Cięcie - proces kształtowania przedmiotów, polegający na oddzielanu jednej części materiału od drugiej. Takiemu działaniu towarzyszą odkształcenia plastyczne, które doprowadzają do naruszenia spójności materiału. Wyróżnia się różne sposoby cięcia w zależności od rodzaju materiału i kształtu przedmiotu. Proces ten wywołuje umocnienie materiału w pobliżu powierzchni rozdzielenia. Im bardziej rozwinięta faza cięcia tym grubość i wzrost twardości są większe.
Wyróżnia się dwie metody cięcia: (polegają na koncentracji odkształcenia)
- za pomocą dwóch elementów tnących np. cięcie na nożycach wzdłuż linii prostej, lub na wykrojnikach wzdłuż linii zamkniętej (pęknięcie zależy od grubości i własność materiału ciętego) - pęknięcie może nie występować jeśli materiał cięty jest dość plastyczny.
- rzadziej za pomocą jednego elementu. (jeśli kształt przedmiotu zapewnia koncentrację odkształceń w żądanym przekroju (np. odkówka) np. stempel (wygładzanie małych otworów)
Przebijając otwory lub tnąc nożem korzystamy z działania naprężeń rozciągających.
Rozdzielenie w przypadku materiału mocno plastycznego (np. guma, ołów) powstaje na skutek działania naprężeń ścinających i rozciągających.
Proces cięcia za pomocą dwóch elementów (fazy cięcia):
faza odkształceń sprężystych (siły wywierane na blachę powodują wybrzuszenie, a następnie obszar przylegania do krawędzi stempla
faza odkształceń sprężysto-plastycznych
faza plastycznego płynięcia
faza pękania (zależy od własności mat.)
faza całkowitego oddzielenia wyciętego przedmiotu z blachy (zależy od wartości luzu zastosowanego przy wycinaniu (duży luz to oddzielenie już w fazie pękania))
Luz cięcia - różnica wymiarów otworu płyty tnącej i stempla L=otwór płyty tnącej - otwór stempla
Przebieg cięcia i stan powierzchni rozdzielenia zależą od wielkości luzu.
Luz optymalny - określona wartość luzu gdy spotykają się pęknięcia wychodzące od obu krawędzi tnących. (zależy od rodzaju materiału i grubości blachy)
im twardsza blacha tym większy musi być luz
Luz normalny - pomaga w utrzymaniu przez dłuższy czas pracy wykrojnika warunków cięcia
Strefy powierzchni wykrojonego otworu:
zaokrąglenie
błyszcząca i gładka powierzchnia walcowa
powierzchnia pęknięcia (matowa, chropowata)
zbliżonych do optymalnych. (wymaga nieco większej siły cięcia)
zadzior - ostry występ na dolnej powierzchni blachy biegnący wzdłuż krawędzi przecięcia (powstaje gdy luz jest niewłaściwy lub gdy krawędź cięcia jest stępiona)
Wzór na siłę cięcia:
Pmax = lgRt
P - siła cięcia (jedna ze składowych siły rozdzielającej materiał)
l = długość linii cięcia, g - grubość materiału, Rt - wytrzymałość materiału (zależy od własności materiału i warunków realizacji cięcia)
przy ustalaniu nacisku prasy warto wartość uzyskaną ze wzoru pomnożyć przez współczynnik bezpieczeństwa k (1,1 do 1,25)
Druga składowa to T (działa prostopadle do ruchu stempla) jest wywołana naciskiem jaki w czasie fazy plastycznego płynięcia materiału wywiera on na boczne powierzchnie elementów tnących, przy luzie normalnym wynosi T = (0,08 do 0,2)Pmax (im większa tym twardszy materiał).
Cięcie na nożycach: (są obliczone na pewną siłę cięcia)
gilotynowe - linia cięcia prosta (do 60mm zależnie od wielkości nożyc), cięcie arkuszy na pasy lub kawałki.
wady: skrzywienie odcinaniej części, trudności w zachowaniu równoległości krawędzi, zadzior po obu stronach elementu odcinanego.
krążkowe - do 30mm - cięcie na pasy, kawałki, wycinanie krążków o dużych średnicach. Linia cięcia dowolnie długa.
wady: skrzywienie obu części ciętego materiału
Wielokrążkowe - jednoczesne cięcie arkuszy lub taśm na pasy
zalety: bardzo duża wydajność, zachowana równoległość krawędzi, jednostronne położenie zadziorów
Krążkowe z pochylonym dolnym krążkiem - cięcie arkuszy na pasy i kawałki, wycinanie przedmiotów o zarysie będącym linią wypukłą, wycinanie krążków i pierścieni.
zalety: dowolnie długa linia cięcia
wady: skrzywienie obu części ciętego materiału
Krążkowe z pochylonymi krążkami - cięcie arkuszy na pasy i kawałki, wycinanie przedmiotów o zarysie krzywoliniowym
zalety: duża uniwersalność
wady: wciąganie materiału przez krążki, co utrudnia dokładne cięcie według wytrasowanej linii.
Skokowe - wycinanie przedmiotów płaskich o dowolnym zarysie krzywoliniowym
zalety: nożycie nie wciągają materiału, możliwość uzyskania małych promieni krzywzin.
Cięcie za pomocą wykrojników - cięcie za pomocą tłoczników mocowanych na prasach. Tłocznik do cięcia = wykrojnik. Wykrawanie umożliwia otrzymanie płaskich przedmiotów o różnych kształtach. Przedmioty te mogą również mieć otwory. (seryjna produkcja).
Wycinanie - cięcie wzdłuż lini zamkniętej (przedmiot wewnątrz materiału, reszta to odpad)
Dziurkowanie - cięcie wzdłuż lini zamkniętej (część wewnętrzna to odpad, reszta materiał dziurkowany)
Odcinanie - linia zamknięta - oddzielanie żądanego przedmiotu od materiału wyjściowego
Przycinanie - linia zamknięta - usunięcie zbędnego materiału
Nadcinanie - linia niezamknięta - nie ma rozdzielenia materiału na dwie oddzielne części
Okrawanie - wyrównanie obrzeża przedmiotu przez usunięcie nadmiaru materiału (najczęściej odkształconego)
Rozcinanie - oddzielenie od siebie dwóch przedmiotów, najczęściej symetrycznych z jednego kawałka materiału
Wygładzanie - nadanie powierzchni przecięcia żądanej dokładności wymiarów i gładkości
Zużycie materiału zależy od wymiarów przedmiotu, od odpadu. Wielkość odpadu jest zależna od kształtu przedmiotu i sposobu rozmieszczania wykrojów na taśmie. Najważniejsze to uczynić wielkość odpadu najmniejszą.
Układy wykrojów:
prosty
pochyły
naprzemianległy
złożony
wielorzędowy
z wycinaniem odstępu
Budowa wykrojnika:
- głowica
- płyta głowicowa
- przekładka
- płyta stempla
- stempel
- płyta prowadząca
- przekładka
- płyta tnąca (matryca)
- płyta podstawy
Wygładzanie za pomocą wykrojników polega na ścięciu niewielkiego naddatku materiału (również dla otworów wierconych)
Powierzchnie wygładza się równieżprzez plastyczne odkształcenie warstwy materiału przyległej do powierzchni rozdzielenia. (wykończenie powierzchni wyrobu).
Wykrawanie dokładne - chodzi o uzyskanie gładkiej powierzchnia boczna (wzór na całkę Pb KURWO!) przedmiotu. Najrpostsza metoda polega na zmniejszeniu luzu do minimum niezbędnego do wprowadzenia stempla w otwór płyty tnącej. Dla materiałów bardzo plastycznych nieżelaznych można wycinać stosując luz ujemny lub zwężający się otwór na płycie tnącej.
Najbardziej rozpowszechnionym sposbem wykrawania dokładnego jest cięcie ze ściskaniem materiału - przeciwdziała pękaniu - wywołanie naprężeń ściskających - stosuje się dociskacze i przeciwstęple - materiał nie może się przesuwać.