Obróbka Powierzchniowa - jest to technika wytwarzania a zarazem nauka o technologii, w której kształtowanie, podzielenie lub połaczenie materiału uzyskuje sie przez odkształcenie plastyczne. Za pomoca obróbki plastycznej uzyskuje sie równiez zmiane własnosci fizyko-chemicznych (np. wytrzymałosci, twardosci, gładkosci powierzchni, struktury). Zastosowanie: m.in. w przemysle maszynowym, metalowym, samochodowym, lotniczym, elektrycznym i elektronicznym może ciekawsza definicja ?
Kształtowanie za pomocą OP charakteryzuje:
-mozliwosc nadawania wyrobom róznorodnych kształtów, często nieosiągalnych innymi metodami
- oszczednosc materiału, przy małej ilosci odpadów
- mozliwoss wytwarzania wyrobów o okreslonych własnosciach mechanicznych i technologicznych
- wyroby moga posiadas odpowiednio wysoka dokładnoss i wysokiej jakosci powierzchnie
- niski koszt wytwarzania dla produkcji seryjnej i masowej (wyzszy dla produkcji jednostkowej).
Plastyczność - jest to podatnosc do trwałych odkształcen pod wpływem przyłozonego zewnetrznego obciazenia. Jest wynikiem budowy krystalicznej metali. Odkształcenie plastyczne jest mozliwe dzieki przemieszczaniu sie dyslokacji w polikryształach w płaszczyznach poslizgu lub za pomoca blizniakowania pod wpływem naprezen wywołanych zewnetrznym obciążeniem. Plastycznoss tego samego materiału jest rózna w różnych procesach: najmniejsza w próbie rozciagania, mała dla ciagnienia, wieksza dla walcowania, znacznie wieksza dla kucia i najwieksza dla wyciskania. Plastycznoss wpływa na liczbe zabiegów kształtowania wyrobu.
Odkształcenie plastyczne jest to odkształcenie trwałe, które zmienia kształt i wymiary materiału i pozostaje po usunieciu zewnetrznego obciazenia. Do uzyskania odkształcenia plastycznego niezbedne jest wytworzenie okreslonego stanu naprezenia, co okresla warunek plastycznosci Hubera-Misesa-Hencky'ego (HMH). W procesach przeróbki plastycznej jest najczesciej niejednorodne i rózne w róznych miejscach ukształtowanego wyrobu, a odkształcenie koncowe jest suma kolejnych odkształcen. Współczynniki : wydłużenia λ = l1 / l0 , poszerzenia β = b1 / b0, gniotu γ=h1 /h0 . Odkształcenia rzeczywiste: logarytmy naturalne z tych wspolczynników.
Zasada stałej objętości - Odkształcany materiał posiada taka sama objetoss przed i po odkształceniu: V0 = V1. Wynika z tego: λ ⋅ β ⋅γ = 1 oraz ϕl + ϕb + ϕh = 0
Naprężenie uplastyczniające σp - jest własnością materiału (podobnie jak Re, Rm)i jest chwilową granicą
plastyczności w określonych warunkach odkształcenia. Wyznacza się w probach plastomerycznych. Wartość ze wzrostem temp. zmniejsza się. Rośnie z prędkością σp = ƒ ( M, T, ϕ H , ϕ' H ). Podawane jest w postaci funkcji lub tabel, sluzy do wyznaczenia siły, pracy i mocy procesów przeróbki plastycznej metali.
OP ze względu na temp:
- na “goraco” w temp. (0,6 ÷ 0,9)Tt - mała dokładnoss, małe siły
- na“półgoraco” w temp. (0,4 ÷ 0,6) Tt - srednia dokładnoss
- na “zimno” w temp.< 0,4 Tt - duza dokładnoss, duze siły
W trakcie odkształcenia plastycznego na goraco nastepuje dynamiczna rekrystalizacja materiału, powodujac przebudowe struktury. Zwieksza sie plastycznoss. Naprezenia uplastyczniajace sa niskie i zaleza w mniejszym stopniu od odkształcenia a w wiekszym od szybkosci odkształcenia.
Odkształcenie plastyczne na zimno umacnia materiał, powodujac zmiane struktury (wydłuzenie i ukierunkowanie ziaren) połaczone ze zmianami własnosci fizycznych metalu. W wyniku odkształcenia nastepuje wzrost naprezenia uplastyczniajacego, granicy plastycznosci, wytrzymałosci na rozciaganie, twardosci oraz wystepuje spadek plastycznosci i maleje udarnoss materiału.
Granice plastycznosci umocnionego materiału mozna wyznaczys z krzywej umocnienia, przykładowo dla stali ze wzoru w postaci: σp=689 * ϕ^0,246
Warunek Plastyczności - zwiazek pomiedzy stanem naprezenia wystepujacym w kształtowanym materiale a przejsciem tego materiału w stan plastyczny czyli wywołaniem odkształcania plastycznego. Wzór uproszczony:
σ1-σ3=n*σp , gdzie: σ1, σ2, σ3 - stan naprezenia w osiach głównych, σ1> σ2>σ3 ; n= 1÷1,15 -współczynnik zalezny od wartosci σ2.
Prawo płynięcia - mówi, ze materiał płynie intensywniej w kierunku mniejszych oporów. Przy kształtowaniu opory moga pochodzis od tarcia i reakcji bocznych scianek wykroju narzedzi.
Tarcie w procesach obróbki plastycznej odgrywa istotna role, poniewaz wytwarza dodatkowe opory płyniecia, zwiekszajac siłe, prace i moc w procesach obróbki plastycznej. Tarcie wpływa na kierunek płyniecia materiału, zgodnie z prawem płyniecia. Tarcie równiez decyduje o gładkosci powierzchni kształtowanego wyrobu i intensywnosci zuzycia narzedzi. W pewnych procesach jest niezbedne (np.walcowanie, zwłaszcza na goraco), a w pewnych procesach zbedne, niekorzystne (np. ciagnienie, wyciskanie). W okreslonych procesach obróbki nalezy dazys do optymalnego tarcia, przede wszystkim przez stosowanie odpowiednich smarów i płynów smarujaco - chłodzacych.
Siła odkształcenia P=pśr * Fd , pśr =q * σp gdzie: pśr - sredni nacisk jednostkowy na styku materiału i narzedzi;
Fd - rzut powierzchni styku materiału z narzędziem; q > 1 - współczynnik uwzgledniajacy opory tarcia przy odkształceniu, σp - naprezenie uplastyczniajace
Praca odkształcenia plastycznego L = V⋅ psr⋅ϕ H gdzie: V-objetosc odkształcenia. Praca odkształcenia zamieniana jest w ok. 90% na ciepło. Wydzielane ciepło, w skutek odkształcenia plastycznego i tarcia oraz wymiana ciepła z otoczeniem (narzedzia, chłodziwo, powietrze), powoduje wzrost lub spadek temperatury i ma wpływ na kształtowanie materiału poprzez zmiany naprezenia uplastyczniajacego op i przemiany strukturalne.
Wytwarzanie wyrobow metalowych
-masowe wytwarzanie wyrobów hutniczych ze stali i materiałów niezelaznych, które moga bys wykorzystane bezposrednio na konstrukcje maszyn i budowli oraz słuza jako wsad do dalszego przetwarzania w drugim etapie kształtowania
- wytwarzanie gotowych elementów maszyn i wyrobów uzytkowych lub półproduktów do dalszej obróbki np. skrawaniem
Wyroby hutnicze walcowane
a)walcowni bruzdowej:
prety (okragłe φ300-10 mm, kwadratowe, kształtowe)
walcówka (zwinieta w kregi - okragła φ 32-5 mm)
kształtowniki (duze 120-600, srednie, małe 25 - 50)
b)walcowni blach
Blachy grube i srednie ( powyzej 4-120 mm),
Blachy cienkie - walcowane na goraco (4-1,5 mm)
Blachy cienkie - walcowane na zimno (0,1- 4 mm),
Tasmy i bednarka ( od 4 - 0,05 x 300 ),
Wyroby hutnicze inne
Rury bez szwu (φ 400x30-45x4mm) -walcowane na goraco,
Rury bez szwu (φ 90-8) -walcowane na zimno,
Prety i odkuwki swobodnie kute - kute na goraco.
Wyroby przetwórstwa hutniczego
tasmy ciete,
blachy powlekane,
blachy profilowane,
kształtowniki giete,
rury ze szwem (φ1420-10).
Podział OP:
walcowanie (hutnicze i poza hutnicze),
kucie
wyciskanie
tłoczenie
ciagnienie
WALCOWANIE
Jest to obróbka plastyczna na zimno lub goraco, w której materiał kształtuje sie przez zgniatanie obracajacymi sie walcami lub innymi narzedziami. Ze wzgledu na rodzaj produkowanych wyrobów walcowanie można podzielis na:
Walcowanie hutnicze, które obejmuje:
-walcowanie wzdłuzne, stosowane do walcowania blach, pretów, walcówki, kształtowników i rur,
-walcowanie skosne, stosowane np. w produkcji rur bez szwu,
-walcowanie specjalne stosowane np. w produkcji pierscieni kuto - walcowanych,
Walcowanie blach grubych na goraco
Blachy grube walcuje się ze wsadu w postaci kesiska płaskiego z COS. Proces produkcyjny odbywa sie nastepujaco:
nagrzewanie wsadu (piec gazowy, 1150÷1250°C), zbijanie zgorzeliny, walcowanie w zespole walcowniczym (7 do kilkunastu przepustów).
Walcownie blach srednich i cienkich na goraco
Do walcowania tych blach stosuje się wsad walcowany w postaci blachy grubej lub cienki wlewek z COS.
Proces produkcyjny składa sie z etapów:
nagrzewanie wsadu;
walcowanie w zespole walcowniczym (walcarki kwarto), który moze sie składas z:
-walcarki wstępnej i walcarki pracującej z dwoma zwijarko-rozwijarkami umieszczonymi w piecach, t.z. układ Steckla,
-5÷8 walcarek w układzie ciagłym ze zwijarka,
chłodzenie blachy,
prostowanie i ewentualnie ciecie na arkusze.