Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

OkladkaSS-10-2017

20170725-edgetech-banner-160x600-polonaisEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

baner konferencja 12 2017

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

 

  

FF18 750x150px PL NEUGIERIG

 

 baner mochnik colorimo 750X100

 

lisec SS FastLAne

 

baner-2-krzywe

 

 

 

Rozkrój szkła - spotkanie nauki i sztuki
Data dodania: 09.11.12

Szkło płaskie stanowi obecnie jeden z podstawowych materiałów konstrukcyjnych, powszechnie stosowany w różnych gałęziach przemysłu. Proces produkcji szkła rozpoczyna się w hucie, gdzie z mieszaniny surowców, których głównym składnikiem jest piasek, wytwarzane jest szkło.

 

 

Aktualnie najbardziej popularną metodą wytwarzania są piece szklarskie produkujące tafle szklane metodą float. W skrócie metoda ta polega na przygotowaniu płynnej masy szkła, które następnie wylewane jest na płynną cynę znajdującą się w basenie. Po wylaniu warstwa szkła jest zaciągana i poprzez ciągnięcie wstęgi tworzy się jego płaska forma.

 

 

Wstęga szkła w dalszym etapie produkcji schładza się, zostaje poddana procesowi odprężania w piecach tunelowych. Po wyjściu z tunelu odprężarki szkło jest już ciałem stałym i należy go jeszcze pociąć na formatki, które umożliwią jego składowanie i dalszy transport.

 

 

39-fot1

39-fot2

Maszyna Water Jet Głowica tnąca (5 osi) 

 

 

Nie ma produktu bez rozkroju 

Cięcie na formatki to pierwszy etap tzw. zimnej obróbki szkła. W kolejnych etapach przetwarzania powstaje gotowy wyrób szklany. Wyroby ze szkła mają zastosowanie w naszym życiu codziennym, jako typowe szkło lub też są elementem konstrukcyjnym wyrobów użytkowych które nas otaczają.

 


Wracając do procesu produkcji i przetwórstwa szkła płaskiego musimy sobie zadać pytanie, jaki sposób krojenia szkła będzie najbardziej efektywny. Szkło, z uwagi na swoją budowę, jest specyficznym materiałem i nie mają zastosowania tutaj tradycyjne metody cięcia używane w przemyśle metalowym czy drzewnym. Szkło, to ciało stałe posiadające właściwości płynu.

 

 

39-fot5

Rysa wykonana kółeczkiem Szok termiczny, palnikiem

 

39-fot6

Wykonanie rysy i szok termiczny za pomocą promienia laserowego

 

39-fot3

Piła z nasypem ciągłym

 

 

39-fot4

Piła z nasypem ciągłym

 

 


Aktualnie znane są następujące metody cięcia szkła:


1. Rozkrój szkła poprzez wykonanie rysy a następnie obłamanie mechaniczne lub termiczne.
Ta metoda była usprawniana prze wiele lat i aktualnie stosujemy kilka z jej odmian. Jest najbardziej efektywna i najbardziej popularna w przemyśle szklarskim.

Możemy rozróżnić w niej następujące sposoby:
a) wykonanie rysy mechanicznie i obłamanie mechaniczne,
b) wykonanie rysy mechanicznie i obłamanie termiczne (palnikiem),
c) wykonanie rysy laserem i obłamanie termiczne promieniem lasera.

 

2. Cięcie szkła za pomocą pił diamentowych.
Metoda ta jest znacznie mniej efektywna i bardziej kosztowna. Stosowana jest aktualnie w przypadku braku możliwości stosowania metody rysowania i obłamywania, dla szkieł bardzo grubych i szkieł warstwowych.

 

3. Cięcie szkła frezami diamentowymi potocznie zwana frezowaniem.
Ma zastosowanie głównie na maszynach CNC do obróbki szkła, jest droga i mało efektywna. Podczas frezowania tracimy znacznie więcej materiału w porównaniu do innych metod.

 

4. Cięcie szkła strumieniem wody.
W ostatnich latach bardzo popularna metoda cięcia szkła. Polega na cięciu strumieniem wody o wysokim ciśnieniu, z wykorzystaniem proszku ściernego (np. granatu). Ma zastosowanie do wycięć kształtowych wewnętrznych i zewnętrznych. Także popularna metoda wycinania otworów w szkle. Staje się konkurencyjna dla wiercenia.

 

 

39-fot7

Maszyna do ręcznego cięcia szkła

 

39-fot8

Maszyna pionowa do cięcia szkła warstwowego

 

39-fot9

Rysa szeroka z mikropęknięciami

 

39-fot10

Rysa prawidłowo wykonana

 

39-fot11

 

39-fot12

39-fot13

 


Cięcie szkła strumieniem wody
Wykonanie otworu w szkle, zwłaszcza takiego, który nie jest okrągły, stanowiło nie lada wyzwanie dla szklarza. Wymagało wielu zabiegów, co czyniło operację bardzo trudną i z reguły niepowtarzalną. Technika sterowania cyfrowego oraz modyfikacja napędów głowicy spowodowała, że głowice tnące mogły poruszać się bardzo precyzyjnie i z dużą powtarzalnością wykonywać różnorodne kształty.

 

 

Po zamontowaniu na głowicy roboczej dysz tnących strumieniem wody uzyskano maszynę do cięcia typu Water Jet. Do cięcia szkła wykorzystywane jest ziarno granatu (naturalny minerał). Zastosowanie tych maszyn jest szerokie, mogą one dzięki swoim właściwościom ciąć bardzo różnorodne materiały, takie jak: stal, kamień, drewno, szkło, plastik, itp.

 

Główne zespoły maszyny Water Jet
Konstrukcja maszyny oparta jest na silnym, stalowym korpusie. Maszyna składa się ze stołu do cięcia, głowic do cięcia czystą wodą i wodą z dodatkiem ścierniwa, układu usuwania szlamu, zbiornika ścierniwa z urządzeniem transportującym, dozownika ścierniwa, pompy wysokiego ciśnienia, układu sterowania CNC, oprogramowania CAD/CAM, układu pozycjonowania i układów bezpieczeństwa.


Korpus
Korpus wykonany jest ze stali i zapewnia najwyższą dokładność i równoległość powierzchni. Stabilność korpusu gwarantuje prostoliniowość ruchu głowicy w osiach roboczych.


Stół do cięcia
Stół jest zaprojektowany i wykonany ze stali nierdzewnej i dlatego nie wymaga konserwacji. Składa się ze zbiornika z wodą i krat utrzymujących materiał. Nie jest związany z korpusem maszyny na stałe. Zaletą tego rozwiązania jest to, że zmiany temperatury stołu nie oddziaływają na kadłub i nie wpływają na ruch głowic. Stół wyposażony jest w przegrody podtrzymujące kraty, które utrzymują cięty materiał. Wykonane są one z 2,5 mm blachy ze stali nierdzewnej i zamocowane do zbiornika z wodą. Dopuszczalne obciążenie kraty utrzymującej materiał standardowo wynosi 500 kg/m2. Karty wykonane są z blachy ocynkowanej.


Głowica tnąca z zaworem wysokiego ciśnienia i dyszą tnącą
Głowica tnąca jest zaprojektowana tak, aby zapewnić najlepsze warunki cięcia i łatwość obsługi.
Głowica automatycznie centruje dyszę tnącą. Głowica do cięcia wodą z dodatkiem ścierniwa może być szybko przestawiona na cięcie samą wodą. Trwałość dyszy tnącej wynosi około 150-200 godzin pracy. Zawór wysokiego ciśnienia i zawór ręczny zaprojektowane są tak, aby zapewnić operatorowi jak największe bezpieczeństwo.


Układ usuwania szlamu
Usuwanie szlamu od ścierniwa i ciętego materiału dokonuje się dzięki pompie membranowej. Wypompowanie następuje przy pomocy szeregu odciągów na dnie zbiornika. Wypompowany szlam osadza się w filtrującym worku, który spoczywa w zbiorniku odpadów. Układ usuwania szlamu jest wyposażony w układ oczyszczania, obsługiwany przez sprężone powietrze i strumień wody. Nadmiar wody w zbiorniku przepływa przez 6 przegród separatora szlamu, a następnie usuwany jest do spływu.


Ciśnieniowy zbiornik ścierniwa
Maszyna jest wyposażona w ciśnieniowy podajnik ścierniwa. Pojemność zbiornika zależna jest od wielkości i modelu maszyny.


Dozownik ścierniwa
Dozownik ścierniwa zapewnia dokładne dozowanie ścierniwa do głowicy tnącej. Wieża dozownika posiada również elektroniczny czujnik wilgotności, który reaguje, gdy woda dostaje się w pobliże dozownika (back stop).


Pompa wysokiego ciśnienia
Podstawowym elementem maszyny Water Jet jest wysokociśnieniowa pompa, która generuje ciśnienie wody na wyjściu dysz od 4000 do 6000 bar.


Układ Sterowania CNC, program CAD/CAM
Jak każda maszyna sterowania numerycznie musi być wyposażona w układ sterowania numerycznego. Stosowane są standardowe systemy, takie jak; Siemens, Fanuk, NUM itp. Tablica sterująca jest wyposażona w terminale CNC i MDI oraz bezpośredni wyświetlacz efektywnego czasu pracy maszyny, dyszy, nastawianej kompensacji promienia strumienia wody tnącej (dyszy) podczas pracy jak również funkcję cofania się w programie. System sterujący jest oparty na standardowych kodach ISO. Tablica sterująca jest zgodna z dyrektywami 89/336/EEC odnośnie elektromagnetycznych zakłóceń jak również wymagań EMC z dnia 01.01.1996.


Program do tworzenia plików AutoCAD zawiera najbardziej podstawowe komendy CAD. Platforma ta ma możliwość czytania plików AutoCAD ( typ DXF i DWG ) i wspiera plotowanie rysunków.

 

39-fot14

 

 

39-fot16

39-fot17

 

39-fot18

 

Cięcie liniowe Cięcie kształtowe

 

39-fot15

 

39-fot19

 

39-fot20

 

 

39-fot21

 

39-fot23

 

39-fot22

 


Krojenie szkła promieniem laserwowym
Na uwagę zasługuje metoda krojenia z użyciem promienia laserowego. Ma ona aktualnie zastosowanie w procesie produkcji szkła gospodarczego metodą automatyczną. Głównie przy produkcji szklanek i kieliszków.


Tego typu wyroby po uformowaniu posiadają tzw. część kapową, która łączy wyrób z automatem formującym. Ta część stanowi odpad technologiczny i podlega odcięciu. Tradycyjna metoda jej odcięcia polega na zrobieniu rysy mechanicznie, za pomocą rysika lub kółeczka diamentowego i zadziałanie szokiem termicznym poprzez palnik kierunkowy.


Promień lasera może wykonać jedno i drugie. Stosowane są lasery C02 o mocy 100 i 200 W, posiadające układy optyczne koncentrujące wiązkę promienia laserowego tak, aby była bardzo wąska. W pierwszym etapie promień lasera wykonuje rysę na obracającym się wyrobie szklanym, w etapie drugim promień lasera o większej mocy podgrzewa tę rysę. Efektem jest pęknięcie szkła wzdłuż rysy i odpadnięcie części kapowej.


Tę metodę wykorzystuje już od ponad 10 lat belgijska firma ETS BIEBUYCK S.A. w swoich maszynach do obróbki szkła gospodarczego. Aktualnie pracuje ponad 100 laserów wykorzystywanych w tym celu.


Cięcie szkła piłami diamentowymi
Dyski z nasypem diamentowym potocznie nazywamy piłami diamentowymi. Jednak proces cięcia różni się znacznie od typowych pił do innych materiałów.


Tego typu narzędzia posiadają na obwodzie dysku zęby, które pozwalają na wybieranie materiału. W przypadku pił do cięcia szkła mamy do czynienia z dyskiem, na obwodzie którego znajduje się wieniec diamentowy o określonej wysokości i grubości warstwy diamentu. Wieniec może być z obrzeżem ciągłym lub też posiadać segmenty diamentowe.


Cięcie szkła piłami wymaga specjalnych maszyn. Powszechnie do szkła płaskiego są używane piły pionowe, które posiadają głowicę tnącą umieszczoną na ruchomym moście .

 

Cięcie szkła metodą frezowania
Zastosowanie sterowania numerycznego do maszyn szklarskich pozwoliło na znaczne poszerzenie ich możliwości. Ponad 15 lat temu powstawały pierwsze modele maszyn CNC mających zastosowanie w przemyśle szklarskim. Prekursorami w tej branży były takie firmy, jak: TECNOMETAL, INTERMAC, BAVELLONI.
Do nich dołączyły m.in. BOTTERO oraz DENVER, które również posiadają tego typu maszyny w swojej ofercie.


W początkowym okresie maszyny CNC posiadały możliwość poruszania się głowicy roboczej w 3 osiach: X, Y, Z. Dziś maszyny CNC posiadają głowice mające możliwość jednoczesnego poruszania się głowicy w osiach X, Y, Z oraz obrót głowicy na osi Y i Z.
To daje nieograniczone możliwości w zakresie stosowania wszystkich możliwych operacji wykonywanych na jednej maszynie.


Cięcie szkła metodą wykonania rysy
Obecnie jest to powszechnie stosowana metoda rozkroju tafli szklanych. Jest szybka, tania i efektywna. Cięcie szkła odbywa się za pośrednictwem obracającego się kółeczka, które wykonuje rysę na powierzchni szyby. Rysa, z uwagi na siłę docisku kółeczka, jest obrazem pęknięcia w głąb struktury szkła. Takie włamanie w taflę szklaną daje możliwość jego przełamania wzdłuż rysy przy użyciu minimalnej siły.


Rysa wgłębna jest istotą procesu. Powinna ona obejmować swą głębokością więcej niż połowa grubości krojonego Szkła i powinna być w kierunku prostopadłym do powierzchni. Tak wykonana rysa zapewnia łatwe wyłamanie oraz równą i bez większych wyszczerbień krawędź .


Poniższe zdjęcia obrazują nieprawidłową i prawidłową rysę. 


Niezbędne komponenty procesu cięcia
Liderem światowym w produkcji kółeczek do rozkroju szkła jest amerykańska firma FLETCHER TERRY.
Kółeczka FLETCHER TERRY są dostarczane do 60 krajów na kuli ziemskiej. Firma powstała w 1868 r. W tym czasie jako pierwsza w świecie opatentowała krojenie szkła kółeczkiem, jak również kółeczko wykonane z węglika spiekanego. Jako pierwsza opatentowała cięcie szkła w płaszczyźnie pionowej.


Na podstawie wielu analiz i testów firma produkuje kółeczka mające konkretne zastosowanie w zależności od warunków procesu.


Wyselekcjonowanie najlepszych parametrów procesu krojenia składa się z poniższych etapów:
1. Wyselekcjonowanie materiału kółka i osi oraz dobór w oparciu o grubość obrabianego szkła.
2. Wybór właściwej oprawki kółeczka: plastikowe, metalowe M1 czy ATF


Oprawka plastikowa

Oprawka M1 Oprawka ATF 3. Wybór typu mocowania oprawki, tzw. pillar post, dostępne są wszystkie standardy: BANDO, BAVELLONI, BILLCO, BOTTERO, BYSTRONIC, GED, GLASTON, GRENZENBACH, HEGLA, LISEC, OLBRICHT oraz inne, mniej znane marki.


Kółeczka krojące z węglików spiekanych
Dobór specjalnej kompozycji węglików spiekanych to tajemnica sukcesu FLETCHER TERRY. Receptura węglików zapewnia powtarzalność i wysoką jakość produkcji. Do rozkroju szkła zastosowanie mają węgliki drobnoziarniste.

1. Dobór średnicy kółeczka
W zależności od procesu oraz stosowanych maszyn do rozkroju dobieramy średnice kółeczka. Małe średnice zapewniają wysoka precyzję krojenia, szczególnie dotyczy to formatek kształtowych o małych promieniach cięcia. Z drugiej strony większa średnica kółeczka, to jego większa żywotność Poniżej prezentujemy podstawową gamę wymiarów kółeczek FLETCHER TERRY.

2. Dobór średnicy otworu mocującego.
W tym wypadku dobieramy średnicę wewnętrzną otworu, w którym będzie pracowała ośka. W głównej mierze jest to zależne od typu zastosowanej oprawki kółeczka.

3. Dobór kąta ostrza kółeczka
To bardzo ważna czynność, która zapewni nam bezproblemowe wykonanie rysy i łatwe obłamanie. W zależności od rodzajów cięcia – liniowe czy też kształtowe – kąty ostrza różnią się między sobą. Poniższe wykresy pokazują podstawowe współzależności.

4. Sposób ostrzenia kółeczka.
Bardzo istotną cechą kółeczka jest jakość ostrza. Ostrze jest szlifowane na specjalnych szlifierkach. Bardzo ważnym jest aby ostrze było symetryczne dla obydwu osi. Istotnym elementem jest też chropowatość obrzeża, czyli sposób jego wykończenia.


Kółeczka FLETCHER TERRY są wykonywane w 3 standardach, jako:

- CR (course grind) szlifowanie tylko zgrubne

- RG (regular grand) szlifowanie zgrubne + wygładzające

- PL (polished) szlifowanie wygładzające + polerowanie


Plastikowe oprawki krojące do szybkiej wymiany
Często na liniach produkcyjnych o działaniu ciągłym zachodzi konieczność szybkiej wymiany kółeczka tnącego w trakcie pracy linii. Zależy nam aby wymiana była przeprowadzona w jak najkrótszym czasie.
Tutaj przydaje się oprawka plastikowa. Oprawka jest wstępnie zmontowana, a jej wymiana odbywa się bardzo szybko.


Przy szybkiej wymianie ważnym czynnikiem jest montaż właściwego kąta ostrza. Oprawki plastikowe są oznakowane kolorami. Każdy kolor odpowiada kolejnemu kątowi ostrza. Dzięki temu jesteśmy pewni właściwego kąta, jak też mamy wgląd w prawidłowość montażu.


Metalowe oprawki do szybkiej wymiany
W szczególnych warunkach, zwłaszcza w przypadku przerw w dozowaniu oleju krojącego, oprawka plastikowa może ulegać uszkodzeniu. Przy braku oleju siły tarcia powodują wzrost temperatury i roztopienie plastiku.


Aby temu zapobiec mamy również system metalowych oprawek do szybkiej wymiany.


Metalowe oprawki do montażu kółeczek krojących
Najbardziej popularną oprawką metalową do montażu kółeczka jest system Mc Innes. Oprawka jest opisywana jako M1. FLETCHER TERRY produkuje również swoje autorskie wykonanie oprawki, model AFT (patent).
System AFT pozwala na lepszą stabilizację drgań podczas rozkroju oraz dokładne uszczelnienie oprawki, co zapewnia dokładne dozowanie oleju bezpośrednio na kółko i oś.


Osie dla kółeczek krojących
Osie kółeczek FLETCHER TERRY wykonuje z węglika spiekanego. Zapewniają one dłuższą żywotność, co w efekcie zwiększa żywotność kółeczka ponieważ prowadzenie kółeczka zapewnia precyzje mocowania w dłuższym czasie. Osie dostępne są w średnicach: d=1,37 mm oraz d=1,57 mm. Długości osi l=2,97/ 4,57/ 5,10/ 6,35/6,73/9,39 mm


Uchwyty dla oprawek kółeczek krojących (pillar post)
Producenci stołów do rozkroju szkła stosują różne rozwiązania dla mocowania oprawek z kółkiem krojącym. Stąd też wybierając rodzaj oprawki oraz rodzaj uchwytu musimy zwracać uwagę na rodzaj zastosowanego pillar postu.

 

FLETCHER TERRY stosuje następujące oznaczenia uchwytów pillar post. Ba (BANDO); Bav (BAVELLONI); Bi (BILLCO); BO (BOTTERO); By (BYSTRONIC); GED (GED); Gl (GLASTON); Gr (GRENZEBACH); He (HEGLA); Li (LISEC); Ol (OLBRICHT); Ta (TAMGLASS); OTH (inne) Przy wyborze uchwytów pillar post należy również brać pod uwagę, jaki rodzaj oprawki jest zastosowany.


Istnieje możliwość montażu różnych oprawek, dlatego należy to uwzględnić przy zamawianiu uchwytów. Ponadto dla maszyn BYSTRONIC występują uchwyty pillar post aluminiowe i stalowe. W Polsce kółeczka krojące oraz inne materiały firmy FLETCHER TERRY dostarcza firma IN-Vento s.c.


W przemyśle szklarskim metoda krojenia szkła poprzez wykonanie rysy jest jak dotąd najbardziej rozpowszechniona.


Duże nadzieje są wiązane z krojeniem bezstykowym za pomocą promienia laserowego ale, jak do tej pory, nikt nie znalazł skutecznego sposobu na jej wykorzystanie. Problem tutaj stanowi promień lasera, który jest niebezpieczny dla człowieka, ponieważ może skutecznie uszkodzić oczy. Główną trudność stanowi wychwycenie promienia lasera po wykonaniu operacji oraz wydajność procesu w przypadku szkieł o grubości powyżej 4 mm. Promień lasera traci bowiem swoją moc w przypadku szkieł o grubości powyżej 3 mm.


Stanisław Witek
IN-Vento s.c.
www.in-vento.eu

 

 

 

patrz też:

 


STAL-MET – waterjet kluczem do rozwoju firmy , Świat Szkła - portal

Wydajniej, szybciej i taniej , Świat Szkła 2/2013 

Akademia innowacji w Elblągu , Świat Szkła 1/2013 

Wwiercanie pulsacyjne to innowacja AWJ , Świat Szkła - portal

Olbrzymi waterjet już w Polsce , Świat Szkła - portal

MEGAJET tnie 30 cm stali , Świat Szkła 9/2012 

Cięcie wodą szkła , Świat Szkła 4/2012 

Kruche piękno i delikatna moc , Świat Szkła 3/2012 

Technologia cięcia wodą w architekturze i designie , Świat Szkła 3/2012 

Szkolenia WATERJET , Świat Szkła - portal

Dotacje na maszyny waterjet , Świat Szkła - portal

Nowa koncepcja stołu roboczego w cięciu szkła strumieniem wody , Świat Szkła 3/2011 

Enduro MAX - technologiczny przełom OMAX , Świat Szkła - portal

Pokaz maszyn waterjet do cięcia szkła , Świat Szkła - portal

Siła natury w służbie technologii , Świat Szkła 3/2010

MAXIEM - Cięcie wodą dla każdego , Świat Szkła - portal,

Podejmij wyzwanie OMAX i wygraj laptopa z oryginalnym oprogramowaniem  , Świat Szkła - portal,

Pompa do urządzenia waterjet , Świat Szkła - portal,

Waterjet - urządzenie do cięcia kamienia i szkła , Świat Szkła - portal,

Finezja w obróbce szkła, Dagmara Wynarska, Świat Szkła 12/2008

Coraz tańsza technologia, Marcin Cegielski, Świat Szkła 12/2008

Wycinarki wodne w branży szklarskiej , Andrzej Stryjecki, Świat Szkła 12/2007

WATERJET w SZKŁO SERVICE , Maciej Sztandar, Świat Szkła 12/2007

IDRO – centrum obróbcze w technologii waterjet , Świat Szkła 6/2007

Technologia i urządzenia WATERJET dla branży szklarskiej , Andrzej Stryjecki, Świat Szkła 12/2006 Świat Szkła 

Cięcie szkła strumieniem wody pod bardzo wysokim ciśnieniem , Andrzej Stryjecki,  Świat Szkła 1/2006,

Innowacyjna technologia cięcia szkła strumieniem wody , Świat Szkła 1/2006

 

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 9/2012

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik