UNIVERZITET U TUZLIMAŠINSKI FAKULTETProizvodno mašinstvoPredmet: Tehnologija plastičnosti IIŠkolska godina: 2014/2015

SEMINARSKI RADPredmet: Tehnologija plastičnosti II

Duboko izvlačenje

Student: Predmetni asistent: Lejla Mujezinović Mr.sc. Adnan Mustafić, v.a.

Sadržaj

1. PROCES OBRADE DUBOKIM IZVLAČENJEM..............................................................................................3

2. TEHNOLOŠKI PROCES IZRADE..............................................................................................................4

2.1 Dimenzije pripremka (početnog komada).....................................................................................4

2.2 Prečnik vijenca nakon izvlačenja:.......................................................................................................4

2.3 Prečnik platine:..................................................................................................................................4

2.4 Guldinov obrazac...............................................................................................................................5

2.5 Broj potrebnih operacija za oblikovanje proizvoda............................................................................5

3. DIMENZIJE IZRATKA PO POJEDINIM FAZAMA..........................................................................................6

3.1. Prečnici obratka po pojedinim fazama izvlačenja :........................................................................6

3.2 Visine predmeta po pojedinim operacijama :...............................................................................7

4. ANALIZA NAPONSKOG STANJA................................................................................................................7

4.1. Držač lima.........................................................................................................................................7

4.1.1 Prva operacija.............................................................................................................................7

4.2 Prva operacija izvlačenja....................................................................................................................8

5. LITERATURA............................................................................................................................................10

1

Slika 1. Dimenzije izrađenog dijela

Slika 2. 3D model izrađenog dijela2

1. PROCES OBRADE DUBOKIM IZVLAČENJEM Duboko izvlačenje je proces obrade metala (u hladnom ili, u posebnim slučajevima, u

vrućem stanju), koji u serijskoj proizvodnji dijelova, u odnosu na ostale tehnološke discipline, zauzima vidno mjesto. Cilj ovog načina prerade je da se iz ravne ploče sa posebnim alatom izrade posude raznih oblika poprečnog presjeka. Specifičnost samog procesa omogućava da se najmanjim brojem radnih operacija i uz minimalni otpadak dobiju izvučeni elementi u konačnom obliku, tako da se mogu neposredno upotrijebiti ili ugraditi u odgovarajući sklop.

Tehnologijom dubokog izvlačenja se obrađuju materijali debljine od 0,02 do 50 mm, sa dimenzijama od nekoliko desetinki milimetra pa do nekoliko metara, i sa težinama koje variraju od grama do tone. Mašine za duboko izvlačenje su krivajne i hidrauličke prese. Zavisno od vrste i oblika komada koji se izvlači, upotrebljavaju se krivajne (eksentar i koljenaste) prese prostog, dvostrukog ili trostrukog dejstva.

Početni oblik materijala za preradu je ravna ploča, koja se označava kao platina. Oblik ove ravne ploče – platine može biti: krug, kvadrat, pravougaonik, elipsa ili ma kakva zatvorena kontura, koja zavisi od izvučenog komada. Prema tome, pod dubokim izvlačenjem se podrazumijeva proces prerade kod kojega se iz ravne ploče dobivaju posude oblika sa zatvorenim dnom.

Duboko izvlačenje se može izvoditi na dva načina, i to kao:

1. duboko izvlačenje bez promjene debljine materijala i2. duboko izvlačenje sa stanjivanjem zida, odnosno sa redukcijom debljine zida.

3

2. TEHNOLOŠKI PROCES IZRADE

2.1 Dimenzije pripremka (početnog komada)Zbog anizotropije materijala pri izvlačenju sa dobija valovit oblik završetka radnog predmeta .U cilju dobijanja zahtijevane visine radnog predmeta, potrebno je izvršiti skraćivanje visine nakon izvlačenja. Zbog toga se pri proračunu prečnika pripremka uzima u obzir i dodatak za obrezivanje. Dodatak za opsijecanje kod cilindričnih obradaka sa vijencem bira se iz odgovarajuće tabele, tako da je prečnik vijenca radnog predmeta nakon izvlačenja

d0 = d1 + ∆ d

d1 – Prečnik vijenca gotovog komada

∆ d – Dodadak za odsijecanje

d1d

= 4030

=1,33<1,5

Dodatak za obrezivanje je kao što vidimo u funkciji odnosa (d1/d) ,pa je za odnos d1/d = 1,33 → ∆ d= 2,5 mm (Binko Musafija, Obrada metala plastičnom deformacijom, tabela br.52, str.346).

2.2 Prečnik vijenca nakon izvlačenja:

d0 = d1 + ∆ d = 40 + 2.5= 42.5 mm

2.3 Prečnik platine:D0 = √d02+4 (H 2+d h) =√42.52+4(15¿¿2+30∙5)¿

= √1806,2+1500 = 57,5 ≅ 58 mm

4

Prema tome, dimenzije pripremka su: ∅58 x 1,2 [mm]

2.4 Guldinov obrazacMetoda parcijalnih površina :

L1 = 5 mm

L2 = h= 5 mm

L3 = r ∙ π2

= 23.55mm

r1= 17.5 mm

r2= 15 mm

r3= 0,637 ∙ R = 0.637 ∙ 15 = 9,55 mm

Prečnik platine :

D= √8∑i=1

n

(l1 ∙r1+..)= √8 ∙ (5 ∙17.5+5 ∙15+23.55∙9.55 ) = √8 ∙401.12

D = 57.6 mm ≅ 58 mm

2.5 Broj potrebnih operacija za oblikovanje proizvodaZa rotaciono simetrična tijela broj potrebnih operacija izvlačenja se računa po poznatom izrazu:

n=1+log (dn )−log (m1D0 )

log (msr)

msr=m2+m3+m4+…+mn

n−1

Odnos m zavisi od vrste materijala, stanja materijala, relativne debljine, odnosa visine i prečnika radnog komada, sredstva za podmazivanje i drugih faktora.

Relativna debljina materijala računa se prema obrascu:

5

Sr=sD 0

∙100%=1.258

∙100%=2.07%

Pošto su u literaturi (Binko Musafija, Obrada metala plastičnom deformacijom, tabela br. 54, str.367) dati odnosi izvlačenja za maksimalnu vrijednost od Sr=2%, usvojit ćemo najmanje vrijednosti odnosa izvlačenja za ovu vrijednost. Dakle, vrijednosti odnosa izvlačenja su:

m1=0.50m2=0.75m3=0.78m4=0.80

msr=m2+m3+m4

n−1=0.75+0.78+0.80

4−1=0.77

Na osnovu izračunatog msr i uzimajući u obzir prečnik gotovog dijela dn=40mm i pripremka Do=58mm dobija se sljedeći broj izvlačenja :

n=1+log (dn )−log (m1D0 )

log ¿¿

Usvajamo n=1 operacija.

3. DIMENZIJE IZRATKA PO POJEDINIM FAZAMA

3.1. Prečnici obratka po pojedinim fazama izvlačenja :Prečnici obratka po pojedinim operacijama izračunavaju se iz sljedećeg izraza :

mi=d i

Di−1

d1=m1 ∙D=0,50 ∙58=29mm

Usvajamo:d1=30mm

Provjera odnosa izvlačenja za posljednju operaciju :

m1s=3058

=0,5

6

3.2 Visine predmeta po pojedinim operacijama :Visine obratka po pojedinim operacijama određuju se po izrazu iz ranije navedene literature (Binko Musafija, Obrada metala plastičnom deformacijom, tabela br.58, str.384 ):

hi=0.25 ∙(D 2

d i

−di)+0.43 rid i

∙ (d1+0.32∙ r1 )

Visine po pojedinim fazama su:

h1=0.25 ∙(58230 −30)+0.43 ∙ 17.530 ∙ (30+0.32∙17.5 )=29.46mm

4. ANALIZA NAPONSKOG STANJAPrije proračuna napona izvlačenja potrebno je izračunati silu držača lima za pojedine operacije dubokog izvlačenja.

4.1. Držač limaDržač lima ima zadatak da onemogući obrazovanje nabora kod dubokog izvlačenja, djelujući na površinu lima koji se izvlači sa određenim površinskim pritiskom . Za praksu je veoma važno pod kojim uslovima je potreban držač lima , a zatim se vrši njegovo pravilno dimenzionisanje .

Kriterij za određivanje uslova da je potreban držač lima za izvlačenje predmeta dat je u obliku.

Sr=sD 0

∙100%<3%

4.1.1 Prva operacija

Sr=sD 0

∙100%=1.258

∙100%=2.07%<3%

S obzirom na izračunatu vrijednost relativne debljine lima, zaključujemo da je potreban držač lima u prvoj operaciji.

Pritisak držača lima u prvoj operaciji je:

7

pd1=(0.2÷0.3 ) ∙[( Dd1−1)3

+d1

200 ∙ s ] ∙10−2 ∙ σM

Za zadani materijal biramo vrijednost σM=330MPa.

pd1=0,25 ∙[( 5830−1)3

+ 30200 ∙1.2 ]10−2 ∙350=0.819MPa

Sila na držaču lima za prvu operaciju računa se prema obrascu:

Fd1=A1 ∙ pd1=π4 [D2−(dM 1+2∙ rM 1 ) ]2 ∙ pd 1

gdje su:

dM 1= d1+W=d1+2 ∙ ( s+c ∙√10 ∙ s ) = 30 + 2 · (1,2+0,07 ∙√10∙1,2 )

dM 1= 32.88 mm

rM 1=0,8 ∙√(D−d1 ) ∙ s=0,8 ∙√(58−30 ) ∙1.2=4.64mm

rM 1= 5 mm

Fd1= π4∙ [582−(32.88+2 ∙5 )2 ] · 0.819 = 1826.2 N

4.2 Prva operacija izvlačenjaRadni napon prve operacije izvlačenja računa se prema obrascu:

σ 1=eμπ2 ∙(1,1∙ k sr 1∙ ln

Dds1

+2∙ μ ∙Fd1

π ∙ds1 ∙ s )+k sr 1 ∙s

2∙ rM1+s

Prema tabeli na str.481 knjige „Obrada metala plastičnom deformacijom“ - Binko Musafija, nalazimo vrijednost koeficijenta trenja za čelik i primjenu mineralnog ulja:

μ=0,15⇒ eμ ∙ π2=1.265

Srednji deformacioni otpor računa se kao:

8

k sr 1=k0+k12

Za materijal Č.0148 očitava se:

φ0=0⇒ k0=220MPa

φ1=lnD 0

d1=ln 58

30=0.65⇒ k1=522MPa

k sr 1=k0+k12

=220+5222

=371MPa

d s1=d1+2 s+2 rM 1=30+2 ∙1.2+2 ∙5=42mm

Dakle, napon ima vrijednost:

σ 1=1.265∙ (1.1∙371 ∙ ln 5842 + 2∙0.15 ∙1826.23.14 ∙42 ∙1.2 )+371 ∙ 1.2

2 ∙5+1.2

σ 1=209.54MPa

Sila izvlačenja za prvu operaciju ima vrijednost:

F1=π ∙ds1 ∙ σ1=3,14 ∙42 ∙209.54=27 634.14N

Sila prese potrebna za prvu operaciju je:

FM 1=F1+Fd 1=27634.14+1826.2=29460.34N=29.5kN

Deformacioni rad izvlačenja računa se prema obrascu:

W=x ∙F1∙ h11000

9

Veličina x1 je faktor koji predstavlja odnos maksimalne sile izvlačenja u funkciji odnosa izvlačenja i za m1=0.53 ima vrijednost (prema B. Musafija, str. 485):

x=0.80

Deformacioni rad je:

W 1=x ∙F1 ∙ h11000

=0.80∙27634.14 ∙29.461000

=651.28Nm

6.DIMENZIONISANJE I TOLERISANJE RADNIH ELEMENATA ZA SVAKU OPERACIJU IZVLAČENJA

6.1. Zazor između izvlakača i matricePravilno dimenzionisan alat mora biti izveden tako da sigurno obezbjeđuje ravnomjernu zračnost (f) između prstena za izvlačenje (prečnika dM) i izvlakača (prečnika ds).

f=dM−ds

2

Dvostruka vrijednost zračnosti se naziva zazor i računa se:

w=2 f =dM−ds

Kod dubokog izvlačenja bez promjene debljine materijala zračnost treba da bude veća od debljine lima (f>s). Veličine zračnosti se određuju po raznim empirijskim obrascima.

G.Oehler daje obrazac za proračun zračnosti u zavisnosti od debljine lima :

f=s+c ∙√10 ∙ s=1.2+0.07 ∙√10∙1.2=1.44mm

gdje su:

- c – koeficijent koji zavisi od vrste materijala ⇒ c=0.07 za čelični lim,- f – zračnost - s – debljina lima.

w=2 f =2 ∙1.44=2.88mm

10

5. LITERATURA

[1] Binko Musafija - „Obrada metala plastičnom deformacijom“, Univerzitet u Sarajevu, Mašinski fakultet, Sarajevo 1988.

[2] Emir Šarić - „Tehnologija plastičnosti II, predavanja“, Tuzla 2014.

11

12

13

14