Wykład 1

Zasady opracowania procesu technologicznego ciągnienia wytłoczek.

Procesy tłoczenia jest to grupa technologii obejmująca kształtowanie wyrobów z blach płaskich giętych i tłoczonych ( o nierozwijalnych kształtach ). Wyroby te wymagają z reguły szeregu zabiegów po za zabiegami zmieniającymi kształt z półwyrobu płaskiego na wyrób gięty tzw. Wytłoczkę.

Każda technologia wymaga cięcia blach, które spotykamy zawsze na początku każdego procesu technologicznego, jak również pod koniec procesu.

CIĘCIE BLACH

W przypadku technologii tłoczenia podstawowymi metodami cięcia są:

1. Cięcie na nożycach

- gilotynowe z nożami równoległymi lub zukosowanymi

- krążkowych: z krążkami równoległymi, z krążkiem górnym pochylonym, z obydwoma krążkami pochylonymi, na nożycach wielokrążkowych

- skokowe (wibracyjne)

2. Cięcie za pomocą wykrojników

- wykrojniki są to specjalnie konstruowane narzędzia w których elementami roboczymi są współpracujące ze sobą stemple i matryce. Narzędzia takie mocowane są na prasach mechanicznych lub hydraulicznych. W zależności od kształtu linii cięcia i określenia co w danym zabiegu jest wyrobem a co odpadem wyróżniamy następujące operacje cięcia:

- wykrawanie (wycinanie)

- dziurkowanie (wycinanie otworów)

- okrawanie kołnierza lub pobocznicy wytłoczki

- przycinanie

- odcinanie

- nadcinanie

- wygładzanie zewnętrzne lub wewnętrzne

Przy formowaniu wytłoczek o nierozwiniętych powierzchniach możemy mieć do czynienia z trzema podstawowymi metodami ciągnienia:

1.Wytłaczanie jest to zawsze pierwszy zabieg ciągnienia wytłoczek podczas którego z płaskiego kawałka blachy otrzymujemy wytłoczkę o powierzchni nierozwijalnej bez zmiany grubości blachy. Wytłaczanie może być realizowane jako:

1. Swobodne

2. Z dociskaczem kołnierza

3. Hydrauliczne ( wewnętrzne lub zewnętrzne w zależności od tego czy stempel czy matryce zastępujemy cieczą lub gumą) najpopularniejszym rozwiązaniem jest rozwiązanie z dociskaczem kołnierza.

1.Stempel. 2. Matryca. 3. Docisk kołnierza 4. Materiał wsadowy.

5.Wytłoczka.

Podstawowym parametrem opisującym wytłaczanie jest współczynnik wytłaczania m₁=d/D_k gdzie: d- średnia średnica wytłoczki, D_k- średnica krążka.

2. Przetłaczanie. Ponieważ przy formowaniu wytłoczek rzadko istnieje możliwość ich uzyskania przez wytłaczanie gdyż ogranicza nam to współczynnik „m₁” więc zmuszeni jesteśmy zastosować jeden lub więcej zabiegów ciągnienia i zabiegi te nazywamy przetłaczaniem. Przetłaczanie jest to zabieg ciągnienia wytłoczki w czasie którego zmniejszamy średnice wytłoczki a zwiększamy jej wysokość. Parametrem opisującym przetłaczanie jest współczynnik przetłaczania „m_i=d_i/d_i-1” gdzie: d_i- średnia średnica po przetłaczaniu, d_i-1-średnia średnica przed wytłaczaniem. Podstawowymi sposobami przetłaczania są:

1. Przetłaczanie swobodne

2. Przetłaczanie z dociskaczem pobocznicy

3.

4. Przetłaczanie hydrauliczne

Najczęściej stosuje się przetłaczanie z dociskaczem pobocznicy.

3.Wyciąganie. Zarówno przy wytłaczaniu jak i przetłaczaniu grubość wytłoczki pozostawała niezmienna, natomiast często występuje zapotrzebowanie na wytłoczki o grubych denkach i cienkich ściankach. Wytłoczki takie wykonujemy poprzez wyciąganie. Najczęściej wyciąganie to realizujemy poprzez ingerencje w grubość ścianki wytłoczki bez wyraźnej zmiany jej średnicy wewnętrznej.

Współczynnikiem opisującym klasyczny proces wyciągania jest współczynnik wyciągania: „m_wn=g_n/g_n-1” . Po za wyciąganiem klasycznym możemy potkać wyciąganie połączone z przetłaczaniem a nawet bardzo rzadko wyciąganie z krążka.

Wykład 2

Tzn. nie wolno stosować w wytłoczkę promieni mniejszych niż ma gotowa wytłoczka.

Wyznaczenie wysokości wytłoczek jednostopniowych: Wytłoczki bez kołnierza. Wysokość wytłoczki po tym zabiegu liczymy z odpowiedniej zależności

Wysokość wytłoczki jednostopniowej z kołnierzem:

Wyznaczanie wymiarów wytłoczek wielostopniowych:

Podczas tłoczenia wytłoczek wielostopniowych musimy zdać sobie sprawę w jaki sposób formowana jest ta wytłoczka .

Dla etapu 1 i 2 posługujemy się znanymi zależnościami . Natomiast dla kolejnych etapów, w których formowane jest odsadzenie lub odsadzenia nie ma z bezpośrednich zależności na wysokość tych odsadzeń w kolejnych zabiegach. Aby wysokości te wyznaczyć należy korzystać zasady równości pól powierzchni wytłoczki w czasie procesu ciągnienia i wówczas rozbijamy wytłoczkę na pow. Elementarne w znany nam sposób i liczymy nieznaną wysokość części walcowej odsadzenia (lub inny nieznany wymiar odsadzenia) i wysokość ta wyznaczana jest poprzez odjęcie wszystkich znanych pow. Od pow. Wytłoczki i wykorzystanie prostej zależności matemat.

Wyznaczanie sił w poszczególnych zabiegach niezbędnych do wykonania wytłoczki. W każdym procesie technol. Ciągnienia wytłoczek mamy do czynienia z dwoma grupami zabiegów, a mianowicie z zabiegami cięcia blachy, z zabiegami cięcia wytłoczki. W niektórych przypadkach oprócz tych dwóch grup zabiegów wytłoczka może wymagać innych zabiegów np. wywijanie kołnierza, wywijania obrzeży otworów, rozpęczania, obciskania, gięcia.

Siły w zabiegach cięcia. Podział arkusza blachy na tzw. Przygotówki w postaci pasów lub innych regularnych kształtów o prostych narzędziach (kwadrat, prostokąt). Wszystkie takie przygotówki otrzymujemy na nożycach gilotynowych i w celu zmniejszenia siły cięcia najczęściej są to nożyce gilotynowe o krawędziach skosowanych ewent. Nożyce krążkowe. W przypadku nożyc gilotynowych, w których kąt pochylenia krawędzi tnących wynosi od 2 do 5 st. P=0,5*(g²/tgφ)*Rt . Rzadziej stosujemy nożyce krążkowe, gdyż czas cięcia na tych nożycach jest znacznie dłuższy.

Siły cięcia na wykrojnikach: Wszystkie inne zabiegi cięcia potrzebne do wykonania wytłoczki realizujemy na specjalnie do tego celu skonstruowanych tłocznikach mocowanych na prasach, które nazywamy wykrojnikami. W takim przypadku, zawsze stosujemy jeden podst. Wzór w postaci P=k*l*g*Rt , gdzie l jest dł. Linii cięcia ; k- wspólcz. = ok. 1,3 ; g- grubość blachy; Rt=0,8Rm . Przy wykonaniu wytłoczki zawsze jest zabieg okrawania kołnierza lub pobocznicy, prawie zawsze zabieg wykrawania przygotówki lub krążka. Ponadto bardzo często są to zabiegi wycinania otworów w kołnierzu, pobocznicy lub denku.

Siły w zabiegach ciągnienia Przystępując do wyznaczenia sił należy najpierw sprawdzić czy w zabiegach tych będzie potrzebny dociskacz kołnierza lub pobocznicy. Potrzeba stosowania dociskacza wynika z grubości blachy i średnicy krążka i dlatego sprawdzamy warunek g ≤ 0,02* Dk Jeżeli warunek nie jest spełniony możemy stosować wytłaczanie bez dociskacza kołnierza. Ogólnie zakłada się w przypadku ciągniania wytłoczek z kołnierzem wszelkie zabiegi ciągniania wymagają stosowania dociskacza kołnierza, nawet wówczas gdy przy wytłaczaniu jest on niepotrzebny. W zabiegach przetłaczania poza wyciąganiem kołnierza nie dociśniętego możemy zaobserwować niekorzystne zjawisko w postaci fałdowania pobocznicy i dlatego musimy sprawdzić w zabiegach przetłaczania czy spełniony jest warunek g ≤ 0,025* di di -kolejna średnica wytłoczki. Po określeniu stosowania dociskacza przystępujemy do liczenia sił w poszczególnych zabiegach ciągnienia. W przypadku stosowania dociskacza całkowita siła potrzebna do zabiegu jest sumą siły ciągnienia i siły docisku kołnierza

Wyznaczenie odkształceń mat w czasie tłoczenia Proces kształtowania wytłoczek realizowanego głównie na zimno. Blacha z których są robione ulega umocnieniu. W związku z tym podczas kolejnych zabiegów ciągnienia mat odkształca się coraz trudniej i w pewnym momencie okazuje się że dalsze ciągnienie staje się niemożliwe. Może nastąpić urwanie denka lub pęknięcie pobocznicy wytłoczki w górnej części. W takim przypadku musimy przerwać proces ciągnienia i wykonać zabieg wyżarzania. Po zabiegu wyżarzania wytłoczka pokrywa się tlenkiem który przed dalszym ciągnieniem musimy usunąć i w tym celu wytrawiamy w kwasie. Aby uniknąć procesu wyżarzania musimy

i w tym celu wyznaczamy odkształcenie mat w poszczególnych zabiegach ciągnienia i to odkształcenie porównujemy z odkształceniem dopuszczalnym. Jeżeli z obl ilości zabiegów ciągnienia wychodzi ich dużo i na pewno będziemy stosować wyżarzanie można zmodyfikować proces w ten sposób że wyżarzanie zrobimy wcześniej niż wynikałoby to z odkształceń co doprowadza do zmniejszenia ilości zabiegów ciągnienia.

Wykład 3

Analiza Rozkroju arkuszy na pasy.

Gdy mat. Wsadowy do wykrawania SA pasy otrzymujemy je poprze podział wzdłużny lub poprzeczny znormalizowanych lub specjalnie zamówionych arkuszy blach. Aby wybrać do produkcji arkusz najlepszy należy dla wszystkich dostępnych arkuszy przeprowadzić analizę pod kątem współczynnika wykorzystania materiału. W tym celu dla podziału wzdłużnego i poprzecznego wyznaczamy następujące parametry: całkowitą ilość pasów z arkusza n_p=Ba/B; całkowita ilość krążków z pasa: i_w=La/B; i_w=Ba/P; całkowita ilość krążków z arkusza n_c= n_p* i_w ; współczynnik wykorzystania materiału
gdzie Fp-pole pow. krążka Fa-pole arkusza.

Po takiej analizie do produkcji przyjmujemy arkusz o najlepszym uzysku η pamiętając, że jeżeli η otrzymamy takie samo dla podziału wzdłużnego i poprzecznego, to do produkcji należy przyjąć arkusz dzielony wzdłużnie, ponieważ wymaga on mniejszej ilości zabiegów cięcia i otrzymujemy mniejsza ilość pasów o większych długościach.

Sprawdzenie możliwości wykonania wytłoczki w jednym zabiegu ciągnienia

Wytłoczki z reguły nie wykonujemy w jednym zabiegu ciągnienia, ale prze przystąpieniem do opracowania procesu należy sprawdzić, czy taka możliwość istnieje. Dotyczy to wytłoczek jedno i wielostopniowych, Wytłoczki jednostopniowe: liczymy całkowity współczynnik ciągnienia m_c=d/D_k gdzie d-średnica wytłoczki; D_k- średnica krążka. Tak wyznaczony współczynnik ciągnienia porównujemy z tablicowym współczynnikiem wytłaczania, który dla wytłoczek z kołnierzem zależy od: 1) grubościenności krążka 100*g/D_k oraz względnej średnicy kołnierza, czyli stosunku d_k/d, gdzie d_k- średnica kołnierza z naddatkiem na okrawanie. W przypadku wytłoczek bez kołnierza wielkość współczynnika wytłaczania dobieramy w zależności od grubościenności krążka. Tak wyznaczone m_c i dobrany współczynnik m₁ porównujemy ze sobą i jeżeli zachodzi m_c<m₁ to nie da się wytłoczki wykonać w jednym zabiegu.

Wytłoczki wielostopniowe. W tym przypadku postępowanie jest analogiczne ale licząc m_c do wzoru podstawiamy średnią średnice najmniejszej części wytłoczki m_c=dn/D_K. Bardzo często oprócz liczenia m_c, które tak naprawdę niewiele mówi o proporcjach wytłoczki liczymy również całkowity współczynnik i stosunki wysokości tych części. W przypadku wytłoczek z dwoma odsadzeniami m_w=........., gdzie: k₁=m₂/m₁ , k₂=h₃/h₂.

Tak wyliczony współczynnik m_w porównujemy ze współczynnikiem m₁.

Wyznaczenie ilości zabiegów ciągnienia:

Jeżeli wytłoczki nie możemy wykonać w jednym zabiegu należy wyznaczyć ilość niezbędnych zabiegów ciągnienia. Sposób postępowania jest zupełnie inny dla wytłoczek jednostopniowych i wytłoczek wielostopniowych

1) Wytłoczki jednostopniowe- ilość zabiegów ciągnienia wyznaczamy bezpośrednio ze wzoru tzw. logarytmicznego
; gdzie m_2S-średni współczynnik przetłaczania liczony
a kolejne współczynniki przetłaczania dobieramy podobnie jak współczynnik wytłaczania z odpowiednich tablic uwzględniając grubościenność krążka. Po wykonaniu ilości zabiegów ciągnienia otrzymana wartość zaokrąglamy w górę.

2) Określenie ilości zabiegów ciągnienia wytłoczek wielostopniowych. Można posłużyć się tym samym wzorem ale otrzymany wynik mógłby doprowadzi do zniszczenia wytłoczki, gdyż otrzymana ilość zabiegów mogłaby być zbyt mała. Wzór ten w żaden sposób nie mówi nam jakie są poszczególne średnice wytłoczki, a jedynie odnosi się do średnicy najmniejszej . Dlatego więc , aby wyznaczyć ilość zabiegów ciągnienia całej wytłoczki musimy określić ile zabiegów potrzebnych jest do wykonania każdej jej części po czym zsumować ilość tych zabiegów. Aby to zrobić najpierw sprawdzamy, czy górna część wytłoczki (większej średnicy) jest możliwa do wykonania w jednym zabiegu, jeżeli jest to możliwe to wykonujemy wytłoczkę jednostopniową o średnicy równej górnej. Jeżeli nie jest to możliwe liczymy ze wzoru logarytmicznego ilość zabiegów niezbędnych do wykonania tej części. Po określeniu ilości zabiegów niezbędnych do wykonania górnej części sprawdzamy czy odsadzenie o mniejszej średnicy można wykonać w jednym zabiegu, a jeżeli nie , to metodą kolejnych kroków wyznaczamy ilość zabiegów potrzebnych do wykonania odsadzenia. Ten sposób powtarzamy tyle razy ile mamy odsadzeń.

Metoda krokowa liczenia ilości zabiegów do wykonania polega na tym , że 1) liczymy całkowity współczynnik ciągnienia odsadzenia
; 2) dobieramy z tab. Kolejny współczynnik przetłaczania; 3) mnożymy przez siebie kolejne współczynniki przetłaczania, aż ich iloczyn będzie mniejszy od współczynnika ciągnienia odsadzenia. Ilość pomnożonych przez siebie współczynników określa ilość zabiegów potrzebnych do wykonania odsadzenia. 4) Określenie rzeczywistych współczynników ciągnienia wytłoczek. Min współczynnik wytłaczania i przetłaczania po ich zastosowaniu do wykonania wytłoczki spowodowałby bardo nierównomierne kształtowanie wytłoczki czego należy unikać, dlatego też mając wyznaczoną ilość zabiegów do wykonania całej wytłoczki lub jej fragmentu należy współczynniki tablicowe odpowiednio skorygować.

Wykład 4.

Zasady opracowania procesu technologicznego tłoczenia:

Musimy wziąć pod uwagę przede wszystkim kształt i wymiary wytłoczki, ponieważ te parametry najistotniej wpływają na proces. Ważne jest również z jakiego materiału będzie wykonywana wytłoczka gdyż blachy z różnych gatunków stali oraz metali nieżelaznych mogą znacząco różnić się szczególnie własnościami plastycznymi, które w istotnym stopniu wpływają na możliwość plastycznych odkształceń materiału. Zaleca się aby stosować blachy o dobrej tłoczności, określanej najczęściej w próbie Erichsena. Ponieważ, dla takich blach do wykonania wytłoczki potrzeba najmniejszej ilości zabiegów. Mając określone własności mechaniczne i plastyczne materiału możemy przystąpić do opracowania procesu i zajmujemy się procesem tłoczenia wytłoczek kołowo symetrycznych, czyli wytłoczkami standardowymi, i większość omawianych zagadnień w dużym stopniu znajduje zastosowanie w innych wytłoczkach np. kwadratowych, prostokątnych wymagające innych korekt. Pierwszym krokiem jest określenie wymiarów materiału wyjściowego, gdyż prawie zawsze wytłoczki wykonywane są z wcześniej wyciętych kawałków blachy. W przypadku wytłoczek kołowo symetrycznych materiałem wyjściowym są wiec krążki blachy o określonej średnicy. Średnicę krążka możemy wyznaczyć bezpośrednio ze wzoru w przypadku najprostszych wytłoczek jednostopniowych, ale najczęściej mamy do czynienia z nieco bardziej skomplikowanymi kształtami i wówczas średnicę krążka wyznaczamy z ogólnej zasady równości pola powierzchni wytłoczki i krążka. We wszystkich przypadkach należy pamiętać, że wyliczając średnicę krążka musimy mieć tyle materiału, aby powstała wytłoczka miała kołnierz lub pobocznicę o wymiarach nieco większych niż zadane i ten pewien nadmiar materiału zwany naddatkiem na okrawanie zapewnia nam poprawne uformowanie wytłoczki i po jej ukształtowaniu zostaje usunięty w zabiegu okrawania.

Wytłoczki jednostopniowe-mogą być z kołnierzem lub bez kołnierza o kształtach i wymiarach:

W wytłoczkach tych naddatek na okrawanie zależy od wysokości wytłoczki oraz względnej wysokości h/d.

Wytłoczki jednostopniowe z kołnierzem:

Naddatek na okrawanie kołnierza dobieramy w zależności od średnicy kołnierza d_u oraz względnej średnicy kołnierza d_k/d

Wytłoczki wielostopniowe:

Przed przystąpieniem do wyznaczania średnicy krążka rozbijamy wytłoczkę na elementarne powierzchnie łatwe do policzenia, a następnie sumujemy te powierzchnie,a średnicę krążka wyznaczamy z zależności

Licząc pola powierzchni do wzorów zawartych w tabelach należy wprowadzać wymiary wg tzw. linii obojętnej wytłoczki, czyli powierzchni poprowadzonej w środku grubości blach. Każdą wytłoczkę możemy stworzyć za pomocą 12 podstawowych powierzchni.

Określenie szerokości pasa lub taśmy i skoku podawania:

Krążki o wyznaczonej średnicy d_k z reguły wcinamy z taśm lub pasów otrzymanych poprzez cięcie arkuszy blachy. Musimy więc określić minimalna szerokość pasa lub taśmy, z której wytniemy krążki, a ponadto wiedzieć na jaka odległość należy przesunąć materiał w narzędzie do wycinania krążków (w wykrojniku zamocowanym na pasie) odległość ta nosi nazwę skoku podawania:

-szerokość pasa taśmy-pasy lub taśmy możemy prowadzić z tłocznikiem obciskaczem bocznym lub bez tego obciskacza i w zależności od tego szerokość B wyznaczamy z zależności:

B=D_k+2*a+T - z dociskaczem B=D_k+2(a+T)+1 - bez dociskacza

a-odstępy boczne dobierane w zależności od grubości blachy

T-tolerancja cięcia pasów lub tolerancja wykonania taśmy zależna od szerokości pasa lub taśmy

a i T dobieramy z tablic

-skok podawania-p=D_k+b

b-tzw. mostek, czyli odstęp pomiędzy otworami po wycięciu krążka

Wykład 5.

Wyciąganie wytłoczek W przemyśle zbrojeniowym dość powszechnie stosowanym wyrobem są wytłoczki z grubym dnem i pocienioną ściankom (łuski). Można je wykonać metodą wyciągania lub zgniatania obrotowego. Aby opracować proces tech wyciągania należy do pewnego momentu postępować podobnie jak dla wytłoczek klasycznych ze stałą grubością ścianki czyli wyznaczyć średnicę krążka wyjściowego i dokonać analizy rozkroju arkusza na pasy. Po wyznaczeniu krążka należy określić czy możliwe jest wykonanie w jednym zabiegu wytłoczki bez kołnierza z której będziemy wyciągali naszą wytłoczkę. Wew średnica takiej wytłoczki powinna być nieco większa niż średnica wew wytłoczki końcowej, ponieważ w kolejnych zabiegach ciągnienia prawie nie zmieniając tej średnicy będziemy jedynie pocieniać ściankę

Mając wytłoczekę początkową opisaną wym do ho liczymy ilość zabiegów wyciągania niezbędną do otrzymania ścianki kołnierza. Po wyliczeniu ilości zabiegów liczymy poszczególne wysokości wytłoczek przyjmując w nich kolejne wym średnic i grubości ścianek wynikające z określonych zależności i tab. Po określeniu geometrii wytłoczek po każdym zabiegu pozostaje wyznaczyć parametry siłowe niezbędne do wykonania wytłoczki. Podobnie jak przy wytłoczkach klasycznych po każdym zabiegu należy wyznaczyć odkształcenie mat wg zależności i jeżeli przekroczymy odkształcenie dopuszczalne musimy wytłoczkę poddać wyżarzaniu rekrystalizującemu. W praktyce okazuje się że stosując zgniatanie obrotowe możemy uzyskać dużo większe pocienienie ścianek bez wyżarzania w stosunku do wyciągania stemplem i matrycą.

---