Obróbka plastyczna to nauka o technologii wytwarzania półwyrobów i wyrobów hutniczych oraz dalszym ich przetwarzaniem w celu uzyskania gotowych elementów maszyn, półwyrobów do ich wytwarzania. Ze względu na technologię obróbkę dzielimy na: kucie, walcowanie, prasowanie i wyciskanie, tłoczenie i ciągnienie. Wyroby hutnicze dzielimy na: kęsy, kęsiska z COS, pręty, walcówka, rury walcowne.

Podstawowe określenia obróbki plastycznej:

• podatność materiału do doznawania trwałych odkształceń pod wpływem przyłożonego zewnętrznego obciążenia, zależy od składu chemicznego materiału, jego temperatury i od stanu naprężenia.

• naprężenie uplastyczniające to własność która określa niezbędne naprężenie potrzebne do wprowadzenia materiału w stan plastyczny

Naprężnie uplastyczniające jest funkcją materiału, odkształcenia i prędkości odkształcenia.

Wskaźniki odkształcenia:

• parametry określające zmiany postaci geometrycznej wyrobu i przyjmuje różną postać w zależności od kształtu oraz zastosowania technologii.

• odkształcenie względne

• wydłużenie rzeczywiste

Walcowanie ze względu na kinematykę można podzielić na walcowanie wzdłużne (wyr. płaskie i bruzdowe), skośne (rury bez szwu, wałeczki, gwinty), specjalne (pierścienie, koła zębate)

Walcowanie wzdłużne:

• walcowanie wyrobów płaskich: (blacha gruba) od 0 do 5mm, na gorąco z wlewków płaskich (COS), odbywa się w walcarkach 2 lub 4 walcowych z beczką roboczą płaską. Przy dużych wydajnościach stosuje się walcarki 4 warstwowe w układzie posobnym tzn. w 1 klatce walcuję się nawrotnie w kilku przepustach wlewek do grubości około od 30 do 60mm, następnie pasmo przenoszone jest do 2 walcarki gdzie walcowane jest na końcową grubość.

Wyposażenie walcowni: COS, piec do wsadu zbijacz zgorzeliny, walcarki, układ do chłodzenia pasma po wyjściu z walcarki, prostarki, urządzenie do cięcia pasma na arkusze, kontrola techniczna, piece do obróbki cieplnej.

• (blacha cienka) na gorąco od 1,5 do 8mm, na zimno obejmuje blachy o szerokościach od 2m do 300mm, walcuje się ze wsadu (wytrawionego), przy małych wydajnościach stosuję się walcowanie kwartonawrotne tak samo jak przy walcowaniu na gorąco. Przy większych wydajnościach stosuje się walcarki kwarto w ilości od 4 do 6, walcujemy do 30m/s (grubą blach. 6m/s)

Walcowanie w walcowniach bruzdowych:

• walcowanie prętów: duże przekroje od: 220 do 32mm, walcuje się z wsadu kwadratowego COS, stosuje się walcarki duo nawrotne oraz układy wstepnego walcowania w walcarkach duo lub trio nawrotnych przy dużych wydajnościach wpusty przeprowadza się w walcarkach duo w układzie ciągłym.

• do walcowania w wykrojach stosuje się odpowiednie kształty bruzd które są wytworzone na walcach. Dwie bruzdy w złożeniu odciskają przechodzący przez nie materiał. Materiał przechodzi z przekroju większego do mniejszego, stosunek przekroju f₀ do f₁ wynosi w początkowej fazie walcowania od 1,3 do 1,4 w końcowej od 1,1 do 1,05. Rozróżnia się wykroje wydłużające i kształtujące. Do szybkiego wydłużania stosuje się układ: owal, kwadrat, owal.

Walcowanie walcówki:

- pręt okrągły <32mm z wlewka COS o przekroju kwadratowym 120-220mm, walcówkę walcuje się w odcinkach prostych lub w kręgach. Maksymalna masa kręgu to 3tony. Prędkość walcowania wynosi od 20 d0 120m/s. Nagrzany wsad walcowany jest w walcarkach trio duo nawrotnej lub duo ciągłej. Pierwsze przepusty odbywają się w przekrojach prostokątnych, następne w układzie owal, kwadrat, owal. Następnie materiał przechodzi do układu pośredniego a potem do ukł. wykańczającego który jest najczęściej układem zblokowanych walcarek.

Walcowanie kształtowników odbywa się na gorąco z wsadu w postaci pręta, kęsiska, kwadratowe lub prostokątne z którego walcowany jest kształtownik w przepustach w liczbie od 7 do 16. Materiał przepuszczony przez walce zmienia swój kształt pod działaniem nacisku walców przy jednoczesnym kolejnym zmniejszaniu przekroju początkowego, przepusty tzw. Wydłużające odbywają się z większą intensywnością (λ=1,4) natomiast końcowe przepusty kształtujące oraz przepust wykańczający realizowane są z mniejszą intensywnością (λ=1,2-1,05)

Walcowanie rur - to specjalne walcowanie obejmujące: 1) wytworzenie tulei grubościennej z wlewka pełnego, walcowanie na walcarkach dziurujących z walcami skośnymi 2) wyciskanie przeciwbieżne, zmniejszanie średnicy, grubości ścianek w różnego typu walcarkach, najczęściej odbywa się to na gorąco.

Walcowanie wyrobów w postaci elementów maszyn - na zimno w specjalnych walcarkach można kształtować wałki wielostopniowe, rowki, wielo wypusty, uzębienie kół zębatych. W sposób masowy produkuje się gwinty metryczne, specjalne na elementach złącznych.

Kucie - 1) ze względu na płynięcie materiału i zastosowanie narzędzia, kucie swobodne, kucie matrycowe 2) ze względu na zastosowanie urządzenia, kucie na młotach, na prasach (6-12 tyś. ton), prasy automatyczne tzw. tłoczniami automatycznymi 3) ze względu na rodzaj matrycy zastosowanej w procesie kucia, kucie matrycy otwartej, kucie z wypływką (około 95%), kucie dokładne, wyciskanie, walcowanie kuźnicze stosuje się do wyrobu odkuwek oraz przedkuwek. Odbywa się to na gorąco na walcach o odpowiednich wykrojach kształtujących, 4) ze względu na temperaturę kształtowania, na zimno, uzyskuje się dużą dokładność lecz sposób ten ograniczony jest do małych odkuwek ze stali o niskim naprężeniu uplastyczniającym, kucie na gorąco charakteryzuję się małą dokładnością co wymaga dodatkowych operacji obróbki skrawaniem w celu uzyskania odpowiedniej dokładności wymiarowej, kucie elementów maszyn z proszków metali jest to oddzielna technologia obejmująca wytwarzanie wyrobów z proszków stali i metali nieżelaznych ( w matrycach z proszków zamkniętych) oraz z materiałów niemetalowych elementów w postaci węglików spiekanych, kucie w matrycy otwartej jest to sposób kształtowania odkuwek materiał stopniowo odkształcany w wykrojach pomocniczych a następnie przygotowana przedkuwka kuta jest w wykroju wykańczającym który posiada na obwodzie odpowiedni rowek na wypływkę, odkuwka kuta w matrycy otwartej charakteryzuje się średnią dokładnością i gładkością powierzchni i posiada powierzchnie prostopadłe do podziału matryc pochylone pod kątem 3-9° które stanowią wymagany naddatek technologiczny. Kucie to przeprowadza się na gorąco i w zależności od zastosowanego materiału odkuwka wymaga obróbki cieplnej. Kucie w matrycy otwartej można przeprowadzić na prasach i namłotach, na prasach proces przebiega bardziej spokojnie i istnieje możliwość pełnej automatyzacji. Dla prostych wykówek stosuje się kucie jedno wykrojowe dla złożonych matrycy wielo wykrojowej lub odpowiedniego zestawu matryc zamontowanej na prasie.

Kucie w matrycy otwartej przeprowadza się: cięcie pręta walcowanego na odpowiednie odcinki, nagrzewanie wsadu w piecach indukcyjnych, kucie wstępne w celu wykonania przedkuwki, kucie w wykroju wykańczającym, chłodzenie odkuwki, czyszczenie odkuwek ze zgorzeliny, kontrola techniczna.

Kucie w matrycy zamkniętej przeprowadza się na prasach na gorąco i na zimno. Największą korzyść uzyskuje się dla odkuwek dokładnych wykonywanych na zimno lub na pół gorąco, uzyskując korzystny układ włókien.

Wyciskanie kuźnicze stosując schematy wyciskania np.: przeciwbieżne, współbieżne, poprzeczny lub promieniowy wykonuje się odkuwki na zimno i gorąco elementów maszyn np.: wałki, śruby, tuleje.

Blachy, większość blach kształtowanych jest przez operację tłoczenia, która polega na dzieleniu blachy na mniejsze części o określonym zarysie przy czym wykorzystuje się taki stan naprężenia który prowadzi do kontrolowanego naruszenia spójności. Rodzaje nożyc do cięcia blachy: gilotynowe, krążkowe, z pochyloną osią

Cięcie w przyrządach na prasę: w zależności od sposobu cięcie może być przeprowadzane w następujący sposób: a) rozcinanie na nożycach b) wykrawanie w wykrojnikach c) okrawanie d) wygładzanie e) cięcie nożowe

Cięcie w wykrojnikach: 1) zaokrąglenie krawędzi, powstaje w pierwszym etapie wykrawania 2) równoległa, cylindryczna, błyszcząca 3) strefa pękania 4) zadzior: dla materiałów plastycznych strefa 2 zajmuje ponad połowę przekroju, dla materiałów kruchych strefa pękania zajmuje ponad połowę. Wykrawanie przeprowadza się w wykrojniku: materiałami technologicznymi jest stempel i matryca, obudowa wykrojnika (płyta podstawowa i głowicowa). Najważniejszym parametrem technologicznym wykrawania jest luz obustronny między otworem matrycy a zewnętrzną średnicą stempla. Luz ten wynosi od 5 do 12% grubości blachy. Dla miękkich i cieńkich blach przyjmuje się mniejsze wartości. Siła wykrawania P_w=L*g*R*a (L - długość linii cięcia, g- grubość, a - od 1,1 do 1,3). Cięcie przeprowadza się w giętownikach, na prasach lub w specjalnych urządzeniach.

Sposoby gięcia: a) wyginanie b) zaginanie c) zwijanie d) owijanie e) nawijanie f) gięcie na wzorniku przez owijanie

Kształtowanie wytłoczek: wytłaczanie, w procesie tym z płaskiej przygodówki przez działanie stempla wytłaczany jest on przez otwór w matrycy. Mogą one eliminować matryce, stempel zastępując ją cieczą lub gumą; a) wytłaczanie swobodne, b) wytłaczanie z dociskaczem (stosuje się w celu niedopuszczenia do powstawania fałd, niebezpieczeństwo to zachodzi przy powstawaniu blach cienkich odkształcanych duża redukcją)

V_m,V_st=(3÷8)g

L=(1,1÷1,3)g L - luz

m=d₁/d≡0,4÷0,6 m - współczynnik odkształcenia

Wytłaczanie może być przeprowadzane w celu uzyskania naczyń o kształcie bardziej skomplikowanym niż przekrój okrągły. Naczynia o podstawie kwadratowej z reguły są łatwiejsze do wykonania jednak wymagają bardziej precyzyjnego i skomplikowanego kształtu materiału wsadowego.

Przetłaczanie, może być prowadzone jako przetłaczanie swobodne, przetłaczanie z dociskaczem dla cienkich wytłoczek, przetłaczanie z pocienieniem ścianki, przetłaczanie z przewijaniem i inne sposoby.

Wytłoczki kształtowane są miejscowo przez stosowanie takich zabiegów jak wyoblanie kołnierzy, obciskanie, rozpęczanie cieczą lub gumą.

Puszka do Pepsi: a) blacha aluminiowa 0,2 mm b) wykrawamy krążek c) wytłaczamy d) 2 lub 3 krotne przetłaczanie e) 2 krotne przetłaczanie z pocienieniem ścianki f) obcinanie na wysokość g) obciskanie górnej części h) łączenie z denkiem górnym za pomocą wyoblania lub zawijania kołnierza.

---