grupa III wydz.MECH rok II sem II

Obróbka plastyczna ma na celu zmianę własności i kształtu materiałów w wyniku odkształcenia plastycznego na gorąco lub na zimno. Obróbka plastyczna korzystnie wpływa na rozkład włókien w kształtowanym przedmiocie, powodując poprawę własności mechanicznych.

I. Podstawowe rodzaje procesów obróbki plastycznej:

1.)Walcowanie

Wyprodukowane w hucie metale i stopy, o ile nie są przeznaczone na odlewy, poddaje się obróbce plastycznej głównie przez walcowanie. W procesie walcowania przedmiot uzyskuje zamierzony kształt w wyniku odkształcenia plastycznego między obracającymi się twardymi walcami, tarczami lub rolkami.

Walcowanie powoduje zmiany wymiarów walcowanego materiału. Materiałem wyjściowym, z którego produkuje się, są wlewki. Wytwarzane z półfabrykatów produkty walcowane można podzielić na: pręty, kształtowniki, taśmy, rury i wyroby specjalne, jak np. obręcze kół wagonowych. Większość walcowanych wyrobów otrzymuje się metodą obróbki na gorąco (kształtowniki , pręty , rury, blachy cienkie i grube itd.).Walcowanie na zimno ogranicza się wyłącznie do wyrobów blach i taśm.

Podczas walcowania na walce działa siła nacisku N, a na materiał - siła tarcia T (patrz rys.).

Proces walcowania może się rozpocząć, gdy zostanie spełniony warunek:

gdzie:
t chwytu, tzn. kąt zawarty między promieniem przechodzącym przez punkt styku materiału z walcem a prostą łączącą środki obu walców.

gdzie: μ - współczynnik tarcia,

stąd

Stąd wniosek, że materiał może być pochwycony przez walce, gdy kąt chwytu
jest mniejsze od tarcia
. Jak widać na rysunku po rozpoczęciu procesu walcowania warunki pracy poprawiają się, gdyż wypadkowa nacisku materiału na walce przechodzi między pierwotnym punktem styku a prostą łączącą środki walców, czyli kąt chwytu staje się mniejszy.

Ze względu na rodzaj ruchu walcowanego materiału, kształt i ustawienie walców rozróżnia się walcowanie:

1. wzdłużne- w którym materiał wykonuje ruch postępowy, a walce o osiach wzajemnie równoległych obracają się w kierunkach przeciwnych, otrzymuje się tak głównie: blachy, taśmy, pręty i kształtowniki;

2. poprzeczne- w którym materiał wykonuje ruch obrotowy a walce o osiach równoległych obracają się w zgodnym kierunku, wykonuje się tak śruby, wkręty i koła zębate;

3. skośne- w którym materiał wykonuje ruch postępowo-obrotowo, a walce o osiach wzajemnie skośnych obracają się w zgodnych kierunkach, wytwarza się tak tuleje rurowe, kule itd.;

4. okresowe- w którym materiał wykonuje ruch postępowy lub postępowo zwrotny, a walce o osiach równoległych ( o przekrojach nie kołowych ) obracają się w przeciwnych kierunkach, produkuje się tak tuleje rurowe, przedkuwki, wyroby ornamentowe itd.;

5. specjalne- które jest kombinacją omówionych sposobów walcowania, wyrabia się tak bose koła wagonowe i inne wyroby o złożonym kształcie.

Walcarki:

Walcarką nazywamy urządzenie złożone zwykle z trzech zasadniczych wyrobów: klatki walcowniczej, silnika napędowego oraz mechanizmu przenoszącego ruch obrotowy silnika na walce oraz elementów mocujących je do fundamentów.

Klatka roboczą nazywamy zespół roboczy walców wraz z łożyskami, ich obudowa, urządzeniem do nastawiania i wyrównoważania walców, urządzeniem smarującym i chłodzącym. Walce klatki roboczej są napędzane pośrednio przez [przekładnie roboczą za pomocą silnika elektrycznego 4. Silnik napędza przekładnię zębatą 3 zmniejszającą prędkość obrotową. Ze skrzynki przekładniowej ruch obrotowy przenosi się na klatkę walców zębatych 2, która służy do rozgałęzienia napędu i przenoszenia go na poszczególne walce 1 klatki roboczej. Napęd ten przenosi się na klatkę robocza za pomocą łączników 5 i nasuwek 6.

Schemat walcarki:

2.)Wyciskanie

Zwane również prasowaniem wypływowym, polega na wywieraniu nacisku na wsad umieszczony w pojemniku ( inaczej zwanym recypientem ), na skutek czego metal wypływa przez otwór matrycy, przyjmując kształty wyznaczone jego zarysem.

W zależności od kierunku płynięcia metalu względem kierunku posuwu rozróżniamy:

• wyciskanie współbieżne

• wyciskanie przeciwbieżne

• wyciskanie złożone

• wyciskanie hydrostatyczne

Do wyciskania używa się pras mechanicznych i hydraulicznych. Za pomocą wyciskania na gorąco wyrabia się wydłużone wyroby hutnicze, jak rury, kształtowniki, pręty a nawet w przypadku metali nieżelaznych - druty. Metodą wyciskania na zimno produkuje się wiele różnych wyrobów gotowych, jak np. tubki do past, części maszyn itp.

3.)Ciągnienie

Polega na odkształcaniu plastycznym niemal wyłącznie na zimno wyrobów walcowanych lub wyciskanych przez powierzchnie wewnętrzne ciągadła. Ciągadło, podobnie jak matryca w procesie wyciskania, nadaje wyrobowi ciągnionemu właściwe kształty i wymiary przekroju poprzecznego. Ciągnienie przeprowadza się na ciągarkach bębnowych i ławowych.

4.)Kucie i prasowanie

Proces ten polega na ściskaniu kutego metalu między kowadłem a bijakiem, lub miedzy połówkami matrycy. Kuć można pod młotami lub prasami, w obu przypadkach w metalu przerobionym plastycznie powstają podobne stany naprężenia oraz odkształcenia.

5.)Tłoczenie

Służy do wyrobu z blach lub taśm naczyń przestrzennych. Przeprowadza się je na prasach mechanicznych i hydraulicznych.

6.)Cięcie

Polega na rozdzieleniu całkowitym lub częściowym materiału. Przeprowadza się je na nożycach i w wykrojnikach. Jedną z maszyn do cięcia są nożyce uniwersalne NU-13A. Jest to maszyna wielooperacyjna, zawierająca cztery różne urządzenia: nożyce do blach i profili, przebijarkę oraz wycinarkę.

7.)Gięcie

Kształtowanie blachy lub taśmy bez zmiany jej grubości; do tych procesów należy również gięcie rur, kształtowników, prętów itp. Przeprowadzamy je na prasach, giętarkach, walcach.

Prasa mimośrodowa:

Prasy mimośrodowe są stosowane najczęściej do wykonywania operacji cięcia i gięcia blach oraz wytłaczania, przetłaczania i dotłaczania niskich wytłoczek o powierzchniach nierozwijalnych. Stosuje się je czasem również do takich operacji kształtowania przedmiotów w postaci brył, jak: spęczanie, wyciskanie i przepychania. Prasa ta jest prasą mechaniczną, pionową, jednopunktową, pojedynczego działania, mającą napęd górny i korpus typu wysięgowego.

Schemat prasy podany jest na rysunku poniżej.

Działanie jej jest następujące. Po włączeniu silnika elektrycznego 1, dzięki przekładni pasowej, zaczyna się obracać koło zamachowe 2, ułożyskowane na wale korbowym 3. Do chwili włączenia sprzęgła 4 wał korbowy jest nieruchomy. Włączenie sprzęgła powoduje połączenie koła zamachowego 2 z wałem korbowym 3. Na wykorbieniu wału, za pośrednictwem tulei mimośrodowej 5 osadzony jest korbowód 6 połączony z suwakiem 7 za pomocą łącznika 8. Następujący po włączeniu sprzęgła ruch obrotowy wału korbowego 3 powoduje wiec ruch posuwisto-zwrotny suwaka 7, przy czym jednemu obrotowi wału odpowiada przesunięcie suwaka z górnego do dolnego zwrotnego punktu i z powrotem.

Praca pras mechanicznych może mieć charakter okresowy (wykonanie jednego cyklu pracy) lub ciągły. Przy ruchu okresowym, po wykonaniu jednego obrotu przez wał korbowy następuje wyłączenie sprzęgła i zatrzymanie wału za pomocą hamulca 10.

Wartość przesunięcia (tzw. skok) suwaka zależy od

położenia kątowego tulei mimośrodowej 5 względem wału

korbowego 3. Położenie to jest ustalane skokowo za

pomocą zabieraka 9. Możliwość zmiany skoku suwaka jest

istotną cechą prasy mimośrodowej, wyróżniającą ją spośród

innych maszyn do obróbki plastycznej napędzanych

mechanizmem korbowym. Konieczna ze względów

technologicznych możliwość regulacji dolnego zwrotnego

położenia suwaka, uzyskana dzięki gwintowanemu

łącznikowi 8, jest natomiast wspólną cechą większości pras

mechanicznych.

Cechą charakterystyczną mechanizmu korbowego

(patrz rysunek niżej) jest przekazywanie na suwak,

przy stałym momencie obracającym wał, zmiennej

wartości siły; lub przy stałej sile operacji P_op

przekazywanie na wał zmiennej wartości momentu,

zależnej od kąta
obrotu wału korbowego. Przy

pominięciu tarcia, moment ten wyraża się wzorem:

---