Predavanje 4 OMD

  • View
    226

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Predavanje 4 OMD

48

4. SAVIJANJE (Bending) Savijanje spada u grupu postupaka tehnologije plastinog deformisanja koji se najee primenjuju. Omoguava izradu irokog asortimana proizvoda, sa dimenzijama od delova milimetra pa do nekoliko metara. Delovi sloenih geometrija izrauju se u vie operacija. Karakteristika procesa savijanja je, u veini sluajeva, lokalno plastino deformisanje. Deformisana zona tada obuhvata manji deo zapremine komada, mada ima postupaka gde se deformie kompletna zapremina (kruno savijanje na pr.). Savijanje se primenuje kako u serijskoj tako i u pojedinanoj proizvodnji. Polazni materijal (polufabrikat) je najee lim u vidu trake ili table, ali to moe da bude ica, pun profil, cev. Debljina limova za savijanje kree se od stotih delova milimetra pa do nekoliko desetina milimetara. Osnovni postupci savijanja su: 1. savijanje pomou alata na univerzalnim presama (ugaono savijanje), 2. profilno savijanje na specijalnim (abkant) presama, 3. kruno savijanje, 4. profilno savijanje pomou valjaka, 5. savijanje cevi, 6. savijanje delova manjih dimenzija (od traka i ice) na specijalnim mainama. 4.1 Ugaono savijanje Izvodi se najee u alatima postavljenim na univerzalne prese (ekscentarske, kolenaste, hidrauline itd.) ili na specijalnim presama. S obzirom na oblik i broj mesta savijanja moe biti: jedno dvo i vieugaono (sl. 4.1). Za jednougaono savijanje esto se koristi termin V savijanje ( sl. 4.1 i 4.2) ; za dvougaono U ili C savijanje ( sl. 4.1 i 4.3), a u primeni je i termin Z savijanje (sl. 4.1). Jasno je da se ostvaruju i najrazliitije kombinacije ovih osnovnih oblika.

Sl. 4.1 Razliiti prikazi ugaonog savijanjaS. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

49

Sl. 4.2 Faze procesa jednougaonog savijanja u zatvorenom alatu

Sl. 4.3 Faze procesa dvougaonog savijanja (slobodnolevo i sa draemdesno)S. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

50

Sl. 4.4 Slobodno jednougaono savijanje

Sl. 4.5 Jednougaono savijanje sa obrtnim pritiskivaem

Sl. 4.6 Jednougaono savijanje na primeru tzv. presavijanjaS. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

51

Alati (sl. 4.7 i 4.8) su po koncepciji slini alatima za prosecanje i probijanje. Razlika je u radnim elementima, ovde su to pritiskiva (savija, oblika) i matrica (kalup) za savijanje. Fiziki izgled savijenih komada dat je na sl. 4.9, 4.10 i 4.11.

Sl. 4.7 Primer alata za polukruno savijanje

Sl. 4.8 Primer sloenog alata za ugaono savijanje sa 4 savijene zoneS. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

52

Sl. 4.9 Fotografije delova dobijenih ugaonim savijanjem (a)

Sl. 4.10 Fotografije delova dobijenih ugaonim savijanjem (b)

Sl. 4.11 Fotografije delova dobijenih ugaonim savijanjem (c)S. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

53

4.1.1 Naponi i deformacije Pri savijanju se ostvaruju plastine i elastine deformacije, pri emu se tei da udeo elastinih deformacija bude to manji. Odgovarajui uzduni naponi imaju razliit karakter sa svake strane lima. U spoljanjoj zoni lima (prema radijusu rs na sl. 4.12 i 4.13) vladaju zateui naponi od kojih zavise granine deformacije (prekoraenjem maksimalno dozvoljenih zateuih napona dolazi do razaranja). U unutranjoj zoni vladaju pritisni naponi. U skladu sa naponima, slojevi materijala se u spoljanjoj zoni izduuju, a u unutranjoj skrauju. Geometrija savijene zone se opisuje sa parametrima prikazanim na sl. 4.12 i 4.13. To su radijusi ru unutranji, rs spoljanji, rn radijus neutralne ose, ugao savijanja i ugao savijene zone.

sl. 4.12 Delovanje uzdunih napona pri jednougaonom savijanju

s

o = 180 o o = 180 o ugao savijanja ugao savijene zone

ru rn rs

Sl. 4.13 Parametri u savijenoj zoni

S. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

54

Raspodela uzdunih napona po debljini lima se obino pojednostavljuje (sl. 4.14) tako to se zanemaruju mali iznosi deformacija i deformaciono ojaanje, a takoe vri linearizacija promene napona teenja.

K0

d)

+K1

Sl. 4.14 a) isto elastino savijanje; b) elastinoplastino savijanje bez deformacionog ojaanja; c) isto plastino savijanje bez ojaanja; d) isto plastino savijanje sa nelinearnim ojaanjem

4.1.2 Neutralna osa i razvijeno stanje S obzirom na prethodno pomenutu prirodu uzdunih napona koji deluju u savijenoj zoni i na ostvarene deformacije (izduenje vlakana u spoljanjoj zoni i njihovo skraenje u unutranjoj) mogue je zakljuiti da na jednom mestu po debljini lima postoji sloj materijala koji se nije ni izduio ni skratio, iako je promenio oblik (od ravnog u luni). Taj sloj se naziva neutralni sloj. Kod komada dovoljne irine umesto sloja, dovoljno je da se u reprezentativnom preseku definie neutralna osa, linija koja ne menja svoju duinu tokom savijanja (sl. 4.12 i 4.13). Poznavanje poloaja i nalaenje duine neutralne ose je vano zbog definisanja poetnih dimenzija komada pre savijanja (tzv. razvijenog stanja). Poluprenik neutralne ose zavisi od odnosa ru/s (sl. 4.13) i odreuje se prema izrazu:

rn = ru + x s

;

r x = f u s

x faktor pomeranja neutralne ose (empirijski podatak koji se bira iz preporuka)

za

ru s 10 ; x = 0,5 rn = ru + s 2 r za u = 0,1; x = 0,3 rn = ru + 0,3 s sS. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

55

Za opti sluaj savijanja poetna duina komada (L) jednaka je zbiru duina nesavijenih delova van zona savijanja i duina lukova neutralne ose u zonama savijanja. Odreuje se prema izrazu:

L = L NESAV + L SAV = l i +i =1

n

k i (rui + x i s ) ; i , [ o ] 180 i =1

li duine ravnih (nesavijenih)delova komada, n ukupan broj nesavijenih delova, k ukupan broj zona savijanja

Sl. 4.15 Savijen komad i razvijeno stanje (duina L=174,2 mm) 4.1.3 Momenti savijanja Pri savijanju razlikujemo momente spoljanjih sila (deformaciona sila, sile otpora, sile trenja itd.) i tzv. momente unutranjih sila, definisane na osnovu naponskog stanja. Iz jednakosti ovih momenata definie se potrebna deformaciona sila. Zavisno od veliine uzdunih napona po debljini lima postoje dva tipa savijanja: isto plastino i elastino plastino. Kriterijum za definisanje je vrednost odnosa ru/s prema sledeem:

ru b s2 a ) Za 5 ; M = R M n , Nmm s 4 ru b s2 b ) Za > 5 ; M = R P , Nmm s 4

isto plastino savijanje

elastinoplastino savijanje

n=1,6-1,8 faktor ojaanja; b irina savijenog komada Izjednaavanjem momenta unutranjih sila M i momenta spoljanjih sila M odreuju se sile savijanja F:

M = M FS. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

56

4.1.4 Minimalni i maksimalni radijus savijanja U velikom broju sluajeva tei se savijanju sa malim unutranjim radijusom ru ime se, pored ostalog, poboljava krutost komada. Meutim, smanjivanje radijusa dovodi do poveanja nepovoljnih zateuih napona u spoljanjoj zoni komada (na pr. sl. 4.13) sve do granine vrednosti radijusa iza koje dolazi do loma na komadu. Ta granina vrednost se naziva najmanji (minimalni) radijus savijanja i definie prema izrazu:

ru

min

= c s , mm

Faktor c zavisi od vrste materijala, stanja materijala i poloaja komada u odnosu na pravac valjanja polufabrikata. Poveavanjem unutranjeg radijusa ru smanjuje se stepen deformisanja pri savijanju i poveava udeo elastinih deformacija sve do granine vrednosti ru iza koje uopte i nema plastine deformacije. Ta druga dozvoljena ekstremna vrednost radijusa savijanja odreuje se prema izrazu:

ru

max

=

Es , gde je E modul elastinosti, s- debljina materijala, RP- granica teenja. 2R P

4.1.5 Elastina povratnost Ukupnu deformaciju pri savijanju gotovo uvek ini, pored plastinog, i elastini deo (posebno oko neutralnog sloja). Po oslobaanju savijenog dela iz alata elastine deformacije nestaju, to rezultira poveanjem ugla savijanja (sl. 4.16). Pojava je tetna i kompenzuje se raznim merama, kao to je izrada alata sa manjim uglom savijanja, kako bi komad posle elastinog vraanja imao zahtevane dimenzije.

Sl. 4.16 Elastina povratnost pri savijanju Veliina ugla zavisi od vrste materijala i stepena deformisanja pri savijanju. Postoje razni izrazi za odreivanje (o), a kao primer dat je sledei empirijski izraz, koji vai za lim od ugljeninog elika 0260:

= 0,43

ru 0,61 , o s

S. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

57

4.1.6 Momenti spoljnih sila i sile savijanja 4.1.6.1 Dvougaono savijanje Na sl. 4.17 data je shema leve polovine simetrinog komada koji se dobija dvougaonim savijanjem i trougao sila.

Fs sArM

R

R

f

Fs2

B2

FsrP B1FD 2

R

l

Sl. 4.17 Dejstvo sila pri dvougaonom savijanju Deformaciona sila savijanja FS moe da se odredi preko izraza:

FS =

2M (1 + sin ) l

Moment spoljanjih sila M uvek je jednak momentu unutranjih sila i odreuje se prema izrazima u pogl. 4.1.3. Veliina l naziva se krak savijanja i predstavlja zbir radijusa matrice rM, radijusa pritiskivaa rP i debljine lima s:

l = rM + rP + s .Prethodni izraz, egzaktno posmatrano, vai samo za ugao od 90o, ali se u praksi sa manjom grekom koristi i za druge uglove dvougaonog savijanja. Ako postoji dejstvo draa, sila FS se poveava za intenzitet sile dranja. U sluaju postojanja zavrnog poravnavanja (kalibrisanja) na ravnoj povrini dna komada i intenzitet sile kalibrisanja ulazi u ukupan iznos merodavne deformacione sile. Uopte, sila kalibrisanja je jednaka:

Fk = p k A k , gde su pk, Ak specifini pritisak i povrina kalibrisanja.S. Aleksandrovi Proizvodne tehnologije

58

4.1.6.2 Jednougaono savijanje u zatvorenom alatu Postupnost procesa jednougaonog savijanja u zatvorenom alatu da ta je na sl. 4.2. Raspon izmeu taaka oslanjanja se smanjuje od l1 do lk. Promena sile savijanja zavisno od hoda pritisk