Pri porovnaní technologických a ekonomických prínosov vo využívaní technológií v oblasti rezania kovov, môžu byť tieto kritériá rozhodujúce. Umožňujú prijať rozhodnutie pre reálne porovnanie a hodnotenie vhodnej technológie, ktorá bude používaná v procese rezania:

• kvalita rezu (t. j. drsnosť povrchu) môže byť uvedená v rôznych jednotkách,

• tepelný účinok rezaného materiálu (HAZ) do hĺbky [mm],

• maximálna hrúbka rezaného materiálu alebo rozsah hrúbky materiálu vhodného na rezanie vybranou technológiou [mm],

• rozmerové, tvarové a uhlové deformácie, čo vedie k procesu odchýlky od požadovanej presnosti (t. j. rozmery a tvar tolerancie) môžu byť uvedené v mm, v uhlových rozmeroch,

• šírka medzery rezu, ku ktorému dochádza v procese degradácie materiálu [mm],

• vznik nežiaducich prvkov – oká, prelepky, ktoré musia byť mechanicky odstránené,

• použiteľnosť, flexibilita rezacích zariadení v rôznych podmienkach,

• možnosť mechanizácie procesu vynásobením počtu rezacích hláv, mechanizácia súčinnosti a prevádzkové procesy,

• možnosť riadenia procesov,

• vstupné náklady na nákup technologického zariadenia,

• prevádzkové náklady,

• ekonomické parametre procesu vyplývajúce z technických požiadaviek, prevádzkových nákladov a podmienok technologického procesu.

Delenie materiálu abrazívnym vodným prúdom

Technologický postup využíva transformáciu vysokotlakového prúdu na vysoko rýchlostný vodný lúč ako nástroj na rezanie materiálov. Pridaním jemných abrazív (pevné častice) sa dosiahla lepšia účinnosť rezania, čím sa rozšírili možnosti využitia rezania vodným lúčom. Chladiaci účinok procesu AWJ umožňuje rezanie viaczložkových materiálov vo všetkých smeroch s jednoduchým tvarovým rezaním.

Medzi hlavné výhody patria: schopnosť rezať niektoré zložené materiály, použitie na mäkkých a tvrdých materiáloch, netreba upevňovať obrobok, heterogénny tvar, rezanie bez iskier, vysoká presnosť, spoľahlivosť a jednoduchosť prevádzky a možnosť ukončenia alebo začatia rezania na akomkoľvek mieste, možnosť rezania viacvrstvových materiálov.

Výhodou sú vynikajúca šetrnosť k životnému prostrediu, AWJ a vlastnosti, ktoré v praxi možno zhrnúť takto:

• vysoká presnosť delenia,

• geometrický tvar a stabilita deleného materiálu,

• možnosť kontrolovať kvalitu povrchu zmenou rýchlosti posuvu,

• žiadne tepelné ovplyvnenie rezaného materiálu,

• možnosť použiť na rezanie kovov a nekovových nepórovitých materiálov,

• tvar a priestorové rezy,

• vysoká opakovateľná presnosť delených materiálov,

Tak, ako ostatné technológie, aj AWJ má niektoré nevýhody:

• vysoká investičná náročnosť,

• vyššie požiadavky na výrobných miestach,

• vyššie požiadavky na vzdelávanie obsluhy,

• energetické požiadavky (spotreba energie).

Pre presnejší výber vhodného technologického procesu delenia materiálu a z hľadiska ekonomických parametrov procesu je nutné porovnať investičné a prevádzkové náklady, ktoré sú spojené s konkrétnou technológiou, jej nákupom a uvedením do prevádzky v jednej zmene.

Príklady možného prístupu k výpočtu nákladov procesu rezania kovových materiálov sú uvedené v tab. 1.

Údaje v tabuľke 1 a 2 sú prevzaté z podnikateľského prostredia na Slovensku v rokoch 2005 až 2009. Osobné náklady (mzdové náklady, vrátane odvodov), ktoré sú uvedené, sú považované za maximálne a môžu obsahovať nejaké regionálne rozdiely. V konečnom dôsledku majú iba malý vplyv na náklady procesu a celkové náklady technologického procesu. Tieto údaje boli konzultované a spracované v súlade so skúsenosťami slovenských spoločností, ktoré sa profesionálne zaoberajú spracovaním a delením materiálov (Watting, s. r. o., AGES, s. r. o).

Závery:

1. Technológia rezania materiálu musí byť individuálne porovnaná v každom jednotlivom prípade podľa stanovených priorít, napríklad posun frekvencie, hrúbka rezaného materiálu, oblasť vplyvu na reze materiálu, náklady procesu, najmä pre jeden kus a malosériovú výrobu.

2. Požiadavky na kvalitu povrchu rezaných materiálov – musí byť nielen presná, ale aj vysoko kvalitná na povrchu rezu, a to najmä v parametroch geometrickej presnosti a rovine, aby nedošlo k neúmernému zvýšeniu nákladov v technologickom procese.

3. Najväčší vplyv na pomer medzi nákladmi procesov na rezanie kovov, majú nákupy materiálu, teda vstupné náklady na nákup technologického zariadenia, ktoré sa potom odrazia vo výške odpisov. To je dôvodom určitej nízkej kapitalizácie spoločností na slovenskom trhu, najmä v rehabilitácii vedecko-technickým parkom v súvislosti s rezaním materiálu.

4. Najvyšší pomer nákladov na jednotku času technologického procesu je evidentný pri rezaní laserom, ktorý je však perfektne vyvážený kvalitou povrchu materiálu, rýchlosťou procesu, hoci s určitými obmedzeniami na hrúbke rezu materiálu.

5. Najvyšší podiel nákladov na jednotku dĺžky je podľa rezaného materiálu pri technológii abrazívneho vodného lúča (AWJ). Je to dané vysokými odpismi (vysoké vstupné náklady) a nižšou rýchlosťou posuvu pri rezaní kovov a nekovových materiálov.

Technológia abrazívneho vodného lúča má však technologické výhody, ktoré budú prijaté v budúcich technológiách:

• vysoká geometrická presnosť v tvare rezných plôch a materiáloch,

• rezanie bez tepelného efektu rezaných plôch,

• úroveň hygieny v priebehu technologického procesu,

• možnosť využitia na rezanie rôznych kovových a nekovových materiálov,

• nízka záťaž životného prostredia výrobnými operáciami a aj v globálnom meradle,

• stále väčšia presnosť parametrov dosiahnutými škrtmi, najmä zníženie rozmeru rezných štrbín (0,05 mm), zníženie drsnosti (Rz 1,6 – 3,2), čo je dosiahnuté prostredníctvom vysokotlakových čerpadiel a abrazívom so zrnitosťou MESH 160 – 200,

• ďalšie možnosti zlepšovania technických parametrov rezných materiálov poskytuje online riadenie technologických procesov v regulačnom toku, ktorý umožňuje v reálnom čase kontrolu procesu rezania pomocou analýzy zvukového spektra na výsledné technológie prevádzky abrazívnych vodných trysiek na rezaný materiál.

 

TEXT: Vincent Peržel, Pavol Hreha, Milan Mičko, FVT Prešov FOTO: archív redakcie