POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA
SPRAWOZDANIE NR. 1
Ćwiczenie Nr 4	Temat ćwiczenia: WPŁYW GRUBOŚCI BLACHY I MODUŁU TŁOCZENIA NA FAŁDOWANIE KOŁNIERZA
Nazwisko i Imię: Krzysztof Felkel	Wydział Mechaniczny	Grupa: ZZ 21
Data wykonania ćwiczenia: 07-05-2005r.		Ocena:
Prowadzący ćwiczenie:		Podpis:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie procesu wytłaczania, a w szczególności czynników wpływających na utratę stateczności blachy, jak również wykonanie pomiaru wielkości lokalnego odkształcenia. Zapoznanie się z maszynami do tłoczenia oraz i oprzyrządowaniem.

Część I

2. Wiadomości merytoryczne (Fałdowanie kołnierza)

Tłoczenie obejmuje szereg różnorodnych procesów obróbki plastycznej realizowanych głównie na zimno i stosowanych do rozdzielania, kształtowania i łączenia materiałów w postaci blach, folii i płyt (metalowych lub niemetalowych). Tłoczenie przeprowadza się za pomocą przyrządów zwanych tłocznikami, przeważnie na prasach mechanicznych lub hydraulicznych. Podczas wytłaczania następuje przekształcenie płaskiego półwyrobu w powłokę trójwymiarową (wytłoczkę), której nie da się rozwinąć na płaszczyznę.

Przykładowy schemat wytłaczania naczynia cylindrycznego z płaskiego krążka blachy pokazano na rys.1

Pod działaniem stempla materiał ulega uplastycznieniu i stopniowo przemieszcza się w boczną powierzchnię powstającej miseczki. Powstaje wówczas stan naprężeń przedstawiony na rys.2:

Największe naprężenia σ_t Występują na obrzeżach części kołnierzowych. Naprężenia ściskające w kołnierzu mogą stać się przyczyną utraty stateczności blachy (pofałdowania kołnierza). Zjawisko to występuje przy małej grubości względnej blachy. W przybliżeniu można przyjąć, ze utrata stateczności wystąpi, gdy:

Z definicji tej wynika, że możliwość nafałdowania kołnierza powiększa się wraz ze wzrostem średnicy D ( przy tej samej grubości g) Wynika z tego, że fałdowanie kołnierza zależy także od wartości współczynnika m₁ = d/D. Modyfikując powyższą zależność do:

Otrzymujemy zależność empiryczną określającą przypadki kształtowania naczyń cylindrycznych, podczas których fałdowanie nie zachodzi, dzięki czemu stosujemy tłoczenie swobodne. W innym przypadku konieczne staje się stosowanie dociskaczy.

3. Przebieg części I ćwiczenia i opracowanie wyników

Do pierwszej części ćwiczenia użyliśmy trzech krążków o różnych średnicach D i grubościach g

Dzięki temu dla celów porównawczych otrzymaliśmy dwie pary krążków :

- dwie te same średnice, przy różnych grubościach

- dwie różne średnice, przy tych samych grubościach

Wyniki po podstawieniu do zależności na fałdowanie kołnierza powinny potwierdzić powyższe rozważania.

Krążki poddano kolejno tłoczeniu swobodnemu na maszynie wytrzymałościowej ZD - 40 (utawiony zakres pracy - 20T) przy użyciu tłocznika do tłoczenia pierścieni Goetza. wyniki przedstawia tabela:

Krążek 1			Krążek 2			Krążek 3
wymiary krążków [mm]
D=135	d=90	g=0,99	d=134.6	d=90	g=2	D=124,6	d=90	g=0,95
Schemat wytłoczki i stan jej kołnierza
zafałdowany			prawidłowy			prawidłowy

Sprawdzenie zależności fałdowania kołnierza w odniesieniu do przeprowadzonego doświadczenia:

Krążek 1	Krążek 2	Krążek 3
współczynnik m1
zależność fałdowania kołnierza (nie powinno wystąpić zafałdowanie)

4. Wnioski

Krążek 1 - Obliczeniowa zależność fałdowania kołnierza potwierdza, że musiało dojść do zafałdowania, ponieważ
. Kołnierz wytłoczki został zniszczony i dla tego wypadku należałoby stosować dociskacz.

Krążek 2 - Obliczeniowa zależność fałdowania nie potwierdza wystąpienia wad kołnierza, ale wynik jest zbliżony do równości. Najprawdopodobniej doszło do zbyt dużego błędu pomiarowego, podczas mierzenia suwmiarką i mikromierzem. Wynik potwierdzałby zależność fałdowania gdyby blacha miała grubość 2.5mm. Najprawdopodobniej w tym miejscu nastąpił błąd.

Krążek 3 - Obliczeniowa zależność fałdowania kołnierza wskazuje, że powinno dojść do zafałdowania kołnierza. Mimo tego wytłoczka pozbawiona jest wad. Możliwe, że doszło w tym wypadku do pewnego błędu przy montowaniu krążka w maszynie wytrzymałościowej. Zamontowany jest na niej dociskacz, który jest pozbawiony jednak sprężyn dociskowych. Można przypuszczać, że jednak dociskacz zadziałał i wytłoczka została prawidłowo wytłoczona.

Część II

5. Wiadomości teoretyczne (pomiar lokalnego odkształcenia)

Aby dokonać pomiaru lokalnego odkształcenia nanosi się na próbkę siatkę. W trakcie procesu wytłaczania siatka ta ulega deformacją. Porównując obie siaki określamy wielkość lokalnego odkształcenia plastycznego. Najczęściej stosowaną siatką są okręgi wytrasowane w różnej konfiguracji. Zaletą tej metody jest łatwość oznaczenia odkształceń głównych φ₁ φ₂ φ₃.

d₀ - średnica trasowanego okręgu

d₁ - duża oś elipsy powstałej w wyniku odkształcenia blachy z naniesionym okręgiem

d₂ - mała oś elipsy powstałej w wyniku odkształcenia blachy z naniesionym okręgiem

g₁ - grubość blachy po tłoczeniu

g₀ - grubość blachy przed tłoczeniem

Obliczona suma φ₁ φ₂ φ₃ dla każdej z elips powinna być równa zero, co jest konsekwencją zasady stałej objętości deformowanego materiału.

6. Przebieg części II ćwiczenia i opracowanie wyników

Próbę przeprowadziliśmy na tej samej maszynie co w części I (ZD - 40), krążek do próby wytrasowaliśmy wg szablonu, dokonaliśmy pomiaru wytrasowanych okręgów jak i grubości blachy, wyniki przedstawia rys.:

Przy montowaniu krążka należy zwrócić uwagę na skierowanie strony trasowanej do stempla. Wytłoczono miseczkę po czym dokonaliśmy pomiarów dużych i małych średnic powstałych elips, jak i grubości ścianki na jej krawędzi. Wyniki przedstawia poniższa tabela:

pomiary średnic okręgów, elips i grubości krążka [mm]
1			2			3			g1	g0
d0	d1	d2	d0	d1	d2	d0	d1	d2
4.5	5.2	3.5	4.3	5.2	3.5	4.5	5.0	3.7	2.2	1.98
obliczenia elips
obliczenia sum ø1, ø2 i ø3
ø1			ø2			ø3

7. Wnioski

Możemy śmiało powiedzieć, że ta część ćwiczenia zakończyła się sukcesem. Obliczone sumy ø₁, ø₂ i ø₃ są zbliżone do zera (zwłaszcza ø₁) , a zważywszy że pomiarów dokonano suwmiarką o dokładności 0.1mm, możemy potwierdzić że zasada stałej objętości deformowanego materiału jest słuszna. Obserwując zmiany geometryczne okręgów, zwłaszcza „2” , obserwujemy w jaki sposób jest rozciągany materiał w czasie wytłaczania. Przedstawia to następujący szkic:

Obserwujemy jak materiał najbardziej rozciągnięty jest na przejściu kołnierza w część tulejową. Następnie okrąg wraca do swoich pierwotnych kształtów geometrycznych. Nastąpiło również pogrubienie kołnierza.

1

2

---