Profil katedry - Katedra strojírenské technologie

KATEDRA STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE
Katedra strojírenské technologie je zdánlivě nejmladší katedrou Fakulty strojní, byla
ustavena v roce 2000 a vznikla sloučením katedry tváření a plastů a katedry strojírenské
metalurgie. Pedagogickou a vědecko-výzkumnou činností se však historie katedry datuje
do roku 1955, kdy na fakultě strojní byla ustavena katedra technologie pod vedením
profesora Františka Křístka. Dnes se po řadě transformací kateder na fakultě strojní, které
probíhaly v průběhu její více jak padesátileté historie, katedra organizačně člení na oddělení
tváření kovů a plastů a oddělení strojírenské metalurgie.
V současné době se v souladu s potřebami průmyslu zaměřuje katedra v oblasti výuky, vědy
a výzkumu na problematiku tváření kovů, zejména technologiemi plošného tváření,
zpracování plastů, technologie slévání a svařování. Vedle výchovy technické inteligence je
katedra vnímána jako významný partner výrobní sféry a již několik let působí jako školící
pracoviště pro průmyslovou praxi nejen v libereckém regionu, ale v celé České republice.
Zaměření výzkumu
Výzkumná činnost je na jednotlivých odděleních katedry směřována do oblasti aplikovaného
výzkumu a soustřeďuje se především na výzkum působení tepelných a mechanických dějů
na výsledné vlastnosti dílů vyráběných různými technologickými procesy v oblastech tváření
kovů, zpracování plastů a strojírenské metalurgie.
V oblasti výzkumu technologie zpracování plastů je výzkum zaměřen na monitorování a
optimalizaci procesů zpracování polymerů, jejich směsí a kompozitů ve vztahu k tepelným
procesům, k reologii taveniny plastu a aplikacím numerické simulace směřující ke zvyšování
užitných vlastností a jakosti výrobků, ovlivnění konstrukce forem a nástrojů, morfologie plastu
a to i s akcentem na nekonvenční způsoby temperování.
V oblasti výzkumu tváření kovů a tribologie se katedra soustřeďuje na nové výrobní postupy
zpracování plechů s užitím numerické simulace a monitorizaci tvářecích operací a
tribologických podmínek v nástrojích s důrazem na zvyšování jakosti povrchu výlisku.
Výzkum v oblasti slévárenství je soustřeďován na
sledování porezity a krystalické struktury odlitků,
dilatačních vlastností při lití do kovových forem a na
sledování a optimalizaci metalurgických postupů výroby
tenkostěnných odlitků.
V oblasti svařování probíhá výzkum v několika oblastech:
sledování vlivu parametrů svařovacího procesu na
efektivitu provedení a kvalitu koutových svarů u MAG
metody svařování a optimalizace podmínek svařování u
problematicky svařitelných materiálů, např. aluminidů
železa. Další oblastí zájmu je výzkum pro zajištění kvality
odporových bodových svarů monitorováním elektrických veličin svařovacího procesu.
Nabízené technologie a expertní činnost
Řešení odborných problémů podle stupně složitosti buď formou bakalářské či diplomové
práce nebo týmem pracovníků prostřednictvím průmyslového projektu či zakázky
Počítačová podpora konstrukce a technologických procesů plošného tváření kovů,
zpracování plastů technologiemi vstřikování, tvarování a vyfukování, metalurgických
procesů slévání a svařování
Hodnocení tvářitelnosti kovů, posouzení způsobu zpracování plechů dle mezních hodnot
přetvoření (FLD diagramy)
Tribologické zkoušky, hodnocení maziv, povrchů a substrátů
Hodnocení lepidel používaných při stavbě karosérie automobilu
Hodnocení fyzikálních, mechanických, teplotních a reologických vlastností plastů a
kompozitních materiálů s polymerní matricí
Hodnocení morfologie polymerních dílů termickými analýzami a studiem jejich struktury
v polarizovaném světle
Experimentální měření ve výrobě – smrštění polymerních výstřiků, teplotní a napěťové
analýzy procesů a forem, apod.
Návrh a konstrukce nástrojů a forem
Řešení teplotního režimu forem a tuhnoucích odlitků, hodnocení vnitřních pnutí odlitků
Měření dilatací slévárenských slitin při jejich tuhnutí a chladnutí
Měření plynatosti formovacích a jádrových směsí
Analýza jakosti svarových spojů, postupů svařování a pájení
Analýza zdroje defektů svarového spoje, optimalizace parametrů svařování, stabilita
procesu svařování
Svařování litin, renovace opotřebených komponentů pomocí povrchových úprav
Problematika svařování plastů (pevnostní výpočet nádrží, návrh a řešení tvaru)
Metalografické hodnocení struktury odlitků a svařenců
Hodnocení mikro a makrostruktury výlisků obrazovou analýzou
Řešení technologických problémů ve výrobě ve vztahu k jakosti a kvalitě výroby
Konzultační a poradenská činnost při řešení odborných problémů
Vzdělávání pracovníků – odborné kurzy, semináře a školení
Oponentská a expertizní pomoc při hodnocení projektů, tendrů, apod.
Laboratoře, přístrojové vybavení a certifikace
Laboratoř zkoušení plastů
pracoviště je vybaveno moderními
zařízeními pro testování, fyzikálních
a
mechanických
vlastností
polymerních materiálů a hodnocení
struktury plastu dle mezinárodních
standardů na standardních i
nestandardních
tělesech,
polotovarech a výrobcích. Laboratoř je vybavena světelným mikroskopem s digitální
kamerou, plně monitorizovaným rotačním mikrotomem Leica, výtlačným kapilárním
plastometrem, rázovým kladivem k hodnocení houževnatosti plastů metodou Charpy a
Izod, vrubovačkou s mikrometrem pro přípravu normalizovaných vrubů fy Ceast, trhacím
zařízením Hounsfield s testovací hlavou 500 N a 10 kN k hodnocení tahových, ohybových,
tlakových a kluzných vlastností plastů, tvrdoměrem Shore s testovací hlavicí A a D a
hustotními a analytickými vahami. Pracoviště je dále vybaveno skříňovou sušárnou
s přípravkem pro měření délkové roztažnosti polymerních materiálů a zařízením pro
svařování plastů ultrazvukem.
Lisovna plastů – pracoviště je vybaveno vstřikovacím strojem Engel Victory 80/25
bezsloupkové konstrukce s mikroprocesorovým
řízením a temperačním agregátem, jehož součástí
je měřící sestava pro sledování teplotního pole
uvnitř vstřikovací formy i na povrchu výrobku.
Pracoviště je rovněž vybaveno zařízením pro
vakuové
tvarování
desek
z termoplastů
a
vyfukovacím strojem fy. GDK k extruznímu
vyfukování dutých těles a k hodnocení vlivu
technologických parametrů na kvalitu výroby dutých výrobků. Pracoviště je vybaveno
nástroji k výrobě zkušebních těles z plastů pro následné hodnocení jejich vlastností
v souladu s mezinárodními standardy.
Laboratoř zkoušení kovů – laboratoř je vybavena zařízeními pro testování tvářitelnosti
materiálu: trhacím strojem TiraTest 2300 s teplotní komorou a testovací hlavou v rozsahu
10kN, 100kN a 500kN, zařízením pro zjišťování plastičnosti materiálu dle Erichsena a
hlubokotažnosti TZP zařízením. Součástí laboratoře je tvrdoměr Vickers, Brinell, Rockwell,
světelný mikroskop, skříňová sušárna s cirkulací vzduchu, zařízení pro elektrolytické
leptání a Abbeho komparátor.
Tribologická laboratoř – pracoviště je vybaveno
unikátním zařízením, jehož konstrukce umožňuje
provádět tribologické testy s možností nastavení
rychlosti posuvu plechu v nástroji až 400 mm/s,
velikosti kontaktního tlaku mezi materiálem a
nástrojem až 35 MPa, maximální síly 20kN a
teploty čelistí až 98 oC. Konstrukce nástroje
umožňuje modelovat podmínky tažení v oblasti
tažné hrany tažnice a v oblasti přidržovače.
Lisovna kovů – pracoviště je vybaveno
pneumatickým bucharem, hydraulickými lisy,
klikovým a výstředníkovým lisem, pákovými a tabulovými nůžkami
pro přípravu a zhotovení vzorků k experimentálním analýzám
zpracovatelských procesů a kvality výrobků.
Laboratoř CAD/CAM – laboratoř slouží k podpoře využití
numerické simulace k návrhu výroby a optimalizace nástroje a
technologického procesu plošného tváření, vstřikování plastů,
vyfukování dutých plastových těles, tvarování plastových a
kompozitních dílů, technologie slévání a svařování.
Laboratoř slévání – laboratoř je vybavena zařízením pro sítový
rozbor a pěchování formovacích směsí, měření jejich pevnosti,
prodyšnosti a plynatosti. Součástí laboratoře je zařízení pro
měření dilatací, elektrická odporová komorová pec a sušárna formovacích a jádrových
směsí.
Slévárna – pracoviště je vybaveno elektrickou indukční středofrekvenční pecí, odporovou
komorovou pecí, zařízením pro měření aktivity kyslíku, teplotních polí odlitků a dilatací
slévárenských slitin při jejich tuhnutí a chladnutí. Pracoviště umožňuje kusovou
prototypovou výrobu drobných odlitků.
Metalografická laboratoř – pracoviště slouží
k hodnocení struktury kovů a jejich slitin a
je vybaveno metalografickou bruskou a
leštičkou, mikrotvrdoměrem Hanemann a
optickým
mikroskopem
Neophot
21
s digitální kamerou a sw. obrazové analýzy
NIS Elements.
Laboratoř svařování – zařízení laboratoře
umožňuje záznam a analýzu svařovacích
parametrů u obloukového svařování,
laboratoř je vybavena svařovacími zdroji
pro MAG a WIG svařování BDH 550 a
Navigator 3000 AC/DC.
Svařovna – svařovna je vybavena svařovacími stroji pro ruční obloukové metody
svařování, odporovým svařovacím strojem WBLP 40, automatem pro svařování pod
tavidlem, zařízením pro strojní řezání kyslíkem a pro svařování a navařování plamenem.
Významné VaV výsledky
podporované výzkumnými záměry
Řešení optimalizace technologických procesů plošného tváření, zpracování plastů a
strojírenské metalurgie ve vztahu k produktivitě, jakosti a kvalitě výroby
Výzkum teplotních a tepelných procesů v technologii vstřikování plastů
Vliv podmínek vstřikování na smrštění a tvarovou deformaci výstřiků z termoplastů
Výzkum teplotních procesů ve slévárenských formách při tuhnutí odlitků
Studium vlivu tepla a mechanických procesů na konečné vlastnosti svarů, vyhodnocování
parametrů svarů u nových konstrukčních materiálů
podporované Grantovou agenturou ČR
Vliv morfologie povrchu plechu na rozvoj deformace při tažení výlisků z plechů
Výzkum rozvoje deformace a mezních stavů tenkých plechů při vyšších rychlostech
deformace
Výzkum krystalizace slitin hliníku pod tlakem
Analýza mezních teplotních a deformačních účinků na aluminidů železa
podporované z ostatních veřejných a neveřejných zdrojů
Vyvinutí metodiky hodnocení lepených spojů a vyztužujících kompozitních fólií se zřetelem
na specifické požadavky automobilového průmyslu
Vyvinutí metodiky hodnocení tribologických vlastností plechu v procesu tažení
Významné průmyslové aplikace
Vývoj konstrukčně nového vyfukovacího stroje se servoelektrickým pohonem a výzkum
vlivu technologického procesu na jeho konstrukci
Expertní spolupráce
Česká společnost pro výzkum zpracování plechu
Česká společnost pro nové materiály a technologie
Česká slévárenská společnost
Akademie věd České republiky
Polska Akademia Nauk
Society of Plastics Engineers
Welding s.r.o. Praha
Škoda Auto a.s. Mladá Boleslav
Cadence Innovation k.s. Liberec
ČVUT v Praze, VUT v Brně, AV ČR Praha, VŠB-TU Ostrava, UTB ve Zlíně, ZČU v Plzni,
UK v Praze, STU v Bratislavě, TU v Košiciach, TU Chemnitz, University of Tokyo,
University of Besancon, Otto-von-Guericke Universitaet Magdeburg, Technical University
of Gliwice, Ústav polské akademie věd pro slévárenství, Akademia Techniczno
Humanistyczne Beilsko-Biela, ad.
Reference
Škoda Auto a.s. Mladá Boleslav; Cadence Innovation k.s. Liberec, Libáň; MECAS ESI s.r.o.
Plzeň; Valeo Autoklimatizace s.r.o. Rakovník; PLASTKOV MR a.s. Liberec; Faurecia Interior
Systems Bohemia Mladá Boleslav; Witte Nejdek s.r.o. Nejdek; Pfinder KG. Bödlingen,
FUCHS PETROLUB AG. Mannheim, Zeller + Gmelin GmbH & Co. KG. Esslingen; ŽDAS a.s.
Ždár n. Sázavou, Ferex- ŽSO s.r.o. Liberec, Modelárna LIAZ s.r.o. Liberec, Slévárna Ernst
Broer s.r.o. Hrádek nad Nisou, ad.
Prezentace
www.ksp.tul.cz