POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN				Laboratorium z obróbki plastycznej
Nr ćwiczenia: 3	Temat ćwiczenia: Cięcie blach na wykrojnikach.
Robert Kaniowski Kamil Nogaj Karol Lewaniak		Grupa 23A	Ocena:		2001-04-09	Podpis:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z technologią wykrawania blach za pomocą dwóch noży (stempla i matrycy) i określenie wpływu wybranych parametrów procesu na wielkość i przebieg siły wykrawania oraz wgląd powierzchni bocznej wykrawanego krążka.

2. Opis teoretyczny.

Cięcie. W celu przecięcia materiału w żądanym przekroju trzeba doprowadzić w tym miejscu do koncentracji naprężeń, zdolnych do pokonania spójności materiału. Taką koncentrację naprężeń wzdłuż żądanej linii cięcia najłatwiej jest uzyskać przez wywarcie odpowiedniego nacisku na powierzchnię blachy za pośrednictwem dwu noży (stempla i płyty tnącej). Jeżeli jednak kształt przedmiotu zapewnia koncentrację naprężeń w żądanym przekroju, to możliwe jest cięcie za pomocą tylko jednego elementu tnącego. Przypadek taki występuje np.: podczas okrawania okuwek. Jeden element tnący może być również stosowany przy wygładzeniu małych otworów oraz przy cięciu gumą. Przy cięciu gumą oprócz ścinania występuje również rozciąganie materiału.

Cięcie na wykrojnikach. Wykrojnictwo obejmuje operacje cięcia blach za pomocą tłoczników mocowanych na prasach. Tłoczniki przystosowane do cięcia nazywają się wykrojnikami. Wykrawanie umożliwia otrzymanie płaskich przedmiotów bez otworów, lub z otworami o różnych kształtach. Koszty wykonania wykrojników są znaczne, wobec czego stosuje się je tylko wtedy gdy przewidziane jest wykonanie dostatecznie dużej serii jednakowych przedmiotów.

Wygląd powierzchni przecięcia. Obserwując powierzchnię wykrojonego otworu można wyodrębnić na niej następujące strefy:

1. zaokrąglenie górnej powierzchni blachy w sąsiedztwie miejsca przecięcia powstałe w fazie sprężysto - plastycznej;

2. strefę walcową charakteryzującą się błyszczącą i gładką powierzchnią z ewentualnymi rysami biegnącymi równolegle do osi otworu;

3. strefę pęknięcia; powierzchnia pęknięcia ma kształt stożka;

4. zadzior; ostry występ na dolnej powierzchni blachy.

3. Przebieg ćwiczenia.

Wykrawanie krążków zostało wykonane na tłoczniku (wykrojniku), którego schemat przedstawia rysunek. Tłocznik został zamocowany na maszynie wytrzymałościowej z możliwością rejestracji przebiegu siły w trakcie trwania procesu.

Materiał w postaci pasków o szerokości b = 46±1 mm wprowadzony jest do tłocznika pomiędzy listwami prowadzącymi, wykonanymi w zgarniaczu, a następnie w czasie ruch stempla w dół, następuje proces wykrawania krążka w matrycy. W czasie ruchu stempla w górę, ażur, powstały po wycięciu krążka, zostaje zgarnięty ze stempla za pomocą zgarniacza stałego. Po przesunięciu paska o określoną wielkość skoku możliwe jest wykonanie następującej operacji wykrawania.

Przed przystąpieniem do wykonania operacji wykrawania krążków należy pomierzyć grubość materiałów z dokładnością do 0.01 mm. Po wykonaniu operacji wykrawania należy zmierzyć średnicę otrzymanego krążka i obejrzeć powierzchnię pobocznicy tego krążka. W czasie próby należało zarejestrować przebieg siły procesu wykrawania. Wyniki uzyskane w próbach wykrawania przedstawić w postaci tabeli i wykresów.

4. Schemat stanowiska do procesu wykrawania.

1. matryca;

2. stempel;

3. zgarniacz;

4. nakrętka mocująca stempel;

5. obsada stemplowa;

6. prowadzenie słupowe;

7. płyta górna;

8. płyta dolna;

9. czop mocujący;

Skład chemiczny stali węglowej konstrukcyjnej zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia (wg PN - 88/H - 84020)

Znak stali	Skład chemiczny %						Uwagi
		C	Si	Mn	Pmax	Smax		Al. met.
St3S	0,22	0,1-0,35	1,2	0,05	0,045	0,02	Cu do 0,3%

Własności mechaniczne stali węglowej konstrukcyjnej zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia (wg PN - 88/H - 84020)

Znak stali	Re [MPa]	Rm [MPa]	A5 [%]	Zginanie o kąt 180° a - gróbość próbki d - średnica trzpienia w zależności od grubości wyrobu
St3S	185 - 235	340 - 520	19 - 26	d = a - 2,5a

Wyniki pomiarów.

Lp.	Grubość nominalna gn [mm]	Grubość rzeczywista [mm]				Średnica krążka Dk [mm]	Doświadczalna siła wykrojnika Pd [kG]
			g1	g2	g3			gśr.
1	0.6	0.59	0.59	0.59	0.590	40.34	2200
2	0.8	0.77	0.76	0.77	0.767	40.34	2800
3	1.0	1.04	1.03	1.03	1,033	40.33	4600
4	2.0	1.95	1.97	1.98	1.967	40.36	10200

Szerokość blachy b = 46±1 [mm]

Średnica stempla - 42 [mm]

Średnica matrycy - 43 [mm]

P_tw = k l g_śr R_t;

gdzie:

k - współczynnik bezpieczeństwa (k = 1.1÷1.25), przyjmujemy 1.25;

l - długość linii cięcia l = πD;

g_śr - grubość rzeczywista ciągłej warstwy;

R_t - wytrzymałość materiału na cięcie (R_t = 0.30÷0.36) przyjmujemy 0.33;

Parametry geometryczne

Grubość rzeczywista [mm]	Średnica krążka [mm]	Doświadczalna siła wykrojnika Pdw [kN]	Teoretyczna siła wykrojnika Ptw [kN]
0.590	40.34	21.57	30.84
0.767	40.34	27.46	40.10
1.033	40.33	45.11	53.99
1.967	40.36	100.03	102.88

Wnioski:

Powierzchnia przecięcia krążka świadczy o tym, że luz w czasie pracy wykrojnika był optymalny. Podczas obserwacji wyciętego krążka można było zauważyć zaokrąglenie górnej powierzchni blachy. Następnie zauważyłem strefę walcową, która charakteryzowała się błyszczącą i gładką powierzchnią z rysami biegnącymi równolegle, co było spowodowane płynięciem plastycznym, oraz największą strefę pęknięcia. Miała ona kształt stożka. Była ona chropowata i matowa. Na krążku wystąpił również zadzior, był on spowodowana niewłaściwym luzem między stemplem i otworem płyty tnącej. Mógł być także spowodowany zaokrągleniem stempla.

Różne własności wytrzymałościowe materiałów, brak prostopadłości i równoległości osi tnącej, oraz to że próbka nie była dobrze osadzona, mogło spowodować rozbiegnięcie się punktów na wykresie. W czasie cięcia wystąpiło niewielkie wygięcie brzegów materiału ciętego. Jest to spowodowane wzrostem momentu gnącego wskutek rozsunięcia krawędzi tnących.

1

---