způsob svařování, parametry svařování, teplota předehřevu, tvar svaru, tyto podmínky určují dobu ochlazování t 8/5

Plamenové svařováníPlamenové svařování je tavné svařování, kdy se na ohřev základního materiálu a přídavného materiálu využije teplo ze spalování směsí plynů.Směs plynů – kyslík a hořlavý plyn:Acetylén -C2H2 (3200°C)Propan – C3H8

Propan-butan – C3H8-C4H10

MAPP – metylacetylen-propandien C3H4 + uhlovodíky

Plamen může být různého charakteru:1) Podle výstupní rychlosti plynů ( nastavený tlak ) můžeme nastavit plamen různé intenzity:Měkký v = 80 až 100 m/s,malý dynamický účinek na svar. lázeň, malá stabilita plamene, pro svařování nízkotavitelných slitin, pájení, atd.Střední v = 100 až 120 m/s, nejčastěji užívaný plamen, vyhovující stabilita a dynam. účinekOstrý v > 120 m/s, vysoký dynamický účinek

2) Podle poměru kyslíku a acetylenu ve směsiNeutrální plamen O2/ C2H2 = 1,0 až 1,1Dochází k nejmenšímu chemickému ovlivnění svarového kovu. Používá se pro běžné řezání a svařování.Nauhličující plamen O2/C2H2 < 1Dochází k nauhličení svarové lázně – tvrdý a křehký svar. Používá se pro navařování tvrdých vrstev , zejména na bázi kobaltu, a dále při svařování litiny, slitin hořčíku, hliníku, korozivzdorných ocelí, mosazí a bronzů.Oxidační plamen O2/ C2H2 > 1,2Dochází k intenzivnímu okysličování tavné lázně a k vypalování legujících prvků. Snížení tažnosti a vrubové houževnatosti. Svařování nerezů a bronzů.

Svařovací plamen – obr na fólii:1) jádro plamene – rozpad acetylenu na uhlík a vodík2) 1.pásmo spalování – uhlík a kyslík hoří za vzniku CO3) 2.pásmo spalování – CO, vodík a kyslík reagují na CO2 a vodu

Svař. plameny –obr.popis:1 – jádro plamene, 2 – neutrální oblast v plameni, 3 – závoj nauhličujícího plamene, 4 – chvosty plamenů, 5 – trysky hořákůPřídavné materiály a technologie svařováníPoužívá se holých drátů stejného nebo podobného chem. složení jako je základní materiál. Dráty jsou označovány písmenem G a číslem, které udává minimální pevnost v tahu svarového kovu bez tepelného zpracování. U tenkých plechů a lemových spojů je možné pracovat bez přídavného materiálu.

Použití plamenového svařování Plamenové svařování je určeno pro tenké materiály (max. do 30mm), údržbářské, topenářské, karosářské a opravárenské práce, ale také v oblasti optiky, elektrotechniky, zlatnictví a bižutérie.

Řezání materiálu kyslíkemŘezání se provádí řezacím hořákem obr.70 – skripta, který má dvě trysky.Tryskou v podobě mezikruží je přiváděna směs kyslíku a acetylénu – nahřívací plamen, po nahřátí materiálu na potřebnou teplotu je spuštěn proud řezacího kyslíku. Dojde ke spalování materiálu a k jeho vyfukování z řezné mezery. Pro dosažení kontinuálnosti procesu je třeba, aby vzniklá reakce byla exotermická (aby se pokryly ztráty tepla ) a aby měl proud řezacího kyslíku dostatečnou kinetickou energii, aby bylo zajištěno odstranění vznikajících produktů reakce.

Podmínky řezatelnosti1) Zápalná teplota řezaného kovu v proudu kyslíku musí být nižší než teplota tavení . Není-li tato podmínka

splněna, nevytváří se řezná mezera s hladkým povrchem a řez je nekvalitní.2) Reakce při hoření musí být exotermická3) Ohřev materiálu musí být plynulý v celém průřezu nejméně na zápalnou teplotu kovu.

4) Teplota tavení vzniklých oxidů musí být nižší než teplota tavení řezaného kovu a struska musí mít dostatečnou tekutost, aby byla snadno odstranitelná z řezné mezery (problém např. s oxidem chromu, který je velmi viskózní)

Podobně jako při svařování se v tepelně ovlivněné zóně dají nalézt tyto oblasti:- částečné natavení- zhrubnutí zrna- normalizace- částečná překrystalizace- základní materiálU legovaných ocelí s možností vzniku zakalení je nutné snížit tepelný gradient předehřevem.

Princip a rozdělení zařízeníRuční - menší kvalita řezu, použití na šrotišti, v hutích k výrobě hrubých polotovarůStrojní – a) mobilní řezací strojky pojíždí po kolejnici nebo pravítku stabilní řezací stroje – portálová konstrukce, přímé, kruhové i tvarové řezy při vysoké kvalitě. Jsou řízeny fotoelektricky nebo numericky (laserové a plazmové hořáky).

Další používané způsoby řezání kyslíkem:1) drážkování a hoblování – jde o vypalování drážky určitého průřezu, hoblování – široká plochá drážka při

použití ploché hubice hořáků. Tyto metody nahrazují pracné mechanické opracování, k odstraňování vad , čištění kořenů svarů atd.

2) řezání pomocí prášku – do místa řezu je přiváděn kovový prášek, který se v proudu kyslíku spaluje a tím se zvyšuje teplota reakce základního materiálu a snižuje se viskozita oxidů.Jinou možností je použití korundového či křemenného prášku, které jsou strhávány do místa řezu a působí svou kinetickou energií na odstraňování oxidů.Někdy se používá hliník ke snížení viskozity oxidické lázně.

3) řezání velkých tlouštěk – nad 300 mm – speciálně konstruované hořáky4) řezání metodou Oxyarc – používá se obalená elektroda , která je uvnitř dutá. Dutinou se přivádí řezací

kyslík. Mezi elektrodou a řezaným materiálem hoří oblouk. Řezaný materiál se odtavuje a částečně spaluje. Pro řezání a drážkování šedé litiny, legovaných ocelí a některých slitin neželezných kovů.

5) vrtání kyslíkovým kopím – pro vrtání otvorů do kovu i do betonu. Do silnostěnné trubky z nízkouhlíkové oceli je vložena tyč z  nízkouhlíkové oceli o délce až několik metrů. Na jejím konci je přívod kyslíku. Po zapnutí kyslíkového přívodu je kopí vtlačováno do základního materiálu. Trubka se postupně spaluje a vzniká tak další teplo potřebné pro vrtání. Rychlost vrtání – 200 až 1200mm/min, hloubka otvoru 1,5 m, výjimečně až 3 m.

6) řezání kyslíkem pod vodou – zejména pro destrukční práce. Používá se buď el. oblouk nebo plamen kyslíku a benzinu. Kolem ohřívaného plamene musí být vytvořena ochranná clona proti vniknutí vody. Používá se buď ochranná špička na řezací hlavě nebo ochranu tvoří přiváděný tlakový vzduch. Lze řezat až do hloubek 60m a do tlouštěk 150mm. Rychlost řezání od 5 do 26 m/h.