Egzamin Kształtowanie plastyczne

1, Plastyczność , wpływ warunków odkształcenia , wskaźniki określające plastyczność .

Plastyczność – zdolność materiału do trwałego odkształcenia bez utraty spójności ( bez pęknięć ) . Plastyczność nie jest własnością , lecz przedstawia stan w jakim materiał się znajduje .

Wpływ warunków odkształcenia :

- Temperatura ( aktywacja dyslokacji ). Im wyższa temperatura tym większa jest plastyczność

( odstępstwo dla stali od tej zasady )

- Układu krystalograficznego : siecz A1 (regularna płasko centrowana ) w niej krystalizuje Au, Ag, Cu, Al , Ni. Sieć A2 (RPC) w niej krystalizuje Fe, W, Cr, Mo. Sieć A3 ( heksagonalna ) w niej krystalizuje Zn .

- skład chemiczny stali: C- wzrost zawartości obniża plastyczność , P,S- wzrost zawartości obniża plastyczność (P<0,05% ; S<0,05%)

Gazy w stali obniżają jej plastyczność ; H2 – choroba wodorowa , N2 –azotki , O2 tlenki

- struktura

-stan naprężenia . Im mniejsze jest naprężenie średnie to tym materiał wykazuje większą plastyczność . Naprężenia ściskające podwyższają plastyczność a naprężenia rozciągające obniżają plastyczność .

Wskaźniki określające plastyczność :

1. Z próby jednoosiowego rozciągania : Ar – wydłużenie równomierne

A5,A10 – wydłużenie próbki 5-cio lub 10-cio krotnej

Z- przewężenie

R0,2/Rm - stosunek dwóch wielkości wytrzymałościowych

1. Udarność :u

2. Próby technologiczne :- próba skręcania ( wielokrotnego )::::::::::::::::::::::::::::::::::::””

- próba zginania ( wielokrotnego )

-Próba spęczania na zimno lub na gorąco

- próba wywijania kołnierza .

Wszystkie próby tłoczności są próbami oceniającym plastyczność blachy np. Fukui ,

2. Rodzaje przeróbki plastycznej w zależności od temperatury i czasu .

- przeróbka plastyczna na zimno

-przeróbka plastyczna na gorąco (800-1300 stopni )

- przeróbka plastyczna mieszana

- przeróbka plastyczna na ciepło (pól gorąco )

a) Tr – temperatura rekrtstalizacji

b) czas pomiędzy odkształceniem

* przerobka plastyczna na zimno zachodzi poniżej Temperatury rekrystalizacji materiał nie jest wstępnie podgrzewany ( w temp. Otoczenia rozpoczynamy odkształcenie .

* PP na gorąco zachodzi w temp > od Tr i czas pomiędzy odkształceniami jest wystarczająco długi do zajścia rekrystalizacji .

*PP mieszana : gdy T> Tr lecz czas jest zbyt krótki na zajście rekrystalizacji .

* PP na ciepło gdy T<Tr lecz materiał jest wstępnie podgrzewany przed odkształceniem .

3. Ogólna charakterystyka przeróbki plastycznej

Przeróbka plastyczna na zimno :

Zjawiska :

- umocnienie materiału ( odkształceniowe )

- rozdrobnienie struktury ( w połączeniu z obróbką cieplną )

- tekstura

- wielkość ziarna po wyżarzaniu

-Tempering ( likwidacja Re)

Zalety i wady :

- wysoka jakość powierzchni

- niewielkie odchyłki wymiarowe

- sterowanie własnościami poprzez połączenie odkształcenia i obróbki cieplnej

- konieczność stosowania dużych sił i nacisków

-drogie narzędzia i kosztowne maszyny

- dobór odpowiednich smarów

Umocnienie i krzywa umocnienie

Umocnienie – całkowita zmiana własności materiału pod wpływem przeróbki plastycznej na zimno .

W wyniku przeróbki plastycznej na zimno rośnie gęstość dyslokacji , tworzą się dyslokacje osiadłe , rośnie siła do ich przesunięcia .

Zmieniają się własności :

1. wytrzymałościowe ( R0,2 , Rm , HB)

2. - plastyczne ( Z, A5, Ar, U

3. Elektryczne ( rośnie opór elektryczny )

4. Magnetyczne ( stratność namagnesowania )

5. Inne własności ( np. odporność na korozje )

Naprężenie uplastyczniające – przejście materiału w stan plastyczny przy jednoosiowym stanie naprężenia .

Wyznaczane w procesie :- jednoosiowego rozciągania

- beztarciowego ściskania

-skręcaniu wielkokrotnego

- zginania

Krzywa umocnienia – krzywa zmiany Ϭp w funkcji odkształcenia ( ε,Z …….) , otrzymana w próbie rozciągania , beztarciowego ściskania , skręcania .

Rozdrobnienie struktury podczas pp na zimno połączone z obróbką cieplną

W wyniku połączenia pp na zimno i wyżarzania rekrystalizacyjnego otrzymuje się drobne zairno ( lepsze własności mechaniczne )

Tekstura – uprzywilejowane ułożenie ziarna

Statystyczna przewaga określonej orientacji krystalograficznej nad innymi orientacjiam ziarn . Miarą tekstury jest to ziarno których orientacja jest zbliżona .

Ek – gniot krytyczny , krytyczne odkształcenie

Gniot wygładzający ( tempering ) stosowany do blach przeznaczonych do tłoczenia w celu likwidacji Re .

5 . Przeróbka plastyczna na gorąco

Zalety : - wzrost plastyczności

- obniżenie Ϭp ( o rząd wielkości )

- zniszczenie struktury odlewania

Wady :

- energia tracona na nagrzanie zazwyczaj 1%

- straty materiału na zgorzelinę ( do 2 % )

- niska jakość powierzchni , duże odchyłki wymiarowe

- stosowanie atmosfer ochronnych w celu eliminacji zgorzeliny

Wielkość ziarna po przeróbce plastycznej na gorąco – aby otzryamć małe ziarno konieczne jest stosowanie dużych odkształceni a gorąco .

Obróbka cieplno plastyczna polega na doborze gniotu , temp, regularne chłodzenie gotowego wyrobu w celu uzyskania odpowiedniego małego zairna w ostatnim przepuście .

Tarcie µ>= 0,30

6 . Smary w procesach przeróbki plastycznej

Role :

- czynnik smarujący

-czynnik chłodzący

Podział smarów :

- oleje mineralne i roślinne

-woda ( w pp na gorąco )

- emulsje ( oleje emulgujące +woda + emulgator

- mydła ( sodowe , potasowe , borowe )

- tlenki metali ( PbO , Bi2O3 , v3O5)

-siarczki ( MoS2, WS2)

- szkła ( do pp na gorąco )

- grafit

W pp na zimno , na ciepło , na gorąco stosuje się mieszaniny różnych smarów .

10 . Podział walcowni według różnych kryteriów

1. Rodzaj walcowanego materiału : walcownie stali i walcownie matali nieżelaznych

2. Temperatury walcowania : walcownie zimne i walcownie gorące

3. Rodzaju wyrobu: walcownie półwyrobów , walcownie wyrobów gotowych .

4. Kształt wyrobu : walcarki bruzdowe , blachy rur , walcowanie specjalne ( OBRĘCZY , kół bosych , kul )

5. Układ zespołu walcowniczego :walcownie liniowe , walcownie posobne , walcownie ciągłe , walcownie półciągłe , walcownie szchownicowe , walcownie o mieszanych układach

15. Tłoczność blachy i metody oceny tłoczności

Tłocznictwo – formowanie plastyczne blachy , taśm i foli oraz ich cięcie .

Tłoczność – zdolność metalu w postaci blachy lub taśmy do odkształcenia plastycznego w procesach tłoczenia .

Próby tłoczności

- próba Erichsena ( dla blach o grubości 0,1-2,0 mm) . Miara tłoczności jest głębokość wtłoczenia kulki o średnicy d ( lub stempla zakończonego kulisto o tej średnicy ) aż do momentu pojawienia się w blasze pęknięcia , przez które przechodzi promień świetlny .

- próba Engetharda

- próba Fukui

- próba IOP

21. Maszyny ciągarskie

* ciągarki

- ciągarki ławowe – ciągnienie prostoliniowe występują w nich łańcuchy jako narzędzia ciągnące ( ciągniecie prętów i rur )

- ciągarki bębnowe :

* jednobębnowe

* Wielobębnowe :* suchociągii

* mokrociągi

- agregaty ciągarskie

16 . Operacja wytłaczania i przetłaczania

Metody : a) za pomocą sztywnych narzędzi( stempla i metrycy ) jest to metoda najczęściej stosowana w połączeniu z dociskiem

b) hydrauliczne

C) wybuchowe

d) elektromagnetyczne

Dociskacz umożliwia uzyskanie głębokich naczyń o cienkich ściankach . Przy braku dociskacza występuje pofałdowanie blachy ( kołnierzy ) . Zastosowanie dociskacza powoduje wystąpienie dodatkowych oporów wtłaczania związanych z tarciem na styku blacha – dociskacz . Gdy nie występuje fałdowanie kołnierza to nie stosujemy dociskacza .

22. Przygotowanie materiału do procesu ciągnienia ( podstawowe operacje )

1 etap Przygotowanie materiału w procesie walcowanie ( właściwa obróbka cieplno- plastyczna )walcowanie walcówki wyposażonej w odpowiednie systemy chłodzenia , w wyniku których możemy zrealizować obróbkę ciepło plastyczną . System stelmor – system chłodzenia około 400 stopni na sekundę chłodzimy wyrób drobna struktura perlityczno- ferrytyczna.

2 etap . Obróbka cieplna - polega na nagrzaniu materiału powyżej temp. 850- 1000 stopni , a następnie do szybkiego schłodzenia do temp. 500 stopni i wytrzymaniu w tej temp.

Chłodzimy najczęściej w roztopionym ołowiu , w solach , w piasku .

Inne zabiegi obróbki cieplnej :

• Wyżarzanie rekrytalizujące

• Wyżarzanie sferoidyzujące

• Ulepszanie cieplne ( odpuszczanie , hartowanie )

• Przesycanie ( stal nierdzewna np. austenityczna )

3 etap Usunięcie zgorzeliny

Sposoby :

1. Mechaniczne usuwanie zgorzeliny

Śrutowanie( rzuca się śrut na wyrób ) / przeginanie ( naprężenia rozciągające na powierzchni wierzchniej .

1. Chemiczne usuwanie zgorzeliny

Wytrawianie kwasem , czasem alkalia i w solach

Kwasy : solny i siarkowy

Używa się NaH – wodorek sodu ( stosowany w alkilach )

Etap 4 nałożenie warstwy pod smarowej

Warstwy substancji chemicznych wytworzone na powierzchni drutu , rury , pręta , które maja za zadanie ułatwić doprowadzanie smaru do obszaru odkształcenia .

23. Smary w procesie ciągnienia

Smary płynne ( ciągnienie na mokro )

- oleje mineralne ( z ropy naftowej )

- oleje roślinne (rzepakowy )

- emulsje ( woda + olej emulgujący + EMULGATOR substancja która zmniejsza napięcie powierzchniowe wody

Smary stałe ( ciągnienie na sucho )

- mydło ( sodowe , potasowe itp. )

- grafit

Dwusiarczek molibdenu

Nacisk dociskacza :

1. Zbyt mały – wystąpi fałdowanie blachy

2. Zbyt duże – rośnie siła wytłaczania co może spowodować pęknięcie wytłoczki

Optymalny nacisk jednostkowy q wywierany przez dociskacz zależy od rodzaju materiału i wynosi :

Materiał q {MPa}

Stal mięka 1,5 -3,0

Przetłaczanie

- bez zmiany grubości ścianki

- gdy celowo zmieniamy grubość ścianki