Proces dubokog izvlačenja

I

I l. Osnovne kqrokteristike proceso izvlodenjo

Duboko izvladenje spada u obradu metala plastidnom deformacijom. Obrada seobi6no vrSi u hladnom stanju, a u posebnim sludajevima i u vruiem stanju.

MaSine za duboko izvladenje su prese (krivajne ili hidraulif'Ui1. Za dubokoizvladenje materijal ima podetni oblik ravne plode koja se nazivaplatina i moZe imatioblik kruga, kvadrata, elipse i slidno. Iz ovih ravnih ploda se, procesom dubokogrzvla(,enja, dobivaju posude sa zatvorenim dnom, za razliku od izvladenja kod kojegse iz Sipkastog materijala redukcijom prednika dobiva Zica.

Dva osnovna nadina dubokog izvlalenja su: da debljina materijala pri dubokomizvladenju mole ostati ista, ili da se moZe vrsiti stanjivanje zidova.

Proces dubokog izvladenja se moZe predstaviti kao Sto je pokazano na narednojslici.

Slika l.l Proces dubokog izvlaienja; 1-izvlakaE,2-prsten za izvlaienje,3-ploda drZaCa lima,4-platina, S-gotov komad

Platina 4 prednika D i debljine s se postavlja na prsten za izvladenje 2. poddejstvom sile F izvlaka(, 1 uvladi platinu u prostor izmedu izvlakada i prstena. Radispredavanja gulvanja lima i stvaranja nabura, platina se pridrZava plodom drLadalima3 silom F6. Gotov komad 5 je cilindridna posuda sa dnom visine h i prednika d, sadebljinom zida koja je jednaka podetnoj.

Proces stvaranja posude moZe se geometrijski objasniti tako, Sto se kruZna platinaprednika D i debljine s podjeli na n dijova prstanasto na razmaku D-d, pri demu sedobijaju pravougaoni (a) i trouglasti elementi (b). Ako se po obodu isijeku ovitrouglasti elementi kao suvi5ni, onda ie pravougaoni elementi, zajedno sa neisjedenimdnom, oformiti posudu. Ovim smo, jednostavnije redeno, napravili razvijenu mreZucilindridne posude.

Neka je:zrdn=-s

n - broje elemenata prstenastog dijela platined - unutra5nji prednik posude

Konstrukcija alata- Maturski rad

w*t#"LJT,J I

Wdr!(Scnf e

.',ffi"

Slika 1.2 Prikaz nastajanja cilindridne posude

Od pravougaonih elemenata ie su oformiti visina posude hu, a od trouglastihelemenata dio omotada posude visine h6. Ove visine se mogu odrediti iz uslovajednakosti zapremina trougaonih, odnosno pravouglih elemenata i zapremine omotadahu, odnosno h6.

ltAos = rdh"s

. D-d rdAo2n

Tako se dobija izraz za visinu hu:

, A. D_dn =n:'td2Slidno se dobiva i visina h6:

nAu = rdhus

A,- 1 D-d n(o-a)22

Te se dobiva:

h.= n o.-(o-a)=" ltd" 4dUkupna visina posude je tada:

h=ho*hr,= D2 -d',4d

Zakljudujemo da duboko izvladenje vrSi u uslovima sloZenog naposnog stanja jerse, usljed dejstva izvlaka(,a na dno posude, u omotadu javljaju radijalni naponiistazanja, zatim se, usljed istiskivanja trouglastih elemenata, javljaju tangencijalninaponi pritiska, zatim se javljaju dodatni naponi na limu usljed pritiska drlada lima inaprezanja omotada posude usljed savijanja lima preko ivice prstena za izvladenje.

Konstrukcija alata - Maturski rad

2. Odredivonje dimenzijo plotine

ovdje se radi o rotacionom tijelu kod kojeg se ne mijenja debljina lima. Zato sepri odredivanju dimenzijaplatine postavlja ui* da je zapremina piatine v lkoia imakruZni oblik), jednaka zapremini gotovogkomada V*, odrts.ro,Ll _ r,ry _yk

ne mijenja debljin materijala onda se ovaj uslovpovrSina:

Ako se pri dubokom izvladenjupojednostavljuje i svodi na jednakost

As: Aos

Odnosno:/- /1r

- lLk

Povr5ina kruZne platine je:

Sada je problem odreditisloZenog oblika podijeliti

ik platine dat izrazorn:

Slika 2.1 Dimenzije platine za rotaciona tijela

. rD2A-

4Te je predn

o=@!E

povrSinu Ap. Zbogtoga je najbolje (ako je moguie) tijelopovr5ina poznatih

geometrijskih oblika tako da je

Ao =tA,i=l

Odnosno:

na niz parcijalnih rotacionihukupna povr5ina komada:

D_

Medutim, najjednostvanije je povr5ine izradunati po Guldenovim pravilima zapovr5ine rotacionih tijela kao:

11- elementarne duZine izdjeljenog profila elemenentari- udaljenost teZi5ta elementame duZine od ose obrtnjaNa osnovu ovoga se dobije prednik kruZne platine, kako slijedi:

Ao =2nfl,r,i=l


III-]

IIIIIIII,

IIIIIIII1II

/rD2 gn = Ao =2trfl,r,.t

l=l

Odnosno:

Nakon obrade izvladenjem, gornji rub omotada posuda ne6e biti potpuno ravan.Javljaju se karakteristidna izduLenja koja se nazivaju uSi izvladetr;a. dmatra se da jeosnovni uzrok ovoj pojavi anizotropija materijala. Zbog toga se radni predmet nakonizvla&nja mora poravnati, dime se skraduje visina radnog komada. Zito se prilikomproraduna dimenzija platine uzima u obzir i tzv. dodatak za obrezivanje. prema tome,visina izvudenog radnog komada mora se uveiati za dodatak na obrezivanje.

Kod cilindridnih posuda visina h, na osnovu koje se dobije prednik platine, dobijese kao:

h=4+LhH6 - visina gotovo komadaAh - dodatak za obrezivanje, koji se odreduje prema tabeli 42 l2l, a prema slici

2.2.

he

hA&d

t-

- vhina obrcs. kom.

- vi.'[a izvuI. kon.

- dodatit( aa obrz,

- pre&rik lrornada

Slika 2.2 Dodatak za obrezivanje

Iz pomenute tabele na osnow poznatih podataka oditavamo:Ah:6 mm, odnosno:h:98 mm.Zanal sludaj parcijalne duZine i rastojanja su:

L =94,5 ntrn

4=14mml, = 5,5 mm

rz =17,23 mm

lt=9 mm

rr:4r5 mm

Odnosno, prednik platine je:

D= =106,78mmNaravno, debljina platine ostaje ista kao i kod podetnog materijala:s=1,5mm


q

!I!!1

I1

II-l

1

IIII1

1

1

J

3. Odredivonje brojo operocijo

Prema velidini deformacije koja se mora izvr5iti u procesu izrade neke posude,odredujemo i potreban broj operacija izvla&nja. zapiavo, sto god je ve6i odnosprednika platine D prema predniku gotovog predmeta litita :.t;, to ee llti potrebno iviSe operacija.

-.n -,, d'

. *E 'd'-d,-* ttl*" ffiT ll]l

{s*${]r+lr. Slika 3.1 Operacije izvtadenja

Broj operacija n odreduje se na osnovu prednika komada za n-tuoperaciju, to jest:d, = mrdr-,

Jer je odnos izvladenja mnzan-tu operaciju dat obrascem:d

m - ---!t-,tdn-l

B roj operacij a izvlade nj a (izv eden matematidki ) .i e :

n =rrlogd,, -logmrDlogm,,

Odnosi izvladenja se odreduju prema tabeli 45materijala:

," = ll ooyo = t'5 r ooyo =0.015D 106,79

Sadaiz tabele 45 oditavamo:

l2], na osnovu relativne debljine

m, =0163

m, = 0182

m, = 0,84

mo = 0,86

ms =0,88Srednj i odnos izvladenja je:

*", =vzs !:!!t s !z- 0,82 + 0,84 + 0,86 + 0,88

= 0,g5'r/44Broj operacija je sada:

, log 28 - log (0,63 . I 06.78)

-=u

log 0,85

Konstrukcija al.ata - Maturski rad

Prednik posude nakon prve i ostalih operacije izvladenja je:d, = m,D = 0,63 .106,78 = 67 ,27 mm

d, = mrd, = 0,82. 67,27 = 55,16 mm

d. = mrd, = 0,84 .55,16 = 46,34 mm

do = mod, = 0,86 .46,34 = 39,85 mm

d, = mrdo = 0,88.39,85 = 35 mm

do=28mmKako su svi prednici odredeni prema tabelarnim odnosima m1, ond& nema potrebe

za dodatnim provjerama.Ovime smo odredili sve prednike nakon svih operaclja rzvlatenja i broj

izvla(,enja. Ovo je potrebno za odredivanje tehnoloSkog postupka i2vla&nji,konstrukciju ma5ine i odredivanje sila izvladenja.

Mi 6emo maSinu za imlalenje posmatrati kao maSinu za prvu operaciju izvladnja,kako ne bismo bespotrebno komplikovali konstrukciju alata iiehnologij eizrade,jeitone obuhvata predmet Konstrukcij a alata. U sludaju da nam alat budi konstruisan zasve operacije dubokog izvladenj4 imali bismo zapravo konstrukciju alata zaprosjecanje-duboko izvladenje. Morali bismo radunati dimenzije trake, konstruisatimehanizam za pomoino kretanje trake i joS niz drugih stvari.


4. Deformocije pri izvlodenju

Kod obrade dubokim izvladenjem deformacija se moZe izraziti preko odnosarzvla(,enja m. Svaka operacija ima svoj odnos izladenja. Na primjer, za prvu operacijurzvla(enja

d,m,:J,Ddy - prednik posude nakon pryog izvlaienjaD - prednik platine, odnosno podetnog oblika materijalaZa drugu operaciju izvlalenja odnos izlatenja je

d,fll. =:'dld2 - prednik posude nakon druge operacije izvladenjaZan-tu operaciju izvla&nja odnos izvla(,enja bi bio:

dmr=*

d r_t

dn - n-ti prednik posudedn-r - (n-l)-vi prednik posudePrema tome, bilo koji odnos izvladenja moZe se pisati:

dl/1. = ----J-' d,_,

Gdje i ide od 1 do n.Prethodni obrazac vaLi za izvladenje cilindridnih posuda.Pri izvladenju kvadratnih posuda stranica .,a" iz platine u obliku kruga prednika D,

odnos izvla(rcnja se odreduje po obrascu:4a ,n_a*0" = oD-

l,/- | -Pri izvladenju pravouglih posuda dimenzij a axb, iz elipsastih (ovalnih) platina

dimenzija Lu"Lb, odnos izvladenja se odreduje prema obrascu:

_ 2(o*b) _1 .1 e+b'r= o!fr=t,zt LJh

2

Obrasci zdtrtpy i mo izvedeni su na osnovu:d. trd,

m,=J'DlrD*-d'-ftd'n

d, -, nd n_t


llll

llll],

l

5. Silo izvlodenjo

Odredivanje sile izvladenja je vrlo komplikovano jer se duboko izvladenje vrSi uuslovima sloZenog naponskog stanja (kao Sto je redeno u karakteristikama u dijelu 1).

Sa dovoljnom tadno5du sila izvladenja kod izvladenja cilindridnih posuda se moZeizra(unatt po obrascu:

- zaprvu operaciju izvladenja F = ndrso,,k, fNl- zaostale operacije izvladenja F = rd,soo,ft, [N]Koeficijent ky odreduje se prema tabeli 50l2l, a keoficijent k2 se odreduje prema

tabeli 5l l2l.Zapwu operaciju 6e biti sila izvladenja:

Ft : 7r '67,27'1,5 '340'0,56 = 60,36 kN

Za drugu i ostale operacije izvladenja:Fz = 7T '55,16'1,5 '340 '0,52 = 46 kN

Ft = Ir '46,34'1,5'340 '0,32 = 23,76 kN

Fq = 1T' 39,85 ' 1,5 ' 340 '0,28 = 17,88 kN

Fs = lr '35'1,5 '340'0,20 = 11,22 kN

Fo = 7T '28 '1,5 '340 '0, 1 J = 6, 73 kN

Vidimo da nam je najve6a sila pri prvoj operaciji, i ona 6e nam biti mjerodavna za

odredivanje dimenzija alatar standardnih dijelova alata. Standardni dijelovi alata su

vodice, opruge i veze sa presom.

ll

llII,l'It


IIIlI-11

-ll

IIIIII1

IIIIIltl

6. Prorodun elemenoto olotq

6.1 Prstenovi za izvladenje

Prolrl prstena za izvla(,enje je veoma valan i bitno utide na kvalitet izvudenogkomada, stepen deformacije, kao i velidinu sile. U alatima za duboko izvladenje danasse upotrebljavaju tri razlidite vrste profila prstena zaizvla&nje, i to:

- profil sa radijusom (slika 6.1, a)- profil sa konusom (slika 6.1, b)- profil sa traktrix krivom (slika 6.1, c).

ol .b] c)

Slika 6.1 Profili prstena za izvlaienje

Prsten za izvlalenje sa radijusorn ry najde5ie se upotrebllava za I operacijuizvladenja bez promjene debljine materijala, sa ili bez drlada. MoZe se koristiti i zasljede6e operacije imlaEenja sa drZadem lima, kada se radi bez drLada lima, dok zasljedede operacije izvlalenja sa drZadem lima bolji kvalitet daje prsten zaizvla(enjesa konusnim profilom.

Prsten za imlalenje sa radijusom se moZe upotrebljavati ponekad i za prvuoperaciju izvladenja sa redukciom debljine zida, madaje bolji, za ovaj sludaj, prstensa traktrix krivom.

Prsten sa radijusom, za sljedeie operacije izvla(,enja sa redukcijom debljine zida,ne dolazi u obzir.

Radijus prstena zaI operaciju moZe se odrediti prema obrascu:

,r, = 0,8r[D 4r), = qg@ = 6,2 mm

Sklopni crteLalatai elementi alata(,e biti nacrtant zaprvuoperaciju izvlad,enja.Zan-tu operaciju izvladenja radijus prstena se raduna kao:

,r, =0.8r1(d*3,),Radijusi zaobljenja ploda za izvlalenja pravougaonih i ostalih nerotacionih tijela

radunaju se po obrascima koji se mogu pronadi u literaturi [1], a ovdje ne6e bitinavedeni.

Za naredne operacije izvladenja bez redukcije debljine zida koristi se prsten za

izvladenje sa konusom, a ugao nagiba konusa je naj6e56e 40o do 45o.

Formiranje profila traktrix prstena je sloZena matematidka operacija. Traxktrixa jeinade envolventa hiperbolne landanice. Nudi najoptimalnije uslove rzvla(,enja,narodito kada se deformacija vr5i i po predniku i po debljini zida.

t'L


E

Ht",I

!!lIIIIIIlI

6.2 Zazori i tolerancije izrade alata

Izmedu prstena za izvlalenje prednika dyodredena ravnomjerna zradnost f (slika 6.2, a).

t -d, -d,t- 2

i izvlakada prednika d5, morir postojati

+-*l.+-+{

#xluit<?-{-.

wc)

Slika 6.2 Zazor kod izvladenja

Dvostruka vrijednost zazora f naziva se zMor i oznatava se sa z, pa je:z=2f=dr,-d,Velidina zradnosti se prema raznim autorima razlidito izradunava, ali se moae

radunati i kao:

.f = s +rJrGf- zradnosts - debljina limac - koeficijent dije se vrijednosti mogu prona6i u literaturi [1].Suvi5e male vrijednosti f dovode do trganjakomada pri dubokom izvladenju, kao i

poveianje potrebne sile izvladenja. S druge strane, veca zradnost uzrokuje pojavugulvanla lima. Na osnovu odredene vrijednosti f, odnosno z,vrli se dimeniionisanjealata i to u zavisnosti od toga da li je potrebno izraditi komad sa tadnim vanjskim iliunutra5nj im dimenzij ama.

Slika 6.3 Odredivanje dimenzija alata: a) tolerisan je vanjski preinik, b) tolerisan jeunutra5nji preinik

ai

Konstrukcija alata- Maturski rad l0

-lJ

,l:ib

l

a!

\,

-lE

Ovdje je precizirano da se radi o tolerisanom vanjskom predniku, sad = 0,05 mm.U tom sludaju, sa slike 6.3 moZemo odrediti sve potrebne dimenzije tolerancije

izvlaka(,a i prstena za izvla(enje.Prednik prstena se uzima jednak najmanjem predniku predmeta, tj. d,-5, a

prednik rzvlaka(,a je zaiznos velidine zazoramanji od prednika prstena:d, = d, - 6 =28-0,05 =27,95 mm

ds=du-zGdje je:

z = 2f = r(r*rJror) =2(r,s+ o,o+Jru15) = 3,3 mm

Paje:ds =27,95-3,3=24,65 mm

Najveia dimenzija prstena zaizvladenje je:d r^^ = d, * 5r, = 27 ,95 + 0, ll = 28,06 mm

Naj manj a dimenzij a izvlaka(,a:

d.\',.in = d, - 5, =24,65 -0,07 =24,58 mmGdje su:dy - nazivni prednik prstena zaizvla(enjed5 - nazivni prednik izvlakatadu - nazivni vanjski prednik predmeta6 - izradna tolerancija predmeta6v, 6s - izradne tolerancije prstena i izvlakala. uzimaju se iz tabelaSve ovo se odnosi samo na zadnju operaciju izvladenja, kada dobijamo i konadne

dimenzije predmeta koji izradujemo.

6.3 Driad lima

DrLa(, lima djeluje na povr5inu lima koja se izvladi odredenim pritiskom i timespredava obrazovanje nabora. Sada je potrebno odrediti pod kojim uslovima jepotreban drZad lima i izvrSiti njegovo dimenzionisanje. Pritisak drLada mora bitidovoljno visok da sprijedi stvaranje nabora, ali se mora pazitr da taj pritisak ne budeprevelik, jer moZe doii do trganja materijala.

Uslov neophodnosti upotrebe drLa(a lima zavisi od relativne debljine lima s, i ododnosa izvladenja m. Zato se moZe reii da se komadi mogu izvladiti bez drLa(ahmaako su ispunjeni uslovi:

a) zaprvu operaciju izvladenja

r,, :{ 100%=, ^1,,5-^100%=1,4%o>2% i n, =4=0,63> 0,6'' D 106,79 DVidimo da 6e trebati koristiti drLa(,lima,jer prvi uslov nije ispunjen.b) za sljedede operacije izvladenja

s,, = * 1 00yo = ++rcI% = 2.22yo > 1.5oA i *, -4 = 0, 82 > 0, gt z dt 67.41 ' d,

Vidimo da nam za drugu operaciju nede trebati drla( lima. Kako su svi ostaliodnosi ve6i od 0,8, i kako su nam svi odnosi s6>1,5olo, vidimo da nam ne6e trebatidrLadi lima ni zaostale operacije.

Konstrukcija alata - Maturski rad ll

+

--

l

-,

a

ti

-r'

a

I

Ir

l)tl

Ia

'l)ll

l),

ltl

I

)

lIIl

I

J

I

Sila drZada lima odreduje se na osnovu potrebnog pritiska i razlikuje se za prvuoperaciju i naredne operacije izvladenja.

PovrSinski pritisak drLala lima za prvu operaciju izvladenja odreduje se poobrascu:

P,=o"lQ_,) . #]",L\ d,

Odnosno:

p,t, = o.rtl( ++-,')' * !!1.340 :36.32 MpaL(67.4r ) 2oo l,sl - "

Istovremeno, ovaj pritisak djeluje na puvr5ini:

t, = f,lo' - (d no, + 2r,,)' l= [] 072 - (67, 28 + 2. 6,4, f= 4. 006 mm2

onda sila drZada zaprvuoperaciju izvla&njaodreduje se kao:Fa = Atpa = 4.006 .36,32 = i45,5 kN

6.4 lzvlakad

Naravno, potrebno je da i sam izvlaka( ispunjava neke karakteristike. Najprije,njegova duZina punog profila mora biti nesto duZa od same neobrezane visinekomada, i mora imati radijus zaobljenja na vrhu koji se raduna kao:

d, - d. 67.27 -55.17l'tr= 2-=- 2 =6ntm

Ostali radijusi zaobljenja vrha izvlakada se radunaju kao:d.-d, 55.17 -46.34rrr=--T-=

2 =.l..lmn:

.. d.-do 46.34_39,9'\.r:- =J.zfflIft'\) 2 2

e)-")

_ _do-ds _39,9-35.1 ^ ^,-,,r'r -- --.T tlull22_ _dr-d6 _35,1_30,9 ^ .,_-.-,rss=1-=

2 =2,zrnm

rsa = 2 mm , jer mora odgovarati konadnom izgledu predmeta.

6.5 Vodice. Rukavac

Dimenzije rukavca biramo iz tabele 37 l2l, a stubne vodice i dahure prema tabeli34 l2l. To su sve standardizovani dijelovi, koji se biraju na osnovu potrebne sileizvla(,enja.

Konstrukcija alata- Maturski rad l2

1.

2.

3.

I

I

a

I

I

I

I

I

a

I

j

a

I

2

I

I

I

.

a

I

-

I.

l

i-i

7. Lileroturo

dr. Binko Musafia: Obrada metala plastidnom deformacijom; Sarajevo, 1978.D2evad HodZi6: Konstrukcija alata; Sarajevo, 1987.Predrag Stankovic: Ma5ine alatke; Beograd, 1962.

Konstrukcija alata - Maturski rad l3

tJ.

_.1

8. Sodrioj

Ost towg KARAKTERISTIKE pRocESA tzvLRieN:aOonnotveNrE DIMENZIJA pLATINE

ODREDIVANJE BROJA OPERACIJA

DEFoRMACUT pRr zvr_aitNJu..............

Pnonaemr ELEMENATA ALATA6. 1 Prstenovi za izvla(enie..6.2 Zazori i tolerancije izrade alata6.3 DrZad lima6.4 lzvlaka(.

l.2.

J.

4.

5.

6.

.,,'.....'...,.,'.........7

......,.,.,9

6.5 Vodice. Rukavac

7. LITERATURA

l-.

Konstrukcija alata - Maturrt i .aA

t-^

t_

t_-

t-,'i

t1_

i!1:

I,IIlIIIII7

*

SREDNJA MASTNSKA TEHMdKA SroraSARAJEVODr.BRoJ: o2-lQ26l7DATUM: tT l2.2od,3

Z/.J)ATAK ZANIATURSKI RAD

PREDMET: KONSTRUKCIJA ALATAUEPNX : OEbO KA ]IMRAZRED'F

pRoRAe uN r roNsrn#cTff efffif lHuB oKo rzvLAeENrE

Projektovati alat za izvlaienje cilindridnih posuda , prikazanih u prilogu KA-7 , ako jematerijal mehko Zareni mesingmi lim Cu6OZn, debljine s:l,5mm.

U okviru zadatkapotrebno je:1) Dati karakteristike procesa iz.vlanenla2) Odrediti dimenzije platine3) Odrediti broj operacija izvlaienja i projektovati tehnologiju procesaiwlaienla4) Izvr5iti analizu deformacija pri izvlaienju5) Izradunati silu izvladenja6) Dati proraiun prst€na zaimlai:erfrc i lmlakaila7) Nacrtati radioniike cr€zn omovnih dijelova alata8) Nacrtati sklopni ct&,alab

Direktor:

PRILOG: KA-7

Predmetri nastavnik:

Vco,,r*,i*"1^t'*,i[u,' o]rt. mas. ing. ali6, dipl. ma5. ing

Documents

Proces dubokog izvlačenja