proizvodne tehnologije

Proizvodne tehnologije

U procesu oblikovanja sila i rad se sa mašine za obradu preko alata prenose na radni predmet. Geometrijski oblik i dimenzije izratka obezbjeđuje alat. Alat i za obradu deformisanjem su složeni i pri njihovom projektovanju treba „pomiriti" zahtjeve rentabilnosti i funkcionalnosti.Pri konstrukciji alata treba prioritet dati jednostavnijim izvedbama, sa većim brojem standardnih elemenata. Na taj način se smanjuje cijena alata. Jednostavnost u konstruktivnoj izvedbi alata ne smije ugroziti njegovu funkcionalnost i tačnost u radu.

Na Slici 1.2 prikazani su alati koji se koriste u tehnološkim postupcima obradedeformisanjem.

a. Alat za probijanje i prosijecanje

Slika 1.2

b. Alat za savijanje

Alati za obradu deformisanjem

Za obradu deformisanjem koriste se univerzalne i specijalne mašine. Univerzalne mašine se, uz upotrebu odgovarajućih alata, mogu koristiti za različite procese obrade deformisanjem. U univerzalne mašine spadaju: krivajne, hidraulične, frikcione prese, parni i vazdušni čekići, itd. Specijalne mašine se koriste samo za određene operacije, npr. mašine za savijanje cijevi,mašine za valjanje navoja, itd.

Na Slici 1.3 dat je izgled mašina za obradu deformisanjem.

Slika 1.3 Mašine za obradu deformisanjem


Zastupljenost u primjeni, prednosti u odnosu na obradu skidanjem strugotine, ekspanzija urazvoju mašina za obradu i novih materijala najbolji su pokazatelji značaja obradedeformisanjem, kao modernog vida prerade materijala.

Prednosti ovog načina obrade mogu se definisati sa tehničko-tehnološkog i ekonomskogaspekta, i to:

1) Izrada proizvoda komplikovanog oblika ostvaruje se u jednom hodu mašine za deformaciju. Izrada istih proizvoda na drugi način i l i ne bi bila moguća i l i bi zahtjevala više radnih operacija.

2) Postiže se velika dimenzionalna tačnost proizvoda uz uske izradne tolerancije.

3) Proizvodi imaju visoke mehaničke karakteristike i relativno malu težinu.

4) Postiže se značajna ušteda u potrošnji materijala i energije.

5) V i s o k stepen produktivnosti, stabilnosti i pouzdanosti u radu.

6) Mašine za obradu su jednostavne za posluživanje, tako da za proizvodnju nije neophodna visokokvalifikovana radna snaga.

7) Ekonomičnost u uslovima serijske i masovne proizvodnje.

Pored navedenih prednosti, mogu se uočiti i ograničenja u primjeni kao što su:

1) Neekonomičnost u uslovima pojedinačne i maloserijske proizvodnje.

2) V i s o k i investicioni troškovi prouzrokovani upotrebom skupih mašina i uređaja za obradu.

3) Složeni i komplikovani alati, čija je konstrukcija i izrada skupa.

1.1 Područje obrade deformisanjem

Obrada deformisanjem je v i d obrade kod kojeg se materijal dovodi u stanje plastičnogtečenja, tj. opterećuje iznad granice razvlačenja. Deformacija koja nastaje u materijalu jetrajna. U k o l i k o se opterećenje povećava u nekom momentu doći će do razdvajanja česticamaterijala.Područje obrade deformisanjem sa stanovišta deformacije m o ž e se podijeliti na:

plastičnu deformaciju ideformaciju do razaranja materijala.

4


Grafička interpretacija područja obrade deformisanjem data je preko dijagrama istezanja zaelastično-plastičan materijal.

Slika 1.4 Dijagram <j-£ za elastično-plastičan materijal

Svi procesi obrade deformisanjem odvijaju se u obilježenom području, o g r a n i č e n o m linijamaVAiRB.Procesi obrade materijala razdvajanjem odvijaju se po liniji R B . Razdvajanje materijala sem o ž e vršiti po otvorenoj reznoj liniji i l i po zatvorenoj konturi.Pored podjele obrade deformisanjem prema vrsti deformacije, u literaturi je prisutno višepodjela i klasifikacije prema:

1)2)3)4)5)

temperaturi obrade;naponsko - deformacionom stanju;namjeni proizvoda;brzini deformacije;tečenju materijala u zahvatu alata.

Sa aspekta temperature na kojoj se vrši obrada, obrada deformisanjem se m o ž e vršiti uhladnom stanju (na sobnoj temperaturi) i l i u vrućem stanju (na povišenoj temperaturi). Sarastom temperature olakšavaju se uslovi obrade i opada otpor kojim se materijal suprotstavljadeformaciji.Deformisanje u hladnom stanju ima niz prednosti u odnosu na deformisanje u vrućem stanju.Hladnim deformisanjem se postiže visok kvalitet i dimenzionalna tačnost proizvoda, aproizvodni troškovi su niži u odnosu na deformisanje u vrućem stanju.

Prema obliku početnog materijala obrada deformisanjem se m o ž e podijeliti na:

- Preradu limova;- Preradu kompaktnih tijela.


Prema brzini deformacije obrada deformisanjem se m o ž e podijeliti na:

kvazistatičko deformisanje

superplastično deformisanje

<p-\0 2 -5-IO

5

2 sJ

3

v

^ = 10~ -^10~V

s~]

visokobrzinsko deformisanje('

V

<^>103^

S v i klasični postupci obrade deformisanjem (deformisanje lima i zapreminsko deformisanje)spadaju u kvazistatičko područje (područje sa srednjim brzinama deformacije).

Tehnološki postupci obrade deformisanjem (Slika 1.5), u ovoj knjizi, grupisani su u:

Tehnologije oblikovanja lima;Tehnologije razdvajanja;Tehnologije zapreminskog oblikovanja iNove tehnologije.

OBRADA DEFORMISANJEM

TEHNOLOGIJEOBLIKOVANJA LIMOVA

TEHNOLOGIJERAZDVAJANJA

TEHNOLOGIJEZAPREMINSKOG OBLIKOVANJA

NOVETEHNOLOGIJE

Slika 1.5 Podjela obrade deformisanjem

U Tabelamatehnologija.

1.1 do 1.4 dati su tehnološki postupci sa skicama za svaku od navedenih

6


TEHNOLOGIJE OBLIKOVANJA LIMOVA

Duboko izvlačenje

Savijanje

Rotaciono izvlačenje

Specijalni postupci

Provlačenje

Sužavanje

Proširivanje

Clinching

Razvlačenje

Tabela 1.1 Tehnologije oblikovanja limova

1


2. T E O R E T S K E OSNOVE

2.1 Vrste deformacija

Pod deformacijom se u postupcima obrade deformisanjem podrazumijeva promjena oblika idimenzija radnog predmeta pod dejstvom vanjskih sila.

Najjednostavniji način za defmisanje pokazatelja (vrsta) deformacija je idealizirani slučajsabijanja paralelopipeda (sabijanje bez trenja).

Dimenzije paralelopipeda prije deformisanja definisane su visinom h , širinom b , i d u ž i n o m0 0

/ . Pod dejstvom vanjske sile F paralelopided se deformiše u paralelopiped dimenzija h\,0

b i /,. (Slika2.1)x

I

Slika 2.1 Sabijanje paralelopipeda

Odnos dimenzija paralelopipeda prije i nakon deformisanja m o ž e se iskazati relacijom:

(2.1)

Promjene dimenzija paralelopipeda u pravcu osa pravouglog koordinatnog sistema mogu seizraziti preko tri pokazatelja:

13


1. Apsolutna deformacija

Apsolutne deformacije predstavljaju razliku dimenzija parelelopipeda prije i nakondeformisanja. Pozitivne deformacije su one koje dovode do povećanja početnih dimenzijaradnog predmeta, a negativne one koje prouzrokuju njihovo smanjenje. Od ovog pravila seodstupa kada to olakšava analizu postupka obrade.

2. Relativna deformacija

Relativna deformacija predstavljaparalelopipeda (radnog predmeta).

3. Logaritamska deformacija

odnos apsolutne deformacije i početne dimenzije

Logaritamska deformacija predstavlja određeni integral odnosa beskonačno malog priraštajadužine i trenutne dužine posmatrane stranice paralelopipeda.

14


Na osnovu hipoteze o konstantnosti zapremine pri plastičnom deformisanju dobija se:

Obrazac (2.5) m o ž e se napisati na slijedeći način:

Logaritmiranjem izraza (2.6.) dobija se:

Izraz (2.7) definiše dvije karakteristike logaritamske deformacije:

1) pri plastičnoj deformaciji zbir logaritamskih deformacija u tri m e đ u s o b n o okomita pravca je jednak nuli.

2) Jedna logaritamska deformacija po apsolutnoj vrijednosti je najveća i odgovara zbiru ostale dvije deformacije sa suprotnim predznakom.

Pored navedenih pokazatelja deformacije koristi se i kontrakcija poprečnog presjeka.Kontrakcija poprečnog presjeka pri sabijanju paralelopipeda data je izrazom:

Gdje su:

A - površina poprečnog presjeka prije deformisanja;0

A - površina trenutnog poprečnog presjeka.

2.2 Nominalni i stvarni naponi

U procesima hladne deformacije sa rastom deformacije raste i otpor kojim se materijalsuprotstavlja deformaciji. Istovremeno dolazi i do promjene njegovih mehaničkih osobina,tako da se povećavaju jačina i tvrdoća, a smanjuju istezljivost i žilavost.

15


U toku hladne obrade materijal očvršćava, tj. gubi svoja plastična svojstva. Očvršćavanjeraste sa rastom hladne deformacije, tako da pri određenom stepenu deformacije materijalmože izgubiti sposobnost za daljnje plastično oblikovanje.K r i v a očvršćavanja predstavlja pokazatelj obradivosti materijala.Za iznalaženje krivih očvršćavanja, određivanje mehaničkih osobina materijala i ocjenunjegove plastičnosti koriste se ispitivanja jednoosnim istezanjem.

Ispitivanje materijala jednoosnim istezanjem vrši se na kidalici, uz istovremenu registracijuzavisnosti sile od izduženja probne epruvete.Za ispitivanja se koriste epruvete od lima, standardnih dimenzija, k r u ž n o g i l i pravougaonogpresjeka.

Na S l i c i 2.2 dat je prikaz mjernog područja epruvete i izgled epruvete prije istezanja ineposredno prije prekida. Na Slici 2.3 prikazano je ispitivanje jednoosnim istezanjem nakidalici.

a) Mjerno područje epruvete

Slika 2.2 Probna epruveta

b) Skica epruvete

a) Šematski prikaz kidalice

Slika 2.3

b)Izgled epruvete c)Epruveta nakon prekida

Ispitivanje jednoosnim istezanjem

16


Istezanjem epruvete dolazi do promjene njenih dimenzija. Dužina epruvete se p o v e ć a v a a poprečni presjek se smanjuje deformacijeDeformacije probne epruvete mogu se izraziti preko j e d i n i č n o g izduzenja

prvog reda, kontrakcije poprečnog presjeka

deformacije

i l i deformacije drugog reda i logaritamske

ih deformacije trećeg reda, koie se definišu izrazima:

(2.9)

Dijagram istezanja je grafička interpretacija zavisnosti nominalnih napona

izduzenja

od jediničnog

Nominalni napon se dobije kad se sila redukuje na početni poprečni presjek probne epruvete:

(2.10)

Na Slici 2.4 prikazanje dijagram nominalnih napona.

Slika 2.4 Dijagram nominalnih napona

17


Do tačke P veza između napona i deformacija ima linearan karakter i m o ž e se izrazitirelacijom:

nominalni naponrelativno izduženi e

modul elastičnosti

Jednačina (2.11.) naziva se Hook-ov zakon. Do tačke E deformacije su elastičnog karaktera,što znači da probna epruveta nakon rasterećenja ima početnu d u ž i m označava granicu početka plastičnog tečenjaU tački V počinje tečenje materijala. Napon

materijala tj. granicu razvlačenja.K o d velikog broja materijala granica razvlačenja se ne m o ž e uočiti sa dijagrama, pa se, postandardu, za granicu razvlačenja uzima napon koji odgovara trajnoj deformaciji od 0,2 %.

Način određivanja granice razvlačenja prikazanje na Slici 2.5.

Slika 2.5 Određivanje granice razvlačenja

18


Od tačke E do tačke Z na dijagramu (Slika 2.4) nakon rasterećenja dolazi do trajnihdeformacija probne epruvete.

Linija rasterećenja za tačku

deformacija epruvete iznosi:

paralelna je sa linearnim dijelom krive pa trajna

(2.13)

Napon u tački M predstavlja napon u momentu početka lokalizacije deformacije i naziva sejačina materijala na kidanje i l i zatezna čvrstoća:

(2.14)

gdje je :

F - maksimalno opterećenje probne epruvetem

U tački M sila istezanja je maksimalna. Zbog lokalizacije deformacije na uskom području odtačke M do tačke Z dolazi do pada nominalnih napona.

Stvarni naponi dobiju se kad se sila redukuje na trenutni (stvarni) presjek probne epruvete:

(2.15)

Do početka lokalne deformacije (do tačke M) može se uspostaviti veza između stvarnih inominalnih napona i deformacija I, II i III reda:

(2.16)

Kako je trenutna površina manja od početne, stvarni napon je veći od nominalnog

Slika 2.6.

19


Slika 2.6 Dijagram nominalnih i stvarnih napona

Stvarni napon se u uslovima primjene naziva specifični deformacioni otpor, jer predstavljaotpor materijala deformaciji kojoj je izložen.

Dijagram istezanja za čelik i aluminijum dat je na Slici 2.7, a na Slici 2.8 dat je dijagramistezanja za različite materijale.

20


a) Dijagram istezanja za čelike b) Dijagram istezanja za: A - krte materijale; B - jake ali ne i istegljive (duktilne); C - istegljive (duktilne); D - plastične.

Dijagram istezanja za razne materijaleSlika 2.8

2.3 Krive očvršćavanja

K o d hladnog deformisanja otpor kojim se materijal suprotstavlja deformaciji neprekidnoraste. K r i v e očvršćavanja predstavljaju grafičku interpretaciju funkcionalne zavisnostispecifičnog deformacionog otpora od deformacije.U zavisnosti od toga da li se ta zavisnost izražava preko deformacije prvog

i l i trećeg razlikuju se krive očvršćavanja prvog, drugog i trećeg reda:

N a Slici 2.9 date su krive očvršćavanja prvog, drugog i trećeg reda.

Slika 2.9 Krive očvršćavanja prvog, drugog i trećeg reda

21


K r i v e očvršćavanja predstavljaju jedan od pokazatelja obradivosti materijala. Njihovopoznavanje je neophodno za određivanje osnovnih parametara procesa obrade deformacionesile i deformacionog rada.

Svako stanje strukture čeličnog materijalaima svoju krivu očvršćavanja. Za konstrukcijukrivih očvršćavanja koriste se dijagrami nominalnih napona (Slika 2.4) dobijeni probama naistezanje i l i pritisak. Na svakoj krivoj očvršćavanja (Slika 2.9) uočavaju se dvijekarakteristične tačke:

1) Granica razvlačenja, tj. stvarni napon početka tečenja:

Zbog malih razlika između :stvarnog napona početka plastičnog tečenja (k ) i nominalnog uzima se da vrijedi:napona na granici razvlačenja

0

2) Stvarni napon u momentu početka lokalizacije deformacije.

Na osnovu obrasca (2.16) dobija se:

U praksi se najčešće koristi kriva očvršćavanja trećeg reda, koja se računa po izrazu:

gdje su:

C - konstanta koja zavisi od vrste materijala;

n - eksponent krive očvršćavanja trećeg reda.

U Tabeli 2.1 date su vrijednosti eksponenta krive očvršćavanja trećeg reda n i koeficijenta Cza različite grupe materijala.

22


MATERIJAL

Aluminij 1100-O2024-T46061-06061-T6 7075-0

C (MPa)

180690205410400

900580

315

530101511006401275960

n

0.200.160.200.050.17

0.490.34

0.54

0.260.170.140.150.450.10

Mesing 70-30 žaren85-15 hladno valjan

Bakar (žaren)

ČelikNiskougljenični, žaren 4135 žaren 4135 hladno valjan 4341 žaren 304 nerđajući, žaren 410 nerđajući žaren

Tabela 2.1 Vrijednosti C i nza različite materijale

U literaturi se može pronaći veliki broj izraza za približno izračunavanje krivih očvršćavanja.Neki od tih izraza su:

(2.21)

23


gdje su:

A, B, C, n i n1 - konstante koje zavise od vrste materijala.

Najveću primjenu imaju obrasci oblika eksponencijalnih funkcija.

2.4 Uslovi plastičnog tečenja

Uslov plastičnog tečenja definiše prelaz materijala iz elastičnog u plastično stanje.K o d jednoosnog naponskog stanja do plastičnog tečenja dolazi kada vrijednost naponaistezanja (pritiska) dostigne vrijednost napona na granici razvlačenja:

Uslov plastičnog tečenja za jednoosno naponsko stanje za realne procese moze se napisati uobliku:

Gdje je :

k - specifični deformacioni otpor materijala

Realni procesi obrade deformisanjem odvijaju se u uslovima složenog (ravanskog iprostornog) naponskog stanja.Hipoteze o plastičnom tečenju definišu ponašanje materijala u uslovima složenog naponskogstanja, ako je ono poznato u uslovima linearnog opterećenja.Uslov plastičnog tečenja za prostorno naponsko stanje m o ž e se definisati funkcijom:

Funkcija (2.24) predstavlja zakonitost koju glavni naponi moraju zadovoljiti da bi došlo doplastičnog tečenja materijala.U literaturi postoji više hipoteza o plastičnom tečenju materijala. Danas se najčešće koristedvije, i to:

Hipoteza najvećeg tangencijalnog napona;

24


Hipoteza najveće deformacione energije utrošene na promjenu oblika - energetskiuslov plastičnosti.

Prema hipotezi najvećeg tangencijalnog napona do plastičnog tečenja materijala dolazi kadarazlika između maksimalnog i minimalnog glavnog normalnog napona dostigne vrijednostspecifičnog deformacionog otpora, što se definiše izrazom:

Prema energetskom uslovu plastičnosti, plastično tečenje nastaje kada intenzivnost naponadostigne vrijednost napona tečenja, tj.:

2.5 Brzina deformacije i brzina deformisanja

Brzina deformisanja predstavlja brzinu kretanja alata i zavisi od mašine na kojoj se vršiobrada.A k o se u vremenskom intervaluizvrši sabijanje radnog predmeta zabrzinadeformisanja se m o ž e izračunati preko izraza:

(2.27)

Obzirom da se brzina deformisanja kod većine mašina mijenja u toku procesa, uvodi sesrednja brzina deformisanja u obliku:

(2.28)

Brzina deformacije je brzina kretanja čestica materijala koji se deformiše:

Srednja brzina deformacije je promjena logaritamskog stepena deformacije po vremenu zakoje je deformacija izvršena:

(2.30)

25


2.6 Deformaciona sila i deformacioni rad

Deformaciona sila i deformacioni rad su osnovni parametri tehnološkog procesa obradedeformisanjem.Pri projektovanju tehnološkog postupka neophodno je odrediti maksimalnu deformacionu silui potrebni deformacioni rad. Na osnovu tih parametara se bira mašina za obradu.Deformaciona sila za idealizovani slučaj sabijanja paralelopipeda (sabijanje bez trenja) (Slika2.1) može se izračunati po izrazu:

(2.31)

Gdje su:

k - specifični deformacioni otpor;A - trenutna pritisnuta površina.

Rad ove sile na elementarnom putu dat je relacijom:

(2.32)

Ukupni deformacioni rad dobije se integraljenjem izraza (2.32):

(2.33)

Specifični deformacioni otpor je konstantan za sabijanje u vrućem stanju, pa se deformacionirad računa po izrazu:

(2.34)

Gdje je:

istisnuta zapremina

Najveća deformaciona sila za vruće deformisanje dobija se po izrazu:

(2.35)

gdje je:

Ai - površina paralelopipeda nakon sabijanja

26


K o d sabijanja u hladnom stanju specifični deformacioni otpor nije konstantan, pa se zaproračun uzima njegova srednja vrijednost:

Gdje su:

ko - specifični deformacioni otpor na početku deformacije

ki - specifični deformacioni otpor na kraju deformacije za

Deformacioni rad za sabijanje u hladnom stanju m o ž e se izračunati p o m o ć u izraza:

(2.37)

Najveća deformaciona sila za sabijanje u hladnom stanju iznosi:

F^=K-AX (2.38)

Dobivene vrijednosti deformacionog rada po izrazima (2.34) i (2.27) odgovaraju idealnom je veći od idealnogradu. Stvarni rad je veći od idealnog i dobije se ako se vrijednost idealnog rada podijeli sa Na taj način se uzimaju ustepenom korisnog dejstva tj. Na taj način se uzimaju u obzir gubici uslijed trenja.korisnog dejstvaVrijednost rj određuje se prema Siebelu:

za hladno sabijanje rj = 0,85 * 0,95 ;hladno sabijanjeza vruće sabijanje rj = 0,60 H- 0,80.vruće sabijanje

2.7 Primjeri za teoretske osnove

Zadatak broj 1

Poznate su dimenzije paralelopipeda prije deformisanja:h =100 mm b = 80 mm l = 70 mm

0 0 0

i nakon deformisanja:h1, = 70 mm b1 = 100 mm /1 = 80 mm .

Koje vrijednosti imaju različiti pokazatelji promjene oblika paralelopipeda (kolike suvrijednosti različitih stepana deformacije)?

27


Riješenje:

Apsolutne deformacije

Relativne deformacije

Logaritamske deformacije

Uslov konstantnosti zapremine:

Uslov konstantnosti zapremine je zadovoljen, jer je zbir logaritamskih deformacija u trimeđusobno okomita pravca jednak nuli.

Zadatak broj 2Okrugli profil početnog prečnika do=25 mm treba vučenjem da se reducira na prečnikdi=20 mm. Odrediti kontrakciju presjeka i logaritamske deformacije.

Riješenje:Kontrakcija poprečnog presjeka:

28


Glavne logaritamske deformacije su:

(p, = cp

(p - <pr

t

x (aksijalna deformacija);(aksijalna

(radijalna deformacija) i(radijalna

3

2

<p = (p (tangencijalna deformacija).(tangencijalna

cp =<p . Aksijalna deformacija m o ž e se izračunatiAksijalna deformacijae se izračunati

r tZbog osnosimetričnog deformisanjaZbog osnosimetričnog deformisanja jepomoću izraza:

/d25<p, = h A = l n ^ - = l n ^ - = 0,446 'ld\20

22

2

0

Druge dvije logaritamske deformacije određuju se iz uslova konstantnosti zapremine, pa je:

(p =(p = -Q,5q>, = -0,5 • 0,446 = -0,223t r

29


3. T E H N O L O G I J E O B L I K O V A N J A L I M O V A

3.1 Duboko izvlačenje

Duboko izvlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga se iz ravne pločedobijaju posude različitog oblika poprečnog presjeka sa zatvorenim dnom.Duboko izvlačenje predstavlja jedan od najvažnijih postupaka prerade lima i ima veomaširoko područje primjene u:

automobilskoj i avionskoj industriji ( dijelovi karoserije automobila, vrata, blatobrani,dijelovi točkova, itd.);elektronskoj industriji (razni dijelovi radio i tv aparata i si.);industriji aparata za domaćinstvo (dijelovi hladnjaka, štednjaka, itd.).

Na Slici 3.1 dati su primjeri proizvoda koji su u cjelini i l i su neki njihovi dijelovi izrađenidubokim izvlačenjem.

Slika 3.1 Primjeri primjene dubokog izvlačenja

35


Iz pripremka u obliku ravne ploče postupkom dubokog izvlačenja dobijaju se gotovi radnipredmeti oblika posuda sa zatvorenim dnom.

U zavisnosti od oblika i dimenzija obratka, izvlačenje obuhvata:

-------

izvlačenje cilindričnih komada sa i bez vijenca;izvlačenje komada stepenastog oblika;izvlačenje komada konusnog oblika;izvlačenje komada sfernog oblika;izvlačenje komada nerotacionog oblika;izvlačenje komada iz trake iizvlačenje komada velikih dimenzija (dijelovi karoserije automobila).

Na Slici 3.2 dat je izgled pripremka i izratka za najjednostavniji slučaj izvlačenja cilindričnihkomada.

* di *

a pi rm k) r e ap

bi r d k)z a aci r d k)z a a(cilindrični kmd bz vj n a (cilindrični kmd s vj n e )o a e ie c )o a a ie c m

Izgled pripremka i izratka za izvlačenje cilindričnih komadaSlika 3.2

Proces se izvodi sa posebnim alatima na m e h a n i č k i m i hidrauličnim presama.

Šematski prikaz dubokog izvlačenja dat je na Slici 3.3.

Sa Slike 3.3 se može uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za duboko izvlačenje izvlakači presten za izvlačenje.

Ploča držača lima koristi se da bi se spriječilo obrazovanje nabora i gužvanje lima u tokuprocesa izvlačenja.

Za izvlačenje se koriste prstenovi sa radijusom, konusom i profdom traktrix krive.

36


U početnoj fazi izvlačenja pripremak se postavlja na prsten za izvlačenje i fiksira p o m o ć udržača lima. Sila izvlačenja se preko izvlakača prenosi na pripremak i on se pod dejstvomizvlakača uvlači u otvor prstena za izvlačenje. Izradak se formira postepeno vertikalnimpomjeranjem izvlakača. Rezultat izvlačenja je cilindrična posuda .(Slika 3.2.b)Debljina zida izratka je ista kao i debljina pripremka.U toku izvlačenja dolazi do raznorodne naponsko- deformacione slike u vijencu i ziduobratka, kako je prikazano na Slici 3.4.

Slika 3.4 Naponi u vijencu (a) iziđu (b) obratka u toku izvlačenja

37


Naponsku sliku u vijencu obratka čine radijalni naponi istezanja i naponi pritiska normalni naelement A, zbog dejstva držača lima.U zidu obratka elemet B je podvrgnut naponima istezanja. V e l i k o istezanje m o ž e dovesti dorazaranja materijala , čiji je prikaz dat na Slici 3.5.

a)

Slika 3.5

b)

Greške u procesu izvlačenja

Na Slici 3.5.a uzrok razaranja je mali radijus zaobljenja na prstenu za izvlačenje, a na Slici3.5.b malo zaobljenje na izvlakaču.Do razaranja može doći i zbog velikih napona istezanja u zidu obratka, koji su posljedicavelike razlike u odnosu prečnika pripremka i izvlakača.Izvlačenje cilindričnih radnih komada izvodi se u jednoj i l i u više operacija izvlačenja.U k o l i k o se radni predmet izrađuje u više operacija izvlačenja, analiza procesa se, zbog nizaspecifičnosti, vrši posebno za prvu operaciju izvlačenja, a posebno za ostale operacije.Na Slici 3.6 dat ješematski prikaz druge i narednihoperacija izvlačenja cilindričnihkomada.

1

Slika 3.6 Druga operacija izvlačenja

Pozicije na Slici 3.6 označavaju: 1 - izvlakač, 2- držač, 3- radni predmet, 4-prsten zaizvlačenje.

38


Prese za drugu i naredne operacije izvlačenja moraju imati dva cilindra. Sila izvlačenja (F) sesa glavnog cilindra preko izvlakača prenosi na radni predmet. Sila držanja (Fd) se sap o m o ć n o g cilindra preko držača prenosi na radni predmet.

Pripremak za drugu operaciju izvlačenja je prethodno izrađen postupkom dubokog izvlačenja.

3.1.1 Određivanje dimenzija pripremka

Pripremak za izvlačenja rotaciono simetričnih tijela ima kružni oblik, tako da se problemodređivanja dimenzija pripremka svodi na određivanje prečnika tog kruga.K o d izvlačenja nerotacionih tijela određivanje dimenzija pripremka je znatno složenije, pa jepostupak određivanja dimenzija pripremka dat samo za rotaciono simetrična tijela.Uslov konstantnosti zapremine u toku deformisanja m o ž e se napisati u obliku: (3.1)V = V

k

Gdje su:V - volumen pripremka;Vk - volumen gotovog komada.

K o d izvlačenja bez promjene debljine materijala ovaj uslov se svodi na uslov konstantnostipovršina u toku deformisanja, tj:

(3.3)

Iz relacije (3.2) se može uočiti da se površina obratka u bilo kojoj operaciji izvlačenja nemijenja i da je jednaka površini pripremka:

(3.4)

Gdje su:

Iz uslova (3.3) slijedi izraz za izračunavanje prečnika pripremka:

(3.5)

39


Obratci složenog oblika dijele se na niz parcijalnih rotacionih površina:koje vrijedi:

3.1.2 Deformaciona sila i deformacioni rad

Da bi se odredila deformaciona sila izvlačenja potrebno je izvršiti naponsko deformacionuanalizu procesa izvlačenja. Za taj postupak su neophodne šire teoretske podloge, koje nisupredmet razmatranja u ovoj knjizi.Zbog toga će za sve postupke obrade deformisanjem bitiponuđeni približni izrazi zaproračun deformacione sile.Maksimalna sila izvlačenja cilindričnih komada može se izračunati po slijedećem izrazu:

F^=M s).s.o .\,2--?^ -^- 1-m _m

1

+ m [N] (3.8)

m - stvarni odnos izvlačenja;m- maksimalni odnos izvlačenja.

m a x

Odnosi izvlačenja za prvu i naredne operacije izvlačenja računaju se po formuli:

d\d^=-z-\m =-f;...;m =-f-

2

2 n

dn (3.9)

x DGdje su:

dx

d_n

Gdje su:D - prečnik pripremka;D - prečnik pripremka;d i , d 22, . ,. .d, d --prečnici izratka nakon prve,druge, n-te operacije izvlačenjadi,prečnici izratka nakon prve,druge, n-te

n n

40


Maksimalna vrijednost odnosa izvlačenja zavisi od osobina materijala i drugih uticajnihfaktora:

U prostim proračunima m o ž e se uzeti daje za prvo izvlačenje maksimalna vrijednost odnosaizvlačenja m = 0 , 5 .

max

U prostim proračunima m o ž e se uzeti daje za prvo izvlačenje maksimalna vrijednost odnosaizvlačenja m = 0 , 5 .Deformacioni rad izvlačenja, pri izvlačenju na presama dvostrukog dejstva, m o ž e se dobitikao proizvod deformacione sile, puta izvlačenja i korekcionog faktora:

max

W = x-F -himx [Nm] (3.11)

gdje su:

x - korekcioni faktorFmax - maksimalna sila izvlačenja [n]h - put izvlačenja [m]Vrijednost korekcionog faktora x zavisi od odnosa izvlačenja m i kreće se u granicama od 0,5do 0,80.

3.1.3 Alati i mašine za duboko izvlačenjeOsnovni izvršni dijelovi alata za duboko izvlačenje su presten za izvlačenje i izvlakač.Geometrijski oblik prstena za izvlačenje utiče na osnove parametre izvlačenja, kvalitet izratkai stepen deformacije izvlačenja.U praksi se koriste tri vrste prstenova za izvlačenje: sa radijusom; sa konusom i sa profilom traktrix krive.Izgled navedenih prstenova za izvlačenje dat je na Slici 3.7.Prsten za izvlačenje sa radijusom se najviše koristi u prvoj operaciji izvlačenja. M o ž e sekoristiti i za ostale operacije, ako se ne upotrebljava držač lima. U k o l i k o se u slijedećimoperacijama izvlačenja upotrebljava držač lima bolje je koristiti prsten sa konusom.Prsten za izvlačenje sa profilom traktrbc krive koristi se za izvlačenje debljih limova.

41

SI. 3.7 Prs tenovi za izvlačenje

Na Slici 3.8 prikazanje alat za istovremeno prosijecanje pripremka prečnika D i izvlačenjecilindričnog elementa sa vijencem iz trake.

Pozicije na Slici 3.8 označavaju: 1- izvlakač, 2- izbacivač radnog predmeta iz prstena zaizvlačenje, 3- prosjekač po vanjskoj konturi i izvlakač po unutarnjoj konturi, 4- stubne vodice,5- čaura za vođenje stubne vodice, 6-motka izbacivača, 7- nosač gornjeg dijela alata, 8-gornjameđuploča, 9- nosač prosjekača odnosno prstena za izvlačenje, 10- ploča za vođenje, 11-reznaploča , 12- donja međuploča, 13-nosač donjeg dijela alata, 14 - motka izbacivača, 15- držačlima i svlakač cilindričnog elementa sa izvlakača.

Alat je konstruisan tako da se izvlakač nalazi u donjem dijelu alata, a prsten za izvlačenje,koji je po vanjskoj konturi prosjekač, u gornjem dijelu alata.

U početnoj fazi gornji dio alata se nalazi u krajnjem gornjem položaju, što omogućavapomjeranje trake za propisani korak do graničnika, gdje se ista zaustavlja.

Kretanjem pritiskivača prese naniže, prosjekač (pozicija 3) prosječe pripremak, nakon čegapočinje izvlačenje cilindričnog elementa sa izvlakačem 1, uz istovremeno držanje pripremkadržačem (pozicija 15).

Na kraju izvlačenja gornji dio alata se vraća u svoj početni položaj, a svlakač (pozicija 15) iizbacivač (pozicija 2) skidaju radni predmet sa izvlakača, odnosno izbijaju ga iz prstena zaizvlačenje (pozicija 3).

Nakon uklanjanja radnog predmeta sa alata, postupak se ponavlja.

42


14

Slika 3.8 Alat za izvlačenje (istovremeno prosijecanje i izvlačenje iz trake)

Na Slici 3.9 dat je izgled alata za drugu operaciju izvlačenja.

Pozicije na Slici 3.9 označavaju: 1 - izvlakač, 2 - graničnik, 3- stubne vodice, 4 - čaura zavođenje stubnih vodica, 5 - motka izbacivača, 6 - nosač gornjeg dijela alata, 7- prsten zaizvlačenje, 8 - držač cilindričnog elementa, 9 - donja međuploča, 10 - nosač donjeg dijelalata, 11 - motka držača, 12 - instalacija zraka.

Alat za drugu operaciju izvlačenja je konstruisan tako da se izvlakač (pozicija 1) i držačpripremka (pozicija 8) nalaze u donjem dijelu alata, a prsten za izvlačenje (pozicija 7) ugornjem dijelu alata.U početnoj fazi alata je otvoren, pa se pripremak cilindričnog oblika postavlja na držač(pozicija 8), čiji je vrh u tom trenutku poravnat sa vrhom izvlakača (pozicija 1).Kretanjem gornjeg dijela alata naniže počinje izvlačenje.Na kraju izvlačenja držač pripremka (pozicija 8) nalazi se u položaju prikazanom na Slici 3.9.Vraćanjem gornjeg dijela alata u početni položaj, pod dejstvom motke izbacivača (pozicija 5)cilindrični element se izbija iz prstena za izvlačenje (pozicija 7).Nakon uklanjanja izvučenog elementa iz zone alata, postupak se ponavlja.

43


S/z&a 5.9 Alat za drugu operaciju izvlačenja

Na Slici 3.10 dat je šematski prikaz i izgled mehaničke prese, koja se najčešće koristi uobradi deformisanjem.

12

a) Šematski prikaz Slika 3.10

b) Izgled prese

Mehanička presa

44


3.2 Savijanje

Savijanje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod kojeg se oblikovanjem lima dobijajurazličiti izratci u konačnom obliku i l i se postupak koristi u kombinaciji sa drugim tehnologijama(probijanjem, prosjecanjem, izvlačenjem, itd.) za izradu istih.Postupkom savijanja mogu se prerađivati i drugi poluproizvodi, kao što su: šipke, cijevi, žica,vučeni i valjani profili itd.Savijanje se koristi kako u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji, tako i u maloserijskoj ipojedinačnoj proizvodnji, što omogućava relativno jednostavna izvedba alata.Tehnologija se primjenjuje u:

-

-

teškoj mašinogradnji, u kombinaciji sa zavarivanjem, za izradu tankostjenih kotlova,kućišta turbina, cijevi pod pritiskom, kućišta teških presa itd.;u izradi dijelova za laka i teška vozila, poljoprivredne mašine.

Na Slici 3.11 prikazani su neki primjeri savijenih dijelova.

Slika 3.11 Primjeri savijenih dijelova

45


Na osnovu tehnoloških karakteristika procesa, oblika i dimenzija pripremkaproizvodnje, savijanje se može podijeliti na:

1) Savijanje na presama pomoću alata;2) Savijanje valjcima na rotacionim mašinama za savijanje i3) Savijanje na specijalnim mašinama za savijanje.

Na presama se, pomoću specijalnih alata, savijaju dijelovi preko malog radijusa.

i karaktera

Na Slici 3.12 dat je šematski prikaz savijanja dvostrukog ugaonika (U profila) i savijanja Vprofila.

tiskač

1 "t*Y

radni predmet

kalup1 /

—Mravs!

//

Slika 3.12 Savijanje U i Vprofila

Sa slike se može uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za savijanje tiskač i kalup za savijanje.K o d savijanja V profila, zavisno od konstrukcije alata, razlikuje se slobodno savijanje i savijanjeu kalupu. Šematski prikaz slobodnog i savijanja u kalupu dat je na Slici 3.13.

a) Slobodno savijanje

46


b) Savijanje u kalupu

Slika 3.13 Savijanje Vprofila

Za savijanje limova na jednom kraju i l i izradu dvostrukih ugaonika velikih dužina koristi sejednostrano savijanje. K o d izrade dvostrukih ugaonika većih dužina ekonomičnije jejednostranim savijanjem saviti jedan pa drugi krak nego praviti velike alate za istovremenosavijanje oba kraka. Sematska ilustracija jednostranog savijanja dataje na Slici 3.14.

Slika 3.14 Jednostrano savijanje

Profilnim savijanjem, pomoću specijalnih alata na presama, oblikuju se limeni obratci velikedužine.Sematska ilustracija profdnog savijanja dataje na Slici 3.15.Alat za profdno savijanje sastoji se od matrice, koja sadrži više različitih profila i nalazi se udonjem nepokretnom dijelu alata i pritiskivača u gornjem pokretnom dijelu alata. Pritiskivač sepričvršćuje za pokretni dio mašine i izrađuje se prema obliku obratka.

47


Slika 3.15 Profilno savijanje

Savijanje preko valjaka na rotacionim mašinama za savijanje koristi se za savijanje preko velikihradijusa, tj. za izradu cilindričnih sudova tipa rezervoara, kotlova itd.Mašina za savijanje sastoji se od gornjeg i dva donja valjka. Gornji valjak ima mogućnostpodešavanja po visini u zavisnosti od prečnika komada koji se savija.

Šematski prikaz savijanja preko valjaka dat je na Slici 3.16.

predmet

Slika 3.16 Savijanje preko valjaka

K o d savijanja na specijalnim mašinama za savijanje pripremak u vidu žice i l i uske trake uvodi seu automat, a na izlazu se dobijaju gotovi izratci.Postupak se koristi u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji za izradu metalne galanterije.

Da bi se analizirao proces savijanja, potrebno je definisati određene karakteristike procesa(osu savijanja, neutralnu osu) i veličine (ugao savijanja, radijus savijanja).

Na Slici 3.17 prikazanje savijeni radni predmet u obliku V profda. Na Slici 3.17.a obilježena jeneutralna osa na kojoj ne dolazi do deformacije vlakana u toku savijanja, kao i osa u odnosu nakoju se vrši proces savijanja. Ugao savijanja (p je suplement zadanog ugla radnog predmeta a .

48


Vlakna koja se nalaze iznad neutralne ose opterećena su na istezanje, a vlakna koja se nalazeispod neutralne linije opterećena su na pritisak (Slika 3.17.b ).

/ Zona istezanja

a) Parametri procesa b) Naponi u savijenom dijelu

Slika 3.17 Prikaz savijenog dijela

3.2.1 Određivanje dimenzija pripremka - razvijanje elemenata

Dimenzija pripremka, tj. razvijena (početna) dužina elementa određuje se na osnovukonstruktivnog crteža izratka.A k o se savijeni komad podijeli na n ravnih dijelova i N dijelova savijenih pod određenimradijusom (Slika 3.18), onda se dimenzija pripremka (razvijena dužina elementa) može dobitinjihovim sumiranjem po izrazu:

^t^—ivin + Šrs) i=itou , , =

(3-12)

gdje su:

li - dužine ravnih dijelova;

cp - uglovi savijanja;t

r; - unutrašnji radijusi savijanja; - koeficijent pomjeranja neutralne linije

- \s )s - debljina lima.

Slika 3.18 Razvijanje elementa

£=/(A

49


3.2.2 Elastično ispravljanje

Kod projektovanja tehnološkog procesa savijanja treba uzeti u obzir činjenicu da plastičnudeformaciju uvijek prati elastična deformacija. Zbog toga dolazi do elastičnog ispravljanja, tj.promjene dimenzija plastično deformisanog komada nakon rasterećenja.Sematska ilustracija elastičnog ispravljanja prikazana je na primjeru jednostranog savijanja pofazama (Slika 3.19) i savijanja V profda (Slika 3.20).

a) Početna faza b) Faza savijanja c) Kraj procesa d) Elastično ispravljanje

Slika 3.19 Elastično ispravljanje kod jednostranog savijanja

Slika 3.20 Elastično ispravljanje kod savijanja Vprofila

Sa Slike 3.19.d može se uočiti da nakon uklanjanja alata dolazi do "vraćanja" radnog predmeta uodnosu na konačni položaj nakon deformisanja ( Slika 3.19.c) tj. do elastičnog ispravljanja.Elastično ispravljanje treba uzeti u obzir pri konstrukciji alata za savijanje. Na osnovuproračunate veličine elastičnog ispravljanja treba dimenzionisati izvršne dijelove alata, tiskač ikalup, kako bi se nakon savijanja dobili izratci zadane geometrije.Neki načini smanjenja i eliminacije elastičnog ispravljanja kod savijanja dati su na Slici 3.21.

50


Slika 3.21 Metode smanjenja i eliminacije elastičnog ispravljanja

3.2.3 Deformaciona sila

Maksimalna deformaciona sila u procesu savijanja može se izračunati po približnom obrascu:

C

F = -^.-b-s

D

2

( 3 1 3 )

gdje su:

a - napon na istezanje;m

b - širina komada;s - debljina materijala;C - koeficijentD- rastojanje oslonacaZa savijanje V profila C = 1,33 , a za jednostrano savijanje C = 0,33 .

3.2.4 Alati i mašine za savijanje

Sa Slika 3.13-3.15 može se uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za savijanje tiskač i kalupza savijanje.

Izgled alata za savijanje V profila dat je na Slici 3.22.

51


Slika 3.22 Alat za savijanje Vprofila

Na Slici 3.23 prikazanje alat za savijanje U profila na kome su prethodno probijena tri otvora.Pozicije na Slici 3.23 označavaju: 1 - nosač donjeg dijela alata, 2 - donja međuploča, 3 - kalupza savijanje, 4 - svlakač radnog predmeta sa tiskača, 5 - nosač tiskača, 6 - gornja međuploča, 7 -nosač gornjeg dijela alata, 8 - cilindrični kočić, 9 - cilindrični rukavac, 10 - čaura za vođenjestubne vodice, 11 - stubna vodica, 12 - tiskač, 13 - izbacivač radnog predmeta iz kalupa zasavijanje.Alat za savijanje prikazan na Slici 3.23konstruisan je tako da se tiskač nalazi u gornjempokretnom dijelu alata, koji je preko cilindričnog rukavca (pozicija 9) vezan za pritiskivač prese.Kalup za savijanje (pozicija 3) nalazi se u donjem nepokretnom dijelu alata.Donji dio alata se pomoću određenog broja elemenata za stezanje veže za radni sto prese.Pripremak se postavlja na kalup za savijanje između dva fiksna graničnika. Kretanjem gornjegdijela alata naniže, tiskač izvrši savijanje radnog predmeta u kalupu. Povratkom gornjeg dijelaalata u početni položaj radni predmet se skida sa tiskača (pozicija 12) pomoću svlakača (pozicija4) ako je radni predmet zaglavljen na tiskaču.

52


A k o radni predmet ostane u kalupu za savijanje on se pomoću izbijača (pozicija 13) izbija izkalupa. Nakon uklanjanja radnog predmeta sa alata, postavljanjem novog pripremka, postupaksavijanja se ponavlja.

Slika 3.23 Alat za savijanje U profila

Na Slici 3.24.a dat je šematski prikaz , a na 3.24.b izgled prese za profilno savijanje limova.Izgled standardnih alata za profilno savijanje limova prikazanje na Slici 3.25.Na Slici 3.25.a dat je šematski prikaz standardnog alata, a na Slici 3.25.b prikazane su fazesavijanja limova na istom alatu. Mogući oblici savijanja limova na standardnom alatu prikazanisu na Slici 3.25.C.

53


3.3 Rotaciono izvlačenje

Rotaciono izvlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem p o m o ć u kojeg se, odpripremka iz lima, dobijaju šuplji rotaciono simetrični dijelovi.Rotaciono izvlačenje, uz kovanje predstavlja jedan od najstarijih postupaka obradedeformisanjem. Nagli razvoj i primjena ove tehnologije ide uporedo sa razvojem NC i C N Cupravljačkih sistema na mašinama za rotaciono izvlačenje.Postupak se koristi u uslovima maloserijske i srednjoserijske proizvodnje. U velikoserijskojproizvodnji ekonomičnije je duboko izvlačenje, zbog veće brzine deformisanja.

Radne predmete dobijene rotacionim izvlačenjem karakteriše visoki kvalitet površine, tako danije potrebna naknadna obrada. Primjeri proizvoda izrađenih rotacionim izvlačenjemprikazani su na Slici 3.27.

Slika 3.27 Primjeri primjene rotacionog izvlačenja

Rotacionim izvlačenjem mogu se dobiti radni predmeti velikih dimenzija, prečnika i do 6 m.Veličina izradaka najbolje je ilustrovana na Slici 3.28 gdje su oni prikazani sa radnicima,tako da se m o ž e napraviti komparacija.

56


Slika 3.28 Veliki radni predmeti izrađeni rotacionim izvlačenjem

Šematski prikaz rotacionog izvlačenja u početnoj i krajnjoj fazi dat je na Slici 3.29.

trn pripremak izradak

n CL

rolnica

Slika 3.29 Šematski prikaz rotacionog izvlačenja

Pripremak oblika ravnog lima oblikuje se preko trna. Zahvat alata i materijala je parcijalan,tako da se proces odvija postupno sa relativno malom silom deformisanja.Alat se može voditi ručno i l i kompjuterski. Prednost postupka ogleda se u tome što oblikrolnice nije uslovljen oblikom izratka. K o d rotacionog izvlačenja pripremak kružnog oblika,pričvršćen držačem uz trn, izvodi obrtno kretanje, a rolnica koja postepeno oblikujepripremak prema obliku trna izvodi translatorno kretanje.Glavna kretanja alata i radnog predmeta kod rotacionog izvlačenja šematski su predstavljenana Slici 3.30.

57


Slika 3.30 Šematski prikaz glavnih kretanja kod rotacionog izvlačenja

Rotaciono izvlačenje koristi se za dobijanje koničnih i l i krivolinijskih oblika izradaka, koje jena drugi način nemoguće i l i vrlo teško dobiti.Oblikovanje se odvija na sobnoj temperaturi, iako se m o ž e vršiti i na povišenimtemperaturama ukoliko se radi o debljim elementima i l i materijalu čije mehaničke osobine touslovljavaju ( povišena čvrstoća i niska žilavost).Mašine koje se koriste u procesu rotacionog izvlačenja su slične strugovima sa određenimspecifičnostima.Izgled mašina za rotaciono izvlačenje dat je na Slikama 3.31 i 3.32.

Slika 3.31 Mašina za rotaciono izvlačenje

58


3.4 Specijalni postupci

3.4.1 Provlačenje

Provlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga se na radnom predmetu,sa prethodno izrađenim otvorom prečnika d , formira grlo prečnika D i visine H.Provlačenje se koristi za izradu prstenova iz prethodno izvučenih komada, izradu čaura savijencem i l i za spajanje komada.Šematski prikaz procesa dat je na Slici 3.33.

Slika 3.33 Šematski prikaz provlačenja

Sa Slike 3.33 može se uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za provlačenje provlakač (1)i prsten za provlačenje (3).Na pripremku (2) se prethodno izradi otvor bušenjem i l i probijanjem u alatu na presi.Pripremak i izradak prikazani su na Slici 3.34.

a) pripremak

Slika 3.34

b) izradak

Pripremak i izradak za provlačenje

60


K o d dimenzionisanja pripremka potrebno je odrediti prečnik otvora d, iz uslova jednakostizapremine komada prije i poslije provlačenja.Prečnik otvora se može izračunati pomoću približnog obrasca:

d = D-(DH-0,S6r -1,43*)M (3.14)

gdje su:

D - srednji prečnik grla;H - visina grla;r - radijus prstena za provlačenje;s - debljina lima prije provlačenja.M

Vrijednost deformacione sile može se dobiti p o m o ć u približnog obrasca:

F = \,\-7r-s-CF (D-d)m

(3.15)

gdje je:

am - čvrstoća materijala na istezanje.

3.4.2 Sužavanje

Sužavanje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga dolazi do smanjenjaprečnika i promjene oblika jednog kraja radnog predmeta.

Na Slici 3.35 dati su primjeri proizvoda izrađenih sužavanjem.

Slika 3.35 Primjeri sužavanja

61


K a o pripremak se kod sužavanja koriste cijevi i l i dijelovi prethodno izrađeni dubokimizvlačenjem. Izgled pripremka i izratka za sužavanje cijevi prikazan je na S l i c i 3.36.a, aproces sužavanja rotacionim kovanjem prikazanje na Slici 3.36.b.Pozicije prikazane na slici rotacionog kovanja označavaju: 1-struktura mašine, 2-obrtnivaljci, 3-nosači udaraca, 4-pogon udaraca i 5-udarači. K o d rotacionog kovanja pripremak uobliku cijevi miruje, a udarači izvode obrtno kretanje oko cijevi i translatorno kretanje umomentu udara u cijev.

Proces sužavanja m o ž e se izvoditi: p o m o ć u alata na presama (u hladnom, polutoplom itoplom stanju), rotacionim kovanjem i radijalnim kovanjem. K o d alata na presama izvršnidijelovi alata za sužavanje su kalup za sužavanje i vodica radnog predmeta. Ugradnja grijačaoko kalupa za sužavanje i hladnjaka oko cijevi o m o g u ć a v a sužavanje u toplom stanju saoptimalnom temperaturom za materijal od kojeg je izrađena cijev.

Dimenzije pripremka određuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja.Dimenzionisanje pripremka i proračun deformacione sile zavisi od tipa sužavanja. Obziromda je ovdje proces prikazan informativno, bez dublje analize i detaljnijeg osvrta, proračunneće biti predmet razmatranja, a m o ž e se naći u literaturi.

62


3.4.3 Proširivanje

Proširivanje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga dolazi do povećanjapoprečnih dimenzija radnog komada.Proces se najviše primjenjuje u vazduhoplovnoj industriji za izradu profdnih prstenastihelemenata.

Izgled pripremka i izradaka dobivenih proširivanjem cijevi dat je na Slici 3.37.

Slika 3.37 Izgled pripremka i izradaka

Kao pripremak za proširivanje koriste se cijevi i cilindrični elementi izrađeni dubokimizvlačenjem. Dimenzije pripremka određuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslijedeformisanja. Proširivanje se vrši u alatima na hidrauličnim i krivajnim presama prostog idvostrukog dejstva. Izvršni dijelovi alata za proširivanje su tiskač i nosač radnog predmeta.

3.4.4 Clinching

Clinching je tehnološki postupak spajanja deformacijom. To je metoda mehaničkog spajanjamaterijala, koja se sastoji od djelimičnog ubadanja i naknadnog pritiska, tako da se vezaostvaruje hladnim deformisanjem.Razvoj novih materijala uticao je na povećanje primjene ovog postupka spajanja.Ovaj postupak spajanja zbog jednostavnosti sve više zamjenjuje klasične postupke , kao štoje tačkasto zavarivanje. Upotreba ovog postupka koristi se kodkonstrukcija izloženihdinamičkim opterećenjima. Spojevi dobiveni na ovaj način odlikuju se dobrim statičkim idinamičkim osobinama.

Clinching se danas najviše primjenjuje u:

automobilskoj industriji;industriji elektronskih aparata;proizvodnji kompjutera;industriji kućanskih aparata, itd.

63


Clinchingom se spajaju materijali koji pokazuju dobru deformabilnost na sobnoj temperaturi.Na ovaj način se mogu spajati čelici, aluminijum i drugi neželjezni materijali.Spajati se mogu limovi iste i l i različite vrste materijala i različitih debljina (Slika 3.40). A k ose spajaju limovi od istog materijala, deblji l i m se postavlja sa strane tiskača, a tanji sa stranekalupa.K o d spajanja limova različitih materijala preporuka je da se tvrđi materijal postavlja sa stranetiskača, a mekši sa strane kalupa.A k o se spajaju limovi od različitih materijala i različite debljine, onda je pravilo da se debljil i m postavlja sa strane tiskača, a tanji sa strane kalupa.

Slika 3.40

Na Slici 3.41 prikazana je presa za clinching.

Izgled spojeva

Slika 3.41 Presa za clinching

65


3.5 Razvlačenje

Razvlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem koji predstavlja kombinaciju savijanjai istovremenog istezanja.Postupak se primjenjuje u vazduhoplovnoj industriji za izradu napadnih ivica i sličnih dijelovaaviona, a u automobilskoj industriji za izradu krupnih elemenata (dijelova autobusa).Pri procesu razvlačenja pripremak se oblikuje pod dejstvom istežućih sila. Fiksiran je nakrajevima, a oblikovanje se vrši pomoću alata za oblikovanje, kako je to prikazano na Slici 3.42u realnim uslovima.

Slika 3.42 Proces razvlačenja

Faze procesa razvlačenja prikazane su na Slici 3.43.

c.

Slika 3.43 Faze razvlačenja

d.

66


U početnoj fazi procesa (Slika 3.43.a) radni sto prese sa alatom za oblikovanje nalazi se u donjempoložaju, a lim za oblikovanje se postavlja u stezne čeljusti. Nakon toga vrši se zatezanje lima naunaprijed proračunatu silu zatezanja (Slika 3.43.b). Kretanjem radnog stola naviše zajedno saalatom za oblikovanje, izvrši se oblikovanje lima (Slika 3.43.c). Na kraju procesa, otvaraju sestezne čeljusti i radni sto prese sa alatom za oblikovanje vraća se u svoj početni položaj zajednosa oblikovanim limom (Slika 3.43.d). Nakon skidanja radnog predmeta sa alata za oblikovanje,process se ponavlja, postavljanjem novog lima u stezne čeljusti.

Kao pripremak se koriste trake od lima. Dimenzije pripremka računaju se iz jednakosti površina ,uz dodatak površina za stezanje. Zbog dodatka za stezanje, stepen iskorištenja materijala jeznatno manji u odnosu na klasično izvlačenje. Nakon operacije razvlačenja, dodatak za stezanjese obrezuje.

Deformaciona sila razvlačenja može se dobiti po približnom obrascu:

F = k-b-s

gdje su:

k- specifični deformacioni otpor materijala;b - širina materijala;s - debljina lima.

Razvlačenje se može izvoditi i na hidrauličnim presama, uz konstrukciju specijalnih alata zarazvlačenje.Na Slici 3.44.a i b dat je izgled dvije različite konstrukcije prese za razvlačenje sa alatom zarazvlačenje za izradu radnih predmeta velikih dimenzija.

(3.14)

67


4. TEHNOLOGIJE RAZDVAJANJA

4.1 Probijanje i prosijecanje

Probijanje i prosijecanje je postupak obrade deformisanjem kod koga se razdvajanje materijalavrši po zatvorenoj konturi, pomoću alata na presama.K o d ovog postupka iz pripremka u vidu ploča i traka od lima dobijaju se izratci različitog oblikaunutrašnje i vanjske konture. Tako dobijeni izratci mogu se koristiti kao gotovi proizvodi i l i kaopripremci za druge tehnološke postupke npr. duboko izvlačenje i savijanje.

Na Slici 4.1 prikazani su različiti proizvodi izrađeni ovom tehnologijom.

Slika 4.1 Primjeri probijanja i prosijecanja

Probijanje i prosijecanje su operacije koje se razlikuju samo u načinu tolerisanja alata.K o d probijanja probijeno jezgro otpadak, a kod prosijecanja prosječeno jezgro radni komad.(Slika 4.2)

78


otpadakradni predmet

•?radni predmet

otpadak

a.

Slika 4.2 Prosijecanje (a) i probijanje (b)

Sematski prikaz probijanja i prosijecanja prikazanje na Slici 4.3.

1

061

ii

f""•1 i i

Slika 4.3 Sematski prikaz procesa

Sa Slike 4.3 se vidi da se u početnoj fazi procesa pripremak od lima debljine (s) postavlja naprsten za probijanje (prosijecanje). Sila sa prese se preko prosjekača (probojca), koji se nalazi ugornjem dijelu alata, prenosi na materijal.Oblik probojca (prosjekača) i otvora prstena za probijanje i prosijecanje određuje se na osnovuoblika izratka.Faze procesa probijanja i prosijecanja date su na Slici 4.4.

79


a. b. c. d. e.

Slika 4.4 Faze probijanja i prosijecanja

Slika 4.4.a prikazuje početnu fazu procesa kada dolazi do kantakta između probojca (prosjekača)i pripremka. Na Slici 4.4.b prikazan je trenutak nastajanja elastičnih, a onda i plastičnihdeformacija i početak razdvajanja materijala (Slika 4.4.c). Pomjeranjem probojca (prosjekača) nadole dolazi do potpunog razdvajanja materijala i propadanja izratka kroz otvor prstena zaprobijanje (prosijecanje) (Slika 4.4.e).

Na Slici 4.5.a prikazan je radni predmet dobijen probijanjem i prosijecanjem, a na Slici 4.5.b.

Slika 4.5 Izgled gotovog radnog predmeta i trake

Iz prikaza trake se vidi da se izradak može dobiti u 4 koraka. U prvom koraku izvršeno jeprobijanje središnjeg otvora i 12 otvora po obimu, u drugom (nakon pomicanja trake zaproračunatu dužinu koraka) probijena su još četiri kružna otvora. U trećem koraku izvršeno jeprobijanje središnjeg otvora na konačnu dimenziju i na kraju je prosječena kontura izratka.

80


Pored klasičnog prosijecanja postoji i fino prosijecanje. Postupak se koristi za izradu radnihpredmeta kod kojih se zahtijevaju uže tolerancije i veći kvalitet izrade. Sematski prikaz finogprosijecanja dat je na Slici 4.6.

a.

Slika 4.6

b.

Sematski prikaz finog prosijecanja

Sa Slike 4.6 može se uočiti da se postupak u odnosu na klasično prosijecanje bitno razlikuje pokonstrukciji alata. Radni predmet se postavlja na prsten za prosijecanje (Slika 4.6.a) i sa gornjestrane pridržava pomoću zateznog V rebra, koje vrši zatezanje u materijalu prije prosijecanja. Sadonje strane u reznu ploču se postavlja držač (izbijač) radnog predmeta, koji u svim fazamaprosijecanja pridržava radni predmet.Pri projektovanju procesa probijanja i prosijecanja treba voditi računa o veličini zazora izmeđuizvršnih dijelova alata (probojca i l i prosjekača) i prstena. (Slika 4.7)

Slika 4.7 Zazor kod probijanja i prosijecanja

81


Optimalna vrijednost zazora garantuje ravnu ivicu prosječenog (probijenog) komada i dobarkvalitet. Ukoliko se izabere mala i l i suviše velika vrijednost zazora kao posljedica se javljaneravna prekidna površina. Na Slici 4.8 dat je izgled rezne ivice radnog predmeta. Ravni diorezne ivice nastao je rezanjem, a neravni dio nastao je čupanjem materijala.

L- SCI tUI- JO.i) Mll.CO*» i

kt>- <m »K- X :'»."—i

riniliJ- -I

Slika 4.8 Izgled rezne ivice u radnom predmetu

Za projektovanje procesa i konstrukciju alata veoma je važno pravilno odrediti raspored radnihkomada u traci. Radni predmeti se mogu u traci rasporediti u jednom redu i onda se govori ojednorednom rasporedu i l i u više redova (višerednom rasporedu).Prikaz rasporeda radnih komada u traci dat je na Slici 4.9.

Stepen iskorištenja: 56,8% 65% 67,4% 73,2%

Slika 4.9 Primjeri jednorednog, dvorednog, trorednog i šestorednog rasporeda

Širina trake treba da bude nešto veća od širine radnog predmeta (kod jednorednog rasporeda).Sa Slike 4.9 može se uočiti da se stepen iskorištenja trake povećava sa povećanjem redova uvišerednom rasporedu. U praksi je opravdano težiti smanjenju gubitka materijala (otpatka), ali tajzahtjev treba «pomiriti» sa zahtjevima vezanim za konstrukciju alata.Alati za jednoredni raspored su znatno jednostavniji i njihova izrada je jeftinija od alata zavišeredni raspored radnih komada u traci.

82


4.1.1. Deformaciona sila i deformacioni rad

Deformaciona sila za alate sa paralelnim reznim ivicama može se odrediti po obrascu:

F = f L -s-rJ i m

[N] (4.1)

gdje su:

^L, - o b i m svih dijelova koji se probijaju i l i prosijecaju;i=i

s - debljina lima;r - čvrstoća smicanja.

m

Mehaničke osobine limova za različite materijale date su u Tabeli 4.1.

Materijal

C.0145Č.0146C.0147C.0148A l 99,5A l 99,0Al Mg 2AlMg 5C u 99,5Cu72Zn

crm

N1 mm2 rm

NI mm 2

2 8 0 - 500280 - 420280 - 400280 - 380 7 0 - 100 80-110180 - 230230 - 270250 - 300250 - 320

240 - 400240 - 340240-320240 - 340 50-60 60-75115-150140-180200 - 240220 - 270

Tabela 4.1. Mehaničke osobine limova

Rad probijanja i prosijecanja za alate sa paralelnim reznim ivicama može se odrediti pomoćuobrasca:

W = x•F •sm

[Nmm] (4.2)

gdje su:F - maksimalna sila probijanja (prosijecanja);

m

x - faktor koji se bira u zavisnosti od debljine i vrste materijala

83


Iz izraza (4.1.) može se uočiti daje sila direktno proporcionalana sa veličinama L, s, x . Ukolikom

se radi o materijalu velike debljine (s), velikih dimenzija (L) i l i tvrdom materijalu ( r ) može m

doći do velikog rasta sile probijanja i prosijecanja.Ukupna sila probijanja i prosijecanja može se smanjiti na slijedeće načine:

1) Upotrebom alata sa zakošenim reznim ivicama;2) Upotrebom alata sa različitom dužinom probojaca i prosjekača;3) Probijanjem (presijecanjem) na povišenim temperaturama.

Prva dva načina smanjenja sile probijanja i prosijecanja prikazana su na Slici 4.10.

b p o p o

li

e

1 •

g pof rq po

—+

Slika 4.10 Načini smanjenja sile

K o d probijanja se zakošenje izvodi na probojcu (Slika 4.10. b,c,d) a kod prosijecanja na prstenu(Slika 4.10 e,f). K o d alata sa različitom dužinom probojaca i prosjekača (Slika 4.10. g) dolazi dovremenski pomjerenog kontakta između probojaca i prosjekača i pripremka. Zbog toga su imaksimumi sila probijanja i prosijecanja vremenski pomjereni, te je rezultat smanjenje ukupnesile.Pri presijecanju na povišenim temperaturama opada čvrstoća smicanja materijala, što direktno

utiče na smanjenje deformacione sile. U proračunima sile treba uvrštavati vrijednost r

zadanu temperaturu.

m za

4.1.2 Alati i mašine za probijanje i prosijecanje

Proces probijanja i prosijecanja vrši se najčešće na mehaničkim ( krivajnim, ekscentar,koljenastim) presama pomoću specijalnih alata.Na Slikama 4.11 i 4.12 dat je izgled alata za izradu radnog predmeta u obliku ključa i radnogpredmeta u obliku pločice s otvorima.

84


3D prikaz jednog jednostavnog alata za probijanje i prosijecanje dat je na Slici 4.13.

Slika 4.13 3D prikaz alata

Sematski prikaz alata za probijanje i prosijecanje dat je na Slikama 4.14 i 4.15.

Pozicije na Slici 4.14 označavaju: 1 - nosač donjeg dijela alata, 2 - rezna ploča (prsten zaprosijecanje), 3 - vodica trake i prosjekača, 4 - opruga, 5 - nosač prosjekača, 6 - kaljenameđuploča, 7 - nosač gornjeg dijela alata, 8 - cilindrični kočić, 9 - cilindrični rukavac, 10 -čaura za vođenje stubne vodice, 11 - prosjekač, 12 - stubna vodica, 13 - imbus vijak.

13

Slika 4.14 Alat za prosijecanje

86


Pozicije na Slici 4.15 označavaju: 1 - nosač donjeg dijela alata, 2- rezna pločaprobijanje), 3 - graničnik radnog predmeta, 4- vodica probojaca i svlakač trake,probojaca, 64ialjena međuploča, 7- nosač gornjeg dijela alata, 8-zavojna opruga,svlakača, 10-cilindrični rukavac, 11-imbus vijak, 12-čaura za vođenje stubne vodice,vodica, 14-probojac, 15-otpadak, 16-cilindrični kočić.

(prsten za5- nosač9-vođica13-stubna

2

1 16

Slika 4.15 Alat za probijanje

Alati za probijanje i prosijecanje postavljaju se na mehaničke prese prikazane na Slici 3.10.Donji dio alata se veže za radni sto prese i on je nepokretan, a gornji dio alata se prekocilindričnog rukavca veže za pritiskivač prese. Preko pritiskivača prese obezbjeđuje se silapotrebna za probijanje i prosijecanje.

87


4.2 Odsijecanje na makazama

Odsijecanje na makazama je postupak razdvajanja materijala pomoću noževa različitog oblika.Odsijecanjem se iz limova dobijaju trake, koje se koriste za dalju preradu u alatima na presama.Postupkom odsijecanja materijal se priprema za druge tehnološke postupke.Na Slici 4.16 prikazanje postupak odsijecanja.

Slika 4.16 Odsijecanje na makazama

Prema obliku i položaju u toku procesa razlikuju se tri vrste noževa: ravni paralelni noževi; ravni nagnuti noževi; kružni noževi.Ravni paralelni i ravni nagnuti noževi koriste se za odsijecanje traka iz tabli lima i l i zaodsijecanje komada. Pomoću ovih noževa mogu se odsijecati materijali debljine do 40 mm.Sematski prikaz odsijecanja sa ravnim paralelnim noževima dat je na Slici 4.17.

a.b.Slika 4.17 Sematski prikaz odsijecanja sa ravnijn paralelnim noževima

88


Sa Slike 4.17 može se uočiti da su rezne ivice noževa u toku procesa paralelne.Deformaciona sila pri odsijecanju na makazama s ravnim paralelnim noževima može se dobitipomoću približnog obrasca:

F = 0,7-b-s-z

gdje su:

b - širina materijala;s - debljina materijala;r - čvrstoća na smicanje.

m

m (4.3)

Deformacioni rad može se dobiti pomoću izraza:

W = a-A-s

gdje su:

a - specifični deformacioni rad

(4.4)

a = jrdeo

€ ol - relativna dubina prodiranja noža.

Ravni nagnuti noževi koriste se za sječenje obradaka kod kojih je debljina relativno mala uodnosu na širinu. Upotrebom ovih noževa smanjuje se sila odsijecanja, jer je u toku razdvajanjasamo dio ukupne dužine linije razdvajanja u procesu deformisanja.Sematski prikaz odsijecanja sa ravnim nagnutim noževima dat je na Slici 4.18.

nož -"

_______ 1

•* donji nož

Slika 4.18 Odsijecanje sa ravnim nagnutim noževima

89


Deformaciona sila pri odsijecanju sa ravnim nagnutim noževima može se dobiti po približnomobrascu:

F = 0,75--tga

£ • Tm (4.5)

gdje su:

s - debljina lima;a - ugao između noževa;s - relativna dubina prodiranja noža u material.

Deformacioni rad za odsijecanje sa ravnim nagnutim noževima može se dobiti po istom obrascukao kod odsijecanja sa pravim paralelnim noževima (4.4).

Kružni noževi koriste se za: odsijecanje traka iz tabli lima, uzdužno i poprečno odsijecanje traka iodsijecanje okruglih pripremaka. Pomoću ovih noževa, zavisno od vrste mašine mogu seodsijecati materijali debljine do 30 mm.Sematski prikaz procesa dat je na Slici 4.19.

Slika 4.19 Sematski prikaz razdvajanja materijala kružnim noževima

Deformaciona sila odsijecanja sa kružnim noževima može se izračunati po obrascu:

F = 0,75 • •sr ni(4.6)

Izgled mašine za odsijecanje dat je na Slici 4.20.

90


5. T E H N O L O G I J E ZAPREMINSKOG O B L I K O V A N J A

5.1 Izvlačenje sa redukcijom debljine zida

Duboko izvlačenje sa redukcijom debljine zida je postupak kod koga se vrši istovremenaredukcija po prečniku i debljini zida radnog komada. K a o pripremci se najčešće koristekomadi dobijeni procesom dubokog izvlačenja.Ova tehnologija se najviše primjenjuje u namjenskoj industriji, za proizvodnju municije. NaSlici 5.1 dati su primjeri proizvoda dobivenih izvlačenjem sa redukcijom debljine zida.

I II IIIa.

Slika 5.1

IV V VIb.

Primjeri primjene izvlačenja sa redukcijom debljine zida

Na Slici 5.1.a prikazani su pripremci (I i IV) i izratci (II, III, V, V I ) za dvije grupe proizvodadobiveni izvlačenjem sa redukcijom debljine zida na petostepenim alatima. Na S l i c i 5.1 .bprikazanje pripremak za izradu čaure i faze izrade čaure u prve četiri operacije.Sematski prikaz pripremaka i izradaka za izvlačenje sa redukcijom debljine zida dat je naSlici 5.2.

Slika 5.2 Sematski prikaz pripremka i izratka

96


Na osnovu izgleda pripremka i izratka može se uočiti da u procesu izvlačenja sa redukcijomdebljine zida dolazi do redukcije prečnika i debljine zida i povećanja visine radnog predmeta.Debljina dna radnog predmeta ostaje konstantna u toku procesa.Dimenzije pripremka određuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja.Šematski prikaz procesa izvlačenja sa redukcijom debljine zida dat je na Slici 5.3.

Slika 5.3 Šematski prikaz izvlačenja sa redukcijom debljine zida

Slika 5.4 Prsten za izvlačenje

U procesu izvlačenja sila se preko izvlakača prenosi na radni predmet, koji se protiskuje krozotvor prstena za izvlačenje. Osnovni izvršni dijelovi alata su izvlakač i prsten za izvlačenje.Njihovo dimenzionisanje vrši se na osnovu zadanih dimenzija radnog predmeta kojeg trebaizraditi. Šematski prikaz prstena za izvlačenje dat je na Slici 5.4.Prstenovi za izvlačenje izrađuju se od konstrukcionih čelika sa radnim dijelom od tvrdogmetala. Prečnik prstena za izvlačenje određuje se na osnovu zadanog vanjskog prečnikaradnog predmeta.Izvlačenje sa redukcijom debljine zida najčešće se projektuje tako da se prvo izvrši redukcijapo prečniku, a zatim po debljini zida. Izvlačenje sa redukcijom debljine zida najčešće seizvodi na višestepenim alatima. Proces se izvodi kontinuirano kroz više prstenova koji su ualatu postavljeni jedan iza drugog. Set prstenova ( maksimalno 6) postavlja se u nosačprstenova, koji je smješten u donjem dijelu alata. Na Slici 5.5 prikazana je šema procesadubokog izvlačenja sa redukcijom debljine zida na višestepenom alatu.

1-6 - prstenovi za izvlačenje; 7 - izvlakač; 8 - radni predmet (izradak)

Slika 5.5 Višestepeni alat za duboko izvlačenje sa redukcijom debljine zida

97


Tok višestepenog izvlačenja i promjena dimenzija radnog predmeta u toku procesa izvlačenjamogu se pratiti kroz faze procesa prikazane na S l i c i 5.6.Simulacijom procesa izvlačenja omogućava se određivanje dimenzija radnog predmeta usvakom trenutku izvlačenja, pri njegovom prolasku kroz višestepeni alat.

d. e. f.

(a - trenutak ulaska pripremka u prvi prsten za izvlačenje; b- trenutak ulaska obratka u drugi prsten; c- trenutak ulaska obratka u treći prsten; d- trenutak izlaska dna obratka iz trećeg prstena; e- trenutak deformisanja dna obratka u četvrtom prstenu;/- izgled izratka)

Slika 5.6 Simulacija procesa izvlačenja na višestepenom alatu

Izrazi za izračunavanje deformacione sile izvlačenja sa redukcijom debljine zida kodvišestepenih alata su složeni.

98


U literaturi postoji izraz za približno izračunavanje sile izvlačenja sa redukcijom debljine zidau obliku:

F = A -k -(p- 1 + 2i sr

al—cp+ •

1

1 1 a

J2 <p

(5.1)

gdje su:

A; - površina poprečnog presjeka izratka nakon izvlačenja;k - srednja vrijednost specifičnog deformacionog otpora materijala;q> - logaritamski stepen deformacije

s r

4Ao - površina poprečnog presjeka pripremka;ju - koeficijent trenja;

a - ugao prstena za izvlačenje.

Deformaciona sila m o ž e se odrediti u toku procesa izvlačenja eksperimentalnim putem. Izgledsnimljenih dijagrama sile u zavisnosti od puta izvlačenja dat je na Slici 5.7.

Dijagram sile izvlačenja prikazan na Slici 5.7.a dobijen je izvlačenjem pripremka kroz jedanprsten u alatu. NaSlici 5.7.b prikazana su tri dijagrama sile izvlačenjadobijenaizvlačenjima na tri različita petostepena alata. Sva tri istraživana petostepena alata imaju ististepen deformacije i približno istu ukupnu silu, ali je preraspodjela opterećenja na pojedineprstenove u alatima različita.

99


Tačka 1 na dijagramu 5.7.a predstavlja maksimalnu vrijednost sile i odgovara trenutku kadadno radnog predmeta izađe iz prstena za izvlačenje. Tačke 6 i 7 predstavljaju referentne tačkeza deformisanje omotača, tj. vrijednost sile u referentnim t a č k a m a pri deformisanju omotača.Tačke 1, 2, 3, 4, 5 (Slika 5.7.b) predstavljaju maksimalne sile koje nastaju prilikomdeformisanja dna obratka pri prolasku kroz prvi, drugi, treći, četvrti i peti prsten uvišestepenom alatu.Maksimalna sila koja nastaje deformisanjem dna obratka, pri prolasku kroz posljednji prsten uvišestepenom alatu, je maksimalna sila na dijagramu.Brojevima 6 i 7 obilježene su tačke, koje predstavljaju vrijednosti deformacione sile prideformisanju omotača obratka.Dijagrami prikazani na Slici 5.7dobiveni su eksperimentalnim istraživanjima ulaboratorijskim uslovima. Izvlačenje je izvršeno na hidrauličnoj kidalici p o m o ć ueksperimentalnog alata prikazanog na Slici 5.8. Svako izvlačenje je rezultiralo automatskomregistracijom vrijednosti deformacione sile na pisaču hidraulične kidalice.

Slika 5.8 Šematski prikaz eksperimentalnog alata

Pozicije na Slici 5.8 označavaju: 1- izvlakač; 2- radni komad (obradak); 3- prsten zavođenje; 4- nosač alata (prstenova); 5, 6, 8,10,11 - prstenovi za izvlačenje; 7,9- prstenoviza hlađenje; 12- donja ploča; 13-čaura za vođenje izvlakača

Istraživanja u proizvodnim uslovima daju stvarnu sliku ukupnog opterećenja višestepenihalata u realnim uslovima proizvodnje.

Crtež petostepenog alata koji se koristi u proizvodnim uslovima dat je na S l i c i 5.9.

100


4

Slika 5.9 Petostepeni alat

Pozicije na Slici 5.9 označavaju: 1-izvlakač, 2-navrtka nosača izvlakača, 3-stezač izvlakača,4-podloška izvlakača, 5-podmetač graničnika svlakača, 6-graničnik svlakača, 7-oprugasvlakača, 8-kućište svlakača, 9-svlakač, 10-prstenovi za izvlačenje, 11-podmetač, 12-nosačprstenova, 13-vođice, 14-nosač svlakača.Način eksperimentalnog određivanja sile izvlačenja na višestepenim alatima prikazanje naSlici 5.10.

Slika 5.10 Skica mjernog lanca

101


Za eksperimentalno određivanje sile izvlačenja koristi se specijalni davač na koji se lijepemjerne trake za registraciju i mjerenje sile u toku procesa. Davač se postavlja iznad izvlakača(na mjesto podloške izvlakača - pozicija 4, Slika 5.9). Veza između davača i mjernog uređajaostvaruje se pomoću kablova. Signal sa davača prenosi se na mjerni uređaj, koji je opremljenodgovarajućim softwar-om i povezan sa računarom. Na r a č u n a m se dobije prikaz dijagramasile izvlačenja u zavisnosti od vremena.

102


5.2 Istiskivanje

Istiskivanje je tehnološki postupak kod koga se pod dejstvom deformacione sile materijal dovodiu stanje plastičnog tečenja i istiskuje kroz otvor kalupa i l i kroz zazor između tiskača i kalupa.Postupkom istiskivanja mogu se izrađivati izratci složenog oblika od čelika, obojenih metala injihovih legura (cink, aluminij, legure aluminija itd.).Istiskivanje se koristi u uslovima masovne proizvodnje, a najviše se primjenjuje u:- automobilskoj;- radio i tv industriji- i vojnoj industriji (za proizvodnju naoružanja i projektila).Izvodi se u hladnom, polutoplom i toplom stanju. Najviše se koristi istiskivanje u hladnom stanju.O v i m postupkom, uz upotrebu odgovarajućih alata, mogu se u jednoj operaciji izraditi dijelovi zakoje bi kod dubokog izvlačenja trebalo više operacija.Neki primjeri proizvoda izrađenih istiskivanjem dati su na Slici 5.11.

Slika 5.11 Primjeri proizvoda dobivenih istiskivanjem

U zavisnosti od kretanja materijala u toku istiskivanja razlikuju se tri postupka istiskivanja: protusmjerno istiskivanje; istosmjerno istiskivanje i kombinovano istiskivanje.K o d protusmjernog istiskivanja, pod dejstvom deformacione sile, materijal se istiskuje kroz zazorizmeđu tiskača i kalupa i teče uz tiskač u suprotnom smjeru od smjera njegovog kretanja.K o d istosmjernog istiskivanja materijal se istiskuje kroz otvor u kalupu i kreće se u smjerukretanja tiskača.Kombinovano istiskivanje predstavlja istovremenu kombinaciju protusmjernog i istosmjernogistiskivanja i koristi se za izradu složenih oblika.

103


Šematski prikaz faza protusmjernog istiskivanja dat je na Slici 5.12.

40i I

rh: )KVS

yV\N

a) b) U. d)I

Slika 5.12 Faze protusmjernog istiskivanja

U početnoj fazi procesa (Slika 5.12. a i b) pripremak oblika gredice se postavlja u otvor kalupa.Pod dejstvom sile, koja se sa tiskača prenosi na materijal, pripremak se istiskuje kroz zazorizmeđu tiskača i kalupa u smjeru suprotnom od smjera kretanja tiskača (Slika 5.12. c).Nakon završenog istiskivanja, u posljednjoj fazi procesa, izradak se izbijačem izbacuje napovršinu kalupa.Osnovni izvršni dijelovi alata za istiskivanje su: tiskač (1), kalup za istiskivanje (3) i izbijač (4).Protusmjernim istiskivanjem izrađuju se posude različitih oblika poprečnih presjeka kod kojih jedebljina zida mala u odnosu na prečnik i l i je srazmjerna prečniku, pa se u tom slučaju procesnaziva ubadanje.U zavisnosti od oblika izratka razlikuju se dva tipa istosmjernog istiskivanja: istosmjerno istiskivanje punih tijela i istosmjerno istiskivanje šupljih tijela.Pripremak za istosmjerno istiskivanje punih tijela je gredica, a za istosmjerno istiskivanje šupljihtijela komad dobiven dubokim izvlačenjem.Šematski prikaz faza istosmjernog istiskivanja punih tijela dat je na Slici 5.13, a istosmjernogistiskivanja šupljih tijela na Slici 5.14.

("•••Ć~>

a) b)

Slika 5.13 Istosmjerno istiskivanje punih tijela

104


r--fi:

S01\

' {

2

3

4i

c) d)

\ SI

b)

i m i

Slika 5.14 Istosmjerno istiskivanje šupljih tijela

Kombinovanim istiskivanjem izrađuju se radni predmeti veoma složenog oblika. Neki oblici kojise izrađuju ovim postupkom prikazani su na Slici 5.15, a faze izrade jednog radnog predmetakombinovanim istiskivanjem date su na Slici 5.16.

r*

V7

v 9H m

Slika 5.15 Primjeri kombinovanog istiskivanja

Slika 5.16 Faze izrade radnog predmeta kombinovanim istiskivanjem

Dimenzije pripremka određuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja.K o d istiskivanja rotaciono simetričnih komada prečnik gredice je jednak vanjskom prečnikuizratka. Visina pripremka određuje se iz uslova jednakosti zapremine pripremka i izratka.

105


Deformaciona sila protusmjernog istiskivanja (Slika 5.12) može se izračunati po obrascu:

F = A-p=^--p

gdje su:

A - površina na koju djeluje tiskač;di - unutrašnji prečnik izratka;p - radni pritisak protusmjernog istiskivanja.

Radni pritisak protusmjernog istiskivanja određuje se pomoću obrasca:

fp=k 1+

J \

(5.2)

3 ho j s V0,25 + ^=- 2.

(5.3)

gdje su:

ko - specifični deformacioni otpor za ep = 0 ;

ki - specifični deformacioni otpor za ep = <p = ln — Ah - visina pripremka;di - unutrašnji prečnik izratka (prečnik tiskača);s - debljina zida izratka;p - koeficijent trenja;

x

0

A - površina poprečnog presjeka pripremka;Ai - površina poprečnog presjeka izratka.

0

Deformacioni rad protusmjernog istiskivanja određuje se pomoću izraza:

W= [Nm]J1000 L v

(5.4) '

gdje su:

F - maksimalna sila istiskivanje;H [mm] - hod tiskača.

106


Obrazac za izračunavanje sile istosmjernog istiskivanja punih tijela (Slika 5.13) dat je u obliku:

F = A -p = ^ - p0 (5.5)

gdje su:

A - površina poprečnog presjeka pripremka;p- radni pritisak istosmjernog istiskivanja.

0

Radni pritisak istosmjernog istiskivanja punih tijela određuje se po obrascu:

FP=— =

4>

.k s r -

, u 2 a + 4pk ^-1+—+<P\ v3<Pu

Q

a

(5.6)

gdje su:k - srednja vrijednost specifičnog deformacionog otpora;q> - glavna logaritamska deformacija;

sr

x

p - koeficijent trenja;

a - ugao glave izratka u radijanima;ko - vrijednost specifičnog deformacionog otpora na početku deformacije;ho - visina pripremka;D - prečnik pripremka.

0

Sila istosmjernog istiskivanja šupljih tijela (Slika 5.14) određuje se po obrascu:

F = A -p = ^(Dl-dl\p0 (5.7)

gdje su:Ao - površina poprečnog presjeka pripremka;p- pritisak istiskivanja.

Izraz za radni pritisak istiskivanja šupljih tijela dat je u obliku:

, _ u 1 aF,P = -r = -<P\ 1 + 2 ^ + a 2 (pA

k

+ ( 5.

8 )

s r

n x

A'0n

gdje su:k - srednja vrijednost specifičnog deformacionog otpora;(p - glavna logaritamska deformacija;

sr

x

107


fj. - koeficijent trenja;a - ugao glave izratka u radij anima;Do - vanjski prečnik pripremka;1- visina glave izratka;k - vrijednost specifičnog deformacionog otpora na početku deformacije.

0

Deformacioni rad istosmjernog istiskivanja punih tijela i istosmjernog istiskivanja šupljih tijelamože se izračunati po približnom izrazu (5.4), s tim što se za svaki od slučajeva uvrštavaodgovarajuća vrijednost hoda tiskača.

Proces istiskivanja vrši se pomoću specijalnih alata koji se postavljaju na prese. Pri konstrukcijialata treba voditi računa o materijalima od kojih se rade izvršni dijelovi alata (kalup i tiskač), jerse u proces istiskivanja izvodi pod dejstvom visokih pritisaka. Adekvatnim izborom materijalaosigurava se duži vijek trajanja alata. Konstruktivno riješenje alata treba da obezbjedi brzu ijednostavnu izmjenu svih dijelova alata koji su podložni trošenju.Pored klasičnih postupaka istiskivanja za izradu pojedinačnih komada, istiskivanjem se izrađujuprofili (ekstruzija). Ekstruzijom se mogu izrađivati otvoreni i zatvoreni profili.Ovako izrađeni profili koriste se kao: profili za automobilsku industriju (za automobile, autobuse i kamione); profili za fasade u građevinarstvu; profili za izradu prozora i vrata u građevinarstvu, itd.Izgled nekih proizvoda dobivenih ekstruzijom prikazanje na Slici 5.17.

Slika 5.17 Proizvodi dobiveni ekstruzijom

108


Šematski prikaz izrade profda ekstruzijom prikazanje na Slici 5.18.Pozicije na Slici 5.18 predstavljaju: 1-profil, 2-odbojnik matrice, 3-matrica, 4- trupac, 5-oblogakontejnera, 64contejner, 7-pritiskivač prese, 8-podmetač.Proces istiskivanja profda, šematski prikazan na Slici 5.19, odvija se tako da se trupac zagrije uposebnom postrojenju na približno 450°C (zavisno od vrste legure aluminijuma), nakon čega se,posebnim transportnim sistemom, automatski prebacuje u kontejner prese .Djelovanjem pritiskivača prese, materijal trupca se istiskuje kroz matricu. Oblik profda je upotpunosti definisan oblikom otvora u matrici.Nakon istiskivanja, profd se isteže za određenu vrijednost trajne deformacije, čime se postiženjegova tačna geometrija. Nakon hlađenja profda, isti se reže na zahtjevanu dužinu i prebacuje upostrojenje za starenje, nakon čega se profdi pakuju.

Slika 5.18 Izrada profila ekstruzijom

presatrupac peć • starenje

Slika 5.19 Šema linije za istiskivanje profda

109


5.3 Kovanje

Kovanje je postupak obrade deformisanjem kod koga se nizom udaraca ostvaruje oblikovanjepripremka do konačnog oblika.Ovaj postupak predstavlja najstariju tehnologiju obrade deformisanjem, a počeci njegovograzvoja vežu se za prvu upotrebu metala i izradu oruđa za rad. U prvim fazama razvoja,postupak se izvodio ručno, u primitivnim k o v a č k i m radionicama, uz upotrebu jednostavnihalata.N a Slici 5.23.a dat je izgled jedne stare kovačnice, a na Slici 5.23.b i c. prikazanje alat koji sekoristi za ručno kovanje.

b.

Slika 5.23

c.

Početci razvoja kovanja

Kovanjem se danas izrađuju: konstrukcioni elementi za avione, automobile, brodove, mašine; alati (ključevi za vijke, čekići, itd.); hirurški instrumenti; vijci, svornjaci, navrtke; pribor za jelo, itd.

112


Na Slici 5.24 prikazani su neki proizvodi dobiveni kovanjem.

Slika 5.24 Primjeri kovanja

Kovanje se m o ž e izvoditi u hladnom i toplom stanju. Kovanje u hladnom stanju se rjeđeizvodi, jer su potrebne veće sile, a materijal koji se kuje mora imati zadovoljavajućuduktilnost na sobnoj temperaturi. Hladnim kovanjem dobijaju se izratci (otkivci) sa dobrimkvalitetom površine i većom dimenzionalnom tačnošću.Toplo kovanje se češće primjenjuje, a odlikuje se: manjim deformacionim silama, lošijimkvalitetom površine i dimenzionalne tačnosti otkivaka. Zbog toga se nakon toplog kovanjaizvodi dodatna obrada.Postupcima kovanja mogu se prerađivati skoro svi metalni materijali. Najviše se kovanjemprerađuju: čelik, obojeni metali i njihove legure, titan i njegove legure, itd.Za sve navedene materijale definiše se temperaturni interval (At) kovanja. U Tabeli 5.1 dat jetemperaturni interval toplog kovanja za različite vrste materijala.

Materijal

Legure aluminijumaLegure magnezijumaLegure bakraUgljenični čeliciLegirani čeliciTitanove legure

Tabela 5.1

Temperaturni interval (° c)

400- 250- 600 -850-1100- 700 -

5503509001150 1250950

Temperaturni interval kovanja različitih materijala

Principijelno se razlikuju slijedeći postupci kovanja: slobodno kovanje i kovanje u kalupu (ukovno kovanje).

113


I slobodno i ukovno kovanje se najčešće izvode u toplom stanju. U hladnom stanju semogu kovati manji otkivci.Slobodno kovanje je najstariji i najjednostavniji postupak kovanja. Postupak se izvodiručno i l i pomoću kovačkih mašina, sa univerzalnim alatom jednostavnog oblika, koji nemora odgovarati obliku otkivka. Oblikovanje pripremka se vrši uz upotrebu v e ć e g brojaudaraca na kovačkim čekićima i l i na presama u jednom hodu prese. Otkivci dobivenislobodnim kovanjem imaju manju tačnost od otkivaka dobivenih ukovnim kovanjem.Slobodno kovanje se koristi u maloserijskoj i pojedinačnoj proizvodnji malih otkivaka i l iza izradu velikih otkivaka, koje na drugi način nije m o g u ć e dobiti.Na Slici 5.25 dat je: a. šematski prikaz slobodnog kovanja, b. kovanje velikih vratila, c.kovanje titanovih legura, d i e. - kovanja radnih predmeta kvadratnog presjeka.

a. b. c.

Slika 5.25 Slobodno kovanje

Faze procesa slobodnog kovanja prikazane su na Slici 5.26.

Ha.

5.2(5

i; ;•

Faze slobodnog kovanja

114


Na Slici 5.26.a prikazan je oblik pripremka prije slobodnog kovanja. U toku slobodnogkovanja dolazi do b o č n o g širenja radnog predmeta (Slika 5.26.b), a konačan oblik radnogpredmeta, nakon kovanja, dat je na S l i c i 5.26.c.Slobodnim kovanjem se može vršiti i povećanje dužine otkivka. Postupak se nazivaizduživanje i šematski je prikazan na Slici 5.27.

Slika 5.27. Izduživanje

Ukovno kovanje i l i kovanje u kalupu je postupak kovanja koji se najčešće koristi u serijskoj imasovnoj proizvodnji. Obično se postupak oblikovanja radnog predmeta izvodi u višeoperacija. U gornjem i donjem dijelu alata za kovanje (kalupu) nalaze se gravure koje definišuoblik otkivka. Materijal se postavlja u gravuru donjeg kalupa i pod dejstvom gornjeg kalupaon se deformiše i dobija oblik gravure.Na Slici 5.28 dat je: a i b. 2D i 3D prikaz ukovnog kovanja, c. i d. ukovno kovanje u realnimuslovima.

a. b. c.

Slika 5.28 Ukovno kovanje

d.

Faze ukovnog kovanja prikazane su na Slici 5.29.

115


U početnoj fazi kovanja pripremak (2) se postavlja u donji kalup alata (3) (Slika 5.29.a).Nakon nekoliko udaraca kovačkog čekića, pripremak poprima oblik gravure (Slika 5.29.b).Na kraju kovanja oko radnog predmeta, od viška materijala za kovanje, formira se vijenac(Slika 5.29.c).

U zavisnosti od oblika kalupa koji se upotrebljava za ukovno kovanje razlikuje se:

ukovno kovanje u zatvorenim kalupima iukovno kovanje u djelimično zatvorenim kalupima.

Kovanje u zatvorenim kalupima je postupak sličan sabijanju. Postupak se odvija kroznekoliko faza i završava u momentu kad se ostvari potpuno ispunjavanje kalupa. K o d ovogkovanja nema vijenca, ni tragova spajanja gornjeg i donjeg kalupa.Kvalitet otkivaka dobivenih na ovaj način je bolji, pa se u ovu grupu postupaka ubraja iprecizno kovanje. Nedostatak kovanja u zatvorenim kalupima je što se zahtjeva tačnost udimenzionisanju pripremka. Greške u dimenzionisanju pripremka prenose se na otkivak uvidu manjka i l i viška materijala. Kovanje u zatvorenim kalupima koristi se za izradu manjihotkivaka, npr. medicinskog pribora i l i novca.

Ukovno kovanje u djelimično zatvorenim kalupima koristi se u uslovima velikoserijskeproizvodnje (Slika 5.29).Zapremina pripremka za ovaj način kovanja je veća od zapremine otkivka. Nakon završenogpopunjavanja kalupa, višak materijala teče u slobodan prostor između gornjeg i donjeg dijelakalupa, koji se naziva vijenac. Vijenac se nakon kovanja odstranjuje naknadnom obradom.Otkivci složenog oblika izrađuju se u više operacija kovanja. Konačni oblik otkivka postiže sekroz više faza, kombinacijom slobodnog kovanja u početnim fazama i ukovnog kovanja uzavršnim fazama. Završna gravura definiše konačan oblik otkivka i u njoj se izrađuje prostorza vijenac. Gravure koje se koriste u prethodnim fazama kovanja zovu se pripremne gravure.Na Slici 5.30.a prikazane su faze kovanja otkivka složenog oblika kružnog poprečnogpresjeka, a na Slici 5.30.b prikazane su faze kovanja radnog predmeta u obliku viljuške .

a.

Slika 5.30 Faze izrade otkivaka

b.

116


Sa Slike 5.30. a može se uočiti da se izrada radnog predmeta vrši kroz tri operacije kovanja. Uprvoj operaciji vrši se slobodno kovanje pripremka, nakon čega se otkivak kuje ukovnimkovanjem do finalnog oblika. N a kraju se vrši obrezivanje vijenca. N a Slici 5.30.b date sufaze izrade viljuške. Nakon izduživanja pripremka, postupak izrade je obuhvatao j o š trioperacije ukovnog kovanja. Na kraju je sa radnog predmeta izvršeno odstranjivanje vijenca.Izrada otkivaka veće dužine vrši se kovanjem na automatima. Na ovaj način izrađuju se izratciza potrebe automobilske industrije (vijci, navrtke, osovine, poluge, itd.).Izgled ovako dobijenih otkivaka prikazanje na Slici 5.31.

Slika 5.31 Primjeri otkivaka dobivenih kovanjem na automatima

N a Slici 5.32 date su faze izrade vijka prečnika 34 mm i dužine 114 mm, sa šestougaonomglavom kovanjem na trostepenom automatu.

TT

a.

Slika 5.32 Faze kovanja

117


Skica alata za sve tri faze data je na Slici 5.32.a , a izgled radnog predmeta poslije svake fazekovanja prikazan je na Slici 5.32.b. Dimenzije pripremka za kovanje ovog vijka su: prečnikšipke 38 mm i dužina šipke 147 mm.

P r v i korak u projektovanju tehnološkog procesa kovanja predstavlja određivanje dimenzijapripremka. Obzirom da se kod kovanja javljaju gubici materijala koji se odnose na vijenac igubici uslijed izgaranja materijala u toku zagrijavanja, potrebno je zapreminu pripremkauvećati za te vrijednosti.

Ukupna zapremina pripremka m o ž e se dobiti po obrascu:

^ w ( ^ + X X l + A)=F 0 + v ( l + A) (5.9)

gdje su:

V - zapremina otkivka;V - zapremina vijenca;V- zapremina otkivka s vijencem;A - dodatak materijala za izgaranje.

0

v

0 + v

A = 0,02 - - 0,035

A = 0,005 t 0,01

za zagrijavanje u plamenim pećima;

za zagrijavanje u pećima sa zaštitnom atmosferom.

Deformaciona sila za slobodno kovanje može se uzračunati po obrascu:

F-k -A k (5.10)

gdje su:

k- napon tečenja

( ' \T,<pk =k

v )Ak - kontaktna površina (površina na koju djeluje čekić)

Deformaciona sila ukovnog kovanja m o ž e se izračunati po približnom obrascu:

F = C-k -A

gdje je :

C - koeficijent koji zavisi od oblika radnog predmeta

Za komade jednostavnog oblika uzima se daje C = 3-e-8, a za komade složenog oblikaC = 8^12.

k (5.11)

118


Veličina deformacionog rada za ukovno kovanje može se odrediti p o m o ć u izraza koji glasi:

W = V-<p -kmm sr (5.12)

gdje su:

V - zapremina otkivka;<p - maksimalni logaritamski stepen deformacije;

max

k - srednja vrijednost specifičnog deformacionog otpora.sr

Vrijednost maksimalnog logaritamskog stepena deformacije za otkivke koji imaju mnogoneravnina računa se pomoću izraza:

^ax=ln-^-K

(5.13)

gdje su:h o - visina pripremka;h - srednja visina otkivka na kraju kovanja.

m

Kovanje se može vršiti ručno, pomoću čekića i nakovnja i ovaj način se primjenjuje u malimkovačnicama. U industrijskoj proizvodnji kovanje se vrši na kovačkim čekićima, presama(krivajnim, frikcionim i hidrauličnim).Kovanje u ukovnjima najčešće se izvodi na kovačkim čekićima, zbog njihove univerzalnosti ijednostavnosti u eksploataciji. Koriste se čekići prostog i dvostrukog dejstva i protuudarničekići (čekići bez nakovnja). Najveću primjenu imaju paravazdušni čekići, koji kao pogonskosredstvo koriste pregrijanu paru i l i komprimirani vazduh.Na Slici 5.33 dat je izgled pneumatskog kovačkog čekića.

Slika 5.33 Pneumatski kovački čekić

119


Kovanje otkivaka većih dimenzija vrši se na mehaničkim i hidrauličnim kovačkim presama.M e h a n i č k e prese spadaju u grupu kovačkih mašina koje se klasificiraju prema hodu. Procesdeformisanja na ovim mašinama se završava kada alat dođe u donju mrtvu tačku. Razlikuju sedva osnovna tipa ovih presa, i to: ekscentar i koljenaste prese. Ove prese se odlikuju velikomproduktivnošću, lako se automatiziraju i ne zahtijevaju posebnu vještinu u upravljanju. NaSlici 5.34.a prikazana je mehanička presa, a na Slici 5.34.b linija ovih presa.

a. b.

Slika 5.34 Mehanička presa

Hidraulične prese se defmišu veličinom deformacione sile. Koriste se za slobodno kovanjevećih otkivaka, a manje za ukovno kovanje. Karakteristike ovih kovačkih mašina su: malebrzine deformisanja, niska produktivnost, miran rad i visoka cijena.

Najčešće se izvode kao vertikalne kovačke mašine, snadbjevene hidrauličkim medijem izakumulatorske stanice i l i p o m o ć u hidromotora. Tečnost kao medij koristi se za prenos sile ikretanja na tiskač prese i omogućava održavanje konstantne sile u toku procesa. O s i mglavnog hidrauličnog cilindra, najčešće, imaju i j o š dva manja cilindra p o m o ć u kojih se vršivraćanje malja u početni položaj.

Za slobodno kovanje koriste se hidraulične prese nazivne sile i do 500kovanje u kalupu koriste prese nazivne sile do 200 M N .

M N , dok se za

Na Slici 5.35 dat je izgled hidrauličnih presa. Na Slici 5.35.a prikazana je presa nazivne sileod 495 MN , koja se koristi za kovanje otkivaka velikih dimenzija.

120


5.4 Vučenje žice

Vučenježice je jedan od najstarijih postupaka oblikovanja materijala. To je tehnološkipostupak kod kojeg se kroz otvor matrice provlači žica, čiji je poprečni presjek veći odpresjeka tog otvora. Redukcija presjeka se ostvaruje pod dejstvom zatežuće deformacione silepreko samog obratka. Cilj vučenja nije samo smanjenje poprečnog presjeka, već i postizanjetačnih dimenzija presjeka i visokog kvaliteta površine vučenog proizvoda.Postupak se koristi u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji. Preradom žice izrađuju se:armaturne mreže za građevinarstvo, mreže i rešetke za poljoprivredu, žice za elektro uređaje,žice za muzičke instrumente, različite vrste opruga i poluproizvoda koji se koriste za daljnjuobradu.

Na Slici 5.36 prikazani su neki primjeri primjene ovog postupka.

Slika 5.36 Primjeri primjene

Postupak vučenja žice ima slijedeće osobine:

- Gubici materijala pri vučenju su minimalni;- Vučenjem se poboljšavaju mehaničke osobine materijala, a u kombinaciji sa t e r m i č k o m obradom mogu se dobiti proizvodi sa visokim mehaničkim osobinama; - Vučenjem se može dobiti žica promjera 0,005 mm.

122


Iako se vučenjem mogu prerađivati skoro svi metalni materijali, najviše se prerađuje čelik,aluminij i njegove legure, te bakar i njegove legure.

Principijelno se razlikuju slijedeći proizvodni procesi vučenja:- p o m o ć u matrica (matrično);- p o m o ć u valjaka ( valjačko).

Matrično vučenje izvodi se preko stacionarnih matrica, koje mogu biti cilindrične izvedbe i l iu vidu ploča.Matričnim vučenjem u hladnom stanju izrađuju se profdi manjeg poprečnog presjeka ( d o 100mm ), dok se veći presjeci rade u toplom stanju.Na Slici 5.37 dat je šematski prikaz matričnog vučenja.2

a. b.

Slika 5.37 Šematski prikaz matričnog vučenja

Za vučenje žice upotrebljavaju se vučne matrice od čelika, tvrdog metala i dijamanta, uzavisnosti od vrste materijala i dimenzija žice koja se vuče.

Na S l i c i 5.38 dat je izgled matrice od tvrdog metala.

STEEL

1 Liv: i MIN •

Ni

BKKfCEB

_. i 1

Slika 5.38 Matrica od tvrdog metala

123


Vučenje p o m o ć u valjaka izvodi se kroz otvor samoobrtnih valjaka, a koristi se za dobijanjepunih profda i kod vučenja cijevi.Vučenje u hladnom stanju je mnogo više zastupljeno od vučenja u toplom stanju.Hladnim vučenjem se mogu dobiti kvalitetni profili, glatke i čiste površine i uske tolerancije,koje idu i do 0,001 mm. Redukcija ulaznog presjeka zavisi od granične deformabilnostimaterijala.Za postizanje tražene izlazne dimenzije žice koriste se jednostepeni i višestepenialati. Mašine sa jednostepenim alatima su starijeg datuma i na njima se vučenje žice vrši krozjednu matricu. Jedinična deformacija presjeka, u tom slučaju, iznosi od 10 do 15 %.

Na Slici 5.39 dat je šematski prikaz postrojenja za vučenje žice s jednom matricom.

Slika 5.39 Šematski prikaz postrojenja za vučenje žice sa jednom matricom

Pozicije na Slici 5.39 označavaju: 1,2 - pogon (istosmjerni motor promjenljive brzine), 3 -vertikalni vučni bubanj, 4 - ulazna žica, 5 - izlazna žica, 6,7,8,9 - sastavni dijelovi bubnja,10 - kućište alata, 11 - matrica, 12 - stezni vijak, 13 - hlađenje vodom, 14 - kaseta zapodmazivanje.

K o d višestepenih alata proces vučenja žice se izvodi kontinuirano kroz više matrica, koje su ualatu postavljene jedna iza druge.Višestepene mašine za vučenje žice iza svake matrice imajupostavljene bubnjeve na koje se žica namotava.Ukupan broj matrica u višestepenom alatumože da bude do 30. Međutim, u praksi se kod suhog vučenja najčešće koriste alati sa do 10matrica.Primjena višestepenih alata kod vučenja žice omogućava postizanje većih ukupnih izduženja ivećih brzina vučenja ( u odnosu na jednostepene alate ).

Sema procesa višestepenog vučenja data je na Slici 5.40.

124


Kaseta za podmazivanje

•~ Vučni bubanj

Slika 5.40 Sema procesa višestepenog vučenja

K o d većeg broja operacija vučenja, odnosno kod višestepenog vučenja potrebno je predvidjetimeđužarenja zbog očvršćavanja materijala u toku procesa obrade. Na taj način se materijaluvraćaju plastične osobine i sposobnost za daljnu obradu.Deformaciona sila za vučenje kroz jednu matricu m o ž e se izračunati po približnom obrascu:

F = A -k-cp-x

la)gdje su:Ai - površina poprečnog presjeka na izlazu iz matrice;k - specifični deformacioni otpor materijala;p - koeficijent trenja na kontaktnim površinama;a - ugao konusa matrice;

ep - logaritamski stepen deformacije , ep = ln —

M (5.14)

A

Ao - površina poprečnog presjeka na ulazu u matricu.

Izgled postrojenja za vučenje žice dat je na Slici 5.41.

Slika 5.41 Postrojenje za vučenje žice

125


6. N O V E T E H N O L O G I J E

6.1 Superplastično oblikovanje

Superplastično oblikovanje je jedna od novih tehnologija obrade deformisanjem. Istraživanjesuperplastičnosti počelo je tridesetih godina prošlog vijeka u Engleskoj, kada je uočenaneuobičajna duktilnost jedne ternarne eutektičke legure Z n - A l - C u i isto takvo ponašanjeeutektičkih legura Pb-Zn i B i - Z n .Istraživanja su intenzivirana nakon drugog svjetskog rata na legurama A l - Z n . Intenzivnoistraživanje plastičnosti u cijelom svijetu počinje sedamdesetih godina prošlog vijeka.Pod pojmom superplastičnosti podrazumijeva se sposobnost materijala da pri jednoosnomistezanju dostigne izduženje i do 1000 %, a da pri tome ne nastupi vidljiva kontrakcija presjekaili lom.

Na Slici 6.1 prikazanje slučaj razvlačenja epruvete legure s 63% Sn i 37% Pb na 20 °C (maleepruvete) i na temperaturi superplastičnog oblikovanja (izdužena epruveta).

Slika 6.1 Izduženje epruvete

Istraživanja superplastičnosti bazirala su se na iznalaženju proizvodnih uslova pod kojima semože oblikovati materijal u superplastičnom stanju, a posebno u određivanju uslova oblikovanjana sobnoj temperaturi. Stanje superplastičnosti je od manjeg značaja kod materijala kod kojih seu normalnim proizvodnim uslovima postiže dobra deformabilnost, ali je značajno za materijale

133


kod kojih je oblikovanje deformisanjem otežano i l i čak nemoguće klasičnim tehnološkimpostupkom.Najpoznatije istraživane superplastične legure su: kositar-olovo, cink-aluminij, magnezij-aluminij, aluminij-bakar, titan-aluminij-vanadij, titan-aluminij-kositar.Materijali za superplastično oblikovanje moraju imati sitnozrnastu strukturu (veličina zrna 2-10pm zavisno od vrste materijala).

Tehnologijom superplastičnog oblikovanja mogu se izraditi složeni predmeti, čija je masa znatnomanja od istih elemenata izrađenih klasičnom tehnologijom, a nosivost i do 40% veća u odnosuna klasične elemente. Zbog toga se ovaj postupak najviše primjenjuje u vazduhoplovnoj industrijii u proizvodnji letjelica za svemirska istraživanja.

Na Slici 6.2 dat je primjer izrade blatobrana automobila od Al legure superplastičnimoblikovanjem.

a. b.

Slika 6.2 Izrada blatobrana od Al legure superplastičnim oblikovanjem

Na Slici 6.2.a dat je C A D model radnog predmeta, a na Slici 6.2.b gotov radni predmet izrađensuperplastičnim oblikovanjem. Donji kalup alata za oblikovanje prikazanje na Slici 6.2.c.Iako su karakteristike blatobrana, dobivenog superplastičnim oblikovanjem, mnogo bolje odblatobrana dobivenog klasičnim izvlačenjem, on se u praksi ne koristi zbog visoke cijene izrade.

Superplastično oblikovanje odvija se pri niskim brzinama deformacije (^ = 10 - 10~ s~'). Zbog5 3

male brzine deformisanja proces oblikovanja traje i po nekoliko sati (zavisno od složenostiradnog predmeta).

Alati i uređaji za superplastično oblikovanje su specijalne konstrukcije, tako da se ne mogukoristiti klasične prese za izvođenje ovog postupka. Proces oblikovanja vrši se u zatvorenomalatu. Kao radni medij koristi se argon pod pritiskom. Funkcionalna zavisnost između pritiskaargona i stepena deformacije određuje se eksperimentalno. Alat se u toku procesa moravakumirati kako bi se lim lakše priljubio uz kalup.

134


Na Slici 6.3 dat je šematski prikaz alata sa instalacijom za argon.

Slika 6.3 Oblikovanje argonom

Zatvoreni radni predmeti složenog oblika sa unutrašnjim ojačanjem mogu se izraditisuperplastičnim oblikovanjem i difuzionim spajanjem. Ova dva procesa se mogu spojiti u jedanzbog toga što je za neke materijale (Ti6A14V) temperatura difuzionog spajanja jednakatemperaturi superplastičnog oblikovanja. Za ovakvo oblikovanje potrebno je obezbjeditipriključak argona na više mjesta, jer se radi o zatvorenim radnim predmetima sa unutrašnjimpregradama.Izgled jednog takvog radnog predmeta, izrađenog superplastičnim oblikovanjem i difuzionimspajanjem, prikazanje na Slici 6.4.

135


Kako se proces superplastičnog oblikovanja odvija pri veoma visokim temperaturama, približnojednakim 50% temperature topljenja materijala koji se oblikuje ( što za Al legure iznosi oko520 ° C, a za Ti legure 930 ° C) alati za superplastično oblikovanje su masivni.

Za superplastično oblikovanje limova koriste se alati u obliku dvodjelnog kalupa. Zbog visokihradnih temperatura, za njihovu izradu se koriste specijalni alatni čelici.

Na Slici 6.5 prikazana je šema alata za superplastično oblikovanje.

..

ARGON

„ ,. 4 4

VAKUUM

Donja ploča

Slika 6.5 Šema alata za superplastično oblikovanje

Osnovni dijelovi alata, prikazanog na Slici 6.5 su: donji nosač kalupa, dvodjelni kalup, gornjinosač kalupa, razvod argona pod pritiskom i razvod vakum pumpe.

Sa Slike 6.5 se može uočiti da donji kalup služi za obezbjeđivanje oblika radnog predmeta, agornji kalup za dovod argona pod pritiskom i zatvaranje donjeg kalupa odgovarajućom silom.

Sila zatvaranja gornjeg kalupa obezbjeđuje se preko pritiskivača prese i gornjeg nosača kalupa.Vakumiranje donjeg dijela alata je obavezno tokom cijelog procesa oblikovanja.

136


Faze superplastičnog oblikovanja prikazane su na Slici 6.6.

Ploče

d.

Slika 6.6 Faze superplastičnog oblikovanja

U početnoj fazi oblikovanja lim se postavlja između donjeg i gornjeg kalupa, zatim sepriključuju intalacije argona i vakum pumpe. Kompletan alat se postavlja u specijalnu presu izagrijava na propisanu temperaturu superplastičnog oblikovanja za taj materijal (Slika 6.6.a).Nakon postizanja radne temperature, uključuje se vakum pumpa sa zadatkom da u donjem dijelukalupa postigne zadanu vrijednost vakuma. Uključivanjem argona pod pritiskom dolazi dopostepenog deformisanja lima (Slike 6.6. b i c ) . Nakon priljubljivanja lima uz zidove donjegkalupa zaustavlja se dovod argona, čime je proces oblikovanja završen. Nakon izvlačenja alata sakompletnom instalacijom van prese za oblikovanje i hlađenja, vrši se rastavljanje istog i vađenjeoblikovanog radnog predmeta (Slika 6.6.d).Za superplastično oblikovanje koriste se prese specijalne konstrukcije. One u svom središnjemdijelu imaju peć za zagrijavanje, tj. održavanje temperature oblikovanja u propisanim granicama.Kalup za oblikovanje se postavlja u presu pomoću automatskog transportnog sistema, a silazatvaranja kalupa obezbjeđuje se preko glavnog cilindra prese, koji djeluje sa gornje strane.Da bi se ubrzao proces, u serijskoj proizvodnji, pored prese za oblikovanje postavlja se rezervnapeć za zagrijavanje u kojoj se vrši zagrijavanje slijedećeg kalupa koji dolazi na presu zaoblikovanje. Obzirom da se radi o veoma velikim gabaritima kalupa, vrijeme njegovogzagrijavanja traje i po nekoliko sati dok se ne postigne propisana temperatura superplastičnogoblikovanja materijala.

Izgled prese za superplastično oblikovanje, sa dva rukovaoca i dijelom alata, prikazanje na Slici6.7, a priprema alata za postavljanje na presu data je na Slici 6.8.Na alatu se mogu uočiti priključne cijevi za argon sa kojim se vrši oblikovanje. Zbog visokihradnih temperatura radnici na sebi moraju imati specijalnu zaštitnu opremu.

137

I


Vrata

6.2 Hidrostatsko oblikovanje

Hidrostatsko oblikovanje je nekonvencionalni postupak obrade deformisanjem kod kojeg seoblikovanje radnog predmeta vrši pod dejstvom nestišljivog fluida. Deformaciona sila se uprocesu preko fluida prenosi na radni predmet, a finalni oblik radnog predmeta obezbjeđujegeometrija kalupa. Hidrostatsko oblikovanje odvija se u uslovima povećanog pritiska (2000 do3000 MPa), što dovodi do povećanja deformabilnosti materijala i omogućava izradu radnihpredmeta od materijala koji se konvencionalnim postupcima ne mogu oblikovati.Ovaj postupak obrade razvio se uporedo sa razvojem vazduhoplovne i automobilske industrije,gdje se najviše i primjenjuje (za izradu dijelova karoserije automobila: vrata, krovova, blatobrana,itd.). Postupak se koristi i za izradu kućanskih aparata (hladnjaka, veš mašina, štednjaka),različitih vrsta ambalaže, itd.

Na Slici 6.9 prikazani su neki primjeri proizvoda izrađenih hidrostatskim oblikovanjem.

Slika 6.9 Proizvodi izrađeni hidrostatskim oblikovanjem

139


Za hidrostatsko oblikovanje koriste se specijalni uređaji, čija konstrukcija omogućava stvaranje itransport tečnosti visokog pritiska. Da bi se obezbjedio i održavao, u toku procesa, potrebanpritisak oblikovanja koriste se elektronski davači za njegovo mjerenje.Hidrostatskim oblikovanjem moguće je obrađivati neke tvrde metale kao što su: magnetni čelik,nikl, tvrdi metali i dr.Prednosti hidrostatskog oblikovanja, kao jednog od nekonvencionalnih postupaka, u odnosu nakonvencionalne postupke su: - visoka tačnost obrade; - obrada teško obradivih materijala; - obrada složenih i veoma malih otvora; - obrada teško pristupačnih površina i otvora (elektronika, precizna mehanika, itd.); - manje trenje, bolji tribo uslovi kontakta; - niže cijene alata.

Tehnološki postupci hidrostatskog oblikovanja su isti kao za konvencionalno oblikovanje:duboko izvlačenje, istiskivanje, razvlačenje, oblikovanje cijevi itd.Duboko izvlačenje se najviše primjenjuje za izradu dijelova u automobilskoj i vazduhoplovnojindustriji. Postupkom dubokog izvlačenja mogu se dobiti radni predmeti različitog oblika( cilindrični, konični, sferni, eliptični, nesimetrični, oblici sa gravurom na površini).

Na Slici 6.10 dat je šematski prikaz faza dubokog izvlačenja.

Slika 6.10 Šematski prikaz dubokog izvlačenja

Sa Slike 6.10 može se uočiti da se oblikovanje radnog predmeta vrši pod dejstvom fluida koji jesmješten u donjem dijelu alata za izvlačenje. Deformaciona sila se preko izvlakača prenosi naradni predmet, koji se pod dejstvom pritiska tečnosti oblikuje i priljubljuje uz izvlakač.

Hidrostatsko oblikovanje cijevi ima prednost u odnosu na klasične postupke obrade. Na ovajnačin se iz cijevastih pripremaka jednostavnog oblika mogu dobiti radni predmeti veomasloženog oblika. Klasični postupak za dobijanje cjevnih elemenata složenog oblikapodrazumijeva tehnologije livenja i l i kovanja i završnu obradu skidanjem strugotine.

140

-


Šematski prikaz postupka hidrostatskog oblikovanja cijevi prikazanje na Slici 6.11.

Slika 6.11 Oblikovanje cijevi

Pored optimizacije tehnološkog postupka izrade, hidrostatsko oblikovanje cijevi omogućava:

- bolji kvalitet izradaka,- bolja mehanička i strukturna svojstva izradaka,- uštedu materijala i energije.

Šematski prikaz faza dobijanja T-račve sa maksimalno mogućom visinom odvoda dat je na Slici6.12.

c) d)

Slika 6.12 Faze oblikovanja T-račve

141


Faze procesa oblikovanja T-račve prikazane na Slici 6.12 označavaju: a - početak procesa(otvoren alat), b - aksijalno sabijanje cijevi (zatvoren alat), c - bočno pridržavanje vrha odvoda(plastično oblikovanje), d - dopunsko sužavanje odvoda (otvaranje alata).Alati su složenog oblika sa osiguranim nesmetanim vađenjem komada. Izvedbe alata mogubiti dvodjelene, trodjelne i l i višedjelne, zavisno od složenosti radnog predmeta.Na Slici 6.13 dat je šematski prikaz hidrostatskog oblikovanja razvlačenjem.

;

i

..VI — i i

1r n

Slika 6.13 Hidrostatsko oblikovanje razvlačenjem

Postupak hidrostatskog razvlačenja koristi se kao jedna od metoda za ispitivanje obradivostilimova, određivanje mehaničkih karakteristika materijala i krivih očvršćavanja.Dvoosno razvlačenje se koristi kao naknadna operacija oblikovanja limenih dijelova uautomobilskoj i vazduhoplovnoj industriji.Razvlačenje se najčešće koristi u kombinaciji sa dubokim izvlačenjem. Do razvlačenja dolaziispod čela izvlakača i/ili na mjestu zaobljenja ivice izvlakača. Deformisanje se odvija unutarotvora prstena, jer se radni komad u toku obrade priteže držačem.

Za hidrostatsko oblikovanje se upotrebljavaju hidraulične prese višestepenog dejstva saagregatom u koji je smješten fluid. Razlikuju se dva osnovna tipa presa: sa elastičnom membranom, pomoću koje se u toku oblikovanja ostvaruje kontakt sa radnim predmetom i odvaja fluid od materijala radnog predmeta; bez membrane (tečnost direktno djeluje na radni predmet).

Na Slici 6.14 dat je šematski prikaz prese za hidrostatsko oblikovanje.Pripremak se postavlja na donji dio alata. Pod dejstvom izvlakača koji se nalazi u gornjem dijelualata pripremak se oblikuje s gornje strane, dok se sa donje strane oblikuje pod dejstvom fluida.

142


6.3 Obrada eksplozijom

Obrada eksplozijom je nekonvencionalni postupak obrade deformisanjem kod kojeg se kaoizvor energije koristi eksploziv.Ovaj tehnološki postupak se počeo upotrebljavati početkom prošlog vijeka, a primjenjuje se uza izradu velikih komada (dance za rezervoare goriva). Za pripremke se koriste čelični uzorcirazličitih dimenzija i cijevi, koje se na ovaj način mogu oblikovati. Energija eksplozije možese uspješno koristiti u: procesima oblikovanja limova, zapreminskom oblikovanju,oblikovanju cijevi, kalibriranju, zakivanju, platiranje itd.Prednosti oblikovanja eksplozijom u odnosu na klasične postupke obrade su: za oblikovanje nisu potrebne prese, a alati nemaju tiskače; mogućnost dobijanja izradaka različitog geometrijskog oblika, tačnih dimenzija i većeg kvaliteta površine; očvršćavanje je svedeno na minimum zbog velike brzine deformisanja, pa se mogu oblikovati i termički tretirani materijali.Osnovni nedostaci i ograničenja u primjeni ove tehnologije su: neekonomičnost u uslovima serijske proizvodnje; neophodnost posjedovanja odvojenog radnog prostora.

Na Slici 6.15 je data šematska ilustracija obrade eksplozijom.

Slika 6.15 Obrada eksplozijom

Oblikovanje lima eksplozivom (Slika 6.15.a) vrši se na slijedeći način. L i m se postavlja nakalup i fiksira prstenastim držačem. V a k u m pumpom obezbjeđuje se vakum u kalupu zaoblikovanje. Aktiviranjem eksploziva l i m se oblikuje prema obliku kalupa. Nakonoblikovanja, kompletan alat se vadi iz vode, rastavlja držač lima od kalupa, da bi se izvadioradni predmet iz alata. Postavljanjem novog lima na kalup, uranjanjem kalupa u rezervoar svodom, priključivanjem vakum pumpe i postavljanjem eksploziva postupak oblikovanjaeksplozijom se ponavlja. Na S l i c i 6.15. b prikazano je oblikovanje cijevi eksplozijom. Razlikau odnosu na prethodni slučaj je u obliku eksploziva koji se koristi za oblikovanje.

144


Parametri oblikovanja eksplozijom (Slika 6.16) su: masa eksploziva (prečnik kuglice ro),udaljenost eksploziva od lima (R), udaljenost eksploziva od nivoa vode (H).

Slika 6.16 Parametri oblikovanja

Pozicije na Slici 6.16 označavaju: 1 - eksploziv, 2-lim, 3-držač lima, 4-zaptivač, 5-kalup zaoblikovanje, 6- podloga, 7- crijevo za dovod zraka, 8-elastični podmetač.Eksplozijom se oslobađa određena količina energije, koja se dijelom predaje okolini a dijelomtroši na deformisanje radnog predmeta. Pri oblikovanju je važno da udar na kalup zaoblikovanje bude što manji, pa se ispod kalupa postavlja elastični podmetač (8). Radismanjenja naprezanja u zidovima rezervoara, na dno rezervoara se postavlja crijevo za dovodzraka, koje omogućava stvaranje zračne zavjese i na taj način značajno smanjuje naprezanjana zidove rezervoara.U procesu oblikovanja eksplozijom za prenosnu sredinu se najčešće upotrebljava voda, jer jejeftina, dostupna i m o ž e se koristiti više puta. Da bi se dobili radni predmeti zadovoljavajućegkvaliteta površine, iz kalupa se, u toku oblikovanja, p o m o ć u vakuum pumpe izvlači zrak.Izborom vrste eksploziva m o ž e se uticati na brzinu eksplozije, odnosno brzinu udarnog vala urasponu od 3-6 km/s. Količina upotrebljenog eksploziva utiče na granični odnos oblikovanja.V e l i k a količina eksploziva može dovesti do razaranja komada, a mala do nepotpunogoblikovanja.Oblikovanjem materijala eksplozijom mogu se dobiti radni predmeti sa užim tolerancijamaizrade u odnosu na klasične postupke. Unutrašnja površina izratka je potpuno čista, bezzareza, dok vanjska površina zavisi od kvaliteta izrade kalupa. Zbog velike brzinedeformisanja, struktura materijala je ujednačena, jer se sva zrna u p o p r e č n o m presjeku izratkaistovremeno deformišu.A l a t i za oblikovanje izrađuju se od: najkvalitetnijih čelika, livenog željeza, betona, plastike,itd.Faktori koji utiču na izbor materijala za alat su: planirani broj proizvoda; opterećenje; -vrsta materijala za obradu, itd.

145


6.4 Elektromagnetno oblikovanje

Elektromagnetno oblikovanje pripada nekonvencionalnim postupcima obrade deformisanjem.Za oblikovanje se koristi energija elektromagnetnog polja, koja se ostvaruje pražnjenjemelektričnog kondenzatora visoke voltaže (3-20 k V ) , u kratkom vremenskom periodu, prekokalema. Postupak se primjenjuje u avionskoj i automobilskoj industriji, u proizvodnjirashladnih sistema i uređaja.Šematski prikaz elektromagnetnog oblikovanja prikazanje na Slici 6.17.

Slika 6.17 Šematski prikaz elektromagnetnog oblikovanja

Elektromagnetno oblikovanje vrši se p o m o ć u energije električnog kondenzatora. Radna zonaobuhvata: kalem, radni predmet i alat. Upravljačkim sistemom se reguliše intenzitet i vrijemepražnjenja.Ovaj postupak se koristi za spajanje cjevastih (cilindričnih) dijelova od različitog materijala,oblikovanje limova i cijevi. Na Slici 6.18 dati su primjeri spajanja radnih predmeta metodomelektromagnetnog oblikovanja.

Slika 6.18 Primjeri elektromagnetnog spajanja

146


Neke od prednosti elektromagnetnog oblikovanja su:

beskontaktna metoda mjerenja; nije potrebna klasična infrastruktura, niti prese za oblikovanje. Sistem je relativno mali jeftin;alati za oblikovanje su jednostavni i imaju samo matricu za oblikovanje (nematiskača);mogućnost jednostavnog ponavljanja postupka oblikovanja;elastično vraćanje m o ž e biti smanjeno p o m o ć u elektromagnetnog kalibracijskogprocesa, itd.

-

Ograničenja u primjeni postupka odnose se na električnu vodljivost pojedinih materijala. Zaelektromagnetno oblikovanje najčešće se koriste C u , Al i mesing. Materijali sa v e ć o melektričnom otpornošću se mogu oblikovati na ovaj način uz primjenu specijalnih tehnika.

148


6.5 Oblikovanje ultrazvukom

Ultrazvučno oblikovanje je postupak obrade deformisanjem koji se primjenjuje u posljednjihpedeset godina. Visoka frekvencija ultrazvučnih oscilacija iskorištena je za specifične postupkeoblikovanja.Oblikovanje ultrazvukom u obradi deformisanjem se najčešće primjenjuje u procesima vučenjažice, izvlačenja i oblikovanja cijevi. Sistematska istraživanja ovih procesa usmjerena su napoboljšanje uticaja ultrazvuka na smanjenje sile oblikovanja i smanjenje sile trenja. Na Slici 6.21 prikazana je primjena ultrazvuka u procesu izvlačenja cijevi.

Slika 6.21 Izvlačenje cijevi

Razvojni projekti obuhvataju istraživanja vučenja žice - supervodiča za prenos energije na velikeudaljenosti, izvlačenje žice i cijevi od materijala koji izazivaju veliko trošenjeprstena zaizvlačenje, mikrooblikovanje medicinskih proizvoda, kao što su igle i elementi za premoštenja ukrvnim sudovima.Posebna pažnja u istraživanjima je usmjerena na procese ultrazvučnog oblikovanja limova, kodkojih se tiskač i sila držača lima stimulišu ultrazvukom.

149


7. MAŠINE ZA OBRADU DEFORMISANJEM

7.1 Hidraulične prese

Hidraulične prese su univerzalne mašine koje imaju najveću primjenu u procesima obradedeformisanjem. Pripadaju grupi mašina definisanih veličinom deformacione sile.Pogon se ostvaruje p o m o ć u hidrauličnih cilindara, uz konstantno održavanje pritiskahidraulične tečnosti u toku radnog hoda prese. Na taj način se ostvaruje i održava konstantnabrzina kretanja tiskača.Osnovne karakteristike ovih presa su: male brzine deformisanja, miran rad, niskaproduktivnost, visoka nabavna cijena, duži radni vijek alata i jednostavno opsluživanje.Hidraulične prese se koriste u procesima u kojima se zahtijeva velika vrijednost deformacionesile, mogućnost prilagođavanja sile i hoda i tačno vođenje gornjeg u odnosu na donji dio alatau toku rada. Imajući u vidu navedene karakteristike hidrauličnih presa, najveću primjenunalaze u procesima: oblikovanja limova, istiskivanja i slobodnog kovanja velikih i teškihotkivaka (rjeđe se upotrebljavaju za ukovno kovanje).

Fluid

\II0.!

3 -°"

]K.MI.

c.

Slika 7.1 Hidraulična presa

153


N a osnovu šeme prese, date na Slici 7.1.a i b, može se uočiti da su osnovni dijelovihidraulične prese: ram sa dva i l i četiri stuba, klip cilindra, hidraulični pogon i pritiskivač.Pomoću hidrauličnog sistema vrši se pokretanje pritiskivača, na koji se postavlja gornji dioalata. Razlikuju se hidraulične prese sa jednostrukim, dvostrukim i trostrukim dejstvom. Presesa dvostrukim dejstvom opremljene su posebnim pogonom za držanje lima, a posebnim zaizvlačenje.Uvođenje pripremaka u radni prostor prese i prenos izradaka mogu biti automatizirani. Unovije vrijeme upotrebljavaju se hidraulične prese sa C N C vođenjem.Hidraulične prese se biraju na osnovu vrijednosti deformacione sile i raspoloživog radnogprostora za pojedine procese. Za istiskivanje i slobodno kovanje se koriste hidraulične presekoje mogu ostvariti deformacionu silu i do 400 M N .

7.2 Mehaničke prese

M e h a n i č k e prese se, pored hidrauličnih presa, najčešće koriste u procesima obradedeformisanjem. Pripadaju grupi mašina definisanih na osnovu hoda tiskača. Prenosdeformacione sile na radni komad ostvaruje se mehaničkim putem. Pogonski mehanizammehaničke prese je osnovna karakteristika na osnovu koje se bira presa za određenitehnološki postupak obrade. U zavisnosti od vrste mehanizma, koji se koristi za prenoskretanja, razlikuju se: krivajne i ekscentar prese.

Na S l i c i 7.2 dat je šematski prikaz mehanizma krivajne prese.

Slika 7.2 Šematski prikaz mehanizama krivajne prese

K o d krivajnih presa se preko mehanizma m o ž e mijenjati brzina kretanja pritiskivača, a time ivrijednost sile u toku procesa. To je pogodno kod istiskivanja.Krivajne prese najčešće imaju ugrađene i mehanizme koji se koriste za p o m o ć n a dejstva naradni predmet, kao što su : pridržavanje, izbacivanje, skidanje itd.

154


Veličina hoda se kod ekscentar presa m o ž e podešavati promjenom veličine ekscentricitetaprese. M o g u ć n o s t podešavanja hoda je prednost ekscentar presa kod kovanja, jer je na tajnačin omogućeno kovanje otkivaka različitih dimenzija.Mehaničke prese karakteriše preciznost, veća brzina, velika produktivnost i mogućnostautomatizacije. Koriste se za postupke gdje su potrebne manje deformacione sile.Na S l i c i 7.3.a je prikazana ekscentar presa u radu, a na Slici 7.3.b ekscentar presa sa Cramom. Šematski prikaz i izgled jedne mehaničke kovačke prese sa nominalnom silom od2 5 M N dat je na Slici 7.4.

a.b.Slika 7.4 Šematski prikaz i izgled mehaničke kovačke prese

155


7.3 Kovački čekići

Kovački čekići spadaju u grupu jednostavnih mašine za kovanje. Koriste se najčešće zaslobodno kovanje, a rjeđe za ukovno kovanje.Radni predmet se oblikuje pod dejstvom malja k o v a č k o g čekića, a deformacija se ostvarujekroz nekoliko udaraca. Kovački čekići definišu se veličinom deformacionog rada na krajukovanja, koja se dobije sabiranjem energija svih pojedinačnih udaraca.Veličina kinetičke energije malja čekića zavisi od njegove mase i brzine udara u radnipredmet. Da bi se postiglo bolje iskorištenje energije udaraca i spriječilo njeno širenje naokolinu, kovački čekići se izrađuju sa masivnim temeljima, koji se postavljaju naodgovarajuće podloge.Postoji više podjela kovačkih čekića, zavisno od načina njihovog rada i snage. Najgrubljapodjela bi obuhvatala: slobodnopadajuće čekiće; čekiće prostog dejstva i čekiće dvostrukog dejstva.

Slobodno padajući čekići rade na principu energije slobodnog pada. Energija čekića dobije sekao proizvod težine malja i radne visine. Šematski prikaz jednog slodnopadajućeg čekića datje na Slici 7.5.

radnipredmet

alati

Slika 7.5 Šematski prikaz slobodnopadajućeg čekića

Na S l i c i 7.5. data je šema slobodnopadajućeg čekića sa gredom. Pored ove izvedbe postojeslobodnopadajući čekići kod koji se pogon ostvaruje sa: remenom, lancem, vazduhom(parom i uljem).

Čekići prostog dejstva su čekići kod kojih je pokretan samo malj. Kretanje malja ostvaruje sepod pritiskom pare, zraka i l i hidraulične tečnosti. Na Slici 7.6.a prikazanje jedan pneumatskičekić, a na Slici 7.6.b čekić sa elektro-hidrauličnim pogonom.

156


Slika 7.6 Kovački čekići

Čekići dvostrukog dejstva i l i protuudarni čekići imaju obje mase pokretne i njihovimsimultanim primicanjem vrši se deformisanje radnog predmeta. Kretanje malja može bitihorizonatalno i vertikalno, sa mogućnošću rotiranja radnog predmeta u toku oblikovanja.Pogon se ostvaruje mehaničkim, hidrauličnim i l i pneumatskim putem. Odlikuju se velikombrzinom deformisanja i malim prenosom vibracija na temelje.

157

Documents

proizvodne tehnologije