W przemyśle metalurgicznym dostępnych jest wiele rozwiązań, umożliwiających pracę z taką materią. Urządzenia używane w procesach obróbki blachy i profili kształtowych dzielimy ze względu na ich funkcje, rodzaje zastosowań:
narzędzia do cięcia blach i profili kształtowych (np. urządzenia laserowe, plazmowe, gilotyny),
narzędzia do plastycznego kształtowania blach i profili kształtowych (np. prasy krawędziowe, rowkarko‑żłobiarki, walcarki, zwijarki, zaginarki, urządzenia do łączenia).
Proces
Procesy obróbki blachy i profili kształtowanych polegają na zmianie kształtu i wymiarów obrabianych przedmiotów/materiałów, przy użyciu odpowiednich narzędzi oraz maszyn. Podczas tych procesów poddawany obróbce materiał trwale odkształca się na skutek działań człowieka i w sposób przez niego narzucony.
Rcmogpv4YrZlP
Typy maszyn
W procesach obróbki blachy i profili kształtowych stosuje się różnego typy maszyny i urządzenia:
urządzenia służące do cięcia – urządzenia laserowe, plazmowe, gilotyny,
urządzenia do plastycznego kształtowania materiału – prasy krawędziowe, rowkarko‑żłobiarki, walcarki, zwijarki, zaginarki,
urządzenia do łączenia blach i profili kształtowych.
Każda z maszyn zbudowana jest w swoisty sposób, dlatego przed rozpoczęciem pracy, należy zapoznać się z ich konstrukcją. Pozwoli to uzyskać oczekiwany efekt działania maszyny, a także umożliwi korzystanie z niej w sposób bezpieczny i efektywny.
Budowa i działanie maszyn
Urządzenia laserowe
Szybki rozwój technologii sprawił, że w procesie obróbki blach pojawiają się nowoczesne sprzęty, takie jak np. wypalarki, znakowarki czy wycinarki laserowe do arkuszy blach.
RLQnnYs12E0Ce
R1W6VVDFEqK52
R1FKeGq49VO6i
RvhBmiMFJOUcO
Fibrowa znakowarka laserowa. To urządzenie służące do obróbki, grawerunku i znakowania metalu i tworzyw sztucznych z otwartym polem roboczym. Składa się z korpusu dolnego i górnego, które połączone są kablem światłowodowym.Na korpusie dolnym widoczna jest nazwa urzadzenia.
Nazwy urządzeń laserowych często oznaczają ich funkcję. Wypalarki pozwalają więc wypalać elementy, znakowarki – znakować, a wycinarki – wycinać. Te ostatnie umożliwiają wycinanie dowolnych kształtów z arkuszy blach w wysoce precyzyjny sposób. Zapewniają również powtarzalność procesu.
1
Zasada działania cięcia laserowego:
Zasada działania cięcia laserowego:
Cięcie laserowe to jeden z najnowocześniejszych procesów rozdzielania termicznego. Wiązka laserowa uderza w powierzchnię materiału i silnie ją nagrzewa, aż do stopienia lub całkowitego odparowania materiału. Właściwy proces cięcia rozpoczyna się, gdy wiązka laserowa całkowicie wniknie w materiał w jednym punkcie. Materiał przecinany za pomocą tej technologii w wielu przypadkach nie wymaga żadnej obróbki końcowej, takiej jak mechaniczne uszczelnianie lub piaskowanie, zależnie od typu obrabianego materiału.
Urządzenia plazmowe
Wśród urządzeń plazmowych rozróżniamy obrotnice plazmowe, wycinarki, przecinarki – te ostatnie mogą być używane zarówno do cięcia, jak i do żłobienia.
R1CwjMKHjXT62
Rz1Ov491vhQzx
R1OSKVwzKZUtU
1
Działanie
Działanie
Cięcie plazmowe (albo inaczej – cięcie plazmą) polega na topieniu i wyrzucaniu metalu ze szczeliny cięcia mocno skoncentrowanym elektrycznym łukiem plazmowym, który charakteryzuje się dużą energię kinetyczną. Łuk elektryczny jarzy się między elektrodą nietopliwą a ciętym przedmiotem. Proces przepuszczania przez jarzący się łuk strumienia sprężonego gazu powoduje jego jonizację, a zagęszczenie mocy powoduje wytwarzanie się strumienia plazmy. Cięty w ten sposób materiał jest topiony i wydmuchiwany ze szczeliny.
Powietrze, najczęściej, stosowane jest jako gaz plazmotwórczy. Jednak w urządzeniach o dużych mocach używa się argonu, wodoru, azotu, dwutlenku węgla i innych mieszanek.
Cięcie plazmowe, jako proces rozdzielania termicznego, często jest wykorzystywane do cięcia stali zwykłej i nierdzewnej oraz aluminium. Jego największe wady (w porównaniu z techniką laserową) to: niższa jakość cięcia, duże zużycie energii, zwiększone pylenie i emisja hałasu. Ale w przypadku cięcia jakiegokolwiek materiału przewodzącego elektryczność, najczęściej wybierane jest cięcie plazmowe. Zaletą tej metody jest elastyczność oraz szybkość (w porównaniu z cięciem gazowo‑tlenowym, plazmowe może być nawet 6 razy szybsze, a więc bardziej opłacalne dla użytkowników).
Cięcia plazmą używa się np. do cięcia pasów, elementów konstrukcji czy długich detali.
R10xSO6gABocA
Gilotyny
Nożyce gilotynowe, zwane potocznie gilotynami, wykorzystuje się głównie do prac warsztatowych. Maszyny te charakteryzują się na ogół masywną konstrukcją, która zapewnia długi czas działania bezawaryjnej pracy. Przeznaczeniem nożyc gilotynowych jest cięcie różnorodnych materiałów w postaci arkusza blachy, takich jak aluminium, stal, mosiądz, miedź. Istnieje wiele modeli gilotyn.
Nożyce gilotynowe mechaniczne (gilotyna)
R1ELJCXLPWlsr
1
Działanie
Działanie
Aby odpowiednio wykonać cięcie, trzeba spełnić następujące warunki:
W procesie załączania należy:
Sprawdzić, czy wszystkie osłony zabezpieczające zostały zamontowane.
Podłączyć przewód zasilający do gniazda siłowego.
Włączyć napięcie za pomocą łącznika głównego WG, poprzez ustawienie go w pozycji 1.
Aby praca cięcia została wykonana odpowiednio, belka tnąca maszyny musi znajdować się w górnym skrajnym położeniu spoczynkowym; naciśnięcie pedału nożnego spowoduje, że belka tnąca wykona ruch dół‑góra i zatrzyma się w górnym skrajnym położeniu.
W kolejnym procesie – właściwego cięcia blachy – należy:
Ustawić zderzak gilotyny na odpowiedni wymiar.
Wsunąć arkusz blachy do zderzaka.
Uruchomić belkę tnącą pedałem nożnym.
Jeżeli cięta blacha jest zbyt gruba lub ma większą twardość od zalecanej, belka tnąca zatrzyma się na ciętym materiale i zapali się żółta kontrolka „AWARIA”. Po zakończonej pracy gilotyny należy przyciskiem ON‑OFF wyłączyć sterowanie nożyc gilotynowych oraz wyłączyć łącznikiem głównym WG napięcie zasilające maszyny.
Prasy krawędziowe
Prasy krawędziowe używane są do plastycznej obróbki metali, w wyniku której uzyskuje się trwałą krzywiznę obrabianego przedmiotu, czyli do gięcia, karbowania lub zagniatania arkusza blachy.
Najczęściej prasa krawędziowa zbudowana jest z korpusu w kształcie litery C z belką dolną (czasem ruchomą), ustanowioną w płaszczyźnie poziomej, do której przymocowana jest matryca. A także z ruchomą w płaszczyźnie pionowej belką górną, z osadzonym w niej stemplem, poruszaną za pomocą dwóch zsynchronizowanych cylindrów napędzanych hydraulicznie, mechanicznie bądź pneumatycznie. Najważniejszymi parametrami charakteryzującymi prasy krawędziowe są: siła nacisku wyrażana w tonach oraz maksymalna długość gięcia wyrażana w milimetrach.
R1e7sENMDGsdf
RPKchxPe47V0Q
Wśród pras można znaleźć prasy hydrauliczne, pneumatyczne, elektryczne, a także mechaniczne.
1
Działanie
Działanie
Bez względu na sposób przeniesienia momentu siły na arkusz blachy (hydrauliczny, pneumatyczny, mechaniczny), prasa wygina materiał poprzez opuszczenie belki gnącej ze stemplem na blachę, która z kolei ułożona została na matrycy przymocowanej do belki dolnej. Metal jest wyginany, aż do uzyskania oczekiwanego kształtu.
Rowkarko‑żłobiarki
Rowkarko‑żłobiarka służy do ręcznego kształtowania blach ze stali miękkiej (do grubości ) lub ich odpowiednika. Kształtowanie może polegać na wywijaniu blachy, zagniataniu lub np. zaginaniu. Rowkarko‑żłobiarki są bardzo popularnymi urządzeniami znajdującymi zastosowanie w wielu pracach warsztatowych. Mogą być napędzane ręcznie (korba i przekładnia zębata) albo elektrycznie (za pomocą silnika elektrycznego).
R13CJZARfA9Lv
R5lPo45n2Jz7n
Zasadę działania opiszemy na przykładzie żłobiarki z napędem elektrycznym.
Przedstawiona na grafice żłobiarka z napędem elektrycznym, podobnie jak inne tego typu maszyny, służy do żłobienia, wywijania, zagniatania i zaginania wszelkiego rodzaju blach. W zależności od konstrukcji oraz mocy urządzenia mogą one obsługiwać materiały, których parametry określa się w dwóch miarach – grubości np. i plastyczności, np. RM < .
1
Działanie
Działanie
Do elementów roboczych rowkarko‑żłobiarki należą zestawy rolek zamocowanych na wałkach. Różne zestawy rolek wykonują różne profile. Rolki montowane są na dwóch wałkach: jeden z nich jest napędzany za pomocą motoreduktora elektrycznego – w przypadku urządzeń napędzanych elektrycznie lub ręcznie – za pomocą korby w urządzeniach bez silników. Moment obrotowy z napędzanego wałka jest przekazywany przez koła zębate, które są zamocowane do drugiego wałka. W trakcie przygotowania do pracy, po zamontowaniu odpowiednio dobranego zestawu rolek, należy wykonać ich regulację (odległość od siebie i wyrównanie), aby uzyskać założony profil rowka.
Walcarki
Walcarka jest to urządzenie lub zespół urządzeń, które służą do wykonywania procesu walcowania, czyli kształtowania materiału (np. blachy) między obracającymi się walcami, rolkami, tarczami lub innymi przemieszczającymi się względem siebie narzędziami płaskimi. Dzięki walcarkom możliwe jest pocienianie blach. Celem obróbki jest także zginanie i zagniatanie blachy. Powstają dzięki temu gwinty różnych średnic. Urządzenia te są napędzane ręcznie, mechanicznie lub hydraulicznie. Wyróżnia się walcowanie wzdłużne (powstają blachy, taśmy, pręty i kształtowniki), poprzeczne (śruby, wkręty, koła zębate), skośne (tuleje, kule), okresowe (tuleje, przedkuwki, ornamenty) oraz walcowanie specjalne, dedykowane bardziej złożonym kształtom.
RpsZz6PfMPeVz
Zwijarki do blach
Zwijarki wykorzystuje się do wykonywania obróbek dekarskich takich jak rynny dachowe oraz rury spustowe, a także do prostych prac warsztatowych. Przedstawiona zwijarka przystosowana jest do pracy na blachach płaskich do grubości . Korzystają z nich przede wszystkim blacharze i dekarze. Podobnie jak w przypadku walcarek, zwijarka może być napędzane pneumatycznie, hydraulicznie lub ręcznie, za pomocą silnika elektrycznego (przykładem jest zwijarka mechaniczna).
R2iLnINkGLyBR
1
Działanie (na przykładzie zwijarki do blach)
Działanie (na przykładzie zwijarki do blach)
Urządzenie powinno być wypoziomowane. Wokół maszyny należy zostawić dużo wolnego miejsca, by mieć do niej dostęp z każdej strony.
Należy podłączyć wyłączniki nożne, a następnie przewód zasilający do gniazda elektrycznego.
Przygotowanie do pracy i wykonanie detalu:
W pierwszym kroku trzeba ustawić odległość między wałem górnym a dolnym w taki sposób, by można było pochwycić obrabianą blachę. Aby to zrobić, należy zwolnić dźwignię kontrującą, ustawić dźwignię dociskową wałka dolnego, dokręcić dźwignię kontrującą. Ważne jest, by nie dociskać wału dolnego i wypinanego „na zero”, bo spowoduje to przedwczesną eksploatację maszyny. W kolejnym kroku należy ustawić wałek tylny za pomocą pokręteł regulujących, z lewej i prawej strony zwijarki, co pozwoli na uzyskanie zadanej średnicy rury lub rynny. Im wyżej podniesiemy wał tylni, tym mniejszą średnicę blachy uzyskamy. W kolejnym kroku należy włączyć zasilanie za pomocą włącznika głównego, wcisnąć zielony przycisk i sprawdzić, czy falownik jest aktywny – wskazywać będzie na to zapalona zielona lampka. Teraz ustawiamy prędkość obrotową wałków zwijarki za pomocą potencjometru na falowniku. Naciskając włącznik nożny prawy, sprawdzamy czy wałki zwijarki obracają się prawidłowo. Przy naciskaniu prawego włącznika ruch obrotowy wałków powinien wciągnąć blachę do maszyny, przy naciskaniu lewego – blachę wycofać. W kolejnym kroku należy wprowadzić materiał na niewielką odległość, by móc ustawić go równolegle, a następnie przystąpić do zwijania blachy.
Zaginarki
Zaginarki blacharskie, zgodnie ze swoją nazwą, służą do zaginania blachy. Podobnie jak w przypadku innych maszyn do obróbki blach, mogą występować urządzenia bez napędu - ręczne oraz mechaniczne z napędem elektrycznym, hydrauliczne lub pneumatyczne. Zasada działania zaginarek jest zbliżona – polega na ruchu jednego z elementów – belki roboczej o zadany kąt, względem belki stałej. Blacha dociskana jest przez belkę dociskową, a pomiaru stopnia zagięcia krawędzi blachy dokonuje się za pomocą kątomierza (jest to najprostsze urządzenia ręczne) lub czujników.
RWoOkSqmGuT7x
1
Działanie
Działanie
Operacji zaginania dokonuje się ręcznie, obracając belkę zaginającą o określoną wartość kątową. Belka ta posiada przyspawany na całej swej długości celownik oraz regulację wysokości, w stosunku do belki stałej. Aby przeprowadzić regulację wysokości, popuszcza się oraz dokręca lub opuszcza śruby. Położenie arkusza blachy na stały poziom belki stałej umożliwia dołączony do zaginarki prosty stelaż (stół). Podnoszenie belki wspomagają 3 siłowniki gazowe, natomiast przymiar, w jaki wyposażona jest maszyna, ułatwia dokonanie operacji cięcia. Kąt zagięcia blachy wskaże z kolei kątomierz, który znajduje się po lewej stronie zaginarki (patrząc od przodu).
Urządzenia do łączenia
Ważnym elementem wykonywania wyrobów z blachy jest łączenie ich elementów. Łączenie elementów blaszanych można wykonywać w różnorodny sposób, za pomocą wybranych technik i narzędzi. Do najbardziej popularnych technik łączenia blach należy spawanie, zgrzewanie oraz nitowanie. Do wykonania tych połączeń używa się spawarek, zgrzewarek i nitownic.
R2xb55D0fUgej
Spawanie jest rodzajem połączenia nierozłącznego. Połączenie to powstaje poprzez punktowe lub miejscowe stopienie a następnie scalenie dwóch lub więcej elementów. Najczęściej wykorzystuje się go do spajania metali oraz tworzyw sztucznych.
Kluczowym elementem połączenia spawanego jest spoiwo spawalnicze, czyli tak zwany materiał dodatkowy (np. stal), który pod wpływem temperatury miesza się z materiałami rodzimymi – wypełniając spoinę, czyli miejsce powstałe w wyniku procesu spawania i połączenia materiałów. Najczęściej spotykane rodzaje spawania to:
Spawanie elektryczne z wykorzystaniem spawarki, czyli urządzenia stosowanego do wykonania spoiny (w efekcie wytwarza się łuk elektryczny), w temperaturach do . Stosowane jest najczęściej do spajania blach o grubości od do . Do wykonania spawania konieczne jest zastosowanie elektrody spawalniczej otulonej.
Spawanie w osłonie gazów (spawanie MIG – ang. Metal Inert Gas) to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (, , ), czyli argon, hel, argon hel. Metoda ta często jest stosowana do spawania w sposób automatyczny lub półautomatyczny.
Spawanie MAG (ang. Metal Active Gas) to spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego chemicznie ( (dwutlenek węgla), gaz obojętny).
Spawanie TIG (ang. Tungsten Inert Gas) to spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnych (argonu , helu , argonu helu ). Umożliwia ono spawanie prawie wszystkich metali i ich stopów oraz łączenie ze sobą różnych metali i stopów. Uzyskiwany metal spoiny jest stopem roztopionej części materiału rodzimego i spoiwa (drut, pręt, pałeczka), podawanego w strefę jarzenia się łuku.
Spawanie gazowe z wykorzystaniem palnika gazowego, zasilanego mieszaniną gazów: acetylenu i tlenu. Osiągane są temperatury do . Ten rodzaj spawania stosowany jest do spajania blach o grubości od do .
RpKboVUDOMdxa
RLEShkPOK0HVG
Zgrzewane jest jedną z najstarszych metod łączenia metali na stałe. Polega na punktowym dociskaniu spajanych elementów, podczas ich jednoczesnego podgrzewania. Temperatura osiągana podczas podgrzewania musi doprowadzić łączone elementy do tak zwanego stanu plastyczności, co pozwala formować je i spajać pod wpływem odpowiedniej siły nacisku. W przypadku łączenia blach bardzo popularną metodą jest zgrzewanie punktowe, w którym łączenie elementów występuje w oddzielonych miejscach zwanych punktami. W trakcie pracy urządzenia przeznaczonego do wykonywania punktowych połączeń zgrzewanych – zgrzewarki, w zależności od typu, może tworzyć się jednocześnie jedna (przeważnie), dwie lub kilka zgrzein. W technologii zgrzewania punktowego łączone są między innymi elementy obudowy maszyn i urządzeń, fragmenty poszycia (karoserii) samochodów.
Zgrzewanie punktowe (elektryczne) można podzielić ze względu na sposób doprowadzania prądu do zgrzewanych elementów na:
Nitowanie to rodzaj połączenia nierozłącznego, pośredniego, do niedawna wykorzystywane na masową skalę do spajania dużych i newralgicznych metalowych elementów (np. blach, dźwigarów, wsporników). Było stosowane przy budowie okrętów i innych jednostek pływających, mostów czy zbiorników ciśnieniowych.
Połączenie nitowane (nitowe) powstaje dzięki wykorzystaniu nitów, najczęściej w formie trzpieni walcowych z łbami. Nit umiejscawia się w otworze stworzonym pomiędzy łączonymi elementami, a następnie zakuwa się go ręcznie lub mechanicznie – przy pomocy młotka ślusarskiego, młota pneumatycznego lub nitownicy. Najprostsze nitownice ręczne nie posiadają napędu, ale bardziej zaawansowane urządzenia mogą być zasilane elektrycznie lub pneumatycznie.
Nitownice mogą być ręczne lub pneumatyczne. Pozwalają łączyć elementy za pomocą nitów.
R3nuKY55YPAR4
1
Działanie nitownic
Działanie nitownic
Działanie nitownicy polega na trwałym połączeniu elementów za pomocą nitów, czyli metalowych części o kształcie walca lub rurki wykonanych z miedzi, stali albo aluminium. Nity umożliwiają stworzenie stabilnych i wytrzymałych połączeń.