Detail předmětu

Experimentální metody

FSI-HE1Ak. rok: 2026/2027

Předmět se zabývá základními metodami měření a vyhodnocování průvodních jevů tváření a obrábění. Jde o mechanické zkoušky, kvalitativní a kvantitativní hodnocení opotřebení, měření tvářecích sil, přetvárných odporů, rychlostí deformace, teplot a tepla, kmitání, a to z hlediska jednotlivých metod tváření, obrábění a pracovních podmínek nástroje (použití dynamometrů, kalorimetrů, různých snímačů a přístrojů na zpracování signálů).

Součástí předmětu jsou také tribologické zkoušky tvářecích technologií s důrazem na environmentální udržitelnost maziv, zahrnující hodnocení tření, opotřebení a mazacích mechanismů v různých podmínkách tváření, analýzu ekologicky šetrných maziv a jejich vlivu na energetickou náročnost a životnost nástrojů.

Dále pojednává o využití světelných a elektronových mikroskopických metod vyhodnocování morfologie povrchů nástrojů a obrobků.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Příslušnost k typu studijního programu

magisterský navazující

Garant předmětu

doc. Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie (ÚST)

Vstupní znalosti

Předpokládají se znalosti z teorie a technologie obrábění a tváření, základů metrologie (se zaměřením na měření geometrie) a měření teplot a mechanických veličin (tenzometrie).

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

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.
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.

Učební cíle

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.
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.

Studijní opory

 http://ust.fme.vutbr.cz/tvareni/studium/index.php?stranka=opory a E-learning

Základní literatura

ASM handbook. Vol 8. Mechanical Testing. Materials Park, Ohio: ASM International, 1985. 892 p. ISBN 0-87170-708-X. (EN)
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) (CS)
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. (CS)
MEYERS, Marc A. Dynamic behavior of materials. New York: Wiley, c1994. ISBN 0-471-58262-x. (EN)

Doporučená literatura

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. (CS)
MELOUN, M., MILITKÝ, J. Statistické zpracování experimentálních dat. PLUS s.r.o. Praha, 1994. 839 s. ISBN 80-85297-56-6. (CS)
MEYERS, Marc A. Dynamic behavior of materials. New York: John Wiley and Sons., c1994. 668 p. ISBN 0-471-58262-X. (EN)
SMITH, G.-T. Cutting Tool Technology - Industrial Handbook. Springer-Verlag London Limited. United Kingdom. 2008. 597 pp. ISBN 978-1-84800-204-3. (EN)
STAHL, J.-E. Metal Cutting Theories and Models. GB Seco Tools AB. 02858870 ST20126371. 2012. 580 pp. ISBN 978-91-673-1336-1. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-STG-P magisterský navazující

    specializace STG , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CZS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Milan Forejt, CSc.
doc. Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.
Ing. Zdeněk Fiala, Ph.D.

Osnova

  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. Tribologické zkoušky tvářecích technologií s důrazem na environmentální udržitelnost maziv
  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

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.
Ing. Zdeněk Fiala, Ph.D.
Ing. Petr Svoboda
Ing. Hana Zatloukalová

Osnova

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. Tribologické zkoušky tvářecích technologií s důrazem na environmentální udržitelnost maziv
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

Tento předmět vznikl za podpory projektu Akcelerace zelených dovedností a udržitelnosti na VUT v Brně s reg. č. NPO_VUT_MSMT-2143/2024-5.