Tvarovanie je jedným zo základných spôsobov spracovania materiálov, ktorý spočíva v ich pretváraní pomocou tlakových síl bez zmeny objemu hmoty. Pri tomto procese dochádza k zmene tvaru a štruktúry materiálu, pričom hlavnou výhodou tvarovania je dosiahnutie požadovaného tvaru pri zachovaní mechanických vlastností materiálu. V oblasti strojárstva a výroby sa stretávame s viacerými druhmi tvarovania, medzi ktoré patrí tvarovanie za studena, tvarovanie za tepla, plošné tvarovanie a objemové tvarovanie. Každá z týchto metód má svoje špecifické výhody, nevýhody a oblasti využitia.
Čo je tvarovanie za tepla?
Tvarovanie za tepla je proces, pri ktorom sa materiál pred tvarovaním zohreje na teplotu vyššiu ako je jeho rekrystalizačná teplota, zvyčajne nad 35 – 40 % jeho teploty tavenia. Tento spôsob umožňuje materiálu ľahšie sa prispôsobiť pretváraniu bez toho, aby došlo k jeho lámaniu alebo nadmernému opotrebovaniu. Pri tvarovaní za tepla dochádza k zníženiu tvrdosti materiálu, čo zjednodušuje jeho tvarovanie do požadovanej podoby.
Tento spôsob tvarovania sa využíva najmä na výrobu väčších a zložitejších komponentov, ako sú napríklad časti karosérií, potrubí, kovových konštrukcií či rôznych strojových dielov. Hlavnou výhodou tvarovania za tepla je možnosť tvarovať materiály s minimálnym rizikom vzniku trhlín alebo deformácií.
Nevýhodou však môže byť vyššia energetická náročnosť procesu, pretože je potrebné materiál zohriať na vysokú teplotu, a zároveň dochádza k zmenám v mikroštruktúre, ktoré môžu ovplyvniť finálne mechanické vlastnosti materiálu.
Čo je tvarovanie za studena?
Naopak, tvarovanie za studena sa vykonáva pri teplotách nižších ako je rekrystalizačná teplota materiálu, čo znamená, že materiál zostáva relatívne pevný a odolný voči zmenám tvaru. Tento proces často prebieha pri izbovej teplote, avšak pri niektorých materiáloch môže byť materiál mierne predhriaty, aby sa uľahčilo tvarovanie.
Tvarovanie za studena sa používa tam, kde je potrebné dosiahnuť vysokú presnosť a kvalitu povrchu. Využíva sa na výrobu menších a presnejších dielov, ako sú skrutky, matice, plechové výlisky a ďalšie drobné kovové súčiastky.
Veľkou výhodou tohto spôsobu tvarovania je zlepšenie mechanických vlastností materiálu, najmä jeho pevnosti a tvrdosti, vďaka procesu spevňovania. Rovnako nie je potrebné zohrievať materiál, čo vedie k energetickým úsporám. Nevýhodou je, že tvarovanie za studena môže viesť k zvýšenému riziku prasklín, najmä pri krehkejších materiáloch.
Plošné a objemové tvarovanie
V rámci technológií tvarovania rozlišujeme aj plošné tvarovanie a objemové tvarovanie, ktoré sú určené charakterom výsledného produktu. Plošné tvarovanie je metóda, pri ktorej dochádza k tvarovaniu plechov alebo podobných materiálov s menšou hrúbkou.
Pri tomto spôsobe tvarovania sa materiál ohýba, strihá alebo lisuje do požadovaného tvaru. Typické príklady plošného tvarovania zahŕňajú výrobu karosérií áut, plechových krytov a plášťov rôznych zariadení. Medzi konkrétne technológie plošného tvarovania patrí ohýbanie, strihanie alebo hlboké ťahanie.
Na druhej strane, objemové tvarovanie sa zameriava na spracovanie väčších objemov materiálov, kde dochádza k pretváraniu celkového objemu. Príkladom je kovanie, pretláčanie alebo valcovanie.
Táto metóda sa používa pri výrobe hriadeľov, prevodových kolies, piestov a ďalších masívnych súčiastok. Výhodou objemového tvarovania je možnosť spracovania materiálov s vysokou presnosťou a efektívnym využitím objemu materiálu.
Využitie tvarovania v praxi
Tvarovanie sa uplatňuje v rôznych priemyselných odvetviach, najmä v strojárstve, automobilovom priemysle, energetike a stavebníctve. Tvarovanie za tepla je nevyhnutné pre výrobu veľkých komponentov, kde je potrebné ľahko pretvoriť materiál bez vzniku defektov. Naopak, tvarovanie za studena je ideálne pre výrobu menších, precíznych súčiastok, kde je kladený dôraz na spevnenie materiálu a presnosť.
Plošné tvarovanie nachádza široké uplatnenie v automobilovom priemysle a pri výrobe plechových výrobkov, zatiaľ čo objemové tvarovanie sa používa na výrobu dielov s väčším objemom materiálu, ako sú oceľové konštrukcie, potrubia alebo kované diely.
Čo si z toho vziať?
Celkovo možno povedať, že technológia tvarovania hrá kľúčovú úlohu v modernej priemyselnej výrobe a jej správna voľba závisí od konkrétnych požiadaviek na materiál, presnosť a výsledné vlastnosti výrobku.
Zdroje: Výskum tvarovania ocele za studena, Princíp tvarovania za studena, Tvarovanie za tepla, Tvarovanie za tepla (ZEISS), Objemové a plošné tvarovanie (Masarykova univerzita), Tvarovanie (Technická univerzita Liberec)
Natálie Schönová je študentkou Vysokej školy ekonomickej v Prahe. Fascinuje ju alternatívne umenie, je vášnivou milovníčkou nevšedného jedla a písania. Neustále zdokonaľuje svoje kuchárske zručnosti a pracuje na svojich textoch. Písanie ju sprevádza od detstva, keď prvýkrát vzala do ruky ceruzku, a stále objavuje nové formy vyjadrenia.