12. ODKSZTAŁCENIA W PROCESIE TŁOCZENIA

12.1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z rodzajem odkształceń występujących w procesie tłoczenia i sposobem

ich określania w przypadku miseczkowania.

12.2. Wprowadzenie

W procesie kształtowania wytłoczek

powłokowych operacje tłoczenia można podzielić na
dwie grupy:

Rys. 12.1. Kolejne etapy

odkształcania się elementu materiału

w procesie wytłaczania

1) operacje ciągnienia służące do nadania

zasadniczego kształtu wytłoczce (wytłaczanie,
przetłaczanie),

2) operacje wykańczające (np. okrawanie,

wywijanie).

W trakcie tłoczenia wytłoczek występują różne

naprężenia i w wyniku działania tych naprężeń w
wytłoczce powstają odpowiedniej wielkości
odkształcenia. W trakcie ciągnienia kołnierza
wytłoczki powstają w nim odkształcenia w
następujących kierunkach:
• w kierunku promieniowym
• w kierunku stycznym

• w kierunku pionowym (po grubości)

Kierunki odkształceń przedstawiono na rys. 12.1.

W początkowej fazie procesu płaski element kołnierza
I, w wyniku działania naprężeń promieniowych

σ

r

i

obwodowych

σ

t

, wydłuża się w kierunku

promieniowym, skraca w kierunku obwodowym i
nieznacznie pogrubia się, zajmując położenie II.
Następnie podczas zbliżania się elementu do krawędzi
matrycy naprężenia ściskające stopniowo maleją, a
zwiększają się naprężenia rozciągające. W dalszej
operacji rozpatrywany element ulega gięciu,
przesuwając się po roboczej krawędzi matrycy i
przekształca się w element bocznej powierzchni
naczynia, ulegając niewielkiemu wydłużeniu wzdłuż
tworzącej.

Przykład odkształceń dla cylindrycznego naczynia w zależności od wielkości średnicy

krążka przedstawiono na rys. 12.2. Na dnie wytłoczki nie występują prawie żadne
odkształcenia. Odkształcenia zaczynają pojawiać się najpierw na promieniu zakrzywienia i
przyjmują największe wartości przy końcu powierzchni walcowej. Fakt ten wynika z redukcji
stale zmniejszającej się szerokości kołnierza. Oprócz wydłużenia w kierunku tworzącej

ε

1

,

162

powstałego w wyniku działających naprężeń rozciągających o kierunku promienia

σ

1

(

σ

r

) i

ściskających obwodowych

σ

2

(

σ

t

), występują również niepożądane odkształcenia w

kierunku grubości materiału

ε

3

(

ε

g

). W pobliżu dna wytłoczki występuje pocienienie ścianki o

około 10

÷20 %, a przy brzegu pogrubienie o około 30%. Wytłoczki niecylindryczne, ale o

osiowo -symetrycznym kształcie mają podobny przebieg odkształceń jak przy
miseczkowaniu. Na rys. 12.3 przedstawiono odkształcenia, jakie wystąpiły w miseczce po
trzech kolejnych ciągach, a rys. 12.4 przedstawia odkształcenia siatki dla tego przykładu.

Rys. 12.2. Wielkość odkształceń cylindrycznego naczynia w zależności od średnicy

krążka

Rys. 12.3. Wykres odkształceń w miseczce po trzech kolejnych ciągach

163

Rys. 12.4. Odkształcenia siatki po trzech

kolejnych ciągach

Ściskające naprężenia obwodowe osiągają

największą wartość przy krawędzi naczynia, gdzie
początkowa średnica krążka D zostaje zmniejszona
do średnicy d

m

otworu matrycy. Powoduje to

powstanie nadmiaru materiału utrudniającego
kształtowanie bocznych ścianek naczynia, a w
efekcie może prowadzić do fałdowania obrzeży
naczynia (rys. 12.5b). W celu zapobieżenia
fałdowania się płaskiego kołnierza stosuje się
dociskanie materiału do czołowej powierzchni
matrycy za pomocą pierścienia dociskającego.
Najbardziej niebezpiecznym miejscem w procesie
wytłaczania jest strefa przejściowa z dna naczynia
w ściankę boczną, gdyż w tym miejscu działają
jedynie naprężenia rozciągające powodujące
znaczne pocienienie ścianki, mogące doprowadzić
w efekcie do oderwania dna (rys. 12.5a).

Rys. 12.5. Wady wyrobów wytłaczanych: a) obwodowe pęknięcie ścianki bocznej,

b) zafałdowanie kołnierza

Stopień odkształcenia podczas wytłaczania przedmiotów cylindrycznych wyraża się za

pomocą współczynnika wytłaczania który jest stosunkiem średniej średnicy wytłoczki d do
średnicy krążka materiału wyjściowego D:

D

d

m

=

(12.1)

12.3. Pomoce i urządzenia

• tłoczniki,
• próbki z naniesioną siatką współrzędnych,

• suwmiarka,

• maszyna wytrzymałościowa.

164

12.4. Przebieg ćwiczenia

W celu przeprowadzenia ćwiczenia należy:

• zapoznać się z budową tłocznika,

• dokonać pomiarów próbek (krążków),

• zmierzyć średnicę krążków D

0

,

• zmierzyć grubość blachy g

0

,

• zmierzyć odległość między kolejnymi kołami współśrodkowymi siatki s

0

,

• zmierzyć kąty między kolejnymi promieniami siatki α

0

,

• założyć próbkę,
• przygotować tłocznik do pracy,

• przeprowadzić operację tłoczenia,

• zdemontować tłocznik,
• dokonać pomiarów uzyskanej wytłoczki i siatki mierząc:

- średnicę wytłoczki d,

-

wysokość wytłoczki h,

-

odległość między kolejnymi kołami współśrodkowymi s

i

,

-

średnie odległości łuków między promieniami siatki l

i

,

• wyniki pomiarów zestawić w tablicy (wzór tablicy - tablica 12.1).

Tablica 12.1

Wyniki pomiarów

Lp.

Odległość
początkowa
między
kolejnymi kołami
współśrodkowy
mi

s

0

-

Średnia długość

początkowa łuków

0

i

l

∆

(

)

4

1

0

0

−

+

=

∆

i

i

i

d

d

l

α

Odległość
między kołami
współśrodko-
wymi po
tłoczeniu

s

i

Średnia
długość łuków

∆l

i

2

1

−

+

=

∆

i

i

i

l

l

l

Uwagi

mm

mm

mm

mm

-

1

2 3 4

5

1
2
3

.

α

0

w mierze łukowej

12.5. Sprawozdanie

Sprawozdanie winno zawierać:

• tablicę pomiarów odkształceń oraz wykres odkształceń jak na rys. 12.2,

• obliczenie maksymalnego pocienienia i pogrubienia ścianki wytłoczki z zaznaczeniem na

szkicu miejsc ich występowania,

Wzór tablicy pomiarów odkształceń (tablica 12.2).

165

Tablica 13.2

Wyniki pomiarów odkształceń

ε

1

ε

2

ε

3

Uwagi

Lp.

0

1

ln

s

s

i

i

=

ε

0

2

ln

i

i

i

l

l

∆

∆

=

ε

(

)

i

i

i

2

1

3

ε

ε

ε

+

−

=

-

- - -

1 2

3

4

5

1
2
3

.
.
.

Literatura

[23,24,28, 29,30,31,32,33,36,38,39,40]

166