18.Definicja zjawiska poszerzenia i wpływ czynników na jego wartość.

W walcowaniu jest to stosunek szerokości pasma po walcowaniu do początkowej szerokości.

Współczynnik poszerzenia

β = b1/bo

Wpływ czynników na wartość poszerzenia:

• Kształt przekroju pasma.

• Kształt powierzchni styku.

• Temperatura walcowania.

• Skład chemiczny stali.

• Wysokość początkowa pasma.

• Prędkość walcowania.

• Ilość przepustów.

22. Metody ciągnienia rur i uzyskiwane wartości λ.

1. Ciągnienie swobodne- charakteryzuje się brakiem narzędzia wewnątrz ciągnionej rury, co powoduje występowanie powierzchni swobodnej w trakcie odkształcenia.
   λ≈1,4

2. Ciągnienie na korku cylindrycznym- polega na umieszczeniu wewnątrz rury sztywno zamocowanego narzędzia o kształcie walca.
   λ≈1,7

3. Ciągnienie na korku swobodnym – cechą charakterystyczną jest suwliwe zamocowanie korka swobodnego, który utrzymuje się w strefie odkształcenia na skutek równoważenia się sił na niego działających, wykonując niewielkie ruchu posuwisto-zwrotne.
   λ≈1,8

4. Ciągnienie na długim trzpieniu- umieszczone wewnątrz rury narządzie w postaci długiego walca przesuwa się wraz z rurą przez ciągadło tak, że po zakończeniu procesu otrzymujemy rurę i trzpień połączone ze sobą siłami sprężystego oddziaływania.
   λ≈2,5

23. Naszkicować zestaw narzędzi do ciągnienia rur na korku pływającym, omówić proces.

• Narzędzie znajduje się wewnątrz i na zewnątrz ciągnionej rury

• Korek narzuca średnicę wewnętrzną, ciągadło – zewnętrzną

• Nieograniczona długość ciągnionej rury

• Budowa korka: część cylindryczna (odkształcająca) i stożkowa (kalibrująca)

• Kąt korka jest większy niż
  ciągadła

• Korek jest umieszczany
  w rurze przed procesem
  ciągnienia, kiedy jeszcze
  nie jest zaostrzona
  jej końcówka

24. Porównać metody ciągnienia bębnowego i liniowego

Maszyny służące do przeróbki plastycznej materiałów przez ciągnienie nazywamy ciągarkami. W zależności od zasady działania (sposobu realizacji siły ciągnienia) i przebiegu osi ciągnionego materiału ciągarki można podzielić na:

- ciągarki ławowe,

- ciągarki bębnowe.

W ciągarkach ławowych ruch ciągnionego materiału jest prostoliniowy. Oś materiału ciągnionego od momentu rozpoczęcia procesu ciągnienia do jego zakończenia jest linią prostą, nie zmieniającą położenia. Ciągarki ławowe znajdują zastosowanie głównie do ciągnienia prętów i rur o większych przekrojach. Maszyny te odznaczają się stosunkowo prostą budową i różnią się głównie w zakresie konstrukcji elementów przekazujących siłę ciągnienia.

W ciągarkach bębnowych (tarczowych) materiał nawija się na bęben lub tarczę. Siła ciągnienia jest przekazywana od bębna.

27. Wpływ luzu na przebieg cięcia i stan powierzchni rozdzielenia w procesie wykrawania

Podczas cięcia niemal z luzem zerowym, pęknięcia występują wzdłuż dwu powierzchni przesuniętych względem siebie. Część blachy wycinana stemplem łączy się z otaczającym materiałem za pośrednictwem wąskiego paska. W czasie dalszego ruchu stempla, pasek ten spęcza się i obraca, a następnie zostaje przecięty. W czasie cięcia paska tworzy się druga gładka powierzchnia rozdzielenia. Wykrojki wycinane z bardzo małym luzem charakteryzują się dwiema gładkimi strefami cięcia rozdzielonymi paskiem o matowej powierzchni przełomu.

W czasie cięcia z luzem większym od optymalnego występuje znaczne wygięcie materiału ciętego. Jest to spowodowane wzrostem momentu gnącego wskutek rozsunięcia krawędzi tnących. Przedmioty wycinane z luzem znacznie większym od optymalnego mają stosunkowo wąski pasek błyszczący, duże pochylenie powierzchni pękania oraz gruby wygięty zadzior.

Wartość luzu optymalnego z uwagi na pękanie zależy od rodzaju materiału i grubości blachy. Im materiał twardszy, tym odkształcenia plastyczne są mniejsze i pęknięcie następuje wcześniej, a więc luz musi być odpowiednio większy. Im grubsza blacha, tym luz musi być większy, gdyż kąt pochylenia powierzchni pęknięcia, dla danego materiału jest w przybliżeniu stały.

Przy ustalaniu luzu należy brać pod uwagę fakt, że zwiększenie luzu pogarsza nieco jakość powierzchni przecięcia, ale jednocześnie zmniejsza siłę cięcia i zwiększa trwałość krawędzi tnących. Obserwuje się tendencję do zwiększania luzów.

28. Zjawiska towarzyszące procesowi gięcia plastycznego na zimno

Cechy charakterystyczne przy gięciu na zimno:

• pękanie - następuje ono przy pewnej wartości krytycznej
  promienia gięcia, dla której naruszona zostaje spójność materiału- wartość granicznego promienia gięcia zależy głównie od plastyczności materiału)

• fałdowanie – powstaje przy naprężeniach ściskających, wywołujących utratę stateczności – zapobiegamy temu stosując dodatkowe naprężenia rozciągające, lub dociskacze

• zmiana krzywizny osi kształtowanego przedmiotu.

Efektem praktycznym rozkładu odkształceń i naprężeń procesu gięcia plastycznego jest sprężynowanie materiału. Jeżeli kąt gięcia będzie w fazie sprężystej, to materiał wróci do pierwotnego kształtu. Natomiast jeśli kąt gięcia będzie zawarty w fazie plastycznej, wtedy materiał po odciążeniu częściowo się wyprostuje (jest to zależne od grubości strefy naprężeń sprężystych i od materiału).

38. Narzędzia przeznaczone do wyciskania różnych wyrobów

1)Matryce zwykłe (do wyciskania i kształtowników pełnych)

2)Matryce wypukłe (do zwiększania niejednorodności wypływu metalu

z matrycy

3) Matryce złożone (typu mostkowego) do wyciskania rur i kształtowników

pustych

1. Mostkowe

2. Mostkowo-komorowe

3. Komorowe:

- z kształtowanymi kanałami

- z kołowymi kanałami

4) Matryce

1. jednootworowe

2. wielootworowe – w celu zwiększenia wydajności i obniżenia siły procesu

4) Matryce zwykłe ( do wyciskania prętów i kształtowników pełnych)

1. Płaskie wielootworowe np.4

2. Płaskie jednotorowe ( a i b z małymi wejsciami stożkowymi)

3. Stożkowe

4. Z podwójnym stożkiem

5. Płasko-stożkowe

6. Promieniowe

7. Promieniowo-stożkowe

8. Wieloczęściowe z wkładką / wkładkami

39.Metody regulacji płynięcia metalu stosowane w procesach wyciskania

• Zróżnicowanie długości pasków kalibrujących

• Lokalne zukosowanie wejść do pasków kalibrujących

• Zukosowanie powierzchni czołowej matrycy

• Odpowiednie usytuowanie otworu matrycy

• Wprowadzenie wielootworowego wyciskania

• Zastosowanie przedkomór

• Zastosowanie prętów jałowych

Idea podstawowych metod walcowania i uzyskiwane wyroby finalne

Walcowanie wykonują walce robocze a przepustem nazywamy jedno przejście metalu przez parę walców bezpośrednio ze sobą współpracujących , podczas którego wykonano określone odkształcenie plastyczne.

Podstawowe metody walcowania:

• Walcowanie wzdłużne- wykorzystuje się walce robocze płaskie (blachy, taśmy) lub bruzdowe( pręty, walcówki szyny, kształtowniki, rury)

• Walcowanie skośne odbywa się na walcarkach skośnych( rury ze szwami lub bez )

40. Sposoby osiągania izotermicznych warunków wyciskania.

Wyciskanie izotermiczne polega na tym, że do wyciskania stosuje się wlewki wcześniej nagrzane strefowo. Takie wlewki cechują się zmiennym rozkładem temperatury na swojej długości. Zapewnia to jednakową temperaturę wypływu z matrycy podczas wyciskania wyrobu.

Znane sposoby wyciskania polegają na nagrzaniu całego wlewka do temperatury T0. Wartość T0 jest określona temperaturą homologiczną Th. Temperatura Th jest niższa od 0,8 temperatury topienia metalu Tm (Th < 0,8 Tm).

Wlewek nagrzewa się w nagrzewnicy indukcyjnej lub gazowej do temperatury T0, a następnie umieszcza się w pojemniku prasy przeznaczonej do wyciskania. Podczas wyciskania wlewek nie ochładza się, ponieważ pojemnik prasy jest stale nagrzewany indukcyjnie do temperatury Tp, zbliżonej do temperatury nagrzanego wlewka T0.

Czołową część wlewka można dogrzewać ciepłem Q, pochodzącym z nagrzanej części czołowej matrycy. Powoduje to podwyższenie temperatury w wąskiej kotlinie odkształcania do optymalnego zakresu temperatur homologicznych Th mieszczących się w zakresie od 0,85 do 0,99 temperatury topnienia wyciskanego metalu lub stopu.

Zaletą wyciskania izotermicznego jest obniżenie sił w procesie wyciskania metali lub stopów. Dzięki temu można używać małych pras, charakteryzujących się stosunkowo niedużą siłą maksymalnego nacisku. Dzięki lokalnemu dogrzewaniu wlewka, zachodzącemu w trakcie wyciskania, wyroby wyciskane osiągają dobrą strukturę oraz korzystne własności wytrzymałościowe i plastyczne.

Metody intensyfikacji procesu ciągnienia

Na intensyfikację procesu ciągnienia wpływa:

• zmniejszenie tarcia (stosując odpowiednie kompozycje smarów i warstw podsmarowych)

• określenie optymalnych gniotów gwarantujących

dobór kształtu narzędzi zapewniające jednorodne odkształcenie przy możliwie niskim wydatku energii

• optymalny kąt ciągnienia (dla prętów – 6,8,10 dla rur – 12,16,18)

• właściwy dobór współczynnika zapasu

• prędkość odkształcenia

• stan powierzchni ciągnionego wyrobu

• własności wytrzymałościowe ciągnionego wyrobu

36. Wyroby wyciskane i sposoby ich otrzymywania

- wyciskanie izotermiczne

- wyciskanie z koszulką

- wyciskanie hydrostatyczne

- wyciskanie z chłodzeniem ciekłym azotem

- wyciskanie w stanie półciekłym

- wyciskanie kabli elektrycznych (wyciskanie boczne)

- Wyciskanie wyrobów o różnych wymiarach na długości

- Wyciskanie z aktywnymi siłami tarcia:

a) w sposób okresowy –ruchem pojemnika
b) w sposób ciągły –metodą CONFORM

a) NA ZIMNO- do wyciskania gotowych części maszyn, od których wymaga się podwyższonych własności mechanicznych, dużej dokładności wymiarowo-kształtowej, dobrej jakości i gładkości powierzchni i odpowiedniej struktury.

b) NA CIEPŁO- do otrzymywania wyprasek o niewiele niższej jakości powierzchni i dokładności jak w przypadku wyciskania na zimno.

c) NA GORĄCO- zwykle do wyciskania hutniczego (półfabrykatów) prętów, rur i kształtowników, które w późniejszym etapie zostają poddawane innym zabiegom lub obróbkom wykańczającym. Wyroby charakteryzują się gorszymi własnościami mechanicznymi, jakością powierzchni i licznymi wadami.

PROJEKTOWANIE ODKUWKI MATRYCOWEJ NA TLE RYSUNKU WYROBU GOTOWEGO

1. DOBÓR PŁASZCZYZNY PODZIAŁU NARZĘDZI (matryc-odkuwki)

2. DOBÓR NADDATKÓW NA OBRÓBKĘ SKRAWANIEM (wg PN)

   1. szerokościowych ns

   2. wysokościowych nh

3. DOBÓR ODCHYŁEK WYMIARÓW ODKUWKI

   1. wymiarów związanych szerokościowych tzs

   2. wymiarów związanych wysokościowych tzn

   3. wymiarów niezwiązanych (wysokościowych) tnz

4. OKREŚLENIE WYMIARÓW ODKUWKI WRAZ Z ODCHYŁKAMI

   1. związanych szerokościowych {d(l)_od=d(l)_w±2n_s} ^tzs

   2. związanych wysokościowych {h_od= h_w+2n_h} ^tzh

   3. niezwiązanych (wysokościowych) {h_od= h_w+2n_h}^tnz

5. DOBÓR POCHYLEŃ POWIERZCHNI (skosów matrycowych)

a) zewnętrznych a_z; b) wewnętrznych a_w

1. DOBÓR NAJMNIEJSZYCH GRUBOŚCI ścianek odkuwki

a) denek; b) żeber

7. DOBÓR NAJMNIEJSZYCH PROMIENI zaokrągleń krawędzi odkuwki

a) zewnętrznych r_z; b) wewnętrznych r_w

8. OKREŚLENIE DODATKOWYCH PARAMETRÓW ODKUWKI (KT)

   1. dopuszczalne przesadzenie odkuwki w płaszczyźnie podziału

   2. dopuszczalna pozostałość wypływki

   3. dopuszczalne zwichrowanie i skrzywienie

   4. dopuszczalne ślady wyrzutnika

9. WYKONANIE RYSUNKU ODKUWKI

15. Stan naprężenia i odkształcenia w procesie kołowo-symetrycznym ciągnienia i wyciskania.

33
Istotne różnice w technologii kucia odkuwek okrągłych i wydłużonych

Siły występujące w procesie cięcia nożycami i ich skutki praktyczne

Siła cięcia jest jedną z kilku sił występujących w tym procesie. Proces cięcia nożycami składa się z 3 faz: a) fazy sprężystej, gdy odkształcenia znajdują się w zakresie odkształceń sprężystych, a naprężenia nie przekraczają granicy sprężystości.

b) Fazy plastycznej, gdy odkształcenia są trwałe, a naprężenia przekraczają granice plastyczności, stopniowo wzrastają aż osiągną maksimum odpowiadające wytrzymałości materiału na ścinanie.

c) Fazy rozdzielania w której powstają mikro a następnie makropęknięcia powodujące oddzielenie jednej części materiału od drugiej.

Siły występujące w procesie cięcia powodują umocnienie się krawędzi ciętego materiału. Przez to taki wyrób będzie maił inne własności technologiczne w środku, a inne na krawędziach. W próbie rozciągania uzyskamy wyższe siły niż powinny być w rzeczywistości, co wpłynie negatywnie na dalsze kształtowanie wyrobu w innych procesach przeróbki plastycznej, obróbki cieplnej itp. W tym wypadku materiał powinien mieć naddatek materiału, aby móc sfrezować umocnione brzegi.

Stopień przekucia wlewków i jego wpływ na osiągane własności mechaniczne.

Zjawiska ograniczające proces wytłaczania blach i sposoby jego intensyfikacji

• Pękanie obwodowe ścianki, występuje w pobliżu dna wytłoczki. W tym miejscu ścianka ma najmniejszą grubość i jest tylko nieznacznie umocniona. Aby nie dopuścić do pękania ścianki, proces wytłaczania musi być realizowany przy sile tłoczenia mniejszej od siły zrywającej. Zmniejszenie siły osiąga się przez:

- zaokrąglenie krawędzi pierścienia ciągowego możliwie dużym promieniem

- obniżenie oporów tarcia między blachą a powierzchniami roboczymi matrycy i dociskacza

-ograniczenie do niezbędnego minimum nacisków jednostkowych wywieranych przez dociskacz

• Fałdowanie kołnierza jest pewną formą plastycznego wyboczenia blachy, zachodzącego pod wpływem ściskających naprężeń obwodowych wówczas, gdy grubość blachy jest mała w porównaniu ze średnicą odkształcanego krążka. Najprostszym sposobem zapobiegania fałdowaniu się płaskiego kołnierza jest zastosowanie dodatkowego pierścienia dociskającego blachę do powierzchni pierścienia ciągowego z pewną siłą, a więc prowadzenie wytłaczania z dociskaczem. 

Wyroby kute i metody ich otrzymywania

• Kucie swobodne - narzędzie wywiera nacisk tylko na część powierzchni metalu i nie ogranicza innych powierzchni, a odkształcalny metal może płynąć w kilku dowolnych kierunkach.
  Zastosowanie: produkcja wyrobów w małych seriach, odkuwki duże i ciężkie.
  Wady: mała wydajność, niska jakość, znaczne straty materiału (duże naddatki na obróbkę).

• Kucie pół-swobodne - częściowe ograniczenie swobodnego płynięcia metalu, przy jednoczesnym wywieraniu nacisku narzędziem na część powierzchni materiału.
  Zastosowanie: produkcje małoseryjne, jednostkowe.
  Zalety: wykonywanie złożonych odkuwek na uniwersalnych przyrządach, dowolne wymiary odkuwek, naddatki materiału na obróbkę skrawaniem są mniejsze niż przy odkuwkach swobodnych. 

• Kucie matrycowe - całkowite ograniczenie płynięcia materiału przy jednoczesnym wywieraniu nacisku na metal wszystkimi powierzchniami roboczymi, w wyniku czego materiał przybiera kształt wykroju roboczego narzędzia.
  Zastosowanie: produkcja seryjna i masowa
  Zalety: wysoka jakość odkuwek, dokładność wymiarów i czystość powierzchni, znaczna wydajność urządzeń, wysoki stopień wykorzystania materiału

Nacisk jednostkowy i jego rozkład na długości łuku styku pod wpływem warunków realizacji procesu walcowania

Średni nacisk jednostkowy

Dla określenia sił, występujących przy walcowaniu, należy znać rozkład nacisków jednostkowych na długości kotliny walcowniczej. Przyjmując, że walcowanie zachodzi w trójosiowym stanic naprężeń, w którym:

•naprężenie pionowe σ ₁ = p,

•naprężenie styczne σ₃ = σ_t,

możemy zapisać wg hipotezy największego naprężenia stycznego, warunek

σ₁ - σ₃ = a σ_p, czyli:

p = a σ _p + σ_t,

gdzie:

p - pionowy nacisk jednostkowy jaki należy wywrzeć, aby zrealizować odkształcenie plastyczne,

a σ _p - naprężenie uplastyczniające odkształcanej stali,

σ _t - wielkość oporów płynięcia metalu podczas walcowania, idących na pokonanie sił tarcia

na powierzchni styku metalu z walcem.