Operacje kucia matrycowego:

1. Charakterystyka procesów kucia matrycowego (6.1)

Kucie matrycowe – proces kucia, w którym materiał wypełnia wnękę w matrycy i przyjmuje jego kształt.

zalety:

- możliwość stosowania mniejszych naddatków technologicznych,

- większą dokładność wykonania odkuwek,

- możliwość nadawania kształtów odkuwce, jakich nie można nadać przez kucie swobodne,

- możliwość łatwego i szybkiego odkuwania przedmiotów o kształtach skomplikowanych,

- małą pracochłonność oraz dużą wydajność,

- znaczną oszczędność w kosztach robocizny,

- możliwość zatrudnienia pracowników mniej wykwalifikowanych,

- dużą powtarzalność kształtu odkuwek,

- łatwość określenia czasu wykonania odkuwki, co umożliwia dokładną kalkulację kosztów.

Wady:

- konieczność stosowania maszyn kuźniczych o podwyższonej dokładności prowadzenia matryc,

- dodatkowe koszty związane z prasami do okrawania wypływki,

- duży koszt oprzyrządowania,

- opłacalność przy dużych seriach odkuwek,

- niewielkie wymiary wykonywanych odkuwek.

1. Stan naprężeń i obciążenie narzędzi w procesach kucia matrycowego (6.1, 6.4.2)

Kucie matrycowe charakteryzuje się trójosiowym stanem naprężenia, przy czym wszystkie naprężenia główne są ściskające.

• Podczas kucia w kowadłach płaskich w materiale mogą wystąpić naprężenia rozciągające.

• Podczas kucia w kowadłach kształtowych materiał może się swobodnie wydłużać, a jego rozszerzanie jest częściowo ograniczone przez boczne ścianki narzędzi. W tym przypadku powstające dodatkowe naprężenia rozciągające są mniejsze.

• Podczas kucia w matrycach otwartych rozszerzanie się materiału jest częściowo ograniczone wskutek nacisku wywieranego na boczne ścianki narzędzia. Nacisk jednostkowy jest 1,5- 3 razy większy niż w kuciu w kowadłach płaskich.

• Przy matrycowaniu odkuwek i kształtach złożonych rozkład odkształceń jest nierównomierny, co sprzyja powstawaniu dość znacznych naprężeń rozciągających.

• Podczas kucia w matrycach zamkniętych rozszerzanie się materiału jest ograniczone ściankami narzędzia. W całej objętości materiału panuje stan trójosiowego ściskania. Jednostkowy nacisk jest dwukrotnie większy niż przy kuciu w matrycach otwartych, a 3-6 razy większy niż w kuciu swobodnym.

1. Konstrukcja i rola wypływki (6.3)

Wypływka składa się z mostka i magazynu. Mo­stek hamuje wypływanie wsadu, magazyn służy do pomieszczenia jego nadmiaru.

ROLA WYPŁYWKI:

- magazynuje nadmiar materiału,

- ułatwia wypełnienie wykroju,

- stygnie szybciej gdyż ma mniejszą masę,

- rośnie ( naprężenie p) 6p materiału w wypływce,

- działa jak pseudomatryca,

1. Kinematyka płynięcia metalu przy kuciu w matrycach otwartych (6.4.1) i w matrycach zamkniętych( 6.4.2)

Wypełnienie przekroju matrycującego otwartego można podzielić na kilka etapów.

Etap 1: rozpoczyna się gdy matryca górna styka się z metalem ułożonym w wykroju. Następuje wtedy swobodne spęczanie metalu a w przypadkach bardziej złożonych- wciskanie. W pewnych obszarach odkształcanego materiału mogą powstać naprężenia rozciągające co przy większych odkształceniach może doprowadzić do pęknięć. Etap kończy się gdy metalu styka się z boczną ścianką wykroju.

Etap 2: metal płynący na boki wypełnia wykrój. Etap ten kończy się gdy nadmiar metalu zacznie wypływać między matryce. W tym etapie następuje wzrost nacisków spowodowanych.

Etap 3: nadmiar metalu wypływa na zewnątrz i tworzy wypływkę. Wypływanie metalu na zewnątrz jest hamowane siłą tarcia. Utrudnione wypływanie metalu w obszarze wypływki powoduje wypełnienie naroży wykroju. Po wypełnieniu kończy się etap i siła w tym etapie kucia zwiększa się znacznie.

Etap 4:wysokość odkuwki zmniejsza się o ∆h₄ co wiąże się z wyciskaniem nadmiaru metalu w wypływkę. Plastycznie odkształca się tylko wpływka i część środkowa odkuwki a pozostała część metalu odkształca się sprężyście.

Wypełnienie wykroju wykańczającego w matrycach zamkniętych można podzielić na 3 etapy.

Dwa pierwsze przebiegają identycznie jak podczas kucia w matrycach otwartych.

W trzecim etapie następuje całkowite wypełnienie wykroju i etap ten kończy się w chwili pojawienia się w szczelinie zamka nieznacznej wypływki. W procesie tym nie stosuje się dobijania odkuwki gdyż grozi to uszkodzeniem matrycy.

1. Konstrukcja matryc otwartych i zamkniętych (6.3, 6.4.2)

Kucie w matrycach otwartych:

- rozszerzanie materiału jest częściowo ograniczone bocznym naciskiem ścianek na narzędzie,

- nacisk jednostkowy 1,5-3 razy większy a plastyczność metalu lepsza niż podczas kucia w kowadłach płaskich,

- podkuwka ma większą objętość od gotowego wyrobu

- nadmiar materiały w trakcie procesu wypełnia rowek na wypływkę

- przy wykonywaniu odkuwek o złożonych kształtach rozkład naprężeń jest nierównomierny

Kucie w matrycach zamkniętych

- rozszerzanie materiału jest ograniczone ściankami narzędzia

- w całej objętości materiału powstaje trójosiowe ściskanie

- nacisk jednostkowy odkształcenia jest 2 razy większy niż w kuciu w matrycach otwartych

1. Metody wypełniania wykroju matrycy ( 6.5)

Rodzaje wykrojów: (wykrój – wgłębienie w matrycy, które nadaje odkuwce żądany kształt)

- wykrój wstępnie matrycujacy – stosuje się do odkuwek o złożonych kształtach, aby przedłużyć żywotność wykroju gotowego,
- matrycujący na gotowo – przeznaczony do otrzymywania gotowej odkuwki.
- wykrój pomocniczy – (do kucia wstępnego)
* służą do przemieszczania osiowego materiału,

*służą do zginania materiału

a) przewężający

b) rolujący

c) wydłużający

d) gnący

1. Klasyfikacja i zakres stosowania urządzeń do kucia matrycowego (6.2)

Młoty matrycowe – charakteryzują się tym, że wszystkie ich elementy składowe tworzą z szabotą jedną całość. Konstrukcja ich jest zwarta i mocna oraz zapewnia bijakowi dobre prowadzenie.

Prasy cierno- śrubowe- charakteryzuje się tym, że energia kinetyczna nagromadzona w kole zamachowym przenosi się na materiał podlegającym odkształceniu.

Prasy kuźnicze korbowe typu Maxi- używane są do dokładnego kucia odkuwek produkowanych w dużych seriach. Ich sztywność musi być jak największa.

Prasy kolanowe- służą do wykonywania tych operacji na zimno i gorąco, które wymagają dużych nacisków na niewielkim odcinku drogi suwaka.

Kuźniarki- prasy mechaniczne wyposażone w dwa suwaki pracujące względem siebie pod kątem prostym. Kuźniarki służą do spęczania końców prętów i rur.

Walce kuźnicze – służą do walcowania wstępnych odkuwek które się kuje na młotach lub prasach.