Tvárnenie

Tvárnenie (starší názov lisovanie) je technologický proces spracovania materiálu, pri ktorom dochádza k zmene jeho tvaru pôsobením sily, bez odberu triesok. Výrobný pochod, ktorý využíva tvárnenie sa nazýva technológia tvárnenia^[1] (starší názov lisovacia technika^[2]). Výsledkom tvárnenia je výtvarok.

Práca, ktorá sa pri tvárnení spotrebuje, sa nazýva deformačná práca. Jej veľkosť všeobecne závisí od veľkosti tvárnenej súčiastky, pevnosti a húževnatosti materiálu a stupňa tvárnenia. Pri tvárnení kovov sa musí prekročiť medza pružnosti, ale nesmie sa prekročiť medza pevnosti. Na tvárnenie sú vhodné tvárne materiály, teda také, ktoré majú relatívne nízku medzu pružnosti voči medzi pevnosti.

Dôležitú úlohu zohráva teplota tvárnenia. Zvyšujúca sa teplota tvárnenia má vplyv na nasledovné vlastnosti:

• klesá medza klzu materiálu, na jeho tvárnenie sú potrebné nižšie sily
• mení sa tvárnosť materiálu - väčšinou sa zväčšuje, materiál je schopný väčších deformácií
• u väčšiny kovov dochádza po prekročení tzv. rekryštalizačnej teploty k rekryštalizácii, ktorá odstráni deformačné spevnenie a obnoví tvárnosť materiálu.
• pri vysokých teplotách dochádza k oxidácii povrchu prípadne až tvorbe okovín.

Naopak, pri tvárnení za studena dochádza vplyvom vytvorených deformácií v štruktúre kovu k jeho deformačnému spevneniu.

Podľa teploty tvárnenia sa tvárnenie rozdeľuje na^[2][3]:

• tvárnenie za tepla - tvárnenie nad rekryštalizačnou teplotou
• tvárnenie za studena - tvárnenie nad rekryštalizačnou.

Niektorí autori rozlišujú aj tvárnenie za poloohrevu ^[4].

V literatúre^[4] sa uvádzajú aj empirické hodnoty:

• teplota rekryštalizácie je približne 35 % teploty tavenia, tvárnenie za studena prebieha do tejto teploty
• tvárnenie za tepla je tvárnenie pri ohreve materiálu nad 70% teploty tavenia
• tvárnenie za poloohrevu je tvárnenie pri ohreve materiálu medzi 40% - 70% teploty tavenia.

Základné rozdelenie podľa prevládajúceho spôsobu deformácie je:

• strihanie - oddeľovanie materiálu v celom priereze
• plošné tvárnenie - najmä tvárnenie plechu - vytváranie priestorového predmetu z rovinného, napríklad ťahanie
• objemové tvárnenie - dochádza k preskupeniu objemu materiálu (zmene tvaru) napríklad kovanie, pretláčanie

Podľa charakteru tvárniacich síl:

• pôsobením pokojných síl - napríklad valcovanie
• rázmi - napríklad kovanie

Pri tvárnení kovov norma STN 22 6001 rozoznáva nasledovné základné práce^[1]:

1. strihanie - oddeľovanie materiálu v celom priereze
2. ohýbanie - trvalá deformácia materiálu ohybom
3. ťahanie - spoločný názov pre:
   • tvárnenie rovinnej plochy do priestorovej uzatvorenej plochy, ktoré zahŕňa:
     • rôzne operácie hlbokého ťahania
     • operácie preťahovania
   • tvárnenie polotovaru za účelom zmeny jeho tvaru a rozmerov - objemové ťahanie
4. tlačenie - tvárnenie rotujúceho polotovaru do priestorovej uzatvorenej plochy
5. pretlačovanie - tvárnenie materiálu vysokým merným tlakom
6. razenie - tvárnenie povrchu materiálu
7. kovanie - objemové tvárnenie materiálu na nákove alebo v zápustke
8. valcovanie - tvárnenie materiálu tlakom valcov alebo kladiek
9. kalibrovanie - tvárnenie pre dosiahnutie presných tvarov, rozmerov alebo akosti povrchu
10. ostatné tvárniace práce, medzi ktoré patrí:
    • radiálne tvárnenie
    • rotačné kovanie
    • valčekovanie povrchu a guličkovanie povrchu.

Bližšie informácie v hlavnom článku: Špeciálne spôsoby ťahania

Pri špeciálnych spôsoboch tvárnenia sa používajú namiesto kovových nástrojov iné druhy nástrojov a prostredí:

• tvárnenie gumou - pracovnou časťou nástroja je guma. Tento spôsob sa využíva pri operáciách strihania, dierovania, ohýbania, ťahania prípadne pri združených tvárniacich operáciách.
• tvárnenie hydraulickými nástrojmi - používa sa najmä pri ťahaní zložitých tvarov na jednu operáciu
• explozívne tvárnenie (tvárnenie výbuchom) - používa sa pri tvárnení zložitých a veľkých výliskov

Valcovanie sa vykonáva pomocou valcov, ktoré sú uložené v tzv. valcovacej stolici. Valcovacie stolice sa zvyčajne usporiadajú vo väčšom počte do valcovacích tratí.

Strojové kovanie sa vykonáva na bucharoch, lisoch alebo špeciálnych kovacích lisoch. Pri zápustkovom kovaní sa používa špeciálny nástroj - zápustka.

Tvárniacich nástrojov pre ostatné operácie existuje mnoho druhov. Väčšinou sa nazývajú podľa názvu operácie: strihadlá, ohýbadlá, tlačidlá, razidlá a pod. Základné rozdelene tých nástrojov, ktoré pracujú na zdvihy je podľa počtu úkonov na jeden pracovný zdvih:^[2]

• jednoduché - na jeden zdvih sa vykoná jedna operácia
• postupové - na jeden zdvih vykoná jeden nástroj viac pracovných úkonov za sebou
• zlúčené - na jeden zdvih sa vykoná viacero operácií rovnakého typu práce
• združené - na jeden zdvih sa vykoná viacero operácií rôznych typov prác.

Bližšie informácie v hlavnom článku: Nástrojová oceľ

Tvárniace nástroje sa vyrábajú z nástrojových ocelí, v rámci ktorých existujú samostatné triedy: ^[3]

• B - ocele pre nástroje na strihanie
• C - ocele pre nástroje na tvárnenie.

Výber materiálu určuje najmä či ide o tvárnenie za studena alebo za tepla, ďalej hrúbka a pevnosť tvárneného materiálu a typ tvárniacej práce.

Valce valcovacích stolíc sa vyrábajú z tvrdenej liatiny.^[5]:

1. ↑ ^{a b} STN 22 6001. Názvosloví technologie tváření kovů (prevzatá ČSN 22 6001).. Praha : Vydavatelství Úřadu pro normalizaci a měření, 1967-8-2. 27 s. (česky)
2. ↑ ^{a b c} HLUCHÝ, Miroslav, a kol. Technológia. Bratislava : Alfa, vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry, n.p., 1977. 368 s.
3. ↑ ^{a b} MACEK, Karel; ZUNA, Petr; ZILVAR, Václav. Náuka o materiáli III pre 4. ročník SPŠ strojníckych.. Bratislava : Alfa, vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry n.p., 1989. 240 s. ISBN 80-05-00166-5.
4. ↑ ^{a b} Techológia tvárnenia. Učebné materiály MTF STU [online]. [Cit. 2024-04-30]. Dostupné online. ^{[nefunkčný odkaz]}
5. ↑ TOMEČEK, Evžen, a kol. Mechanická technológia. II. diel.. Bratislava : Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1957. 312 s.