Kucie

Kucie

Kucie

Kucie

swobodne

swobodne

Kucie

Kucie

swobodne

swobodne



Kuciem nazywamy taki sposób

Kuciem nazywamy taki sposób

przeróbki plastycznej, w którym

przeróbki plastycznej, w którym

kształt przerabianego materiału

kształt przerabianego materiału

ulega zmianie pod wpływem

ulega zmianie pod wpływem

uderzeń lub nacisku narzędzi,

uderzeń lub nacisku narzędzi,

przy czym jedno, zwykle górne –

przy czym jedno, zwykle górne –

jest na ogół ruchome, drugie –

jest na ogół ruchome, drugie –

zwykle dolne – na ogół stałe

zwykle dolne – na ogół stałe

.

.

Kucie

Kucie

swobodne

swobodne



Kucie to proces polegający na

Kucie to proces polegający na

odkształcaniu metalu za pomocą

odkształcaniu metalu za pomocą

nacisku lub energii uderzenia. Jeżeli

nacisku lub energii uderzenia. Jeżeli

urządzenie wywiera nacisk tylko na

urządzenie wywiera nacisk tylko na

część powierzchni metalu a pozostała

część powierzchni metalu a pozostała

część powierzchni nie są ograniczone

część powierzchni nie są ograniczone

kształtem narzędzia i odkształcany

kształtem narzędzia i odkształcany

metal może płynąć w różnych

metal może płynąć w różnych

kierunkach to mamy do czynienia z

kierunkach to mamy do czynienia z

kuciem

kuciem

swobodnym

swobodnym

.

.

Kucie

Kucie

swobodne

swobodne

Wadami kucia swobodnego jest:

Wadami kucia swobodnego jest:



zbyt niska wydajność i jakość

zbyt niska wydajność i jakość

odkuwek

odkuwek



bardzo duże odpady.

bardzo duże odpady.

Dlatego kucie swobodne stosuje się

Dlatego kucie swobodne stosuje się

przy małych seriach lub przy bardzo

przy małych seriach lub przy bardzo

dużych i ciężkich odkuwkach. Przy

dużych i ciężkich odkuwkach. Przy

pomocy tej metody kucia możemy

pomocy tej metody kucia możemy

otrzymywać odkuwki o dowolnej masie

otrzymywać odkuwki o dowolnej masie

- do 200 t i większe.

- do 200 t i większe.

Sposób kucia a kształt

Sposób kucia a kształt

odkuwki, jej masa i wielkość

odkuwki, jej masa i wielkość

produkcji

produkcji

Sposób

Sposób

kucia

kucia

Produkcja

Produkcja

Kształt

Kształt

narzędzia

narzędzia

Masa

Masa

odkuwki w

odkuwki w

kg

kg

Kształt odkuwki

Kształt odkuwki

w porównaniu

w porównaniu

do wyrobu

do wyrobu

gotowego

gotowego

Swobodne

Swobodne

jednostkowa

jednostkowa

uniwersalny

uniwersalny

do kilkuset

do kilkuset

tysięcy

tysięcy

zbliżony

zbliżony

Półswobodn

Półswobodn

e

e

małoseryjna

małoseryjna

półuniwersaln

półuniwersaln

y

y

do kilkuset

do kilkuset

bliski

bliski

Matrycowe

Matrycowe

wielkoseryjn

wielkoseryjn

a,

a,

średnioseryj

średnioseryj

na

na

specjalistyczn

specjalistyczn

y

y

do

do

kilkudziesięci

kilkudziesięci

u

u

bardzo bliski

bardzo bliski

lub wyrób

lub wyrób

gotowy

gotowy

Kucie

Kucie

swobodne

swobodne

Jest jedynym znanym dotychczas sposobem

Jest jedynym znanym dotychczas sposobem

wykonywania dużych odkuwek. Wykonuje się

wykonywania dużych odkuwek. Wykonuje się

je z wlewków kuźniczych. Proste, tanie

je z wlewków kuźniczych. Proste, tanie

narzędzia

i

oprzyrządowanie

oraz

narzędzia

i

oprzyrządowanie

oraz

uniwersalność to zalety kucia swobodnego.

uniwersalność to zalety kucia swobodnego.

Otrzymane odkuwki charakteryzują się jednak

Otrzymane odkuwki charakteryzują się jednak

małą

dokładnością,

dużymi

odpadami

małą

dokładnością,

dużymi

odpadami

kuźniczymi,

dużymi

naddatkami

kuźniczymi,

dużymi

naddatkami

technologicznymi i na skrawanie oraz dużą

technologicznymi i na skrawanie oraz dużą

pracochłonnością. Wykonują je kowale o

pracochłonnością. Wykonują je kowale o

wysokich kwalifikacjach.

wysokich kwalifikacjach.

Przykładowy cykl produkcyjny

Przykładowy cykl produkcyjny

odkuwek swobodnie kutych

odkuwek swobodnie kutych

Kucie swobodne w

kowadłach płaskich

Charakteryzuje się odkształceniem metalu przez

zgniatanie go między powierzchniami kowadeł

dolnego i górnego. W procesie tym płynięcie

metalu na boki jest nieograniczone, przez co

powstają

nierównomierne

pola

odkształceń

powodujące

w

pewnych

częściach

odkształcanego

przedmiotu

naprężenia

rozciągające. Taki stan naprężeń może w

pewnych przypadkach spowodować przejście z

trójosiowego ściskania w różnoimienny stan

naprężenia, co znacznie pogarsza plastyczność

metalu, co z kolei przy większych odkształceniach

może doprowadzić do rozerwania spójności

cząstek i pojawienia się pęknięć.

Nierównomierność płynięcia materiału przy
kuciu

swobodnym:

a) widoczna zniekształcona wskutek kucia
siatka

prostokątna

b) obszary odkształceń i stan naprężeń w
poszczególnych strefach; I obszar małych
odkształceń II i III obszary dużych

odkształceń

Kucie swobodne w

kowadłach kształtowych



Charakteryzuje

się

swobodnym

wydłużeniem metalu , natomiast jego
rozszerzanie jest częściowo ograniczone
bocznym naciskiem ścianek narzędzia.
W

tym

przypadku

powstające

naprężenia rozciągające są mniejsze, a
plastyczność materiału większa niż w
przypadku kucia w kowadłach płaskich

.

Kucie swobodne w

kowadłach kształtowych

KUCIE SWOBODNE



Kucie swobodne może być
realizowane ręcznie lub maszynowo.



Do najczęściej stosowanych operacji
kucia swobodnego należą: spęczanie,
wydłużanie, przebijanie, poszerzanie,
wgłębianie, przebijanie, rozkuwanie,
odsadzanie,

przesadzanie, gięcie,

przecinanie, skręcanie, zgrzewanie.

KUCIE SWOBODNE



Spęczanie jest operacją mającą na celu
zwiększenie

przekroju

poprzecznego

materiału kosztem zmniejszenia jego
wysokości lub długości. Operacja ta może
być wykonywana na całej wysokości
(długości) przedmiotu lub jedynie w
określonych jego miejscach (spęczanie
miejscowe). Spęczanie materiału powoduje
zgrzanie pęcherzy, rzadzizn i nieciągłości
znajdujących się we wlewkach.



Materiał o kształcie walcowym, w wyniku spęczania

swobodnego przyjmuje kształt baryłkowaty, który jest

zależny w znacznej mierze od tarcia występującego

między narzędziem a metalem. Ze wzrostem

współczynnika tarcia baryłkowatość zwiększa się.

Czynnikami wpływającym na baryłkowatość są

również: ochłodzenie spęczanego materiału w

otoczeniu stykających się z nim chłodniejszych

kowadeł, rodzaj materiału, temperatura kucia,

szybkość odkształcania, rodzaj uderzenia (pojedyncze

czy seryjne), smukłość wsadu (określana stosunkiem

h/d ) oraz stopień gniotu.



Smukłość wsadu nie powinna przekroczyć 2,5, przy

spęczaniu prostopadłościanu stosunek wysokości do

mniejszego boku podstawy nie powinien przekraczać

3,5. Przy większych wartościach łatwo może nastąpić

wyboczenie, którego usunięcie wymaga dodatkowych

operacji.

KUCIE SWOBODNE

Wydłużanie - jest operacją kucia swobodnego w

wyniku której zmniejsza się przekrój poprzeczny

materiału, a zwiększa się jego długość. W tym

celu materiał podczas kucia obraca się o 90°

(kantuje) po każdym uderzeniu oraz przesuwa.
Jeżeli odkuwka ma otwór, wydłużenie materiału

wykonuje się na trzpieniu.
Wydłużenie materiału jest operacją składającą

się z kolejnych gniotów spęczających. Przy

wydłużaniu

występuje

jednocześnie

niezamierzone poszerzanie materiału w kierunku

poprzecznym.

KUCIE SWOBODNE



Poszerzanie - jest to odkształcanie
w kierunku poprzecznym do osi
materiału,

prowadzące

do

zwiększenia szerokości przedmiotu
kosztem jego grubości.

1- materiał po żłobkowaniu, 2-żłobek,

3-materiał poszerzony

KUCIE SWOBODNE



Odsadzanie - jest to zmniejszenie przekroju
poprzecznego pręta od określonego miejsca,
przez wydłużenie odsadzonej części.

KUCIE SWOBODNE



Przesadzanie - jest to równomierne
przesunięcie jednej części materiału
względem drugiej.

KUCIE SWOBODNE



Przesadzanie - jest to równomierne
przesunięcie jednej części materiału
względem drugiej.

KUCIE SWOBODNE



Wgłębianie - jest operacją
wykonywania otworów nieprzelotowych

1-stempel, 2-materiał

KUCIE SWOBODNE



Przebijanie - (dziurowanie) jest operacją
w której wykonuje się otwory przelotowe
przy pomocy bijaka pełnego lub drążonego.

KUCIE SWOBODNE



Gięcie - jest operacją w której nadaje

się odpowiedni kształt bez zmiany

zasadniczych przekrojów. Operację tą

stosuje się przy wykonywaniu haków,

kątowników,

wszelkiego

rodzaju

dźwigni, wałów wykorbionych itd.

KUCIE SWOBODNE



Zgrzewanie - jest operacją polegającą
na połączeniu przez dociśnięcie dwóch
kawałków metalu, nagrzanych do
odpowiednio wysokiej temperatury.

Młoty mechaniczne



Młoty są to maszyny służące do kucia
materiału na gorąco i pracujące
udarowo.

Dzielą

się

one

pod

względem energetycznym na młoty
pojedynczego i podwójnego działania.

KUCIE SWOBODNE

n

p

C









Naprężenie uplastyczniające

gdzie:

C i n – wartości parametrów równań krzywych
umocnienia dla materiałów

KUCIE SWOBODNE

Praca odkształcenia

Praca odkształcenia

Praca odkształcenia w ostatnim uderzeniu może być
wyrażona wzorem:

gdzie: w – współczynnik uwzględniający wpływ prędkości
odkształcenia

k – współczynnik uwzględniający wpływ tarcia metalu

o

powierzchnię narzędzia
ε –wielkość odkształcenia w ostatnim uderzeniu
R

m

– wytrzymałość materiału na rozciąganie

V – objętość materiału, m

3

V

R

k

w

A

m













KUCIE SWOBODNE



Energię uderzenia młota wyznaczyć
możemy wyznaczyć korzystając z
zależności:











H

g

m

A

d

gdzie:

m – masa części spadających, kg
g – przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 m/s

2

H – wysokość spadania masy spadającej, m

KUCIE SWOBODNE



Sprawność uderzenia można wyznaczyć
ze wzoru:





2

2

1

2

1 k

m

m

m









gdzie:

m

1

– masa części spadających młota

m

2

– masa szaboty

k – współczynnik odbicia określający

własności

sprężyste materiału (dla materiałów

idealnie

sprężystych k = 1, a dla

idealnie

plastycznych k = 0)

KUCIE SWOBODNE



Celem ćwiczenia jest wyznaczenie
odkształceń

odkuwki

walcowej

w

operacji spęczania oraz wykonanie
badań odkuwki osiowosymetrycznej.
Ocenić stopień odwzorowania kształtu
wykroju w odkuwce na tle przebiegu siły
kucia.

KUCIE SWOBODNE



Praktyczna część ćwiczenia obejmuje:

1. Zapoznanie się z budową i zasadą działania

młota spadowego.
2. Przeprowadzenie prób ściskania próbek z

różnych materiałów.
3. Wyznaczenie pracy odkształcenia plastycznego

i energii jednego uderzenia młota.
4. Analiza wpływu geometrii próbki na wynik

badania.
6. Porównanie własności mechanicznych

badanych materiałów.

KUCIE SWOBODNE



Wyniki doświadczalne i obliczeniowe

Materia

ł

d

0

[mm]

h

0

[mm]

Smukłoś

ć

m

[kg]

H

[m]

h

1

mm

d

1

[mm]

ε

ε

s-

1

A

d

kJ

A

k

kJ

η

p



KUCIE SWOBODNE



Uwaga:
Sprawozdanie

oprócz

uzyskanych

wyników

(doświadczalnych

i

obliczeniowych) dla poszczególnych
próbek winno zawierać indywidualne
wnioski

studenta,

dotyczące

przeprowadzanych prób ściskania oraz
badanych materiałów.