Az acél sokoldalú, számos területen felhasználható szerkezeti anyag. A tisztasága, ötvözése és hőkezelése következtében lehet lágy vagy kemény, húzásnak, kopásnak, korróziónak ellenálló és hőálló. Az acél kovácsolható, hengerelhető, önthető, alakítható képlékenyen, de forgácsolással is.

Az acélt nyersvasból állítják elő. Az acél széntartalma kisebb, olvadáspontja magasabb, tisztasága és szívóssága nagyobb, mint a nyersvasé. A nyersvas átolvasztása és az acél előállítása az acélműben 1600⁰C feletti hőmérsékleten történik.

Az acélmű feladatai, a minőségrontó kísérőelemek (P és S) és gázok (H és N) részleges eltávolítása, a széntartalom csökkentése a kívánt szintre, ötvözőelemekkel való ötvözés az acél tulajdonságainak javítására.

Az acélgyártás során a folyékony nyersvasba oxigént vezetnek, hogy a nyersvasban található szennyezőanyagokat (pl. S és P) részben, valamint a fölösleges szenet eltávolítsák azáltal, hogy elégetik. A nyersvasban még előforduló P, S, Si, Mn szennyezőanyagok mennyiségének és a túlságosan magas széntartalmának csökkentését frissítésnek nevezik.

A gép- és járműipar ma is jelentősen támaszkodik az acélra, mint alapanyagra. Ennek egyik oka, hogy az összes szerkezeti anyag közül az acél tulajdonságai változtathatók a legolcsóbban a legtágabb határok között. Másrészt olcsóságának és a nyersanyag elérhetőségének köszönhetően (beleértve az olcsó újrahasznosítást is) a gyártórendszerek nagy része az acél feldolgozására épültek ki. Széles technológiai tudásunk és sokszor a technológia egyszerűsége is az acélok felhasználása felé billenti a mérleg nyelvét. A korróziós hajlamon kívül nagy hátránya az acél alkatrészeknek a nagy tömegük. A gépjárműgyártás irányvonalait tekintve az elmúlt 15 évben mégsem csökkent jelentősen a járműiparban az acélok felhasználása. A drágább gépjármű kategóriáknál megjelentek a könnyűfémek és kompozitok, mint a járművek tömegcsökkentésének alternatív lehetőségei, de ezek anyag- és technológiai költségei fékezik elterjedésüket. Egy járművön belül ugyan jelentősen csökkent a hagyományos vasötvözetek felhasználása, de a korszerű nagy szilárdságú acélokat beszámítva ez nem jelentős (74%-ról 63%-ra). A járműgyártók a tömegcsökkentés lehetőségeit az olcsóbb kategóriáknál inkább a korszerű nagy szilárdságú acélokban keresik. A könnyűfémek (alumínium, magnézium) inkább az öntöttvasak felhasználását szorították vissza. A fent említett előnyök hatására az acél a jövőben is jelentős alapanyaga marad a gép- és járműgyártásnak.

A nemesacél – közismert nevén rozsdamentes acél – számos előnyös tulajdonságának köszönhetően egy rendkívül sokrétűen felhasználható acélfajta. Ipari felhasználása mellett a hétköznapokban is bőségesen van alkalmunk találkozni vele, hiszen milliónyi termék alapanyaga. Közkedveltsége abból fakad, hogy ellenálló a rozsdásodással és a foltosodással szemben, karbantartási igénye pedig alacsony. A nemesacél bő százéves múltra tekint vissza. Az 1900-as évek elején kevertek az acélhoz először krómot és nikkelt, vagyis nemesítő anyagokat. Innen ered az elnevezés is. A nemesacélokkal kapcsolatos főbb ismérveket az EN 10020:1995-ös szabvány tartalmazza, amely szerint két nemesacél típust különböztetünk meg: ötvözetlen és ötvözött nemesacélt.

Ötvözetlen nemesacél az az acél, amely az alábbiak közül egy vagy több követelménynek felel meg:

- előírt utómunka nemesített állapotban,
- előírt beedződési mélység vagy felületi keménység edzett vagy nemesített állapotban,
- egészen kis nemfémes zárványtartalom van előírva,
- az előírt legnagyobb kén- és foszfortartalom: késztermékre legfeljebb 0,025%.

Ezek az acélok nagyobb tisztasági fokúak, mint a minőségi acélok, különösen a nemfémes zárványokat illetően. Ezeket többnyire nemesítésre vagy felületi edzésre használják. A vegyi összetétel pontos szabályozásával, a fokozott gyártási és vizsgálati gondossággal biztosítják a szigorú követelményeknek megfelelő javított tulajdonságokat. Ezeket többnyire kombinációban és szűkített határokon belül kell teljesíteni, olykor társítva hidegalakíthatósággal, hegeszthetőséggel vagy szívóssággal.

Az ötvözött nemesacélokra a vegyi összetétel pontos beállítása, a különleges gyártási feltételek biztosítása, valamint a fokozott vizsgálati pontosság jellemző.

Az ötvözött nemesacél meghatározott vegyi összetétel alapján az alábbi főbb kategóriákba sorolható:

Korrózióálló acélok (max. 1,20% karbon- és min. 10,5% krómtartalommal, a nikkeltartalom szerint meghatározott alosztályokkal),
Gyorsacélok (egyéb elemek mellett vagy azokon kívül a molibdén, a wolfram vagy a vanádium elemekből legalább kettőt, összesen 7% mennyiségben, valamint min. 0,6% karbont és 3-6% krómot tartalmaznak)
Egyéb ötvözött acélok

PLAZMAVÁGÁS

A plazma az anyagok ionizált, termodinamikai egyensúlynak megfelelő arányban disszociált és ionizált gáz állapota. A plazma magas hőmérsékleten állítható elő (T ≥ 15 000⁰C) és igen nagy energiaszint jellemzi. Mind hegesztésre, mind vágásra és egyéb termikus eljárásra használható.

A plazmavágás egy olyan termikus, ömlesztő vágóeljárás, amelynél a vágáshoz szükséges energiát, egyrészről egy nagy energiasűrűségű plazmasugár, másrészről egy elektromos ív szolgáltatja.

Az ív akkor jön létre, ha elektromos áram folyik a nem megolvadó elektródtól az elvágandó, elektromosan vezető munkadarab, azaz az anód felé. A plazmagázok a villamos ív hatására részben felbomlanak és ionizálódnak – elektromos vezetővé válnak – az ívben, majd a nagy energiasűrűség és hőmérséklet következtében a hangsebesség többszörösével megindulnak a munkadarab felé. Amint a munkadarab felületére koncentrált nagyenergiájú plazmaív eléri a munkadarab felületét, az atomok és molekulák újra egyesülnek, így az ívben tárolt energia felszabadulása megolvasztja, és részben elgőzölteti a munkadarabot. Továbbá a nagy mozgási energiájú plazmasugár lehetővé teszi az olvadt rész kiszorítását a munkadarabon lévő vágási résből.

VÁGÁSI ELJÁRÁSOK

LÉZERVÁGÁS

A lézer egy olyan fényforrás, amely indukált emissziót használ egybefüggő fénysugár létrehozására. Legegyszerűbben kifejezve, a lézer egy összetartott (koncentrált) fénysugár.
A lézervágás egy olyan termikus, gőzölögtető vágóeljárás, amelynél a vágáshoz szükséges hőenergiát egy fókuszált lézersugár biztosítja.

A lézervágás alapját egy vezetett, formált és fókuszált lézersugár képezi. A lézersugár fókuszálásával nagyon nagy teljesítménysűrűség érhető el. Amikor a sugár eléri a munkadarabot, az anyag olyan erősen felmelegszik, hogy elolvad vagy elpárolog. A teljes lézerteljesítmény ilyenkor egyetlen pontra fókuszál, melynek átmérője gyakran kevesebb, mint 0,5 milliméter. Ha itt nagyobb hőmérsékletre kapcsolunk, mint az anyag hővezető képessége, a lézersugár teljesen áthatol az anyagon, és megkezdődik a vágási folyamat. Az oxidáló lézervágás nagy oxidpotenciálú fémek (Fe, Ti stb.) darabolására alkalmas, ugyanis a vágórésbe fúvott oxigén elégeti a fémet, majd a keletkező salakot kifújva nagy sebességű vágást tesz lehetővé. A lánggal nem vágható anyagok ömlesztő és gőzölögtető vágásakor a vágórés anyagát a vágandó anyaggal reakcióba nem lépő gázsugár (pl. nitrogén) fújja ki. Míg más eljárások során a lemezek masszív, óriási erővel rendelkező szerszámokkal kerülnek megmunkálásra, addig a lézersugár érintésmentesen végzi a munkáját. Így nem kopik el a szerszám, és a munkadarabon sem keletkezik deformáció vagy sérülés.

VÁGÁSI ELJÁRÁSOK

A lézervágás folyamata

A lézervágás alapját a fókuszált lézersugár és a munkadarab között fennálló kölcsönhatás képezi. Ezáltal a folyamat biztonságosan és pontosan megy végbe, számtalan alkotóelem és segédeszköz kerül felhasználásra a lézersugár alkalmazásakor, amelyek a következő ábrán kerülnek bemutatásra.

Fókuszáló optika: a lencse- és tüköroptikák a lézersugarat a megmunkálási helyre fókuszálják
Lézersugár: a lézersugár találkozik a munkadarabbal és addig melegíti azt, amíg meg nem olvad vagy el nem párolog.
Vágógáz: a vágógáz segítségével a keletkező olvadék kifújásra kerül a vágásrésből.
Barázda: lézervágásnál a vágóél jellegzetes barázdamintával rendelkezik. Alacsony vágási sebesség esetén ezek a barázdák a lézersugárral közel párhuzamosan futnak.
Olvadék: a lézersugár a kontúr mentén vezetve, helyileg olvasztja meg az anyagot.
Vágási front: a vágásrés a munkadarabon alig szélesebb, mint a fókuszált lézersugár.
Fúvóka: a lézersugár és a vágógáz a vágófúvókán keresztül jut a munkadarabra.
Vágási irány: a vágófej vagy a munkadarab egy meghatározott irányba történő mozgatásánál vágásrés keletkezik.

A lézervágási eljárást befolyásoló paraméterek

Ha a fém vagy nemfém szerkezeti anyagok vágásáról van szó, a lézer, mint univerzális szerszám, sok esetben az első választás. A lézersugár közel minden kontúrt gyorsan és rugalmasan vág, még akkor is, ha a formája apró és összetett, valamint az anyag nagyon vékony. A megmunkálási folyamatot és az eredményt különféle vágógázok és nyomásértékek befolyásolják.

Fókuszpozíció és fókuszátmérő: a fókuszpozíció befolyásolja a munkadarabon lévő vágásrés teljesítménysűrűségét és formáját. A fókuszátmérő meghatározza a résszélességet, valamint a vágórés formáját is.

Lézerteljesítmény: a megmunkálási küszöbérték átlépéséhez (azaz annak a pontnak az eléréséhez, amikor az anyag olvadni kezd) egy meghatározott mennyiségű energiára van szükség.

Fúvókaátmérő: a megfelelő fúvóka kiválasztása döntő fontosságú a munkadarab minősége szempontjából. Ezért a gázsugár formáját és a gázmennyiséget is a fúvóka átmérője határozza meg.

Üzemmód: a folyamatos hullámú üzem vagy impulzusok, amelyekkel a lézerenergia folyamatosan vagy megszakításokkal éri el a munkadarabot, az üzemmód irányítása alatt állnak.

Vágási sebesség: a vágási sebesség az adott vágási feladat és a megmunkálandó anyag függvényében kerül meghatározásra. Alapvetően érvényes, hogy minél nagyobb lézerteljesítmény áll rendelkezésre, annál gyorsabb lehet a vágás. Ezenkívül a vágási sebesség csökken az anyagvastagság növekedésével. Amennyiben a sebesség túl nagyra vagy túl alacsonyra lett beállítva az adott anyaghoz, az erősebb érdességmélységhez és sorjaképződéshez vezethet.

Polarizációs érték: majdnem minden CO2-lézer lineárisan polarizált lézerfényt bocsát ki. A kontúrok vágásánál a vágási iránnyal a vágási eredmény is megváltozik: Ha a fény a vágási iránnyal párhuzamosan halad, az élek simák lesznek. Ha a fény a vágási irányra merőlegesen halad, akkor sorja keletkezik. Ezért a lineárisan polarizált fényt legtöbb esetben felváltja a cirkulárisan polarizált fény. A polarizációs érték megmutatja, hogy mennyire sikerült elérni a kitűzött cirkuláris polarizációt, valamint döntő fontosságú a vágási minőség szempontjából. A szilárdtest lézereknél a polarizációt nem szabad megváltoztatni, a vágási eredmények az iránytól függenek.

Vágógázok és vágónyomás: minden vágási folyamathoz különféle folyamatgázok kerülnek felhasználásra, amelyek eltérő nyomással jutnak át a vágásrésen. Az argon és a nitrogén vágógáz előnye például, hogy nem lépnek reakcióba a vágásrésben megolvadt fémmel. Ezzel egyidőben megvédik a vágási felületet a környezettől.

VÍZSUGARAS VÁGÁS

A vízsugaras vágás egy olyan sokélű forgácsolási technológia, amelynél a forgácsolást egy nagy sebességgel áramló víz és abrazív anyag keveréke segítségével végzik.

A vízsugaras vágás annak köszönheti egyre fokozódó népszerűségét, hogy csaknem valamennyi anyag megmunkálható ilyen módon, és az átvágható anyagvastagság alig limitált. A megmunkált anyag gyakorlatilag nem kap hőterhelést, így az anyag szerkezetében sem történnek változások. A vágási folyamat során a vágórésből eltávolított anyag a vágófolyadékkal együtt távozik, és nem akadályozza a további megmunkálást.

A vízsugaras vágást a lézervágással összehasonlítva, alapvető különbségekre derül fény. A lézer ugyanis megolvasztja az anyagot, miközben a hőhatás a munkadarab szerkezeti struktúráját egy kéregszerű felületen megváltoztatja. A víz viszont elkoptatja a megmunkálandó anyagot, vagyis tulajdonképpen gyors eróziót hajt végre, hőfejlesztés nélkül.

A vízsugaras vágás előnyei, illetve hátrányai alapján jól kiegészíti a hőhatást hasznosító vágási eljárásokat. Ott alkalmazható sikerrel, ahol a hőhatással működő eljárások technikai vagy gazdaságossági korlátokba ütköznek.

VÁGÁSI ELJÁRÁSOK

Az abrazív vízsugaras vágás működési elve

Az abrazív vízsugaras vágással történő megmunkálás lényege a neve ellenére nem abrazív megmunkálás, hanem az úgynevezett szilárd eróziós folyamat. Ezen erózió alatt a szilárd és folyékony részecskékkel való ütközés következtében bekövetkező anyagveszteséget értünk. Mivel a folyamat térben, időben és energiában erősen koncentrált (ezért is nevezik nagy energia sűrűségű megmunkálásnak) ezért az erózió felgyorsul és anyagleválasztás, azaz megmunkálás jön létre. A folyadékban lévő részecskék a munkadarab ütközésekor az ütközés és az anyag jellemzőitől függően különféle jelenségek játszódnak le: nyírásos alakváltozás, képlékeny deformáció, repedések keletkezése és növekedése, keményedés, rideg törés, az anyag helyi megolvadása.

GÉPI FŰRÉSZELÉS

Nagyobb méretű, egyenes vonalú alkatrészek előkészítésénél vagy sorozatgyártásnál a gazdasággossági szempontok a gépi fűrészelést teszik szükségessé.

A gépi fűrészelés egy több élű forgácsoló szerszámmal végzett vágási technológia. A főmozgást a szerszám végzi, amely lehet alternáló, egyirányú végtelenített vagy forgó mozgású. Puhább anyagok esetében nagyobb forgácsterű és nagyobb fogú, míg keményebb és ridegebb anyagok esetében kisebb fogú és minimális forgácsterű szerszámokat használnak. Fontos előnyei, hogy a vágás során nem keletkezik hőbevitel és sorja, így a vágott felület nem igényel utólagos megmunkálást. A gépi fűrészeléssel akár több réteg anyag is vágható egyszerre, növelve ezáltal a termelékenységet és optimalizálva az anyagkihasználtságot. A technológia kiválóan alkalmazható különböző vastagságú táblalemezek fix méretre vágásához és egyedi méretű laposacélok gyártásához. Kiemelkedő a vágott munkadarabok éleinek egyenessége, ami azt jelenti, hogy a legtöbbször nincs szükség további munkálatokra, így időt, energiát és erőforrást spórolhatunk.

A rozsdamentes acélok gépi fűrészelése csúcstechnológiás gépeket, kimerítő szakmai tapasztalatot és különös odafigyelést igényel a megmunkálás során. A professzionális hidegvágás máig kihívást jelent a legtöbb cég számára. A külföldi szervizcentrumainkban mind a szaktudás, mind a szükséges csúcstechnológiás vágó berendezések rendelkezésre állnak ahhoz, hogy rozsdamentes acélt fűrészelhessünk nagy precizitással, kiváló minőségben.

VÁGÁSI ELJÁRÁSOK

TUDÁSTÁR

ACÉL

ROZSDAMENTES ACÉL

VÁGÁSI ELJÁRÁSOK

TERMIKUS VÁGÁS

PLAZMAVÁGÁS

LÉZERVÁGÁS

A lézervágás folyamata

A lézervágási eljárást befolyásoló paraméterek

ERÓZIÓS VÁGÁS

Az eróziós vágás erodáló (koptató) hatáson alapuló anyagszétválasztási eljárás. Ide sorolható a vízsugaras, az ultrahangos és az elektroeróziós vágás.

VÍZSUGARAS VÁGÁS

Az abrazív vízsugaras vágás működési elve

FORGÁCSOLÓ VÁGÁS

A forgácsoló vágás az anyagrészecskék mechanikus leválasztásán alapuló vágási eljárás.

GÉPI FŰRÉSZELÉS