OBRÓBKA PLASTYCZNA
Plastyczność - jest to zdolność materiału do ulegania nieodwracalnym odkształceniom pod wpływem działania sił zewnętrznych na ten materiał. Odkształcenia nieodwracalne powstają w wyniku działania naprężeń mechanicznych przekraczających zakres w którym naprężenie jest sprężyste (czyli takie po którym ciało wraca do pierwotnej formy) i na tyle małe aby nie spowodować zniszczenia materiału. Granicą po której rozpoczyna się proces plastyczny nazywa się granicą plastyczności.
Zasada stałej objętości - Ciało przed i po obróbce plastycznej jaką jest walcowanie posiada taką samą objętość, czyli V0 = V1 mimo zmiany wymiarów i kształtu elementu, który został poddany odkształceniu. (h0*b0*l0=h1*b1*l1).
Walcowanie - ze względu na kinematykę narzędzi oraz produkowane wyroby można podzielić na (walcowanie hutnicze):
a) walcowanie wzdłużne (produkcji blach, prętów, walcówki i kształtowników),
b) walcowanie skośne (stosowane w produkcji rur bez szwu),
c) specjalne (produkcja rur, pierścieni kuto-walcowanych).
Walcowanie poza hutnicze obejmuje wiele różnych sposobów walcowanie:
a) okresowe,
b) poprzeczne,
c) planetarne,
d) profilowanie wzdłużne.
te metody są stosowane do wytwarzania półwytworów do dalszej obróbki (dla przykładu skrawaniem).
Siła walcowania zależy od:
a) gniotu,
b) oporów plastycznych,
c) szerokości pasma i szybkości walcowania,
d) promieni walca.
Walcowanie kształtowników:
Walcowanie kształtowników ze względu na rozmiar:
a) małe,
b) średnie,
c) duże.
Wsadem są kęsiska lub kęsy kwadratowe z COS o odpowiednim wymiarze. Walcowanie odbywa się w wykrojach o zmniejszających się przekrojach i stopniowo zmieniających kształtach aż do końcowego wykroju kalibrującego (uzyskania zakładanego profilu, przekroju).
Wykroje do walcowania kształtowników dzieli się na:
- wstępne (wykroje skrzynkowe),
- rozcinające i kształtujące,
- wykańczające (dwa ostatnie wykroje),
- wykrój gotowy (ma kształt gotowego wyrobu z uwzględnieniem rozszerzalności cieplnej).
Obróbka plastyczna pozwala zaoszczędzić:
-materiał,
-robociznę,
-materiał,
ale również polepszyć jakość materiału.
Walcowanie wzdłużne:
Odbywa się przy udziale działanie sił normalnych oraz sił tarcia i ich oddziaływaniu przy nacisku spowodowanym przez obracające się walce. Następuje zmniejszenie przekroju i kształt pasma.
Kształtowane pasmo podczas jednego przejścia (przepustu) styka się z gładką lub bruzdowaną powierzchnią walców uzyskując oczekiwany przekrój (zakładanego odkształcenia).
Warunek konieczny procesu walcowania:
Kuźnictwo - jest to zmiana kształtu obrabianego materiału za pomocą młota, bijaka, prasy przy wykorzystaniu jego własności plastycznych to znaczy zdolności do odkształcenia plastycznego bez naruszenia spójności wewnętrznej materiału. Przekuwany materiał jest poddawany jest wszechstronnemu nierównomiernemu ściskaniu, którego kierunek jest zgodny z działaniem narzędzia. Dodatkowo materiał jest poddawany naprężania ściskającym prostopadłym od poprzednich wywołanych przez tarcie materiału bądź narzędzia zapobiegające jego płynięciu na boki (matryca).
Rozróżnia się kucie swobodne i kucie matrycowe (ograniczające płynięcie materiału).
Produkty wytwarzane kuźniczo mogą być oddawane do dalszej obróbki lub być od razu wykorzystywane jako części mechanizmów (wyrób użytkowy).
Pręty można kuć na prasach szybkobieżnych bądź na młotach.
Do odkuwania odkuwek o dużych gabarytach wykorzystywane są prasy.
Odkuwki o małych gabarytach zazwyczaj na młotach.
Objętość obrabianego materiału podczas kucia pozostaje taka sama (V1/V0=1).
Kucie swobodne:
- ręczne, stosowane rzadko na przykład w kowalstwie artystycznym,
- maszynowe, za pomocą pras i młotów.
Kucie swobodne maszynowe jest wykorzystywane w produkcjach jednostkowych bądź małoseryjnych tam gdzie nie jest opłacalne użycie kucia matrycowego oraz dla dużych odkuwek nawet o masie 60 Mg.
Kucie w matrycy otwartej - przeprowadza się na gorąco na młotach bądź prasach. Odkształcenie materiału odbywa się dwuetapowo, pierwszy etap to tak zwana przedkuwka, a końcowy kształt uzyskuje się w wyniku tak zwanego wykroju wykańczającego.
W wykroju tym nadmiar materiału wypływa do rowka na wypływkę, a następnie zostaję odkrojony od całości.
Wykonanie przedkuwki oraz gotowej odkuwki można przedstawić:
-w matrycach jednokierunkowych (odkuwki proste),
-w matrycach wielokierunkowych (odkuwki złożone),
-różnymi odmianami stosując chociażby kucie kombinowane
Kucie w matrycy zamkniętej - odbywa się w matrycach nie posiadających miejsca na nadmiar materiału (wypływkę). Odbywa się na młotach bądź prasach na zimno, na półgorąco lub na gorąco.
Kucie w matrycach zamkniętych wymaga dużych sił, co powoduje szybsze zniszczenie narzędzi.
Wymaga dokładnego cięcia materiału wsadowego przez toczenie.
Pozwala na osiągnięcie wysokiej dokładności.
Powyższe powoduję znaczne zwiększenie kosztów takiej obróbki z takiego względu jest ona rzadko stosowana do produkcji części maszyn natomiast stosuję się ją do produkcji wyrobów śrubowych (kształtowanie łbów i nakrętek) oraz monet.
Gniot - jest to liniowe zmniejszenie wymiarów przedmiotu odkształconego pod działaniem siły ściskającej w kierunku jej działania.
Skręcanie - Pręt jest zamocowany jednym końcem w imadle dzięki czemu za pomocą dźwigni zamocowanej na drugim jego końcu można go przekręcić o pewien kąt.
Wszystkie włókna otrzymują kształt linii śrubowych. Wykorzystuje się to do wychylenia korb wałów wykorbionych, kutych z pręta w jednej płaszczyźnie.
Zgrzewanie - jest wykorzystywane do zgrzewanie ze sobą dwóch kawałkach stali w jedną całość za pomocą nacisku, zgrzewanych do wysokiej temperatury. Nacisk może być stały (prasa) bądź przez uderzenia młota jest to obojętne. Przy zgrzewaniu wykorzystywane jest zjawisko adhezji (przyciągnie atomu)jeżeli powierzchnie będą zanieczyszczone jakąś fazą niemetaliczną to proces nie nastąpi.
Odkształcenie plastyczne - jest to odkształcenie trwałe, pozostające w ciele po usunięciu obciążenia które je spowodowało bez naruszenia jego spójności materiału (pęknięć).
Płynięciem materiału nazywa się zjawisko gdy jego odkształcenia rosną szybciej niż naprężenia. (?) Dając w efekcie trwałe odkształcenie.
Zgniotem - nazywamy zmiany zachodzące podczas obróbki materiału na zimno (takie jak zmiany fizyczne, mechaniczne oraz struktury materiału).
Umocnieniem (utwardzeniem) - jest to przyrost oporu plastycznego wywołany zachodzącymi odkształceniami.
Odkształcalność - jest to wielkość odkształcenia jakiego doznał materiał do czasu jego pęknięcia. Jest jednym ze wskaźników charakteryzujących plastyczność materiału.
Jest zależna od sposobu obciążenia materiału oraz od czynników takich jak temperatura
i szybkość odkształcenia.
Najczęściej jest określana przez procentowe zmniejszenie przekroju badanego materiału:
Z=A0-A1/A0 * 100%
Można ją mierzyć za pomocą: wydłużenia, kąta skręcenia, kąta odkształcenia postaciowego,
przewężenia itp.
Prawo plastycznego płynięcie - przyrost składowych stanu odkształcenia są proporcjonalne do odpowiednich składowych stanu naprężenia.
Hipoteza wytężeniowa opisuje zjawisko zniszczenia materiału lub osiągnięcie granicy sprężystości. Przedstawia warunki przy których przestają obowiązywać związki w zakresie odkształceń sprężystych.
Rodzaje zniszczeń materiału:
a) złom kruchy - zakres sprężysty,
b) plastyczne płynięcie - występuje wtedy gdy po zakresie sprężystym materiału występują znaczne odkształcenia z mniej lub bardziej dostrzegalną fazą przejściową.
c) złom rozdzielczy - występuje po znaczniejszych odkształceniach plastycznych.
d) pęknięcia srebrzyste - występują przy polimerach.
Ciało które nie posiada umocnienia deformacyjnego (ciało którego odkształcenie plastyczne jest osiągane przy stałym oporze) - nazywamy ciałem idealnie plastycznym.
Stan plastyczny materiału - opiera on się na wykorzystaniu procesu technologicznego, który wywoła w materiale następujące warunki:
a) przekroczenie granicy plastyczności,
b) nie naruszenie spójności materiału (pęknięcie).
Przy których materiał dozna znacznych odkształceń plastycznych.