Mirna Nozic Proizvodne-tehnologije

Proizvodne tehnologije

U procesu oblikovanja sila i rad se sa maine za obradu preko alata prenose na radni predmet. Geometrijski oblik i dimenzije izratka obezbjeuje alat. Alat i za obradu deformisanjem su sloeni i pri njihovom projektovanju treba pomiriti" zahtjeve rentabilnosti i funkcionalnosti. Pri konstrukciji alata treba prioritet dati jednostavnijim izvedbama, sa veim brojem standardnih elemenata. Na taj nain se smanjuje cijena alata. Jednostavnost u konstruktivnoj izvedbi alata ne smije ugroziti njegovu funkcionalnost i tanost u radu. Na Slici 1.2 prikazani su alati koji se koriste u tehnolokim postupcima obrade deformisanjem.

a. Alat za probijanje i prosijecanje b. Alat za savijanje

Slika 1.2 Alati za obradu deformisanjem

Za obradu deformisanjem koriste se univerzalne i specijalne maine. Univerzalne maine se, uz upotrebu odgovarajuih alata, mogu koristiti za razliite procese obrade deformisanjem. U univerzalne maine spadaju: krivajne, hidrauline, frikcione prese, parni i vazduni ekii, itd. Specijalne maine se koriste samo za odreene operacije, npr. maine za savijanje cijevi, maine za valjanje navoja, itd.

Na Sl ici 1.3 dat je izgled maina za obradu deformisanjem.

Slika 1.3 Maine za obradu deformisanjem


Zastupljenost u primjeni, prednosti u odnosu na obradu skidanjem strugotine, ekspanzija u razvoju maina za obradu i novih materijala najbolji su pokazatelji znaaja obrade deformisanjem, kao modernog vida prerade materijala.

Prednosti ovog naina obrade mogu se definisati sa tehniko-tehnolokog i ekonomskog aspekta, i to:

1) Izrada proizvoda komplikovanog oblika ostvaruje se u jednom hodu maine za deformaciju. Izrada istih proizvoda na drugi nain i l i ne bi bila mogua i l i bi zahtjevala vie radnih operacija.

2) Postie se velika dimenzionalna tanost proizvoda uz uske izradne tolerancije.

3) Proizvodi imaju visoke mehanike karakteristike i relativno malu teinu.

4) Postie se znaajna uteda u potronji materijala i energije.

5) Visok stepen produktivnosti, stabilnosti i pouzdanosti u radu.

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

7) Ekonominost u uslovima serijske i masovne proizvodnje.

Pored navedenih prednosti, mogu se uoiti i ogranienja u primjeni kao to su:

1) Neekonominost u uslovima pojedinane i maloserijske proizvodnje.

2) Visoki investicioni trokovi prouzrokovani upotrebom skupih maina i ureaja za obradu.

3) Sloeni i komplikovani alati, ija je konstrukcija i izrada skupa.

1.1 Podruje obrade deformisanjem

Obrada deformisanjem je vid obrade kod kojeg se materijal dovodi u stanje plastinog teenja, tj. optereuje iznad granice razvlaenja. Deformacija koja nastaje u materijalu je trajna. Ukol iko se optereenje poveava u nekom momentu doi e do razdvajanja estica materijala. Podruje obrade deformisanjem sa stanovita deformacije moe se podijeliti na:

plastinu deformaciju i deformaciju do razaranja materijala.

4


Grafika interpretacija podruja obrade deformisanjem data je preko dijagrama istezanja za elastino-plastian materijal.

Slika 1.4 Dijagram


Prema brzini deformacije obrada deformisanjem se moe podijeliti na:

kvazistatiko deformisanje


TEHNOLOGIJE OBLIKOVANJA LIMOVA

Duboko izvlaenje

Savijanje

Rotaciono izvlaenje

Specijalni postupci

Provlaenje

Suavanje

Proirivanje

Clinching

Razvlaenje

Tabela 1.1 Tehnologije oblikovanja limova

1


2. TEORETSKE OSNOVE

2.1 Vrste deformacija

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

Najjednostavniji nain za defmisanje pokazatelja (vrsta) deformacija je idealizirani sluaj sabijanja paralelopipeda (sabijanje bez trenja).

Dimenzije paralelopipeda prije deformisanja definisane su visinom h0, irinom b0, i duinom

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

bx i /,. (Slika2.1)

I

Slika 2.1 Sabijanje paralelopipeda

Odnos dimenzija paralelopipeda prije i nakon deformisanja moe se iskazati relacijom:

(2.1)

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

13


1. Apsolutna deformacija

Apsolutne deformacije predstavljaju razliku dimenzija parelelopipeda prije i nakon deformisanja. Pozitivne deformacije su one koje dovode do poveanja poetnih dimenzija radnog predmeta, a negativne one koje prouzrokuju njihovo smanjenje. Od ovog pravila se odstupa kada to olakava analizu postupka obrade.

2. Relativna deformacija

Relativna deformacija predstavlja odnos apsolutne deformacije i poetne dimenzije paralelopipeda (radnog predmeta).

3. Logaritamska deformacija

Logaritamska deformacija predstavlja odreeni integral odnosa beskonano malog prirataja duine i trenutne duine posmatrane stranice paralelopipeda.

14


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

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

2.2 Nominalni i stvarni naponi

U procesima hladne deformacije sa rastom deformacije raste i otpor kojim se materijal suprotstavlja deformaciji. Istovremeno dolazi i do promjene njegovih mehanikih osobina, tako da se poveavaju jaina i tvrdoa, a smanjuju istezljivost i ilavost.

15

Obrazac (2.5) moe se napisati na slijedei nain:

Logaritmiranjem izraza (2.6.) dobija se:

Izraz (2.7) definie dvije karakteristike logaritamske deformacije:

1) pri plastinoj deformaciji zbir logaritamskih deformacija u tri meusobno okomita pravca je jednak nuli.

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

Gdje su:

A0 - povrina poprenog presjeka prije deformisanja;

A - povrina trenutnog poprenog presjeka.


U toku hladne obrade materijal ovrava, tj. gubi svoja plastina svojstva. Ovravanje raste sa rastom hladne deformacije, tako da pri odreenom stepenu deformacije materijal moe izgubiti sposobnost za daljnje plastino oblikovanje. Kr iva ovravanja predstavlja pokazatelj obradivosti materijala. Za iznalaenje krivih ovravanja, odreivanje mehanikih osobina materijala i ocjenu njegove plastinosti koriste se ispitivanja jednoosnim istezanjem.

Ispitivanje materijala jednoosnim istezanjem vri se na kidalici, uz istovremenu registraciju zavisnosti sile od izduenja probne epruvete. Za ispitivanja se koriste epruvete od lima, standardnih dimenzija, krunog i l i pravougaonog presjeka.

Na Sl ici 2.2 dat je prikaz mjernog podruja epruvete i izgled epruvete prije istezanja i neposredno prije prekida. Na Slici 2.3 prikazano je ispitivanje jednoosnim istezanjem na kidalici.

a) Mjerno podruje epruvete b) Skica epruvete

Slika 2.2 Probna epruveta

a) ematski prikaz kidalice b)Izgled epruvete c)Epruveta nakon prekida

Slika 2.3 Ispitivanje jednoosnim istezanjem

16


Istezanjem epruvete dolazi do promjene njenih dimenzija. Duina epruvete se poveava

(2.9)

Dijagram istezanja je grafika interpretacija zavisnosti nominalnih napona

(2.10)

Na Slici 2.4 prikazanje dijagram nominalnih napona.

Slika 2.4 Dijagram nominalnih napona

17

a popreni presjek se smanjuje Deformacije probne epruvete mogu se izraziti preko jedininog izduzenja deformacije

prvog reda, kontrakcije poprenog presjeka i l i deformacije drugog reda i logaritamske

deformacije ih deformacije treeg reda, koie se definiu izrazima:

izduzenja Nominalni napon se dobije kad se sila redukuje na poetni popreni presjek probne epruvete:

od jedininog


Do take P veza izmeu napona i deformacija ima linearan karakter i moe se izraziti relacijom:

Slika 2.5 Odreivanje granice razvlaenja

18

nominalni napon relativno izdueni e

modul elastinosti

Jednaina (2.11.) naziva se Hook-ov zakon. Do take E deformacije su elastinog karaktera, to znai da probna epruveta nakon rastereenja ima poetnu duim U taki V poinje teenje materijala. Napon oznaava granicu poetka plastinog teenja

materijala tj. granicu razvlaenja. K o d velikog broja materijala granica razvlaenja se ne moe uoiti sa dijagrama, pa se, po standardu, za granicu razvlaenja uzima napon koji odgovara trajnoj deformaciji od 0,2 %.

Nain odreivanja granice razvlaenja prikazanje na Slici 2.5.


Od take E do take Z na dijagramu (Slika 2.4) nakon rastereenja dolazi do trajnih deformacija probne epruvete.

Napon u taki M predstavlja napon u momentu poetka lokalizacije deformacije i naziva se jaina materijala na kidanje i l i zatezna vrstoa:

(2.14)

gdje je :

Fm - maksimalno optereenje probne epruvete

U taki M sila istezanja je maksimalna. Zbog lokalizacije deformacije na uskom podruju od take M do take Z dolazi do pada nominalnih napona.

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

Do poetka lokalne deformacije (do take M) moe se uspostaviti veza izmeu stvarnih i nominalnih napona i deformacija I, II i III reda:

(2.13)

(2.15)

(2.16)

Kako je trenutna povrina manja od poetne, stvarni napon je vei od nominalnog Slika 2.6.

19

Linija rastereenja za taku paralelna je sa linearnim dijelom krive pa trajna deformacija epruvete iznosi:


Slika 2.6 Dijagram nominalnih i stvarnih napona

Stvarni napon se u uslovima primjene naziva specifini deformacioni otpor, jer predstavlja otpor materijala deformaciji kojoj je izloen.

Dijagram istezanja za elik i aluminijum dat je na Slici 2.7, a na Slici 2.8 dat je dijagram istezanja za razliite materijale.

20


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

Slika 2.8 Dijagram istezanja za razne materijale

2.3 Krive ovravanja

K o d hladnog deformisanja otpor kojim se materijal suprotstavlja deformaciji neprekidno raste. Krive ovravanja predstavljaju grafiku interpretaciju funkcionalne zavisnosti specifinog deformacionog otpora od deformacije.

Slika 2.9 Krive ovravanja prvog, drugog i treeg reda

21

N a Slici 2.9 date su krive ovravanja prvog, drugog i treeg reda.

U zavisnosti od toga da li se ta zavisnost izraava preko deformacije prvog

razlikuju se krive ovravanja prvog, drugog i treeg reda: i l i treeg


Krive ovravanja predstavljaju jedan od pokazatelja obradivosti materijala. Njihovo poznavanje je neophodno za odreivanje osnovnih parametara procesa obrade deformacione sile i deformacionog rada.

Svako stanje strukture elinog materijala ima svoju krivu ovravanja. Za konstrukciju krivih ovravanja koriste se dijagrami nominalnih napona (Slika 2.4) dobijeni probama na istezanje i l i pritisak. Na svakoj krivoj ovravanja (Slika 2.9) uoavaju se dvije karakteristine take:

1) Granica razvlaenja, tj. stvarni napon poetka teenja:

gdje su:

C - konstanta koja zavisi od vrste materijala;

n - eksponent krive ovravanja treeg reda.

U Tabeli 2.1 date su vrijednosti eksponenta krive ovravanja treeg reda n i koeficijenta C za razliite grupe materijala.

22

Zbog malih razlika izmeu : napona na granici razvlaenja uzima se da vrijedi:

stvarnog napona poetka plastinog teenja (k 0) i nominalnog

2) Stvarni napon u momentu poetka lokalizacije deformacije.

Na osnovu obrasca (2.16) dobija se:

U praksi se najee koristi kriva ovravanja treeg reda, koja se rauna po izrazu:


MATERIJAL C (MPa) n

Aluminij 1100-O 180 0.20

2024-T4 690 0.16 6061-0 205 0.20 6061-T6 410 0.05 7075-0 400 0.17 Mesing

70-30 aren 900 0.49 85-15 hladno valjan 580 0.34

Bakar (aren) 315 0.54 elik

Niskougljenini, aren 530 0.26 4135 aren 1015 0.17

4135 hladno valjan 1100 0.14 4341 aren 640 0.15

304 nerajui , aren 1275 0.45 410 nerajui aren 960 0.10

Tabela 2.1 Vrijednosti C i nza razliite materijale

U literaturi se moe pronai veliki broj izraza za priblino izraunavanje krivih ovravanja. Neki od tih izraza su:

(2.21)

23


gdje su:

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

Najveu primjenu imaju obrasci oblika eksponencijalnih funkcija.

2.4 Uslovi plastinog teenja

Uslov plastinog teenja definie prelaz materijala iz elastinog u plastino stanje. K o d jednoosnog naponskog stanja do plastinog teenja dolazi kada vrijednost napona istezanja (pritiska) dostigne vrijednost napona na granici razvlaenja:

Funkcija (2.24) predstavlja zakonitost koju glavni naponi moraju zadovoljiti da bi dolo do plastinog teenja materijala. U literaturi postoji vie hipoteza o plastinom teenju materijala. Danas se najee koriste dvije, i to:

Hipoteza najveeg tangencijalnog napona;

24

Uslov plastinog teenja za jednoosno naponsko stanje za realne procese moze se napisati u obliku:

Gdje je :

k - specifini deformacioni otpor materijala

Realni procesi obrade deformisanjem odvijaju se u uslovima sloenog (ravanskog i prostornog) naponskog stanja. Hipoteze o plastinom teenju definiu ponaanje materijala u uslovima sloenog naponskog stanja, ako je ono poznato u uslovima linearnog optereenja. Uslov plastinog teenja za prostorno naponsko stanje moe se definisati funkcijom:


Hipoteza najvee deformacione energije utroene na promjenu oblika - energetski uslov plastinosti.

Prema hipotezi najveeg tangencijalnog napona do plastinog teenja materijala dolazi kada razlika izmeu maksimalnog i minimalnog glavnog normalnog napona dostigne vrijednost specifinog deformacionog otpora, to se definie izrazom:

Prema energetskom uslovu plastinosti, plastino teenje nastaje kada intenzivnost napona dostigne vrijednost napona teenja, tj.:

2.5 Brzina deformacije i brzina deformisanja

Brzina deformisanja predstavlja brzinu kretanja alata i zavisi od maine na kojoj se vri obrada. A k o se u vremenskom intervalu izvri sabijanje radnog predmeta za brzina deformisanja se moe izraunati preko izraza:

(2.27)

Obzirom da se brzina deformisanja kod veine maina mijenja u toku procesa, uvodi se srednja brzina deformisanja u obliku:

(2.28)

Brzina deformacije je brzina kretanja estica materijala koji se deformie:

(2.30)

25

Srednja brzina deformacije je promjena logaritamskog stepena deformacije po vremenu za koje je deformacija izvrena:


2.6 Deformaciona sila i deformacioni rad

Deformaciona sila i deformacioni rad su osnovni parametri tehnolokog procesa obrade deformisanjem. Pri projektovanju tehnolokog postupka neophodno je odrediti maksimalnu deformacionu silu i potrebni deformacioni rad. Na osnovu tih parametara se bira maina za obradu. Deformaciona sila za idealizovani sluaj sabijanja paralelopipeda (sabijanje bez trenja) (Slika 2.1) moe se izraunati po izrazu:

Gdje su:

k - specifini deformacioni otpor; A - trenutna pritisnuta povrina.

Rad ove sile na elementarnom putu dat je relacijom:

(2.32)

Ukupni deformacioni rad dobije se integraljenjem izraza (2.32):

Specifini deformacioni otpor je konstantan za sabijanje u vruem stanju, pa se deformacioni rad rauna po izrazu:

(2.31)

(2.33)

(2.34)

Gdje je:

Najvea deformaciona sila za vrue deformisanje dobija se po izrazu:

(2.35)

gdje je:

Ai - povrina paralelopipeda nakon sabijanja

26

istisnuta zapremina


Kod sabijanja u hladnom stanju specifini deformacioni otpor nije konstantan, pa se za proraun uzima njegova srednja vrijednost:

Gdje su:

ko - specifini deformacioni otpor na poetku deformacije

ki - specifini deformacioni otpor na kraju deformacije za

Deformacioni rad za sabijanje u hladnom stanju moe se izraunati pomou izraza:

(2.37)

Najvea 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 radu. Stvarni rad je vei od idealnog i dobije se ako se vrijednost idealnog rada podijeli sa stepenom korisnog dejstva tj. Na taj nain se uzimaju u obzir gubici uslijed trenja. Vrijednost rj odreuje se prema Siebelu:

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

2.7 Primjeri za teoretske osnove

Zadatak broj 1 Poznate su dimenzije paralelopipeda prije deformisanja: h0 =100 mm b0 = 80 mm l0 = 70 mm

i nakon deformisanja: h1, = 70 mm b1 = 100 mm /1 = 80 mm . Koje vrijednosti imaju razliiti pokazatelji promjene oblika paralelopipeda (kolike su vrijednosti razliitih stepana deformacije)?

27

Najvea deformaciona sila za sabijanje u hladnom stanju iznosi:

Dobivene vrijednosti deformacionog rada po izrazima (2.34) i (2.27) odgovaraju idealnom radu. Stvarni rad je vei od idealnog i dobije se ako se vrijednost idealnog rada podijeli sa

Na taj nain se uzimaju u obzir gubici uslijed trenja. stepenom korisnog dejstva Vrijednost odreuje se prema Siebelu:

za hladno sabijanje za vrue sabijanje


Rijeenje:

Apsolutne deformacije

28

Rijeenje: Kontrakcija poprenog presjeka:

Zadatak broj 2 Okrugli profil poetnog prenika do=25 mm treba vuenjem da se reducira na prenik di=20 mm. Odrediti kontrakciju presjeka i logaritamske deformacije.

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

Uslov konstantnosti zapremine:

Relativne deformacije

Logaritamske deformacije


Glavne logaritamske deformacije su:

(p, = cpx (aksijalna deformacija);

(pr -


3. TEHNOLOGIJE OBLIKOVANJA LIMOVA

3.1 Duboko izvlaenje

Duboko izvlaenje je tehnoloki postupak obrade deformisanjem kod koga se iz ravne ploe dobijaju posude razliitog oblika poprenog presjeka sa zatvorenim dnom. Duboko izvlaenje predstavlja jedan od najvanijih postupaka prerade lima i ima veoma iroko podruje primjene u:

automobilskoj i avionskoj industriji ( dijelovi karoserije automobila, vrata, blatobrani, dijelovi tokova, itd.); elektronskoj industriji (razni dijelovi radio i tv aparata i si.); industriji aparata za domainstvo (dijelovi hladnjaka, tednjaka, itd.).

Na Slici 3.1 dati su primjeri proizvoda koji su u cjelini i l i su neki njihovi dijelovi izraeni dubokim izvlaenjem.

Slika 3.1 Primjeri primjene dubokog izvlaenja

35


Iz pripremka u obliku ravne ploe postupkom dubokog izvlaenja dobijaju se gotovi radni predmeti oblika posuda sa zatvorenim dnom.

U zavisnosti od oblika i dimenzija obratka, izvlaenje obuhvata:

- izvlaenje cilindrinih komada sa i bez vijenca; - izvlaenje komada stepenastog oblika; - izvlaenje komada konusnog oblika; - izvlaenje komada sfernog oblika; - izvlaenje komada nerotacionog oblika; - izvlaenje komada iz trake i - izvlaenje komada velikih dimenzija (dijelovi karoserije automobila).

Na Slici 3.2 dat je izgled pripremka i izratka za najjednostavniji sluaj izvlaenja cilindrinih komada.

* di *

a) pripremak b)izradak c)izradak (cilindrini komad bez vijenca) (cilindrini komad sa vijencem)

Slika 3.2 Izgled pripremka i izratka za izvlaenje cilindrinih komada

Proces se izvodi sa posebnim alatima na mehanikim i hidraulinim presama.

ematski prikaz dubokog izvlaenja dat je na Sl ici 3.3.

Sa Slike 3.3 se moe uoiti da su osnovni izvrni dijelovi alata za duboko izvlaenje izvlaka i presten za izvlaenje.

Ploa draa lima koristi se da bi se sprijeilo obrazovanje nabora i guvanje lima u toku procesa izvlaenja.

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

36


U poetnoj fazi izvlaenja pripremak se postavlja na prsten za izvlaenje i fiksira pomou draa lima. Sila izvlaenja se preko izvlakaa prenosi na pripremak i on se pod dejstvom izvlakaa uvlai u otvor prstena za izvlaenje. Izradak se formira postepeno vertikalnim pomjeranjem izvlakaa. Rezultat izvlaenja je cilindrina posuda .(Slika 3.2.b) Debljina zida izratka je ista kao i debljina pripremka. U toku izvlaenja dolazi do raznorodne naponsko- deformacione slike u vijencu i zidu obratka, kako je prikazano na Slici 3.4.

Slika 3.4 Naponi u vijencu (a) iziu (b) obratka u toku izvlaenja

37


Naponsku sliku u vijencu obratka ine radijalni naponi istezanja i naponi pritiska normalni na element A, zbog dejstva draa lima. U zidu obratka elemet B je podvrgnut naponima istezanja. Vel iko istezanje moe dovesti do razaranja materijala , iji je prikaz dat na Slici 3.5.

a) b)

Slika 3.5 Greke u procesu izvlaenja

Na Slici 3.5.a uzrok razaranja je mali radijus zaobljenja na prstenu za izvlaenje, a na Slici 3.5.b malo zaobljenje na izvlakau. Do razaranja moe doi i zbog velikih napona istezanja u zidu obratka, koji su posljedica velike razlike u odnosu prenika pripremka i izvlakaa. Izvlaenje cilindrinih radnih komada izvodi se u jednoj i l i u vie operacija izvlaenja. Ukol iko se radni predmet izrauje u vie operacija izvlaenja, analiza procesa se, zbog niza specifinosti, vri posebno za prvu operaciju izvlaenja, a posebno za ostale operacije. Na Slici 3.6 dat je ematski prikaz druge i narednih operacija izvlaenja cilindrinih komada.

1

Slika 3.6 Druga operacija izvlaenja

Pozicije na Slici 3.6 oznaavaju: 1 - izvlaka, 2- dra, 3- radni predmet, 4-prsten za izvlaenje.

38


Prese za drugu i naredne operacije izvlaenja moraju imati dva cilindra. Sila izvlaenja (F) se sa glavnog cilindra preko izvlakaa prenosi na radni predmet. Sila dranja (Fd) se sa pomonog cilindra preko draa prenosi na radni predmet.

Pripremak za drugu operaciju izvlaenja je prethodno izraen postupkom dubokog izvlaenja.

3.1.1 Odreivanje dimenzija pripremka

Pripremak za izvlaenja rotaciono simetrinih tijela ima kruni oblik, tako da se problem odreivanja dimenzija pripremka svodi na odreivanje prenika tog kruga. K o d izvlaenja nerotacionih tijela odreivanje dimenzija pripremka je znatno sloenije, pa je postupak odreivanja dimenzija pripremka dat samo za rotaciono simetrina tijela. Uslov konstantnosti zapremine u toku deformisanja moe se napisati u obliku:

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

K o d izvlaenja bez promjene debljine materijala ovaj uslov se svodi na uslov konstantnosti povrina u toku deformisanja, tj:

Iz relacije (3.2) se moe uoiti da se povrina obratka u bilo kojoj operaciji izvlaenja ne mijenja i da je jednaka povrini pripremka:

V = Vk (3.1)

(3.3)

(3.4)

Gdje su:

Iz uslova (3.3) slijedi izraz za izraunavanje prenika pripremka:

(3.5)

39


Obratci sloenog oblika dijele se na niz parcijalnih rotacionih povrina: koje vrijedi:

3.1.2 Deformaciona sila i deformacioni rad

Da bi se odredila deformaciona sila izvlaenja potrebno je izvriti naponsko deformacionu analizu procesa izvlaenja. Za taj postupak su neophodne ire teoretske podloge, koje nisu predmet razmatranja u ovoj knjizi. Zbog toga e za sve postupke obrade deformisanjem biti ponueni priblini izrazi za proraun deformacione sile. Maksimalna sila izvlaenja cilindrinih komada moe se izraunati po slijedeem izrazu:

F ^ = M + s ) . s . o m . \ , 2 - - ? ^ 1 - ^ - [N] (3.8) 1 - m _ m

m - stvarni odnos izvlaenja; m m a x - maksimalni odnos izvlaenja.

Odnosi izvlaenja za prvu i naredne operacije izvlaenja raunaju se po formuli:

d\ d2 dn ^=-z-\m2=-f;...;mn=-f- (3.9)

D dx dn_x

Gdje su: D - prenik pripremka; di , d 2 , d n - prenici izratka nakon prve,druge, n-te operacije izvlaenja

40

Gdje su:

D - prenik pripremka; d i , d 2 , . . . , d n - prenici izratka nakon prve,druge, n-te operacije izvlaenja


Maksimalna vrijednost odnosa izvlaenja zavisi od osobina materijala i drugih uticajnih faktora:

U prostim proraunima moe se uzeti daje za prvo izvlaenje maksimalna vrijednost odnosa izvlaenja m m a x =0,5 . Deformacioni rad izvlaenja, pri izvlaenju na presama dvostrukog dejstva, moe se dobiti kao proizvod deformacione sile, puta izvlaenja i korekcionog faktora:

W = x-Fimx-h [Nm] (3.11)

gdje su: x - korekcioni faktor Fmax - maksimalna sila izvlaenja [n] h - put izvlaenja [m] Vrijednost korekcionog faktora x zavisi od odnosa izvlaenja m i kree se u granicama od 0,5 do 0,80. 3.1.3 Alati i maine za duboko izvlaenje Osnovni izvrni dijelovi alata za duboko izvlaenje su presten za izvlaenje i izvlaka. Geometrijski oblik prstena za izvlaenje utie na osnove parametre izvlaenja, kvalitet izratka i stepen deformacije izvlaenja. U praksi se koriste tri vrste prstenova za izvlaenje:

sa radijusom; sa konusom i sa profilom traktrix krive.

Izgled navedenih prstenova za izvlaenje dat je na Slici 3.7. Prsten za izvlaenje sa radijusom se najvie koristi u prvoj operaciji izvlaenja. Moe se koristiti i za ostale operacije, ako se ne upotrebljava dra lima. Ukol iko se u slijedeim operacijama izvlaenja upotrebljava dra lima bolje je koristiti prsten sa konusom. Prsten za izvlaenje sa profilom traktrbc krive koristi se za izvlaenje debljih limova.

41

U prostim proraunima moe se uzeti daje za prvo izvlaenje maksimalna vrijednost odnosa izvlaenja m m a x =0,5 .

SI. 3.7 Prs tenovi za izvlaenje

Na Slici 3.8 prikazanje alat za istovremeno prosijecanje pripremka prenika D i izvlaenje cilindrinog elementa sa vijencem iz trake.

Pozicije na Slici 3.8 oznaavaju: 1- izvlaka, 2- izbaciva radnog predmeta iz prstena za izvlaenje, 3- prosjeka po vanjskoj konturi i izvlaka po unutarnjoj konturi, 4- stubne vodice, 5- aura za voenje stubne vodice, 6-motka izbacivaa, 7- nosa gornjeg dijela alata, 8-gornja meuploa, 9- nosa prosjekaa odnosno prstena za izvlaenje, 10- ploa za voenje, 11-rezna ploa , 12- donja meuploa, 13-nosa donjeg dijela alata, 14 - motka izbacivaa, 15- dra lima i svlaka cilindrinog elementa sa izvlakaa.

Alat je konstruisan tako da se izvlaka nalazi u donjem dijelu alata, a prsten za izvlaenje, koji je po vanjskoj konturi prosjeka, u gornjem dijelu alata.

U poetnoj fazi gornji dio alata se nalazi u krajnjem gornjem poloaju, to omoguava pomjeranje trake za propisani korak do graninika, gdje se ista zaustavlja.

Kretanjem pritiskivaa prese nanie, prosjeka (pozicija 3) prosjee pripremak, nakon ega poinje izvlaenje cilindrinog elementa sa izvlakaem 1, uz istovremeno dranje pripremka draem (pozicija 15).

Na kraju izvlaenja gornji dio alata se vraa u svoj poetni poloaj, a svlaka (pozicija 15) i izbaciva (pozicija 2) skidaju radni predmet sa izvlakaa, odnosno izbijaju ga iz prstena za izvlaenje (pozicija 3).

Nakon uklanjanja radnog predmeta sa alata, postupak se ponavlja.

42


14

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

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

Pozicije na Slici 3.9 oznaavaju: 1 - izvlaka, 2 - graninik, 3- stubne vodice, 4 - aura za voenje stubnih vodica, 5 - motka izbacivaa, 6 - nosa gornjeg dijela alata, 7- prsten za izvlaenje, 8 - dra cilindrinog elementa, 9 - donja meuploa, 10 - nosa donjeg dijela lata, 11 - motka draa, 12 - instalacija zraka.

Alat za drugu operaciju izvlaenja je konstruisan tako da se izvlaka (pozicija 1) i dra pripremka (pozicija 8) nalaze u donjem dijelu alata, a prsten za izvlaenje (pozicija 7) u gornjem dijelu alata. U poetnoj fazi alata je otvoren, pa se pripremak cilindrinog oblika postavlja na dra (pozicija 8), iji je vrh u tom trenutku poravnat sa vrhom izvlakaa (pozicija 1). Kretanjem gornjeg dijela alata nanie poinje izvlaenje. Na kraju izvlaenja dra pripremka (pozicija 8) nalazi se u poloaju prikazanom na Sl ici 3.9. Vraanjem gornjeg dijela alata u poetni poloaj, pod dejstvom motke izbacivaa (pozicija 5) cilindrini element se izbija iz prstena za izvlaenje (pozicija 7). Nakon uklanjanja izvuenog elementa iz zone alata, postupak se ponavlja.

43


12 S/z&a 5.9 Alat za drugu operaciju izvlaenja

Na Slici 3.10 dat je ematski prikaz i izgled mehanike prese, koja se najee koristi u obradi deformisanjem.

a) ematski prikaz b) Izgled prese Slika 3.10 Mehanika presa

44


3.2 Savijanje

Savijanje je tehnoloki postupak obrade deformisanjem kod kojeg se oblikovanjem lima dobijaju razliiti izratci u konanom obliku i l i se postupak koristi u kombinaciji sa drugim tehnologijama (probijanjem, prosjecanjem, izvlaenjem, itd.) za izradu istih. Postupkom savijanja mogu se preraivati i drugi poluproizvodi, kao to su: ipke, cijevi, ica, vueni i valjani profili itd. Savijanje se koristi kako u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji, tako i u maloserijskoj i pojedinanoj proizvodnji, to omoguava relativno jednostavna izvedba alata. Tehnologija se primjenjuje u:

- tekoj mainogradnji, u kombinaciji sa zavarivanjem, za izradu tankostjenih kotlova, kuita turbina, cijevi pod pritiskom, kuita tekih presa itd.;

- u izradi dijelova za laka i teka vozila, poljoprivredne maine.

Na Slici 3.11 prikazani su neki primjeri savijenih dijelova.

Slika 3.11 Primjeri savijenih dijelova

45


Na osnovu tehnolokih karakteristika procesa, oblika i dimenzija pripremka i karaktera proizvodnje, savijanje se moe podijeliti na:

1) Savijanje na presama pomou alata; 2) Savijanje valjcima na rotacionim mainama za savijanje i 3) Savijanje na specijalnim mainama za savijanje.

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

Na Slici 3.12 dat je ematski prikaz savijanja dvostrukog ugaonika (U profila) i savijanja V profila.

1 "t* Y 1 / M r a v s ! /

/

Y 1 /

M r a v s ! / /

tiska

radni predmet

kalup

Slika 3.12 Savijanje U i Vprofila

Sa slike se moe uoiti da su osnovni izvrni dijelovi alata za savijanje tiska i kalup za savijanje. Kod savijanja V profila, zavisno od konstrukcije alata, razlikuje se slobodno savijanje i savijanje u kalupu. ematski 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 duina koristi se jednostrano savijanje. Kod izrade dvostrukih ugaonika veih duina ekonominije je jednostranim savijanjem saviti jedan pa drugi krak nego praviti velike alate za istovremeno savijanje oba kraka. Sematska ilustracija jednostranog savijanja dataje na Slici 3.14.

Slika 3.14 Jednostrano savijanje

Profilnim savijanjem, pomou specijalnih alata na presama, oblikuju se limeni obratci velike duine. Sematska ilustracija profdnog savijanja dataje na Slici 3.15. Alat za profdno savijanje sastoji se od matrice, koja sadri vie razliitih profila i nalazi se u donjem nepokretnom dijelu alata i pritiskivaa u gornjem pokretnom dijelu alata. Pritiskiva se privruje za pokretni dio maine i izrauje se prema obliku obratka.

47


Slika 3.15 Profilno savijanje

Savijanje preko valjaka na rotacionim mainama za savijanje koristi se za savijanje preko velikih radijusa, tj. za izradu cilindrinih sudova tipa rezervoara, kotlova itd. Maina za savijanje sastoji se od gornjeg i dva donja valjka. Gornji valjak ima mogunost podeavanja po visini u zavisnosti od prenika komada koji se savija.

ematski prikaz savijanja preko valjaka dat je na Slici 3.16.

predmet

Slika 3.16 Savijanje preko valjaka

Kod savijanja na specijalnim mainama za savijanje pripremak u vidu ice i l i uske trake uvodi se u 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 odreene karakteristike procesa (osu savijanja, neutralnu osu) i veliine (ugao savijanja, radijus savijanja).

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

48


Vlakna koja se nalaze iznad neutralne ose optereena su na istezanje, a vlakna koja se nalaze ispod neutralne linije optereena 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 Odreivanje dimenzija pripremka - razvijanje elemenata

Dimenzija pripremka, tj. razvijena (poetna) duina elementa odreuje se na osnovu konstruktivnog crtea izratka. Ako se savijeni komad podijeli na n ravnih dijelova i N dijelova savijenih pod odreenim radijusom (Slika 3.18), onda se dimenzija pripremka (razvijena duina elementa) moe dobiti njihovim sumiranjem po izrazu:

^t^ivin + rs) (3-12) i=i tou ,=,

gdje su:

li - duine ravnih dijelova; cpt - uglovi savijanja; r; - unutranji radijusi savijanja;

- koeficijent pomjeranja neutralne linije

(A = / -

\s ) s - debljina lima.

Slika 3.18 Razvijanje elementa

49


3.2.2 Elastino ispravljanje

Kod projektovanja tehnolokog procesa savijanja treba uzeti u obzir injenicu da plastinu deformaciju uvijek prati elastina deformacija. Zbog toga dolazi do elastinog ispravljanja, tj. promjene dimenzija plastino deformisanog komada nakon rastereenja. Sematska ilustracija elastinog ispravljanja prikazana je na primjeru jednostranog savijanja po fazama (Slika 3.19) i savijanja V profda (Slika 3.20).

a) Poetna faza b) Faza savijanja c) Kraj procesa d) Elastino ispravljanje

Slika 3.19 Elastino ispravljanje kod jednostranog savijanja

Slika 3.20 Elastino ispravljanje kod savijanja Vprofila

Sa Slike 3.19.d moe se uoiti da nakon uklanjanja alata dolazi do "vraanja" radnog predmeta u odnosu na konani poloaj nakon deformisanja ( Slika 3.19.c) tj. do elastinog ispravljanja. Elastino ispravljanje treba uzeti u obzir pri konstrukciji alata za savijanje. Na osnovu proraunate veliine elastinog ispravljanja treba dimenzionisati izvrne dijelove alata, tiska i kalup, kako bi se nakon savijanja dobili izratci zadane geometrije. Neki naini smanjenja i eliminacije elastinog ispravljanja kod savijanja dati su na Slici 3.21.

50


Slika 3.21 Metode smanjenja i eliminacije elastinog ispravljanja

3.2.3 Deformaciona sila

Maksimalna deformaciona sila u procesu savijanja moe se izraunati po priblinom obrascu:

F =

C - ^ . - b - s 2 ( 3 1 3 ) D

gdje su:

am- napon na istezanje;

b - irina komada; s - debljina materijala; C - koeficijent D- rastojanje oslonaca Za savijanje V profila C = 1,33 , a za jednostrano savijanje C = 0,33 .

3.2.4 Alati i maine za savijanje

Sa Slika 3.13-3.15 moe se uoiti da su osnovni izvrni dijelovi alata za savijanje tiska i kalup za 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 oznaavaju: 1 - nosa donjeg dijela alata, 2 - donja meuploa, 3 - kalup za savijanje, 4 - svlaka radnog predmeta sa tiskaa, 5 - nosa tiskaa, 6 - gornja meuploa, 7 -nosa gornjeg dijela alata, 8 - cilindrini koi, 9 - cilindrini rukavac, 10 - aura za voenje stubne vodice, 11 - stubna vodica, 12 - tiska, 13 - izbaciva radnog predmeta iz kalupa za savijanje. Alat za savijanje prikazan na Slici 3.23 konstruisan je tako da se tiska nalazi u gornjem pokretnom dijelu alata, koji je preko cilindrinog rukavca (pozicija 9) vezan za pritiskiva prese. Kalup za savijanje (pozicija 3) nalazi se u donjem nepokretnom dijelu alata. Donji dio alata se pomou odreenog broja elemenata za stezanje vee za radni sto prese. Pripremak se postavlja na kalup za savijanje izmeu dva fiksna graninika. Kretanjem gornjeg dijela alata nanie, tiska izvri savijanje radnog predmeta u kalupu. Povratkom gornjeg dijela alata u poetni poloaj radni predmet se skida sa tiskaa (pozicija 12) pomou svlakaa (pozicija 4) ako je radni predmet zaglavljen na tiskau.

52


Ako radni predmet ostane u kalupu za savijanje on se pomou izbijaa (pozicija 13) izbija iz kalupa. Nakon uklanjanja radnog predmeta sa alata, postavljanjem novog pripremka, postupak savijanja se ponavlja.

Slika 3.23 Alat za savijanje U profila

Na Slici 3.24.a dat je ematski 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 ematski prikaz standardnog alata, a na Slici 3.25.b prikazane su faze savijanja limova na istom alatu. Mogui oblici savijanja limova na standardnom alatu prikazani su na Slici 3.25.C.

53


3.3 Rotaciono izvlaenje

Rotaciono izvlaenje je tehnoloki postupak obrade deformisanjem pomou kojeg se, od pripremka iz lima, dobijaju uplji rotaciono simetrini dijelovi. Rotaciono izvlaenje, uz kovanje predstavlja jedan od najstarijih postupaka obrade deformisanjem. Nagli razvoj i primjena ove tehnologije ide uporedo sa razvojem NC i C N C upravljakih sistema na mainama za rotaciono izvlaenje. Postupak se koristi u uslovima maloserijske i srednjoserijske proizvodnje. U velikoserijskoj proizvodnji ekonominije je duboko izvlaenje, zbog vee brzine deformisanja.

Radne predmete dobijene rotacionim izvlaenjem karakterie visoki kvalitet povrine, tako da nije potrebna naknadna obrada. Primjeri proizvoda izraenih rotacionim izvlaenjem prikazani su na Slici 3.27.

Slika 3.27 Primjeri primjene rotacionog izvlaenja

Rotacionim izvlaenjem mogu se dobiti radni predmeti velikih dimenzija, prenika i do 6 m. Veliina izradaka najbolje je ilustrovana na Slici 3.28 gdje su oni prikazani sa radnicima, tako da se moe napraviti komparacija.

56


Slika 3.28 Veliki radni predmeti izraeni rotacionim izvlaenjem

ematski prikaz rotacionog izvlaenja u poetnoj i krajnjoj fazi dat je na Sl ici 3.29.

trn pripremak izradak

n CL

rolnica

Slika 3.29 ematski prikaz rotacionog izvlaenja

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 moe voditi runo i l i kompjuterski. Prednost postupka ogleda se u tome to oblik rolnice nije uslovljen oblikom izratka. K o d rotacionog izvlaenja pripremak krunog oblika, privren draem uz trn, izvodi obrtno kretanje, a rolnica koja postepeno oblikuje pripremak prema obliku trna izvodi translatorno kretanje. Glavna kretanja alata i radnog predmeta kod rotacionog izvlaenja ematski su predstavljena na Slici 3.30.

57


Slika 3.30 ematski prikaz glavnih kretanja kod rotacionog izvlaenja

Rotaciono izvlaenje koristi se za dobijanje koninih i l i krivolinijskih oblika izradaka, koje je na drugi nain nemogue i l i vrlo teko dobiti. Oblikovanje se odvija na sobnoj temperaturi, iako se moe vriti i na povienim temperaturama ukoliko se radi o debljim elementima i l i materijalu ije mehanike osobine to uslovljavaju ( poviena vrstoa i niska ilavost). Maine koje se koriste u procesu rotacionog izvlaenja su sline strugovima sa odreenim specifinostima. Izgled maina za rotaciono izvlaenje dat je na Slikama 3.31 i 3.32.

Slika 3.31 Maina za rotaciono izvlaenje

58


3.4 Specijalni postupci

3.4.1 Provlaenje

Provlaenje je tehnoloki postupak obrade deformisanjem kod koga se na radnom predmetu, sa prethodno izraenim otvorom prenika d , formira grlo prenika D i visine H. Provlaenje se koristi za izradu prstenova iz prethodno izvuenih komada, izradu aura sa vijencem i l i za spajanje komada. ematski prikaz procesa dat je na Slici 3.33.

Slika 3.33 ematski prikaz provlaenja

Sa Slike 3.33 moe se uoiti da su osnovni izvrni dijelovi alata za provlaenje provlaka (1) i prsten za provlaenje (3). Na pripremku (2) se prethodno izradi otvor buenjem i l i probijanjem u alatu na presi. Pripremak i izradak prikazani su na Slici 3.34.

a) pripremak b) izradak

Slika 3.34 Pripremak i izradak za provlaenje

60


K o d dimenzionisanja pripremka potrebno je odrediti prenik otvora d, iz uslova jednakosti zapremine komada prije i poslije provlaenja. Prenik otvora se moe izraunati pomou priblinog obrasca:

d = D-(DH-0,S6rM-1,43*) (3.14)

gdje su:

D - srednji prenik grla; H - visina grla; rM - radijus prstena za provlaenje; s - debljina lima prije provlaenja.

Vrijednost deformacione sile moe se dobiti pomou priblinog obrasca:

F = \,\-7r-s-CFm(D-d) (3.15)

gdje je:

am - vrstoa materijala na istezanje.

3.4.2 Suavanje

Suavanje je tehnoloki postupak obrade deformisanjem kod koga dolazi do smanjenja prenika i promjene oblika jednog kraja radnog predmeta.

Na Slici 3.35 dati su primjeri proizvoda izraenih suavanjem.

Slika 3.35 Primjeri suavanja

61


Kao pripremak se kod suavanja koriste cijevi i l i dijelovi prethodno izraeni dubokim izvlaenjem. Izgled pripremka i izratka za suavanje cijevi prikazan je na Sl ici 3.36.a, a proces suavanja rotacionim kovanjem prikazanje na Slici 3.36.b. Pozicije prikazane na slici rotacionog kovanja oznaavaju: 1-struktura maine, 2-obrtni valjci, 3-nosai udaraca, 4-pogon udaraca i 5-udarai. K o d rotacionog kovanja pripremak u obliku cijevi miruje, a udarai izvode obrtno kretanje oko cijevi i translatorno kretanje u momentu udara u cijev.

Proces suavanja moe se izvoditi: pomou alata na presama (u hladnom, polutoplom i toplom stanju), rotacionim kovanjem i radijalnim kovanjem. K o d alata na presama izvrni dijelovi alata za suavanje su kalup za suavanje i vodica radnog predmeta. Ugradnja grijaa oko kalupa za suavanje i hladnjaka oko cijevi omoguava suavanje u toplom stanju sa optimalnom temperaturom za materijal od kojeg je izraena cijev.

Dimenzije pripremka odreuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja. Dimenzionisanje pripremka i proraun deformacione sile zavisi od tipa suavanja. Obzirom da je ovdje proces prikazan informativno, bez dublje analize i detaljnijeg osvrta, proraun nee biti predmet razmatranja, a moe se nai u literaturi.

62


3.4.3 Proirivanje

Proirivanje je tehnoloki postupak obrade deformisanjem kod koga dolazi do poveanja poprenih dimenzija radnog komada. Proces se najvie primjenjuje u vazduhoplovnoj industriji za izradu profdnih prstenastih elemenata.

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

Slika 3.37 Izgled pripremka i izradaka

Kao pripremak za proirivanje koriste se cijevi i cilindrini elementi izraeni dubokim izvlaenjem. Dimenzije pripremka odreuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja. Proirivanje se vri u alatima na hidraulinim i krivajnim presama prostog i dvostrukog dejstva. Izvrni dijelovi alata za proirivanje su tiska i nosa radnog predmeta.

3.4.4 Clinching

Clinching je tehnoloki postupak spajanja deformacijom. To je metoda mehanikog spajanja materijala, koja se sastoji od djeliminog ubadanja i naknadnog pritiska, tako da se veza ostvaruje hladnim deformisanjem. Razvoj novih materijala uticao je na poveanje primjene ovog postupka spajanja. Ovaj postupak spajanja zbog jednostavnosti sve vie zamjenjuje klasine postupke , kao to je takasto zavarivanje. Upotreba ovog postupka koristi se kod konstrukcija izloenih dinamikim optereenjima. Spojevi dobiveni na ovaj nain odlikuju se dobrim statikim i dinamikim osobinama.

Clinching se danas najvie primjenjuje u:

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

63


Clinchingom se spajaju materijali koji pokazuju dobru deformabilnost na sobnoj temperaturi. Na ovaj nain se mogu spajati elici, aluminijum i drugi neeljezni materijali. Spajati se mogu limovi iste i l i razliite vrste materijala i razliitih debljina (Slika 3.40). A k o se spajaju l imovi od istog materijala, deblji l im se postavlja sa strane tiskaa, a tanji sa strane kalupa. K o d spajanja limova razliitih materijala preporuka je da se tvri materijal postavlja sa strane tiskaa, a meki sa strane kalupa. A k o se spajaju limovi od razliitih materijala i razliite debljine, onda je pravilo da se deblji l im postavlja sa strane tiskaa, a tanji sa strane kalupa.

Slika 3.40 Izgled spojeva

Na Slici 3.41 prikazana je presa za clinching.

Slika 3.41 Presa za clinching

65


3.5 Razvlaenje

Razvlaenje je tehnoloki postupak obrade deformisanjem koji predstavlja kombinaciju savijanja i istovremenog istezanja. Postupak se primjenjuje u vazduhoplovnoj industriji za izradu napadnih ivica i slinih dijelova aviona, a u automobilskoj industriji za izradu krupnih elemenata (dijelova autobusa). Pri procesu razvlaenja pripremak se oblikuje pod dejstvom isteuih sila. Fiksiran je na krajevima, a oblikovanje se vri pomou alata za oblikovanje, kako je to prikazano na Slici 3.42 u realnim uslovima.

Slika 3.42 Proces razvlaenja

Faze procesa razvlaenja prikazane su na Slici 3.43.

c. d.

Slika 3.43 Faze razvlaenja

66


U poetnoj fazi procesa (Slika 3.43.a) radni sto prese sa alatom za oblikovanje nalazi se u donjem poloaju, a lim za oblikovanje se postavlja u stezne eljusti. Nakon toga vri se zatezanje lima na unaprijed proraunatu silu zatezanja (Slika 3.43.b). Kretanjem radnog stola navie zajedno sa alatom za oblikovanje, izvri se oblikovanje lima (Slika 3.43.c). Na kraju procesa, otvaraju se stezne eljusti i radni sto prese sa alatom za oblikovanje vraa se u svoj poetni poloaj zajedno sa oblikovanim limom (Slika 3.43.d). Nakon skidanja radnog predmeta sa alata za oblikovanje, process se ponavlja, postavljanjem novog lima u stezne eljusti.

Kao pripremak se koriste trake od lima. Dimenzije pripremka raunaju se iz jednakosti povrina , uz dodatak povrina za stezanje. Zbog dodatka za stezanje, stepen iskoritenja materijala je znatno manji u odnosu na klasino izvlaenje. Nakon operacije razvlaenja, dodatak za stezanje se obrezuje.

Deformaciona sila razvlaenja moe se dobiti po priblinom obrascu:

F = k-b-s (3.14)

gdje su:

k- specifini deformacioni otpor materijala; b - irina materijala; s - debljina lima.

Razvlaenje se moe izvoditi i na hidraulinim presama, uz konstrukciju specijalnih alata za razvlaenje. Na Slici 3.44.a i b dat je izgled dvije razliite konstrukcije prese za razvlaenje sa alatom za razvlaenje za izradu radnih predmeta velikih dimenzija.

67


4. TEHNOLOGIJE RAZDVAJANJA

4.1 Probijanje i prosijecanje

Probijanje i prosijecanje je postupak obrade deformisanjem kod koga se razdvajanje materijala vri po zatvorenoj konturi, pomou alata na presama. Kod ovog postupka iz pripremka u vidu ploa i traka od lima dobijaju se izratci razliitog oblika unutranje i vanjske konture. Tako dobijeni izratci mogu se koristiti kao gotovi proizvodi i l i kao pripremci za druge tehnoloke postupke npr. duboko izvlaenje i savijanje.

Na Slici 4.1 prikazani su razliiti proizvodi izraeni ovom tehnologijom.

Slika 4.1 Primjeri probijanja i prosijecanja

Probijanje i prosijecanje su operacije koje se razlikuju samo u nainu tolerisanja alata. Kod probijanja probijeno jezgro otpadak, a kod prosijecanja prosjeeno jezgro radni komad. (Slika 4.2)

78


otpadak radni predmet

radni predmet otpadak

?

a.

Slika 4.2 Prosijecanje (a) i probijanje (b)

Sematski prikaz probijanja i prosijecanja prikazanje na Slici 4.3.

1

1

06 i i

f f ""1

i i

Slika 4.3 Sematski prikaz procesa

Sa Slike 4.3 se vidi da se u poetnoj fazi procesa pripremak od lima debljine (s) postavlja na prsten za probijanje (prosijecanje). Sila sa prese se preko prosjekaa (probojca), koji se nalazi u gornjem dijelu alata, prenosi na materijal. Oblik probojca (prosjekaa) i otvora prstena za probijanje i prosijecanje odreuje se na osnovu oblika 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 poetnu fazu procesa kada dolazi do kantakta izmeu probojca (prosjekaa) i pripremka. Na Slici 4.4.b prikazan je trenutak nastajanja elastinih, a onda i plastinih deformacija i poetak razdvajanja materijala (Slika 4.4.c). Pomjeranjem probojca (prosjekaa) na dole dolazi do potpunog razdvajanja materijala i propadanja izratka kroz otvor prstena za probijanje (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 moe dobiti u 4 koraka. U prvom koraku izvreno je probijanje sredinjeg otvora i 12 otvora po obimu, u drugom (nakon pomicanja trake za proraunatu duinu koraka) probijena su jo etiri kruna otvora. U treem koraku izvreno je probijanje sredinjeg otvora na konanu dimenziju i na kraju je prosjeena kontura izratka.

80


Pored klasinog prosijecanja postoji i fino prosijecanje. Postupak se koristi za izradu radnih predmeta kod kojih se zahtijevaju ue tolerancije i vei kvalitet izrade. Sematski prikaz finog prosijecanja dat je na Slici 4.6.

a. b.

Slika 4.6 Sematski prikaz finog prosijecanja

Sa Slike 4.6 moe se uoiti da se postupak u odnosu na klasino prosijecanje bitno razlikuje po konstrukciji alata. Radni predmet se postavlja na prsten za prosijecanje (Slika 4.6.a) i sa gornje strane pridrava pomou zateznog V rebra, koje vri zatezanje u materijalu prije prosijecanja. Sa donje strane u reznu plou se postavlja dra (izbija) radnog predmeta, koji u svim fazama prosijecanja pridrava radni predmet. Pri projektovanju procesa probijanja i prosijecanja treba voditi rauna o veliini zazora izmeu izvrnih dijelova alata (probojca i l i prosjekaa) i prstena. (Slika 4.7)

Slika 4.7 Zazor kod probijanja i prosijecanja

81


Optimalna vrijednost zazora garantuje ravnu ivicu prosjeenog (probijenog) komada i dobar kvalitet. Ukoliko se izabere mala i l i suvie velika vrijednost zazora kao posljedica se javlja neravna prekidna povrina. Na Slici 4.8 dat je izgled rezne ivice radnog predmeta. Ravni dio rezne ivice nastao je rezanjem, a neravni dio nastao je upanjem materijala.

L- SCI tUI- JO.i) Ml kt>-


4.1.1. Deformaciona sila i deformacioni rad

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

F = fJLi-s-rm [N] (4.1)

gdje su:

^L, -obim svih dijelova koji se probijaju i l i prosijecaju; i=i

s - debljina lima; rm - vrstoa smicanja.

Mehanike osobine limova za razliite materijale date su u Tabeli 4.1.

Materijal crm N1 mm2 rm NI mm2

C.0145 280- 500 240 - 400 .0146 280 - 420 240 - 340 C.0147 280 - 400 2 4 0 - 3 2 0 C.0148 280 - 380 240 - 340 A l 99,5 70- 100 5 0 - 6 0 A l 99,0 80-110 6 0 - 7 5 A l M g 2 180 - 230 115-150 A l M g 5 230 - 270 140-180 Cu 99,5 250 - 300 200 - 240 Cu72Zn 250 - 320 220 - 270

Tabela 4.1. Mehanike osobine limova

Rad probijanja i prosijecanja za alate sa paralelnim reznim ivicama moe se odrediti pomou obrasca:

W = x Fm s [Nmm] (4.2)

gdje su: Fm - maksimalna sila probijanja (prosijecanja); x - faktor koji se bira u zavisnosti od debljine i vrste materijala

83


Iz izraza (4.1.) moe se uoiti daje sila direktno proporcionalana sa veliinama L, s, xm . Ukoliko

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

doi do velikog rasta sile probijanja i prosijecanja. Ukupna sila probijanja i prosijecanja moe se smanjiti na slijedee naine:

1) Upotrebom alata sa zakoenim reznim ivicama; 2) Upotrebom alata sa razliitom duinom probojaca i prosjekaa; 3) Probijanjem (presijecanjem) na povienim temperaturama.

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

b p o

li1 p o

e

+

f r q g po p o

Slika 4.10 Naini smanjenja sile

Kod probijanja se zakoenje izvodi na probojcu (Slika 4.10. b,c,d) a kod prosijecanja na prstenu (Slika 4.10 e,f). Kod alata sa razliitom duinom probojaca i prosjekaa (Slika 4.10. g) dolazi do vremenski pomjerenog kontakta izmeu probojaca i prosjekaa i pripremka. Zbog toga su i maksimumi sila probijanja i prosijecanja vremenski pomjereni, te je rezultat smanjenje ukupne sile. Pri presijecanju na povienim temperaturama opada vrstoa smicanja materijala, to direktno utie na smanjenje deformacione sile. U proraunima sile treba uvrtavati vrijednost rm za zadanu temperaturu.

4.1.2 Alati i maine za probijanje i prosijecanje

Proces probijanja i prosijecanja vri se najee na mehanikim ( krivajnim, ekscentar, koljenastim) presama pomou specijalnih alata. Na Slikama 4.11 i 4.12 dat je izgled alata za izradu radnog predmeta u obliku kljua i radnog predmeta u obliku ploice 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 oznaavaju: 1 - nosa donjeg dijela alata, 2 - rezna ploa (prsten za prosijecanje), 3 - vodica trake i prosjekaa, 4 - opruga, 5 - nosa prosjekaa, 6 - kaljena meuploa, 7 - nosa gornjeg dijela alata, 8 - cilindrini koi, 9 - cilindrini rukavac, 10 -aura za voenje stubne vodice, 11 - prosjeka, 12 - stubna vodica, 13 - imbus vijak.

13

Slika 4.14 Alat za prosijecanje

86


Pozicije na Slici 4.15 oznaavaju: 1 - nosa donjeg dijela alata, 2- rezna ploa (prsten za probijanje), 3 - graninik radnog predmeta, 4- vodica probojaca i svlaka trake, 5- nosa probojaca, 64ialjena meuploa, 7- nosa gornjeg dijela alata, 8-zavojna opruga, 9-voica svlakaa, 10-cilindrini rukavac, 11-imbus vijak, 12-aura za voenje stubne vodice, 13-stubna vodica, 14-probojac, 15-otpadak, 16-cilindrini koi.

2

1 16

Slika 4.15 Alat za probijanje

Alati za probijanje i prosijecanje postavljaju se na mehanike prese prikazane na Slici 3.10. Donji dio alata se vee za radni sto prese i on je nepokretan, a gornji dio alata se preko cilindrinog rukavca vee za pritiskiva prese. Preko pritiskivaa prese obezbjeuje se sila potrebna za probijanje i prosijecanje.

87


4.2 Odsijecanje na makazama

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

Slika 4.16 Odsijecanje na makazama

Prema obliku i poloaju u toku procesa razlikuju se tri vrste noeva: ravni paralelni noevi; ravni nagnuti noevi; kruni noevi.

Ravni paralelni i ravni nagnuti noevi koriste se za odsijecanje traka iz tabli lima i l i za odsijecanje komada. Pomou ovih noeva mogu se odsijecati materijali debljine do 40 mm. Sematski prikaz odsijecanja sa ravnim paralelnim noevima dat je na Slici 4.17.

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

88


Sa Slike 4.17 moe se uoiti da su rezne ivice noeva u toku procesa paralelne. Deformaciona sila pri odsijecanju na makazama s ravnim paralelnim noevima moe se dobiti pomou priblinog obrasca:

F = 0,7-b-s-zm (4.3)

gdje su:

b - irina materijala; s - debljina materijala; rm - vrstoa na smicanje.

Deformacioni rad moe se dobiti pomou izraza:

W = a-A-s (4.4)

gdje su:

a - specifini deformacioni rad

a = jrde o

o l - relativna dubina prodiranja noa.

Ravni nagnuti noevi koriste se za sjeenje obradaka kod kojih je debljina relativno mala u odnosu na irinu. Upotrebom ovih noeva smanjuje se sila odsijecanja, jer je u toku razdvajanja samo dio ukupne duine linije razdvajanja u procesu deformisanja. Sematski prikaz odsijecanja sa ravnim nagnutim noevima dat je na Slici 4.18.

no - "

_ _ _ _ _ _ _ 1

* donji no

Slika 4.18 Odsijecanje sa ravnim nagnutim noevima

89


Deformaciona sila pri odsijecanju sa ravnim nagnutim noevima moe se dobiti po priblinom obrascu:

gdje su:

s - debljina lima; a - ugao izmeu noeva; s - relativna dubina prodiranja noa u material.

Deformacioni rad za odsijecanje sa ravnim nagnutim noevima moe se dobiti po istom obrascu kao kod odsijecanja sa pravim paralelnim noevima (4.4).

Kruni noevi koriste se za: odsijecanje traka iz tabli lima, uzduno i popreno odsijecanje traka i odsijecanje okruglih pripremaka. Pomou ovih noeva, zavisno od vrste maine mogu se odsijecati materijali debljine do 30 mm. Sematski prikaz procesa dat je na Slici 4.19.

F = 0 , 7 5 - - T m

(4.5) t g a

Slika 4.19 Sematski prikaz razdvajanja materijala krunim noevima

Deformaciona sila odsijecanja sa krunim noevima moe se izraunati po obrascu:

F = 0,75 sr ni (4.6)

Izgled maine za odsijecanje dat je na Slici 4.20.

90


5. TEHNOLOGIJE ZAPREMINSKOG OBLIKOVANJA

5.1 Izvlaenje sa redukcijom debljine zida

Duboko izvlaenje sa redukcijom debljine zida je postupak kod koga se vri istovremena redukcija po preniku i debljini zida radnog komada. Kao pripremci se najee koriste komadi dobijeni procesom dubokog izvlaenja. Ova tehnologija se najvie primjenjuje u namjenskoj industriji, za proizvodnju municije. Na Slici 5.1 dati su primjeri proizvoda dobivenih izvlaenjem sa redukcijom debljine zida.

I II III IV V VI a. b.

Slika 5.1 Primjeri primjene izvlaenja sa redukcijom debljine zida

Na Slici 5.1.a prikazani su pripremci (I i IV) i izratci (II, III, V, VI) za dvije grupe proizvoda dobiveni izvlaenjem sa redukcijom debljine zida na petostepenim alatima. Na Sl ici 5.1 .b prikazanje pripremak za izradu aure i faze izrade aure u prve etiri operacije. Sematski prikaz pripremaka i izradaka za izvlaenje sa redukcijom debljine zida dat je na Slici 5.2.

Slika 5.2 Sematski prikaz pripremka i izratka

96


Na osnovu izgleda pripremka i izratka moe se uoiti da u procesu izvlaenja sa redukcijom debljine zida dolazi do redukcije prenika i debljine zida i poveanja visine radnog predmeta. Debljina dna radnog predmeta ostaje konstantna u toku procesa. Dimenzije pripremka odreuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja. ematski prikaz procesa izvlaenja sa redukcijom debljine zida dat je na Slici 5.3.

Slika 5.3 ematski prikaz izvlaenja sa redukcijom debljine zida

Slika 5.4 Prsten za izvlaenje

U procesu izvlaenja sila se preko izvlakaa prenosi na radni predmet, koji se protiskuje kroz otvor prstena za izvlaenje. Osnovni izvrni dijelovi alata su izvlaka i prsten za izvlaenje. Njihovo dimenzionisanje vri se na osnovu zadanih dimenzija radnog predmeta kojeg treba izraditi. ematski prikaz prstena za izvlaenje dat je na Sl ici 5.4. Prstenovi za izvlaenje izrauju se od konstrukcionih elika sa radnim dijelom od tvrdog metala. Prenik prstena za izvlaenje odreuje se na osnovu zadanog vanjskog prenika radnog predmeta. Izvlaenje sa redukcijom debljine zida najee se projektuje tako da se prvo izvri redukcija po preniku, a zatim po debljini zida. Izvlaenje sa redukcijom debljine zida najee se izvodi na viestepenim alatima. Proces se izvodi kontinuirano kroz vie prstenova koji su u alatu postavljeni jedan iza drugog. Set prstenova ( maksimalno 6) postavlja se u nosa prstenova, koji je smjeten u donjem dijelu alata. Na Sl ici 5.5 prikazana je ema procesa dubokog izvlaenja sa redukcijom debljine zida na viestepenom alatu.

1-6 - prstenovi za izvlaenje; 7 - izvlaka; 8 - radni predmet (izradak)

Slika 5.5 Viestepeni alat za duboko izvlaenje sa redukcijom debljine zida

97


Tok viestepenog izvlaenja i promjena dimenzija radnog predmeta u toku procesa izvlaenja mogu se pratiti kroz faze procesa prikazane na Sl ici 5.6. Simulacijom procesa izvlaenja omoguava se odreivanje dimenzija radnog predmeta u svakom trenutku izvlaenja, pri njegovom prolasku kroz viestepeni alat.

d. e. f.

(a - trenutak ulaska pripremka u prvi prsten za izvlaenje; b- trenutak ulaska obratka u drugi prsten; c- trenutak ulaska obratka u trei prsten; d- trenutak izlaska dna obratka iz treeg prstena; e- trenutak deformisanja dna

obratka u etvrtom prstenu;/- izgled izratka)

Slika 5.6 Simulacija procesa izvlaenja na viestepenom alatu

Izrazi za izraunavanje deformacione sile izvlaenja sa redukcijom debljine zida kod viestepenih alata su sloeni.

98


U literaturi postoji izraz za priblino izraunavanje sile izvlaenja sa redukcijom debljine zida u obliku:

F = Ai-ksr-(p- 1 + 2 a

1 lcp

1 J +

1 a

2 - logaritamski stepen deformacije

4 Ao - povrina poprenog presjeka pripremka; ju - koeficijent trenja; a - ugao prstena za izvlaenje.

Deformaciona sila moe se odrediti u toku procesa izvlaenja eksperimentalnim putem. Izgled snimljenih dijagrama sile u zavisnosti od puta izvlaenja dat je na Slici 5.7.

Dijagram sile izvlaenja prikazan na Slici 5.7.a dobijen je izvlaenjem pripremka kroz jedan prsten u alatu. Na Slici 5.7.b prikazana su tri dijagrama sile izvlaenja dobijena izvlaenjima na tri razliita petostepena alata. Sva tri istraivana petostepena alata imaju isti stepen deformacije i priblino istu ukupnu silu, ali je preraspodjela optereenja na pojedine prstenove u alatima razliita.

99


Taka 1 na dijagramu 5.7.a predstavlja maksimalnu vrijednost sile i odgovara trenutku kada dno radnog predmeta izae iz prstena za izvlaenje. Take 6 i 7 predstavljaju referentne take za deformisanje omotaa, tj. vrijednost sile u referentnim takama pri deformisanju omotaa. Take 1, 2, 3, 4, 5 (Slika 5.7.b) predstavljaju maksimalne sile koje nastaju pril ikom deformisanja dna obratka pri prolasku kroz prvi, drugi, trei, etvrti i peti prsten u viestepenom alatu. Maksimalna sila koja nastaje deformisanjem dna obratka, pri prolasku kroz posljednji prsten u viestepenom alatu, je maksimalna sila na dijagramu. Brojevima 6 i 7 obiljeene su take, koje predstavljaju vrijednosti deformacione sile pri deformisanju omotaa obratka. Dijagrami prikazani na Slici 5.7 dobiveni su eksperimentalnim istraivanjima u laboratorijskim uslovima. Izvlaenje je izvreno na hidraulinoj kidalici pomou eksperimentalnog alata prikazanog na Slici 5.8. Svako izvlaenje je rezultiralo automatskom registracijom vrijednosti deformacione sile na pisau hidrauline kidalice.

Slika 5.8 ematski prikaz eksperimentalnog alata

Pozicije na Slici 5.8 oznaavaju: 1- izvlaka; 2- radni komad (obradak); 3- prsten za voenje; 4- nosa alata (prstenova); 5, 6, 8,10,11 - prstenovi za izvlaenje; 7,9- prstenovi za hlaenje; 12- donja ploa; 13-aura za voenje izvlakaa

Istraivanja u proizvodnim uslovima daju stvarnu sliku ukupnog optereenja viestepenih alata u realnim uslovima proizvodnje.

Crte petostepenog alata koji se koristi u proizvodnim uslovima dat je na Sl ici 5.9.

100


4

Slika 5.9 Petostepeni alat

Pozicije na Slici 5.9 oznaavaju: 1-izvlaka, 2-navrtka nosaa izvlakaa, 3-steza izvlakaa, 4-podloka izvlakaa, 5-podmeta graninika svlakaa, 6-graninik svlakaa, 7-opruga svlakaa, 8-kuite svlakaa, 9-svlaka, 10-prstenovi za izvlaenje, 11-podmeta, 12-nosa prstenova, 13-voice, 14-nosa svlakaa. Nain eksperimentalnog odreivanja sile izvlaenja na viestepenim alatima prikazanje na Slici 5.10.

Slika 5.10 Skica mjernog lanca

101


Za eksperimentalno odreivanje sile izvlaenja koristi se specijalni dava na koji se lijepe mjerne trake za registraciju i mjerenje sile u toku procesa. Dava se postavlja iznad izvlakaa (na mjesto podloke izvlakaa - pozicija 4, Slika 5.9). Veza izmeu davaa i mjernog ureaja ostvaruje se pomou kablova. Signal sa davaa prenosi se na mjerni ureaj, koji je opremljen odgovarajuim softwar-om i povezan sa raunarom. Na raunam se dobije prikaz dijagrama sile izvlaenja u zavisnosti od vremena.

102


5.2 Istiskivanje

Istiskivanje je tehnoloki postupak kod koga se pod dejstvom deformacione sile materijal dovodi u stanje plastinog teenja i istiskuje kroz otvor kalupa i l i kroz zazor izmeu tiskaa i kalupa. Postupkom istiskivanja mogu se izraivati izratci sloenog oblika od elika, obojenih metala i njihovih legura (cink, aluminij, legure aluminija itd.). Istiskivanje se koristi u uslovima masovne proizvodnje, a najvie se primjenjuje u: - automobilskoj; - radio i tv industriji - i vojnoj industriji (za proizvodnju naoruanja i projektila). Izvodi se u hladnom, polutoplom i toplom stanju. Najvie se koristi istiskivanje u hladnom stanju. Ovim postupkom, uz upotrebu odgovarajuih alata, mogu se u jednoj operaciji izraditi dijelovi za koje bi kod dubokog izvlaenja trebalo vie operacija. Neki primjeri proizvoda izraenih 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.

Kod protusmjernog istiskivanja, pod dejstvom deformacione sile, materijal se istiskuje kroz zazor izmeu tiskaa i kalupa i tee uz tiska u suprotnom smjeru od smjera njegovog kretanja. Kod istosmjernog istiskivanja materijal se istiskuje kroz otvor u kalupu i kree se u smjeru kretanja tiskaa. Kombinovano istiskivanje predstavlja istovremenu kombinaciju protusmjernog i istosmjernog istiskivanja i koristi se za izradu sloenih oblika.

103


ematski prikaz faza protusmjernog istiskivanja dat je na Slici 5.12.

40 i I

rh : ) K V S

y V \ N

a) b) U. I

d)

Slika 5.12 Faze protusmjernog istiskivanja

U poetnoj fazi procesa (Slika 5.12. a i b) pripremak oblika gredice se postavlja u otvor kalupa. Pod dejstvom sile, koja se sa tiskaa prenosi na materijal, pripremak se istiskuje kroz zazor izmeu tiskaa i kalupa u smjeru suprotnom od smjera kretanja tiskaa (Slika 5.12. c). Nakon zavrenog istiskivanja, u posljednjoj fazi procesa, izradak se izbijaem izbacuje na povrinu kalupa. Osnovni izvrni dijelovi alata za istiskivanje su: tiska (1), kalup za istiskivanje (3) i izbija (4). Protusmjernim istiskivanjem izrauju se posude razliitih oblika poprenih presjeka kod kojih je debljina zida mala u odnosu na prenik i l i je srazmjerna preniku, pa se u tom sluaju proces naziva ubadanje. U zavisnosti od oblika izratka razlikuju se dva tipa istosmjernog istiskivanja:

istosmjerno istiskivanje punih tijela i istosmjerno istiskivanje upljih tijela.

Pripremak za istosmjerno istiskivanje punih tijela je gredica, a za istosmjerno istiskivanje upljih tijela komad dobiven dubokim izvlaenjem. ematski prikaz faza istosmjernog istiskivanja punih tijela dat je na Slici 5.13, a istosmjernog istiskivanja upljih tijela na Slici 5.14.

("~>

a) b)

Slika 5.13 Istosmjerno istiskivanje punih tijela

104


r - - f i :

\ ' { ' {

\ i \ i m b) i

S 0 1

SI

c) d)

i

2

3

4

Slika 5.14 Istosmjerno istiskivanje upljih tijela

Kombinovanim istiskivanjem izrauju se radni predmeti veoma sloenog oblika. Neki oblici koji se izrauju ovim postupkom prikazani su na Slici 5.15, a faze izrade jednog radnog predmeta kombinovanim istiskivanjem date su na Slici 5.16.

V7

v 9 H m

r *

Slika 5.15 Primjeri kombinovanog istiskivanja

Slika 5.16 Faze izrade radnog predmeta kombinovanim istiskivanjem

Dimenzije pripremka odreuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja. Kod istiskivanja rotaciono simetrinih komada prenik gredice je jednak vanjskom preniku izratka. Visina pripremka odreuje se iz uslova jednakosti zapremine pripremka i izratka.

105


Deformaciona sila protusmjernog istiskivanja (Slika 5.12) moe se izraunati po obrascu:

F = A-p=^--p (5.2)

gdje su:

A - povrina na koju djeluje tiska; di - unutranji prenik izratka; p - radni pritisak protusmjernog istiskivanja.

Radni pritisak protusmjernog istiskivanja odreuje se pomou obrasca:

f J \ p = k 1 +

3 h o j s 0,25 + =^-

V 2 . (5.3)

gdje su:

ko - specifini deformacioni otpor za ep = 0 ;

ki - specifini deformacioni otpor za ep =


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

F = A0-p = ^ - p (5.5)

gdje su:

A 0 - povrina poprenog presjeka pripremka; p- radni pritisak istosmjernog istiskivanja.

Radni pritisak istosmjernog istiskivanja punih tijela odreuje se po obrascu:

F . P= = k s r -

, u 2 a 1 + +

v a 3x - glavna logaritamska deformacija; p - koeficijent trenja; a - ugao glave izratka u radijanima; ko - vrijednost specifinog deformacionog otpora na poetku deformacije; ho - visina pripremka; D 0 - prenik pripremka.

Sila istosmjernog istiskivanja upljih tijela (Slika 5.14) odreuje se po obrascu:

F = A0-p = ^(Dl-dl\p (5.7)

gdje su: Ao - povrina poprenog presjeka pripremka; p- pritisak istiskivanja.

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

F , P = -r = k s r -


fj. - koeficijent trenja; a - ugao glave izratka u radij anima; Do - vanjski prenik pripremka; 1- visina glave izratka; k0 - vrijednost specifinog deformacionog otpora na poetku deformacije.

Deformacioni rad istosmjernog istiskivanja punih tijela i istosmjernog istiskivanja upljih tijela moe se izraunati po priblinom izrazu (5.4), s tim to se za svaki od sluajeva uvrtava odgovarajua vrijednost hoda tiskaa.

Proces istiskivanja vri se pomou specijalnih alata koji se postavljaju na prese. Pri konstrukciji alata treba voditi rauna o materijalima od kojih se rade izvrni dijelovi alata (kalup i tiska), jer se u proces istiskivanja izvodi pod dejstvom visokih pritisaka. Adekvatnim izborom materijala osigurava se dui vijek trajanja alata. Konstruktivno rijeenje alata treba da obezbjedi brzu i jednostavnu izmjenu svih dijelova alata koji su podloni troenju. Pored klasinih postupaka istiskivanja za izradu pojedinanih komada, istiskivanjem se izrauju profili (ekstruzija). Ekstruzijom se mogu izraivati otvoreni i zatvoreni profili. Ovako izraeni profili koriste se kao:

profili za automobilsku industriju (za automobile, autobuse i kamione); profili za fasade u graevinarstvu; profili za izradu prozora i vrata u graevinarstvu, itd.

Izgled nekih proizvoda dobivenih ekstruzijom prikazanje na Slici 5.17.

Slika 5.17 Proizvodi dobiveni ekstruzijom

108


ematski 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-obloga kontejnera, 64contejner, 7-pritiskiva prese, 8-podmeta. Proces istiskivanja profda, ematski prikazan na Slici 5.19, odvija se tako da se trupac zagrije u posebnom postrojenju na priblino 450C (zavisno od vrste legure aluminijuma), nakon ega se, posebnim transportnim sistemom, automatski prebacuje u kontejner prese . Djelovanjem pritiskivaa prese, materijal trupca se istiskuje kroz matricu. Oblik profda je u potpunosti definisan oblikom otvora u matrici. Nakon istiskivanja, profd se istee za odreenu vrijednost trajne deformacije, ime se postie njegova tana geometrija. Nakon hlaenja profda, isti se ree na zahtjevanu duinu i prebacuje u postrojenje za starenje, nakon ega se profdi pakuju.

Slika 5.18 Izrada profila ekstruzijom

presa trupac pe starenje

Slika 5.19 ema linije za istiskivanje profda

109


5.3 Kovanje

Kovanje je postupak obrade deformisanjem kod koga se nizom udaraca ostvaruje oblikovanje pripremka do konanog oblika. Ovaj postupak predstavlja najstariju tehnologiju obrade deformisanjem, a poeci njegovog razvoja veu se za prvu upotrebu metala i izradu orua za rad. U prvim fazama razvoja, postupak se izvodio runo, u primitivnim kovakim radionicama, uz upotrebu jednostavnih alata. Na Slici 5.23.a dat je izgled jedne stare kovanice, a na Slici 5.23.b i c. prikazanje alat koji se koristi za runo kovanje.

b. c.

Slika 5.23 Poetci razvoja kovanja

Kovanjem se danas izrauju: konstrukcioni elementi za avione, automobile, brodove, maine; alati (kljuevi za vijke, ekii, itd.); hirurki 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 moe izvoditi u hladnom i toplom stanju. Kovanje u hladnom stanju se rjee izvodi, jer su potrebne vee sile, a materijal koji se kuje mora imati zadovoljavajuu duktilnost na sobnoj temperaturi. Hladnim kovanjem dobijaju se izratci (otkivci) sa dobrim kvalitetom povrine i veom dimenzionalnom tanou. Toplo kovanje se ee primjenjuje, a odlikuje se: manjim deformacionim silama, loijim kvalitetom povrine i dimenzionalne tanosti otkivaka. Zbog toga se nakon toplog kovanja izvodi dodatna obrada. Postupcima kovanja mogu se preraivati skoro svi metalni materijali. Najvie se kovanjem prerauju: elik, obojeni metali i njihove legure, titan i njegove legure, itd. Za sve navedene materijale definie se temperaturni interval (At) kovanja. U Tabeli 5.1 dat je temperaturni interval toplog kovanja za razliite vrste materijala.

Materijal Temperaturni interval ( c) Legure aluminijuma 4 0 0 - 550 Legure magnezijuma 250- 350 Legure bakra 600 - 900 Ugljenini elici 8 5 0 - 1150 Legirani elici 1100 - 1250 Titanove legure 700 - 950

Tabela 5.1 Temperaturni interval kovanja razliitih materijala

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

113


I slobodno i ukovno kovanje se najee izvode u toplom stanju. U hladnom stanju se mogu kovati manji otkivci. Slobodno kovanje je najstariji i najjednostavniji postupak kovanja. Postupak se izvodi runo i l i pomou kovakih maina, sa univerzalnim alatom jednostavnog oblika, koji ne mora odgovarati obliku otkivka. Oblikovanje pripremka se vri uz upotrebu veeg broja udaraca na kovakim ekiima i l i na presama u jednom hodu prese. Otkivci dobiveni slobodnim kovanjem imaju manju tanost od otkivaka dobivenih ukovnim kovanjem. Slobodno kovanje se koristi u maloserijskoj i pojedinanoj proizvodnji malih otkivaka i l i za izradu velikih otkivaka, koje na drugi nain nije mogue dobiti. Na Slici 5.25 dat je: a. ematski 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.

H i ; ; a.

5.2(5 Faze slobodnog kovanja

114


Na Slici 5.26.a prikazan je oblik pripremka prije slobodnog kovanja. U toku slobodnog kovanja dolazi do bonog irenja radnog predmeta (Slika 5.26.b), a konaan oblik radnog predmeta, nakon kovanja, dat je na Sl ici 5.26.c. Slobodnim kovanjem se moe vriti i poveanje duine otkivka. Postupak se naziva izduivanje i ematski je prikazan na Slici 5.27.

Slika 5.27. Izduivanje

Ukovno kovanje i l i kovanje u kalupu je postupak kovanja koji se najee koristi u serijskoj i masovnoj proizvodnji. Obino se postupak oblikovanja radnog predmeta izvodi u vie operacija. U gornjem i donjem dijelu alata za kovanje (kalupu) nalaze se gravure koje definiu oblik otkivka. Materijal se postavlja u gravuru donjeg kalupa i pod dejstvom gornjeg kalupa on se deformie 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 realnim uslovima.

a. b. c. d.

Slika 5.28 Ukovno kovanje

Faze ukovnog kovanja prikazane su na Slici 5.29.

115


U poetnoj fazi kovanja pripremak (2) se postavlja u donji kalup alata (3) (Slika 5.29.a). Nakon nekoliko udaraca kovakog ekia, pripremak poprima oblik gravure (Slika 5.29.b). Na kraju kovanja oko radnog predmeta, od vika 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 i ukovno kovanje u djelimino zatvorenim kalupima.

Kovanje u zatvorenim kalupima je postupak slian sabijanju. Postupak se odvija kroz nekoliko faza i zavrava u momentu kad se ostvari potpuno ispunjavanje kalupa. K o d ovog kovanja nema vijenca, ni tragova spajanja gornjeg i donjeg kalupa. Kvalitet otkivaka dobivenih na ovaj nain je bolji, pa se u ovu grupu postupaka ubraja i precizno kovanje. Nedostatak kovanja u zatvorenim kalupima je to se zahtjeva tanost u dimenzionisanju pripremka. Greke u dimenzionisanju pripremka prenose se na otkivak u vidu manjka i l i vika materijala. Kovanje u zatvorenim kalupima koristi se za izradu manjih otkivaka, npr. medicinskog pribora i l i novca.

Ukovno kovanje u djelimino zatvorenim kalupima koristi se u uslovima velikoserijske proizvodnje (Slika 5.29). Zapremina pripremka za ovaj nain kovanja je vea od zapremine otkivka. Nakon zavrenog popunjavanja kalupa, viak materijala tee u slobodan prostor izmeu gornjeg i donjeg dijela kalupa, koji se naziva vijenac. Vijenac se nakon kovanja odstranjuje naknadnom obradom. Otkivci sloenog oblika izrauju se u vie operacija kovanja. Konani oblik otkivka postie se kroz vie faza, kombinacijom slobodnog kovanja u poetnim fazama i ukovnog kovanja u zavrnim fazama. Zavrna gravura definie konaan oblik otkivka i u njoj se izrauje prostor za vijenac. Gravure koje se koriste u prethodnim fazama kovanja zovu se pripremne gravure. Na Slici 5.30.a prikazane su faze kovanja otkivka sloenog oblika krunog poprenog presjeka, a na Slici 5.30.b prikazane su faze kovanja radnog predmeta u obliku viljuke .

a. b.

Slika 5.30 Faze izrade otkivaka

116


Sa Slike 5.30. a moe se uoiti da se izrada radnog predmeta vri kroz tri operacije kovanja. U prvoj operaciji vri se slobodno kovanje pripremka, nakon ega se otkivak kuje ukovnim kovanjem do finalnog oblika. N a kraju se vri obrezivanje vijenca. Na Slici 5.30.b date su faze izrade viljuke. Nakon izduivanja pripremka, postupak izrade je obuhvatao jo tri operacije ukovnog kovanja. Na kraju je sa radnog predmeta izvreno odstranjivanje vijenca. Izrada otkivaka vee duine vri se kovanjem na automatima. Na ovaj nain izrauju se izratci za 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 prenika 34 mm i duine 114 mm, sa estougaonom glavom 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 faze kovanja prikazan je na Slici 5.32.b. Dimenzije pripremka za kovanje ovog vijka su: prenik ipke 38 mm i duina ipke 147 mm.

Prvi korak u projektovanju tehnolokog procesa kovanja predstavlja odreivanje dimenzija pripremka. Obzirom da se kod kovanja javljaju gubici materijala koji se odnose na vijenac i gubici uslijed izgaranja materijala u toku zagrijavanja, potrebno je zapreminu pripremka uveati za te vrijednosti.

Ukupna zapremina pripremka moe se dobiti po obrascu:

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

gdje su:

V 0 - zapremina otkivka; V v - zapremina vijenca; V 0 + v - zapremina otkivka s vijencem; A - dodatak materijala za izgaranje.

A = 0,02 -5- 0,03 za zagrijavanje u plamenim peima; A = 0,005 t 0,01 za zagrijavanje u peima sa zatitnom atmosferom.

Deformaciona sila za slobodno kovanje moe se uzraunati po obrascu:

F-k -Ak (5.10)

gdje su:

k- napon teenja

( ' \ T,


Veliina deformacionog rada za ukovno kovanje moe se odrediti pomou izraza koji glasi:

W = V-


Kovanje otkivaka veih dimenzija vri se na mehanikim i hidraulinim kovakim presama. Mehanike prese spadaju u grupu kovakih maina koje se klasificiraju prema hodu. Proces deformisanja na ovim mainama se zavrava kada alat doe u donju mrtvu taku. Razlikuju se dva osnovna tipa ovih presa, i to: ekscentar i koljenaste prese. Ove prese se odlikuju velikom produktivnou, lako se automatiziraju i ne zahtijevaju posebnu vjetinu u upravljanju. Na Slici 5.34.a prikazana je mehanika presa, a na Slici 5.34.b linija ovih presa.

a. b.

Slika 5.34 Mehanika presa

Hidrauline prese se defmiu veliinom deformacione sile. Koriste se za slobodno kovanje veih otkivaka, a manje za ukovno kovanje. Karakteristike ovih kovakih maina su: male brzine deformisanja, niska produktivnost, miran rad i visoka cijena.

Najee se izvode kao vertikalne kovake maine, snadbjevene hidraulikim medijem iz akumulatorske stanice i l i pomou hidromotora. Tenost kao medij koristi se za prenos sile i kretanja na tiska prese i omoguava odravanje konstantne sile u toku procesa. Osim glavnog hidraulinog cilindra, najee, imaju i jo dva manja cilindra pomou kojih se vri vraanje malja u poetni poloaj.

Za slobodno kovanje koriste se hidrauline prese nazivne sile i do 500 M N , dok se za kovanje u kalupu koriste prese nazivne sile do 200 M N .

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

120


5.4 Vuenje ice

Vuenje ice je jedan od najstarijih postupaka oblikovanja materijala. To je tehnoloki postupak kod kojeg se kroz otvor matrice provlai ica, iji je popreni presjek vei od presjeka tog otvora. Redukcija presjeka se ostvaruje pod dejstvom zateue deformacione sile preko samog obratka. Cil j vuenja nije samo smanjenje poprenog presjeka, ve i postizanje tanih dimenzija presjeka i visokog kvaliteta povrine vuenog proizvoda. Postupak se koristi u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji. Preradom ice izrauju se: armaturne mree za graevinarstvo, mree i reetke za poljoprivredu, ice za elektro ureaje, ice za muzike instrumente, razliite vrste opruga i poluproizvoda koji se koriste za daljnju obradu.

Na Slici 5.36 prikazani su neki primjeri primjene ovog postupka.

Slika 5.36 Primjeri primjene

Postupak vuenja ice ima slijedee osobine:

- Gubici materijala pri vuenju su minimalni; - Vuenjem se poboljavaju mehanike osobine materijala, a u kombinaciji sa termikom

obradom mogu se dobiti proizvodi sa visokim mehanikim osobinama; - Vuenjem se moe dobiti ica promjera 0,005 mm.

122


Iako se vuenjem mogu preraivati skoro svi metalni materijali, najvie se prerauje elik, aluminij i njegove legure, te bakar i njegove legure.

Principijelno se razlikuju slijedei proizvodni procesi vuenja: - pomou matrica (matrino); - pomou valjaka ( valjako).

Matrino vuenje izvodi se preko stacionarnih matrica, koje mogu biti cilindrine izvedbe i l i u vidu ploa. Matrinim vuenjem u hladnom stanju izrauju se profdi manjeg poprenog presjeka (do 100 mm 2 ) , dok se vei presjeci rade u toplom stanju. Na Sl ici 5.37 dat je ematski prikaz matrinog vuenja.

Za vuenje ice upotrebljavaju se vune matrice od elika, tvrdog metala i dijamanta, u zavisnosti od vrste materijala i dimenzija ice koja se vue.

Na Sl ici 5.38 dat je izgled matrice od tvrdog metala.

a. b.

Slika 5.37 ematski prikaz matrinog vuenja

STEEL

1 Liv: i MIN

Ni

_. i1 BKKfCEB

Slika 5.38 Matrica od tvrdog metala

123


Vuenje pomou valjaka izvodi se kroz otvor samoobrtnih valjaka, a koristi se za dobijanje punih profda i kod vuenja cijevi. Vuenje u hladnom stanju je mnogo vie zastupljeno od vuenja u toplom stanju. Hladnim vuenjem se mogu dobiti kvalitetni profili, glatke i iste povrine i uske tolerancije, koje idu i do 0,001 mm. Redukcija ulaznog presjeka zavisi od granine deformabilnosti materijala.Za postizanje traene izlazne dimenzije ice koriste se jednostepeni i viestepeni alati. Maine sa jednostepenim alatima su starijeg datuma i na njima se vuenje ice vri kroz jednu matricu. Jedinina deformacija presjeka, u tom sluaju, iznosi od 10 do 15 %.

Na Slici 5.39 dat je ematski prikaz postrojenja za vuenje ice s jednom matricom.

Slika 5.39 ematski prikaz postrojenja za vuenje ice sa jednom matricom

Pozicije na Slici 5.39 oznaavaju: 1,2 - pogon (istosmjerni motor promjenljive brzine), 3 -vertikalni vuni bubanj, 4 - ulazna ica, 5 - izlazna ica, 6,7,8,9 - sastavni dijelovi bubnja, 10 - kuite alata, 11 - matrica, 12 - stezni vijak, 13 - hlaenje vodom, 14 - kaseta za podmazivanje.

K o d viestepenih a

Documents

Mirna Nozic Proizvodne-tehnologije