Tehnologija II

VELEUČILIŠTE U VARAŽDINUVELEUČILIŠTE U VARAŽDINUPROIZVODNI SMJERPROIZVODNI SMJER

TEHNOLOGIJA IITEHNOLOGIJA II

Veleučilište u VaraždinuVeleučilište u VaraždinuProizvodno strojarstvoProizvodno strojarstvo

Tehnologija IITehnologija II

Božo Bujanić dipl. ing. strojarstvaBožo Bujanić dipl. ing. [email protected]@fsb.hr



Sadržaj predmeta:

1. Uvod u tehnologiju oblikovanja deformiranjem- fizikalne osnove oblikovanja deformiranjem- osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- sposobnost oblikovanja (deformabilnost)- priprema materijala i zagrijavanje u postupcima OD- postupci oblikovanja deformiranjem

2. Uvod u svojstva, obradu i primjenu polimernih tvorevina- sistematika proizvodnje polimernih tvorevina- proizvodnja polimernih materijala- teorijske osnove proizvodnje polimernih tvorevina- postupci oplemenjivanja polimernih tvari- postupci kontinuiranog i cikličkog praoblikovanja- postupci preoblikovanja



Sadržaj predmeta:

1. Miljenko Math: Uvod u tehnologiju oblikovanja deformiranjemFakultet strojarstva i brodogradnje, Ivana Lučića 5, Zagreb

2. Igor Čatić: Proizvodnja polimernih tvorevinaDruštvo za plastiku i gumu, Ivana Lučića 5, Zagreb



Izvedba predmeta:Predavanja - izvode u učioniciVježbe – posjete tvrtkama

Način polaganja ispita:Seminarski radPismeni ispitUsmeni ispit ili PP prezentacija seminarskog rada



Podjela izradbenih postupaka prema DIN-u 8580

Praoblik je tijelo nastalo povezivanjem bezobličnih tvari.Bezoblična tvar je tvar u obliku plina, kapljevine, praška, vlakana,strugotine, granulata ili slobodne čestice geometrijski određenog oblika.



Klasifikacija tehničkih sustava prema pretežnom izlazu



Mehanička svojstva

Vrste opterećenja tijela (H. Opitz, W. Dude)



Opći dijagram naprezanje – deformacija; A – granica proporcionalnosti, B – granicaelastičnosti, C – granica tečenja, D – čvrstoća pri djelovanju maksimalnogopterećenja, E – nominalno naprezanje pri djelovanju sile koja razdvaja dijeloveispitka, F – deformacija pri granici tečenja, G – trajna deformacija po rasterećenju,H – ukupna deformacija (I. Čatić)



Vrste krivulja pri ispitivanju rastezanjem; a – sivi lijev ili PS, PMMA, UP, b – PE-LD, c – PA ili PE,d – niskougljični čelik, e – Al, Cu, PA (I. Čatić)



Granica razvlačenja jest naprezanje što ga izaziva sila razvlačenja na početnu ploštinupresjeka epruvete (Rr = Fr/Ao). Pri djelovanju sile na granici razvlačenja Fr, već i primalom povećanju istezanja dolazi do opadanja sile, a produljenje se neproporcionalnopovećava. Ako je Rr istaknuta, tangenta na krivulju usporedna je s apscisom.

Konvencionalna granica razvlačenja jest naprezanje koje izaziva unaprijed dogovorenuvrijednost trajnog istezanja od x %. Određuje se kod materijala koji ne pokazuju granicurazvlačenja. Dogovorena vrijednost trajnog istezanja kod polimera obično je 0,1 ili1 % (kod metala 0,2 %).

Rastezna čvrstoća jest naprezanje što ga izaziva maksimalna sila na početnu ploštinupresjeka epruvete (Rm = Fm/Ao).

Prekidna čvrstoća jest naprezanje što ga izaziva prekidna sila na početnu ploštinupresjeka epruvete (Rp = Fp/Ao).

Konačno istezanje, istegnuće, jest omjer između konačnog produljenja i početnemjerne duljine epruvete.

Prekidno istezanje jest omjer prekidnoga (ukupnoga) produljenja i početne mjerneduljine epruvete.

Modul elastičnosti jest faktor proporcionalnosti i označuje omjer između naprezanjai deformacije (E = /E).



Nominalni i stvarni dijagram rastezno naprezanje - istezanje (H. Käufer)



Uvod u tehnologiju oblikovanja deformiranjem



Uvod

- prvi alat za kovanje bakra bio je kameni čakić bez drške7. i 6. stoljeće prije Krista

- prvi čekić sa drškom potječe iz 9. stoljeća prije Krista

Razvoj oblikovanja lima uautomobilskoj industriji do 1939.

Broj proizvedenih automobilau razdoblju od 1955.-1992. godine



Usporedba hrapavostipovršine obrađenogdijela



Najznačajnije industrijske grane za tehnologijuoblikovanja deformiranjem



12 000 tonska preša u gradu TERNI (ITALIJA)



Fizikalne osnove oblikovanja deformiranjem- prilikom hlađenja metala stvaraju se klice ili centri kristalizacije- kristali kristaliti - zbog slučajne orjentacije kristalita materijal se ponaša kao izotropno tijelo- najvažniji metali kristaliziraju u kubnom ili heksagonskom sustavu



Deformacijamonokristala

- sile koje djeluju na tijelo mijenjaju dimenzije i oblik tog tijela

- elastična deformacija – korelacija između vanjskih sila i unutarnje energije

- granica elastičnosti – granica između plastične i elastične deformacije




- dislokacija- nepravilnost kristalne rešetke oko koje postoji zona manje čvrstoće zbog poremećenosti veze među atomima

- plastična deformacija je gibanje dislokacije kroz rešetku izazvano posmičnim naprezanjima




- plastična deformacija monokristala odvija se uglavnom na dva načina: klizanjem (ravnine klizanja) i blizančenjem (ravnine blizančenja)



Deformacija monokristala – ravnine i pravci klizanja

- sve što sprečava gibanje dislokacija povećava otpor deformaciji, kao nap. strani atomi



Hladna plastična deformacija polikristalnog tijela

- deformacija se naziva hladnom ako se postupak deformiranja obavlja na temperaturi nižoj od 0,3 temperature taljenja materijala

- manja deformiranost u blizinama granica zrna – hladna deformacija prvenstveno proces smicanja unutar zrna

- deformiranjem se povećava broj dislokacija – dolazi do očvršćenja- smanjuje se otpornost na koroziju zbog povišenja energije

distordiranog kristala



Hladna plastična deformacija polikristalnog tijela



Promjene u deformiranom materijalu uslijed zagrijavanja- unutarnja naprezanja – zaostala elastična naprezanja unutar materijala



Promjene u deformiranom materijalu uslijed zagrijavanja- rekristalizacija – rast novih zrna iz distordiranog materijala - cilj

smanjenje unutarnjih naprezanja- temperatura rekristalizacije – temperatura pri kojoj počinje gibanje

atoma, te se atomi ponovo mogu razmjestit u nedistordiranu rešetku

- 0,4 temp. taljenja za čiste metale ili 0,45 do 0,5 temp. taljenja za slitine

- rekristalizacija počinje kada je energija dovedena rešetki dovoljna za savladavanje otpora gibanju atoma

- sekundarna rekristalizacija – nastupa pri previsokim temp. – rast nekih kristalita na račun drugih kristalita



Dijagramrekristalizacije



Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- plastičnost – fizikalni pojam sposobnosti deformacije, ne mjeri se- duktilnost – sposobnost materijala da se plastično deformira bez pojave

loma, a mjeri se izduženjem ili kontrakcijom- deformabilnost – sposobnost materijala da se plastično deformira bez

pojave loma u definiranim tehnološkim uvjetima procesa, npr. temperatura, stupanj deformacije, brzina deformacije, itd.



Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- stupanj deformacije – promjena dimenzija uslijed djelovanja

vanjskih sila, poprečnih presjeka i obujma- brzine:

- brzina alata- brzina čestice materijala- brzina deformacije



Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- brzina alata – promjenljiva, od maksimalne vrijednosti na početku

do nule na kraju procesa



Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem

- brzina čestice materijala – različite brzine gibanja čestica materijala zbog različitih dužina putova

- različite brzine znače i različite potrebe za energijom odnosno radom



Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- brzina deformacije – promjena deformacije u jedinici vremena



Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem

- brzina deformacije – značajno utječe na mehanička svojstva materijala



Trenje i podmazivanje u postupcima oblikovanjadeformiranjem

- kontaktno trenje je otpor koji pružaju dva tijela u međusobnom dodiru- posljedice i dokazi trenja: oštećenje alata, oblik bačvice tlačenog punog

cilindra, različita tvrdoća u uzdužnom presjeku tlačenog valjka

Pojava nehomogene deformacije i mrtve zone kod tlačenja punog cilindra




- sila trenja prema Bowden-Taboru je suma svih smičnih sila potrebnih za prekidanje mjesta kontakta




- Prema Kloos-u:- suho trenja – postoje čiste metalne površina između kojih dolazi do

zavarivanja ili sljepljivanja čestica frikcijskog para, µ=0.5- granično trenja – između površina postoji monomolekularni sloj

nemetalnog materijala, µ=0.3- mješovito trenje – u međuprostoru između frikcijskog para postoji

mazivo µ=0.1- hidrodinamičko trenje – ne postoji dodir između površine alata i

površine obratka µ=0.001

cilj podmazivanja – smanjenje broja lokalnih zavara




Vrste maziva:

- za hladnu plastičnu deformaciju: maziva koja se miješaju s vodom (sapuni, krede, emulzije), razne vrste ulja i masti, filmovi i folije (PP, PE, smole), grafit, molibdendisulfid i teflon

- za toplu plastičnu deformaciju: grafit, molibdendisulfid, teflon, drvena piljevina, staklo, soli



Priprema i zagrijavanje materijala u postupcima oblikovanja deformiranjem

- lijevanje u čelična kalupe, kokile – ingot (39 tona, 350 tona)

- nedostaci: krupnozrnata struktura, napukline, posljedice segregacije, oksidi, uključine plinova, itd.



Priprema i zagrijavanje materijala u postupcima oblikovanja deformiranjem

- zagrijavanje – jedna od temeljnih operacija u procesima oblikovanja deformiranjem

- atmosfera u peći- vrste peći za zagrijavanje:

- električne peći- indukcijske peći- plamene peći

- komorne peći- potisne peći za zagrijavanje visokolegiranih čelika- peći s rotirajućim dnom- protočne peći



Kovanje

- postupak oblikovanja najčešće u toplom stanju- za izratke manjih dimenzija i u hladnom stanju- glavni nedostaci tople deformacije: utrošak energije i stvaranje oksida (2-

5%)- razlikuju se: slobodno kovanje

kovanje u ukovnjima



Slobodno kovanje

- najstariji postupak oblikovanja- bez upotrebe kalupa- osnovne operacije kovanja su:

- sabijanje- istiskivanje i raskivanje- probijanje- zasijecanje- savijanje



Sabijanje- je termin koji se koristi za opis postupka, kada postoji redukcija visine u

lateralnom smjeru i slobodno tečenje materijala u transverzalnom smjeru. Budući da postoji utjecaj trenja, materijal pokazuje različiti stupanj deformacije, pa s tim povezano i različite veličine tvrdoće, koja je vrlo dobar indikator stupnja deformacije i očvršćenja, ako je postupak obavljen u hladnom stanju



Istiskivanje i raskivanje- označava operaciju gdje se smanjuje veličina poprečnog presjeka, odnosno

debljina materijala, ili se želi smanjenjem presjeka materijalu povećati duljina



- je operacija slobodnog kovanja gdje se u obradak utiskuje odgovarajući alat i oblikuje slijepa rupa, a na kraju se ovo slijepo udubljenje probija zakretanjem obratka i formiranjem provrta

Probijanje



- je operacija slobodnog kovanja i redovito je predoperacija iskivanja i izduživanja

Zasijecanje

Savijanje- je operacija slobodnog kovanja koja uzrokuje kombinaciju tlačno-rasteznog

naprezanja



- je postupak kod kojeg materijal pod djelovanjem sile alata ispunjava kalupnu šupljinu ukovnja

- razlikuje se:- pripremno kovanje – u pripremnim kovačkim gravurama- završno kovanje – kada se stvara vijenac

Kovanje u ukovnjima



1-gornji ukovanj, 2-donji ukovanj, 3-malj kovačkog bata, 4-nakovanj kovačkog bata, 5-10-klinovi za pričvršćivanje



- optimalna ispunjenost kanala za vijenac 70 %- most kanala za vijenac (b,h) i prošireni dio kanala za vijenac (b1,h1)- ukovnji s kanalom za vijenac – otvorenog tipa- ukovnji bez kanala za vijenac – zatvorenog tipa



- je postupak kod kojeg materijal pod djelovanjem sile alata ispunjava kalupnu šupljinu ukovnja

- razlikuje se:- pripremno kovanje – u pripremnim kovačkim gravurama- završno kovanje – kada se stvara vijenac





Kovački strojevi- Podjela strojeva prema vrsti pogona

- mehanički- hidraulički- na pregrijanu paru- na komprimirani zrak

- Podjela strojeva prema načinu gibanja alata- pravocrtno gibanje- kružno gibanje

- Podjela strojeva- batovi- preše- horizontalni kovački strojevi



Kovački strojevi- Osnovne značajke strojeva

- energetske i kinematske- nazivna sila- korisni rad (u trajnom pogonu ili u jednom udarcu)- broj udaraca- broj okretaja- brzina alata- snaga i moment motora

- geometrijske- put žiga- dimenzije prostora za smještaj alata



- Podjela strojeva prema performansama- strojevi sa garantiranom silom - strojevi s garantiranim hodom alata- strojevi sa garantiranim radom odnosno energijom deformacije

Kovački strojevi



Strojevi sa garantiranom silom



Strojevi s garantiranim hodom alata



Strojevi sa garantiranim radom odnosno energijom deformacije









Provlačenje- izrada šipkastih materijala jednostavnih ili složenih oblika- razlozi poduzimanja postupka provlačenja:

- promjena veličine ili oblika presjeka- očvršćenje- glačanje površine- kalibriranje- tehnološka opravdanost



- provlačenje u hladnom ili toplom stanju





Duboko vučenje- proizvodnja limene robe i prerada lima u toplom, a najčešće u hladnom

stanju



- proces se promatra kao dvoosno deformacijsko stanje







Istiskivanje

- istiskivanje je postupak oblikovanja u hladnom, toplom ili polutoplom stanju

- primjenjuje se prvenstveno za proizvodnju okruglih, četvrtastih ili profiliranih šipki i cijevi iz obojenih metala









Valjanje- najzastupljenija tehnologija- obavlja se prolaskom materijala između dva valjka





Savijanje

- tijekom savijanja materijal je podvrgnut elastičnim i plastičnim naprezanjima

- oblikovanje u hladnom i toplom stanju- podjela:

- kružno savijanje- oštro kutno savijanje- profilno ili oštro savijanje







Hladno duboko utiskivanje



Površinsko valjanje



Ostali postupci

- utiskivanje navoja i ozubljenja- tiskanje- duboko vučenje primjenom magnetskog polja- duboko vučenje primjenom pražnjenja električnog polja- oblikovanje eksplozijom





Documents

Tehnologija II