Experimentální metody (FSI-HE1)

Akademický rok 2023/2024
Garant: Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty se specializovanými experimentálními metodami, které jsou nutné pro posuzování funkčních vlastností řezných a tvářecích nástrojů, obrobitelnosti a tvařitelnosti materiálů ve výrobní a výzkumné sféře. Zdůraznit význam a použití technických měření a zkoušek pro rozvoj oborů technologie obrábění a tváření.
Výstupy studia a kompetence:
Student je schopen tvůrčím způsobem se podílet na provádění a vyhodnocování potřebných experimentů v technologických procesech obrábění a tváření. Má přehled o potřebných měřících metodách a měřících zařízeních s automatizovanými výstupy a hodnocením pomocí výpočetní techniky.
Prerekvizity:
Předpokládají se znalosti z teorie a technologie obrábění a tváření, základů metrologie (se zaměřením na měření geometrie) a měření teplot a mechanických veličin (tenzometrie).
Obsah předmětu (anotace):

Předmět se zabývá základními metodami měření a vyhodnocování průvodních jevů obrábění a tváření. Jde o mechanické zkoušky, kvalitativní a kvantitativní hodnocení opotřebení, měření řezných sil a odporů, tvářecích a vyhazovacích sil, přetvárných odporů, rychlostí deformace, teplot a tepla, kmitání, a to z hlediska jednotlivých metod obrábění, tváření a pracovních podmínek nástroje (použití dynamometrů, kalorimetrů, různých snímačů a přístrojů na zpracování signálů). Dále pojednává o využití světelných a elektronových mikroskopických metod vyhodnocování morfologie povrchů nástrojů a obrobků.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkami pro udělení zápočtu jsou prezence ve cvičení, splnění zadaných úkolů a odevzdání písemných protokolů v předepsané obsahové a grafické formě. Pokud tyto podmínky student nesplní, může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínky.
Zkouška ověřuje teoretické znalosti přednesené problematiky z oblasti obrábění a tváření současně, je písemná a ústní. Hodnotí se klasifikačním stupněm ECTS. Při klasifikaci lze přihlédnout k tomu, jak je student hodnocen vedoucím cvičení.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičení je povinná.
Vedoucí cvičení provádí pravidelnou kontrolu přítomnosti studentů. Jednorázovou neúčast je možno po dohodě nahradit cvičením s jinou skupinou nebo zadáním náhradní úlohy. Delší neúčast se nahrazuje podle pokynů vedoucího cvičení.
Docházka do cvičení je pravidelně kontrolována a účast ve výuce je zaznamenávána.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

1.Kmitání (principy, experimentální zařízení, snímače, přístroje pro zpracování signálů)


2. Řezné síly a odpory (dynamometry, snímání a vyhodnocování veličin, zpracování údajů)


3. Opotřebení nástroje (kritéria, měřicí metody a zařízení, zpracování naměřených hodnot), kompletní hodnocení vlastností řezných nástrojů


4. Mikroskopické metody (analýza morfologie povrchu nástroje a obrobku na elektronovém řádkovacím mikroskopu - EŘM)


5.Teplo a teplota, měření vysokorychlostních dějů (měřicí metody, snímací přístroje, zpracování naměřených hodnot)


6. Demonstrace praktického využití experimentálních metod v průmyslové praxi


7.Experimentální technologické zkoušky objemové tvařitelnosti


8.Zkoušky pro zjišťování koeficientu tření a vlivu maziv ve tváření


9.Experimentální zjišťování mechanických vlastností materiálů za dynamických podmínek zatěžování


10. Demonstrace praktického využití experimentálních metod v průmyslové praxi


11.Měření tvářecích sil, zjišťování napjatosti za vyšších rychlostí deformace


12.Zjišťování přetvárných odporů za vyšších rychlostí deformací


13. Experimentální ověření dynamických dějů pomocí numerické simulace
    Laboratorní cvičení

1.Měření opotřebení nástroje v průběhu funkce a vyhodnocení hodnot
2.Zpracování závislostí trvanlivost-řezná rychlost z hodnot opotřebení
3.Analýza řezných vlastností vrtáků
4.Analýza řezných vlastností fréz
5.Měření krouticího momentu při řezání závitu maticovým závitníkem
6.Analýza energetických a tepelných jevů při broušení
7.Analýza vlastností řezných kapalin
8.Komplexní pěchovací zkouška a vyhodnocení přetvárných odporů, přetvárné práce a rychlostí deformace
9.Zjišťování součinitele tření během tvářecího procesu
10.Vyhodnocení přetvoření metodou makrosítí
11.Zjišťování rázových sil a napětí při Taylorově testu
12.Provedení Taylorova testu na pneumatickém kanónu a jeho vyhodnocení
13.Zjišťování dynamických mechanických vlastností materiálů metodou Hopkinsonova testu
Literatura - základní:
1. FOREJT, Milan, HUMÁR, Anton, PÍŠKA, Miroslav a Libor JANÍČEK. Experimentální metody. [online]. Studijní opory pro magisterský studijní program 23-01-T Strojní inženýrství, obor strojírenská technologie - obrábění - tváření, svařování - management, VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2003 -doplněna 2019. Dostupné z: http://ust.fme.vutbr.cz/tváření/opory-save/Experimentální_metody_he1.pdf.
2. FOREJT, Milan a Miroslav PÍŠKA. Teorie obrábění, tváření a nástroje. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2006. ISBN 80-214-2374-9. ( dotisk 2008, 2012, 2015, 2018)
5. ASM handbook. Vol 8. Mechanical Testing. Materials Park, Ohio: ASM International, 1985. 892 p. ISBN 0-87170-708-X.
6. MEYERS, Marc A. Dynamic behavior of materials. New York: Wiley, c1994. ISBN 0-471-58262-x.
Literatura - doporučená:
1. MELOUN, M., MILITKÝ, J. Statistické zpracování experimentálních dat. PLUS s.r.o. Praha, 1994. 839 s. ISBN 80-85297-56-6.
2. SMITH, G.-T. Cutting Tool Technology - Industrial Handbook. Springer-Verlag London Limited. United Kingdom. 2008. 597 pp. ISBN 978-1-84800-204-3.
3. STAHL, J.-E. Metal Cutting Theories and Models. GB Seco Tools AB. 02858870 ST20126371. 2012. 580 pp. ISBN 978-91-673-1336-1.
4. FOREJT, Milan, HUMÁR, Anton, PÍŠKA, Miroslav a Libor JANÍČEK. Experimentální metody. [online]. Studijní opory pro magisterský studijní program 23-01-T Strojní inženýrství, obor strojírenská technologie - obrábění - tváření, svařování - management, VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2003 -doplněna 2019. Dostupné z: http://ust.fme.vutbr.cz/tváření/opory-save/Experimentální_metody_he1.pdf.
5. MEYERS, Marc A. Dynamic behavior of materials. New York: John Wiley and Sons., c1994. 668 p. ISBN 0-471-58262-X.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-STG-P prezenční studium STG Strojírenská technologie -- zá,zk 5 Povinný 2 2 Z